JP2010007634A - Exhaust emission control device for an 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.
車両の減速時に、内燃機関の排気通路に配置された触媒の排気浄化能力を回復するために排気の空燃比を低下させる場合において、EGR弁を開弁してEGRガスを吸入したりスロットル弁を絞ったりすることにより、新気量を減少させる吸気系リッチ制御と、内燃機関でのポスト噴射や排気通路へ直接燃料を供給する排気通路内噴射等による排気中の燃料量を増加させる燃料系リッチ制御と、を併用する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の技術では、触媒の排気浄化能力を回復するために排気の空燃比を低下させる場合に、新気量を減少させることで供給する燃料量を削減できる。しかしながら、排気通路に粒子状物質を捕集するフィルタが存在する場合には、新気量を減少させるだけではフィルタが過昇温してしまう場合がある。 In the technique described in Patent Document 1, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lowered in order to recover the exhaust gas purification ability of the catalyst, the amount of fuel to be supplied can be reduced by reducing the fresh air amount. However, if there is a filter that collects particulate matter in the exhaust passage, the filter may be overheated simply by reducing the amount of fresh air.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気浄化装置において、触媒及びフィルタの過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力を好適に回復させる技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suitably recover the exhaust purification ability of the catalyst while avoiding excessive temperature rise of the catalyst and the filter in the exhaust purification device of the internal combustion engine. It is to provide the technology to make.
第1の本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比が低下すると排気浄化能力を回復可能な触媒と、
前記排気通路に配置され、粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記触媒及び前記フィルタよりも上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段によって還元剤を供給し、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させて前記触媒の排気浄化能力を回復させる排気空燃比低下手段と、
前記触媒及び前記フィルタに流入する排気の流量を調節する排気流量調節手段と、
前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させる又は零にすると共に、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させていた最中に比して増加させる第1制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
In the first aspect of the present invention, the following configuration is adopted. That is, the present invention
A catalyst that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and that can recover the exhaust purification ability when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust decreases,
A filter disposed in the exhaust passage and collecting particulate matter;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent upstream of the catalyst and the filter;
An exhaust air / fuel ratio lowering means for supplying a reducing agent by the reducing agent supply means and lowering an air / fuel ratio of exhaust flowing into the catalyst to recover an exhaust purification capability of the catalyst;
Exhaust flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing into the catalyst and the filter;
When the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means reduces the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means decreases the exhaust air flow ratio flowing into the catalyst. When the exhaust air-fuel ratio lowering means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means causes the exhaust flow rate to be reduced. A first control means for increasing the exhaust air / fuel ratio lowering means as compared to the time when the exhaust air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is being lowered,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
内燃機関の排気通路に触媒及びフィルタを備える場合にあっても、還元剤供給手段によって還元剤を供給し、触媒に流入する排気の空燃比を低下させて触媒の排気浄化能力を回復させることが排気空燃比低下手段によって実施される。 Even when a catalyst and a filter are provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, the reducing agent is supplied by the reducing agent supply means, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is lowered to recover the exhaust purification ability of the catalyst. This is implemented by the exhaust air / fuel ratio lowering means.
ここで、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、排気の流量が多いと、触媒に流入する排気の空燃比を低下させるための還元剤供給手段によって供給される還元剤の供給量が増加し、還元剤の反応が過度に生じて触媒の一部が過度に昇温し、触媒では部分的に過昇温するおそれがある。しかし、フィルタに供給される酸素による粒子状物質の酸化発熱よりも、フィルタを流通する排気による冷却が勝り、フィルタでは過昇温しない。 Here, when the exhaust air / fuel ratio lowering means lowers the air / fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, if the flow rate of the exhaust gas is large, it is supplied by the reducing agent supplying means for reducing the air / fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst. The amount of reducing agent supplied increases, the reaction of the reducing agent occurs excessively, and the temperature of a part of the catalyst increases excessively, and the catalyst may partially overheat. However, cooling by the exhaust gas flowing through the filter is superior to oxidation heat generation of the particulate matter due to oxygen supplied to the filter, and the filter does not overheat.
一方、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、排気の流量が少ないと、フィルタを流通する排気による冷却よりも、フィルタに供給される酸素による粒子状物質の酸化発熱が勝り、フィルタでは部分的に過昇温するおそれがある。しかし、触媒に流入する排気の空燃比を低下させるための還元剤供給手段によって供給される還元剤の供給量が減少し、還元剤の反応が抑制されて触媒が過度に昇温することはなく、触媒では過昇温しない。 On the other hand, when the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, if the flow rate of the exhaust gas is small, the particulate matter due to oxygen supplied to the filter is less than the cooling by the exhaust flowing through the filter. Oxidation heat generation is excellent, and the filter may partially overheat. However, the supply amount of the reducing agent supplied by the reducing agent supply means for reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is reduced, the reaction of the reducing agent is suppressed, and the temperature of the catalyst does not rise excessively. The catalyst does not overheat.
そこで、本発明では、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、排気流量調節手段によって排気の流量を、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させる又は零にするようにした。またそれと共に、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、排気流量調節手段によって排気の流量を、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させていた最中に比して増加させるようにした。 Therefore, in the present invention, when the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means reduces the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means flows into the catalyst. It is made to decrease or zero compared with before decreasing. At the same time, when the exhaust air-fuel ratio lowering means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means changes the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means reduces the exhaust gas flowing into the catalyst. The air-fuel ratio was increased compared to the time when it was decreasing.
本発明によると、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、排気の流量が排気空燃比低下前に比して減少する又は零となる。このため、フィルタが部分的に過昇温するおそれが生じるような排気の流量が減少する又は零となるときには、還元剤供給手段によってフィルタよりも上流側から還元剤が供給され、フィルタに流入する排気の空燃比も低下しており、フィルタに流入する排気の酸素濃度が減少している。これにより、フィルタに供給される酸素による粒子状物質の酸化発熱があまり生じず、フィルタの過昇温が回避できる。また、触媒に流入する排気の空燃比を低下させるために還元剤供給手段によって供給される還元剤の供給量が減少して還元剤の反応が抑制されて触媒が過度に昇温することはなく、触媒の過昇温も回避できる。さらには、空燃比を低下させた排気が触媒に留まり易く、触媒の排気浄化能力を回復させることが促進でき、触媒の排気浄化能力を好適に回復できる。 According to the present invention, when the exhaust air / fuel ratio lowering means lowers the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the flow rate of the exhaust gas decreases or becomes zero compared to before the exhaust air / fuel ratio decreases. For this reason, when the flow rate of exhaust gas that may cause the filter to partially overheat decreases or becomes zero, the reducing agent is supplied from the upstream side of the filter by the reducing agent supply means and flows into the filter. The air-fuel ratio of the exhaust gas is also decreasing, and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter is decreasing. Thereby, the oxidation heat generation of the particulate matter due to oxygen supplied to the filter does not occur so much, and overheating of the filter can be avoided. In addition, the amount of reducing agent supplied by the reducing agent supply means is decreased in order to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, so that the reaction of the reducing agent is suppressed and the temperature of the catalyst does not rise excessively. In addition, excessive heating of the catalyst can be avoided. Furthermore, the exhaust gas whose air-fuel ratio has been lowered tends to stay in the catalyst, and the recovery of the exhaust gas purification ability of the catalyst can be promoted, so that the exhaust gas purification capacity of the catalyst can be suitably recovered.
