JP2008115712A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型NOx触媒(以下、NOx触媒という)を担持したパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという)に対して、いわゆるフィルタ再生制御が行われる。 So-called filter regeneration control is performed on a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) carrying an NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as a NOx catalyst) disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine.
フィルタ再生制御は、フィルタに捕集された煤などの微粒子物質(以下、PMという)の量が増大して、フィルタを通過する排気の流路抵抗が増大し、内燃機関の排気抵抗が上昇して機関出力の低下や燃費の悪化を生じることを防止するために行われる。具体的には、排気に燃料を供給してPMが着火燃焼する温度までフィルタを昇温し、フィルタに捕集されたPMを燃焼させてフィルタを再生する。 In the filter regeneration control, the amount of particulate matter such as soot trapped in the filter (hereinafter referred to as PM) increases, the flow resistance of the exhaust gas passing through the filter increases, and the exhaust resistance of the internal combustion engine increases. This is done to prevent a decrease in engine output and fuel consumption. Specifically, the temperature of the filter is raised to a temperature at which PM is ignited and burned by supplying fuel to the exhaust, and the PM collected by the filter is burned to regenerate the filter.
そして、フィルタ再生制御を実行する際に、フィルタ再生制御の前にNOx還元制御を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、フィルタに担持されたNOx触媒は低温状態でもNOxを吸蔵する。このようなNOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、上記特許文献1の技術のようにNOx還元制御の際にNOx触媒を担持するフィルタが低温状態から昇温されると、還元を伴わずに放出されてしまう。 By the way, the NOx catalyst carried by the filter occludes NOx even at a low temperature. The NOx occluded when the NOx catalyst is in a low temperature state is reduced when the temperature of the filter carrying the NOx catalyst is raised from the low temperature state during NOx reduction control as in the technique of Patent Document 1 above. It will be released without.
本発明の目的は、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ再生制御手段の実行前にNOx還元制御手段を実行する際に、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxが還元を伴わずに放出されてしまうことを抑制する技術を提供することにある。 It is an object of the present invention to prevent NOx occluded when the NOx catalyst is in a low temperature state without reduction when the NOx reduction control means is executed before the filter regeneration control means is executed in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine. It is in providing the technique which suppresses being discharged | emitted in the.
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
排気通路に配置されたNOx触媒及びフィルタと、
排気に燃料を供給して排気の空燃比を低下させ前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを放出及び還元するNOx還元制御手段と、
排気に燃料を供給して前記フィルタを昇温させ前記フィルタからPMを除去するフィルタ再生制御手段と、
を備え、
前記フィルタ再生制御手段を実行する際に、前記フィルタ再生制御手段の実行前に前記NOx還元制御手段を実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記フィルタ再生制御手段の実行前に前記NOx還元制御手段を実行する際に、前記フィルタ温度検出手段によって検出された前記フィルタの温度が所定温度より低い場合に、前記NOx還元制御手段の実行前に排気中に燃料を添加して前記フィルタを昇温させる昇温制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is,
A NOx catalyst and a filter disposed in the exhaust passage;
NOx reduction control means for supplying fuel to the exhaust gas to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas and releasing and reducing NOx stored in the NOx catalyst;
Filter regeneration control means for supplying fuel to exhaust gas to raise the temperature of the filter and removing PM from the filter;
With
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that executes the NOx reduction control means before executing the filter regeneration control means when executing the filter regeneration control means,
Filter temperature detecting means for detecting the temperature of the filter;
When executing the NOx reduction control means before the execution of the filter regeneration control means, if the temperature of the filter detected by the filter temperature detection means is lower than a predetermined temperature, before executing the NOx reduction control means A temperature raising control means for raising the temperature of the filter by adding fuel into the exhaust;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
従来から、フィルタ再生制御手段を実行する際に、フィルタ再生制御手段の実行の前に
NOx還元制御手段を実行する。
Conventionally, when executing the filter regeneration control means, the NOx reduction control means is executed before the execution of the filter regeneration control means.
ところで、フィルタに担持されたNOx触媒は例えば200℃程の低温状態でもNOxを吸蔵する。このようなNOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、亜硝酸塩となって弱い吸着力でNOx触媒に吸蔵されている。このため、NOx還元制御手段を実行する際にNOx触媒を担持するフィルタが低温状態から昇温されると、還元を伴わずに放出されてしまう。 By the way, the NOx catalyst carried by the filter occludes NOx even at a low temperature of about 200 ° C., for example. NOx occluded when such a NOx catalyst is in a low temperature state becomes nitrite and is occluded in the NOx catalyst with a weak adsorption force. For this reason, when the temperature of the filter carrying the NOx catalyst is raised from the low temperature state when the NOx reduction control means is executed, the NOx reduction control means is released without reduction.
