JP2009144688A - Exhaust emission purifier 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し、より詳細にはNOx吸蔵還元触媒とパティキュレートフィルタとが一体または別体で排気通路に設けられている内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which a NOx storage reduction catalyst and a particulate filter are provided in an exhaust passage as a single body or separately.
内燃機関の排気通路に、排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を除去するためのNOx吸蔵還元触媒を設けると共に、排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集するパティキュレートフィルタを設けるようにした排気浄化装置が知られている。 An NOx occlusion reduction catalyst for removing nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a particulate filter for collecting exhaust particulates contained in the exhaust gas is provided. An exhaust emission control device is known.
上記のようなNOx吸蔵還元触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下し且つ排気ガス中に炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)などの還元剤が存在していれば吸蔵したNOxを離脱させ還元浄化する作用を有している。 The NOx occlusion reduction catalyst as described above occludes NOx contained in exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and hydrocarbons in the exhaust gas If a reducing agent such as (HC) or carbon monoxide (CO) is present, the stored NOx is released and reduced and purified.
そしてこのようなNOx吸蔵還元触媒には排気ガス中の硫黄酸化物(SOx)が吸蔵されることによって浄化性能が劣化するいわゆる硫黄被毒が発生することが知られており、この硫黄被毒を解消するために、NOx吸蔵還元触媒の上流側において燃料を添加して、NOx吸蔵還元触媒をSOxが放出可能となる温度(硫黄被毒再生温度)に昇温すると共に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチにすることによってSOxを放出させる処理(硫黄被毒再生処理)を実施する必要がある。 Such NOx occlusion reduction catalyst is known to generate so-called sulfur poisoning in which the purification performance deteriorates due to occlusion of sulfur oxide (SOx) in the exhaust gas. In order to solve this problem, fuel is added on the upstream side of the NOx storage reduction catalyst to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a temperature at which SOx can be released (sulfur poisoning regeneration temperature) and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in It is necessary to carry out a process (sulfur poisoning regeneration process) for releasing SOx by making the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that.
一方、上記パティキュレートフィルタについても、捕集された排気微粒子の堆積量が増加すると、パティキュレートフィルタの目詰まりによって排気系における背圧が上昇し機関性能が低下するので、パティキュレートフィルタの上流側において燃料を添加して、堆積した排気微粒子が燃焼する温度(フィルタ再生温度)にパティキュレートフィルタを昇温して捕集された排気微粒子を酸化除去する処理(フィルタ再生処理)を実施する必要がある。 On the other hand, in the above particulate filter, if the amount of collected exhaust particulates increases, the back pressure in the exhaust system rises due to clogging of the particulate filter and the engine performance decreases, so the upstream side of the particulate filter In this case, it is necessary to carry out a process (filter regeneration process) for oxidizing and removing the collected exhaust particulates by adding fuel and raising the temperature of the particulate filter to the temperature at which the accumulated exhaust particulates burn (filter regeneration temperature). is there.
上記のように硫黄被毒再生処理やフィルタ再生処理を実施する場合には燃料の添加が行われるため、通常の運転時よりも燃費が悪化することになる。そこで、上記NOx吸蔵還元触媒と上記パティキュレートフィルタとを排気通路に設けるようにした排気浄化装置において、上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行うようにして燃費悪化を抑制しようとしたものがある(例えば特許文献1参照。)。 As described above, when the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed, fuel is added, so that the fuel consumption is worse than that during normal operation. Therefore, in the exhaust gas purification apparatus in which the NOx storage reduction catalyst and the particulate filter are provided in the exhaust passage, the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed simultaneously to suppress deterioration in fuel consumption. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上述したように上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行おうとしても、実際には、例えば機関運転条件等によって排気ガスの空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチにすることが難しく、上記フィルタ再生処理は進行するものの上記硫黄被毒再生処理は上手く進行しない場合がある。このような場合には上記硫黄被毒再生処理が完了するまでに時間がかかり、結果として燃費悪化の抑制が充分に図れない場合がある。 However, even if the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed at the same time as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas is actually made the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that depending on, for example, engine operating conditions. Although the filter regeneration process proceeds, the sulfur poisoning regeneration process may not proceed well. In such a case, it takes time for the sulfur poisoning regeneration process to be completed, and as a result, deterioration of fuel consumption may not be sufficiently suppressed.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、同再生制御の実施による燃費悪化を抑制することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to perform regeneration control including adding fuel to exhaust gas in order to simultaneously perform the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine to be implemented, it is to suppress deterioration in fuel consumption due to the execution of the regeneration control.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の排気浄化装置を提供する。 The present invention provides an exhaust emission control device for an internal combustion engine described in each claim of the claims as means for solving the above-mentioned problems.
