JP2010112192A - Exhaust emission purifying apparatus for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an emission amount of an emission component such as HC to the atmosphere while suppressing the deterioration of fuel consumption caused by a rich spike when a catalyst temperature is high. <P>SOLUTION: An exhaust emission purifying apparatus includes a catalyst 32 for purifying exhaust emission having an exhaust emission function installed in an exhaust emission passage 31 of an internal combustion engine 1, a catalyst temperature detecting means 66 for detecting a temperature of the catalyst 32, an activation determination means 51 for determining whether or not the catalyst 32 is activated based on detected values of the catalyst temperature detecting means 66, and a control means 51 for selecting and executing either an exhaust emission temperature rising mode which gives priority to a raising exhaust emission temperature as an operating mode of an engine, or an exhaust emission component reducing mode which gives priority to a reducing exhaust emission component based on a determination result of the activation determination means 51. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御に関し、特に、排気性能の低下を防止しつつ、排気浄化用の触媒を早期活性化させるための制御に関する。   The present invention relates to control of an internal combustion engine, and more particularly to control for early activation of an exhaust purification catalyst while preventing a decrease in exhaust performance.

内燃機関の排気通路には、排気を浄化するための触媒が設けられる。触媒は活性温度以上にならないと十分な浄化作用を発揮しないため、冷機始動時の排気性能確保のためには、機関始動後すみやかに活性化させる必要がある。   A catalyst for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. Since the catalyst does not exhibit a sufficient purifying action unless the temperature exceeds the activation temperature, it is necessary to activate the catalyst immediately after starting the engine in order to ensure the exhaust performance at the time of cold start.

触媒を活性化させるための手段として、空燃比を通常運転時よりもリッチ化すること(リッチスパイク)により排気温度を上昇させる方法が知られている。特許文献1では、ディーゼルエンジンから排出される未燃炭化物(HC)をトラップ、酸化する酸化触媒を早期活性化する場合に、酸化触媒でのHCの酸化による発熱量を利用し、酸化による発熱量の分だけ排気温度の上昇量、つまりリッチ化の度合いを小さくする思想が開示されている。これによれば、リッチスパイク量を小さくすることで燃費の悪化を抑制しつつ、HC排出量を低減することができる。
特開2005−2852号公報
As a means for activating the catalyst, a method is known in which the exhaust gas temperature is raised by making the air-fuel ratio richer than during normal operation (rich spike). In Patent Literature 1, when an oxidation catalyst that traps and oxidizes unburned carbide (HC) discharged from a diesel engine is activated early, the calorific value due to oxidation of HC in the oxidation catalyst is used, and the calorific value due to oxidation. The idea of reducing the amount of increase in exhaust temperature, that is, the degree of enrichment, is disclosed by that amount. According to this, it is possible to reduce the HC emission amount while suppressing the deterioration of fuel consumption by reducing the rich spike amount.
JP 2005-2852 A

しかしながら、特許文献1の方法では、酸化触媒内にトラップされているHC量がHC吸着限界に達すると、大気中に放出されるHC量(T.P.HC)が増大するという問題がある。   However, the method of Patent Document 1 has a problem that when the amount of HC trapped in the oxidation catalyst reaches the HC adsorption limit, the amount of HC released into the atmosphere (TPHC) increases.

そこで本発明では、触媒昇温時に、リッチスパイクによる燃費の悪化を抑制しつつ、HC等の排気成分の大気中への排出量を低減する排気浄化装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that reduces the exhaust amount of exhaust components such as HC into the atmosphere while suppressing deterioration of fuel consumption due to rich spikes when the temperature of the catalyst is raised.

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に介装され排気浄化機能を有する排気浄化用の触媒と、触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、触媒温度検出手段の検出値に基づいて触媒が活性化しているか否かを判定する活性化判定手段とを有する。そして、活性化判定手段の判定結果に基づいて、機関の運転モードとして排気温度を上昇させることを優先する排気昇温モードまたは排気成分を低減させることを優先する排気成分低減モードのいずれかを選択して実行する制御手段と、を備える。   An exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present invention includes an exhaust purification catalyst having an exhaust purification function interposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the catalyst, and detection of the catalyst temperature detection means. Activation determining means for determining whether the catalyst is activated based on the value. Then, based on the determination result of the activation determination means, select either the exhaust temperature raising mode that prioritizes raising the exhaust temperature or the exhaust component reduction mode that prioritizes reducing exhaust components as the engine operation mode Control means to be executed.

