JP2009036087A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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exhaust
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exhaust gas
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Koichiro Fukuda
光一朗 福田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly adjust the temperature of a particulate filter during the regeneration of the filter when an exhaust emission control device has a NOx catalyst and the filter. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device of an internal combustion engine comprises a first exhaust emission control device 30 for eliminating NOx, second exhaust emission control devices 41, 42 each having a filter 41 installed on the downstream side more than the first exhaust emission control device 30, a bypass passage 6 for bypassing the first exhaust emission control device 30, a control means 10 for controlling the amount of the exhaust gas flowing through the bypass passage 6, a reducer supply means 5 for supplying a reducer from the upstream side of the bypass passage 6, and a downstream side temperature detection means 11 for detecting the temperature of at least a part of the filter 41. During the regeneration of the filter 41, the reducer is supplied. In this case, when the temperature of the part of the filter 41 is equal to or higher than a predetermined temperature, the amount of the exhaust gas flowing through the bypass passage 6 is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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。
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. This NOx catalyst occludes NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reduces the NOx occluded when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and a reducing agent is present.

また、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)を備え、排気中の粒子状物質(以下、PMという。)を捕集する技術が知られている。このパティキュレートフィルタは、酸化能力を有する触媒を担持するかまたは上流に備える。フィルタに捕集されているPM量が一定量に達すると、酸化能力を有する触媒に還元剤を供給し、該フィルタの温度を上昇させることによりPMを酸化させて除去することができる。このようにPMを除去することをフィルタの再生またはPM再生という。   There is also known a technique that includes a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) and collects particulate matter (hereinafter referred to as PM) in exhaust gas. This particulate filter carries a catalyst having oxidation ability or is provided upstream. When the amount of PM collected in the filter reaches a certain amount, the reducing agent is supplied to the catalyst having oxidation ability, and the temperature of the filter is raised to oxidize and remove PM. This removal of PM is called filter regeneration or PM regeneration.

そして、フィルタよりも上流側に、冷却装置を備えた排気冷却用通路と該冷却装置をバイパスするバイパス通路とを設け、排気温度が所定値以上のときには内燃機関からの排気を排気冷却用通路に導くことにより排気を冷却し、所定値未満のときには排気をバイパス通路に導くことによりフィルタの過冷却を防ぐ技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−321640号公報
An exhaust cooling passage provided with a cooling device and a bypass passage that bypasses the cooling device are provided upstream of the filter. When the exhaust temperature is equal to or higher than a predetermined value, the exhaust from the internal combustion engine is used as the exhaust cooling passage. A technique is known in which exhaust gas is cooled by guiding it, and when it is less than a predetermined value, exhaust gas is guided to a bypass passage to prevent overcooling of the filter (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-321640

ところで、NOx触媒と、該NOx触媒をバイパスするバイパス通路と、これらよりも下流のフィルタとを備え、該バイパス通路とNOx触媒とを通過する排気の割合を変更する
ことにより、該フィルタの温度を調節できる。
By the way, a NOx catalyst, a bypass passage for bypassing the NOx catalyst, and a filter downstream of these are provided, and the temperature of the filter is adjusted by changing the ratio of the exhaust gas passing through the bypass passage and the NOx catalyst. Can be adjusted.

しかし、従来技術とは異なり還元剤がNOx触媒で反応するため、従来と同じようにし
てフィルタの温度調節をすることが困難である。
However, unlike the prior art, since the reducing agent reacts with the NOx catalyst, it is difficult to adjust the temperature of the filter in the same manner as in the prior art.

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、NOx触媒とパティキュレートフィルタとを備えている場合のフィルタの再
生時に、該パティキュレートフィルタの温度をより適切に調節す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 in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when the filter is regenerated when the NOx catalyst and the particulate filter are provided, the particulate filter An object is to provide a technique capable of adjusting the temperature more appropriately.

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、
NOxを浄化する機能を有する第1排気浄化装置と、
前記第1排気浄化装置よりも下流側に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有し、酸化能力を有する触媒を担持するか上流側に備えるパティキュレートフィルタを含んだ第2排気浄化装置と、
前記第1排気浄化装置よりも上流側の排気通路と前記第1排気浄化装置よりも下流側で且つ前記第2排気浄化装置よりも上流側の排気通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する排気の量を調節する調節手段と、
前記第1排気浄化装置よりも上流側で前記バイパス通路が接続される箇所よりもさらに上流側に設けられ排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度を検出する下流側温度検出手段と、
を備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させるときに前記還元剤供給手段により還元剤を供給し、このときの前記下流側温度検出手段により検出される前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が所定温度以上の場合には、所定温度以上の部分がない場合よりも、前記バイパス通路を流通する排気の量を少なくす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
A first exhaust purification device having a function of purifying NOx;
A second filter is provided on the downstream side of the first exhaust gas purification device, has a function of collecting particulate matter in the exhaust gas, and includes a particulate filter that supports a catalyst having oxidation ability or is provided on the upstream side. An exhaust purification device;
A bypass passage connecting an exhaust passage upstream of the first exhaust purification device and an exhaust passage downstream of the first exhaust purification device and upstream of the second exhaust purification device;
Adjusting means for adjusting the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage;
A reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas, which is provided further upstream than the location where the bypass passage is connected upstream of the first exhaust purification device;
Downstream temperature detecting means for detecting the temperature of at least a part of the particulate filter;
With
When oxidizing the particulate matter collected in the particulate filter, the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means, and at least one of the particulate filters detected by the downstream temperature detection means at this time. When the temperature of the section is equal to or higher than the predetermined temperature, the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage is reduced as compared with the case where there is no portion equal to or higher than the predetermined temperature.

第1排気浄化装置は、NOxを浄化するための触媒を少なくとも含み、さらに他の触媒
が組み合わされていても良い。そして、第1排気浄化装置へ還元剤を供給することにより、例えばNOxを浄化したり、NOxの浄化能力を回復させたり、NOxの浄化能力を高め
たりすることができる。さらに、第1排気浄化装置へ還元剤を供給すると、該第1排気浄化装置にて反応熱が発生する。これにより、排気の温度が上昇するため、パティキュレートフィルタの温度を上昇させることができる。
The first exhaust purification device includes at least a catalyst for purifying NOx, and may be combined with another catalyst. By supplying the reducing agent to the first exhaust purification device, for example, NOx can be purified, the NOx purification ability can be recovered, or the NOx purification ability can be increased. Further, when the reducing agent is supplied to the first exhaust purification device, reaction heat is generated in the first exhaust purification device. Thereby, since the temperature of exhaust gas rises, the temperature of a particulate filter can be raised.

