JP2008128115A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technology enabling an NOx catalyst to quickly rise in temperature while reducing NOx formation quantity in an internal combustion engine when temperature of the NOx catalyst provided in an exhaust passage is low in the exhaust emission control system for the internal combustion engine provided with an EGR device re-circulating part of exhaust gas to an intake system of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: A change position of a flow-in path change valve 54 is changed to a second route position to establish communication of a third EGR passage 51 and a fifth EGR passage 53, and shut off communication between the third EGR passage 51 and a fourth EGR passage 52 when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than an activation temperature Tn0. The change position of the flow-in path change valve 54 is changed to a first route position to establish communication of the third EGR passage 51 and the fourth EGR passage 52, and shut off communication between the third EGR passage 51 and the fifth EGR passage 53 when the temperature Tn of the NOx catalyst is equal to the activation temperature Tn0 or higher. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気再循環装置を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device.

内燃機関から大気中に排出される窒素酸化物(以下、「NOx」という。)の量を低減する技術として、排気再循環装置(以下、「EGR装置」という。)や、NOx触媒或いはNOx触媒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。)などの排気浄化装置を備えた排気浄化システムが知られている。   As a technique for reducing the amount of nitrogen oxide (hereinafter referred to as “NOx”) discharged from the internal combustion engine into the atmosphere, an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as “EGR device”), a NOx catalyst, or a NOx catalyst. There is known an exhaust gas purification system provided with an exhaust gas purification device such as a particulate filter (hereinafter referred to as “filter”).

NOx触媒は、内燃機関から排出されたNOxを排気中からNOx触媒に吸蔵することによって排気を浄化するものである。   The NOx catalyst purifies exhaust gas by storing NOx exhausted from the internal combustion engine into the NOx catalyst from the exhaust gas.

EGR装置は、排気の一部を内燃機関の吸気系に再循環させ、燃焼室における混合気の燃焼温度を下げることによって、内燃機関におけるNOxの生成量(つまり、NOxの排出量)を低減するものである。   The EGR device recirculates part of the exhaust gas to the intake system of the internal combustion engine, and lowers the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber, thereby reducing the amount of NOx generated in the internal combustion engine (that is, the amount of NOx emitted). Is.

近年では、排気浄化装置としてフィルタとフィルタよりも下流側に設けられるNOx触媒とを備える排気浄化システムにおいて、排気通路におけるフィルタとNOx触媒との間の部分と内燃機関の吸気通路とを連通するEGR通路を有し、このEGR通路を介して排気の一部を前記内燃機関に再循環させるEGR装置を備えた排気浄化システムが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。上記構成の排気浄化システムでは、NOx触媒よりも下流側の排気通路内の排気を吸気系に再循環させるよりもEGR通路を短縮でき、排気浄化システムのコンパクト化を図っている。   In recent years, in an exhaust purification system that includes a filter and a NOx catalyst provided downstream of the filter as an exhaust purification device, EGR that communicates a portion of the exhaust passage between the filter and the NOx catalyst and an intake passage of the internal combustion engine. There has been proposed an exhaust purification system having an EGR device that has a passage and recirculates part of the exhaust gas to the internal combustion engine via the EGR passage (see, for example, Patent Document 1). In the exhaust purification system having the above configuration, the EGR passage can be shortened rather than recirculating the exhaust gas in the exhaust passage downstream of the NOx catalyst to the intake system, and the exhaust purification system is made compact.

そして、上記のようにEGR装置を備えた排気浄化システムでは、NOx触媒の温度が低いときにNOx触媒のNOxの浄化率が低下するため、内燃機関の吸気系への排気の再循環(以下、単に「EGR」ということもある。)を実施してNOxの排出量の低減を図る場合がある。
特開2001−115826号公報
In the exhaust gas purification system provided with the EGR device as described above, the NOx purification rate of the NOx catalyst decreases when the temperature of the NOx catalyst is low. In some cases, the emission amount of NOx may be reduced by simply performing “EGR”.
JP 2001-115826 A

しかしながら、上記構成の排気浄化システムでは、EGRを行うとNOx触媒を通過する排気の流量が減少してしまうと考えられる。その場合には排気の有する熱エネルギが効率的にNOx触媒に伝わないため、例えばNOx触媒を活性温度まで迅速に昇温させることが困難となる虞があった。一方、EGRを行わずにNOx触媒を早期昇温させる場合には、その期間に亘りEGRによって内燃機関におけるNOxの生成量を低減することが困難となる場合があった。   However, in the exhaust purification system having the above configuration, it is considered that when EGR is performed, the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst is reduced. In that case, since the heat energy of the exhaust gas is not efficiently transmitted to the NOx catalyst, it may be difficult to quickly raise the temperature of the NOx catalyst to the activation temperature, for example. On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst is raised quickly without performing EGR, it may be difficult to reduce the amount of NOx generated in the internal combustion engine by EGR over that period.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気の一部を内燃機関の吸気系に再循環させるEGR装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気通路に設けられるNOx触媒の温度が低いときに、内燃機関におけるNOxの生成量を低減させつつ、NOx触媒を迅速に昇温可能な技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above prior art, and an object of the present invention is an exhaust gas purification system for an internal combustion engine including an EGR device that recirculates a part of exhaust gas to an intake system of the internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide a technique capable of quickly raising the temperature of a NOx catalyst while reducing the amount of NOx produced in an internal combustion engine when the temperature of the NOx catalyst provided in the exhaust passage is low.

上記目的を達成するための本発明は、排気の一部を排気通路に設けられるNOx触媒よ
りも上流側から吸気系に導く第1の経路および/またはNOx触媒よりも下流側から吸気系に導く第2の経路により排気を再循環させるEGR装置を備え、NOx触媒の温度がより低いときにおける第1の経路と第2の経路とにより吸気系に導かれる排気の流量の和に対する第2の経路により吸気系に導かれる排気の流量の比率をNOx触媒の温度がより高いときにおける該比率以上にすることを最大の特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention guides a part of exhaust gas from the upstream side of the NOx catalyst provided in the exhaust passage to the intake system and / or from the downstream side of the NOx catalyst to the intake system. An EGR device that recirculates exhaust gas through the second path, and a second path for the sum of the flow rates of exhaust gas that is guided to the intake system by the first path and the second path when the temperature of the NOx catalyst is lower Thus, the greatest feature is that the ratio of the flow rate of the exhaust gas guided to the intake system is made equal to or higher than the ratio when the temperature of the NOx catalyst is higher.

より詳しくは、一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられるとともに前記排気に含まれるNOxを浄化するNOx触媒と、
前記排気の一部を前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側から前記内燃機関の吸気系に導く第1の経路および/または前記排気の一部を前記排気通路における前記NOx触媒よりも下流側から前記内燃機関の吸気系に導く第2の経路により前記排気の一部を吸気系に再循環させるEGR装置と、
前記第1の経路により前記吸気系に導かれる排気の流量である第1EGRガス量および/または前記第2の経路により前記吸気系に導かれる排気の流量である第2EGRガス量を変更するEGRガス量変更手段と、
を備え、
前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度がより低いときにおける前記第1EGRガス量と前記第2EGRガス量との和である総EGRガス量に対する前記第2EGRガス量の比率を前記NOx触媒の温度がより高いときにおける前記比率以上にすることを特徴とする。
More specifically, an exhaust passage that is connected at one end to the internal combustion engine and through which the exhaust from the internal combustion engine passes,
A NOx catalyst provided in the exhaust passage and purifying NOx contained in the exhaust;
A first path for leading a part of the exhaust gas from the upstream side of the NOx catalyst in the exhaust passage to the intake system of the internal combustion engine and / or a part of the exhaust gas downstream of the NOx catalyst in the exhaust passage An EGR device that recirculates part of the exhaust gas to the intake system through a second path leading from the engine to the intake system of the internal combustion engine;
EGR gas that changes the first EGR gas amount that is the flow rate of the exhaust gas guided to the intake system by the first path and / or the second EGR gas amount that is the flow rate of the exhaust gas guided to the intake system by the second path A quantity changing means;
With
The EGR gas amount changing means determines the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount which is the sum of the first EGR gas amount and the second EGR gas amount when the temperature of the NOx catalyst is lower. It is characterized in that the ratio is not less than the above ratio when the temperature of is higher.

本発明におけるEGR装置は、排気通路におけるNOx触媒よりも上流側から排気の一部を内燃機関の吸気系に導く第1の経路と排気通路におけるNOx触媒よりも下流側から排気の一部を内燃機関の吸気系に導く第2の経路との少なくとも何れか一方の経路により排気を再循環させる。この、内燃機関の吸気系に再循環される排気を、以下「EGRガス」と称す。また、第1の経路によって導かれるEGRガスを第1EGRガス、第2の経路によって導かれるEGRガスを第2EGRガスと称す。   The EGR device according to the present invention has a first path for leading a part of the exhaust gas from the upstream side of the NOx catalyst in the exhaust passage to the intake system of the internal combustion engine and a part of the exhaust gas from the downstream side of the NOx catalyst in the exhaust path. Exhaust gas is recirculated through at least one of the second path leading to the intake system of the engine. The exhaust gas recirculated to the intake system of the internal combustion engine is hereinafter referred to as “EGR gas”. The EGR gas guided by the first path is referred to as a first EGR gas, and the EGR gas guided by the second path is referred to as a second EGR gas.

ここで、第1の経路と第2の経路とは、EGRガスがNOx触媒を通過する前の排気を吸気系に導くか、NOx触媒を通過した後の排気を導くかの点で相違する。本発明では、EGRガス量変更手段が、NOx触媒の温度がより低いときにおける総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率が前記NOx触媒の温度がより高いときにおける前記比率以上になるように第1EGRガス量および/または第2EGRガス量を変更する。   Here, the first path and the second path are different in that the exhaust gas before the EGR gas passes through the NOx catalyst is guided to the intake system or the exhaust gas after passing through the NOx catalyst is guided. In the present invention, the EGR gas amount changing means is configured so that the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount when the NOx catalyst temperature is lower is equal to or higher than the ratio when the NOx catalyst temperature is higher. The 1EGR gas amount and / or the second EGR gas amount is changed.

これにより、NOx触媒の温度が低いときには、NOx触媒を通過する排気の流量を増加させることができる。つまり、上記のようにNOx触媒を昇温させる際に、排気の熱エネルギを好適にNOx触媒に流入させることにより、NOx触媒を迅速に昇温させることができる。   Thereby, when the temperature of the NOx catalyst is low, the flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst can be increased. That is, when raising the temperature of the NOx catalyst as described above, it is possible to quickly raise the temperature of the NOx catalyst by suitably flowing the heat energy of the exhaust gas into the NOx catalyst.

本発明において、NOx触媒の温度が低いときほど総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を大きくし、NOx触媒の温度が高いときほど総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を小さくするようにしても良い。あるいは、NOx触媒の温度が上昇することに伴い、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を段階的に小さくするようにしても良い。   In the present invention, the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount is increased as the temperature of the NOx catalyst is lower, and the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount is decreased as the temperature of the NOx catalyst is higher. Anyway. Alternatively, as the temperature of the NOx catalyst increases, the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount may be decreased stepwise.

また、本発明における前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度が所定温度よりも低いときにおける総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を前記NOx触媒の温度が前記所定温度以上であるときにおける総EGRガス量に対する第2EGRガス
量の比率よりも大きくしても良い。これにより、NOx触媒の温度を所定温度まで迅速に上昇させることが可能となる。
Further, the EGR gas amount changing means in the present invention is configured such that a ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount when the temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined temperature, the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature. It may be larger than the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount at the time. As a result, the temperature of the NOx catalyst can be quickly raised to a predetermined temperature.

また、「所定温度」とは、NOx触媒に要求される目標温度を意味するものである。例えば、本発明における所定温度は、NOx触媒に対し、該NOx触媒に流入した排気中のNOxを好適に浄化するために要求される温度であっても良く、NOx触媒の活性温度に所定のマージンを見込んだ温度としても良い。   The “predetermined temperature” means a target temperature required for the NOx catalyst. For example, the predetermined temperature in the present invention may be a temperature required for purifying NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst suitably with respect to the NOx catalyst, and a predetermined margin in the activation temperature of the NOx catalyst. It is good also as the temperature which anticipated.

ここで、NOx触媒の上流側から排気を吸気系に導く第1の経路は、NOx触媒の下流側から排気を吸気系に導く第2の経路に比べて経路が短い。そして、NOx触媒の温度が所定温度まで上昇した以降は、NOx触媒の温度が所定温度よりも低いときに比べて総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率が相対的に小さくなるように第1EGRガス量および/または第2EGRガス量が変更される。   Here, the first path for guiding the exhaust gas from the upstream side of the NOx catalyst to the intake system is shorter than the second path for guiding the exhaust gas from the downstream side of the NOx catalyst to the intake system. Then, after the temperature of the NOx catalyst rises to the predetermined temperature, the first EGR gas ratio is relatively small so that the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount is relatively smaller than when the NOx catalyst temperature is lower than the predetermined temperature. The gas amount and / or the second EGR gas amount is changed.

これにより、EGRガスが吸気系に導かれるまでに流通する経路の短い第1の経路によって、より多くのEGRガスを内燃機関に再循環させることができる。その結果、例えば内燃機関の運転状態に応じたEGRガス量の変更時における制御の応答性を向上させることができる。   Thus, more EGR gas can be recirculated to the internal combustion engine by the first path having a short path through which the EGR gas is led to the intake system. As a result, for example, it is possible to improve control responsiveness when changing the EGR gas amount according to the operating state of the internal combustion engine.