請求項1に記載の発明は、NOx吸蔵還元触媒とパティキュレートフィルタとが一体または別体で排気通路に設けられている内燃機関の排気浄化装置において、上記NOx吸蔵還元触媒の硫黄被毒再生処理と上記パティキュレートフィルタのフィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御を実施する手段と、上記再生制御の実施中において、今回の再生制御におけるそれまでの硫黄被毒再生処理の進行状況に基づいて、今回の再生制御における硫黄被毒再生処理の実施効率を表す予め定めた実施効率指標の値を計算する手段と、上記フィルタ再生処理の完了時に上記硫黄被毒再生処理が完了していない場合において、上記フィルタ再生処理の完了後に上記実施効率指標の値が予め定めた基準に達しない場合には上記再生制御を中止する手段と、を具備する内燃機関の排気浄化装置を提供する。 The invention according to claim 1 is a sulfur poisoning regeneration process of the NOx occlusion reduction catalyst in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which the NOx occlusion reduction catalyst and the particulate filter are integrally or separately provided in the exhaust passage. And means for performing regeneration control including adding fuel to the exhaust gas in order to perform filter regeneration processing of the particulate filter at the same time, and during execution of the regeneration control, Based on the progress of the sulfur poisoning regeneration process, a means for calculating a value of a predetermined implementation efficiency index representing the efficiency of performing the sulfur poisoning regeneration process in the current regeneration control, and the sulfur upon completion of the filter regeneration process When the poisoning regeneration process is not completed, the value of the implementation efficiency index does not reach a predetermined standard after the filter regeneration process is completed. It is to provide an exhaust purification device of an internal combustion engine and means to stop the reproduction control when.
すなわち、請求項1に記載の発明では、上記硫黄被毒再生処理のみの実施のために上記再生制御を継続することが効率的でないと判断される場合には、上記再生制御が中止されるようになっている。そしてこのようにすることによって上記再生制御の実施による燃費悪化の抑制を図ることができる。 That is, in the first aspect of the invention, when it is determined that it is not efficient to continue the regeneration control in order to perform only the sulfur poisoning regeneration process, the regeneration control is stopped. It has become. And by doing in this way, suppression of the fuel consumption deterioration by implementation of the said regeneration control can be aimed at.
特に、本発明は上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行なうことを前提としており、上記再生制御の中止判定に用いられる上記実施効率指標の値の計算が少なくとも上記フィルタ再生処理の実施中に行われるようになっている。そのためこの間に添加された燃料もそもそも実施する必要のあるフィルタ再生処理に使用されるため無駄にはならない。 In particular, the present invention is based on the premise that the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed simultaneously, and the calculation of the value of the implementation efficiency index used for determining whether to stop the regeneration control is at least the filter regeneration process. It is done during the implementation. Therefore, the fuel added during this period is not wasted because it is used for the filter regeneration process that needs to be carried out in the first place.
一方、硫黄被毒再生処理の単独実施を前提として再生制御の中止判定をする場合においては、本発明の上記実施効率指標値のような値を適切に算出するためにはある程度の時間が必要であるので中止判定にはそれに相当する時間がかかるのであるが、そのような中止判定に要する時間の間、実際には硫黄被毒再生処理ができていないこともあり、その間に添加された燃料が全く無駄になってしまい、また、NOx吸蔵還元触媒に不必要な熱負荷を与えてしまう結果になる場合もある。以上のようなことから、本発明は、硫黄被毒再生処理の単独実施を前提として再生制御の中止判定をする場合に比べて燃費を改善し、また触媒の熱劣化を抑制する効果がある。 On the other hand, in the case of determining whether to stop the regeneration control on the assumption that the sulfur poisoning regeneration process is performed alone, it takes a certain amount of time to appropriately calculate a value such as the above-described implementation efficiency index value of the present invention. Therefore, it may take a considerable amount of time to determine whether or not to stop the process. During the time required to determine whether or not to cancel, the sulfur poisoning regeneration process may not actually be performed. In some cases, the NOx occlusion reduction catalyst is completely wasted and an unnecessary heat load is applied to the NOx storage reduction catalyst. As described above, the present invention has an effect of improving fuel efficiency and suppressing thermal deterioration of the catalyst as compared with the case of determining whether to stop the regeneration control on the assumption that the sulfur poisoning regeneration process is performed alone.
請求項2に記載の発明は請求項1に記載の発明において、上記再生制御が中止された後、次に上記再生制御が実施される場合には、上記実施効率指標の上記基準が緩和されるようになっている。
請求項2に記載の発明のようにすれば、充分な硫黄被毒再生処理をより確実に行なわせることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the regeneration control is performed next after the regeneration control is stopped, the reference of the performance efficiency index is relaxed. It is like that.