本発明によれば、触媒の活性状態に応じて運転モードを切り換えるので、例えば、酸化触媒のように浄化性能が温度に対してヒステリシスを有し、触媒が活性化した後は昇温時に比べて低い排気温度でも浄化性能を発揮できる場合には、無駄に昇温させることがなくなるので、燃費性能の悪化を抑制できる。さらに、排気成分制限モードを実行することで、排気成分の大気中への排出量を低減することができる。   According to the present invention, since the operation mode is switched according to the active state of the catalyst, for example, the purification performance has hysteresis with respect to the temperature as in the case of an oxidation catalyst, and after the catalyst is activated, compared with the time of temperature increase. If the purification performance can be exhibited even at a low exhaust temperature, the temperature is not increased unnecessarily, and the deterioration of the fuel consumption performance can be suppressed. Furthermore, by executing the exhaust component restriction mode, the amount of exhaust components discharged into the atmosphere can be reduced.

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態を適用するディーゼルエンジンの構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a diesel engine to which the present embodiment is applied.

吸気通路11には、エアフローメータ12及び吸気温度センサ65が設置されており、エアフローメータ12により吸入空気量が測定され、吸気温度センサ65により吸入空気の温度が測定される。エアフローメータ12を通過した吸入空気は、サージタンク13に流入し、マニホールド部で各気筒に分配される。サージタンク13の上流には、電子制御ユニット(以下「ECU」という。)51からの信号に応じて作動する吸気絞り弁14及びEGR弁42が設定されている。吸気絞り弁14により吸入空気量が制御され、EGR弁42により後述する排気通路31から還流するEGR量が制御される。   An air flow meter 12 and an intake air temperature sensor 65 are installed in the intake passage 11, the intake air amount is measured by the air flow meter 12, and the intake air temperature is measured by the intake air temperature sensor 65. The intake air that has passed through the air flow meter 12 flows into the surge tank 13 and is distributed to each cylinder in the manifold portion. An intake throttle valve 14 and an EGR valve 42 that operate in response to a signal from an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 51 are set upstream of the surge tank 13. The intake throttle valve 14 controls the intake air amount, and the EGR valve 42 controls the EGR amount that recirculates from an exhaust passage 31 described later.

エンジン1のシリンダヘッドには、燃焼室上部中央に臨ませてインジェクタ21が設置されている。図示しない燃料ポンプにより送り出された燃料は、コモンレール22を介して所定圧力でインジェクタ21に供給され、インジェクタ21により燃焼室内に噴射される。   An injector 21 is installed on the cylinder head of the engine 1 so as to face the upper center of the combustion chamber. The fuel delivered by a fuel pump (not shown) is supplied to the injector 21 at a predetermined pressure via the common rail 22 and is injected into the combustion chamber by the injector 21.

排気通路31には、マニホールド部の下流にHC吸着触媒32が設置されている。HC吸着触媒32が低温状態にあるエンジン1の始動後等において、HC吸着触媒32により排気ガスからHCが除去される。運転が継続され、排気ガス温度が上昇すると、排気ガス中のNOxとHC吸着触媒32に吸着されているHCとが反応し、NOxが還元されるとともに、HCが処理される。HC吸着触媒32には触媒温度を検出するための触媒温度センサ66が、そしてHC吸着触媒32の下流には、排気ガス温度を検出するための排気ガス温度センサ61が設置されている。   In the exhaust passage 31, an HC adsorption catalyst 32 is installed downstream of the manifold portion. HC is removed from the exhaust gas by the HC adsorption catalyst 32, for example, after the start of the engine 1 in which the HC adsorption catalyst 32 is in a low temperature state. When the operation is continued and the exhaust gas temperature rises, NOx in the exhaust gas reacts with HC adsorbed on the HC adsorption catalyst 32, NOx is reduced, and HC is processed. A catalyst temperature sensor 66 for detecting the catalyst temperature is installed in the HC adsorption catalyst 32, and an exhaust gas temperature sensor 61 for detecting the exhaust gas temperature is installed downstream of the HC adsorption catalyst 32.