また、NOx触媒を通過した後の排気は、その組成が変化することにより、NOx触媒を通過する前の排気に比べてその比熱が低下する場合がある。一方、EGRガスにより燃焼室における混合気の燃焼温度を下げるためには、EGRガスの比熱が高い方が望ましい。   Further, the exhaust gas after passing through the NOx catalyst may have a lower specific heat than the exhaust gas before passing through the NOx catalyst due to a change in composition. On the other hand, in order to lower the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber with the EGR gas, it is desirable that the specific heat of the EGR gas is high.

これに対し、第1の経路は排気の一部を排気通路におけるNOx触媒よりも上流側から内燃機関の吸気系に導くことができる。従って、NOx触媒の温度が所定以上になった後は、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を小さくし、第2EGRガス量よりも第1EGRガス量を相対的に多くさせることによって好適に内燃機関におけるNOxの生成量を低減することができる。   In contrast, the first path can guide part of the exhaust gas from the upstream side of the NOx catalyst in the exhaust passage to the intake system of the internal combustion engine. Therefore, after the temperature of the NOx catalyst becomes equal to or higher than a predetermined value, the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount is reduced, and the first EGR gas amount is preferably made relatively larger than the second EGR gas amount. The amount of NOx generated in the internal combustion engine can be reduced.

ここで、NOx触媒の温度が所定温度より低いときには、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を可及的に大きくし、より多くの排気にNOx触媒を通過させるとより好適である。   Here, when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature, it is more preferable to increase the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount as much as possible so that the NOx catalyst passes through more exhaust gas.

そこで、本発明においては、前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度が前記所定温度よりも低いときに総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を略1にしても良い。つまり、内燃機関に再循環される排気を第2の経路のみによって吸気系に導くようにしても良い。これにより、より迅速にNOx触媒の温度を所定温度まで上昇させることができる。   Therefore, in the present invention, the EGR gas amount changing means may set the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount to approximately 1 when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature. That is, the exhaust gas recirculated to the internal combustion engine may be guided to the intake system only by the second path. Thereby, the temperature of the NOx catalyst can be raised to a predetermined temperature more quickly.

一方、NOx触媒の温度が所定温度以上であるときには、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を可及的に小さくし、より多くの排気を経路の短い第1の経路によって内燃機関の吸気系に導くとより好適である。そこで、本発明において、前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度が前記所定温度以上であるときに総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を略零にしても良い。つまり、内燃機関に再循環される排気を第1の経路のみによって吸気系に導くようにしても良い。これにより、EGRガス量変更時の応答性を向上させ、また内燃機関におけるNOxの生成量をより効率的に低減することが可能となる。   On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature, the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount is made as small as possible, and more exhaust gas is taken into the intake air of the internal combustion engine by the first route having a short route. It is more preferable to introduce it to the system. Therefore, in the present invention, the EGR gas amount changing means may set the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount to be substantially zero when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature. That is, the exhaust gas recirculated to the internal combustion engine may be guided to the intake system only by the first path. As a result, it is possible to improve the responsiveness when changing the EGR gas amount and more efficiently reduce the amount of NOx generated in the internal combustion engine.

ところで、例えば内燃機関の低温始動時には、NOx触媒の温度が該NOx触媒の活性
温度よりも低くなり、NOx触媒におけるNOxの浄化率が著しく低下する場合がある。
By the way, for example, when the internal combustion engine is started at a low temperature, the temperature of the NOx catalyst becomes lower than the activation temperature of the NOx catalyst, and the NOx purification rate in the NOx catalyst may be significantly reduced.

そこで、本発明における所定温度とはNOx触媒の活性温度であっても良い。即ち、本発明におけるEGRガス量変更手段は、NOx触媒の温度が活性温度よりも低いときにおける総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を、NOx触媒の温度が活性温度以上であるときにおける総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率よりも大きくしても良い。   Therefore, the predetermined temperature in the present invention may be the activation temperature of the NOx catalyst. That is, the EGR gas amount changing means in the present invention provides the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount when the temperature of the NOx catalyst is lower than the activation temperature, and the total amount when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the activation temperature. The ratio may be larger than the ratio of the second EGR gas amount to the EGR gas amount.

また、EGRガス量変更手段は、NOx触媒の温度が活性温度よりも低いときに総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を略1にするとともに、NOx触媒の温度が活性温度以上であるときに総EGRガス第2EGRガス量の比率を略零としても良い。   The EGR gas amount changing means sets the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount to approximately 1 when the temperature of the NOx catalyst is lower than the activation temperature, and when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the activation temperature. In addition, the ratio of the total EGR gas second EGR gas amount may be substantially zero.

そうすれば、NOx触媒の温度が活性温度よりも低いときに、NOx触媒の温度を迅速に活性温度まで昇温させ、NOx触媒におけるNOxの浄化率が著しく低下する期間を短くすることができる。そして、NOx触媒の温度が活性温度まで到達する前において、排気の一部が少なくとも第2の経路により吸気系に導かれるため、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼温度を低下させることができる。従って、NOx触媒の温度が活性温度よりも低い時期においても、NOxの生成量を低減させ、エミッションが過度に悪化することを抑制できる。   Then, when the temperature of the NOx catalyst is lower than the activation temperature, the temperature of the NOx catalyst can be quickly raised to the activation temperature, and the period during which the NOx purification rate in the NOx catalyst is significantly reduced can be shortened. And before the temperature of the NOx catalyst reaches the activation temperature, a part of the exhaust is led to the intake system by at least the second path, so that the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine can be lowered. . Therefore, even when the temperature of the NOx catalyst is lower than the activation temperature, it is possible to reduce the amount of NOx produced and suppress the emission from being excessively deteriorated.

また、本発明においては、内燃機関の排気温度を上昇させることによってNOx触媒の温度を上昇させる昇温手段を、更に備えていても良い。これにより、より迅速にNOx触媒の温度を所定温度(例えば、活性温度)まで上昇させることができる。   In the present invention, a temperature raising means for raising the temperature of the NOx catalyst by raising the exhaust temperature of the internal combustion engine may be further provided. Thereby, the temperature of the NOx catalyst can be raised to a predetermined temperature (for example, the activation temperature) more rapidly.

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、前記排気通路に設けられるとともに排気中の微粒子物質(以下、単に「PM」ともいう。)を捕集するフィルタを更に備えていても良い。そして、前記第1の経路および第2の経路は前記フィルタを通過した後の排気の一部を前記内燃機関の吸気系に導くようにしても良い。   The exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention may further include a filter that is provided in the exhaust passage and collects particulate matter (hereinafter also simply referred to as “PM”) in the exhaust. The first route and the second route may guide a part of the exhaust gas after passing through the filter to the intake system of the internal combustion engine.

これにより、内燃機関にPMが吸入されることを抑制できる。また、例えば本排気浄化システムがターボチャージャや、該ターボチャージャにより過給された吸気を冷却するためのインタークーラ等を備える場合には、流入したPMがターボチャージャやインタークーラ等に堆積してしまうことを抑制できる。   Thereby, it can suppress that PM is suck | inhaled by an internal combustion engine. For example, when the exhaust purification system includes a turbocharger and an intercooler for cooling the intake air supercharged by the turbocharger, the inflowed PM accumulates in the turbocharger, the intercooler, and the like. This can be suppressed.

また、本発明においては、前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側に設けられるとともに該排気通路内の排気に還元剤を添加する還元剤添加手段を更に備え、前記NOx触媒の温度が前記所定温度以上であるときに前記還元剤添加手段に還元剤を添加させるようにしても良い。   In the present invention, the exhaust passage further includes a reducing agent adding means that is provided upstream of the NOx catalyst and adds a reducing agent to the exhaust gas in the exhaust passage, and the temperature of the NOx catalyst is the predetermined value. When the temperature is higher than the temperature, the reducing agent adding means may add a reducing agent.

ここで、所定温度は還元剤添加手段に燃料を添加させるときの目的に応じて異なる温度に設定しても良い。例えば、NOx触媒に還元剤(例えば、燃料等)を流入させ、該NOx触媒においてNOxを還元浄化させるNOx還元処理がなされる場合がある。そのような場合に、上記所定温度はNOx触媒の活性温度とすれば好適である。そうすれば、NOx触媒の温度が確実に活性温度以上になった後に還元剤が排気中に添加されるため、排気中に添加された還元剤がNOx触媒をすり抜けてしまう虞がない。従って、還元剤が未浄化のまま大気中に放出されることを抑制できる。そして、添加された還元剤が無駄になってしまうことを抑制できる。   Here, the predetermined temperature may be set to a different temperature depending on the purpose of adding the fuel to the reducing agent adding means. For example, a NOx reduction process may be performed in which a reducing agent (for example, fuel) is allowed to flow into the NOx catalyst and NOx is reduced and purified in the NOx catalyst. In such a case, the predetermined temperature is preferably the activation temperature of the NOx catalyst. By doing so, since the reducing agent is added to the exhaust gas after the temperature of the NOx catalyst has surely exceeded the activation temperature, there is no possibility that the reducing agent added to the exhaust gas will slip through the NOx catalyst. Accordingly, it is possible to suppress the reducing agent from being released into the atmosphere without being purified. And it can suppress that the added reducing agent is wasted.

また、NOx触媒が排気に含まれるSOxに被毒された場合には、NOx触媒の温度を高温(例えば、600℃乃至650℃)に維持するとともに、還元剤をNOx触媒に供給
させるSOx被毒回復処理がなされる場合がある。そのような場合に、上記所定温度をNOx触媒からSOxを放出可能な温度(例えば、600℃乃至650℃)とすれば好適である。NOx触媒の温度をSOxが放出される温度まで迅速に上昇させることができるからである。
Further, when the NOx catalyst is poisoned by SOx contained in the exhaust gas, the temperature of the NOx catalyst is maintained at a high temperature (for example, 600 ° C. to 650 ° C.), and the SOx poisoning for supplying the reducing agent to the NOx catalyst. Recovery processing may be performed. In such a case, it is preferable that the predetermined temperature is a temperature at which SOx can be released from the NOx catalyst (for example, 600 ° C. to 650 ° C.). This is because the temperature of the NOx catalyst can be quickly raised to the temperature at which SOx is released.

また、本発明においては、前記第1の経路は前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される前の排気の一部を前記内燃機関の吸気系に導くようにしても良い。これにより、還元剤添加手段から添加された還元剤が第2の経路によって内燃機関の吸気系に導かれ、燃焼室内における混合気の燃焼が不安定になることを抑制できる。また、ドライバビリティが悪化することを抑制できる。   In the present invention, the first path may lead a part of the exhaust before the reducing agent is added by the reducing agent addition means to the intake system of the internal combustion engine. Thereby, it is possible to suppress the reducing agent added from the reducing agent adding means from being led to the intake system of the internal combustion engine through the second path, and the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber from becoming unstable. Moreover, it can suppress that drivability deteriorates.

これは、還元剤添加手段から還元剤が添加されるのは、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率が小さくなるように第1EGRガスおよび/または第2EGRガス量が変更された後であるからである。また、上記において、EGRガス量変更手段は、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率が略零になるように第1EGRガスおよび/または第2EGRガス量を変更すると好適である。より確実に還元剤が吸気系に回り込むことを抑制できるからである。   This is because the reducing agent is added from the reducing agent addition means after the first EGR gas and / or the second EGR gas amount is changed so that the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount becomes small. Because. Further, in the above, it is preferable that the EGR gas amount changing means changes the first EGR gas and / or the second EGR gas amount so that the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount becomes substantially zero. This is because the reducing agent can be more reliably prevented from entering the intake system.

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムとしては、以下のような構成を例示することができる。即ち、
前記EGR装置は、
前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側の部分と前記内燃機関の吸気通路とを連通する第1EGR通路と、
前記第1EGR通路に設けられるとともに該第1EGR通路を流通する排気の流量を変更可能な第1EGR弁と、
前記排気通路における前記NOx触媒よりも下流側の部分と前記内燃機関の吸気通路とを連通する第2EGR通路と、
前記第2EGR通路に設けられるとともに該第2EGR通路を流通する排気の流量を変更可能な第2EGR弁と、を有していても良い。
Moreover, the following structures can be illustrated as an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention. That is,
The EGR device
A first EGR passage that communicates a portion of the exhaust passage upstream of the NOx catalyst and the intake passage of the internal combustion engine;
A first EGR valve provided in the first EGR passage and capable of changing a flow rate of exhaust gas flowing through the first EGR passage;
A second EGR passage communicating the portion of the exhaust passage downstream of the NOx catalyst and the intake passage of the internal combustion engine;
And a second EGR valve provided in the second EGR passage and capable of changing a flow rate of exhaust gas flowing through the second EGR passage.

ここで、上記の排気浄化システムに係る構成を第1の構成と称す。第1の構成に係る排気浄化システムでは、前記第1の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第1EGR通路を流通させ、前記第2の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第2EGR通路を流通させても良い。   Here, the configuration related to the exhaust purification system is referred to as a first configuration. In the exhaust purification system according to the first configuration, when the exhaust is guided to the intake system of the internal combustion engine by the first path, the first EGR passage is circulated through the exhaust and the exhaust is discharged by the second path. When leading to the intake system of the internal combustion engine, the second EGR passage may be circulated through the exhaust.

そして、前記EGRガス量変更手段は、前記総EGRガス量に対する前記第2EGRガス量の比率を変更するときに前記第1EGR弁の開度および/または第2EGR弁の開度を変更するようにしても良い。   The EGR gas amount changing means changes the opening degree of the first EGR valve and / or the opening degree of the second EGR valve when changing the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount. Also good.

