JP2008223592A - Exhaust emission control device of internal-combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気通路に吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒という。)を配置する技術が知られている。このNOx触媒は、流入する排気の酸素濃度が高いときに排気中
のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときに、吸蔵
していたNOxを還元する。そして、NOx触媒よりも上流の排気中に還元剤(例えば燃料)を添加することにより、該NOx触媒に吸蔵されていたNOxを還元することができる。
A technique is known in which an NOx storage reduction catalyst (hereinafter simply referred to as a NOx catalyst) is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine. The NOx catalyst stores NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reduces the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and a reducing agent is present. Then, by adding a reducing agent (for example, fuel) into the exhaust gas upstream of the NOx catalyst, the NOx stored in the NOx catalyst can be reduced.
このようにNOxを還元するためには、燃料の噴射等によりNOx触媒に流入する排気の空燃比をリッチ空燃比としなければならない。しかし、排気中に燃料を噴射した場合には、排気通路の壁面に燃料が付着することにより、排気の空燃比がリッチとならなかったり、燃料が拡散し難くなったりする虞がある。これにより無駄になる還元剤が増加するためより多くの還元剤が必要となるので、還元剤の消費量が増加する。 In order to reduce NOx in this way, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst due to fuel injection or the like must be made a rich air-fuel ratio. However, when fuel is injected into the exhaust, the fuel adheres to the wall surface of the exhaust passage, so that there is a possibility that the air-fuel ratio of the exhaust does not become rich or the fuel becomes difficult to diffuse. As a result, the amount of reducing agent that is wasted increases, so that a larger amount of reducing agent is required, and the consumption of the reducing agent increases.
ここで、排気通路の上流側から順に還元剤添加弁、排気絞り弁、NOx触媒を備え、還
元剤添加時に排気絞り弁を閉じることにより排気通路壁面付近の排気の流速を上げて、該排気通路に付着した燃料を吹き飛ばすことができる(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、排気絞り弁を閉じると、特に内燃機関の高負荷運転時に背圧が上昇するため、ポンプ損失の増加による内燃機関の性能低下や、燃費の悪化が起こり得る。 However, when the exhaust throttle valve is closed, the back pressure increases particularly during high-load operation of the internal combustion engine, so that the performance of the internal combustion engine may be degraded due to an increase in pump loss, and fuel consumption may be deteriorated.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、内燃機関の性能低下を抑制しつつ還元剤の拡散を促進させることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a technique capable of promoting the diffusion of a reducing agent while suppressing a decrease in the performance of an internal combustion engine in an exhaust purification device for an internal combustion engine. For the purpose.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流の排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気浄化装置よりも上流でかつ前記還元剤供給手段よりも下流に設けられ排気通路の流路面積を調節する排気絞り弁と、
前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときの前記排気絞り弁よりも上流の排気通路内の目標圧力を決定する目標絞り圧力設定手段と、
前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるのに合わせて、前記排気絞り弁よりも上流の排気通路内の圧力が前記目標圧力となるように前記排気絞り弁の開度を調節する排気絞り弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is
An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas upstream of the exhaust purification catalyst;
An exhaust throttle valve that is provided upstream of the exhaust purification device and downstream of the reducing agent supply means and adjusts the flow passage area of the exhaust passage;
Target throttle pressure setting means for determining a target pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve when the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means;
An exhaust throttle that adjusts the opening of the exhaust throttle valve so that the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve becomes the target pressure as the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means. Valve control means;
It is characterized by providing.
排気浄化触媒は還元剤供給手段から還元剤を供給することにより排気を浄化したり、排気の浄化能力が回復されたりする。また、排気絞り弁を閉じると内燃機関の負荷が増大す
るため、排気の温度が上昇する。これにより、排気浄化触媒を活性させたり、排気浄化触媒での反応速度を上昇させたり、還元剤の蒸発を促進させたりすることができる。そして、排気絞り弁の開度を調節することにより、排気浄化触媒の温度を調節することができる。
The exhaust purification catalyst purifies exhaust by supplying a reducing agent from the reducing agent supply means, or recovers the exhaust purification capability. Further, when the exhaust throttle valve is closed, the load on the internal combustion engine increases, so that the exhaust temperature rises. Thereby, the exhaust purification catalyst can be activated, the reaction rate at the exhaust purification catalyst can be increased, and evaporation of the reducing agent can be promoted. The temperature of the exhaust purification catalyst can be adjusted by adjusting the opening of the exhaust throttle valve.