そこで、本発明では、フィルタ再生制御手段の実行前にNOx還元制御手段を実行する際に、フィルタの温度が所定温度より低い場合に、NOx還元制御手段の実行前に排気中に燃料を添加してフィルタを昇温させる昇温制御手段を実行することとした。 Therefore, in the present invention, when the NOx reduction control means is executed before the execution of the filter regeneration control means, when the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature, fuel is added to the exhaust gas before the execution of the NOx reduction control means. Therefore, the temperature raising control means for raising the temperature of the filter is executed.
ここで、所定温度とは、フィルタがそれ以下の温度であると、フィルタに担持されたNOx触媒が低温状態のために、NOxを亜硝酸塩として吸蔵する閾値の温度である。 Here, the predetermined temperature is a threshold temperature at which NOx is occluded as nitrite because the NOx catalyst supported by the filter is at a low temperature when the filter is at a lower temperature.
この構成によると、昇温制御手段を実行することにより、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、弱い吸着力の亜硝酸塩から強い吸着力の硝酸塩へ変化する。このため、昇温制御手段の実行後には、NOx触媒に吸蔵されたNOxは強い吸着力の硝酸塩のため、NOx還元制御手段を実行する際にNOx触媒を担持するフィルタが昇温されても、NOxは還元を伴わずに放出されない。そして、実際のNOx還元制御手段を実行することによって、NOx触媒に吸蔵された強い吸着力の硝酸塩となったNOxが放出及び還元される。 According to this configuration, the NOx occluded when the NOx catalyst is in a low temperature state is changed from a nitrite having a weak adsorption force to a nitrate having a strong adsorption force by executing the temperature raising control means. For this reason, after the execution of the temperature raising control means, the NOx occluded in the NOx catalyst is nitrate with a strong adsorption force, so even when the temperature of the filter carrying the NOx catalyst is raised when the NOx reduction control means is executed, NOx is not released without reduction. Then, by executing the actual NOx reduction control means, NOx that has become a strong adsorbing power nitrate stored in the NOx catalyst is released and reduced.
したがって、フィルタ再生制御手段を実行する際に、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxが還元されずにNOx触媒から放出されてしまうことを抑制できる。 Therefore, when executing the filter regeneration control means, it is possible to prevent the stored NOx from being released from the NOx catalyst without being reduced when the NOx catalyst is in a low temperature state.
前記昇温制御手段による前記フィルタの昇温速度は、低温状態の前記NOx触媒に亜硝酸塩として吸蔵されたNOxを、前記NOx触媒から放出させずに硝酸塩にさせる速度であるとよい。 The temperature increase rate of the filter by the temperature increase control means may be a rate at which NOx occluded as nitrite in the low temperature NOx catalyst is converted into nitrate without being released from the NOx catalyst.
この構成によると、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、NOx触媒から放出させずに弱い吸着力の亜硝酸塩から強い吸着力の硝酸塩へ変化できる。 According to this configuration, NOx occluded when the NOx catalyst is in a low temperature state can be changed from nitrite having a weak adsorption force to nitrate having a strong adsorption force without being released from the NOx catalyst.
前記昇温制御手段による前記フィルタの昇温速度は、前記NOx還元制御手段による前記フィルタの昇温速度よりも遅いとよい。 The temperature increase rate of the filter by the temperature increase control means may be slower than the temperature increase rate of the filter by the NOx reduction control means.
この構成によると、低温状態のNOx触媒に亜硝酸塩として吸蔵されたNOxを、NOx触媒から放出させずに硝酸塩にさせることができる。 According to this configuration, NOx stored as nitrite in the low-temperature NOx catalyst can be converted into nitrate without being released from the NOx catalyst.
前記昇温制御手段は、前記フィルタの劣化状態が進む程、前記昇温制御手段の実行時間を短縮させるとよい。 The temperature raising control means may shorten the execution time of the temperature raising control means as the deterioration state of the filter progresses.