第2排気浄化装置は、例えばパティキュレートフィルタに酸化能力を有する触媒を担持させたものでも良く、パティキュレートフィルタよりも上流側に酸化能力を有する触媒を備えていても良い。つまり、酸化能力を有する触媒も第2排気浄化装置に含まれる。また、他の触媒が組み合わされていてもよい。そして、第2排気浄化装置に還元剤を供給することにより、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させることができる。そして、第1排気浄化装置と第2排気浄化装置とは直列に配置されている。   The second exhaust purification device may be, for example, a particulate filter carrying a catalyst having oxidation ability, or may be provided with a catalyst having oxidation ability upstream of the particulate filter. That is, a catalyst having oxidation ability is also included in the second exhaust purification device. In addition, other catalysts may be combined. And the particulate matter currently collected by the particulate filter can be oxidized by supplying a reducing agent to the 2nd exhaust gas purification device. The first exhaust purification device and the second exhaust purification device are arranged in series.

バイパス通路は、第1排気浄化装置をバイパスしている。そして、パティキュレートフィルタの再生時にバイパス通路へ流す排気の量が多くなると、それに伴い該バイパス通路を通過する還元剤量が多くなる。そのため、パティキュレートフィルタに直接到達する還元剤量が多くなる。そして、還元剤は第2排気浄化装置の酸化能力を有する触媒にて反応し、パティキュレートフィルタの温度を上昇させる。   The bypass passage bypasses the first exhaust purification device. When the amount of exhaust gas flowing to the bypass passage increases during regeneration of the particulate filter, the amount of reducing agent passing through the bypass passage increases accordingly. Therefore, the amount of reducing agent that reaches the particulate filter directly increases. Then, the reducing agent reacts with the catalyst having the oxidizing ability of the second exhaust purification device, and raises the temperature of the particulate filter.

つまり、バイパス通路を通過する排気の量を調節することにより、NOx触媒にて温度
の上昇した排気と、未反応の還元剤と、をどのような割合で第2排気浄化装置へ供給するのかを調節できる。
That is, by adjusting the amount of exhaust gas that passes through the bypass passage, the proportion of exhaust gas whose temperature has been increased by the NOx catalyst and unreacted reducing agent is supplied to the second exhaust gas purification device. Can be adjusted.

ここで、第2排気浄化装置の温度が還元剤の反応する温度よりも高い場合には、第1排気浄化装置へ直接還元剤を供給する量を多くしたほうが、第1排気浄化装置へ還元剤を供給する量を多くするよりも該パティキュレートフィルタの温度を速やかに上昇させることができる。すなわち、第1排気浄化装置へ還元剤を供給した場合には、還元剤の反応で生じた熱が該第1排気浄化装置の温度上昇に消費されるため、その分、第2排気浄化装置へ供給される熱が減少する。また、第1排気浄化装置から第2排気浄化装置までの間の排気通路にて、外部へ熱が放出されるため、その分、第2排気浄化装置に供給される熱が減少する。そのため、第1排気浄化装置へ還元剤を供給した場合には、第2排気浄化装置へ直接還元剤を供給した場合よりも、該第2排気浄化装置の温度上昇が緩慢となる。   Here, when the temperature of the second exhaust purification device is higher than the temperature at which the reducing agent reacts, the amount of reducing agent supplied directly to the first exhaust purification device is increased to the first exhaust purification device. Thus, the temperature of the particulate filter can be raised more rapidly than when the amount of the water supplied is increased. That is, when the reducing agent is supplied to the first exhaust purification device, the heat generated by the reaction of the reducing agent is consumed for the temperature rise of the first exhaust purification device, and accordingly, to the second exhaust purification device. The supplied heat is reduced. Further, since heat is released to the outside in the exhaust passage between the first exhaust purification device and the second exhaust purification device, the heat supplied to the second exhaust purification device is reduced accordingly. Therefore, when the reducing agent is supplied to the first exhaust purification device, the temperature rise of the second exhaust purification device becomes slower than when the reducing agent is supplied directly to the second exhaust purification device.

一方、第2排気浄化装置に直接還元剤を供給しても、該第2排気浄化装置の上流側では温度が上がりにくい。すなわち、上流側で還元剤が反応しても、排気と共に熱が下流側に移動する。そして、温度の高くなった下流側では還元剤が反応し易くなるため、温度がより高くなる。そのため、第2排気浄化装置に直接還元剤を供給したときには、該第2排気浄化装置の上流側よりも下流側のほうの温度が高くなる。つまりパティキュレートフィル
タ内で温度が不均一となる。
On the other hand, even if the reducing agent is supplied directly to the second exhaust purification device, the temperature is unlikely to rise upstream of the second exhaust purification device. That is, even if the reducing agent reacts on the upstream side, heat moves to the downstream side together with the exhaust gas. And since it becomes easy to react a reducing agent in the downstream which became high temperature, temperature becomes higher. Therefore, when the reducing agent is directly supplied to the second exhaust purification device, the temperature on the downstream side becomes higher than the upstream side of the second exhaust purification device. That is, the temperature becomes non-uniform in the particulate filter.

これに対し、第1排気浄化装置へ還元剤を供給すると、第2排気浄化装置へ初めから温度の高い排気が流入するため、該第2排気浄化触媒の温度を均一に上昇させることができる。但し、上述のように温度上昇が緩慢となる。   On the other hand, when a reducing agent is supplied to the first exhaust purification device, exhaust gas having a high temperature flows into the second exhaust purification device from the beginning, so that the temperature of the second exhaust purification catalyst can be increased uniformly. However, the temperature rise becomes slow as described above.

つまり、パティキュレートフィルタの全体に亘り所定温度未満のときには、一部で所定温度以上のときよりも、バイパス通路を流通する排気の量を多くすることにより、第2排気浄化装置の少なくとも一部の温度を粒子状物質が酸化する温度まで速やかに上昇させることができる。これにより、第2排気浄化装置の少なくとも一部において粒子状物質の酸化がより早い時期に始まる。   That is, when the temperature of the particulate filter is lower than the predetermined temperature, the amount of the exhaust gas flowing through the bypass passage is increased more than when the temperature is lower than the predetermined temperature, so that at least a part of the second exhaust purification device is obtained. The temperature can be quickly raised to the temperature at which the particulate matter is oxidized. Thereby, the oxidation of the particulate matter starts at an earlier time in at least a part of the second exhaust purification device.

そして、パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が所定温度以上となったときには、バイパス通路を流通する排気の量を少なくすることにより、第2排気浄化装置の温度を均一に上昇させることができる。これにより、パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を満遍なく酸化させることができる。   And when the temperature of at least one part of a particulate filter becomes more than predetermined temperature, the temperature of a 2nd exhaust gas purification apparatus can be raised uniformly by reducing the quantity of the exhaust_gas | exhaustion which distribute | circulates a bypass channel. Thereby, the particulate matter collected by the particulate filter can be uniformly oxidized.

なお、このときの所定温度とは、粒子状物質の酸化可能温度とすることができる。   In addition, the predetermined temperature at this time can be set to the oxidizable temperature of the particulate matter.