また、排気絞り弁を閉じることにより該排気絞り弁よりも上流側の排気の圧力が上昇する。そのため、還元剤供給手段から供給される還元剤の勢いが弱くなる。これにより、排気通路の壁面に付着する還元剤量が少なくなるので、排気浄化触媒に速やかに還元剤が到達する。また、還元剤が排気中で蒸発し、拡散することにより、排気浄化触媒の広い範囲に還元剤が分散して供給されることになる。 Further, closing the exhaust throttle valve increases the pressure of the exhaust upstream of the exhaust throttle valve. For this reason, the momentum of the reducing agent supplied from the reducing agent supply means is weakened. As a result, the amount of reducing agent adhering to the wall surface of the exhaust passage is reduced, so that the reducing agent quickly reaches the exhaust purification catalyst. Further, the reducing agent evaporates and diffuses in the exhaust gas, so that the reducing agent is distributed and supplied over a wide range of the exhaust purification catalyst.
そして、目標絞り圧力設定手段は、そのときに要求される排気の圧力を目標圧力として決定する。目標圧力は、還元剤の拡散を促進させること若しくは排気の温度を高めることと、内燃機関の性能低下を抑制することと、を考慮して決定される。つまり、目標圧力が高くなるほど還元剤の拡散がより促進されたり、排気の温度がより高くなったりするが、必要以上に目標圧力を高くすると内燃機関の性能低下を招く。そのため、目標圧力は必要最小限の高さに設定される。なお、目標絞り圧力設定手段は排気絞り弁の上流側と下流側との差圧の目標値を決定するようにしても良い。 Then, the target throttle pressure setting means determines the exhaust pressure required at that time as the target pressure. The target pressure is determined in consideration of promoting the diffusion of the reducing agent or increasing the temperature of the exhaust gas, and suppressing the performance deterioration of the internal combustion engine. That is, the higher the target pressure is, the more the diffusion of the reducing agent is promoted and the temperature of the exhaust gas is higher. Therefore, the target pressure is set to the minimum necessary height. The target throttle pressure setting means may determine a target value of the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the exhaust throttle valve.
また、「還元剤供給手段により還元剤が供給されるのに合わせて」とは、還元剤の供給と同時であっても良く、還元剤の供給時に排気の圧力が目標圧力となっているように還元剤の供給前としても良い。また、還元剤の供給が終了するまでとしても良く、還元剤が排気絞り弁を通過するまでとしても良い。 Further, “in accordance with the supply of the reducing agent by the reducing agent supply means” may be simultaneous with the supply of the reducing agent, and the exhaust pressure is the target pressure when the reducing agent is supplied. Further, it may be before supply of the reducing agent. Alternatively, the supply of the reducing agent may be completed or the reducing agent may pass through the exhaust throttle valve.
このようにして目標圧力を決定し、還元剤を供給するのに合わせて実際の圧力が目標圧力となるように排気絞り弁の開度を調節することにより、内燃機関の性能低下を抑制しつつ還元剤の拡散を促進させることができる。そして、還元剤の拡散が促進されれば、還元剤の消費量が低減される。 In this way, by determining the target pressure and adjusting the opening of the exhaust throttle valve so that the actual pressure becomes the target pressure in accordance with the supply of the reducing agent, the deterioration of the performance of the internal combustion engine is suppressed. The diffusion of the reducing agent can be promoted. If the diffusion of the reducing agent is promoted, the consumption of the reducing agent is reduced.
また、本発明においては、前記目標絞り圧力設定手段は、排気の温度に基づいて前記目標圧力を決定することができる。 In the present invention, the target throttle pressure setting means can determine the target pressure based on the exhaust temperature.