排気通路31は、EGR管41により吸気通路11と接続されている。EGR管41には、ECU51からの信号に応じて作動するEGR弁42が設置されており、EGR弁42の開度に応じた適量の排気ガスが吸気通路11に還流される。   The exhaust passage 31 is connected to the intake passage 11 by an EGR pipe 41. The EGR pipe 41 is provided with an EGR valve 42 that operates in response to a signal from the ECU 51, and an appropriate amount of exhaust gas according to the opening of the EGR valve 42 is recirculated to the intake passage 11.

ECU51には、エアフローメータ12の吸入空気量検出信号、排気温度センサ61の排気ガス温度検出信号のほか、水温センサ62からの冷却水温度検出信号、センサ63からのクランク角検出信号(ECU51は、これに基づいてエンジン回転数Neを演算する。)、センサ64からのアクセル開度検出信号、燃圧センサ65からの燃料圧力検出信号、吸気温度センサ65からの吸気温度検出信号及び触媒温度センサ66からの触媒温度検出信号が入力される。   In addition to the intake air amount detection signal of the air flow meter 12 and the exhaust gas temperature detection signal of the exhaust temperature sensor 61, the ECU 51 includes a coolant temperature detection signal from the water temperature sensor 62, a crank angle detection signal from the sensor 63 (the ECU 51 Based on this, the engine speed Ne is calculated.), The accelerator opening detection signal from the sensor 64, the fuel pressure detection signal from the fuel pressure sensor 65, the intake air temperature detection signal from the intake air temperature sensor 65, and the catalyst temperature sensor 66. The catalyst temperature detection signal is input.

図2は、ECU51が実行する触媒昇温制御のフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart of the catalyst temperature increase control executed by the ECU 51.

ステップS100では、触媒温度センサ66の検出信号に基づいて酸化触媒32のベッド温度Tbedを読み込む。   In step S100, the bed temperature Tbed of the oxidation catalyst 32 is read based on the detection signal of the catalyst temperature sensor 66.

ステップS101では、ベッド温度Tbedが第1活性温度T1以下であるか否かを判定する。第1活性温度T1以下の場合はステップS102に進み、そうでない場合はステップS108に進む。第1活性温度T1は、酸化触媒32が非活性状態から昇温して活性化するときの活性温度である。   In step S101, it is determined whether or not the bed temperature Tbed is equal to or lower than the first activation temperature T1. If the temperature is equal to or lower than the first activation temperature T1, the process proceeds to step S102, and if not, the process proceeds to step S108. The first activation temperature T1 is an activation temperature when the oxidation catalyst 32 is activated by raising the temperature from the inactive state.

ステップS102では、ベッド温度Tbedが第2活性温度T2以下であるか否かを判定する。第2活性温度T2以下の場合はステップS103に進み、そうでない場合はステップS105に進む。第2活性温度T2は、すでに活性化した酸化触媒32の活性領域の下限温度である。酸化触媒32の浄化性能は、図3に示すように温度に対してヒステリシスを有し、第1活性温度T1は第2活性温度T2よりも低い値となる。   In step S102, it is determined whether or not the bed temperature Tbed is equal to or lower than the second activation temperature T2. If the temperature is equal to or lower than the second activation temperature T2, the process proceeds to step S103. Otherwise, the process proceeds to step S105. The second activation temperature T2 is a lower limit temperature of the active region of the oxidation catalyst 32 that has already been activated. As shown in FIG. 3, the purification performance of the oxidation catalyst 32 has hysteresis with respect to temperature, and the first activation temperature T1 is lower than the second activation temperature T2.

ステップS103では、活性状態か否かを示す第1フラグFlg1をゼロに、つまり非活性状態とする。   In step S103, the first flag Flg1 indicating whether or not it is in the active state is set to zero, that is, inactive.

ステップS104では、後述する昇温モードを実行する。   In step S104, a temperature raising mode to be described later is executed.

ステップS105では、第1フラグFlg1がゼロか否かを判定し、ゼロの場合(非活性状態)はステップS103に進み、1の場合(活性状態)はステップS106に進む。   In step S105, it is determined whether or not the first flag Flg1 is zero. If it is zero (inactive state), the process proceeds to step S103. If it is one (active state), the process proceeds to step S106.

ステップS106では、後述するモード選択制御を実行する。   In step S106, mode selection control described later is executed.