また、前記調節手段は、バイパス通路または第1排気浄化装置が備わる排気通路の何れか一方を通過する排気の量を調節してもよい。   The adjusting means may adjust the amount of exhaust gas passing through either the bypass passage or the exhaust passage provided with the first exhaust purification device.

本発明においては、前記下流側温度検出手段により検出される前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が前記所定温度以上であり、且つ前記パティキュレートフィルタを前記一部とその上流側との少なくとも2つの領域に分けたときに前記一部に堆積している粒子状物質が所定量以下の場合には、前記一部の領域に堆積している粒子状物質が所定量よりも多い場合と比較して、前記バイパス通路を通過する排気の量を少なくすることができる。   In the present invention, the temperature of at least a part of the particulate filter detected by the downstream temperature detecting means is equal to or higher than the predetermined temperature, and the particulate filter is at least two of the part and the upstream side thereof. When the particulate matter deposited in the part when the area is divided into two regions is less than the predetermined amount, the particulate matter deposited in the part region is larger than the predetermined amount. Thus, the amount of exhaust gas passing through the bypass passage can be reduced.

ここで、第1排気浄化装置を通過する排気の量が多くなると、第2排気浄化装置に流入する排気の温度が高くなるため、パティキュレートフィルタの上流側で温度が上昇して粒子状物資が酸化される。そして、パティキュレートフィルタの上流側で発生した熱が排気と共に移動して、パティキュレートフィルタの下流側の温度が高くなる。このときにパティキュレートフィルタの下流側で粒子状物質が酸化されると、温度がさらに上昇して過熱する虞がある。   Here, when the amount of exhaust gas passing through the first exhaust gas purification device increases, the temperature of the exhaust gas flowing into the second exhaust gas purification device increases, so that the temperature rises on the upstream side of the particulate filter and particulate matter is generated. Oxidized. Then, the heat generated on the upstream side of the particulate filter moves together with the exhaust gas, and the temperature on the downstream side of the particulate filter increases. At this time, if the particulate matter is oxidized on the downstream side of the particulate filter, the temperature may further rise and overheat.

これに対しパティキュレートフィルタで最初に温度が高くなる領域の粒子状物質が十分酸化されてからバイパス通路を通過する排気の量を減少させると、該領域では排気の温度上昇による粒子状物質の酸化を抑制できる。これにより、パティキュレートフィルタの一部において過熱することを抑制できる。   On the other hand, if the amount of exhaust gas passing through the bypass passage is reduced after the particulate matter in the region where the temperature first rises with the particulate filter is sufficiently oxidized, the particulate matter is oxidized due to the rise in the exhaust temperature. Can be suppressed. Thereby, it can suppress that it overheats in a part of particulate filter.

なお、所定量とは、バイパス通路を通過する排気の量を減少させることにより、パティキュレートフィルタが過熱するおそれのない堆積量とすることができる。   The predetermined amount can be set to a deposition amount that does not cause the particulate filter to be overheated by reducing the amount of exhaust gas that passes through the bypass passage.

本発明においては、前記第1排気浄化装置の温度を検出する上流側温度検出手段をさらに備え、前記第1排気浄化装置の温度がNOxを最も高い率で吸蔵可能な温度よりも低い
場合には、前記バイパス通路を通過する排気の量をこれまでよりも減少させることができる。
In the present invention, the apparatus further comprises upstream temperature detection means for detecting the temperature of the first exhaust purification device, and when the temperature of the first exhaust purification device is lower than the temperature at which NOx can be stored at the highest rate. The amount of exhaust gas passing through the bypass passage can be reduced more than ever.

一方、本発明においては、前記第1排気浄化装置の温度を検出する上流側温度検出手段
をさらに備え、前記第1排気浄化装置の温度がNOxを最も高い率で吸蔵可能な温度より
も高い場合には、前記バイパス通路を通過する排気の量をこれまでよりも増加させることができる。
On the other hand, the present invention further includes an upstream temperature detecting means for detecting the temperature of the first exhaust purification device, and the temperature of the first exhaust purification device is higher than the temperature at which NOx can be stored at the highest rate. The amount of exhaust gas passing through the bypass passage can be increased more than before.

この場合、NOxを最も高い率で吸蔵可能な温度となっているのは、第1排気浄化触媒
の全体であってもよく、一部であってもよい。ここで、NOx触媒では、温度が高すぎて
も、また低すぎてもNOxの吸蔵能力が低下する。つまり、NOx触媒にはNOxの吸蔵に
最適な温度が存在する。第1排気浄化装置の温度がその温度よりも低くても、また高くても、排気中のNOxの中でNOx触媒に吸蔵される割合が減少する。
In this case, the temperature at which the NOx can be stored at the highest rate may be the entire first exhaust purification catalyst or a part thereof. Here, in the NOx catalyst, even if the temperature is too high or too low, the NOx occlusion ability is lowered. That is, the NOx catalyst has an optimum temperature for storing NOx. Even if the temperature of the first exhaust gas purification device is lower or higher than that temperature, the ratio of the NOx stored in the NOx catalyst in the NOx in the exhaust gas decreases.

これに対し、第1排気浄化装置の温度がNOxを最も高い率で吸蔵可能な温度よりも低
い場合には、より多くの還元剤を第1排気浄化装置へ供給することにより、該第1排気浄化装置の温度を速やかに上昇させることができる。これにより、NOxの吸蔵能力を向上
させることができる。
On the other hand, when the temperature of the first exhaust gas purification device is lower than the temperature at which NOx can be stored at the highest rate, the first exhaust gas is supplied by supplying more reducing agent to the first exhaust gas purification device. The temperature of the purification device can be quickly raised. Thereby, NOx occlusion ability can be improved.

また、第1排気浄化装置の温度がNOxを最も高い率で吸蔵可能な温度よりも高い場合
には、第1排気浄化装置に流入する還元剤の量を減少されることにより、該第1排気浄化装置の温度上昇を抑制することができる。これにより、NOxの吸蔵能力を向上させるこ
とができる。
Further, when the temperature of the first exhaust purification device is higher than the temperature at which NOx can be stored at the highest rate, the amount of the reducing agent flowing into the first exhaust purification device is reduced, thereby the first exhaust purification device. The temperature rise of the purification device can be suppressed. Thereby, NOx occlusion ability can be improved.

なお、NOxを最も高い率で吸蔵可能な温度には、ある程度の幅があってもよい。   The temperature at which NOx can be occluded at the highest rate may have a certain range.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が閾値以上の場合には、閾値よりも低い場合と比較して、前記バイパス通路を通過する排気の量を多くすることができる。   In the present invention, when the temperature of at least a part of the particulate filter is equal to or higher than the threshold value, the amount of exhaust gas passing through the bypass passage can be increased as compared with a case where the temperature is lower than the threshold value.