排気絞り弁の開度を調節することにより、排気の温度を要求値まで上昇させることができる。この排気の温度の要求値とは、例えば排気浄化触媒の活性温度としても良く、また排気浄化触媒の全体に拡散させる温度としても良い。つまり、排気の温度が要求値よりも低い場合に排気絞り弁の開度をより小さくすることで排気の温度を要求値まで上昇させることができる。 By adjusting the opening of the exhaust throttle valve, the exhaust temperature can be raised to a required value. The required value of the exhaust temperature may be, for example, the activation temperature of the exhaust purification catalyst, or may be the temperature that diffuses throughout the exhaust purification catalyst. That is, when the exhaust temperature is lower than the required value, the exhaust temperature can be increased to the required value by reducing the opening of the exhaust throttle valve.
そして、排気絞り弁の開度を小さくするほど排気の温度が上昇するため、排気浄化触媒の温度をより上昇させたり、還元剤の拡散を促進させたりすることができる。そして排気の温度の要求値と実際の排気の温度とに応じて排気絞り弁の開度を決定することにより、排気絞り弁の閉じる量を必要最小限の量とすることができる。そのため、ポンプ損失の増加を抑制することができる。 Since the exhaust temperature rises as the opening of the exhaust throttle valve is reduced, the temperature of the exhaust purification catalyst can be further increased or the diffusion of the reducing agent can be promoted. Then, by determining the opening of the exhaust throttle valve according to the required value of the exhaust temperature and the actual exhaust temperature, the closing amount of the exhaust throttle valve can be made the minimum necessary amount. Therefore, an increase in pump loss can be suppressed.
また、内燃機関の高負荷運転時等の排気の温度が高い場合には、排気浄化触媒の温度が高いまま維持され、さらに還元剤の拡散も促進されるため、目標圧力を高くする必要はあまりない。つまり、排気の温度が高くなるほど目標圧力を低くすることができる。 In addition, when the temperature of the exhaust gas is high, such as during high-load operation of the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas purification catalyst is maintained high, and further diffusion of the reducing agent is promoted, so it is not necessary to increase the target pressure. Absent. That is, the target pressure can be lowered as the temperature of the exhaust gas increases.
また、本発明においては、前記目標絞り圧力設定手段は、さらに前記内燃機関の吸入空気量に基づいて前記目標圧力を決定することができる。 In the present invention, the target throttle pressure setting means can further determine the target pressure based on the intake air amount of the internal combustion engine.
内燃機関の吸入空気量が多くなると還元剤の拡散がより促進されるため、目標圧力を低くしても還元剤を拡散させることができる。つまり、内燃機関の吸入空気量が多くなるほど、目標圧力をより低くすることができる。このようにすることで、目標圧力を必要最小限の高さに設定することができるので、ポンプ損失の増加を抑制することができる。 When the intake air amount of the internal combustion engine increases, the diffusion of the reducing agent is further promoted, so that the reducing agent can be diffused even if the target pressure is lowered. That is, the target pressure can be lowered as the intake air amount of the internal combustion engine increases. By doing in this way, since a target pressure can be set to minimum required height, the increase in pump loss can be suppressed.
本発明においては、前記目標絞り圧力設定手段は、還元剤の拡散のし易さに基づいて前記目標圧力を決定することができる。 In the present invention, the target throttle pressure setting means can determine the target pressure based on the ease of diffusion of the reducing agent.
つまり、還元剤が拡散し難い状態(例えば排気の温度が低い場合または吸入空気量が少ない場合)には、目標圧力をより高くすることにより還元剤の拡散を促進することができる。 That is, when the reducing agent is difficult to diffuse (for example, when the temperature of the exhaust gas is low or when the amount of intake air is small), the diffusion of the reducing agent can be promoted by increasing the target pressure.
また、排気浄化触媒の温度が所定の温度(例えば活性温度)以上となっている場合には、還元剤の拡散が進んでいるほど、目標圧力をより低く設定しても排気浄化触媒に還元剤を好適に供給することができる。そして、還元剤の拡散のし易さに応じて目標圧力を決定することにより、ポンプ損失の増加を抑制することができる。 Further, when the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, the activation temperature), the more the diffusion of the reducing agent proceeds, the lower the target pressure is set in the exhaust purification catalyst. Can be suitably supplied. And the increase in pump loss can be suppressed by determining a target pressure according to the ease of spreading | diffusion of a reducing agent.