一方、本発明によると、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、排気の流量が排気空燃比低下中に比して増加する。このため、還元剤供給手段によってフィルタよりも上流側から還元剤が供給されなくなり、フィルタに流入する排気の空燃比が上昇し始め、フィルタに流入する排気の酸素濃度が増加する。しかし、このときには、排気の流量が増加する。これにより、フィルタに供給される酸素による粒子状物質の酸化発熱よりも、フィルタを流通する排気による冷却が勝り、フィルタの過昇温が回避できる。また、排気の流量が増加するときには、排気空燃比の低下を終了しているので、還元剤の反応は生じず触媒が過度に昇温されず、触媒の過昇温も回避できる。 On the other hand, according to the present invention, when the exhaust air / fuel ratio lowering means finishes decreasing the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the flow rate of the exhaust gas increases as compared with the exhaust air / fuel ratio decreasing. For this reason, the reducing agent is not supplied from the upstream side of the filter by the reducing agent supply means, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter starts to rise, and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter increases. However, at this time, the flow rate of the exhaust gas increases. Thereby, the cooling by the exhaust gas flowing through the filter is superior to the oxidation heat generation of the particulate matter due to oxygen supplied to the filter, and the excessive temperature rise of the filter can be avoided. Further, when the exhaust gas flow rate increases, the reduction of the exhaust air-fuel ratio is completed, so that the reaction of the reducing agent does not occur, the catalyst is not excessively heated, and the excessive temperature increase of the catalyst can be avoided.
したがって、触媒及びフィルタの過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力を好適に回復させることができる。 Therefore, the exhaust gas purification ability of the catalyst can be suitably recovered while avoiding excessive temperature rise of the catalyst and the filter.
前記触媒は、前記フィルタよりも上流側の排気通路に配置されてもよいし、前記触媒は、前記フィルタよりも下流側の排気通路に配置されてもよい。 The catalyst may be disposed in an exhaust passage upstream of the filter, and the catalyst may be disposed in an exhaust passage downstream of the filter.
第2の本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置され、流入する排気の空燃比が低下すると排気浄化能力を回復可能な触媒と、
前記触媒よりも上流側の排気通路に配置され、粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側且つ前記触媒よりも上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段によって還元剤を供給し、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させて前記触媒の排気浄化能力を回復させる排気空燃比低下手段と、
前記触媒及び前記フィルタに流入する排気の流量を調節する排気流量調節手段と、
前記フィルタよりも上流側の排気の酸素濃度を調節する酸素濃度調節手段と、
前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させ又は零にし、且つ、前記酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させると共に、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させていた最中に比して増加させ、且つ、前記酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させいた最中に比して増加させる第2制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置である。
In the second present invention, the following configuration is adopted. That is, the present invention
A catalyst that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and can recover the exhaust purification ability when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases,
A filter that is disposed in an exhaust passage upstream of the catalyst and collects particulate matter;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent downstream from the filter and upstream from the catalyst;
An exhaust air / fuel ratio lowering means for supplying a reducing agent by the reducing agent supply means and lowering an air / fuel ratio of exhaust flowing into the catalyst to recover an exhaust purification capability of the catalyst;
Exhaust flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing into the catalyst and the filter;
Oxygen concentration adjusting means for adjusting the oxygen concentration of the exhaust gas upstream of the filter;
When the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means reduces the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means decreases the exhaust air flow ratio flowing into the catalyst. The oxygen concentration of the exhaust gas is reduced or reduced to zero as compared with before the reduction, and the oxygen concentration of the exhaust gas is compared with that before the exhaust air / fuel ratio reduction device reduces the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst. And when the exhaust air-fuel ratio reducing means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the exhaust air-fuel ratio reducing means reduces the exhaust flow rate by the exhaust flow rate adjusting means. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is increased as compared with the time when the exhaust gas was being lowered, and the oxygen concentration of the exhaust gas is decreased by the oxygen concentration adjusting means, and the exhaust air-fuel ratio decreasing means flows into the catalyst A second control means for increasing compared during the air-fuel ratio of the exhaust gas was reduced that,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
そこで、本発明では、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、排気流量調節手段によって排気の流量を、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させ又は零にし、且つ、酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度を、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させるようにした。またそれと共に、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、排気流量調節手段によって排気の流量を、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させていた最中に比して増加させ、且つ、酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度を、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させいた最中に比して増加させるようにした。 Therefore, in the present invention, when the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means reduces the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means flows into the catalyst. The oxygen concentration of the exhaust gas is reduced by the oxygen concentration adjusting means, and the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced by the oxygen concentration adjusting means as compared with that before the exhaust air / fuel ratio reducing means lowers the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst. I tried to make it. At the same time, when the exhaust air-fuel ratio lowering means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means changes the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means reduces the exhaust gas flowing into the catalyst. While the air-fuel ratio is being decreased, the oxygen concentration of the exhaust gas is increased by the oxygen concentration adjusting means, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is reduced by the exhaust air-fuel ratio reducing means. It was made to increase compared with.
本発明によると、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、排気の流量が排気空燃比低下前に比して減少する又は零となり、且つ、フィルタに流入する排気の酸素濃度が排気空燃比低下前に比して減少する。このため、フィルタが部分的に過昇温するおそれが生じるような排気の流量が減少する又は零となるときには、酸素濃度調節手段によってフィルタよりも上流側の排気の酸素濃度が減少し、フィルタに流入する排気の酸素濃度が減少している。これにより、フィルタに供給される酸素による粒子状物質の酸化発熱があまり生じず、フィルタの過昇温が回避できる。また、触媒に流入する排気の空燃比を低下させるために還元剤供給手段によって供給される還元剤の供給量が減少して還元剤の反応が抑制されて触媒が過度に昇温することはなく、触媒の過昇温も回避できる。さらには、空燃比を低下させた排気が触媒に留まり易く、触媒の排気浄化能力を回復させることが促進でき、触媒の排気浄化能力を好適に回復できる。 According to the present invention, when the exhaust air / fuel ratio lowering means lowers the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the flow rate of the exhaust gas decreases or becomes zero as compared to before the exhaust air / fuel ratio decreases and flows into the filter. The oxygen concentration of the exhaust gas is reduced as compared with that before the exhaust air-fuel ratio is lowered. For this reason, when the flow rate of the exhaust gas, which may cause the filter to partially overheat, decreases or becomes zero, the oxygen concentration of the exhaust gas upstream of the filter is reduced by the oxygen concentration adjusting means, The oxygen concentration in the inflowing exhaust is decreasing. Thereby, the oxidation heat generation of the particulate matter due to oxygen supplied to the filter does not occur so much, and overheating of the filter can be avoided. In addition, the amount of reducing agent supplied by the reducing agent supply means is decreased in order to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, so that the reaction of the reducing agent is suppressed and the temperature of the catalyst does not rise excessively. In addition, excessive heating of the catalyst can be avoided. Furthermore, the exhaust gas whose air-fuel ratio has been lowered tends to stay in the catalyst, and the recovery of the exhaust gas purification ability of the catalyst can be promoted, so that the exhaust gas purification capacity of the catalyst can be suitably recovered.