また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムとしては、以下のような構成をも例示することができる。即ち、
前記EGR装置は、
一端が前記内燃機関の吸気通路に接続される第3EGR通路と、
一端が前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側の部分に接続され、他端が前記第3EGR通路の他端に接続される第4EGR通路と、
一端が前記排気通路における前記NOx触媒よりも下流側の部分に接続され、他端が前記第3EGR通路と前記第4EGR通路との接続部に接続される第5EGR通路と、
前記接続部に設けられ、前記第4EGR通路および前記第5EGR通路から前記第3EGR通路に流入する排気の流量の総和に対する前記第5EGR通路から前記第3EGR通路に流入する排気の流量の比率を変更可能な流入比率変更弁と、
前記第3EGR通路に設けられるとともに該第3EGR通路を流通する排気の流量を変更可能な第3EGR弁と、を有していても良い。
Further, the following configuration can be exemplified as the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention. That is,
The EGR device
A third EGR passage having one end connected to the intake passage of the internal combustion engine;
A fourth EGR passage having one end connected to a portion upstream of the NOx catalyst in the exhaust passage and the other end connected to the other end of the third EGR passage;
A fifth EGR passage having one end connected to a portion of the exhaust passage on the downstream side of the NOx catalyst and the other end connected to a connection portion between the third EGR passage and the fourth EGR passage;
The ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing from the fifth EGR passage to the third EGR passage to the total flow rate of the exhaust gas flowing from the fourth EGR passage and the fifth EGR passage to the third EGR passage can be changed. An inflow ratio change valve,
And a third EGR valve provided in the third EGR passage and capable of changing a flow rate of the exhaust gas flowing through the third EGR passage.

ここで、上記の排気浄化システムに係る構成を第2の構成と称す。第2の構成に係る排気浄化システムでは、前記第1の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第4EGR通路および前記第3EGR通路を流通させ、前記第2の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第5EGR通路および前記第3EGR通路を流通させるようにしても良い。   Here, the configuration related to the exhaust purification system is referred to as a second configuration. In the exhaust gas purification system according to the second configuration, when the exhaust gas is guided to the intake system of the internal combustion engine through the first path, the exhaust gas is caused to flow through the fourth EGR passage and the third EGR passage through the exhaust gas. When the exhaust is led to the intake system of the internal combustion engine by a route, the fifth EGR passage and the third EGR passage may be circulated through the exhaust.

そして、前記EGRガス量変更手段は、前記総EGRガス量に対する前記第2EGRガス量の比率を変更するときに前記流入比変更弁の開度および/または第3EGR弁の開度を変更するようにしても良い。   The EGR gas amount changing means changes the opening of the inflow ratio changing valve and / or the opening of the third EGR valve when changing the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount. May be.

つまり、上記第2の構成では、流入比変更弁の開度を調節することにより、総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を変更できる。そして、第3EGR弁の開度を調節することにより、流入比率変更弁の開度により決せられる総EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率を維持しつつEGRガス量を調節することができる。   That is, in the second configuration, the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount can be changed by adjusting the opening of the inflow ratio changing valve. Then, by adjusting the opening degree of the third EGR valve, it is possible to adjust the EGR gas amount while maintaining the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount determined by the opening degree of the inflow ratio changing valve.

また、上記の流量比率変更弁は、第4EGR通路と第5EGR通路との何れか一方を第3EGR通路と導通させ、他方を遮断させることの可能な流入路切換弁であっても良い。例えば、NOx触媒の温度が所定温度よりも低いときに、第2の経路により排気を内燃機関の吸気系に導くべく、流量比率変更弁は第3EGR通路と第5EGR通路とを導通させ、第3EGR通路と第4EGR通路とを遮断するようにしても良い。   Further, the flow rate ratio changing valve may be an inflow path switching valve capable of electrically connecting one of the fourth EGR passage and the fifth EGR passage to the third EGR passage and blocking the other. For example, when the temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined temperature, the flow rate ratio changing valve conducts the third EGR passage and the fifth EGR passage so as to guide the exhaust to the intake system of the internal combustion engine through the second passage, and the third EGR passage. The passage and the fourth EGR passage may be blocked.

一方、NOx触媒の温度が所定温度以上であるときには、第1の経路により排気を内燃機関の吸気系に導くべく、流量比率変更弁は第3EGR通路と第4EGR通路とを導通させ、第3EGR通路と第5EGR通路とを遮断するようにしても良い。   On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature, the flow rate ratio changing valve conducts the third EGR passage and the fourth EGR passage so as to guide the exhaust gas to the intake system of the internal combustion engine through the first passage, and the third EGR passage. And the fifth EGR passage may be blocked.

これにより、より簡易な構成により、内燃機関から排出される排気を第1の経路と第2の経路との何れかにより吸気系に導くかを切り換えることができる。   Thereby, it is possible to switch whether the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is guided to the intake system by either the first path or the second path with a simpler configuration.

また、第2の構成に係る排気浄化システムでは、第1の経路と第2の経路とが第3EGR通路から第5EGR通路の接続部において合流している。これにより、第1の構成に比べてEGR装置のコンパクト化を実現し、EGR装置を設置する際のコストの低減を図ることができる。   Further, in the exhaust gas purification system according to the second configuration, the first path and the second path merge at the connection portion from the third EGR passage to the fifth EGR passage. Accordingly, the EGR device can be made more compact than the first configuration, and the cost for installing the EGR device can be reduced.

また、EGR通路には、内燃機関における混合気の燃焼温度を効率的に低下させるため、該EGR通路を流通するEGRガスを冷却するためのEGRクーラが設けられることが多い。本発明においても、前記EGR装置は前記第3EGR通路に設けられるとともに該第3EGR通路を流通する排気を冷却可能なEGRクーラを有していても良い。   Further, in order to efficiently reduce the combustion temperature of the air-fuel mixture in the internal combustion engine, the EGR passage is often provided with an EGR cooler for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage. Also in the present invention, the EGR device may include an EGR cooler that is provided in the third EGR passage and can cool the exhaust gas flowing through the third EGR passage.

その場合に、本構成(第2の構成)によれば排気浄化システムを構築するためのコストを更に低減することができる。つまり、本来ならば第1の経路、第2の経路毎に上記EGRクーラを備える必要があるところ、本構成では、単一のEGRクーラを備えれば良いからである。以上のように、本構成では、上記の流量比率変更弁を備えることによって、EGR弁およびEGRクーラの配置数を少なくすることができる。これにより内燃機関の排気浄化システムを構築するために必要な総コストを低く抑えることが可能となる。   In this case, according to the present configuration (second configuration), the cost for constructing the exhaust purification system can be further reduced. That is, originally, it is necessary to provide the EGR cooler for each of the first route and the second route, but in this configuration, it is sufficient to provide a single EGR cooler. As described above, in this configuration, the number of EGR valves and EGR coolers arranged can be reduced by providing the flow rate ratio changing valve. As a result, the total cost required to construct an exhaust gas purification system for an internal combustion engine can be kept low.

本発明にあっては、排気通路に設けられるNOx触媒の温度が低いときに、内燃機関に
おけるNOxの生成量を低減させつつ、NOx触媒を迅速に昇温させることができる。
In the present invention, when the temperature of the NOx catalyst provided in the exhaust passage is low, the NOx catalyst can be quickly heated while reducing the amount of NOx produced in the internal combustion engine.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.

図1は本実施例における内燃機関1と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有するディーゼルエンジンである。内燃機関1には、気筒2の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を各気筒に備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 and its intake / exhaust system and control system in this embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine having four cylinders 2. The internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 3 for injecting fuel directly into the combustion chamber of the cylinder 2 in each cylinder.

<吸気系>
内燃機関1には、吸気マニホールド8が接続されており、吸気マニホールド8の各枝管は吸気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド8と吸気通路9との接続部近傍には、吸気通路9内を流通する吸気の流量を調節可能な第1吸気絞り弁11が設けられている。また、吸気通路9における第1吸気絞り弁11よりも上流側には、吸気通路9を流れるガスを冷却するインタークーラ13が設けられている。
<Intake system>
An intake manifold 8 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake manifold 8 is communicated with a combustion chamber of each cylinder 2 through an intake port. A first intake throttle valve 11 capable of adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 9 is provided in the vicinity of the connection portion between the intake manifold 8 and the intake passage 9. An intercooler 13 that cools the gas flowing through the intake passage 9 is provided upstream of the first intake throttle valve 11 in the intake passage 9.

さらに、吸気通路9におけるインタークーラ13よりも上流側には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ10のコンプレッサハウジング6が設けられている。また、コンプレッサハウジング6よりも上流側には吸気通路9内を流通する吸気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ14が配置されており、該エアフローメータ14よりも上流側にはエアクリーナ4が設けられている。また、吸気通路9におけるエアフローメータ14よりも下流側であって、後述する第2EGR通路41と吸気通路9との接続部よりも上流側には、吸気通路9内を流通する吸気の流量を調節可能な第2吸気絞り弁12が設けられている。   Further, a compressor housing 6 of a turbocharger 10 that operates using exhaust energy as a drive source is provided upstream of the intercooler 13 in the intake passage 9. An air flow meter 14 that outputs an electrical signal corresponding to the amount of intake air flowing through the intake passage 9 is disposed upstream of the compressor housing 6, and an air cleaner 4 is disposed upstream of the air flow meter 14. Is provided. Further, the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 9 is adjusted downstream of the air flow meter 14 in the intake passage 9 and upstream of the connecting portion between the second EGR passage 41 and the intake passage 9 described later. A possible second intake throttle valve 12 is provided.

このように構成された内燃機関1の吸気系では、エアクリーナ4によって吸気中の塵や埃が除去された後、吸気通路9を介してコンプレッサハウジング6に流入する。コンプレッサハウジング6に流入した吸気は、該コンプレッサハウジング6に内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。そして、圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ13にて冷却された後、必要に応じて第1吸気絞り弁11によって流量を調節されて吸気マニホールド8に流入する。そして、吸気マニホールド8に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒2に分配され、各気筒2の燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼される。   In the intake system of the internal combustion engine 1 configured as described above, dust and dirt in the intake air are removed by the air cleaner 4 and then flow into the compressor housing 6 through the intake passage 9. The intake air flowing into the compressor housing 6 is compressed by the rotation of the compressor wheel built in the compressor housing 6. Then, the compressed intake air having a high temperature is cooled by the intercooler 13, and then the flow rate is adjusted by the first intake throttle valve 11 as necessary to flow into the intake manifold 8. The intake air flowing into the intake manifold 8 is distributed to each cylinder 2 through each branch pipe, and burned by using the fuel injected from the fuel injection valve 3 of each cylinder 2 as an ignition source.

<排気系>
一方、内燃機関1には、排気マニホールド18が接続されており、排気マニホールド18の各枝管は排気ポートを介して各気筒2の燃焼室と接続されている。排気マニホールド18にはターボチャージャ10のタービンハウジング7が接続されている。このタービンハウジング7には排気通路19が接続されており、排気通路19は下流にてマフラー(図示省略)に接続されている。
<Exhaust system>
On the other hand, an exhaust manifold 18 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust manifold 18 is connected to a combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port. A turbine housing 7 of the turbocharger 10 is connected to the exhaust manifold 18. An exhaust passage 19 is connected to the turbine housing 7, and the exhaust passage 19 is connected downstream to a muffler (not shown).

また、排気通路19の途中には、排気中のPMを捕集するパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」という。)20が設けられている。また、排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側には吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」という。)21が設けられている。ここで、NOx触媒21は、流入する排気の酸素濃度が高い時は排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低い時は吸蔵しているNOxを放出する。その際、周囲の排気中に燃料などの還元成分が存在していれば、放出されたNOxと燃料がNOx触媒21上で還元反応してNOxが還元・浄化される。   A particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter”) 20 that collects PM in the exhaust is provided in the middle of the exhaust passage 19. Further, an NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) 21 is provided downstream of the filter 20 in the exhaust passage 19. Here, the NOx catalyst 21 stores NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and releases the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low. At that time, if a reducing component such as fuel is present in the surrounding exhaust gas, the released NOx and the fuel undergo a reduction reaction on the NOx catalyst 21 to reduce and purify NOx.

また、排気通路19におけるフィルタ20とNOx触媒21との間には後述するECU22からの指令信号により開弁して還元剤としての燃料を排気中に添加する燃料添加弁15が設けられている。そして、燃料添加弁15から排気通路19内の排気に添加された燃料は該排気の酸素濃度を低下させる。このようにして形成された酸素濃度の低い排気はNOx触媒21に流入し、該NOx触媒21に吸蔵されていたNOxを放出させつつ窒素(N)に還元することになる。 Further, a fuel addition valve 15 is provided between the filter 20 and the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 19 to open a valve as a command signal from an ECU 22 described later and add fuel as a reducing agent into the exhaust. The fuel added from the fuel addition valve 15 to the exhaust gas in the exhaust passage 19 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas. The exhaust gas having a low oxygen concentration thus formed flows into the NOx catalyst 21 and is reduced to nitrogen (N 2 ) while releasing NOx stored in the NOx catalyst 21.

また、排気通路19におけるNOx触媒21の直上流には排気の温度を検出する温度センサ25が設けられている。また、排気通路19における燃料添加弁15よりも上流側であって、後述する第1EGR通路31と排気通路19との接続部よりも下流側には、排気通路19内を流通する排気の流量を調節可能な第1排気絞り弁16が設けられている。また、排気通路19における該排気通路19と後述する第2EGR通路41との接続部よりも下流側には排気通路19内を流通する排気の流量を調節可能な第2排気絞り弁17が設けられている。   A temperature sensor 25 that detects the temperature of the exhaust gas is provided immediately upstream of the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 19. Further, on the upstream side of the fuel addition valve 15 in the exhaust passage 19 and on the downstream side of the connecting portion between the first EGR passage 31 and the exhaust passage 19 described later, the flow rate of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 19 is set. An adjustable first exhaust throttle valve 16 is provided. A second exhaust throttle valve 17 capable of adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 19 is provided downstream of the connection portion of the exhaust passage 19 between the exhaust passage 19 and a second EGR passage 41 described later. ing.