According to the second aspect of the invention, sufficient sulfur poisoning regeneration processing can be performed more reliably.
請求項3に記載の発明では請求項2に記載の発明において、上記実施効率指標の上記基準が、上記再生制御が中止された後、次に上記再生制御が開始される時の上記NOx吸蔵還元触媒のSOx吸蔵量に基づいて決定されるようになっている。
請求項3に記載の発明のようにすれば、充分な硫黄被毒再生処理を行なわせるのに適切な基準を設定することが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the reference of the execution efficiency index is the NOx occlusion reduction when the regeneration control is started next after the regeneration control is stopped. It is determined based on the SOx occlusion amount of the catalyst.
According to the third aspect of the invention, it is possible to set an appropriate standard for performing a sufficient sulfur poisoning regeneration process.
請求項4に記載の発明では請求項1から3の何れか一項に記載の発明において、上記実施効率指標の値が、少なくとも今回の再生制御におけるそれまでの添加燃料量とSOx放出量とに基づいて算出されるようになっている。
請求項4に記載の発明によっても請求項1に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the value of the implementation efficiency index is at least the amount of fuel added and the amount of SOx released so far in the current regeneration control. It is calculated based on this.
According to the invention described in claim 4, the same effect as that of the invention described in claim 1 can be obtained.
各請求項に記載の発明は、上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、同再生制御の実施による燃費悪化を抑制することができるという共通の効果を奏する。 The invention described in each claim is directed to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which regeneration control including adding fuel to exhaust gas is performed in order to simultaneously perform the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process. There is a common effect that fuel consumption deterioration due to the execution of the regeneration control can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合について説明するための図である。なお、本発明は他の形式の内燃機関にも適用することができる。図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドをそれぞれ示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to other types of internal combustion engines. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each
吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口はエアクリーナ8に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁9が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置(インタークーラ)10が配置される。図1に示される実施形態では機関冷却水がインタークーラ10内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。また、上記コンプレッサ7aとエアクリーナ8との間には吸入空気量を測定するためのエアフローメータ21が設けられている。
The intake manifold 4 is connected to the outlet of the
一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口はNOx吸蔵還元触媒11を内蔵したケーシング12に連結される。NOx吸蔵還元触媒11にはNOx吸蔵還元触媒11の温度を検出するための温度センサ20が取付けられている。NOx吸蔵還元触媒11を内蔵したケーシング12は排気短管22を介して更にパティキュレートフィルタ23を内蔵したケーシング24に連結される。パティキュレートフィルタ23にはパティキュレートフィルタ23の温度を検出するための温度センサ25が取付けられている。このように本実施形態では、NOx吸蔵還元触媒とパティキュレートフィルタとが別体で設けられている。また、排気マニホルド5の集合部出口には排気マニホルド5内を流れる排気ガス中に還元剤としての燃料を添加するための燃料添加弁13が配置されている。
On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the
排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路14を介して互いに連結され、EGR通路14内には電子制御式EGR制御弁15が配置される。また、EGR通路14周りにはEGR通路14内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置(EGRクーラ)16が配置される。図1に示される実施形態では機関冷却水がEGRクーラ16内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管17を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール18に連結される。このコモンレール18内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ19から燃料が供給され、コモンレール18内に供給された燃料は各燃料供給管17を介して燃料噴射弁3に供給される。
The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR)
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。上記温度センサ20、25やエアフローメータ21の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセル開度に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁9駆動用ステップモータ、燃料添加弁13、EGR制御弁15、及び燃料ポンプ19に接続される。
The
このように電子制御ユニット30は、内燃機関の制御のために設けられている各種センサや作動装置と接続されており、それらと信号をやり取りして内燃機関の運転に必要な各種の制御を実施するようになっている。
As described above, the
ところで、本実施形態で用いられている上記NOx吸蔵還元触媒11は公知のものであり、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下し且つ排気ガス中にHCやCOなどの還元剤が存在していれば吸蔵したNOxを離脱させ還元浄化する作用を有している。
By the way, the NOx
そしてこのようなNOx吸蔵還元触媒には排気ガス中の硫黄酸化物(SOx)が吸蔵されることによって浄化性能が劣化するいわゆる硫黄被毒が発生することが知られており、この硫黄被毒を解消するために、NOx吸蔵還元触媒の上流側において燃料を添加して、NOx吸蔵還元触媒をSOxが放出可能となる温度(硫黄被毒再生温度)に昇温すると共に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチにすることによってSOxを放出させる処理(硫黄被毒再生処理)を実施する必要がある。 Such NOx occlusion reduction catalyst is known to generate so-called sulfur poisoning in which the purification performance deteriorates due to occlusion of sulfur oxide (SOx) in the exhaust gas. In order to solve this problem, fuel is added on the upstream side of the NOx storage reduction catalyst to raise the temperature of the NOx storage reduction catalyst to a temperature at which SOx can be released (sulfur poisoning regeneration temperature) and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in It is necessary to carry out a process (sulfur poisoning regeneration process) for releasing SOx by making the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that.