一方、本発明によると、排気空燃比低下手段が触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、排気の流量が排気空燃比低下中に比して増加し、且つ、フィルタに流入する排気の酸素濃度が排気空燃比低下中に比して増加する。このため、排気空燃比の低下を終了すると、酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度が排気空燃比低下中に比して増加し、フィルタに流入する排気の酸素濃度が増加する。しかし、このときには、排気の流量が増加する。これにより、フィルタに供給される酸素による粒子状物質の酸化発
熱よりも、フィルタを流通する排気による冷却が勝り、フィルタの過昇温が回避できる。また、排気の流量が増加するときには、排気空燃比の低下を終了しているので、還元剤の反応は生じず触媒が過度に昇温されず、触媒の過昇温も回避できる。
On the other hand, according to the present invention, when the exhaust air-fuel ratio lowering means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the flow rate of the exhaust increases as compared with the exhaust air-fuel ratio decreasing, and the filter The oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the exhaust gas increases as compared to when the exhaust air-fuel ratio is decreasing. For this reason, when the exhaust air-fuel ratio is finished lowering, the oxygen concentration of the exhaust gas is increased by the oxygen concentration adjusting means compared to when the exhaust air-fuel ratio is being lowered, and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter is increased. However, at this time, the flow rate of the exhaust gas increases. Thereby, the cooling by the exhaust gas flowing through the filter is superior to the oxidation heat generation of the particulate matter due to oxygen supplied to the filter, and the excessive temperature rise of the filter can be avoided. Further, when the exhaust gas flow rate increases, the reduction of the exhaust air-fuel ratio is completed, so that the reaction of the reducing agent does not occur, the catalyst is not excessively heated, and the excessive temperature increase of the catalyst can be avoided.
したがって、触媒及びフィルタの過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力を好適に回復させることができる。 Therefore, the exhaust gas purification ability of the catalyst can be suitably recovered while avoiding excessive temperature rise of the catalyst and the filter.
前記還元剤供給手段は、前記内燃機関への燃料供給量の増加、又は、前記排気通路に配置された還元剤添加弁による排気への還元剤の添加の少なくともいずれかにより還元剤を供給するとよい。本発明によると、還元剤を供給でき、排気の空燃比を低下させることができる。 The reducing agent supply means may supply the reducing agent by at least one of an increase in the amount of fuel supplied to the internal combustion engine or an addition of the reducing agent to the exhaust by a reducing agent addition valve arranged in the exhaust passage. . According to the present invention, the reducing agent can be supplied and the air-fuel ratio of the exhaust can be lowered.
前記排気流量調節手段は、前記内燃機関の吸気通路に配置されたスロットル弁の開度、前記排気通路から前記吸気通路へ排気の一部をEGRガスとして還流させるEGR通路に配置されたEGR弁の開度、前記排気通路に配置された排気絞り弁の開度、ターボチャージャのタービンに設けられたノズルベーンの開度、又は、前記内燃機関の機関停止の少なくともいずれかによって排気の流量を調節するとよい。本発明によると、触媒及びフィルタに流入する排気の流量を調節できる。 The exhaust flow rate adjusting means includes an opening degree of a throttle valve disposed in an intake passage of the internal combustion engine, an EGR valve disposed in an EGR passage that recirculates a part of exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage as EGR gas. The flow rate of the exhaust gas may be adjusted by at least one of the opening degree, the opening degree of the exhaust throttle valve disposed in the exhaust passage, the opening degree of the nozzle vane provided in the turbine of the turbocharger, or the engine stop of the internal combustion engine. . According to the present invention, the flow rate of the exhaust gas flowing into the catalyst and the filter can be adjusted.
前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる期間は、前記触媒の下流側の排気の空燃比、前記触媒のNOx吸蔵量、前記触媒のSOx吸蔵量、又は、前記触媒の床温の少なくともいずれかの変化に基づいて制御されるとよい。本発明によると、触媒に流入する排気の空燃比を低下させる好適な期間を設定できる。 The period during which the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst is the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the catalyst, the NOx storage amount of the catalyst, the SOx storage amount of the catalyst, or the It may be controlled based on at least any change in the bed temperature of the catalyst. According to the present invention, it is possible to set a suitable period for reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst.
前記酸素濃度調節手段は、前記内燃機関への燃料供給量の増加、又は、前記フィルタよりも上流側の前記排気通路に配置された還元剤添加弁による排気への還元剤の添加の少なくともいずれかにより排気の酸素濃度を調節するとよい。本発明によると、フィルタよりも上流側の排気の酸素濃度を調節できる。 The oxygen concentration adjusting means is at least one of an increase in the amount of fuel supplied to the internal combustion engine or the addition of a reducing agent to the exhaust by a reducing agent addition valve disposed in the exhaust passage upstream of the filter. The oxygen concentration of the exhaust may be adjusted by According to the present invention, the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the filter can be adjusted.
本発明によると、内燃機関の排気浄化装置において、触媒及びフィルタの過昇温を回避しつつ、触媒の排気浄化能力を好適に回復させることができる。 According to the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the exhaust gas purification ability of the catalyst can be suitably recovered while avoiding excessive temperature rise of the catalyst and the filter.