本発明においては、前記内燃機関の排気の温度が所定の温度よりも低い場合には前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるか否かに関わらず前記排気通路内の圧力が前記目標圧力となるように前記排気絞り弁の開度を調節し、前記内燃機関の排気の温度が所定の温度以上の場合には前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるのに合わせて前記排気通路内の圧力が前記目標圧力となるように前記排気絞り弁の開度を調節することができる。 In the present invention, when the temperature of the exhaust gas of the internal combustion engine is lower than a predetermined temperature, the pressure in the exhaust passage is equal to the target pressure regardless of whether or not the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means. The exhaust passage is adjusted so that the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means when the exhaust temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature. The opening of the exhaust throttle valve can be adjusted so that the internal pressure becomes the target pressure.
前記所定の温度とは、前記要求値と同様に、例えば排気浄化触媒の活性温度としても良く、また、還元剤を排気浄化触媒の全体に拡散させる温度としても良い。また、排気浄化触媒の温度を活性温度以上に保つために必要な温度としても良い。 The predetermined temperature may be, for example, the activation temperature of the exhaust purification catalyst, or the temperature at which the reducing agent is diffused throughout the exhaust purification catalyst, similar to the required value. Moreover, it is good also as temperature required in order to keep the temperature of an exhaust purification catalyst more than activation temperature.
つまり、排気の温度が所定の温度よりも低い場合には、排気の温度を上昇させる必要がある。これに対し、排気絞り弁よりも上流の圧力が常に目標圧力となるように排気絞り弁の開度を調節することにより、排気浄化触媒を所定の温度以上に維持することができる。なお、排気の温度が所定の温度よりも低い場合には、内燃機関の負荷が低いときが多いために背圧は上昇し難いので、内燃機関の性能低下の度合いは小さい。 That is, when the exhaust temperature is lower than a predetermined temperature, it is necessary to increase the exhaust temperature. On the other hand, the exhaust purification catalyst can be maintained at a predetermined temperature or higher by adjusting the opening of the exhaust throttle valve so that the pressure upstream of the exhaust throttle valve is always the target pressure. When the temperature of the exhaust gas is lower than the predetermined temperature, the load on the internal combustion engine is often low and the back pressure is unlikely to increase, so the degree of performance deterioration of the internal combustion engine is small.
一方、排気の温度が所定の温度以上の場合には、主に還元剤の拡散を促進させるために目標圧力が決定される。つまり、排気絞り弁を閉じることにより排気の圧力を上昇させると還元剤の勢いが弱まって還元剤がより拡散するようになる。このように還元剤の拡散を促進させることにより、還元剤の供給量をより少なくすることができる。 On the other hand, when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined temperature, the target pressure is determined mainly to promote the diffusion of the reducing agent. That is, when the exhaust pressure is increased by closing the exhaust throttle valve, the reducing agent's momentum is weakened and the reducing agent diffuses more. By promoting the diffusion of the reducing agent in this way, the amount of reducing agent supplied can be reduced.
還元剤の拡散を促進させるためには、還元剤を供給したときに排気の圧力が目標圧力となっていれば良い。つまり、還元剤を供給していないときには排気の圧力を目標圧力に設定する必要は無い。また、排気の温度が所定の温度以上の場合には、内燃機関の負荷が高いときが多いため背圧が上昇し易い。これに対し、還元剤を供給するのに合わせて排気の圧力を目標圧力とし、還元剤を供給しないときには排気絞り弁を開くことにより、ポンプ損失の増加を最小限に抑えることができる。 In order to promote the diffusion of the reducing agent, it is only necessary that the exhaust pressure be the target pressure when the reducing agent is supplied. That is, when the reducing agent is not supplied, it is not necessary to set the exhaust pressure to the target pressure. Further, when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined temperature, the back pressure tends to increase because the load on the internal combustion engine is often high. On the other hand, an increase in pump loss can be minimized by setting the exhaust pressure to the target pressure in accordance with the supply of the reducing agent and opening the exhaust throttle valve when the reducing agent is not supplied.