フィルタの劣化状態が進むと、NOx触媒が低温状態で吸蔵できるNOx量が低減していく。この構成によると、フィルタの劣化状態が進み、NOx触媒に吸蔵されたNOx量が低減すると、昇温制御手段の実行時間を短縮させて、NOx触媒に吸蔵されたNOxが弱い吸着力の亜硝酸塩から強い吸着力の硝酸塩へ変化する時間を短縮できる。このため、昇温制御手段からNOx還元制御手段を経てフィルタ再生制御手段を実行するトータルの実行時間を短縮できる。 As the filter deteriorates, the amount of NOx that can be stored in the NOx catalyst at a low temperature is reduced. According to this configuration, when the deterioration state of the filter advances and the amount of NOx occluded in the NOx catalyst decreases, the execution time of the temperature raising control means is shortened, and the NOx occluded in the NOx catalyst is weakly adsorbed nitrite. The time to change from strong to strong nitrate can be shortened. For this reason, the total execution time for executing the filter regeneration control means from the temperature increase control means through the NOx reduction control means can be shortened.
本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、フィルタ再生制御手段の実行前にNOx還元制御手段を実行する際に、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxが還元を伴わずに放出されてしまうことを抑制できる。 According to the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when the NOx reduction control means is executed before the execution of the filter regeneration control means, the stored NOx is not accompanied by reduction when the NOx catalyst is in a low temperature state. It is possible to suppress the release.
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its exhaust system.
図1に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関であり、各気筒の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えている。 An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders, and includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of each cylinder.
内燃機関1からは排気通路2が延びている。排気通路2の途中には、内燃機関1の気筒から排出される排気を浄化するために、吸蔵還元型のNOx触媒を担持したフィルタ3が配置されている。 An exhaust passage 2 extends from the internal combustion engine 1. In the middle of the exhaust passage 2, a filter 3 carrying an NOx storage reduction catalyst is disposed in order to purify the exhaust discharged from the cylinder of the internal combustion engine 1.
ここで、NOx触媒は、NOx触媒に流入する排気の空燃比がリーン(理論空燃比以上)であるときには、排気中のNOxを吸蔵して大気中に放出しないようにし、NOx触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチであるときには、吸蔵されていたNOxを放出する。そして、排気の空燃比が理論空燃比あるいはリッチである際に、排気中に炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等の還元成分が存在していれば、NOx触媒から放出された窒素酸化物(NOx)をN2に還元して除去するものである。なお、NOx触媒は、本実施例のようにフィルタ3に担持されているものの他、フィルタ3の上流側などに直列に配設されるものであってもよい。 Here, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is lean (greater than the theoretical air-fuel ratio), the NOx catalyst stores NOx in the exhaust gas so as not to be released into the atmosphere, and the exhaust gas flowing into the NOx catalyst When the air-fuel ratio of the engine is the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the stored NOx is released. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich, if reducing components such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) are present in the exhaust gas, the nitrogen released from the NOx catalyst The oxide (NOx) is reduced to N 2 and removed. The NOx catalyst may be arranged in series on the upstream side of the filter 3 in addition to the one supported on the filter 3 as in this embodiment.
また、フィルタ3は、ウォールフロー型でモノリス構造に形成された壁部を有し、この壁部の微小孔を排気が通過する際にPMを捕捉することにより、排気からPMを除去するものである。 Further, the filter 3 has a wall portion of a wall flow type and formed in a monolith structure, and removes PM from the exhaust gas by capturing the PM when the exhaust gas passes through the minute holes in the wall portion. is there.
このフィルタ3の直下流側の排気通路2には、排気通路2を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ4が配置され、排気温度センサ4の出力信号に基づいてフィルタ3の温度が検出される。なお、排気温度センサ4が、本発明のフィルタ温度検出手段に相当する。 An exhaust temperature sensor 4 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 2 is disposed in the exhaust passage 2 immediately downstream of the filter 3, and the temperature of the filter 3 is detected based on an output signal of the exhaust temperature sensor 4. Is done. The exhaust temperature sensor 4 corresponds to the filter temperature detecting means of the present invention.
一方、フィルタ3より上流側の排気通路2には、排気通路2内を流通する排気中に還元剤たる燃料を供給する燃料添加ノズル5が取り付けられている。 On the other hand, a fuel addition nozzle 5 for supplying fuel as a reducing agent into the exhaust gas flowing in the exhaust passage 2 is attached to the exhaust passage 2 upstream of the filter 3.
以上の構成の内燃機関1には、内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU6が併設されている。このECU6は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。ECU6には、燃料添加ノズル5が電気的に接続されており、ECU6が燃料添加ノズル5の燃料供給や燃料供給停止を制御可能になっている。また、ECU6には、排気温度センサ4が電気的に接続されており、ECU6に排気温度センサ4の検出値が出力される。 The internal combustion engine 1 having the above configuration is provided with an ECU 6 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 6 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver. The fuel addition nozzle 5 is electrically connected to the ECU 6 so that the ECU 6 can control the fuel supply and the fuel supply stop of the fuel addition nozzle 5. Further, the exhaust temperature sensor 4 is electrically connected to the ECU 6, and the detection value of the exhaust temperature sensor 4 is output to the ECU 6.