このように構成された内燃機関1の排気系では、内燃機関1の各気筒2で燃焼された既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド18に排出され、次いで排気マニホールド18からターボチャージャ10のタービンハウジング7に流入する。タービンハウジング7に流入した排気は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジング7内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクはコンプレッサハウジング6のコンプレッサホイールに伝達される。   In the exhaust system of the internal combustion engine 1 configured as described above, the burned gas burned in each cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is discharged to the exhaust manifold 18 through the exhaust port, and then from the exhaust manifold 18 to the turbocharger 10. It flows into the turbine housing 7. The exhaust gas flowing into the turbine housing 7 rotates a turbine wheel that is rotatably supported in the turbine housing 7 using thermal energy of the exhaust gas. At that time, the rotational torque of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel of the compressor housing 6.

そして、コンプレッサハウジング6から排出された排気は、排気通路19を介してフィルタ20へ流入し排気中のPMが捕集される。そして、次にNOx触媒21に流入し排気中のNOxが吸蔵される。このようにPM、NOxが除去または浄化された排気は、必要に応じて第2排気絞り弁17によって流量を調節された後にマフラーを介して大気中に放出される。   Then, the exhaust discharged from the compressor housing 6 flows into the filter 20 via the exhaust passage 19 and PM in the exhaust is collected. Then, it flows into the NOx catalyst 21 and NOx in the exhaust is occluded. The exhaust gas from which PM and NOx have been removed or purified as described above is discharged into the atmosphere through the muffler after the flow rate is adjusted by the second exhaust throttle valve 17 as necessary.

<排気再循環機構>
また、内燃機関1には、排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側であって且つNOx触媒21よりも上流側を通過する排気の一部を吸気通路9におけるコンプレッサハウジング6よりも上流側に再循環させる第1EGR装置30が設けられている。この第1EGR装置30は、排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側であって且つ第1排気絞り弁16よりも上流側の部分と吸気通路9におけるコンプレッサハウジング6よりも上流側であって且つ第2吸気絞り弁12よりも下流側の部分とを接続する第1EGR通路31と、第1EGR通路31内を流れる排気(以下、「第1EGRガス」という。)の流量(以下、「第1EGRガス量」という。)を調節可能な第1EGR弁32と、第1EGR通路31における第1EGR弁32よりも上流側を流れるEGRガスを冷却する第1EGRクーラ33とを備えている。
<Exhaust gas recirculation mechanism>
Further, in the internal combustion engine 1, a part of the exhaust gas that is downstream of the filter 20 in the exhaust passage 19 and upstream of the NOx catalyst 21 is recirculated upstream of the compressor housing 6 in the intake passage 9. A first EGR device 30 for circulation is provided. The first EGR device 30 is downstream of the filter 20 in the exhaust passage 19 and upstream of the first exhaust throttle valve 16 and upstream of the compressor housing 6 in the intake passage 9 and is first. 2 A first EGR passage 31 that connects a portion downstream of the intake throttle valve 12 and a flow rate (hereinafter referred to as “first EGR gas”) flowing through the first EGR passage 31 (hereinafter referred to as “first EGR gas amount”). The first EGR valve 32 is adjustable, and a first EGR cooler 33 that cools the EGR gas that flows upstream of the first EGR valve 32 in the first EGR passage 31 is provided.

このように構成された第1EGR装置30では、第1EGR弁32が開弁されると、第1EGR通路31が導通状態となり、NOx触媒21に流入する前の排気の一部が第1EGR通路31を経由して吸気通路9に流入する。吸気通路9に流入した第1EGRガスはコンプレッサハウジング6、吸気マニホールド8を経由して内燃機関1の燃焼室に過給される。ここで、本実施例においては、EGRガスに第1EGR通路31を流通させて内燃機関1の吸気系に再循環させる経路が本発明における第1の経路に相当する。   In the first EGR device 30 configured as described above, when the first EGR valve 32 is opened, the first EGR passage 31 becomes conductive, and a part of the exhaust before flowing into the NOx catalyst 21 passes through the first EGR passage 31. It flows into the intake passage 9 via. The first EGR gas flowing into the intake passage 9 is supercharged into the combustion chamber of the internal combustion engine 1 via the compressor housing 6 and the intake manifold 8. Here, in the present embodiment, the path through which the EGR gas is circulated through the first EGR passage 31 and recirculated to the intake system of the internal combustion engine 1 corresponds to the first path in the present invention.

また、内燃機関1には、排気通路19におけるNOx触媒21よりも下流側を通過する排気の一部を吸気通路9におけるコンプレッサハウジング6よりも上流側に再循環させる第2EGR装置40が設けられている。この第2EGR装置40は、排気通路19におけるNOx触媒21よりも下流側であって且つ第2排気絞り弁17よりも上流側の部分と吸気通路9における第1EGR通路31との接続部よりも上流側であって且つ第2吸気絞り弁12よりも下流側の部分とを接続する第2EGR通路41と、第2EGR通路41内を流れる排気(以下、「第2EGRガス」という。)の流量(以下、「第2EGRガス量」という。)を調節可能な第2EGR弁42と、第2EGR通路41における第2EGR弁42よりも上流側を流れるEGRガスを冷却する第2EGRクーラ43とを備えている。   In addition, the internal combustion engine 1 is provided with a second EGR device 40 that recirculates a part of the exhaust gas that passes downstream of the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 19 to the upstream side of the compressor housing 6 in the intake passage 9. Yes. The second EGR device 40 is downstream of the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 19 and upstream of the second exhaust throttle valve 17 and upstream of the connection portion between the first EGR passage 31 in the intake passage 9. And a second EGR passage 41 that connects a portion downstream of the second intake throttle valve 12 and a flow rate (hereinafter referred to as “second EGR gas”) flowing through the second EGR passage 41 (hereinafter referred to as “second EGR gas”). , Referred to as “second EGR gas amount”), and a second EGR cooler 43 that cools the EGR gas flowing upstream of the second EGR valve 42 in the second EGR passage 41.

このように構成された第2EGR装置40では、第2EGR弁42が開弁されると、第2EGR通路41が導通状態となり、NOx触媒21から流出した排気の一部が第2EGR通路41を経由して吸気通路9に流入する。吸気通路9に流入した第2EGRガスはコンプレッサハウジング6、吸気マニホールド8を経由して内燃機関1の燃焼室に過給される。ここで、本実施例においては、EGRガスに第2EGR通路41を流通させて内燃機関1の吸気系に再循環させる経路が本発明における第2の経路に相当する。   In the second EGR device 40 configured as described above, when the second EGR valve 42 is opened, the second EGR passage 41 becomes conductive, and a part of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 21 passes through the second EGR passage 41. Flows into the intake passage 9. The second EGR gas that has flowed into the intake passage 9 is supercharged into the combustion chamber of the internal combustion engine 1 via the compressor housing 6 and the intake manifold 8. Here, in the present embodiment, the path through which the EGR gas is circulated through the second EGR passage 41 and recirculated to the intake system of the internal combustion engine 1 corresponds to the second path in the present invention.

ここで、第1EGR装置30によって再循環される第1EGRガス、第2EGR装置40によって再循環される第2EGRガスは、共にフィルタ20を通過した後に再循環される。つまり、フィルタ20によってPMを除去されたあとの排気が吸気系に再循環される。これにより、内燃機関1にPMが吸入されることを抑制できる。また、インタークーラ13、第1EGRクーラ33、第2EGRクーラ43等にPMが堆積してしまうことを抑制できる。   Here, the first EGR gas recirculated by the first EGR device 30 and the second EGR gas recirculated by the second EGR device 40 are both recirculated after passing through the filter 20. That is, the exhaust gas after the PM is removed by the filter 20 is recirculated to the intake system. As a result, the intake of PM into the internal combustion engine 1 can be suppressed. Further, PM can be prevented from being deposited on the intercooler 13, the first EGR cooler 33, the second EGR cooler 43, and the like.

また、第1EGRガス量および第2EGRガス量は、第1排気絞り弁16の開度や第2排気絞り弁17の開度を調節して排気通路19における第1EGR通路31との接続部の排気の圧力、或いは排気通路19における第2EGR通路41との接続部の排気の圧力を増減することによって調節することができる。例えば、第1排気絞り弁16の開度を閉弁側に調節すると、排気通路19における第1EGR通路31との接続部における排気の圧力が上昇するため、第1EGR通路31の上流側と下流側の差圧が増大し、第1EGRガス量が増大する。また、第2排気絞り弁17の開度を閉弁側に調節すると、排気通路19における第2EGR通路41との接続部における排気の圧力が上昇するため、第2EGR通路41の上流側と下流側の差圧が増大し、第2EGRガス量が増大する。   Further, the first EGR gas amount and the second EGR gas amount are adjusted by adjusting the opening degree of the first exhaust throttle valve 16 and the opening degree of the second exhaust throttle valve 17 so that the exhaust gas at the connection portion of the exhaust passage 19 with the first EGR passage 31 is exhausted. Or the pressure of the exhaust gas at the connection portion of the exhaust passage 19 with the second EGR passage 41 can be adjusted. For example, if the opening of the first exhaust throttle valve 16 is adjusted to the valve closing side, the exhaust pressure at the connection portion of the exhaust passage 19 with the first EGR passage 31 rises, so the upstream side and the downstream side of the first EGR passage 31 And the first EGR gas amount increases. Further, when the opening of the second exhaust throttle valve 17 is adjusted to the valve closing side, the exhaust pressure at the connection portion of the exhaust passage 19 with the second EGR passage 41 increases, so the upstream side and the downstream side of the second EGR passage 41 And the second EGR gas amount increases.

同様に、第1EGRガス量および第2EGRガス量は、第2吸気絞り弁12の開度を調節して吸気通路9における第1EGR通路31との接続部の吸気の圧力、或いは吸気通路9における第2EGR通路41との接続部の吸気の圧力を増減することによって調節することができる。例えば、第2吸気絞り弁12の開度を閉弁側に調節すると、該接続部に負圧が生じるため、第1EGRガス量および第2EGRガス量が増大する。   Similarly, the first EGR gas amount and the second EGR gas amount are adjusted by adjusting the opening of the second intake throttle valve 12 and the intake pressure at the connection portion of the intake passage 9 with the first EGR passage 31 or the first EGR gas amount in the intake passage 9. It can be adjusted by increasing or decreasing the pressure of the intake air at the connection with the 2EGR passage 41. For example, when the opening degree of the second intake throttle valve 12 is adjusted to the valve closing side, a negative pressure is generated at the connection portion, so that the first EGR gas amount and the second EGR gas amount increase.

また、第1EGRガスや第2EGRガスには、水(HO)や二酸化炭素(CO)等のように、自らが燃焼することがなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれているため、第1EGRガスや第2EGRガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以って内燃機関1におけるNOxの生成量が抑制される。 In addition, the first EGR gas and the second EGR gas contain inert gas components that do not burn themselves and have a high heat capacity, such as water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). Therefore, when the first EGR gas or the second EGR gas is contained in the air-fuel mixture, the combustion temperature of the air-fuel mixture is lowered, and thus the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1 is suppressed.

さらに、第1EGRクーラ33において第1EGRガスが、第2EGRクーラ43において第2EGRガスが冷却されると、第1EGRガスおよび第2EGRガス自体の温度が低下するとともにガスの体積が縮小されるため、第1EGRガスや第2EGRガスが燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に供給される新気の量(新気の体積)が不要に減少する虞もない。   Further, when the first EGR gas is cooled in the first EGR cooler 33 and the second EGR gas is cooled in the second EGR cooler 43, the temperature of the first EGR gas and the second EGR gas itself is lowered and the volume of the gas is reduced. When the 1EGR gas or the second EGR gas is supplied into the combustion chamber, the atmospheric temperature in the combustion chamber is not increased unnecessarily, and the amount of fresh air (volume of fresh air) supplied into the combustion chamber is unnecessary. There is no risk of a decrease.

内燃機関にPMが吸入されることを抑制できる。また、例えば本排気浄化システムがターボチャージャや、該ターボチャージャにより過給された吸気を冷却するためのインタークーラ等を備える場合には、流入したPMがターボチャージャ等に堆積してしまうことを抑制できる。 Inhalation of PM into the internal combustion engine can be suppressed. In addition, for example, when the exhaust purification system includes a turbocharger or an intercooler for cooling the intake air supercharged by the turbocharger, it is possible to prevent the inflow PM from accumulating on the turbocharger or the like. it can.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)22が併設されている。このECU22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の運転状態等を制御するほか、第1EGR弁32の開度(以下、「第1EGR開度」という。)Df、第2EGR弁42の開度(以下、「第2EGR開度」という。)Ds等を制御する。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 22 for controlling the internal combustion engine 1 and the intake / exhaust system. The ECU 22 controls the operating state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request, and also the opening degree of the first EGR valve 32 (hereinafter referred to as “first EGR opening degree”) Df. The opening degree (hereinafter referred to as “second EGR opening degree”) Ds of the second EGR valve 42 is controlled.

また、ECU22には、エアフローメータ14や、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ23、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ24などの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類や温度センサ25が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がECU22に入力されるようになっている。一方、ECU22には、燃料噴射弁3、燃料添加弁15、第1吸気絞り弁11、第2吸気絞り弁12、第1排気絞り弁16、第2排気絞り弁17、第1EGR弁32、第2EGR弁42等が電気配線を介して接続されており、ECU22によって制御されるようになっている。   Further, the ECU 22 includes sensors and a temperature sensor 25 for controlling the operating state of the internal combustion engine 1 such as an air flow meter 14, a crank position sensor 23 for detecting the engine speed, and an accelerator position sensor 24 for detecting the accelerator opening. Are connected via electrical wiring, and their output signals are input to the ECU 22. On the other hand, the ECU 22 includes a fuel injection valve 3, a fuel addition valve 15, a first intake throttle valve 11, a second intake throttle valve 12, a first exhaust throttle valve 16, a second exhaust throttle valve 17, a first EGR valve 32, The 2EGR valve 42 and the like are connected via electric wiring and are controlled by the ECU 22.