また、本実施形態で用いられている上記パティキュレートフィルタ23も公知のものであり、排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集するためのものである。そしてこのようなパティキュレートフィルタについては、捕集された排気微粒子の堆積量が増加すると、パティキュレートフィルタの目詰まりによって排気系における背圧が上昇し機関性能が低下するので、パティキュレートフィルタの上流側において燃料を添加して、堆積した排気微粒子が燃焼する温度(フィルタ再生温度)にパティキュレートフィルタを昇温して捕集された排気微粒子を酸化除去する処理(フィルタ再生処理)を実施する必要がある。 The particulate filter 23 used in the present embodiment is also a known filter for collecting exhaust particulates contained in the exhaust gas. For such a particulate filter, when the amount of collected exhaust particulates increases, the back pressure in the exhaust system rises due to clogging of the particulate filter and the engine performance decreases, so the upstream of the particulate filter It is necessary to add fuel on the side and raise the temperature of the particulate filter to the temperature at which the accumulated exhaust particulates burn (filter regeneration temperature) to oxidize and remove the collected exhaust particulates (filter regeneration treatment) There is.
以上のようなことから、本実施形態においても必要に応じて上記硫黄被毒再生処理及び上記フィルタ再生処理を行なうようにしている。すなわち、本実施形態では上記NOx吸蔵還元触媒11に吸蔵されているSOx量(SOx吸蔵量)及びパティキュレートフィルタ23に堆積している排気微粒子量(堆積排気微粒子量)が推定されるようになっており、その推定値に応じて上記硫黄被毒再生処理及び上記フィルタ再生処理が行なわれるようになっている。なお、これらSOx吸蔵量及び堆積排気微粒子量の推定手法は種々のものが公知となっているのでここでは詳細な説明は省略するが、例えば機関回転数や燃料噴射量等を含めた運転状態履歴やNOx吸蔵還元触媒及びパティキュレートフィルタの温度並びに排気ガスの空燃比の履歴等から求まる硫黄被毒再生処理及びフィルタ再生処理の実施状況等から推定することが可能である。
As described above, also in this embodiment, the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed as necessary. That is, in this embodiment, the SOx amount (SOx occlusion amount) occluded in the NOx
そしてより詳細には本実施形態では、堆積排気微粒子量が予め定めたフィルタ再生処理必要量以上となり、且つ、その時のSOx吸蔵量が硫黄被毒再生処理実施最低量以上である時に、上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行うように排気ガス中に燃料を添加する再生制御が実施されるようになっている。一方、堆積排気微粒子量が予め定めたフィルタ再生処理必要量以上となった時にSOx吸蔵量が硫黄被毒再生処理実施最低量未満である場合には、上記フィルタ再生処理のみを行うように排気ガス中に燃料を添加するフィルタ単独再生制御が実施されるようになっている。 In more detail, in the present embodiment, when the amount of deposited exhaust particulates is equal to or greater than a predetermined amount necessary for the filter regeneration process, and the SOx occlusion amount at that time is equal to or greater than the minimum sulfur poisoning regeneration process execution amount, Regeneration control for adding fuel to the exhaust gas is performed so that the poison regeneration process and the filter regeneration process are simultaneously performed. On the other hand, if the SOx occlusion amount is less than the minimum sulfur poisoning regeneration processing execution amount when the amount of accumulated exhaust particulates exceeds the predetermined filter regeneration processing required amount, the exhaust gas is only subjected to the filter regeneration processing. Filter individual regeneration control for adding fuel therein is implemented.