そして、ECU6は、フィルタ3に対して、排気を浄化する通常運転制御、フィルタ再生制御、S被毒回復制御、NOx還元制御といった4種類の制御を行う。 The ECU 6 performs four types of control on the filter 3 such as normal operation control for purifying exhaust, filter regeneration control, S poison recovery control, and NOx reduction control.
ここで、フィルタ再生制御は、燃料添加ノズル5から燃料を継続して繰り返して添加し
、フィルタ3を例えば600〜700℃に昇温させ、フィルタ3に堆積しているPMを燃焼させて排出し、フィルタ3からPMを除去する制御である。ここで、このフィルタ再生制御が本発明のフィルタ再生制御手段に相当する。
Here, in the filter regeneration control, fuel is continuously and repeatedly added from the fuel addition nozzle 5, the temperature of the filter 3 is raised to, for example, 600 to 700 ° C., and PM accumulated in the filter 3 is burned and discharged. In this control, PM is removed from the filter 3. Here, this filter regeneration control corresponds to the filter regeneration control means of the present invention.
S被毒回復制御は、燃料添加ノズル5から燃料を継続して繰り返して添加し、フィルタ3を例えば600〜700℃に昇温させると共に排気の空燃比を理論空燃比あるいはリッチとし、フィルタ3に担持されたNOx触媒からSOxを放出させる制御である。 In the S poison recovery control, the fuel is continuously and repeatedly added from the fuel addition nozzle 5 to raise the temperature of the filter 3 to, for example, 600 to 700 ° C. and to make the air-fuel ratio of the exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or rich. In this control, SOx is released from the supported NOx catalyst.
NOx還元制御は、燃料添加ノズル5から燃料を比較的時間を空けて間欠的に添加し、排気の空燃比を理論空燃比あるいはリッチとし、フィルタ3に担持されたNOx触媒からNOxを放出及び還元させる制御である。なお、NOx還元制御は、比較的短時間のうちに繰り返し実行される制御である。ここで、このNOx還元制御が本発明のNOx還元制御手段に相当する。 In the NOx reduction control, fuel is intermittently added from the fuel addition nozzle 5 at a relatively long time, the air-fuel ratio of the exhaust is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich, and NOx is released and reduced from the NOx catalyst carried on the filter 3. Control. Note that the NOx reduction control is repeatedly executed within a relatively short time. Here, this NOx reduction control corresponds to the NOx reduction control means of the present invention.
ここで、フィルタ再生制御を実行する場合には、図2に示すように、フィルタの温度を上昇させると、NOx触媒の触媒床温も上昇し、その際にNOx触媒からNOxが還元を伴わずに放出されてしまう。このため、フィルタ再生制御を実行する際に、先にNOx触媒のNOxを放出及び還元させてしまうために、フィルタ再生制御の実行の前にNOx還元制御を実行することが行われている。 Here, when executing the filter regeneration control, as shown in FIG. 2, when the temperature of the filter is raised, the catalyst bed temperature of the NOx catalyst also rises, and NOx is not reduced from the NOx catalyst at that time. Will be released. For this reason, when the filter regeneration control is executed, the NOx reduction control is executed before the filter regeneration control is executed in order to release and reduce the NOx of the NOx catalyst first.
ところで、図3に示すように、フィルタ3に担持されたNOx触媒は例えば200℃程の低温状態でもNOxを吸蔵できる(図示○部)。このようなNOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、亜硝酸塩となって弱い吸着力でNOx触媒に吸蔵されている。このため、NOx還元制御を実行する際にNOx触媒を担持するフィルタが低温状態から昇温されると、還元を伴わずに放出されてしまう。 By the way, as shown in FIG. 3, the NOx catalyst carried on the filter 3 can occlude NOx even in a low temperature state of about 200 ° C., for example (circled in the figure). NOx occluded when such a NOx catalyst is in a low temperature state becomes nitrite and is occluded in the NOx catalyst with a weak adsorption force. For this reason, when the temperature of the filter carrying the NOx catalyst is raised from the low temperature state when the NOx reduction control is executed, the NOx reduction control is released without reduction.