なお、閾値とは第2排気浄化装置が過熱する虞のある温度とすることができる。パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が閾値以上のときにバイパス通路を通過する排気の流量を増加させることにより、第2排気浄化装置へ温度の低い排気を供給することができる。これにより、第2排気浄化装置の温度を閾値よりも低下させることができる。このときには、還元剤の供給量を減少させるか、または還元剤の供給を停止させてもよい。   The threshold value can be a temperature at which the second exhaust purification device may overheat. By increasing the flow rate of the exhaust gas that passes through the bypass passage when the temperature of at least a part of the particulate filter is equal to or higher than the threshold value, the low-temperature exhaust gas can be supplied to the second exhaust gas purification device. Thereby, the temperature of the second exhaust purification device can be lowered below the threshold value. At this time, the supply amount of the reducing agent may be decreased, or the supply of the reducing agent may be stopped.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、NOx触媒とパティキュレートフィル
タとを備えている場合のフィルタの再生時に、該パティキュレートフィルタの温度をより適切に調節することができる。
According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the temperature of the particulate filter can be more appropriately adjusted when the filter is regenerated when the NOx catalyst and the particulate filter are provided.

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1とその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 internal combustion engine 1 and its exhaust system according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine.

内燃機関1には、燃焼室へ通じる排気通路2が接続されている。この排気通路2は、下流にて大気へと通じている。前記排気通路2の途中には、内燃機関1側から順に、吸蔵還元型NOx触媒30(以下、NOx触媒30という。)と、パティキュレートフィルタ41(以下、フィルタ41という。)とが設けられている。また、フィルタ41には酸化触媒
42が担持されている。
An exhaust passage 2 leading to the combustion chamber is connected to the internal combustion engine 1. This exhaust passage 2 communicates with the atmosphere downstream. In the middle of the exhaust passage 2, an NOx storage reduction catalyst 30 (hereinafter referred to as NOx catalyst 30) and a particulate filter 41 (hereinafter referred to as filter 41) are provided in this order from the internal combustion engine 1 side. Yes. The filter 41 carries an oxidation catalyst 42.

NOx触媒30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く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30が、本発明における第1排気浄化
装置に相当する。また、本実施例ではフィルタ41及び酸化触媒42が、本発明における第2排気浄化装置に相当する。ここで、NOx触媒30には他の触媒が組み合わされてい
ても良い。また、酸化触媒42は、フィルタ41に担持されないで該フィルタ41の上流側に設けられていても良い。酸化触媒42は、酸化能を有する触媒であれば良く、例えば三元触媒またはNOx触媒であっても良い。
The NOx catalyst 30 has a function of storing NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and reducing the stored NOx when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is low and a reducing agent is present. . In this embodiment, the NOx catalyst 30 corresponds to the first exhaust purification device in the present invention. In this embodiment, the filter 41 and the oxidation catalyst 42 correspond to the second exhaust purification device in the present invention. Here, the NOx catalyst 30 may be combined with another catalyst. Further, the oxidation catalyst 42 may be provided on the upstream side of the filter 41 without being supported by the filter 41. The oxidation catalyst 42 may be any catalyst having an oxidation ability, and may be, for example, a three-way catalyst or a NOx catalyst.

NOx触媒30よりも上流の排気通路2には、該排気通路2を流通する排気中に還元剤
たる燃料(軽油)を添加する燃料添加弁5を備えている。なお、本実施例においては燃料添加弁5が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
The exhaust passage 2 upstream of the NOx catalyst 30 is provided with a fuel addition valve 5 for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust passage 2. In this embodiment, the fuel addition valve 5 corresponds to the reducing agent supply means in the present invention.

燃料添加弁5は、後述するECU7からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。燃料添加弁5から排気通路2内へ噴射された燃料は、排気通路2の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。   The fuel addition valve 5 is opened by a signal from the ECU 7 described later and injects fuel into the exhaust. The fuel injected from the fuel addition valve 5 into the exhaust passage 2 lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing from the upstream of the exhaust passage 2.

そして、NOx触媒30に吸蔵されているNOxの還元時には、燃料添加弁5から燃料を添加することにより、NOx触媒30に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパ
イク的(短時間)にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。他にも、NOx
触媒30の硫黄被毒を回復させるときに燃料添加弁5から該NOx触媒30へ燃料が添加
される。
When NOx stored in the NOx catalyst 30 is reduced, by adding fuel from the fuel addition valve 5, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 30 is spiked in a relatively short cycle (short time). So-called rich spike control is executed. In addition, NOx
When the sulfur poisoning of the catalyst 30 is recovered, fuel is added from the fuel addition valve 5 to the NOx catalyst 30.

また、燃料添加弁5よりも下流で且つNOx触媒30よりも上流の排気通路2と、NOx触媒30よりも下流で且つフィルタ41よりも上流の排気通路2と、を接続するバイパス通路6が設けられている。このバイパス通路6の途中には、該バイパス通路6の流路面積を調節する調節弁10が設けられている。調節弁10の開度を変更することにより、NOx触媒30を通過する排気の量と、バイパス通路6を通過する排気の量と、を変更するこ
とができる。調節弁10はNOx触媒30が設けられている排気通路2側に備えていても
よい。また、排気通路2とバイパス通路30とに夫々備えていてもよい。なお、本実施例においては調節弁10が、本発明における調節手段に相当する。
Further, a bypass passage 6 that connects the exhaust passage 2 downstream of the fuel addition valve 5 and upstream of the NOx catalyst 30 and the exhaust passage 2 downstream of the NOx catalyst 30 and upstream of the filter 41 is provided. It has been. An adjustment valve 10 that adjusts the flow path area of the bypass passage 6 is provided in the middle of the bypass passage 6. By changing the opening of the control valve 10, the amount of exhaust passing through the NOx catalyst 30 and the amount of exhaust passing through the bypass passage 6 can be changed. The control valve 10 may be provided on the exhaust passage 2 side where the NOx catalyst 30 is provided. Further, the exhaust passage 2 and the bypass passage 30 may be provided respectively. In this embodiment, the control valve 10 corresponds to the adjusting means in the present invention.