すなわち、本実施形態では上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とが同時に行なわれるか、または上記フィルタ再生処理のみが単独で行なわれるようになっている。そして上記のように再生制御を実施する場合には燃料の添加が行われるため、通常の運転時よりも燃費が悪化することになるのであるが、このように上記硫黄被毒再生処理を上記フィルタ再生処理と同時に行なうようにすることで、本実施形態では、例えば上記再生制御時において上流側にあるNOx吸蔵還元触媒11で発生した熱を下流側にあるパティキュレートフィルタ23の昇温に利用できること等により、その燃費悪化を抑制することができる。
That is, in this embodiment, the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed simultaneously, or only the filter regeneration process is performed independently. When the regeneration control is performed as described above, fuel is added, so that the fuel consumption is worse than that during normal operation. In this way, the sulfur poisoning regeneration process is performed in the filter. By performing the regeneration process at the same time, in this embodiment, for example, the heat generated in the NOx
一方、以上のような燃費悪化抑制の観点から上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行おうとしても実際には機関運転条件によって上手く行なえない場合がある。すなわち、例えば急加速急減速が繰り返される場合等、機関運転条件によってはNOx吸蔵還元触媒の温度及びパティキュレートフィルタの温度をそれぞれ上記硫黄被毒再生処理及び上記フィルタ再生処理に適切な温度にすることはできても排気ガスの空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチにすることが難しい場合がある。このような場合には、上記フィルタ再生処理は進行するものの上記硫黄被毒再生処理は上手く進行せず、上記硫黄被毒再生処理が完了するまでに時間がかかり、結果として燃費悪化の抑制が充分に図れなくなってしまう。 On the other hand, from the viewpoint of suppressing the deterioration of fuel consumption as described above, even if the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process are performed at the same time, there may be cases where it cannot actually be performed depending on the engine operating conditions. That is, the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst and the temperature of the particulate filter are set to temperatures appropriate for the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process, respectively, depending on engine operating conditions, for example, when rapid acceleration and rapid deceleration are repeated. However, it may be difficult to make the air-fuel ratio of the exhaust gas richer than the stoichiometric air-fuel ratio or higher. In such a case, although the filter regeneration process proceeds, the sulfur poisoning regeneration process does not proceed well, and it takes time to complete the sulfur poisoning regeneration process, and as a result, suppression of deterioration in fuel consumption is sufficiently achieved. It becomes impossible to plan.
そこで、本実施形態では、このようなことを考慮して以下で説明するような制御を行い、上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御が実施される場合において、同再生制御の実施による燃費悪化を抑制するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, in consideration of such a situation, control as described below is performed, and fuel is added to the exhaust gas in order to perform the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process simultaneously. When the regeneration control including this is performed, fuel consumption deterioration due to the implementation of the regeneration control is suppressed.
以下、図2を参照しつつこの制御を実現する具体的な方法の一例について説明する。図2は、この制御を実施するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは電子制御ユニット30により上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行うように排気ガス中に燃料を添加する再生制御が開始されたのと同時にスタートされる。この制御ルーチンがスタートすると、まず、ステップ101において、今回の再生制御における硫黄被毒再生処理の実施効率を表す実施効率指標の値Eiが今回の再生制御におけるそれまでの硫黄被毒再生処理の進行状況に基づいて算出される。
Hereinafter, an example of a specific method for realizing this control will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a control routine for carrying out this control. This control routine is started at the same time when the
ここで、上記実施効率指標は今回の再生制御における硫黄被毒再生処理の実施効率(すなわち、どれだけの燃費悪化により硫黄被毒再生処理がどれだけ進行したか)を表す指標となるものであればよく、そのようなものの中から予め定めておく。すなわち、上記実施効率指標は、例えば、今回の再生制御におけるそれまでのSOx放出量を添加燃料量で除算したもの(単位添加燃料量当たりのSOx放出量)や今回の再生制御のそれまでの経過時間に対するNOx吸蔵還元剤の温度が硫黄被毒再生温度になり且つ排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチになっている時間の割合(SOx放出時間の割合)等でもよい。また、前回の再生制御の終了時から今回の再生制御が完了(すなわち硫黄被毒再生処理が完了)するまでに車両が走行する距離を推測し、その間における単位車両走行距離当たりの燃料消費量(平均単位燃料消費量)を上記実施効率指標としてもよい。この平均単位燃料消費量が大きい程、上記再生制御の実施による燃費悪化の度合いが大きいことになる。なお、この平均単位燃料消費量の算出方法は公知であるので(例えば特許文献4参照。)ここでは詳細な説明は省略する。 Here, the implementation efficiency index is an index representing the implementation efficiency of the sulfur poisoning regeneration process in this regeneration control (that is, how much the sulfur poisoning regeneration process has progressed due to how much fuel consumption has deteriorated). What is necessary is just to predetermine from such things. That is, the implementation efficiency index is, for example, a value obtained by dividing the previous SOx release amount in the current regeneration control by the amount of added fuel (SOx release amount per unit added fuel amount), or the progress until that time in the current regeneration control. The ratio of the time when the temperature of the NOx occlusion reducing agent with respect to time becomes the sulfur poisoning regeneration temperature and the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (ratio of SOx release time) or the like may be used. Further, the distance traveled by the vehicle from the end of the previous regeneration control to the completion of the current regeneration control (that is, the completion of the sulfur poisoning regeneration process) is estimated, and the fuel consumption per unit vehicle travel distance ( The average unit fuel consumption) may be used as the implementation efficiency index. The greater the average unit fuel consumption, the greater the degree of fuel consumption deterioration due to the execution of the regeneration control. In addition, since the calculation method of this average unit fuel consumption is well-known (for example, refer patent document 4), detailed description is abbreviate | omitted here.