本発明によれば、内燃機関の性能低下を抑制しつつ還元剤の拡散を促進させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, spreading | diffusion of a reducing agent can be promoted, suppressing the performance fall of an internal combustion engine.
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関1とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
内燃機関1には、吸気通路2および排気通路3が接続されている。この吸気通路2の途中には、該吸気通路2内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ4が設けられている。このエアフローメータ4により、内燃機関1の吸入空気量が測定される。また、この吸入空気量に基づいて排気の量を求めることもできる。
An
一方、排気通路3の途中には、上流側から順に排気絞り弁5と、吸蔵還元型NOx触媒
6(以下、NOx触媒6という。)とが備えられている。このNOx触媒6は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且
つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを還元する機能を有する。なお、本実施例
においてはNOx触媒6が、本発明における排気浄化触媒に相当する。また、排気浄化触
媒は還元剤が供給される触媒であれば良く、例えば選択還元型NOx触媒等であっても良
い。
On the other hand, an exhaust throttle valve 5 and an NOx storage reduction catalyst 6 (hereinafter referred to as NOx catalyst 6) are provided in the
また、排気絞り弁5よりも上流の排気通路3には、該排気通路3を流通する排気中に還元剤たる燃料(軽油)を噴射する還元剤供給弁7を備えている。還元剤供給弁7は、後述するECU10からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。なお、本実施例においては還元剤供給弁7が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
The
さらに、排気絞り弁5よりも下流で且つNOx触媒6よりも上流の排気通路3には、該
排気通路3を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ8が取り付けられている。
Further, an exhaust temperature sensor 8 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing through the
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を制御するための電子制御ユニットであるECU10が併設されている。このECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
The
ECU10には、上記センサの他、アクセルペダル11の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ12が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号が入力されるようになっている。このアクセル開度センサ12により内燃機関1の負荷を検出することができる。一方、ECU10には、排気絞り弁5及び還元剤供給弁7が電気配線を介して接続され、該ECU10によりこれらの機器が制御される。
In addition to the above sensors, the
そして、本実施例では、排気の温度が所定の温度よりも低いときには、還元剤供給弁7から還元剤の供給を行なうか否かに関わらず排気絞り弁5を全開よりも閉じ側とする。一方、排気の温度が所定の温度以上の場合には、還元剤供給弁7から還元剤の供給を行なうときに排気絞り弁5を全開よりも閉じ側とする。つまり、排気温度が所定の温度以上の場合であって還元剤の供給を行なわないときには排気絞り弁5が全開とされる。なお、本実施例においては前記所定の温度はNOx触媒6の活性温度とする。 In this embodiment, when the temperature of the exhaust gas is lower than the predetermined temperature, the exhaust throttle valve 5 is set to the closed side rather than fully opened regardless of whether or not the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 7. On the other hand, when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than a predetermined temperature, the exhaust throttle valve 5 is set to the closed side rather than being fully opened when the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 7. That is, when the exhaust temperature is equal to or higher than the predetermined temperature and the reducing agent is not supplied, the exhaust throttle valve 5 is fully opened. In this embodiment, the predetermined temperature is the activation temperature of the NOx catalyst 6.
このときに排気の温度の目標値及び還元剤の拡散のし易さに基づいて排気の圧力の目標値を決定し、実際の排気の圧力が目標値となるように排気絞り弁5の開度が決定される。
このようにすることで、排気の圧力の上昇を必要最小限に抑えることができるため、ポンプ損失の増大を抑制することができる。
At this time, the target value of the exhaust pressure is determined based on the target value of the exhaust temperature and the ease of diffusion of the reducing agent, and the opening of the exhaust throttle valve 5 is adjusted so that the actual exhaust pressure becomes the target value. Is determined.
By doing in this way, since the raise of the exhaust pressure can be suppressed to the necessary minimum, an increase in pump loss can be suppressed.