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。 Specific examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関及びその吸気系・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、4つの気筒を有する水冷式の4ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関1は車両に搭載されている。内燃機関1には、吸気通路2及び排気通路3が接続されている。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied and an intake system / exhaust system thereof. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-stroke cycle diesel engine having four cylinders. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle. An
内燃機関1に接続された吸気通路2の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ4のコンプレッサ4aが配置されている。コンプレッサ4aよりも上流側の吸気通路2には、該吸気通路2内を流通する新気吸入空気(新気)の流量を検出するエアフローメータ5が配置されている。エアフローメータ5により、内燃機関1の新気量(吸気量)が測定される。
In the middle of the
コンプレッサ4aよりも下流側の吸気通路2には、該吸気通路2内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁6が配置されている。スロットル弁6は、電動アクチュエータ
により開閉される。本実施例におけるスロットル弁6が本発明の排気流量調節手段に相当する。吸気通路2及び吸気通路2に配置される上記機器が内燃機関1の吸気系を構成している。
A throttle valve 6 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the
一方、内燃機関1に接続された排気通路3の途中には、ターボチャージャ4のタービン4bが配置されている。タービン4bは排気通路3を流れる排気によって駆動され、コンプレッサ4aは駆動されたタービン4bと共に回転して吸気通路2を流れる吸気を過給する。そしてタービン4bを収容するタービン室にタービン4bの全周を囲むように複数の可変ノズルベーン4cが設けられ、これらの可変ノズルベーン4cをそれぞれ回動させることで、可変ノズルベーン4c間に形成されるノズル通路断面積を変化させている。可変ノズルベーン4cを回動することによって、ノズル通路断面積を小さくすると、ターボチャージャ4の過給圧を高めることができると共に、タービン4bよりも下流側の排気通路3へ流通する排気の流量を削減できる。可変ノズルベーン4cは、電動アクチュエータにより回動される。本実施例の可変ノズルベーン4cが本発明の排気流量調節手段に相当する。
On the other hand, a
タービン4bよりも下流側の排気通路3には、吸蔵還元型NOx触媒(以下、NSRという)7が配置されている。NSR7は、内燃機関1が通常運転状態のように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、流入する排気の空燃比が低下して排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは、吸蔵されていたNOxを放出還元しNOx吸蔵能力を回復する特性を有する。また、内燃機関1が通常運転状態のように流入する排気の酸素濃度が高いときは、排気中のNOxと共にSOxをも吸蔵し、高温に昇温され且つ流入する排気の空燃比が低下して排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは、吸蔵されていたSOxを放出還元しNOx吸蔵能力を回復する特性を有する。本実施例におけるNSR7が本発明の触媒に相当し、NSR7のNOx吸蔵能力が本発明の排気浄化能力に相当する。
An NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as NSR) 7 is disposed in the
なお、本発明の触媒としては、流入する排気の空燃比が低下すると排気浄化能力を回復可能な触媒であればよく、NOx直接還元型触媒や、アンモニア選択還元型NOx触媒であってもよい。これらの触媒であっても、流入する排気の空燃比が低下すると、吸着したSOxを放出還元し、排気浄化能力を回復できる。 The catalyst of the present invention may be any catalyst that can recover the exhaust purification ability when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases, and may be a NOx direct reduction type catalyst or an ammonia selective reduction type NOx catalyst. Even with these catalysts, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases, the adsorbed SOx can be released and reduced, and the exhaust gas purification ability can be recovered.
NSR7よりも下流側の排気通路3には、排気中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFという)8が配置
されている。
A diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) 8 that collects particulate matter (PM) in the exhaust is disposed in the
DPF8よりも下流側の排気通路3には、該排気通路3内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁9が配置されている。排気絞り弁9は、電動アクチュエータにより開閉される。本実施例における排気絞り弁9が本発明の排気流量調節手段に相当する。
An exhaust throttle valve 9 that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the
NSR7の直下流且つDPF8よりも上流側の排気通路3には、NSR7から流出する排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ10が配置されている。
An exhaust air /
タービン4bよりも下流側且つNSR7よりも上流側の排気通路3には、該排気通路3内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11が配置されている。燃料添加弁11から排気通路3内の排気中へ添加された燃料は、NSR7に流入する排気空燃比を低下させてNSR7に吸蔵されたNOxやSOxを放出還元することや、DPF8に流入してDPF8を昇温させPMを酸化除去することができる。排気通路3及び排気通路3に配置される上記機器が内燃機関1の排気系を構成している。
In the
一方、内燃機関1には、排気通路3内を流通する排気の一部を吸気通路2へ還流(再循環)させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路12が備えられている。本実施例
では、EGR通路12によって還流される排気をEGRガスと称している。EGR通路12は、タービン4bよりも上流側の排気通路3と、スロットル弁6よりも下流側の吸気通路2とを接続している。このEGR通路12を通って、排気の一部がEGRガスとして内燃機関1へ送り込まれる。EGR通路12には、EGR通路12の通路断面積を調整することにより、該EGR通路12を流通するEGRガスの流量を調節するEGR弁13が配置される。EGR弁13は、電動アクチュエータにより開閉される。本実施例のEGR弁13が本発明の排気流量調節手段に相当する。
On the other hand, the internal combustion engine 1 is provided with an EGR (Exhaust Gas Recirculation)
また、内燃機関1には、該内燃機関1の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁14が備えられている。
Further, the internal combustion engine 1 is provided with a
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ECU15が併設されている。このECU15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
ECU15には、エアフローメータ5や排気空燃比センサ10の他、アクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ16、及び、内燃機関1の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ17等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU15に入力される。
In addition to the air flow meter 5 and the exhaust air /
一方、ECU15には、可変ノズルベーン4c、スロットル弁6、排気絞り弁9、及びEGR弁13の電動アクチュエータ、並びに燃料添加弁11及び燃料噴射弁14が電気配線を介して接続されており、該ECU15によりこれらの機器が制御される。
On the other hand, the
ところで、排気通路3に配置されたNSR7では、吸蔵されるNOxが内燃機関1の運転時間と共に増加する。そして、NSR7は吸蔵されたNOxが増加して行くと、NOx吸蔵能力が低下してしまう。最終的には、NSR7のNOx吸蔵能力が飽和し、排気中のNOxがNSR7に吸蔵されずに大気中へ放出されてしまうおそれもある。そこで、NSR7のNOx吸蔵能力を回復させるために、NSR7に吸蔵されたNOx吸蔵量が所定量以上になると、燃料添加弁11から燃料を添加させる。これにより、燃料添加弁11よりも下流側の排気通路3に配置されたNSR7に流入する排気の空燃比を低下させ、NSR7からNOxを放出還元させるNOx還元を実施する場合がある。本実施例におけるNOx還元を実行するECU15が本発明の排気空燃比低下手段に相当する。
By the way, in the
また、NSR7では、NOxと共に吸蔵されるSOxが内燃機関1の運転時間と共に増加する。そして、NSR7は吸蔵されたSOxが増加して行くと、NOx吸蔵能力が低下してしまう。そこで、NSR7のNOx吸蔵能力を回復させるために、NSR7に吸蔵されたSOx吸蔵量が所定量以上になると、燃料添加弁11から燃料を添加させる。これにより、燃料添加弁11よりも下流側の排気通路3に配置されたNSR7を高温に昇温すると共にNSR7に流入する排気の空燃比を低下させ、NSR7からSOxを放出還元させるS再生を実施する場合がある。本実施例におけるS再生を実行するECU15が本発明の排気空燃比低下手段に相当する。以下、S再生を例に挙げて説明する。しかし、NOx還元でも同様な制御が行われる。
In
このようなS再生は、内燃機関1が搭載された車両の減速時等に実行される。ここで、S再生を実行する際に、NSR7に流入する排気の流量が多いと、図2に実線で示すように、NSR7に流入する排気の空燃比を低下させるために燃料添加弁11によって供給される燃料の添加量が増加し、燃料の反応が過度に生じてNSR7の一部が過度に昇温し、
NSR7では部分的に過昇温するおそれがある。しかし、S再生を実行する際に、DPF8に流入する排気の流量が多いと、図2に破線で示すように、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱よりも、DPF8を流通する排気による冷却が勝り、DPF8では過昇温しない。
Such S regeneration is performed when the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted is decelerated. Here, when the S regeneration is performed, if the flow rate of the exhaust gas flowing into the
NSR7 may partially overheat. However, when the S regeneration is performed, if the flow rate of the exhaust gas flowing into the
一方、S再生を実行する際に、DPF8に流入する排気の流量が少ないと、図3に破線で示すように、DPF8を流通する排気による冷却よりも、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱が勝り、DPF8では部分的に過昇温するおそれがある。しかし、S再生を実行する際に、NSR7に流入する排気の流量が少ないと、図3に実線で示すように、NSR7に流入する排気の空燃比を低下させるために燃料添加弁11によって添加される燃料の添加量が減少し、燃料の反応が抑制されてNSR7が過度に昇温することはなく、NSR7では過昇温しない。
On the other hand, when performing the S regeneration, if the flow rate of the exhaust gas flowing into the
そこで、本実施例では、図4に示すように、NSR7に対するS再生を実行する際に、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量を、S再生を実行する前に比して減少させる又は零にするようにした。またそれと共に、S再生を終了する際に、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量を、S再生の実行中に比して増加させるようにした。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, when performing S regeneration on the