そこで、本実施例では、フィルタ再生制御の実行前にNOx還元制御を実行する際に、フィルタ3の温度が第1所定値より低い場合に、NOx還元制御手段の実行前に排気中に燃料を添加してフィルタ3を徐々に昇温させるフィルタ昇温制御を実行することとした。 Therefore, in this embodiment, when the NOx reduction control is executed before the filter regeneration control is executed, if the temperature of the filter 3 is lower than the first predetermined value, the fuel is discharged into the exhaust gas before the NOx reduction control means is executed. The filter temperature increase control for gradually increasing the temperature of the filter 3 by addition was performed.
ここで、第1所定値とは、フィルタ3がそれ以下の温度であると、フィルタ3に担持されたNOx触媒が低温状態のために、NOxを吸着力の弱い亜硝酸塩として吸蔵する閾値の温度である。 Here, the first predetermined value is a threshold temperature at which the NOx catalyst is occluded as nitrite having a low adsorption power because the NOx catalyst supported by the filter 3 is at a low temperature when the filter 3 is at a lower temperature. It is.
このようにすると、フィルタ昇温制御を実行することにより、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、弱い吸着力の亜硝酸塩から強い吸着力の硝酸塩へ変化する。このため、フィルタ昇温制御の実行後には、NOx触媒に吸蔵されたNOxは強い吸着力の硝酸塩のため、NOx還元制御を実行する際にNOx触媒を担持するフィルタ3が昇温されても、NOxは還元を伴わずに放出されない。そして、実際のNOx還元制御を実行することによって、NOx触媒に吸蔵された強い吸着力の硝酸塩となったNOxが放出及び還元される。 In this way, by executing the filter temperature raising control, the NOx occluded when the NOx catalyst is in a low temperature state changes from weakly adsorbing nitrite to strong adsorbing nitrate. For this reason, after the execution of the filter temperature raising control, the NOx occluded in the NOx catalyst is a nitrate having a strong adsorption power, so even if the temperature of the filter 3 carrying the NOx catalyst is raised when the NOx reduction control is executed, NOx is not released without reduction. Then, by executing the actual NOx reduction control, the NOx that has become nitrate with strong adsorptive power stored in the NOx catalyst is released and reduced.
したがって、フィルタ再生制御を実行する際に、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxが還元されずにNOx触媒から放出されてしまうことを抑制できる。 Therefore, when executing the filter regeneration control, it is possible to suppress the stored NOx from being released from the NOx catalyst without being reduced when the NOx catalyst is in a low temperature state.
ここで、フィルタ昇温制御によるフィルタ3の昇温速度は、低温状態のNOx触媒に亜硝酸塩として吸蔵されたNOxを、NOx触媒から放出させずに硝酸塩にさせる速度である。このため、フィルタ昇温制御によるフィルタ3の昇温速度は、NOx還元制御によるフィルタ3の昇温速度よりも遅くなる。 Here, the temperature increase rate of the filter 3 by the filter temperature increase control is a rate at which NOx occluded as nitrite in the low-temperature NOx catalyst is converted into nitrate without being released from the NOx catalyst. For this reason, the temperature increase rate of the filter 3 by the filter temperature increase control is slower than the temperature increase rate of the filter 3 by the NOx reduction control.
これにより、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxは、NOx触媒から放出させずに弱い吸着力の亜硝酸塩から強い吸着力の硝酸塩へ変化できる。 Thereby, NOx occluded when the NOx catalyst is in a low temperature state can be changed from nitrite having a weak adsorption force to nitrate having a strong adsorption force without being released from the NOx catalyst.
ここで、本実施例のフィルタ再生制御を行う制御ルーチンについて、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ECU6に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。 Here, a control routine for performing the filter regeneration control of the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the ECU 6 and is a routine that is periodically executed.
ステップS101では、まず、ECU6は、車両の走行履歴や内燃機関1の運転履歴などを参照して、フィルタ再生処理の実施が求められている状況にあるか否かを判断する。具体的には、車両の走行距離、フィルタ3に流入した排気流量などを参照してPM堆積量を推定し、PM堆積量がフィルタ再生処理を開始すべき閾値に達している場合に、フィルタ再生処理の実施が求められている状況であると判断する。 In step S101, the ECU 6 first determines whether or not the filter regeneration process is required to be executed with reference to the vehicle travel history, the operation history of the internal combustion engine 1, and the like. Specifically, the PM accumulation amount is estimated with reference to the travel distance of the vehicle, the exhaust gas flow rate flowing into the filter 3, and the filter regeneration is performed when the PM accumulation amount has reached the threshold value for starting the filter regeneration processing. Judge that the situation requires the implementation of the process.