本実施形態では、上記平均単位燃料消費量を上記実施効率指標として用いており、ステップ101では、今回の再生制御におけるそれまでの硫黄被毒再生処理の進行状況(例えば、SOx放出量、添加燃料量等)に加え、前回の再生制御の終了時から今回の再生制御の開始時までの運転状況(例えば、筒内噴射量等)にも基づいて、その時点で推定される上記平均単位燃料消費量が実施効率指標の値Eiとして算出される。 In the present embodiment, the average unit fuel consumption is used as the execution efficiency index. In step 101, the progress of the sulfur poisoning regeneration process so far in the current regeneration control (for example, SOx release amount, added fuel) The average unit fuel consumption estimated at that time based on the operation status (for example, in-cylinder injection amount, etc.) from the end of the previous regeneration control to the start of the current regeneration control. The amount is calculated as an implementation efficiency index value Ei.
ステップ101で上記実施効率指標の値Eiが算出されるとステップ102に進む。ステップ102では上記フィルタ再生処理の完了条件が成立しているか否かが判定される。本実施形態においては、パティキュレートフィルタ23の堆積排気微粒子量が予め定めたフィルタ再生処理完了量以下となっている場合には上記フィルタ再生処理の完了条件が成立していると判定され、パティキュレートフィルタ23の堆積排気微粒子量が予め定めたフィルタ再生処理完了量より多い場合には上記フィルタ再生処理の完了条件が成立していないと判定される。
When the execution efficiency index value Ei is calculated in step 101, the process proceeds to step 102. In
ステップ102において上記フィルタ再生処理の完了条件が成立していないと判定された場合にはステップ105に進んで再生制御が継続され、再度ステップ101からの制御が実施される。一方、ステップ102において上記フィルタ再生処理の完了条件が成立していると判定された場合にはステップ103に進む。
If it is determined in
ステップ103では上記硫黄被毒再生処理の完了条件が成立しているか否かが判定される。本実施形態においては、NOx吸蔵還元触媒11のSOx吸蔵量が予め定めた硫黄被毒再生処理完了量以下となっている場合には上記硫黄被毒再生処理の完了条件が成立していると判定され、NOx吸蔵還元触媒11のSOx吸蔵量が予め定めた硫黄被毒再生処理完了量より多い場合には上記硫黄被毒再生処理の完了条件が成立していないと判定される。
In
ステップ103において上記硫黄被毒再生処理の完了条件が成立していると判定された場合にはステップ104に進んで再生制御が完了し、本制御ルーチンが終了する。一方、ステップ103において上記硫黄被毒再生処理の完了条件が成立していないと判定された場合にはステップ106に進む。
When it is determined in
ステップ106では、上記実施効率指標の値Eiが予め定めた基準に達しているか否かが判定される。より具体的には、上述したように本実施形態では上記平均単位燃料消費量を上記実施効率指標として用いているので、ここではステップ101で算出された平均単位燃料消費量の値Eiが予め定めた平均単位燃料消費量の基準値以下であるか否かが判定される。ここで、上記平均単位燃料消費量の基準値は再生制御における燃費悪化の許容限界を示す値として設定される。なお、上記実施効率指標として平均単位燃料消費量以外のものを用いる場合には、同様の観点で、用いられる実施効率指標に対応する基準値もしくは基準が設定される。
In
ステップ106において上記実施効率指標の値Eiが予め定めた基準に達していない、すなわち平均単位燃料消費量の値Eiが予め定めた平均単位燃料消費量の基準値より大きいと判定される場合は、再生制御における燃費悪化の度合いが許容範囲外であると判定される場合であるので、この場合にはステップ109に進んで再生制御が中止され、本制御ルーチンが終了する。
When it is determined in
一方、ステップ106において上記実施効率指標の値Eiが予め定めた基準に達している、すなわち平均単位燃料消費量の値Eiが予め定めた平均単位燃料消費量の基準値以下であると判定される場合は、再生制御における燃費悪化の度合いが許容範囲内であると判定される場合であるので、この場合にはステップ107に進んで再生制御が継続される。そしてステップ108で上記実施効率指標の値Eiが算出され、再度ステップ106からの制御が実施される。つまり、再生制御が継続されている間、上記実施効率指標値Eiがモニターされ、予め定めた基準に達しないと判定されるとその時点で再生制御が中止されるようになっている。
On the other hand, in
以上の説明から理解されるように、本実施形態では、上記NOx吸蔵還元触媒11の硫黄被毒再生処理と上記パティキュレートフィルタ23のフィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御の実施中において、今回の再生制御におけるそれまでの硫黄被毒再生処理の進行状況に基づいて今回の再生制御における硫黄被毒再生処理の実施効率を表す予め定めた実施効率指標の値が計算され、上記フィルタ再生処理の完了時に上記硫黄被毒再生処理が完了していない場合において上記フィルタ再生処理の完了後に上記実施効率指標の値が予め定めた基準に達しない場合には上記再生制御が中止されるようになっている。
As understood from the above description, in the present embodiment, fuel is added to the exhaust gas in order to simultaneously perform the sulfur poisoning regeneration process of the NOx