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ECU7が併設されている。このECU7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 internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 7 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 7 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

また、NOx触媒30とフィルタ41との間の排気通路2には、排気の空燃比を測定す
る空燃比センサ8と、排気の温度を測定する上流側温度センサ9とが取り付けられている。さらに、フィルタ41よりも下流の排気通路2には、排気の温度を測定する下流側温度センサ11が取り付けられている。上流側温度センサ9によりNOx触媒30の温度を得
ることができる。また、下流側温度センサ11によりフィルタ41の少なくとも一部の温度を得ることができる。なお、NOx触媒30およびフィルタ41に直接温度センサを取
り付けて該NOx触媒30およびフィルタ41の温度を検出してもよい。なお、本実施例
においては下流側温度センサ11が、本発明における下流側温度検出手段に相当する。また、本実施例においては上流側温度センサ9が、本発明における上流側温度検出手段に相当する。
In addition, an air-fuel ratio sensor 8 that measures the air-fuel ratio of the exhaust gas and an upstream temperature sensor 9 that measures the temperature of the exhaust gas are attached to the exhaust passage 2 between the NOx catalyst 30 and the filter 41. Further, a downstream temperature sensor 11 for measuring the temperature of the exhaust is attached to the exhaust passage 2 downstream of the filter 41. The temperature of the NOx catalyst 30 can be obtained by the upstream temperature sensor 9. Further, the temperature of at least a part of the filter 41 can be obtained by the downstream temperature sensor 11. Note that the temperature of the NOx catalyst 30 and the filter 41 may be detected by directly attaching a temperature sensor to the NOx catalyst 30 and the filter 41. In the present embodiment, the downstream temperature sensor 11 corresponds to the downstream temperature detecting means in the present invention. In the present embodiment, the upstream temperature sensor 9 corresponds to the upstream temperature detection means in the present invention.

そして、ECU7には空燃比センサ8、上流側温度センサ9、下流側温度センサ11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ECU7へ入力されるようになっている。一方、ECU7には、燃料添加弁5および調節弁10が電気配線を介して接続され、該ECU7により燃料添加弁5および調節弁10が制御される。
An air-fuel ratio sensor 8, an upstream temperature sensor 9, and a downstream temperature sensor 11 are connected to the ECU 7 through electrical wiring, and output signals from these sensors are input to the ECU 7. On the other hand, the fuel addition valve 5 and the control valve 10 are connected to the ECU 7 via electric wiring, and the fuel addition valve 5 and the control valve 10 are controlled by the ECU 7.

そして、本実施例では、フィルタ41の再生時に燃料添加弁5からの燃料添加を行なう。このときに、フィルタ41の少なくとも一部の温度に基づいて調節弁10の開度を変更する。すなわち、フィルタ41内でPMを酸化可能な温度(例えば600℃)となっている箇所がない場合は、フィルタ41内の少なくとも一部でPMを酸化可能な温度以上となっている場合と比較して、調節弁10の開度が大きくなるようにする。なお、フィルタ41の温度がPMを酸化可能な温度未満のときに調節弁10を全開とし、PMを酸化可能な温度以上のときに調節弁10を全閉としてもよい。   In this embodiment, fuel is added from the fuel addition valve 5 when the filter 41 is regenerated. At this time, the opening degree of the control valve 10 is changed based on the temperature of at least a part of the filter 41. That is, when there is no place where the temperature at which PM can be oxidized in the filter 41 (for example, 600 ° C.) is not present, the temperature is higher than the temperature at which at least part of the filter 41 can oxidize PM. Thus, the opening of the control valve 10 is increased. Note that the control valve 10 may be fully opened when the temperature of the filter 41 is lower than the temperature at which PM can be oxidized, and the control valve 10 may be fully closed when the temperature of the filter 41 is higher than the temperature at which PM can be oxidized.

つまり、フィルタ41の温度がPMの酸化可能な温度未満の場合には、速やかにフィルタ41の温度を上昇させるために、該フィルタ41へ直接到達する還元剤量を多くする。そのために調節弁10の開度を大きくして、バイパス通路6により多くの還元剤が流れるようにしている。すなわち、還元剤を直接フィルタ41に到達させることにより、酸化触媒42にて還元剤が反応してフィルタ41の温度が速やかに上昇する。特にフィルタ41の下流側の温度が早く上昇するため、該下流側に捕集されているPMが先ず酸化される。すなわち、フィルタ41の少なくとも一部とは、フィルタ41の下流側としてもよい。この下流側は、最下流としてもよく、フィルタ41を排気の流れ方向で少なくとも2つの領域に分けたときの下流側としてもよい。また、この少なくとも一部の領域よりもさらに下流側に別の領域があってもよい。   That is, when the temperature of the filter 41 is lower than the temperature at which PM can be oxidized, the amount of reducing agent that directly reaches the filter 41 is increased in order to quickly increase the temperature of the filter 41. For this purpose, the opening of the control valve 10 is increased so that more reducing agent flows through the bypass passage 6. That is, by causing the reducing agent to reach the filter 41 directly, the reducing agent reacts at the oxidation catalyst 42 and the temperature of the filter 41 rises quickly. In particular, since the temperature on the downstream side of the filter 41 rises quickly, the PM collected on the downstream side is first oxidized. That is, at least a part of the filter 41 may be on the downstream side of the filter 41. This downstream side may be the most downstream side, or may be the downstream side when the filter 41 is divided into at least two regions in the exhaust flow direction. Further, there may be another region further downstream than this at least a part of the region.

一方、フィルタ41の少なくとも一部の温度がPMの酸化可能な温度以上の場合には、該フィルタ41内で温度を均一とするために、NOx触媒30に流入する還元剤量を多く
する。そのために調節弁10の開度を小さくして、バイパス通路6を流れる還元剤量を減少させている。すなわち、NOx触媒30にて還元剤を反応させることにより、温度の高
い排気がフィルタ41に流入するので、該フィルタ41の上流側の温度も上昇させることができる。そのため、フィルタ41の上流側に捕集されているPMが酸化される。
On the other hand, when the temperature of at least a part of the filter 41 is equal to or higher than the temperature at which PM can be oxidized, the amount of reducing agent flowing into the NOx catalyst 30 is increased in order to make the temperature uniform in the filter 41. For this purpose, the opening of the control valve 10 is reduced to reduce the amount of reducing agent flowing through the bypass passage 6. That is, by causing the NOx catalyst 30 to react with the reducing agent, the exhaust gas having a high temperature flows into the filter 41, so that the temperature on the upstream side of the filter 41 can also be increased. Therefore, PM collected on the upstream side of the filter 41 is oxidized.

つまり、調節弁10の開度を変更することにより、フィルタ41に捕集されているPMを速やかに酸化させることができる。   That is, the PM collected by the filter 41 can be oxidized quickly by changing the opening of the control valve 10.

次に図2は、本実施例における調節弁10の開閉制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。   Next, FIG. 2 is a flowchart showing a flow of opening / closing control of the control valve 10 in the present embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time.

ステップS101では、PM再生要求があるか否か判定される。PM再生要求は、フィルタ41の再生が必要なときに出される。例えば、フィルタ41に捕集されているPM量が閾値を超えた場合にPM再生要求があるとされる。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。   In step S101, it is determined whether there is a PM regeneration request. The PM regeneration request is issued when regeneration of the filter 41 is necessary. For example, it is assumed that there is a PM regeneration request when the amount of PM collected by the filter 41 exceeds a threshold value. 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、フィルタ41内の下流側の温度が例えば600℃未満であるか否か判定される。つまり、フィルタ41内の下流側の温度がPMを酸化可能な温度となっているか否か判定される。フィルタ41内の下流側の温度は、下流側温度センサ11により得られる温度に基づいて推定する。ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103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。   In step S102, it is determined whether or not the downstream temperature in the filter 41 is lower than 600 ° C., for example. That is, it is determined whether the downstream temperature in the filter 41 is a temperature at which PM can be oxidized. The downstream temperature in the filter 41 is estimated based on the temperature obtained by the downstream temperature sensor 11. If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S104.