また、ECU22には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。また、後述する各種ルーチンはECU22のROMに記憶されているプログラムの一つである。   The ECU 22 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and the ROM stores a program for performing various controls of the internal combustion engine 1 and a map storing data. Various routines to be described later are one of programs stored in the ROM of the ECU 22.

次に本実施例におけるEGR制御について説明する。本実施例に係るEGR制御では、EGR率ERが内燃機関1の運転状態に応じた目標EGR率ERtgになるように制御される。この目標EGR率ERtgは、予め定められた目標値であり、例えば、排出ガス規制値と該規制値に対する適合マージンとを考慮して定められた目標NOx低減率に基づいて、該目標NOx低減率を達成するために要求されるEGR率として定められても良い。   Next, EGR control in the present embodiment will be described. In the EGR control according to the present embodiment, the EGR rate ER is controlled so as to become the target EGR rate ERtg corresponding to the operating state of the internal combustion engine 1. The target EGR rate ERtg is a predetermined target value. For example, the target NOx reduction rate is determined based on a target NOx reduction rate determined in consideration of an exhaust gas regulation value and a conformance margin for the regulation value. May be defined as the EGR rate required to achieve the above.

そして目標EGR率ERtgは、具体的には内燃機関1の機関回転数NEと機関負荷Tqと目標EGR率ERtgとの関係が格納されたマップから目標EGR率ERtgを読み出すことにより導出される。その際、機関回転数NEはクランクポジションセンサ23によるクランク角度の検出値により求められ、機関負荷Tqはアクセルポジションセンサ24によるアクセル開度の検出値から求められる。そして、ECU22によって、エアフローメータ14による検出値から求められる吸入新気量Gaと目標EGR率ERtgとに基づいて目標EGRガス量(第1EGRガス量+第2EGRガス量の和)が算出される。   The target EGR rate ERtg is specifically derived by reading the target EGR rate ERtg from a map in which the relationship among the engine speed NE, the engine load Tq, and the target EGR rate ERtg of the internal combustion engine 1 is stored. At this time, the engine speed NE is obtained from the detected value of the crank angle by the crank position sensor 23, and the engine load Tq is obtained from the detected value of the accelerator opening by the accelerator position sensor 24. Then, the ECU 22 calculates the target EGR gas amount (the sum of the first EGR gas amount + the second EGR gas amount) based on the intake fresh air amount Ga obtained from the detection value by the air flow meter 14 and the target EGR rate ERtg.

ここで、本実施例に係る排気浄化システムは第1EGR装置30と第2EGR装置40を備えている。本実施例では、NOx触媒の温度Tnに応じて、EGRガス量に対する第1EGRガス量の比率(以下、「第1EGRガス量の再循環比率」)Rfと、EGRガス量に対する第2EGRガス量の比率(以下、「第2EGRガス量の再循環比率」)Rsが変更される。以下、図2を参照して詳しく説明する。   Here, the exhaust gas purification system according to the present embodiment includes a first EGR device 30 and a second EGR device 40. In this embodiment, the ratio of the first EGR gas amount to the EGR gas amount (hereinafter, “the recirculation ratio of the first EGR gas amount”) Rf and the second EGR gas amount relative to the EGR gas amount according to the temperature Tn of the NOx catalyst. The ratio (hereinafter, “the second EGR gas amount recirculation ratio”) Rs is changed. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

図2は、本実施例におけるNOx触媒の温度TnとNOx浄化率Rp、第1EGRガス量の再循環比率Rf、第2EGRガス量の再循環比率Rsの関係を例示した図である。(a)は、NOx触媒の温度TnとNOx浄化率Rpとの相関関係を例示した図である。(b)は、NOx触媒の温度Tnと第1EGRガス量の再循環比率Rfとの関係を例示した図である。(c)は、NOx触媒の温度Tnと第2EGRガス量の再循環比率Rsとの関係を例示した図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the temperature Tn of the NOx catalyst, the NOx purification rate Rp, the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount, and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount in the present embodiment. (A) is the figure which illustrated correlation with temperature Tn of NOx catalyst, and NOx purification rate Rp. (B) is a diagram illustrating the relationship between the temperature Tn of the NOx catalyst and the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount. (C) is a diagram illustrating the relationship between the temperature Tn of the NOx catalyst and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount.

ここで、図2(a)に示す「NOx浄化率Rp」が「Rp0」以上であればNOx触媒21が排気中のNOxを好適に浄化できることを意味する。そして、図中の横軸に示す温度「Tn0」は、「NOx浄化率Rp」が「Rp0」のときのNOx触媒21の温度である。つまり、「Tn0」はNOx触媒21の活性温度を意味しており、NOx触媒21が排気中のNOxを効率良く浄化することができる下限温度を意味する。   Here, if the “NOx purification rate Rp” shown in FIG. 2A is equal to or greater than “Rp0”, it means that the NOx catalyst 21 can suitably purify NOx in the exhaust gas. The temperature “Tn0” shown on the horizontal axis in the figure is the temperature of the NOx catalyst 21 when the “NOx purification rate Rp” is “Rp0”. That is, “Tn0” means the activation temperature of the NOx catalyst 21, and means the lower limit temperature at which the NOx catalyst 21 can efficiently purify NOx in the exhaust gas.

また、図2(b)に示す「第1EGRガス量の再循環比率Rf」が「1」のときは、第1EGR装置30のみによってEGRを行っていることを意味する。また、「第1EGRガス量の再循環比率Rf」が「0」のときは、第2EGR装置40のみによってEGRを行っていることを意味する。   Further, when “the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount” shown in FIG. 2B is “1”, it means that the EGR is performed only by the first EGR device 30. Further, when “the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount” is “0”, it means that the EGR is performed only by the second EGR device 40.

また、図2(c)に示す「第2EGRガス量の再循環比率Rs」が「1」のときは、第2EGR装置40のみによってEGRを行っていることを意味する。また、「第2EGRガス量の再循環比率Rs」が「0」のときは、第1EGR装置30のみによってEGRを行っていることを意味する。   Moreover, when the “recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount” shown in FIG. 2C is “1”, it means that the EGR is performed only by the second EGR device 40. Further, when the “recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount” is “0”, it means that EGR is performed only by the first EGR device 30.

また、第1EGR装置30と第2EGR装置40とを併用してEGRを行う場合、例えば第1EGRガス量と第2EGRガス量の比が2:8になるようにEGRが行われるときには、第1EGRガス量の再循環比率Rfが「0.2」、第2EGRガス量の再循環比率Rsが「0.8」となる。   When EGR is performed using both the first EGR device 30 and the second EGR device 40, for example, when EGR is performed so that the ratio of the first EGR gas amount to the second EGR gas amount is 2: 8, the first EGR gas is used. The recirculation ratio Rf of the amount is “0.2”, and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount is “0.8”.

図2(a)に示すように、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときにはNOx浄化率RpがRp0よりも低く、NOx触媒21において良好にNOxを浄化することが困難となる。そこで、本実施例では、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときには排気温度を上昇させてNOx触媒21を活性温度Tn0以上に昇温させる。例えば、内燃機関1の燃焼サイクルにおける主噴射のあとの膨張行程や排気行程に燃料を燃料噴射弁3から副噴射させることによって、排気温度を上昇させても良い。   As shown in FIG. 2A, when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the NOx purification rate Rp is lower than Rp0, and it becomes difficult for the NOx catalyst 21 to purify NOx well. Therefore, in this embodiment, when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the exhaust temperature is raised to raise the temperature of the NOx catalyst 21 to the activation temperature Tn0 or higher. For example, the exhaust temperature may be raised by sub-injecting fuel from the fuel injection valve 3 during the expansion stroke or exhaust stroke after the main injection in the combustion cycle of the internal combustion engine 1.

そして、図2(b)、(c)に示すように本実施例では、上記のようにNOx触媒21に対する昇温制御が行われるとき、即ちNOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときに、第1EGRガス量の再循環比率Rfが0、第2EGRガス量の再循環比率Rsが1に制御される。つまり、第1EGR開度Dfは第1EGRガス量が零になるように全閉に制御される。一方、第2EGR開度Dsは、第2EGRガス量を上述の目標EGRガス量にするために必要な目標開度Dstgに制御される。   As shown in FIGS. 2B and 2C, in this embodiment, when the temperature raising control is performed on the NOx catalyst 21 as described above, that is, when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0. In addition, the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount is controlled to 0, and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount is controlled to 1. That is, the first EGR opening degree Df is controlled to be fully closed so that the first EGR gas amount becomes zero. On the other hand, the second EGR opening degree Ds is controlled to the target opening degree Dstg necessary for setting the second EGR gas amount to the above-described target EGR gas amount.

以上のように、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときは第2EGR装置40のみを介してEGRが行われる。そうすると、上記昇温制御によって温度の上昇した排気の全てがNOx触媒21を通過するため、排気の有する熱エネルギを効率よくNOx触媒21に伝えることができる。つまり、迅速にNOx触媒21を活性温度Tn0まで上昇させることができる。   As described above, EGR is performed only through the second EGR device 40 when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0. Then, since all the exhaust gas whose temperature has been raised by the temperature increase control passes through the NOx catalyst 21, the thermal energy of the exhaust gas can be efficiently transmitted to the NOx catalyst 21. That is, the NOx catalyst 21 can be quickly raised to the activation temperature Tn0.

また、NOx触媒21の昇温中においても、排気の一部は第2EGR装置40によって再循環されるので、内燃機関1の燃焼室内の混合気の燃焼温度を低下させ、内燃機関1におけるNOxの生成量が低減される。   Even during the temperature rise of the NOx catalyst 21, a part of the exhaust gas is recirculated by the second EGR device 40, so that the combustion temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine 1 is lowered and the NOx in the internal combustion engine 1 is reduced. The production amount is reduced.

一方、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上に上昇したあとは、第1EGRガス量の再循環比率Rfが1、第2EGRガス量の再循環比率Rsが0に変更される。つまり、第2EGR開度Dsは第2EGRガス量が零になるように全閉に制御される。一方、第1EGR開度Dfは、第1EGRガス量を上述の目標EGRガス量にするために必要な目標開度Dftgに制御される。   On the other hand, after the temperature Tn of the NOx catalyst rises to the activation temperature Tn0 or higher, the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount is changed to 1, and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount is changed to 0. That is, the second EGR opening degree Ds is controlled to be fully closed so that the second EGR gas amount becomes zero. On the other hand, the first EGR opening degree Df is controlled to the target opening degree Dftg necessary for setting the first EGR gas amount to the above-mentioned target EGR gas amount.

以上のように、本実施例においては、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上になった後は第1EGR装置30のみを介してEGRが行われる。ここで、第1EGR通路31は第2EGR通路41に比べてその経路が短い。これにより、内燃機関1の目標EGR率ERtgが変化した場合等、第1EGRガス量を変更する際の応答性を向上できる。   As described above, in this embodiment, EGR is performed only through the first EGR device 30 after the temperature Tn of the NOx catalyst becomes equal to or higher than the activation temperature Tn0. Here, the path of the first EGR passage 31 is shorter than that of the second EGR passage 41. Thereby, when the target EGR rate ERtg of the internal combustion engine 1 changes, the responsiveness when changing the first EGR gas amount can be improved.

また、NOx触媒21を通過した後の排気は、通過する前に比べてその比熱が低下してしまう場合があるところ、第1EGR装置30はNOx触媒21を通過する前の排気を再循環させるため、排気の比熱を低下させることなく効率よく混合気の燃焼温度を低下させることができる。これにより、内燃機関1におけるNOxの生成量をより好適に低減することができる。なお、本実施例においては、NOx触媒の活性温度Tn0が本発明における所定温度に相当する。   In addition, the exhaust gas after passing through the NOx catalyst 21 may have a lower specific heat than before passing through. The first EGR device 30 recirculates the exhaust gas before passing through the NOx catalyst 21. The combustion temperature of the air-fuel mixture can be efficiently reduced without reducing the specific heat of the exhaust. Thereby, the production amount of NOx in the internal combustion engine 1 can be more suitably reduced. In the present embodiment, the activation temperature Tn0 of the NOx catalyst corresponds to the predetermined temperature in the present invention.

<EGR制御ルーチン>
以下、本実施例におけるNOx触媒21に対する昇温制御が行われるときの第1EGR装置30および第2EGR装置40に係るEGR制御について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。図3は、本実施例におけるEGR制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはECU22内のROMに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。
<EGR control routine>
Hereinafter, the EGR control according to the first EGR device 30 and the second EGR device 40 when the temperature increase control for the NOx catalyst 21 in the present embodiment is performed will be described with reference to the flowchart of FIG. 3. FIG. 3 is a flowchart showing an EGR control routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM in the ECU 22, and is executed every predetermined period.