ここで、排気温度が高いほど、また内燃機関1の吸入空気量が多くなるほど、還元剤供給弁7から供給された還元剤が蒸発し易くなるため、還元剤の拡散がより促進される。つまり、排気温度が高いほど、または内燃機関1の吸入空気量が多くなるほど、排気の圧力の目標値を小さくすることができる。そのため、本実施例では還元剤の拡散のし易さを表す値として排気温度に吸入空気量を乗じた値を用い、この値に基づいて排気の圧力の目標値を決定する。なお、内燃機関1の吸入空気量は、排気の量としても良い。
Here, as the exhaust gas temperature is higher and the intake air amount of the
ここで、図2は、車速と、還元剤供給弁7の噴射パルスと、排気絞り弁5の開度との関係の一例を示したタイムチャートである。車速は内燃機関1の負荷としても良く、排気の温度としても良い。還元剤供給弁7からの還元剤の供給は所定の時間毎に繰り返し実行される。
Here, FIG. 2 is a time chart showing an example of the relationship between the vehicle speed, the injection pulse of the reducing agent supply valve 7, and the opening degree of the exhaust throttle valve 5. The vehicle speed may be the load of the
そして、車速が閾値よりも遅い場合(Aまでの期間、及びBからCまでの期間)には、還元剤供給弁7から還元剤の供給を行なうか否かに関わらず排気絞り弁が閉弁される。また、車速が閾値以上の場合(AからBまでの期間、及びCよりも後の期間)には、還元剤供給弁7から還元剤の供給を行なうのに合わせて排気絞り弁5が全開よりも閉じ側とされる。 When the vehicle speed is slower than the threshold value (period A and period B to C), the exhaust throttle valve is closed regardless of whether or not the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 7. Is done. Further, when the vehicle speed is equal to or higher than the threshold value (period from A to B and after C), the exhaust throttle valve 5 is fully opened as the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 7. Is also closed.
内燃機関1の低負荷運転時には排気の温度が低いために排気絞り弁5は閉じたままとされ、排気の温度が上昇される。これにより、NOx触媒6を活性温度以上に維持すること
ができるので、還元剤供給弁7から還元剤の供給を行なったときにNOxが浄化される。
つまり、車速における閾値とは、NOx触媒6の温度を所定の温度以上とすることのでき
る温度であり、排気の温度が所定の温度となる値としても良い。
During low load operation of the
That is, the threshold value at the vehicle speed is a temperature at which the temperature of the NOx catalyst 6 can be set to a predetermined temperature or higher, and may be a value at which the exhaust temperature becomes a predetermined temperature.
一方、高負荷運転時には排気の温度が高いために還元剤供給弁7からの還元剤の供給時のみに排気絞り弁5が全開よりも閉じ側とされる。つまり、排気の温度が所定の温度以上の場合にはNOx触媒6の温度は十分に高いため、あとは還元剤の拡散を促進させるだけ
で良い。そのため、常に排気絞り弁5を全開よりも閉じ側とする必要は無く、還元剤の供給に合わせて排気絞り弁5を閉じれば良い。
On the other hand, since the temperature of the exhaust gas is high during high load operation, the exhaust throttle valve 5 is closed rather than fully opened only when the reducing agent is supplied from the reducing agent supply valve 7. That is, when the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the predetermined temperature, the temperature of the NOx catalyst 6 is sufficiently high, and after that, it is only necessary to promote the diffusion of the reducing agent. Therefore, it is not always necessary to close the exhaust throttle valve 5 with respect to the fully opened state, and the exhaust throttle valve 5 may be closed in accordance with the supply of the reducing agent.
ここで排気絞り弁5を全開よりも閉じ側とするときの開度は、前記したように排気の圧力の目標値によって決定される。 Here, the degree of opening when the exhaust throttle valve 5 is closed from the fully open position is determined by the target value of the exhaust pressure as described above.
次に図3は、本実施例による排気絞り弁5の制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは規定の時間毎に繰り返し実行される。 FIG. 3 is a flowchart showing a control flow of the exhaust throttle valve 5 according to this embodiment. This routine is repeatedly executed at specified time intervals.