ステップS103では、調節弁10が全開とされる。つまり、バイパス通路6を流れてフィルタ41へ直接到達する還元剤量を増加させる。このときには、ステップS104で
設定されるよりも調節弁10を開き側としてもよい。
In step S103, the control valve 10 is fully opened. That is, the amount of reducing agent that flows through the bypass passage 6 and reaches the filter 41 directly is increased. At this time, the control valve 10 may be opened on the opening side rather than being set in step S104.

ステップS104では、調節弁10が全閉とされる。つまり、PMの再生要求がない場合には、排気中のNOxをNOx触媒30で浄化するために、排気がNOx触媒30を通過
するようにする。また、フィルタ41内の下流側の温度が例えば600℃以上であった場合には、該フィルタ41内の上流側の温度を上昇させるために、NOx触媒30で反応す
る還元剤量を増加させる。このときには、ステップS103で設定されるよりも調節弁10を閉じ側としてもよい。
In step S104, the control valve 10 is fully closed. That is, when there is no PM regeneration request, the exhaust gas passes through the NOx catalyst 30 in order to purify the NOx in the exhaust gas with the NOx catalyst 30. When the temperature on the downstream side in the filter 41 is, for example, 600 ° C. or higher, the amount of reducing agent that reacts with the NOx catalyst 30 is increased in order to increase the temperature on the upstream side in the filter 41. At this time, the control valve 10 may be set closer to the closing side than set in step S103.

次に図3は、本実施例におけるフィルタ41の温度の推移を示したタイムチャートである。Aで示される時間においてPM再生要求が出されると共に調節弁10が全開とされている。またBで示される時間において、調節弁10が全閉とされている。   Next, FIG. 3 is a time chart showing the transition of the temperature of the filter 41 in the present embodiment. At the time indicated by A, a PM regeneration request is issued and the control valve 10 is fully opened. Further, at the time indicated by B, the control valve 10 is fully closed.

「PM再生要求」は、PM再生要求が出されているか否かを示しており、出されているときにONとなり、出されていないときにOFFとなる。   “PM regeneration request” indicates whether or not a PM regeneration request has been issued, and is ON when it is issued, and is OFF when it has not been issued.

「NOx触媒温度」は、NOx触媒30の温度を示しており、実線は本実施例による調節弁10の制御を行った場合を示し、破線はバイパス通路6を備えていない場合を示している。   “NOx catalyst temperature” indicates the temperature of the NOx catalyst 30, the solid line indicates the case where the control valve 10 according to this embodiment is controlled, and the broken line indicates the case where the bypass passage 6 is not provided.

「フィルタ温度」は、フィルタ41の温度を示しており、実線は本実施例による調節弁10の制御を行ったときのフィルタ41の下流側の温度を示し、破線はバイパス通路6を備えていないときのフィルタ41の下流側の温度を示している。また、一点鎖線は本実施例による調節弁10の制御を行ったときのフィルタ41の上流側の温度を示し、二点鎖線はバイパス通路6を備えていないときのフィルタ41の上流側の温度を示している。   “Filter temperature” indicates the temperature of the filter 41, the solid line indicates the temperature on the downstream side of the filter 41 when the control valve 10 according to this embodiment is controlled, and the broken line does not include the bypass passage 6. The temperature on the downstream side of the filter 41 is shown. The alternate long and short dash line indicates the temperature on the upstream side of the filter 41 when the control valve 10 according to this embodiment is controlled, and the alternate long and two short dashes line indicates the temperature on the upstream side of the filter 41 when the bypass passage 6 is not provided. Show.

「調節弁開度」は、調節弁10の開度を示しており、AからBの期間において全開とされ、その他の期間では全閉とされる。   “Control valve opening” indicates the opening of the control valve 10 and is fully opened during the period from A to B, and is fully closed during the other periods.

そして、Aで示される時間においてPM再生要求が出されて調節弁10が全開とされると、バイパス通路6を流通してフィルタ41に直接到達する燃料が多くなるため、フィルタ41の下流側で温度が速やかに上昇する。一方、バイパス通路6を備えていない場合には、フィルタ41に直接到達する燃料が殆どなくなり、且つNOx触媒30で燃料が反応
するため、フィルタ41には温度の高い排気が流入する。そのため、フィルタ41の全体の温度が上昇するが、フィルタ41の下流側の温度は緩やかに上昇する。
When the PM regeneration request is issued and the control valve 10 is fully opened at the time indicated by A, the amount of fuel that flows through the bypass passage 6 and reaches the filter 41 directly increases. The temperature rises quickly. On the other hand, when the bypass passage 6 is not provided, almost no fuel reaches the filter 41, and the fuel reacts with the NOx catalyst 30, so that exhaust having a high temperature flows into the filter 41. For this reason, the overall temperature of the filter 41 rises, but the temperature on the downstream side of the filter 41 rises gradually.

また、調節弁10が全開とされても、フィルタ41の上流側において燃料の反応で生じた熱は排気と共に下流側へ移動する。また、NOx触媒30で反応する燃料量が少なくな
るため、フィルタ41に流入する排気の温度もあまり高くない。そのため、フィルタ41の上流側における温度上昇は緩慢となる。一方、バイパス通路6を備えていない場合には、NOx触媒30で燃料が反応して温度の高い排気がフィルタ41に流入するため、該フ
ィルタ41の上流側の温度も上昇する。但し、フィルタ41の全体の温度を上昇させるため、温度上昇は緩慢となる。
Even when the control valve 10 is fully opened, the heat generated by the fuel reaction on the upstream side of the filter 41 moves downstream along with the exhaust gas. Further, since the amount of fuel that reacts with the NOx catalyst 30 decreases, the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 41 is not so high. Therefore, the temperature rise on the upstream side of the filter 41 becomes slow. On the other hand, when the bypass passage 6 is not provided, the fuel reacts with the NOx catalyst 30 and the exhaust gas having a high temperature flows into the filter 41, so that the temperature on the upstream side of the filter 41 also increases. However, since the temperature of the entire filter 41 is raised, the temperature rise is slow.