ここで、S再生を実行する際に排気の流量を減少させる又は零にするタイミングは、S再生を実行して燃料添加弁11から燃料が添加された後のタイミングでもよいし、燃料添加弁11から燃料が添加される直前のタイミングでもよく、限定されない。すなわち、排気の流量が減少した又は零となった状態のときに、燃料添加弁11から添加された燃料によって排気の空燃比が低下されており、排気の酸素濃度が減少した状態となっていればよい。本実施例では、図4に示すように、排気の流量を所定流量以下にした直後に、S再生を開始し燃料添加弁11から燃料を添加するようにしている。これは、排気の流量を減少させた状態で燃料添加弁11から燃料を添加すると、排気の空燃比を低下させるために必要な燃料の添加量が少なくて済むからである。 Here, the timing at which the flow rate of the exhaust gas is reduced or made zero when performing the S regeneration may be the timing after the S regeneration is performed and the fuel is added from the fuel addition valve 11, or the fuel addition valve 11 The timing just before the fuel is added may be used and is not limited. That is, when the exhaust gas flow rate is reduced or zero, the air-fuel ratio of the exhaust gas is lowered by the fuel added from the fuel addition valve 11, and the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced. That's fine. In this embodiment, as shown in FIG. 4, immediately after the flow rate of the exhaust gas is reduced to a predetermined flow rate or less, S regeneration is started and fuel is added from the fuel addition valve 11. This is because if the fuel is added from the fuel addition valve 11 in a state where the flow rate of the exhaust gas is reduced, the amount of fuel addition required for lowering the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reduced.
S再生を実行する際における低下する排気の空燃比は、排気空燃比センサ10が検出する検出値をフィードバックして燃料添加弁11からの燃料の添加量を制御し、所望のリッチ空燃比となるようにしている。
The air-fuel ratio of the exhaust gas that is lowered when the S regeneration is performed is a desired rich air-fuel ratio by feeding back the detection value detected by the exhaust air-
S再生を実行する際に排気の流量を減少させる又は零にする手法は、スロットル弁6の開度を閉じ側に制御して吸気量を減少させ、内燃機関1から排出させる排気の流量を減少させることでもよい。可変ノズルベーン4cの開度を閉じ側に制御してタービン4bよりも下流側の排気通路3の排気の流量を減少させることでもよい。排気絞り弁9を閉じ側に制御して排気通路3を流通する排気の流量を減少させる又は零にすることでもよい。内燃機関1を機関停止して内燃機関1から排出される排気を零にすることでもよい。EGR弁13を開き側に制御してEGR通路12に排気の多くを還流させてEGR通路12との接続部より下流側の排気通路3の排気の流量を減少させることでもよい。本実施例では、上記列挙した手法の1つ又は2以上を組み合わせることにより、排気の流量を減少させる又は零にすることができる。排気の流量は、空燃比を低下させた排気がNSR7に留まり易く、NSR7のNOx吸蔵能力を回復させることが促進できるように、できるだけ減少させるか、又は零にすることが望ましい。
The method of reducing or reducing the exhaust flow rate when executing the S regeneration is to control the opening degree of the throttle valve 6 to the closed side to reduce the intake air amount, thereby reducing the flow rate of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1. It may be allowed to. The flow rate of the exhaust gas in the
一方、S再生を終了する際に排気の流量を増加させるタイミングは、S再生が終了して燃料添加弁11から燃料が添加終了された後のタイミングでもよいし、燃料添加弁11から燃料が添加終了される直前のタイミングでもよく、限定されない。すなわち、燃料添加弁11からの燃料の添加が終了されることによって排気の空燃比が上昇して、排気の酸素濃度が増加した状態となったときに、排気の流量が増加した状態となっていればよい。本
実施例では、図4に示すように、S再生が終了して燃料添加弁11から燃料が添加終了された後に、排気空燃比センサ10の検出値が所定空燃比以上になると、排気の流量を増加させるようにしている。
On the other hand, the timing of increasing the exhaust gas flow rate when S regeneration ends may be the timing after S regeneration ends and the addition of fuel from the fuel addition valve 11 ends, or the fuel is added from the fuel addition valve 11 It may be the timing just before the end, and is not limited. That is, when the addition of fuel from the fuel addition valve 11 is completed and the air-fuel ratio of the exhaust gas is increased and the oxygen concentration of the exhaust gas is increased, the flow rate of the exhaust gas is increased. Just do it. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the detected value of the exhaust air /
S再生を終了する際に排気の流量を増加させる手法は、スロットル弁6の開度を開き側に制御して吸気量を増加させ、内燃機関1から排出させる排気の流量を増加させることでもよい。可変ノズルベーン4cの開度を開き側に制御してタービン4bよりも下流側の排気通路3の排気の流量を増加させることでもよい。排気絞り弁9を開き側に制御して排気の流量を増加させることでもよい。停止していた内燃機関1を再始動させて内燃機関1から排気を排出させることでもよい。EGR弁13を閉じ側に制御してEGR通路12には排気をあまり還流させずEGR通路12との接続部より下流側の排気通路3の排気の流量を増加させることでもよい。本実施例では、上記列挙した手法の1つ又は2以上を組み合わせることにより、排気の流量を増加させることができる。排気の流量は、車両の減速時等の内燃機関1が通常運転されることにより排出される流量であればよい。
The method of increasing the exhaust gas flow rate when the S regeneration is finished may be to increase the intake air flow rate by controlling the opening of the throttle valve 6 to the open side to increase the exhaust gas flow rate discharged from the internal combustion engine 1. . The flow rate of the exhaust gas in the
本実施例によると、S再生を実行する際に、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量がS再生の実行前に比して減少する又は零となる。このため、DPF8が部分的に過昇温するおそれが生じるような排気の流量が減少する又は零となるときには、燃料添加弁11によってDPF8よりも上流側から燃料が添加され、DPF8に流入する排気の空燃比も低下しており、DPF8に流入する排気の酸素濃度が減少している。すると、図5に実線で示すように、排気の流量が減少する又は零となるときにはDPF8に流入する排気の酸素濃度が低いので、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱があまり生じず、DPF8の過昇温が回避できる。また、NSR7に流入する排気の空燃比を低下させるために燃料添加弁11によって供給される燃料の添加量が減少して燃料の反応が抑制されてNSR7が過度に昇温することはなく、NSRの過昇温も回避できる。さらには、空燃比を低下させた排気がNSR7に留まり易く、NSR7のNOx吸蔵能力を回復させることが促進でき、NSR7のNOx吸蔵能力を好適に回復できる。
According to the present embodiment, when the S regeneration is executed, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
一方、本実施例によると、S再生を終了する際に、排気の流量がS再生の実行中に比して増加する。このため、燃料添加弁11によってDPF8よりも上流側から燃料が添加されなくなり、DPF8に流入する排気の空燃比が上昇し始め、DPFに流入する排気の酸素濃度が増加する。しかし、このときには、DPF8に流入する排気の流量が増加する。これにより、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱よりも、DPF8を流通する排気による冷却が勝り、DPF8の過昇温が回避できる。また、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量が増加するときには、S再生が終了し排気空燃比の低下を終了しているので、燃料の反応は生じずNSR7が過度に昇温されず、NSR7の過昇温も回避できる。
On the other hand, according to the present embodiment, when the S regeneration is terminated, the flow rate of the exhaust gas is increased as compared with the execution of the S regeneration. For this reason, fuel is not added from the upstream side of the
したがって、本実施例によると、NSR7及びDPF8の過昇温を回避しつつ、NSR7のNOx吸蔵能力を好適に回復させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suitably recover the NOx storage capability of the
次に、本実施例によるS再生制御ルーチン1について説明する。図6は、本実施例によるS再生制御ルーチン1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。本ルーチンを実行するECU15が本発明の第1制御手段に相当する。
Next, the S regeneration control routine 1 according to this embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the S regeneration control routine 1 according to this embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time. The
ステップS101では、S再生実行要求があるか否かを判別する。車両の減速時等における各種センサで検出する内燃機関1の運転状態等からS再生実行条件が成立している場合に、S再生実行要求があると判断できる。 In step S101, it is determined whether or not there is an S reproduction execution request. It can be determined that there is an S regeneration execution request when the S regeneration execution condition is established from the operating state of the internal combustion engine 1 detected by various sensors during deceleration of the vehicle or the like.