ステップS101で肯定判定がなされた場合には、ステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、本ルーチンを一旦終了する。 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.
続いて、ステップS102では、ECU6は、フィルタ再生処理を開始すべくフィルタ再生処理開始用のフラグを成立させる。これにより、フィルタ再生処理に関する制御を開始する。 Subsequently, in step S102, the ECU 6 establishes a filter regeneration process start flag to start the filter regeneration process. Thereby, the control regarding the filter regeneration process is started.
ステップS103では、ECU6は、排気温度センサ4の検出値に基づきフィルタ3の温度を検出する。 In step S <b> 103, the ECU 6 detects the temperature of the filter 3 based on the detection value of the exhaust temperature sensor 4.
ステップS104では、ECU6は、フィルタ3の温度が第1所定値よりも低いか否かを判断する。第1所定値は、例えば300℃などであり、フィルタ3がそれ以下の温度であると、フィルタ3に担持されたNOx触媒が低温状態のために、NOxを吸着力の弱い亜硝酸塩として吸蔵する閾値の温度である。 In step S104, the ECU 6 determines whether or not the temperature of the filter 3 is lower than the first predetermined value. The first predetermined value is, for example, 300 ° C., and when the temperature of the filter 3 is lower than that, the NOx catalyst supported by the filter 3 occludes NOx as nitrite having a low adsorption power because the NOx catalyst supported by the filter 3 is at a low temperature. This is the threshold temperature.
ステップS104で肯定判定がなされた場合には、ステップS105へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS107へ進む。 If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S105, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S107.
続いて、ステップS105では、ECU6は、フィルタ昇温制御を実行する。具体的には、燃料添加ノズル5から燃料を繰り返して添加し、フィルタ3を徐々に昇温させる。ここで、フィルタ昇温制御によるフィルタ3の昇温速度は、低温状態のNOx触媒に亜硝酸塩として吸蔵されたNOxを、NOx触媒から放出させずに硝酸塩にさせる速度である。このため、フィルタ昇温制御によるフィルタ3の昇温速度は、NOx還元制御によるフィルタ3の昇温速度よりも遅くなる。なお、本ステップのフィルタ昇温制御が本発明の昇温制御手段に相当する。 Subsequently, in step S105, the ECU 6 executes filter temperature increase control. Specifically, the fuel is repeatedly added from the fuel addition nozzle 5, and the temperature of the filter 3 is gradually raised. Here, the temperature increase rate of the filter 3 by the filter temperature increase control is a rate at which NOx occluded as nitrite in the low-temperature NOx catalyst is converted into nitrate without being released from the NOx catalyst. For this reason, the temperature increase rate of the filter 3 by the filter temperature increase control is slower than the temperature increase rate of the filter 3 by the NOx reduction control. Note that the filter temperature increase control in this step corresponds to the temperature increase control means of the present invention.
ステップS106では、ECU6は、フィルタ3の温度が第2所定値よりも高いか否かを判断する。第2所定値は、例えば450℃などであり、フィルタ3がそれ以上の温度になると、NOx触媒に吸蔵されたNOxが吸着力の弱い亜硝酸塩から吸着力の強い硝酸塩に変化したと判断できる閾値の温度である。 In step S106, the ECU 6 determines whether or not the temperature of the filter 3 is higher than a second predetermined value. The second predetermined value is, for example, 450 ° C., and when the filter 3 reaches a temperature higher than that, the threshold value at which it can be determined that the NOx occluded in the NOx catalyst has changed from a nitrite having a weak adsorption power to a nitrate having a strong adsorption power. Temperature.
ステップS106で肯定判定がなされた場合には、ステップS107へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS105へ戻る。 If an affirmative determination is made in step S106, the process proceeds to step S107. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step S105.
続いて、ステップS107では、ECU6では、NOx還元制御を実行する。具体的には、燃料添加ノズル5から燃料を比較的時間を空けて間欠的に添加し、排気の空燃比を理論空燃比あるいはリッチとし、フィルタ3に担持されたNOx触媒からNOxを放出及び
還元させる。
Subsequently, in step S107, the ECU 6 executes NOx reduction control. Specifically, fuel is intermittently added from the fuel addition nozzle 5 at a relatively long time, the air-fuel ratio of the exhaust is made the stoichiometric air-fuel ratio or rich, and NOx is released and reduced from the NOx catalyst carried on the filter 3. Let
ステップS108では、ECU6では、フィルタ再生制御を実行する。具体的には、燃料添加ノズル5から燃料を継続して繰り返して添加し、フィルタ3を例えば600〜700℃に昇温させ、フィルタ3に堆積しているPMを燃焼させて排出し、フィルタ3からPMを除去する。 In step S108, the ECU 6 executes filter regeneration control. Specifically, the fuel is continuously and repeatedly added from the fuel addition nozzle 5, the temperature of the filter 3 is raised to, for example, 600 to 700 ° C., PM accumulated in the filter 3 is burned and discharged, and the filter 3 To remove PM.