ステップS107では、第2フラグFlg2がゼロか否かを判定する。第2フラグFlgは、後述するE.O.E低減モードの場合は1、昇温モードの場合はゼロとなるので、ゼロの場合はステップS104に、1の場合はステップS109に進む。   In step S107, it is determined whether or not the second flag Flg2 is zero. The second flag Flg is an E.D. O. Since it is 1 in the E reduction mode and zero in the temperature raising mode, the process proceeds to step S104 when it is zero, and to step S109 when it is 1.

一方、ステップS101でベッド温度Tbedが第1活性温度T1より高温の場合は、ステップS108に進んで第1フラグFlgを1にし、ステップS109に進む。   On the other hand, if the bed temperature Tbed is higher than the first activation temperature T1 in step S101, the process proceeds to step S108, the first flag Flg is set to 1, and the process proceeds to step S109.

次に、ステップS104で実行する昇温モードについて説明する。   Next, the temperature raising mode executed in step S104 will be described.

図4は、昇温モードの制御ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a control routine in the temperature raising mode.

ステップS200では、燃料の目標主噴射時期tMainITを、暖機状態における噴射時期よりも遅角側のtMainIT1に設定する。   In step S200, the target main injection timing tMainIT of fuel is set to tMainIT1 that is retarded from the injection timing in the warm-up state.

ステップS201では、目標空燃比tLambを、暖機状態におけるリーン空燃比よりもリッチなLamb1に設定する。   In step S201, the target air-fuel ratio tLamb is set to Lamb1 that is richer than the lean air-fuel ratio in the warm-up state.

ステップS202では、後述する目標吸気絞り弁開度TVO演算を実行する。   In step S202, a target intake throttle valve opening TVO calculation described later is executed.

ステップS203では、後述する目標EGR弁開度tAEGR演算を実行する。   In step S203, a target EGR valve opening tAEGR calculation described later is executed.

なお、必ずしも目標空燃比のリッチ化及び主噴射時期tMainITの遅角化の両方を行う必要はなく、少なくともいずれか一方を行えばよい。また、主噴射時期tMainITの遅角化にかえて、主噴射の後に再度燃料噴射を行う、いわゆる後噴射を行うようにしてもよい。   Note that it is not always necessary to both enrich the target air-fuel ratio and retard the main injection timing tMainIT, and at least one of them may be performed. Further, instead of retarding the main injection timing tMainIT, so-called post-injection, in which fuel injection is performed again after main injection, may be performed.

ここで、ステップS202で実行する目標吸気絞り弁開度TVO演算、及びステップS203で実行する目標EGR弁開度tAEGR演算について、図5、図6を参照して説明する。   Here, the target intake throttle valve opening TVO calculation executed in step S202 and the target EGR valve opening tAEGR calculation executed in step S203 will be described with reference to FIGS.

図5は目標吸気絞り弁開度TVO演算のフローチャートである。本ルーチンは、たとえば20ms毎に実行する。   FIG. 5 is a flowchart of the target intake throttle valve opening TVO calculation. This routine is executed every 20 ms, for example.

ステップS300では、エンジン回転数Ne、燃料噴射量Qf、目標空気過剰率tLambを読み込む。   In step S300, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qf, and the target excess air ratio tLamb are read.

ステップS301では、目標吸入空気量tQacを式(1)により算出する。   In step S301, the target intake air amount tQac is calculated by equation (1).

tQac=tLamb×14.6×Qf ・・・(1)     tQac = tLamb × 14.6 × Qf (1)

ステップS302では、目標充填率tQh0を式(2)により算出する。   In step S302, the target filling rate tQh0 is calculated by equation (2).

tQh0=tQac÷(VCE#×ROU#) ・・・(2)
なお、VCE#は気筒当たりの排気量、ROU#は空気密度である。
tQh0 = tQac ÷ (VCE # × ROU #) (2)
VCE # is the displacement per cylinder, and ROU # is the air density.

ステップS303では、目標充填率tQh0により図7のテーブルを検索して、目標空気流量比tADNVを読み出す。   In step S303, the table in FIG. 7 is searched based on the target filling rate tQh0, and the target air flow rate ratio tADNV is read out.