ステップS101において、S再生実行要求があると肯定判定された場合には、ステップS102へ移行する。ステップS101において、S再生実行要求がないと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。 If it is determined in step S101 that there is an S regeneration execution request, the process proceeds to step S102. If it is determined in step S101 that there is no S regeneration execution request, this routine is temporarily terminated.
ステップS102では、排気流量を減少させる又は零にする。上記列挙した手法の1つ又は2以上を組み合わせることにより、排気の流量を減少させる又は零にする。 In step S102, the exhaust flow rate is decreased or made zero. By combining one or more of the above listed techniques, the exhaust flow rate is reduced or zeroed.
ステップS103では、排気流量が所定流量以下か否かを判別する。エアフローメータ5で検出する吸気量や各種センサで検出する内燃機関1の運転状態等から排気流量を推定し、推定された排気流量が所定流量以下であるか否かを判別する。所定流量は、予め定められた流量であり、ステップS102の処理を行う前に比して減少した流量である。 In step S103, it is determined whether the exhaust flow rate is equal to or lower than a predetermined flow rate. The exhaust flow rate is estimated from the intake air amount detected by the air flow meter 5 and the operating state of the internal combustion engine 1 detected by various sensors, and it is determined whether or not the estimated exhaust flow rate is equal to or less than a predetermined flow rate. The predetermined flow rate is a predetermined flow rate, and is a flow rate that is reduced as compared to before performing the process of step S102.
ステップS103において、排気流量が所定流量以下であると肯定判定された場合には、ステップS104へ移行する。ステップS103において、排気流量が所定流量よりも多いと否定判定された場合には、ループしてステップS103へ戻る。 If it is determined in step S103 that the exhaust gas flow rate is equal to or lower than the predetermined flow rate, the process proceeds to step S104. If it is determined in step S103 that the exhaust gas flow rate is greater than the predetermined flow rate, the process loops and returns to step S103.
ステップS104では、S再生を実行する。すなわち、燃料添加弁11から燃料を添加し、NSR7を高温に昇温すると共にNSR7に流入する排気の空燃比を低下させ、NSR7からSOxを放出還元させる。
In step S104, S reproduction is executed. That is, fuel is added from the fuel addition valve 11, the temperature of the
ここで、S再生の実行期間は、排気空燃比センサ10が検出するNSR7の下流側の排気の空燃比や、NSR7のSOx吸蔵量、又は、NSR7の床温の少なくともいずれかの変化に基づいて制御されるとよい。これにより、S再生の実行時間を最適にできる。
Here, the execution period of S regeneration is based on a change in at least one of the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the
ステップS105では、排気空燃比センサ10の検出値が所定空燃比以上であるか否かを判別する。所定空燃比は、予め定められた空燃比であり、例えばS再生中の空燃比変動で検出されてしまうような低い空燃比ではなく、S再生が終了して排気の空燃比が上昇するときに検出できる空燃比が設定される。
In step S105, it is determined whether or not the detected value of the exhaust air /
ステップS105において、排気空燃比センサ10の検出値が所定空燃比以上であると肯定判定された場合には、ステップS106へ移行する。ステップS105において、排気空燃比センサ10の検出値が所定空燃比よりも低いと否定判定された場合には、ループしてステップS105へ戻る。
If it is determined in step S105 that the detected value of the exhaust air-
ステップS106では、排気流量を増加させる。上記列挙した手法の1つ又は2以上を組み合わせることにより、排気の流量を増加させる。 In step S106, the exhaust gas flow rate is increased. The exhaust flow rate is increased by combining one or more of the methods listed above.