ステップS101では、排気温度を上昇させる要求があるか否か判定される。例えばNOx触媒6の温度が活性温度よりも低い場合、若しくは内燃機関1の負荷が低くてNOx触媒6の温度が活性温度よりも低くなると推定される場合に排気温度を上昇させる要求がなされる。
In step S101, it is determined whether there is a request to increase the exhaust gas temperature. For example, when the temperature of the NOx catalyst 6 is lower than the activation temperature, or when it is estimated that the load of the
ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS104へ進む。 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S104.
ステップS102では、排気の圧力の目標値が算出される。ここで図4は、排気温度の目標上昇値と排気の圧力の目標値との関係を示した図である。排気温度の目標上昇値とは、前記所定の温度と現時点での排気温度との差を示しており、どれだけ排気温度を上昇さ
せなければならないのかを示す値である。本ステップでは、排気温度の目標上昇値が高くなるほど、排気の圧力の目標値が大きくされる。
In step S102, a target value of the exhaust pressure is calculated. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the target increase value of the exhaust temperature and the target value of the exhaust pressure. The target exhaust gas temperature increase value indicates the difference between the predetermined temperature and the current exhaust gas temperature, and is a value indicating how much the exhaust gas temperature must be increased. In this step, the target value of the exhaust pressure is increased as the target increase value of the exhaust temperature increases.
ステップS103では、排気の圧力の目標値に基づいて排気絞り弁5の開度が設定される。排気の圧力の目標値と排気絞り弁5の開度との関係は予め実験等により求めてもよく、排気の圧力を実際に測定してフィードバック制御しても良い。なお、本実施例ではステップS103の処理を実行するECU10が、本発明における排気絞り弁制御手段に相当する。
In step S103, the opening of the exhaust throttle valve 5 is set based on the target value of the exhaust pressure. The relationship between the target value of the exhaust pressure and the opening of the exhaust throttle valve 5 may be obtained in advance by experiments or the like, or feedback control may be performed by actually measuring the exhaust pressure. In this embodiment, the
ステップS104では、還元剤供給弁7からの還元剤供給要求があるか否か判定される。NOx触媒6へ還元剤の供給が必要となったときに還元剤供給要求がなされる。例えば
、所定の時間毎またはNOx触媒6に規定量のNOxが吸蔵された場合に還元剤供給要求がなされる。そして、本ルーチンでは還元剤供給弁7から還元剤が噴射される前に排気の圧力を目標値としておくために、還元剤の噴射前に排気絞り弁5の開度が調節される。
In step S104, it is determined whether or not there is a reducing agent supply request from the reducing agent supply valve 7. When it is necessary to supply the reducing agent to the NOx catalyst 6, a reducing agent supply request is made. For example, a reducing agent supply request is made at predetermined time intervals or when a specified amount of NOx is occluded in the NOx catalyst 6. In this routine, the opening of the exhaust throttle valve 5 is adjusted before the reducing agent is injected in order to set the exhaust pressure to the target value before the reducing agent is injected from the reducing agent supply valve 7.
ステップS104で肯定判定がなされた場合にはステップS105へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS106へ進む。 If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S105, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S106.
ステップS105では、排気の圧力の目標値が算出される。ステップS102での処理とは異なり、排気の温度に吸入空気量を乗じた値に基づいて排気の圧力の目標値が算出される。つまり本ステップでは、NOx触媒6の温度は十分に高いため、NOx触媒6の温度上昇よりも還元剤の拡散を促進させることを主目的として排気の圧力の目標値が算出される。 In step S105, a target value of the exhaust pressure is calculated. Unlike the process in step S102, the target value of the exhaust pressure is calculated based on the value obtained by multiplying the exhaust temperature by the intake air amount. That is, in this step, since the temperature of the NOx catalyst 6 is sufficiently high, the target value of the exhaust pressure is calculated mainly for promoting the diffusion of the reducing agent rather than increasing the temperature of the NOx catalyst 6.