ステップS304では、tADNV及びNeに基づいて下式(3)により目標開口面積tAtvoを算出する。なお、総排気量をVOL#とする。   In step S304, the target opening area tAtvo is calculated by the following equation (3) based on tADNV and Ne. The total displacement is VOL #.

tAtvo=tADNV×Ne×VOL#・・・(3)     tAtvo = tADNV × Ne × VOL # (3)

ステップS305では、tAtvoにより図8に示すテーブルを検索し、目標吸気絞り弁開度TVOを設定する。   In step S305, the table shown in FIG. 8 is retrieved by tAtvo, and the target intake throttle valve opening TVO is set.

図6は目標EGR弁開度tAEGR演算のフローチャートである。本ルーチンは、たとえば20ms毎に実行する。   FIG. 6 is a flowchart of the target EGR valve opening tAEGR calculation. This routine is executed every 20 ms, for example.

S400では、エンジン回転数Ne、燃料噴射量Qf及び目標吸入空気量tQacを読み込む。S401では、Ne及びQfにより図9に示すマップを検索し、目標EGR率Megrを読み出す。S402では、tQac及びMegrに基づいて下式(4)により目標EGRガス量tQecを算出する。S403では、tQecにより図10に示すテーブルを検索し、目標EGR弁開度tAEGRを設定する。   In S400, the engine speed Ne, the fuel injection amount Qf, and the target intake air amount tQac are read. In S401, the map shown in FIG. 9 is searched using Ne and Qf, and the target EGR rate Megr is read. In S402, the target EGR gas amount tQec is calculated by the following equation (4) based on tQac and Megr. In S403, the table shown in FIG. 10 is retrieved by tQec, and the target EGR valve opening tAEGR is set.

tQec=tQac×Megr・・・(4)     tQec = tQac × Megr (4)

次に、図2のステップS109で実行するE.O.E低減モードについて説明する。   Next, the E.D. O. The E reduction mode will be described.

図11はE.O.E低減モードの制御ルーチンを示す
ステップS500では、燃料の目標主噴射時期tMainITを、図4のステップS200で設定した目標主噴射時期tMainIT1よりも進角側の値であるtMainIT2に設定する。
FIG. O. In step S500 showing the control routine in the E reduction mode, the target main injection timing tMainIT of fuel is set to tMainIT2 which is a value on the advance side of the target main injection timing tMainIT1 set in step S200 of FIG.

ステップS501では、目標空燃比tLambを、図4のステップS201で設定したLamb1よりもリーンなLamb2に設定する。   In step S501, the target air-fuel ratio tLamb is set to Lamb2, which is leaner than Lamb1 set in step S201 of FIG.

なお、ステップS500、S501において設定する目標主噴射時期tMainIT及び目標空燃比tLambは、後述するモード選択制御中に算出するHC排出重量に基づいて、HC排出量が少なくなるような排気温度となるように設定する。   It should be noted that the target main injection timing tMainIT and the target air-fuel ratio tLamb set in steps S500 and S501 are such that the exhaust gas temperature becomes such that the HC emission amount decreases based on the HC emission weight calculated during mode selection control described later. Set to.

なお、必ずしも目標空燃比のリーン化、主噴射時期の進角化の両方を行う必要はなく、少なくとも一方を行えばよい。   Note that it is not always necessary to perform both leaning of the target air-fuel ratio and advancement of the main injection timing, and at least one of them may be performed.

ステップS502、S503については、図4のステップS202、S203と同様なので、説明を省略する。   Steps S502 and S503 are the same as steps S202 and S203 in FIG.

次に、図2のステップS106で実行するモード選択制御について説明する。   Next, the mode selection control executed in step S106 in FIG. 2 will be described.

図12は、図2のステップS106で実行するモード選択制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御は、ベッド温度TbedがT2〜T1間であるときに、昇温制御またはE.O.E低減制御のいずれを実施するかを選択するためのものである。   FIG. 12 is a flowchart showing a control routine of mode selection control executed in step S106 of FIG. In this control, when the bed temperature Tbed is between T2 and T1, the temperature rise control or the E.P. O. This is for selecting which one of the E reduction control is performed.

ステップS600では、触媒温度センサ66の検出信号に基づいて酸化触媒32のベッド温度Tbedを読み込む。   In step S600, the bed temperature Tbed of the oxidation catalyst 32 is read based on the detection signal of the catalyst temperature sensor 66.