以上説明した本ルーチンによれば、S再生を実行する直前に、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量を減少させる又は零にすることができると共に、S再生を終了した直後に、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量を増加させることができる。これにより、NSR7及びDPF8の過昇温を回避して、S再生を実行できる。
According to this routine described above, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
なお、上記実施例では、S再生について説明したが、NOx還元でも同様である。NOx還元の実行期間は、排気空燃比センサ10が検出するNSR7の下流側の排気の空燃比や、NSR7のNOx吸蔵量、又は、NSR7の床温の少なくともいずれかの変化に基づいて制御されるとよい。これにより、NOx還元の実行時間を最適にできる。
In the above embodiment, the S regeneration has been described, but the same applies to NOx reduction. The NOx reduction execution period is controlled based on a change in at least one of the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the
また、上記実施例では、S再生の実行時に排気の空燃比を低下させることを、燃料添加弁11から燃料を添加することで行っていた。しかし本発明はこれに限られない。例えば、主噴射増量やアフター噴射やポスト噴射といった、燃料噴射弁14から内燃機関1への
燃料供給量を増加して、S再生の実行時に排気の空燃比を低下させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced by adding fuel from the fuel addition valve 11 when performing the S regeneration. However, the present invention is not limited to this. For example, the amount of fuel supplied from the
また、上記実施例で列挙した排気流量調節手段に限られない。例えば、図7に示すように、2つの内燃機関1の排気通路3が途中で一旦合流し、再度分岐する構成において、再度分岐する排気通路3にNSR7及びDPF8が配置され、そのNSR7及びDPF8よりも上流に配置された排気制御弁18を開閉することによって、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量を調節するようにしてもよい。また、図8に示すように、内燃機関1の排気通路3にNSR7及びDPF8が配置され、NSR7よりも上流側の排気通路3からDPF8の下流側の排気通路3にバイパスするバイパス通路19を設けた構成において、排気の流通経路を、NSR7及びDPF8の配置された排気通路3か、バイパス通路19か、を選択する排気流通経路選択弁20を切り換えることによって、NSR7及びDPF8に流入する排気の流量を調節するようにしてもよい。また、図9に示すように、内燃機関1の排気通路3にNSR7及びDPF8が配置され、NSR7よりも上流側の排気通路3からDPF8の上流側の排気通路3にバイパスするバイパス通路21を設けた構成において、排気の流通経路を、NSR7の配置された排気通路3か、バイパス通路21か、を選択する排気流通経路選択弁22を切り換えることによって、NSR7に流入する排気の流量を調節するようにしてもよい。これらの場合には、排気制御弁18や排気流通経路選択弁20,21が本発明の排気流量調節手段に相当する。
Further, the exhaust flow rate adjusting means listed in the above embodiment is not limited. For example, as shown in FIG. 7, in a configuration in which the
また、上記実施例では、NSR7がDPF8よりも上流側の排気通路3に配置されていた。しかし本発明はこれに限られない。図10に示すように、NSR7がDPF8よりも下流側の排気通路3に配置されていてもよい。この場合であっても、DPF8よりも上流側の燃料添加弁11や内燃機関1から、S再生の実行時に、NSR7及びDPF8に流入する排気に燃料が供給されれば、上記実施例と同様な制御が可能となる。
Moreover, in the said Example, NSR7 was arrange | positioned in the
また、上記実施例では、排気空燃比センサ10の検出値を用いて排気空燃比を検出していた。しかし本発明はこれに限られない。例えば、排気空燃比センサ10と同位置に配置される、HCセンサや酸素濃度センサ等によって排気空燃比を検出してもよい。また、これらのセンサを用いず、内燃機関1の運転状態に基づくマップから排気空燃比を推定してもよい。
In the above embodiment, the exhaust air / fuel ratio is detected using the detected value of the exhaust air /
<実施例2>
本実施例では、NSR7がDPF8よりも下流側の排気通路3に配置されており、且つ、燃料添加弁11がDPF8とNSR7との間に配置された場合を説明する。本実施例ではその特徴部分を説明し、その他の構成は上記実施例と同様であるので説明は省略する。
<Example 2>
In the present embodiment, the case where the
本実施例では、図11に示すように、NSR7がDPF8よりも下流側の排気通路3に配置されている。また、燃料添加弁11がDPF8よりも下流側且つNSR7よりも上流側の排気通路3に配置されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 11, the
本実施例の構成であると、NSR7に対してS再生を実行する場合に、燃料添加弁11から燃料を添加しても、燃料添加弁11よりも上流側の排気通路3に配置されたDPF8に流入する排気の空燃比が低下せず、DPF8に流入する排気の酸素濃度が低下してない。これでは、S再生を実行する際に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量をS再生の実行前に比して減少させる又は零とすると、DPF8を流通する排気による冷却よりも、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱が勝り、DPF8が部分的に過昇温するおそれがある。
With the configuration of this embodiment, when performing S regeneration on the
そこで、本実施例では、S再生を実行する際に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量を、S再生を実行する前に比して減少させる又は零にし、且つ、DPF8に流入す
る排気の酸素濃度を、S再生を実行する前に比して減少させるようにした。またそれと共に、S再生を終了する際に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量を、S再生の最中に比して増加させ、且つ、DPF8に流入する排気の酸素濃度を、S再生の実行中に比して増加させるようにした。
Therefore, in this embodiment, when performing the S regeneration, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
ここで、DPF8に流入する排気の酸素濃度を減少させる手法は、主噴射増量やアフター噴射やポスト噴射といった、燃料噴射弁14から内燃機関1への燃料供給量を増加して、内燃機関1から排出される排気の空燃比を低下させつつ、排気の酸素濃度を減少させるようにしている。なお、本手法では、主に、DPF8に流入する排気の酸素濃度を減少させることが目的であるため、NSR7に対してS再生を実行する程に排気の空燃比を低下させる必要はない。
Here, the method of reducing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the
DPF8に流入する排気の酸素濃度を増加させる手法は、主噴射増量やアフター噴射やポスト噴射といった、燃料噴射弁14から内燃機関1への燃料供給量の増加を止めて、内燃機関1から排出される排気の空燃比を上昇させつつ、排気の酸素濃度を増加させるようにしている。排気の酸素濃度の増加量は、車両の減速時等の内燃機関1が通常運転されることにより排出される量であればよい。このため、本実施例の内燃機関1が本発明の酸素濃度調節手段に相当する。
The method for increasing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the
本実施例によると、S再生を実行する際に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量がS再生の実行前に比して減少する又は零となり、且つ、DPF8に流入する排気の酸素濃度がS再生の実行前に比して減少する。このため、DPF8が部分的に過昇温するおそれが生じるような排気の流量が減少する又は零となるときには、燃料噴射弁14から内燃機関1へ燃料供給量が増加し、DPF8に流入する排気の酸素濃度が減少している。これにより、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱があまり生じず、DPF8の過昇温が回避できる。また、NSR7に流入する排気の空燃比を低下させるために燃料添加弁11によって供給される燃料の添加量が減少して燃料の反応が抑制されてNSR7が過度に昇温することはなく、NSR7の過昇温も回避できる。さらには、空燃比を低下させた排気がNSRに留まり易く、NSR7のNOx吸蔵能力を回復させることが促進でき、NSR7のNOx吸蔵能力を好適に回復できる。
According to the present embodiment, when performing S regeneration, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
一方、本実施例によると、S再生を終了する際に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量がS再生の実行中に比して増加し、且つ、DPF8に流入する排気の酸素濃度がS再生の実行中に比して増加する。このため、S再生が終了し排気空燃比の低下を終了すると、燃料噴射弁14から内燃機関1へ燃料供給量が減少し、DPF8に流入する排気の酸素濃度が増加する。しかし、このときには、DPF8に流入する排気の流量が増加する。これにより、DPF8に供給される酸素によるPMの酸化発熱よりも、DPF8を流通する排気による冷却が勝り、DPF8の過昇温が回避できる。また、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量が増加するときには、S再生が終了し排気空燃比の低下を終了しているので、燃料の反応は生じずNSR7が過度に昇温されず、NSR7の過昇温も回避できる。
On the other hand, according to the present embodiment, when the S regeneration is finished, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
したがって、DPF8及びNSR7の過昇温を回避しつつ、NSR7のNOx吸蔵能力を好適に回復させることができる。
Therefore, the NOx occlusion capability of
次に、本実施例によるS再生制御ルーチン2について説明する。図12は、本実施例によるS再生制御ルーチン2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。本ルーチンを実行するECU15が本発明の第2制御手段に相当する。なお、本ルーチンにおいて上記実施例のS再生制御ルーチン1と同様な処理については説明を省略する。
Next, the S
ステップS103において、排気流量が所定流量以下であると肯定判定された場合には、ステップS201へ移行する。ステップS103において、排気流量が所定流量よりも多いと否定判定された場合には、ループしてステップS103へ戻る。 If it is determined in step S103 that the exhaust gas flow rate is equal to or lower than the predetermined flow rate, the process proceeds to step S201. If it is determined in step S103 that the exhaust gas flow rate is greater than the predetermined flow rate, the process loops and returns to step S103.