すなわち、本実施形態では上記硫黄被毒再生処理のみの実施のために上記再生制御を継続することが効率的でないと判断される場合には上記再生制御が中止されるようになっており、このようにすることによって再生制御の実施による燃費悪化の抑制を図ることができる。特に、本実施形態は上記硫黄被毒再生処理と上記フィルタ再生処理とを同時に行なうことを前提としており、上記再生制御の中止判定に用いられる上記実施効率指標の値の計算が少なくとも上記フィルタ再生処理の実施中に行われるようになっている。そのためこの間に添加された燃料もそもそも実施する必要のある上記フィルタ再生処理に使用されるため無駄にはならない。 That is, in this embodiment, the regeneration control is stopped when it is determined that it is not efficient to continue the regeneration control only for the sulfur poisoning regeneration process. By doing so, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption due to the execution of regeneration control. In particular, the present embodiment is premised on performing the sulfur poisoning regeneration process and the filter regeneration process at the same time, and the calculation of the value of the implementation efficiency index used for determining whether to stop the regeneration control is at least the filter regeneration process. It is to be done during the implementation of. Therefore, since the fuel added during this period is used for the filter regeneration process that needs to be performed in the first place, it is not wasted.
一方、硫黄被毒再生処理の単独実施を前提として再生制御の中止判定をする場合には、本実施形態における上記実施効率指標値のような値を適切に算出するためにはある程度の時間が必要であるので中止判定にはそれに相当する時間がかかるのであるが、この場合、中止判定に要する時間の間、実際には硫黄被毒再生処理ができていないこともあり、その間に添加された燃料が全く無駄になってしまい、また、NOx吸蔵還元触媒に不必要な熱負荷を与えてしまう結果になる場合もある。このようなことから、本実施形態のようにすれば、硫黄被毒再生処理の単独実施を前提として再生制御の中止判定をする場合に比べて燃費を改善し、また触媒の熱劣化を抑制することができると言える。 On the other hand, when determining whether to stop the regeneration control on the assumption that the sulfur poisoning regeneration process is performed alone, a certain amount of time is required to appropriately calculate a value such as the implementation efficiency index value in the present embodiment. Therefore, the stop determination takes a corresponding time. In this case, the sulfur poisoning regeneration process may not actually be performed during the time required for the stop determination. May be wasted at all, and may result in unnecessary heat load being applied to the NOx storage reduction catalyst. For this reason, according to the present embodiment, the fuel consumption is improved and the thermal deterioration of the catalyst is suppressed as compared with the case where the regeneration control stop determination is made on the assumption that the sulfur poisoning regeneration process is performed alone. I can say that.
なお、本発明の他の実施形態においては、上記再生制御が中止された後、次に上記再生制御が実施される場合には、上記ステップ106で用いられる実施効率指標の基準が緩和されるようになっていてもよい。すなわち、上述した実施形態のように上記実施効率指標として上記平均単位燃料消費量を用いている場合には、上記基準となる値が大きくされる。
In another embodiment of the present invention, when the regeneration control is performed next after the regeneration control is stopped, the criterion of the implementation efficiency index used in
また、この場合において、例えば上記基準が、上記再生制御が中止された後、次に上記再生制御が開始される時の上記NOx吸蔵還元触媒のSOx吸蔵量に基づいて決定されるようになっていてもよい。すなわち、上記NOx吸蔵還元触媒のSOx吸蔵量が多い程、上記基準を緩和するようにする。つまり、上述した実施形態のように上記実施効率指標として上記平均単位燃料消費量を用いている場合には、上記NOx吸蔵還元触媒のSOx吸蔵量が多い程、上記基準となる値が大きくされる。 In this case, for example, the reference is determined based on the SOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst when the regeneration control is started next after the regeneration control is stopped. May be. That is, the standard is relaxed as the SOx occlusion amount of the NOx occlusion reduction catalyst increases. That is, when the average unit fuel consumption is used as the execution efficiency index as in the above-described embodiment, the reference value is increased as the SOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst increases. .