ステップS601では、ベッド温度Tbedに基づいて酸化触媒32の浄化率ηを推定する。推定方法としては、予めエンジン運転試験を行って、ベッド温度Tbedと浄化率ηとの関係をマップ化しておき、これを検索するようにする。   In step S601, the purification rate η of the oxidation catalyst 32 is estimated based on the bed temperature Tbed. As an estimation method, an engine operation test is performed in advance, the relationship between the bed temperature Tbed and the purification rate η is mapped, and this is searched.

ステップS602では、エンジン回転数NE、トルクTrq、吸入空気量rQacを読み込む。エンジン回転数NEはクランク角センサ63、吸入空気量rQacはエアフローメータ12の検出信号に基づいて読み込む。トルクTrqは、燃料噴射量に基づいて算出する。   In step S602, the engine speed NE, torque Trq, and intake air amount rQac are read. The engine speed NE is read based on the crank angle sensor 63 and the intake air amount rQac is read based on the detection signal of the air flow meter 12. The torque Trq is calculated based on the fuel injection amount.

ステップS603では、エンジン1から排出される排気ガス量であるE.O.ガス排出量及び排ガス中のHC濃度を検出する。また、触媒空間速度SVを算出する。   In step S603, E. is the amount of exhaust gas discharged from the engine 1. O. Detect gas emissions and HC concentration in exhaust gas. Further, the catalyst space velocity SV is calculated.

E.O.ガス排出量は、吸入空気量Qacと燃料噴射量Qf(燃焼後のガス流量換算値)とを加算して算出する。HC濃度は、予めエンジン運転試験を行って各運転条件におけるHC濃度を把握しておき、その情報をマップに記憶しておいて検索する。なお、酸素濃度センサを用いて検出するようにしてもよい。これらE.O.ガス排出量とHC濃度を乗算することにより、排気中のHC排出重量を算出する。   E. O. The gas discharge amount is calculated by adding the intake air amount Qac and the fuel injection amount Qf (gas flow rate converted value after combustion). As for the HC concentration, an engine operation test is performed in advance to grasp the HC concentration under each operation condition, and the information is stored in a map and searched. It may be detected using an oxygen concentration sensor. These E.I. O. The HC emission weight in the exhaust is calculated by multiplying the gas emission amount and the HC concentration.

触媒空間速度SVは、触媒容量に対する一定時間あたりの通過ガス量であり、式(5)によって算出する。   The catalyst space velocity SV is a passing gas amount per fixed time with respect to the catalyst capacity, and is calculated by the equation (5).

SV=rQac/Vcat ・・・(5)
Vcat:触媒容量
SV = rQac / Vcat (5)
Vcat: catalyst capacity

ステップS604では、触媒空間速度SV及びベッド温度Tbedを用いて、図13のマップを検索することで反応速度を推定する。図13は予め実験等に基づいて作成した反応速度推定用マップであり、縦軸がベッド温度Tbed、横軸が触媒空間速度SVである。反応速度は、低SV・高Tbedほど大きく、高SV、低Tbedになるほど小さくなる。   In step S604, the reaction rate is estimated by searching the map of FIG. 13 using the catalyst space velocity SV and the bed temperature Tbed. FIG. 13 is a reaction rate estimation map created in advance based on experiments or the like. The vertical axis represents the bed temperature Tbed and the horizontal axis represents the catalyst space velocity SV. The reaction rate increases as the SV decreases and increases as Tbed, and decreases as the SV increases as the SV decreases.

ステップS605では、反応速度及びE.O.ガス排出量を用いて、図14のマップを検索することで、モード判定フラグFlg2を設定する。図14は、縦軸がE.O.ガス排出量、横軸が反応速度であり、低反応速度・低中E.O.ガス排出量の場合は、E.O.E.低減モード(Flg2=1)、それ以外の場合は昇温モード(Flg2=0)となっている。   In step S605, the reaction rate and E.E. O. The mode determination flag Flg2 is set by searching the map of FIG. 14 using the gas discharge amount. In FIG. O. Emission gas, horizontal axis is reaction rate, low reaction rate, low to medium E. O. For gas emissions, see E. O. E. The reduction mode (Flg2 = 1), otherwise the temperature increase mode (Flg2 = 0).

ここで設定したフラグを用いて、前述した図2のステップS107の判定を行い、昇温モードまたはE.O.E.低減モードのいずれかを実行する。   Using the flag set here, the determination in step S107 of FIG. O. E. Perform one of the reduction modes.