まず、ステップS101では、ECU22によって、内燃機関1の機関回転数NE、機関負荷Tq、吸入新気量Gaが検出される。そして、続くステップS102では、機関回転数NE、機関負荷Tqに応じた目標EGR率ERtgが演算される。続くステップS103では、目標EGR率ERtgと吸入新気量Gaとに基づいて目標EGRガス量Gtgが算出される。そして、ステップS103の処理が終わるとステップS104に進む   First, in step S101, the ECU 22 detects the engine speed NE, the engine load Tq, and the intake fresh air amount Ga of the internal combustion engine 1. In step S102, a target EGR rate ERtg corresponding to the engine speed NE and the engine load Tq is calculated. In the subsequent step S103, the target EGR gas amount Gtg is calculated based on the target EGR rate ERtg and the intake fresh air amount Ga. Then, when step S103 is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、ECU22によって、NOx触媒の温度Tnが推定される。具体的には、温度センサ25の検出値に基づいてNOx触媒の温度Tnが推定される。また、例えば、内燃機関1の機関回転数NEおよび機関負荷TqとNOx触媒の温度Tnとの関係を予め実験等で求めておき、該関係を制御マップの形でECU22内に格納しておいても良い。そして、該制御マップに機関回転数NEおよび機関負荷Tqをパラメータとしてアクセスすることで、NOx触媒の温度Tnを導出しても良い。   In step S104, the ECU 22 estimates the temperature Tn of the NOx catalyst. Specifically, the temperature Tn of the NOx catalyst is estimated based on the detection value of the temperature sensor 25. Further, for example, the relationship between the engine speed NE and the engine load Tq of the internal combustion engine 1 and the NOx catalyst temperature Tn is obtained in advance through experiments or the like, and the relationship is stored in the ECU 22 in the form of a control map. Also good. Then, the temperature Tn of the NOx catalyst may be derived by accessing the control map using the engine speed NE and the engine load Tq as parameters.

続くステップS105では、ECU22によって、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いか否かが判定される。つまり、本ステップでは、NOx触媒21を早期昇温する必要があるか否かが判定される。そして、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いと判定された場合には、ステップS103に進む。一方、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上であると判定された場合には、後述するステップS111に進む。   In subsequent step S105, the ECU 22 determines whether or not the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0. That is, in this step, it is determined whether it is necessary to raise the temperature of the NOx catalyst 21 early. If it is determined that the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the process proceeds to step S103. On the other hand, when it is determined that the temperature Tn of the NOx catalyst is equal to or higher than the activation temperature Tn0, the process proceeds to step S111 described later.

ステップS106では、ECU22から第1EGR弁32および第2EGR弁42に指令が出され、第1EGR開度Dfが全閉に、第2EGR開度Dsが第2EGRガス量をステップS103で算出された目標EGRガス量にするために必要な目標開度Dstgに変更される。ここで、本実施例においては、第1EGR開度Df、第2EGR開度Dsを変更させるECU22が本発明におけるEGRガス量変更手段に相当する。そして、ステップS106の処理が終わるとステップS107に進む。   In step S106, a command is issued from the ECU 22 to the first EGR valve 32 and the second EGR valve 42, the first EGR opening Df is fully closed, the second EGR opening Ds is the second EGR gas amount calculated in step S103, and the target EGR is calculated. It is changed to the target opening degree Dstg necessary for making the gas amount. In this embodiment, the ECU 22 that changes the first EGR opening degree Df and the second EGR opening degree Ds corresponds to the EGR gas amount changing means in the present invention. Then, when the process of step S106 ends, the process proceeds to step S107.

ステップS107では、ECU22からの指令によってNOx触媒21の昇温制御が開
始される。具体的には、燃料噴射弁3に対し、燃料の副噴射を行うよう指令が出される。ここで、副噴射される燃料の量は予め実験的に求められる。そして、ステップS107の処理が終わるとステップS108に進む。
In step S107, the temperature increase control of the NOx catalyst 21 is started by a command from the ECU 22. Specifically, a command is issued to the fuel injection valve 3 to perform sub-injection of fuel. Here, the amount of sub-injected fuel is experimentally determined in advance. Then, when step S107 is completed, the process proceeds to step S108.

ステップS108では、ECU22によって、NOx触媒の温度Tnが推定される。続くステップS109では、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上であるか否かが判定される。つまり、本ステップでは、NOx触媒21に対する昇温制御を停止しても良いかどうかが判定される。   In step S108, the ECU 22 estimates the temperature Tn of the NOx catalyst. In subsequent step S109, it is determined whether or not the temperature Tn of the NOx catalyst is equal to or higher than the activation temperature Tn0. That is, in this step, it is determined whether or not the temperature raising control for the NOx catalyst 21 may be stopped.

そして、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上であると判定された場合には、ステップS110に進む。一方、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いと判定された場合には、ステップS106の処理の後の状態に戻る。つまり、NOx触媒21に対する昇温制御が継続される。   When it is determined that the temperature Tn of the NOx catalyst is equal to or higher than the activation temperature Tn0, the process proceeds to step S110. On the other hand, when it is determined that the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the state returns to the state after the process of step S106. That is, the temperature rise control for the NOx catalyst 21 is continued.

ステップS110では、NOx触媒21に対する昇温制御が停止される。具体的には、ECU22から燃料噴射弁3に対し、燃料の副噴射を停止するよう指令が出される。そして、ステップS110の処理が終わるとステップS111に進む。   In step S110, the temperature increase control for the NOx catalyst 21 is stopped. Specifically, the ECU 22 issues a command to the fuel injection valve 3 to stop the fuel sub-injection. Then, when the process of step S110 ends, the process proceeds to step S111.

ステップS111では、ECU22から第1EGR弁32および第2EGR弁42に指令が出され、第1EGR開度Dfが第1EGRガス量をステップS103で算出された目標EGRガス量Gtgにするために必要な目標開度Dftgに、第2EGR開度Dsが全閉に変更される。そして、ステップS111の処理が終わると本ルーチンを一旦終了する。   In step S111, a command is issued from the ECU 22 to the first EGR valve 32 and the second EGR valve 42, and the first EGR opening degree Df is a target required for making the first EGR gas amount the target EGR gas amount Gtg calculated in step S103. The second EGR opening Ds is changed to fully closed at the opening Dftg. Then, when the process of step S111 is finished, this routine is once ended.

以上のように、本ルーチンでは、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときは迅速にNOx触媒21を活性温度Tn0まで上昇させることができる。また、NOx触媒の昇温中においても第2EGR装置40によってEGRを行うことが可能であり、内燃機関1におけるNOxの生成量を低減できる。   As described above, in this routine, when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the NOx catalyst 21 can be quickly raised to the activation temperature Tn0. Further, EGR can be performed by the second EGR device 40 even during the temperature rise of the NOx catalyst, and the amount of NOx generated in the internal combustion engine 1 can be reduced.

<EGR制御の変形例>
また、本実施例おいては、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いか否かに応じて、第1EGRガス量の再循環比率Rfおよび第2EGRガス量の再循環比率Rsを1または0の何れかに変更する場合を例示的に説明したが、これに限定されるものではない。
<Modification of EGR control>
In this embodiment, the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount are set to 1 or 2 depending on whether or not the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0. Although the case of changing to any one of 0 has been exemplarily described, it is not limited to this.

例えば、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときに、第1EGRガス量の再循環比率Rfが第2EGRガス量の再循環比率Rsよりも大きい値であれば良く、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上であるときに、第2EGRガス量の再循環比率Rsが第1EGRガス量の再循環比率Rfよりも大きい値であれば良い。以下、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときの第1EGRガス量の再循環比率Rfを0.8、活性温度Tn0以上であるときの第1EGRガス量の再循環比率Rfを0.2とする場合、上記ルーチンの適用について説明する。   For example, when the NOx catalyst temperature Tn is lower than the activation temperature Tn0, the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount may be larger than the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount. Is greater than the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount when the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount is higher than the activation temperature Tn0. Hereinafter, the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0 is 0.8, and the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount when the temperature Tn0 is the activation temperature Tn0 or more is 0. In the case of 2, the application of the routine will be described.

つまり、本EGR制御では、上記ルーチンのステップS106において、第1EGRガス量の目標値および第2EGRガス量の目標値を算出すれば良い。ここで、上記の目標値はステップS103において算出された目標EGRガス量に、第1EGRガス量の再循環比率Rf(0.8)、第2EGRガス量の再循環比率Rs(0.2)を乗じて算出される。   That is, in this EGR control, the target value of the first EGR gas amount and the target value of the second EGR gas amount may be calculated in step S106 of the above routine. Here, the target value is obtained by adding the recirculation ratio Rf (0.8) of the first EGR gas amount and the recirculation ratio Rs (0.2) of the second EGR gas amount to the target EGR gas amount calculated in step S103. Calculated by multiplication.

そして、第1EGRガス量および第2EGRガス量をそれぞれの目標値に変更するため
に必要な開度に第1EGR開度Df、第2EGR開度Dsを変更すれば良い。
And what is necessary is just to change the 1st EGR opening degree Df and the 2nd EGR opening degree Ds to the opening degree required in order to change the 1st EGR gas quantity and the 2nd EGR gas quantity to each target value.

そして、上記ルーチンのステップS111では、第1EGRガス量の目標値および第2EGRガス量の目標値が再び算出される。つまり、第1EGRガス量の再循環比率Rfを0.2、第2EGRガス量の再循環比率Rsを0.8としてそれぞれの目標値が算出される。そして、第1EGRガス量および第2EGRガス量を各目標値に変更すべく第1EGR開度Df、第2EGR開度Dsを変更すれば良い。   In step S111 of the above routine, the target value for the first EGR gas amount and the target value for the second EGR gas amount are calculated again. That is, the respective target values are calculated with the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount being 0.2 and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount being 0.8. Then, the first EGR opening degree Df and the second EGR opening degree Ds may be changed to change the first EGR gas amount and the second EGR gas amount to the respective target values.

なお、本実施例においては、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0以上になった後、NOx触媒21に対するNOx還元処理、SOx被毒回復処理を行うため、燃料添加弁15に還元剤としての燃料を排気中に添加させても良い。これにより、確実に活性状態となっているNOx触媒21に対して燃料を供給できる。また、上記燃料の添加が行われるときは第1EGR装置によってEGRが行われるため、燃料が第2EGR通路41を介して内燃機関1に再循環されてしまう虞がない。従って、内燃機関1の燃焼室内における混合気の燃焼が不安定になることを抑制でき、ドライバビリティが悪化することも抑制できる。   In this embodiment, after the temperature Tn of the NOx catalyst becomes equal to or higher than the activation temperature Tn0, the NOx catalyst 21 is subjected to NOx reduction processing and SOx poisoning recovery processing. May be added to the exhaust. Thereby, fuel can be supplied to the NOx catalyst 21 which is in an active state reliably. Further, when the fuel is added, the EGR is performed by the first EGR device, so that there is no possibility that the fuel is recirculated to the internal combustion engine 1 via the second EGR passage 41. Therefore, the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine 1 can be suppressed from becoming unstable, and the drivability can be prevented from deteriorating.

また、本実施例におけるフィルタ20には、酸化触媒或いはNOx触媒が担持されていても良く、また、NOx触媒21は吸蔵還元型NOx触媒でなく選択還元型NOx触媒等であっても良い。その場合、選択還元型NOx触媒に対するNOx還元処理を行うときに供給される還元剤は尿素水溶液やアンモニア水溶液であっても良い。   In addition, the filter 20 in this embodiment may carry an oxidation catalyst or a NOx catalyst, and the NOx catalyst 21 may be a selective reduction type NOx catalyst or the like instead of a storage reduction type NOx catalyst. In that case, the reducing agent supplied when performing the NOx reduction process on the selective reduction type NOx catalyst may be an aqueous urea solution or an aqueous ammonia solution.

また、本実施例における排気浄化システムは、吸気を過給するターボチャージャ10を備え、排気の一部を吸気通路9におけるコンプレッサハウジング6よりも上流側であって且つ第2吸気絞り弁12よりも下流側の部分に再循環させているが、これは、内燃機関1の吸気系に再循環させるときの一例である。そして、本発明はターボチャージャを備えていない排気浄化システムにおいても当然に適用することができる。   In addition, the exhaust purification system in the present embodiment includes a turbocharger 10 that supercharges intake air, and a part of the exhaust is upstream of the compressor housing 6 in the intake passage 9 and more than the second intake throttle valve 12. Although it is recirculated to the downstream part, this is an example when it is recirculated to the intake system of the internal combustion engine 1. The present invention can naturally be applied to an exhaust purification system that does not include a turbocharger.

次に、本発明に係る内燃機関1の排気浄化システムの実施例1とは異なる実施例について説明する。図4は、本実施例における内燃機関1と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。ここで、実施例1の排気浄化システムと同一又は同等の構成部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。   Next, an embodiment different from the first embodiment of the exhaust gas purification system for the internal combustion engine 1 according to the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine 1 and its intake / exhaust system and control system in the present embodiment. Here, the same or equivalent components as those in the exhaust purification system of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例と実施例1に係る排気浄化システムでは以下の点で相違する。即ち、本実施例における排気浄化システムでは、排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環機構として、第1EGR装置30および第2EGR装置40の代わり第3EGR装置50が備わっている。以下、第3EGR装置50の構成について説明する。   The present embodiment differs from the exhaust purification system according to Embodiment 1 in the following points. That is, the exhaust purification system according to the present embodiment includes a third EGR device 50 instead of the first EGR device 30 and the second EGR device 40 as an exhaust gas recirculation mechanism that recirculates part of the exhaust gas to the intake system. Hereinafter, the configuration of the third EGR device 50 will be described.

内燃機関1には、排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側であってNOx触媒21よりも上流側を通過する排気の一部および/または排気通路19におけるNOx触媒21よりも下流側を通過する排気の一部を吸気通路9におけるコンプレッサハウジング6よりも上流側に再循環させる第3EGR装置50が設けられている。   In the internal combustion engine 1, a part of the exhaust gas that passes downstream of the filter 20 in the exhaust passage 19 and upstream of the NOx catalyst 21 and / or passes downstream of the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 19. A third EGR device 50 that recirculates part of the exhaust gas upstream of the compressor housing 6 in the intake passage 9 is provided.