なお、フィルタ41が過熱する虞のあるとき(例えば急激に温度上昇したとき)には、調節弁10を全開としてもよい。また、フィルタ41の温度に応じて調節弁10の開度を決定してもよい。このときには、例えばフィルタ41の温度が高いほど調節弁10の開度を大きくする。   In addition, when there exists a possibility that the filter 41 may overheat (for example, when temperature rises rapidly), it is good also as the control valve 10 fully opened. Further, the opening degree of the control valve 10 may be determined according to the temperature of the filter 41. At this time, for example, the opening degree of the control valve 10 is increased as the temperature of the filter 41 is higher.

つまり、調節弁10を全閉としているときにNOx触媒30から温度の高い排気がフィ
ルタ41へ供給されたときにフィルタ41に捕集されているPMが一斉に酸化すると、該フィルタ41が過熱する虞がある。このような場合、調節弁10を全開とすることにより、温度の高い排気がフィルタ41に流入することを抑制できる。つまり、燃料が反応していない温度の低い排気によりフィルタ41を冷却することができる。また、燃料がフィルタ41に多く流入することとなるが、燃料で温度が上昇するのは主に下流側なので、フィルタ41が過熱する虞は小さい。このときには燃料添加量を減少させたり燃料添加を停止させたりしてもよい。また、フィルタ41の温度に応じて調節弁10の開度を決定することにより、過剰な温度低下を抑制できる。
In other words, when exhaust gas having a high temperature is supplied from the NOx catalyst 30 to the filter 41 when the control valve 10 is fully closed, if the PM collected in the filter 41 is oxidized all at once, the filter 41 is overheated. There is a fear. In such a case, exhaust of high temperature can be prevented from flowing into the filter 41 by fully opening the control valve 10. That is, the filter 41 can be cooled by exhaust gas having a low temperature at which the fuel does not react. In addition, a large amount of fuel flows into the filter 41. However, since the temperature rises with the fuel mainly on the downstream side, the risk of the filter 41 being overheated is small. At this time, the fuel addition amount may be decreased or the fuel addition may be stopped. Further, by determining the opening degree of the control valve 10 according to the temperature of the filter 41, an excessive temperature decrease can be suppressed.

また、NOx触媒30の温度がNOxを吸蔵するのに最適な温度に満たない場合には、調節弁10を全閉としてもよい。このときには、NOx触媒30の温度に応じて調節弁10
の開度を決定してもよい。例えばNOx触媒30の温度が低いほど調節弁10の開度を小
さくする。
Further, when the temperature of the NOx catalyst 30 is less than the optimum temperature for storing NOx, the control valve 10 may be fully closed. At this time, the control valve 10 is set according to the temperature of the NOx catalyst 30.
The degree of opening may be determined. For example, the lower the temperature of the NOx catalyst 30, the smaller the opening degree of the control valve 10.

つまり、NOx触媒30の温度が低い場合には、該NOx触媒30へより多くの燃料を供給することにより、NOx触媒30の温度を上昇させることができる。また、NOx触媒30の温度に応じて調節弁10の開度を決定することにより、過剰な温度上昇を抑制できる。   That is, when the temperature of the NOx catalyst 30 is low, the temperature of the NOx catalyst 30 can be raised by supplying more fuel to the NOx catalyst 30. Further, by determining the opening degree of the control valve 10 according to the temperature of the NOx catalyst 30, an excessive temperature rise can be suppressed.

一方、NOx触媒30の温度がNOxを吸蔵するのに最適な温度よりも高い場合には、調節弁10を全開としてもよい。このときには、NOx触媒30の温度に応じて調節弁10
の開度を決定してもよい。例えばNOx触媒30の温度が高いほど調節弁10の開度を大
きくする。
On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst 30 is higher than the optimum temperature for storing NOx, the control valve 10 may be fully opened. At this time, the control valve 10 is set according to the temperature of the NOx catalyst 30.
The degree of opening may be determined. For example, the degree of opening of the control valve 10 is increased as the temperature of the NOx catalyst 30 is higher.

つまり、NOx触媒30の温度が高い場合には、NOx触媒30へ供給される燃料をより少なくすることにより、NOx触媒30の温度を下降させることができる。また、NOx触媒30の温度に応じて調節弁10の開度を決定することにより、過剰な温度下降を抑制できる。   That is, when the temperature of the NOx catalyst 30 is high, the temperature of the NOx catalyst 30 can be lowered by reducing the amount of fuel supplied to the NOx catalyst 30. Further, by determining the opening degree of the control valve 10 according to the temperature of the NOx catalyst 30, an excessive temperature drop can be suppressed.

このように、NOx触媒30の温度を上昇させたり下降させたりするときには、フィル
タ41におけるPMの酸化が継続される範囲で行なってもよい。このようにすることで、NOxの浄化率を高く保ちつつフィルタ41の再生を行なうことができる。たとえば、フ
ィルタ41の再生中にも定期的にリッチスパイク制御を行ってもよい。
As described above, when the temperature of the NOx catalyst 30 is raised or lowered, it may be performed within a range in which the oxidation of PM in the filter 41 is continued. By doing so, the filter 41 can be regenerated while keeping the NOx purification rate high. For example, the rich spike control may be performed periodically while the filter 41 is being regenerated.

本実施例では、フィルタ41の温度がPMを酸化可能な温度以上となっても、該フィルタ41の下流側に捕集されているPMの酸化が完了するまでは調節弁10の開度を全開のまま維持する。   In this embodiment, even if the temperature of the filter 41 is equal to or higher than the temperature at which PM can be oxidized, the opening degree of the control valve 10 is fully opened until the oxidation of PM collected downstream of the filter 41 is completed. Keep it.

すなわち、フィルタ41の下流側に捕集されているPMの酸化が完了する前に調節弁10を閉じると、下流側ではPMの酸化が継続することにより熱が発生し、しかも上流側でPMが酸化されることにより温度の上昇した排気が下流側へ流れる。そのため、フィルタ41の下流側で過熱する虞がある。   That is, if the control valve 10 is closed before the oxidation of the PM collected on the downstream side of the filter 41 is completed, heat is generated due to the continued oxidation of the PM on the downstream side, and the PM is generated on the upstream side. Exhaust gas whose temperature has increased due to oxidation flows downstream. Therefore, there is a risk of overheating on the downstream side of the filter 41.

一方、フィルタ41の下流側に捕集されているPMの酸化が完了した後であれば、上流側から温度の高い排気が流れてきても、下流側で発生する熱がないため、該下流側で過熱することを抑制できる。   On the other hand, after the oxidation of PM collected on the downstream side of the filter 41 is completed, there is no heat generated on the downstream side even if exhaust gas having a high temperature flows from the upstream side. Overheating can be suppressed.

次に図4は、本実施例における調節弁10の開閉制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、図2に示したフローと
同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
Next, FIG. 4 is a flowchart showing a flow of opening / closing control of the control valve 10 in this embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the step in which the same process as the flow shown in FIG.