上述した昇温制御によれば、冷機始動時には昇温モードを実行して速やかに酸化触媒32を昇温し、活性温度T1を超えるとE.O.E.低減モードを実行してHC排出量の増大を防止する。そして、酸化触媒32の浄化性能は温度に対してヒステリシスをもつため、いったん活性温度T1に達した後は、T1よりも低いT2より高温側が活性領域となる。そこで、いったん活性温度T1に達した後で温度T2〜T1となった場合には、E.O.HC排出量が少なくなるように、昇温モードまたはE.O.E.低減モードのいずれかを選択して実行する。   According to the temperature raising control described above, the temperature raising mode is executed at the time of cold start to quickly raise the temperature of the oxidation catalyst 32. O. E. A reduction mode is executed to prevent an increase in HC emissions. Since the purification performance of the oxidation catalyst 32 has a hysteresis with respect to temperature, once it reaches the activation temperature T1, the higher temperature side becomes the active region from T2 lower than T1. Therefore, when the temperature reaches T2 to T1 after the activation temperature T1 is reached, E.I. O. In order to reduce the HC emission amount, the temperature increasing mode or O. E. Select and execute one of the reduction modes.

図15は、E.O.HC排出量及び排気温度と空気過剰率λとの関係を示す図である。なお、昇温モード及びE.O.E.低減モードについての説明で述べたように、空気過剰率λがリッチの場合は主燃焼噴射時期は相対的に遅角側に、リーンの場合は相対的に進角側になっている。   FIG. O. It is a figure which shows the relationship between HC discharge | emission amount and exhaust temperature, and excess air ratio (lambda). Note that the heating mode and E.I. O. E. As described in the description of the reduction mode, the main combustion injection timing is relatively retarded when the excess air ratio λ is rich, and relatively advanced when lean.

空気過剰率λがリッチ、リーンのいずれの場合も、排気温度が高くなるほどE.O.HC排出量が多くなる。ただし、温度Ta以下では、空気過剰率λがリーンの方がリッチの場合よりもE.O.HC排出量が少なく、温度Taより高温では、逆に空気過剰率λがリッチの方がリーンの場合よりもE.O.HC排出量が少なくなる。   In both cases where the excess air ratio λ is rich and lean, the E.C. O. HC emissions increase. However, at a temperature Ta or lower, the excess air ratio λ is E.E. O. When the amount of HC emission is small and the temperature is higher than the temperature Ta, conversely, when the excess air ratio λ is rich, the E.C. O. HC emissions are reduced.

したがって、E.O.E.低減モードの場合は、排気温度がTa以下かつ空気過剰率λがリーンとなるように制御し、昇温モードの場合は、排気温度がTaより高温かつ空気過剰率λがリッチとなるよう制御することで、排気性能を悪化させることなく、過不足のない触媒昇温を行うことができる。また、浄化率の温度に対するヒステリシスを考慮しているので、無駄に昇温させることがなく、これにより燃費性能の悪化を招くこともない。   Thus, E.I. O. E. In the reduction mode, control is performed so that the exhaust temperature is equal to or lower than Ta and the excess air ratio λ is lean, and in the temperature increase mode, control is performed so that the exhaust temperature is higher than Ta and the excess air ratio λ is rich. Thus, the catalyst temperature can be raised without excess or deficiency without deteriorating the exhaust performance. In addition, since the hysteresis of the purification rate with respect to the temperature is taken into consideration, the temperature is not increased unnecessarily, and thereby the fuel efficiency is not deteriorated.

以上により本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)酸化触媒32が活性化しているか否かに基づいて、排気昇温モードまたはE.O.E.低減モードのいずれかを選択して実行するので、無駄な昇温による燃費性能の悪化を抑制することができ、かつ大気中へのHC排出量を低減できる。   (1) Based on whether or not the oxidation catalyst 32 is activated, the exhaust temperature raising mode or E.E. O. E. Since any one of the reduction modes is selected and executed, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption performance due to useless temperature rise, and to reduce the amount of HC emissions into the atmosphere.