ここで図5は、排気温度に吸入空気量を乗じた値と排気の圧力の目標値との関係を示した図である。排気温度に吸入空気量を乗じた値が大きくなるほど、還元剤の拡散がより促進されるため、排気の圧力の目標値を小さくしている。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the value obtained by multiplying the exhaust temperature by the intake air amount and the target value of the exhaust pressure. The larger the value obtained by multiplying the exhaust air temperature by the intake air amount, the more the diffusion of the reducing agent is promoted. Therefore, the target value of the exhaust pressure is reduced.
なお、本実施例ではステップS102またはステップS105の処理を実行するECU10が、本発明における目標絞り圧力設定手段に相当する。
In this embodiment, the
ステップS106では、排気絞り弁5が全開とされる。つまり、排気の温度が高いために排気絞り弁5を閉じる必要はなく、また還元剤が供給されないために還元剤の拡散を促進させる必要もない。さらに排気絞り弁5を閉じるとポンプ損失が増大してしまうため、排気絞り弁5を全開とする。 In step S106, the exhaust throttle valve 5 is fully opened. That is, it is not necessary to close the exhaust throttle valve 5 because the exhaust temperature is high, and it is not necessary to promote the diffusion of the reducing agent because no reducing agent is supplied. Further, when the exhaust throttle valve 5 is closed, the pump loss increases, so the exhaust throttle valve 5 is fully opened.
このように、排気温度が所定の温度よりも低い場合には排気絞り弁5を常に全開よりも閉じ側とすることにより、NOx触媒6の温度を上昇させることと還元剤の拡散を促進す
ることとが可能となる。また、排気温度が所定の温度以上の場合には還元剤を供給するのに合わせて排気絞り弁5を全開よりも閉じ側とすることにより、ポンプ損失の増大を抑制しつつ還元剤の拡散を促進させることができる。
Thus, when the exhaust gas temperature is lower than the predetermined temperature, the exhaust throttle valve 5 is always closed rather than fully opened, thereby increasing the temperature of the NOx catalyst 6 and promoting the diffusion of the reducing agent. Is possible. In addition, when the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the exhaust throttle valve 5 is closed from the fully open state in accordance with the supply of the reducing agent, thereby reducing the diffusion of the reducing agent while suppressing an increase in pump loss. Can be promoted.
以上説明したように本実施例によれば、NOx触媒6の温度を活性温度以上に維持し、
且つ還元剤の拡散を促進させることができるため、NOxの浄化率を高めることができる
。また、還元剤の供給量を減少させることができる。さらに、排気絞り弁5を閉じるのは必要な場合に限られるのでポンプ損失の増大を抑制することができるため、燃費の悪化を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the temperature of the NOx catalyst 6 is maintained at the activation temperature or higher,
Moreover, since the diffusion of the reducing agent can be promoted, the NOx purification rate can be increased. Moreover, the supply amount of the reducing agent can be reduced. Furthermore, since the exhaust throttle valve 5 is closed only when necessary, an increase in pump loss can be suppressed, so that deterioration in fuel consumption can be suppressed.
1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
4 エアフローメータ
5 排気絞り弁
6 吸蔵還元型NOx触媒
7 還元剤供給弁
8 排気温度センサ
10 ECU
11 アクセルペダル
12 アクセル開度センサ
DESCRIPTION OF
11
Claims (5)
前記排気浄化触媒よりも上流の排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記排気浄化装置よりも上流でかつ前記還元剤供給手段よりも下流に設けられ排気通路の流路面積を調節する排気絞り弁と、
前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときの前記排気絞り弁よりも上流の排気通路内の目標圧力を決定する目標絞り圧力設定手段と、
前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるのに合わせて、前記排気絞り弁よりも上流の排気通路内の圧力が前記目標圧力となるように前記排気絞り弁の開度を調節する排気絞り弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas upstream of the exhaust purification catalyst;
An exhaust throttle valve that is provided upstream of the exhaust purification device and downstream of the reducing agent supply means and adjusts the flow passage area of the exhaust passage;
Target throttle pressure setting means for determining a target pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve when the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means;
An exhaust throttle that adjusts the opening of the exhaust throttle valve so that the pressure in the exhaust passage upstream of the exhaust throttle valve becomes the target pressure as the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means. Valve control means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
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