なおこのようにするのは、上記再生制御が中止された後、次に上記再生制御が開始される場合には、上記再生制御が中止されずに完了し次に上記再生制御が開始される場合に比べて、上記NOx吸蔵還元触媒に吸蔵されているSOx量が多いと考えられるためである。このため、上述のように上記基準を緩和することで、充分な硫黄被毒再生処理をより確実に行なわせることができる。また、上述したように上記基準が上記NOx吸蔵還元触媒のSOx吸蔵量に基づいて決定されるようにすれば、充分な硫黄被毒再生処理を行なわせるのに適切な基準を設定することが可能となる。 This is because when the reproduction control is started next after the reproduction control is stopped, the reproduction control is completed without being stopped and then the reproduction control is started. This is because the amount of SOx occluded in the NOx occlusion reduction catalyst is considered to be larger than that of NOx. For this reason, by relaxing the above-mentioned standard as described above, a sufficient sulfur poisoning regeneration process can be performed more reliably. In addition, as described above, if the reference is determined based on the SOx storage amount of the NOx storage reduction catalyst, it is possible to set an appropriate reference for performing a sufficient sulfur poisoning regeneration process. It becomes.
なお、以上では、排気通路においてNOx吸蔵還元触媒の下流側にパティキュレートフィルタが設けられている場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、NOx吸蔵還元触媒の硫黄被毒再生処理とパティキュレートフィルタのフィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御が実施される場合には、その他の構成であっても適用することができる。したがって、例えばNOx吸蔵還元触媒とパティキュレートフィルタとが一体で排気通路に設けられている場合や排気通路においてパティキュレートフィルタの下流側にNOx吸蔵還元触媒が設けられている場合にも適用することができる。 In the above, the case where the particulate filter is provided downstream of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the sulfur of the NOx storage reduction catalyst When regeneration control including addition of fuel to exhaust gas is performed in order to perform poisoning regeneration processing and filter regeneration processing of the particulate filter at the same time, it may be applied to other configurations. it can. Therefore, for example, the present invention can also be applied to a case where the NOx storage reduction catalyst and the particulate filter are integrally provided in the exhaust passage, or a case where the NOx storage reduction catalyst is provided downstream of the particulate filter in the exhaust passage. it can.
更に、以上では、排気マニホルドの集合部出口に燃料添加弁を設け、それにより排気ガス中に燃料を添加するようになっていたが、燃料添加弁の位置は排気通路のNOx吸蔵還元触媒やパティキュレートフィルタよりも上流側であれば他の位置であってもよい。また、内燃機関の各気筒の排気行程中に筒内に燃料を噴射する方法(いわゆるポスト噴射による方法)によって燃料を添加するようにしてもよい。 Further, in the above description, a fuel addition valve is provided at the outlet of the exhaust manifold, thereby adding fuel to the exhaust gas. However, the position of the fuel addition valve is different from that of the NOx storage reduction catalyst and the catalyst in the exhaust passage. Other positions may be used as long as they are upstream from the curate filter. Further, the fuel may be added by a method of injecting fuel into the cylinder during the exhaust stroke of each cylinder of the internal combustion engine (so-called post injection method).
3 燃料噴射弁
4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
11 NOx吸蔵還元触媒
13 燃料添加弁
21 エアフローメータ
23 パティキュレートフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Fuel injection valve 4 Intake manifold 5
Claims (4)
上記NOx吸蔵還元触媒の硫黄被毒再生処理と上記パティキュレートフィルタのフィルタ再生処理とを同時に行うために排気ガス中に燃料を添加することを含む再生制御を実施する手段と、
上記再生制御の実施中において、今回の再生制御におけるそれまでの硫黄被毒再生処理の進行状況に基づいて、今回の再生制御における硫黄被毒再生処理の実施効率を表す予め定めた実施効率指標の値を計算する手段と、
上記フィルタ再生処理の完了時に上記硫黄被毒再生処理が完了していない場合において、上記フィルタ再生処理の完了後に上記実施効率指標の値が予め定めた基準に達しない場合には上記再生制御を中止する手段と、を具備する内燃機関の排気浄化装置。 In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which the NOx storage reduction catalyst and the particulate filter are provided in the exhaust passage integrally or separately from each other,
Means for performing regeneration control including adding fuel to exhaust gas to simultaneously perform sulfur poisoning regeneration processing of the NOx storage reduction catalyst and filter regeneration processing of the particulate filter;
During the execution of the regeneration control, based on the progress status of the sulfur poisoning regeneration process so far in the current regeneration control, a predetermined implementation efficiency index representing the efficiency of performing the sulfur poisoning regeneration process in the current regeneration control Means for calculating the value;
If the sulfur poisoning regeneration process is not completed when the filter regeneration process is completed, the regeneration control is stopped if the value of the implementation efficiency index does not reach a predetermined standard after the filter regeneration process is completed. And an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
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