ステップS201では、フィルタ41の下流側に捕集されているPMの酸化が完了しているか否か判定される。つまり、下流側においてフィルタ41の再生が完了しているか否か判定される。フィルタ41の下流側に捕集されているPM量が所定量以下となっているか否かにより判定してもよい。例えば、フィルタ41の下流側の温度と、その温度の継続時間と、に基づいてPMの酸化量を算出し、フィルタ41の再生を開始したときのPM量からPMの酸化量を減じて、現在のPM量を得ることができる。なお、所定量とは、PMの酸化が完了したとすることのできる値として設定しておく。   In step S201, it is determined whether or not the oxidation of PM collected on the downstream side of the filter 41 is completed. That is, it is determined whether the regeneration of the filter 41 is completed on the downstream side. The determination may be made based on whether the amount of PM collected on the downstream side of the filter 41 is equal to or less than a predetermined amount. For example, the amount of oxidation of PM is calculated based on the temperature on the downstream side of the filter 41 and the duration of that temperature, and the amount of oxidation of PM is subtracted from the amount of PM when regeneration of the filter 41 is started. PM amount can be obtained. The predetermined amount is set as a value that can be regarded as the completion of the oxidation of PM.

ステップS201で肯定判定がなされた場合には、フィルタ41の上流側に捕集されているPMを酸化させるためにステップS104へ進む。一方、否定判定がなされた場合には、フィルタ41の下流側に捕集されているPMを引き続き酸化させるためにステップS103へ進む。   If an affirmative determination is made in step S201, the process proceeds to step S104 in order to oxidize the PM collected on the upstream side of the filter 41. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step S103 in order to continue to oxidize the PM collected on the downstream side of the filter 41.

このようにして、フィルタ41の過熱をより抑制することができる。   In this way, overheating of the filter 41 can be further suppressed.

実施例に係る内燃機関とその排気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 which concerns on an Example, and its exhaust system. 実施例1における調節弁の開閉制御のフローを示したフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a flow of control valve opening / closing control according to the first embodiment. 実施例1におけるフィルタの温度の推移を示したタイムチャートである。2 is a time chart showing a change in temperature of a filter in Example 1. 実施例2における調節弁の開閉制御のフローを示したフローチャートである。6 is a flowchart showing a flow of control valve opening / closing control in the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 排気通路
5 燃料添加弁
6 バイパス通路
8 空燃比センサ
9 上流側温度センサ
10 調節弁
11 下流側温度センサ
30 吸蔵還元型NOx触媒
41 パティキュレートフィルタ
42 酸化触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 5 Fuel addition valve 6 Bypass passage 8 Air-fuel ratio sensor 9 Upstream temperature sensor 10 Control valve 11 Downstream temperature sensor 30 Occlusion reduction type NOx catalyst 41 Particulate filter 42 Oxidation catalyst

Claims (5)

NOxを浄化する機能を有する第1排気浄化装置と、
前記第1排気浄化装置よりも下流側に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有し、酸化能力を有する触媒を担持するか上流側に備えるパティキュレートフィルタを含んだ第2排気浄化装置と、
前記第1排気浄化装置よりも上流側の排気通路と前記第1排気浄化装置よりも下流側で且つ前記第2排気浄化装置よりも上流側の排気通路とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路を流通する排気の量を調節する調節手段と、
前記第1排気浄化装置よりも上流側で前記バイパス通路が接続される箇所よりもさらに上流側に設けられ排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度を検出する下流側温度検出手段と、
を備え、
前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質を酸化させるときに前記還元剤供給手段により還元剤を供給し、このときの前記下流側温度検出手段により検出される前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が所定温度以上の場合には、所定温度以上の部分がない場合よりも、前記バイパス通路を流通する排気の量を少なくすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A first exhaust purification device having a function of purifying NOx;
A second filter is provided on the downstream side of the first exhaust gas purification device, has a function of collecting particulate matter in the exhaust gas, and includes a particulate filter that supports a catalyst having oxidation ability or is provided on the upstream side. An exhaust purification device;
A bypass passage connecting an exhaust passage upstream of the first exhaust purification device and an exhaust passage downstream of the first exhaust purification device and upstream of the second exhaust purification device;
Adjusting means for adjusting the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage;
A reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas, which is provided further upstream than the location where the bypass passage is connected upstream of the first exhaust purification device;
Downstream temperature detecting means for detecting the temperature of at least a part of the particulate filter;
With
When oxidizing the particulate matter collected in the particulate filter, the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means, and at least one of the particulate filters detected by the downstream temperature detection means at this time. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage is reduced when the temperature of the portion is equal to or higher than a predetermined temperature, compared to when there is no portion equal to or higher than the predetermined temperature.
前記下流側温度検出手段により検出される前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が前記所定温度以上であり、且つ前記パティキュレートフィルタを前記一部とその上流側との少なくとも2つの領域に分けたときに前記一部に堆積している粒子状物質が所定量以下の場合には、前記一部の領域に堆積している粒子状物質が所定量よりも多い場合と比較して、前記バイパス通路を通過する排気の量を少な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装置。   The temperature of at least a part of the particulate filter detected by the downstream temperature detecting means is equal to or higher than the predetermined temperature, and the particulate filter is divided into at least two regions, the part and the upstream side thereof. Sometimes when the particulate matter deposited on the part is less than or equal to a predetermined amount, the bypass passage is larger than the case where the particulate matter deposited on the part of the region is larger than the prescribed amount. 2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount of exhaust gas passing through the engine is reduced. 前記第1排気浄化装置の温度を検出する上流側温度検出手段をさらに備え、前記第1排気浄化装置の温度がNOxを最も高い率で吸蔵可能な温度よりも低い場合には、前記バイ
パス通路を通過する排気の量をこれまでよりも減少させ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装置。
The apparatus further comprises upstream temperature detection means for detecting the temperature of the first exhaust purification device, and when the temperature of the first exhaust purification device is lower than the temperature at which NOx can be stored at the highest rate, the bypass passage is provided. 2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount of exhaust gas passing through is reduced more than ever.
前記第1排気浄化装置の温度を検出する上流側温度検出手段をさらに備え、前記第1排気浄化装置の温度がNOxを最も高い率で吸蔵可能な温度よりも高い場合には、前記バイ
パス通路を通過する排気の量をこれまでよりも増加させ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装置。
The apparatus further comprises upstream temperature detection means for detecting the temperature of the first exhaust purification device, and when the temperature of the first exhaust purification device is higher than the temperature at which NOx can be stored at the highest rate, the bypass passage is provided. 2. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount of exhaust passing therethrough is increased than before.
前記パティキュレートフィルタの少なくとも一部の温度が閾値以上の場合には、閾値よりも低い場合と比較して、前記バイパス通路を通過する排気の量を多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装置。   The amount of exhaust gas that passes through the bypass passage is increased when the temperature of at least a part of the particulate filter is equal to or higher than a threshold value, compared to a case where the temperature is lower than the threshold value. Exhaust gas purification device for internal combustion engine.
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