この第3EGR装置50は、一端が吸気通路9におけるコンプレッサハウジング6よりも上流側の部分に接続される第3EGR通路51と、一端が排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側であって且つNOx触媒21よりも上流側の部分に接続され他端が第3EGR通路51の他端に接続される第4EGR通路52と、一端が排気通路19におけるNOx触媒21よりも下流側の部分に接続され他端が第3EGR通路51と第4EGR通路52との接続部に接続される第5EGR通路53とを備えている。   The third EGR device 50 includes a third EGR passage 51 whose one end is connected to a portion upstream of the compressor housing 6 in the intake passage 9, and one end downstream of the filter 20 in the exhaust passage 19 and a NOx catalyst. A fourth EGR passage 52 connected to the portion upstream of 21 and the other end connected to the other end of the third EGR passage 51, and the other end connected to a portion downstream of the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 19. Includes a fifth EGR passage 53 connected to a connection portion between the third EGR passage 51 and the fourth EGR passage 52.

さらに、第3EGR装置50は、第3EGR通路51から第5EGR通路53までが接続される接続部に設けられるとともに、第3EGR通路51に流入する排気を第4EGR通路52と第5EGR通路53との何れから流入させるかを切換可能な流入路変更弁54と、第3EGR通路51内を流れる排気を調節可能な第3EGR弁55と、第3EGR通路51を流れるEGRガスを冷却する第3EGRクーラ56とを備えている。   Further, the third EGR device 50 is provided at a connection portion to which the third EGR passage 51 to the fifth EGR passage 53 are connected, and exhaust gas flowing into the third EGR passage 51 is sent to any of the fourth EGR passage 52 and the fifth EGR passage 53. An inflow path change valve 54 that can switch whether to flow from the third EGR passage 51, a third EGR valve 55 that can adjust the exhaust gas flowing through the third EGR passage 51, and a third EGR cooler 56 that cools the EGR gas flowing through the third EGR passage 51. I have.

ここで、流入路変更弁54は、ECU22に電気配線を介して接続されており、ECU22によって制御されるようになっている。そして、ECU22は、流入路変更弁54に第3EGR通路51と第4EGR通路52とを導通させ、第3EGR通路51と第5EGR通路53とを遮断させ(以下、このときの流入路変更弁54の切換位置を「第1経路位置」という。)、NOx触媒21を通過する前の排気の一部を第4EGR通路52、第3EGR通路51の順に流通させ、内燃機関1に再循環させることができる。   Here, the inflow path changing valve 54 is connected to the ECU 22 via an electric wiring, and is controlled by the ECU 22. Then, the ECU 22 causes the inflow passage change valve 54 to connect the third EGR passage 51 and the fourth EGR passage 52 and shuts off the third EGR passage 51 and the fifth EGR passage 53 (hereinafter, the inflow passage change valve 54 at this time). The switching position is referred to as “first path position”), and a part of the exhaust before passing through the NOx catalyst 21 can be circulated in the order of the fourth EGR passage 52 and the third EGR passage 51 and can be recirculated to the internal combustion engine 1. .

本実施例においては、ECU22が流入路変更弁54を第1経路位置側に制御し、EGRガスに第4EGR通路52および第3EGR通路51を流通させて内燃機関1に再循環させるときの経路が本発明における第1の経路に相当する。そして、本実施例では、この経路により再循環されるEGRガスを「第1EGRガス」と称す。ここで、本実施例においては第1EGRガスの流量が本発明における第1EGRガス量に相当する。   In the present embodiment, the path when the ECU 22 controls the inflow path changing valve 54 to the first path position side and causes the EGR gas to flow through the fourth EGR passage 52 and the third EGR passage 51 and recirculate to the internal combustion engine 1. This corresponds to the first route in the present invention. In this embodiment, the EGR gas recirculated through this route is referred to as “first EGR gas”. Here, in this embodiment, the flow rate of the first EGR gas corresponds to the first EGR gas amount in the present invention.

また、ECU22は、流入路変更弁54に第3EGR通路51と第4EGR通路52とを遮断させ、第3EGR通路51と第5EGR通路53とを導通させ(以下、このときの流入路変更弁54の切換位置を「第2経路位置」という。)、NOx触媒21を通過した後の排気の一部を第5EGR通路53、第3EGR通路51の順に流通させ、内燃機関1に再循環させることができる。   Further, the ECU 22 causes the inflow path changing valve 54 to block the third EGR passage 51 and the fourth EGR passage 52, and connects the third EGR passage 51 and the fifth EGR passage 53 (hereinafter, the inflow path changing valve 54 at this time). The switching position is referred to as “second path position”), and part of the exhaust gas that has passed through the NOx catalyst 21 can be circulated in the order of the fifth EGR passage 53 and the third EGR passage 51 and recirculated to the internal combustion engine 1. .

本実施例においては、ECU22が流入路変更弁54の切換位置を第2経路位置側に制御し、EGRガスに第5EGR通路53および第3EGR通路51を流通させて内燃機関1に再循環させるときの経路が本発明における第2の経路に相当する。そして、本実施例では、この経路により再循環されるEGRガスを「第2EGRガス」と称す。ここで、本実施例においては第2EGRガスの流量が本発明における第2EGRガス量に相当する。   In the present embodiment, when the ECU 22 controls the switching position of the inflow path changing valve 54 to the second path position side and causes the EGR gas to flow through the fifth EGR passage 53 and the third EGR passage 51 and recirculates to the internal combustion engine 1. This path corresponds to the second path in the present invention. In this embodiment, the EGR gas recirculated through this route is referred to as “second EGR gas”. Here, in this embodiment, the flow rate of the second EGR gas corresponds to the second EGR gas amount in the present invention.

さらに、第3EGR弁55は、ECU22に電気配線を介して接続されており、ECU22によって第3EGR弁55の開度(以下、「第3EGR開度」という。)Dtが制御される。そして、本実施例においては、ECU22が、流入路変更弁54の切換位置および第3EGR開度Dtを制御することによって、上記の第1EGRガス量と第2EGRガス量とを変更させることができる。本実施例においては流入路変更弁54の切換位置および第3EGR開度Dtを制御するECU22が本発明におけるEGRガス量変更手段に相当する。   Further, the third EGR valve 55 is connected to the ECU 22 through an electrical wiring, and the ECU 22 controls the opening degree of the third EGR valve 55 (hereinafter referred to as “third EGR opening degree”) Dt. In the present embodiment, the ECU 22 can change the first EGR gas amount and the second EGR gas amount by controlling the switching position of the inflow passage changing valve 54 and the third EGR opening degree Dt. In this embodiment, the ECU 22 that controls the switching position of the inflow path changing valve 54 and the third EGR opening degree Dt corresponds to the EGR gas amount changing means in the present invention.

以上のように、上記構成の排気浄化システムによれば、第1EGRガスと第2EGRガスのいずれを内燃機関1に再循環させるときも、第3EGR通路51を通過するため、実施例1の排気浄化システムに比べてEGR装置をコンパクトにすることが可能となり、コストを削減することができる。   As described above, according to the exhaust gas purification system having the above-described configuration, the exhaust gas purification system according to the first embodiment is used because it passes through the third EGR passage 51 when either the first EGR gas or the second EGR gas is recirculated to the internal combustion engine 1. Compared with the system, the EGR device can be made compact, and the cost can be reduced.

また、実施例1の排気浄化システムと比較して流入路変更弁54が追加される代わりにEGR弁、EGRクーラの配置数が減るため、排気浄化システムの構築に必要な総コストを低く抑えることが可能となる。   Further, since the number of EGR valves and EGR coolers is reduced instead of adding the inflow path change valve 54 as compared with the exhaust purification system of the first embodiment, the total cost required for constructing the exhaust purification system is kept low. Is possible.

次に本実施例におけるEGR制御について説明する。本実施例では、NOx触媒の温度
Tnに応じてECU22が流入路変更弁54の切換位置の切り換え制御が行われる。詳しくは、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いときに流入路変更弁54を第1経路位置に切り換え、活性温度Tn0以上であるときに流入路変更弁54を第2経路位置に切り換えるものとした。以下、ECU22によって行われる本実施例のEGR制御について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, EGR control in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the ECU 22 performs switching control of the switching position of the inflow passage changing valve 54 in accordance with the temperature Tn of the NOx catalyst. Specifically, when the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the inflow path change valve 54 is switched to the first path position, and when the temperature is equal to or higher than the activation temperature Tn0, the inflow path change valve 54 is switched to the second path position. It was supposed to be. Hereinafter, the EGR control of this embodiment performed by the ECU 22 will be described with reference to the flowchart of FIG.

<第2EGR制御ルーチン>
図5は本実施例における第2EGR制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはECU22内のROMに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。
<Second EGR control routine>
FIG. 5 is a flowchart showing a second EGR control routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM in the ECU 22, and is executed every predetermined period.

また、本ルーチンと実施例1におけるEGR制御ルーチンの処理内容が同一のステップは、同じ数字を用いることで詳しい説明を省略する。また、本ルーチンの実行時において、流入路変更弁54の切換位置が第1経路位置に制御されている状態を前提に説明する。そして、ステップS101〜S105は、EGR過渡時制御ルーチンにおいて対応するステップにおける処理内容と同様であり、説明を省略する。そして、ステップS105の処理が終わるとステップS206に進む。   Further, the same steps as those in the routine and the EGR control routine in the first embodiment are not described in detail by using the same numbers. Further, description will be made on the assumption that the switching position of the inflow path changing valve 54 is controlled to the first path position when executing this routine. Steps S101 to S105 are the same as the processing contents in the corresponding steps in the EGR transient control routine, and a description thereof will be omitted. Then, when the process of step S105 ends, the process proceeds to step S206.

ステップS206では、ECU22から流入路変更弁54および第3EGR弁55に指令が出され、流入路変更弁54の切換位置が第2経路位置に切り換えられる。また、第5EGR通路53から流入し第3EGR通路51内を流れる排気の流量(本ステップでは、第2EGRガス量)をステップS103で算出された目標EGRガス量にするために必要な目標開度Dttgに第3EGR開度Dtが変更される。そして、ステップS206の処理が終わるとステップS107に進む。   In step S206, a command is issued from the ECU 22 to the inflow path change valve 54 and the third EGR valve 55, and the switching position of the inflow path change valve 54 is switched to the second path position. Further, the target opening degree Dttg necessary for setting the flow rate of the exhaust gas flowing from the fifth EGR passage 53 and flowing through the third EGR passage 51 (in this step, the second EGR gas amount) to the target EGR gas amount calculated in step S103. The third EGR opening degree Dt is changed. Then, when the process of step S206 ends, the process proceeds to step S107.

ここで、ステップS107〜S110は、EGR過渡時制御ルーチンにおいて対応するステップにおける処理内容と同様であり、詳しい説明を省略する。なお、ステップS109において否定判定された場合には、つまりNOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0よりも低いと判定された場合には、ステップS206の処理の後の状態に戻る。そして、ステップS110において、NOx触媒21に対する昇温制御が停止されると、ステップS211に進む。   Here, steps S107 to S110 are the same as the processing contents in the corresponding steps in the EGR transient control routine, and detailed description thereof will be omitted. If a negative determination is made in step S109, that is, if it is determined that the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0, the state returns to the state after the process of step S206. In step S110, when the temperature increase control for the NOx catalyst 21 is stopped, the process proceeds to step S211.

ステップS211では、ECU22から流入路変更弁54および第3EGR弁55に指令が出され、流入路変更弁54の切換位置が第1経路位置に切り換えられる。その結果、第2EGRガスが第4EGR通路52から第3EGR通路51に流入し、内燃機関1に再循環される。また、本ステップでは、ECU22からの指令により燃料添加弁15が開弁され、該燃料添加弁15から排気中に燃料が添加される。これにより、NOx触媒21に吸蔵されているNOxが還元浄化される。本実施例においては、燃料添加弁15に燃料を添加させるECU22が本発明における還元剤添加手段に相当する。そして、ステップS211の処理が終わると、本ルーチンを一旦終了する。   In step S211, a command is issued from the ECU 22 to the inflow path change valve 54 and the third EGR valve 55, and the switching position of the inflow path change valve 54 is switched to the first path position. As a result, the second EGR gas flows from the fourth EGR passage 52 into the third EGR passage 51 and is recirculated to the internal combustion engine 1. In this step, the fuel addition valve 15 is opened by a command from the ECU 22, and fuel is added from the fuel addition valve 15 into the exhaust gas. Thereby, NOx stored in the NOx catalyst 21 is reduced and purified. In this embodiment, the ECU 22 for adding fuel to the fuel addition valve 15 corresponds to the reducing agent adding means in the present invention. Then, when the process of step S211 is finished, this routine is once ended.

以上のように、本ルーチンによれば、NOx触媒の温度Tnが低いとき(本ルーチンでは活性温度Tn0よりも低いとき)は、排気温度を上昇させるために昇温制御が実行されるとともに、その高温の排気がNOx触媒21に導入される。その結果、NOx触媒21を迅速に昇温させることができる。   As described above, according to this routine, when the temperature Tn of the NOx catalyst is low (in this routine, when it is lower than the activation temperature Tn0), the temperature increase control is executed to increase the exhaust gas temperature. Hot exhaust gas is introduced into the NOx catalyst 21. As a result, the NOx catalyst 21 can be quickly heated.

また、ステップS211において、NOx触媒の温度Tnは既に活性温度Tn0以上であるため、燃料添加弁15から排気中に添加された燃料がNOx触媒21をすり抜けて多量に大気中に放出される虞はない。また、燃料添加弁15から燃料が添加されるときは、流入路変更弁54の切換位置が第1経路位置に制御されるため、添加された燃料が再循環されることもない。従って、内燃機関1における混合気の燃焼が不安定になることが抑制
され、ドライバビリティが悪化することが抑制される。
In step S211, since the temperature Tn of the NOx catalyst is already equal to or higher than the activation temperature Tn0, the fuel added to the exhaust gas from the fuel addition valve 15 may pass through the NOx catalyst 21 and be released to the atmosphere in a large amount. Absent. Further, when fuel is added from the fuel addition valve 15, the switching position of the inflow path changing valve 54 is controlled to the first path position, so that the added fuel is not recirculated. Therefore, the combustion of the air-fuel mixture in the internal combustion engine 1 is suppressed from becoming unstable, and the drivability is prevented from deteriorating.