そして、本ステップの終了後、本ルーチンの処理を一旦終了する。 Then, after the end of this step, the processing of this routine is temporarily ended.
以上のように本ルーチンを実施することで、フィルタ再生制御の実行前にNOx還元制御を実行する際に、NOx還元制御の実行前にフィルタ昇温制御を実行し、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxが還元を伴わずに放出されてしまうことを抑制できる。 By executing this routine as described above, when the NOx reduction control is executed before the filter regeneration control is executed, the filter temperature increase control is executed before the NOx reduction control is executed, and the NOx catalyst is in a low temperature state. It is possible to prevent the stored NOx from being released without reduction.
<実施例2>
次に実施例2を説明する。本実施例は、フィルタ昇温制御の実行時間をフィルタ3の劣化状態に応じて短縮するものである。その他の構成は上記実施例と同様であるので、説明を省略する。
<Example 2>
Next, Example 2 will be described. In this embodiment, the execution time of the filter temperature raising control is shortened according to the deterioration state of the filter 3. Since other configurations are the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted.
本実施例では、フィルタ昇温制御において、フィルタ3の劣化状態が進む程、フィルタ昇温制御の実行時間を短縮させる。 In the present embodiment, in the filter temperature increase control, the execution time of the filter temperature increase control is shortened as the deterioration state of the filter 3 progresses.
フィルタ3の劣化状態が進むと、NOx触媒が低温状態で吸蔵できるNOx量が低減していく。この構成によると、フィルタ3の劣化状態が進み、NOx触媒に吸蔵されたNOx量が低減すると、フィルタ昇温制御の実行時間を短縮させて、NOx触媒に吸蔵されたNOxが弱い吸着力の亜硝酸塩から強い吸着力の硝酸塩へ変化する時間を短縮できる。このため、フィルタ昇温制御からNOx還元制御を経てフィルタ再生制御を実行するトータルの実行時間を短縮できる。 As the deterioration state of the filter 3 progresses, the amount of NOx that can be stored in the low temperature state of the NOx catalyst decreases. According to this configuration, when the deterioration state of the filter 3 progresses and the amount of NOx occluded in the NOx catalyst decreases, the execution time of the filter temperature raising control is shortened and the NOx occluded in the NOx catalyst is weakly absorbed. Time to change from nitrate to nitrate with strong adsorption power can be shortened. For this reason, the total execution time for executing the filter regeneration control from the filter temperature raising control to the NOx reduction control can be shortened.
ここで、本実施例のフィルタ再生制御を行う制御ルーチンについて、図5に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ECU6に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。 Here, a control routine for performing the filter regeneration control of the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the ECU 6 and is a routine that is periodically executed.
ステップS201〜S204までは、上記実施例のステップS101〜S104と同様である。 Steps S201 to S204 are the same as steps S101 to S104 in the above embodiment.
ステップS205では、ECU6は、フィルタ3の劣化状態を判定する。具体的には、フィルタ3の温度が600℃以上となる熱履歴をECU6内で累積カウントしていくことで判定する。 In step S205, the ECU 6 determines the deterioration state of the filter 3. Specifically, the determination is made by accumulating the heat history at which the temperature of the filter 3 becomes 600 ° C. or higher in the ECU 6.
次に、ステップS206では、ECU6は、フィルタ昇温制御の実行時間を決定する。具体的には、ステップS205で判定した劣化状態に応じた係数、すなわち、フィルタ3が初期状態では1であったものが、劣化する程1以下となる係数を、フィルタ昇温制御の基本時間に乗算することで算出される。このため、フィルタ3の劣化状態が進む程、フィルタ昇温制御の実行時間が短縮される。 Next, in step S206, the ECU 6 determines the execution time of the filter temperature increase control. Specifically, a coefficient corresponding to the deterioration state determined in step S205, that is, a coefficient that is 1 in the initial state of the filter 3 becomes 1 or less as the deterioration occurs is set as the basic time of the filter temperature increase control. Calculated by multiplication. For this reason, the execution time of the filter temperature increase control is shortened as the deterioration state of the filter 3 progresses.