ステップS201では、DPF8に流入する排気の酸素濃度を減少させる。すなわち、上記で説明した手法により燃料噴射弁14から内燃機関1への燃料供給量を増加する。
In step S201, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the
ステップS105において、排気空燃比センサ10の検出値が所定空燃比以上であると肯定判定された場合には、ステップS202へ移行する。ステップS105において、排気空燃比センサ10の検出値が所定空燃比よりも低いと否定判定された場合には、ループしてステップS105へ戻る。
If it is determined in step S105 that the detected value of the exhaust air-
ステップS202では、DPF8に流入する排気の酸素濃度を増加させる。すなわち、燃料噴射弁14から内燃機関1への燃料供給量を減少する。
In step S202, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the
以上説明した本ルーチンによれば、S再生を実行する直前に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量を減少させる又は零にし、且つ、DPF8に流入する排気の酸素濃度を減少させることができると共に、S再生を終了した直後に、DPF8及びNSR7に流入する排気の流量を増加させ、且つ、DPF8に流入する排気の酸素濃度を増加させることができる。これにより、DPF8及びNSR7の過昇温を回避して、S再生を実行できる。
According to the routine described above, immediately before the S regeneration is executed, the flow rate of the exhaust gas flowing into the
なお、上記実施例では、DPF8に流入する排気の酸素濃度を減少させることや増加させることを、燃料噴射弁14から内燃機関1への燃料供給量を調節することで行っていた。しかし本発明はこれに限られない。例えばDPF8よりも上流側の排気通路3に上流側燃料添加弁を配置し、上流側燃料添加弁から燃料を添加することで、DPF8に流入する排気の酸素濃度を減少させるようにしてもよい。この場合では、上流側燃料添加弁が本発明の酸素濃度調節手段に相当する。
In the above embodiment, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。 The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
1 内燃機関
2 吸気通路
3 排気通路
4 ターボチャージャ
4a コンプレッサ
4b タービン
4c 可変ノズルベーン
5 エアフローメータ
6 スロットル弁
7 NSR
8 DPF
9 排気絞り弁
10 排気空燃比センサ
11 燃料添加弁
12 EGR通路
13 EGR弁
14 燃料噴射弁
15 ECU
16 アクセル開度センサ
17 クランクポジションセンサ
18 排気制御弁
19 バイパス通路
20 排気流通経路選択弁
21 バイパス通路
22 排気流通経路選択弁
1
8 DPF
9
16
Claims (8)
前記排気通路に配置され、粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記触媒及び前記フィルタよりも上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段によって還元剤を供給し、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させて前記触媒の排気浄化能力を回復させる排気空燃比低下手段と、
前記触媒及び前記フィルタに流入する排気の流量を調節する排気流量調節手段と、
前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させる又は零にすると共に、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させていた最中に比して増加させる第1制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A catalyst that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and can recover the exhaust purification ability when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases,
A filter disposed in the exhaust passage and collecting particulate matter;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent upstream of the catalyst and the filter;
An exhaust air / fuel ratio lowering means for supplying a reducing agent by the reducing agent supply means and lowering an air / fuel ratio of exhaust flowing into the catalyst to recover an exhaust purification capability of the catalyst;
Exhaust flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing into the catalyst and the filter;
When the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means reduces the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means decreases the exhaust air flow ratio flowing into the catalyst. When the exhaust air-fuel ratio lowering means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means causes the exhaust flow rate to be reduced. A first control means for increasing the exhaust air / fuel ratio lowering means compared to the time when the exhaust air / fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst is being lowered,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記触媒よりも上流側の排気通路に配置され、粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側且つ前記触媒よりも上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段によって還元剤を供給し、前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させて前記触媒の排気浄化能力を回復させる排気空燃比低下手段と、
前記触媒及び前記フィルタに流入する排気の流量を調節する排気流量調節手段と、
前記フィルタよりも上流側の排気の酸素濃度を調節する酸素濃度調節手段と、
前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させ又は零にし、且つ、前記酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させる前に比して減少させると共に、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させることを終了する際に、前記排気流量調節手段によって排気の流量を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させていた最中に比して増加させ、且つ、前記酸素濃度調節手段によって排気の酸素濃度を、前記排気空燃比低下手段が前記触媒に流入する排気の空燃比を低下させいた最中に比して増加させる第2制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A catalyst that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and can recover the exhaust purification ability when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases,
A filter that is disposed in an exhaust passage upstream of the catalyst and collects particulate matter;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent downstream from the filter and upstream from the catalyst;
An exhaust air / fuel ratio lowering means for supplying a reducing agent by the reducing agent supply means and lowering an air / fuel ratio of exhaust flowing into the catalyst to recover an exhaust purification capability of the catalyst;
Exhaust flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing into the catalyst and the filter;
Oxygen concentration adjusting means for adjusting the oxygen concentration of the exhaust gas upstream of the filter;
When the exhaust air-fuel ratio lowering means lowers the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the catalyst, the exhaust flow rate adjusting means reduces the exhaust flow rate, and the exhaust air-fuel ratio lowering means decreases the exhaust air flow ratio flowing into the catalyst. The oxygen concentration of the exhaust gas is reduced or reduced to zero as compared with before the reduction, and the oxygen concentration of the exhaust gas is compared with that before the exhaust air / fuel ratio reduction device reduces the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst. And when the exhaust air-fuel ratio reducing means finishes reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst, the exhaust air-fuel ratio reducing means reduces the exhaust flow rate by the exhaust flow rate adjusting means. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is increased as compared with the time when the exhaust gas was being lowered, and the oxygen concentration of the exhaust gas is decreased by the oxygen concentration adjusting means, and the exhaust air-fuel ratio decreasing means flows into the catalyst A second control means for increasing compared during the air-fuel ratio of the exhaust gas was reduced that,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記排気通路から前記吸気通路へ排気の一部をEGRガスとして還流させるEGR通路に配置されたEGR弁の開度、前記排気通路に配置された排気絞り弁の開度、ターボチャージャのタービンに設けられたノズルベーンの開度、又は、前記内燃機関の機関停止の少なくともいずれかによって排気の流量を調節することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust flow rate adjusting means includes an opening degree of a throttle valve disposed in an intake passage of the internal combustion engine,
An opening degree of an EGR valve arranged in an EGR passage for recirculating a part of the exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage as EGR gas, an opening degree of an exhaust throttle valve arranged in the exhaust passage, and provided in a turbine of a turbocharger The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the flow rate of the exhaust gas is adjusted by at least one of an opening degree of the nozzle vane provided or an engine stop of the internal combustion engine. .
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