また、本ルーチンでは、NOx触媒の温度Tnが活性温度Tn0より低いか否かにより流入路変更弁54の切換位置を制御する場合を例示的に説明したが、それに限定されるものではない。例えば、SOxによって被毒されたNOx触媒21を回復させる場合には、NOx触媒の温度Tnを高温(例えば、600℃乃至650℃)に維持する必要がある。そこで、NOx触媒21に対するSOx被毒回復処理を行うときに本実施例にかかるEGR制御を適用すると好適である。NOx触媒の温度TnをNOx触媒21からSOxが放出される温度まで迅速に昇温させることができるからである。   In this routine, the case where the switching position of the inflow passage changing valve 54 is controlled based on whether or not the temperature Tn of the NOx catalyst is lower than the activation temperature Tn0 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when recovering the NOx catalyst 21 poisoned by SOx, it is necessary to maintain the temperature Tn of the NOx catalyst at a high temperature (for example, 600 ° C. to 650 ° C.). Therefore, it is preferable to apply the EGR control according to this embodiment when performing the SOx poisoning recovery process on the NOx catalyst 21. This is because the temperature Tn of the NOx catalyst can be rapidly raised to a temperature at which SOx is released from the NOx catalyst 21.

また、本実施例におけるNOx触媒21が、例えば排気中のPMを捕集可能なフィルタに担持されている場合、フィルタの温度をPMが酸化(燃焼)可能な温度(例えば、500℃乃至700℃)まで上昇させる場合がある。そこで、フィルタにPM再生処理を行うときに本実施例にかかるEGR制御を適用し、フィルタの温度を迅速に昇温させるようにしても良い。   Further, when the NOx catalyst 21 in the present embodiment is supported on a filter capable of collecting PM in exhaust gas, for example, the temperature of the filter is a temperature at which PM can be oxidized (combusted) (for example, 500 ° C. to 700 ° C. ) May be raised. Therefore, when the PM regeneration process is performed on the filter, the EGR control according to the present embodiment may be applied to quickly raise the temperature of the filter.

また、本実施例における流入路変更弁54は、第1EGRガスと第2EGRガスとの何れかを選択的に第3EGR通路51に流入させる構成としているが、これに限定されない。流入路変更弁54は、例えば第1EGRガス量と第2EGRガス量との和(総EGRガス量)に対する第2EGRガス量との比率を変更可能な流入比率変更弁であっても良い。   Moreover, although the inflow path change valve 54 in a present Example is set as the structure which selectively flows in either the 1st EGR gas and the 2nd EGR gas to the 3rd EGR channel | path 51, it is not limited to this. The inflow path change valve 54 may be, for example, an inflow ratio change valve capable of changing the ratio of the second EGR gas amount to the sum of the first EGR gas amount and the second EGR gas amount (total EGR gas amount).

実施例1における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine and an intake / exhaust system and a control system thereof in Embodiment 1. FIG. 実施例1におけるNOx触媒の温度TnとNOx浄化率Rp、第1EGRガス量の再循環比率Rf、第2EGRガス量の再循環比率Rsの関係を例示した図である。(a)は、NOx触媒の温度TnとNOx浄化率Rpとの相関関係を例示した図である。(b)は、NOx触媒の温度Tnと第1EGRガス量の再循環比率Rfとの関係を例示した図である。(c)は、NOx触媒の温度Tnと第2EGRガス量の再循環比率Rsとの関係を例示した図である。It is the figure which illustrated temperature Tn of NOx catalyst in Example 1, NOx purification rate Rp, recirculation ratio Rf of the 1st EGR gas amount, and recirculation ratio Rs of the 2nd EGR gas amount. (A) is the figure which illustrated correlation with temperature Tn of NOx catalyst, and NOx purification rate Rp. (B) is a diagram illustrating the relationship between the temperature Tn of the NOx catalyst and the recirculation ratio Rf of the first EGR gas amount. (C) is a diagram illustrating the relationship between the temperature Tn of the NOx catalyst and the recirculation ratio Rs of the second EGR gas amount. 実施例1におけるEGR制御ルーチンを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an EGR control routine according to the first embodiment. 実施例2における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine in Example 2, its intake-exhaust system, and a control system. 実施例2における第2EGR制御ルーチンを示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a second EGR control routine in Embodiment 2.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・エアクリーナ
6・・・コンプレッサハウジング
7・・・タービンハウジング
8・・・吸気マニホールド
9・・・吸気通路
10・・ターボチャージャ
11・・第1吸気絞り弁
12・・第2吸気絞り弁
13・・インタークーラ
14・・エアフローメータ
15・・燃料添加弁
16・・第1排気絞り弁
17・・第2排気絞り弁
18・・排気マニホールド
19・・排気通路
20・・パティキュレートフィルタ
21・・NOx触媒
22・・ECU
23・・クランクポジションセンサ
24・・アクセルポジションセンサ
30・・第1EGR装置
31・・第1EGR通路
32・・第1EGR弁
33・・第1EGRクーラ
40・・第2EGR装置
41・・第2EGR通路
42・・第2EGR弁
43・・第2EGRクーラ
50・・第3EGR装置
51・・第3EGR通路
52・・第4EGR通路
53・・第5EGR通路
54・・流入路変更弁
55・・第3EGR弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Air cleaner 6 ... Compressor housing 7 ... Turbine housing 8 ... Intake manifold 9 ... Intake passage 10 ... Turbocharger 11 ··· First intake throttle valve 12 · Second intake throttle valve 13 · Intercooler 14 · Air flow meter 15 · Fuel addition valve 16 · · First exhaust throttle valve 17 · · Second exhaust throttle valve 18. Exhaust manifold 19 Exhaust passage 20 Particulate filter 21 NOx catalyst 22 ECU
23 .... Crank position sensor 24..Accelerator position sensor 30..First EGR device 31..First EGR passage 32..First EGR valve 33..First EGR cooler 40..Second EGR device 41..Second EGR passage 42. 2nd EGR valve 43 2nd EGR cooler 50 3rd EGR device 51 3rd EGR passage 52 4th EGR passage 53 5th EGR passage 54 Inflow passage change valve 55 3rd EGR valve

Claims (7)

一端が内燃機関に接続されて該内燃機関からの排気が通過する排気通路と、
前記排気通路に設けられるとともに前記排気に含まれるNOxを浄化するNOx触媒と、
前記排気の一部を前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側から前記内燃機関の吸気系に導く第1の経路および/または前記排気の一部を前記排気通路における前記NOx触媒よりも下流側から前記内燃機関の吸気系に導く第2の経路により、前記排気の一部を吸気系に再循環させるEGR装置と、
前記第1の経路により前記吸気系に導かれる排気の流量である第1EGRガス量および/または前記第2の経路により前記吸気系に導かれる排気の流量である第2EGRガス量を変更するEGRガス量変更手段と、
を備え、
前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度がより低いときにおける前記第1EGRガス量と前記第2EGRガス量との和である総EGRガス量に対する前記第2EGRガス量の比率を前記NOx触媒の温度がより高いときにおける前記比率以上にすることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An exhaust passage, one end of which is connected to the internal combustion engine and through which the exhaust from the internal combustion engine passes;
A NOx catalyst provided in the exhaust passage and purifying NOx contained in the exhaust;
A first path for leading a part of the exhaust gas from the upstream side of the NOx catalyst in the exhaust passage to the intake system of the internal combustion engine and / or a part of the exhaust gas downstream of the NOx catalyst in the exhaust passage An EGR device that recirculates part of the exhaust gas to the intake system through a second path that leads from the engine to the intake system of the internal combustion engine;
EGR gas that changes the first EGR gas amount that is the flow rate of the exhaust gas guided to the intake system by the first path and / or the second EGR gas amount that is the flow rate of the exhaust gas guided to the intake system by the second path A quantity changing means;
With
The EGR gas amount changing means determines the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount which is the sum of the first EGR gas amount and the second EGR gas amount when the temperature of the NOx catalyst is lower. An exhaust purification system for an internal combustion engine, wherein the ratio is equal to or higher than the ratio when the temperature of the engine is higher.
前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度が所定温度よりも低いときにおける前記比率を前記NOx触媒の温度が前記所定温度以上であるときにおける前記比率よりも大きくすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The EGR gas amount changing means makes the ratio when the temperature of the NOx catalyst is lower than a predetermined temperature larger than the ratio when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature. Item 6. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to Item 1. 前記EGRガス量変更手段は、前記NOx触媒の温度が前記所定温度よりも低いときに前記比率を略1にするとともに、前記NOx触媒の温度が前記所定温度以上であるときに前記比率を略零にすることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The EGR gas amount changing means sets the ratio to approximately 1 when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature, and sets the ratio to approximately zero when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature. 3. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification system is an internal combustion engine. 前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側に設けられるとともに該排気通路内の排気に還元剤を添加する還元剤添加手段を更に備え、
前記NOx触媒の温度が前記所定温度以上であるときに前記還元剤添加手段に還元剤を添加させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
And further comprising a reducing agent adding means provided upstream of the NOx catalyst in the exhaust passage and adding a reducing agent to the exhaust gas in the exhaust passage;
4. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the temperature of the NOx catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature, the reducing agent is added to the reducing agent addition means.
前記第1の経路は前記還元剤添加手段によって還元剤が添加される前の排気の一部を前記内燃機関の吸気系に導くことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気浄化システム。   5. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the first path guides a part of the exhaust before the reducing agent is added by the reducing agent addition means to the intake system of the internal combustion engine. . 前記EGR装置は、
前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側の部分と前記内燃機関の吸気通路とを連通する第1EGR通路と、
前記第1EGR通路に設けられるとともに該第1EGR通路を流通する排気の流量を変更可能な第1EGR弁と、
前記排気通路における前記NOx触媒よりも下流側の部分と前記内燃機関の吸気通路とを連通する第2EGR通路と、
前記第2EGR通路に設けられるとともに該第2EGR通路を流通する排気の流量を変更可能な第2EGR弁と、
を有し、
前記第1の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第1EGR通路を流通させ、前記第2の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第2EGR通路を流通させ、
前記EGRガス量変更手段は、前記総EGRガス量に対する前記第2EGRガス量の比率を変更するときに前記第1EGR弁の開度および/または第2EGR弁の開度を変更することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
The EGR device
A first EGR passage that communicates a portion of the exhaust passage upstream of the NOx catalyst and the intake passage of the internal combustion engine;
A first EGR valve provided in the first EGR passage and capable of changing a flow rate of exhaust gas flowing through the first EGR passage;
A second EGR passage communicating the portion of the exhaust passage downstream of the NOx catalyst and the intake passage of the internal combustion engine;
A second EGR valve provided in the second EGR passage and capable of changing a flow rate of exhaust gas flowing through the second EGR passage;
Have
When the exhaust is guided to the intake system of the internal combustion engine by the first path, the first EGR passage is circulated through the exhaust, and when the exhaust is guided to the intake system of the internal combustion engine by the second path, the exhaust Circulating the second EGR passage to the exhaust,
The EGR gas amount changing means changes the opening degree of the first EGR valve and / or the opening degree of the second EGR valve when changing a ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
前記EGR装置は、
一端が前記内燃機関の吸気通路に接続される第3EGR通路と、
一端が前記排気通路における前記NOx触媒よりも上流側の部分に接続され、他端が前記第3EGR通路の他端に接続される第4EGR通路と、
一端が前記排気通路における前記NOx触媒よりも下流側の部分に接続され、他端が前記第3EGR通路と前記第4EGR通路との接続部に接続される第5EGR通路と、
前記接続部に設けられ、前記第4EGR通路および前記第5EGR通路から前記第3EGR通路に流入する排気の流量の総和に対する前記第5EGR通路から前記第3EGR通路に流入する排気の流量の比率を変更可能な流入比率変更弁と、
前記第3EGR通路に設けられるとともに該第3EGR通路を流通する排気の流量を変更可能な第3EGR弁と、
を有し、
前記第1の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第4EGR通路および前記第3EGR通路を流通させ、前記第2の経路により前記排気を前記内燃機関の吸気系に導くときは該排気に前記第5EGR通路および前記第3EGR通路を流通させ、
前記EGRガス量変更手段は、前記総EGRガス量に対する前記第2EGRガス量の比率を変更するときに前記流入比率変更弁の開度および/または第3EGR弁の開度を変更することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
The EGR device
A third EGR passage having one end connected to the intake passage of the internal combustion engine;
A fourth EGR passage having one end connected to a portion upstream of the NOx catalyst in the exhaust passage and the other end connected to the other end of the third EGR passage;
A fifth EGR passage having one end connected to a portion of the exhaust passage on the downstream side of the NOx catalyst and the other end connected to a connection portion between the third EGR passage and the fourth EGR passage;
The ratio of the flow rate of the exhaust gas flowing from the fifth EGR passage to the third EGR passage to the total flow rate of the exhaust gas flowing from the fourth EGR passage and the fifth EGR passage to the third EGR passage can be changed. An inflow ratio change valve,
A third EGR valve provided in the third EGR passage and capable of changing a flow rate of exhaust gas flowing through the third EGR passage;
Have
When the exhaust is guided to the intake system of the internal combustion engine by the first path, the exhaust gas is passed through the fourth EGR passage and the third EGR path through the exhaust, and the exhaust is sent to the intake system of the internal combustion engine by the second path. To the exhaust gas, the fifth EGR passage and the third EGR passage are circulated through the exhaust,
The EGR gas amount changing means changes the opening of the inflow ratio changing valve and / or the opening of the third EGR valve when changing the ratio of the second EGR gas amount to the total EGR gas amount. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
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