ステップS207では、ECU6は、フィルタ昇温制御を実行する。フィルタ昇温制御は、上記実施例のステップS105と同様である。 In step S207, the ECU 6 executes filter temperature increase control. The filter temperature raising control is the same as step S105 in the above embodiment.
ステップS208では、ECU6は、フィルタ昇温制御の実行時間が決定時間となった
か否かを判断する。決定時間は、ステップS206で決定した実行時間であり、この時間を経過することで、NOx触媒に吸蔵されたNOxが吸着力の弱い亜硝酸塩から吸着力の強い硝酸塩に変化したと判断する。
In step S208, the ECU 6 determines whether or not the execution time of the filter temperature increase control has become the determination time. The determination time is the execution time determined in step S206, and it is determined that the NOx occluded in the NOx catalyst has changed from a nitrite having a weak adsorptive power to a nitrate having a strong adsorbing power after the elapse of this time.
ステップS208で肯定判定がなされた場合には、ステップS209へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップS207へ戻る。 If an affirmative determination is made in step S208, the process proceeds to step S209, whereas if a negative determination is made, the process returns to step S207.
続いて、ステップS209では、ECU6では、NOx還元制御を実行する。NOx還元制御は、上記実施例のステップS107と同様である。 Subsequently, in step S209, the ECU 6 executes NOx reduction control. The NOx reduction control is the same as step S107 in the above embodiment.
ステップS210では、ECU6では、フィルタ再生制御を実行する。フィルタ再生制御は、上記実施例のステップS108と同様である。 In step S210, the ECU 6 executes filter regeneration control. The filter regeneration control is the same as step S108 in the above embodiment.
そして、本ステップの終了後、本ルーチンの処理を一旦終了する。 Then, after the end of this step, the processing of this routine is temporarily ended.
以上のように本ルーチンを実施することで、フィルタ再生制御の実行前にNOx還元制御を実行する際に、NOx還元制御の実行前にフィルタ昇温制御を実行し、NOx触媒が低温状態にあるときに吸蔵されたNOxが還元を伴わずに放出されてしまうことを抑制できる。 By executing this routine as described above, when the NOx reduction control is executed before the filter regeneration control is executed, the filter temperature increase control is executed before the NOx reduction control is executed, and the NOx catalyst is in a low temperature state. It is possible to prevent the stored NOx from being released without reduction.
なお、上記実施例1,2では、フィルタ昇温制御を、フィルタ3の温度が第2所定値まで上昇する場合、及び決定時間経過する場合に至るまで、実行するようにしていたが、これらを複合条件として実行してもよく、またその他の条件を加えてもよい。 In the first and second embodiments, the filter temperature increase control is executed until the temperature of the filter 3 rises to the second predetermined value and when the determination time elapses. It may be executed as a compound condition, or other conditions may be added.
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
1 内燃機関
2 排気通路
3 フィルタ
4 排気温度センサ
5 燃料添加ノズル
6 ECU
1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Filter 4 Exhaust temperature sensor 5 Fuel addition nozzle 6 ECU
Claims (4)
排気に燃料を供給して排気の空燃比を低下させ前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを放出及び還元するNOx還元制御手段と、
排気に燃料を供給して前記フィルタを昇温させ前記フィルタからPMを除去するフィルタ再生制御手段と、
を備え、
前記フィルタ再生制御手段を実行する際に、前記フィルタ再生制御手段の実行前に前記NOx還元制御手段を実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記フィルタ再生制御手段の実行前に前記NOx還元制御手段を実行する際に、前記フィルタ温度検出手段によって検出された前記フィルタの温度が所定温度より低い場合に、前記NOx還元制御手段の実行前に排気中に燃料を添加して前記フィルタを昇温させる昇温制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A NOx catalyst and a filter disposed in the exhaust passage;
NOx reduction control means for supplying fuel to the exhaust gas to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas and releasing and reducing NOx stored in the NOx catalyst;
Filter regeneration control means for supplying fuel to exhaust gas to raise the temperature of the filter and removing PM from the filter;
With
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that executes the NOx reduction control means before executing the filter regeneration control means when executing the filter regeneration control means,
Filter temperature detecting means for detecting the temperature of the filter;
When executing the NOx reduction control means before the execution of the filter regeneration control means, if the temperature of the filter detected by the filter temperature detection means is lower than a predetermined temperature, before executing the NOx reduction control means A temperature raising control means for raising the temperature of the filter by adding fuel into the exhaust;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
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JP2006297576A JP2008115712A (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
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2006
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