(2)機関始動から酸化触媒32が活性化するまでは昇温モードを選択し、いったん活性化した後の活性領域内では、酸化触媒32の浄化性能またはHC排出量の少なくとも一方に基づいて昇温モードまたはE.O.E.低減モードのいずれかを選択するので、酸化触媒32を早期に活性化させることができる。さらに、エンジン1から排出される排気成分を、酸化触媒32の浄化性能に応じた量に調整することができる。   (2) The temperature increase mode is selected from the start of the engine until the oxidation catalyst 32 is activated, and within the active region once activated, the temperature rises based on at least one of the purification performance of the oxidation catalyst 32 or the HC emission amount. Temperature mode or E.I. O. E. Since one of the reduction modes is selected, the oxidation catalyst 32 can be activated early. Furthermore, the exhaust component discharged from the engine 1 can be adjusted to an amount corresponding to the purification performance of the oxidation catalyst 32.

(3)昇温モードは、空気過剰率をリッチ方向に変化させる空気過剰率リッチ化、燃料の主噴射時期を遅角方向に変化させる噴射時期遅角化、主噴射後に燃料を噴射する後噴射、の少なくともいずれか一つを実施する運転モードであり、排気成分低減モードは、空気過剰率をリーン方向に変化させる空気過剰率リーン化、燃料の主噴射時期を進角方向に変化させる噴射時期進角化、の少なくとも一方を実施する運転モードである。これにより、排気性能を悪化させることなく、酸化触媒32を早期に活性化させることができる。   (3) The temperature raising mode includes enrichment of the excess air ratio that changes the excess air ratio in the rich direction, retarded injection timing that changes the main injection timing of the fuel in the retarded direction, and post-injection that injects fuel after the main injection. The exhaust component reduction mode is an operation mode in which at least one of the above is performed, and the exhaust component reduction mode is the lean air excess ratio that changes the excess air ratio in the lean direction, and the injection timing that changes the main injection timing of the fuel in the advance direction. This is an operation mode in which at least one of advancement is performed. Thereby, the oxidation catalyst 32 can be activated at an early stage without deteriorating the exhaust performance.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、酸化触媒32に替えて、NOx吸蔵還元型触媒やNOx直接還元型触媒等のNOx浄化触媒を備える構成であっても、同様の昇温モードとE.O.E低減モードを切換ることにより、NOxの排出量を低減しつつNOx浄化触媒を昇温することができる。ただし、E.O.E.低減モードにおける空気過剰率λは、酸化触媒32の場合とは異なり、リッチにするものとする。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims. For example, even in a configuration provided with a NOx purification catalyst such as a NOx occlusion reduction type catalyst or a NOx direct reduction type catalyst in place of the oxidation catalyst 32, a similar temperature increase mode and E.P. O. By switching the E reduction mode, it is possible to raise the temperature of the NOx purification catalyst while reducing the NOx emission amount. However, E.I. O. E. The excess air ratio λ in the reduction mode is made rich unlike the case of the oxidation catalyst 32.

本実施形態を適用するシステムの構成図である。It is a block diagram of the system to which this embodiment is applied. 触媒昇温のための制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine for catalyst temperature rising. 浄化率と触媒温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a purification rate and catalyst temperature. 昇温モード制御のフローチャートである。It is a flowchart of temperature rising mode control. 目標吸気絞り弁開度演算のフローチャートである。It is a flowchart of target intake throttle valve opening calculation. 目標EGR弁開度演算のフローチャートである。It is a flowchart of target EGR valve opening calculation. 目標空気流量比tADNVテーブルである。It is a target air flow rate ratio tADNV table. 目標吸気絞り弁開度テーブルである。It is a target intake throttle valve opening degree table. 目標EGR率テーブルである。It is a target EGR rate table. 目標EGR弁開度テーブルである。It is a target EGR valve opening degree table. E.O.E低減モード制御のフローチャートである。E. O. It is a flowchart of E reduction mode control. モード選択制御のフローチャートである。It is a flowchart of mode selection control. 反応速度マップである。It is a reaction rate map. モード判定フラグ設定用のマップである。It is a map for mode determination flag setting. E.O.HC排出量及び排気温度と空気過剰率λとの関係を示す図である。E. O. It is a figure which shows the relationship between HC discharge | emission amount and exhaust temperature, and excess air ratio (lambda).

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
11 吸気通路
12 エアフローメータ
13 サージタンク
14 吸気絞り弁
21 インジェクタ
22 コモンレール
31 排気通路
32 酸化触媒
41 EGR通路
42 EGR弁
51 電子制御ユニット(ECU)
61 排気ガス温度
62 水温センサ
63 クランク角センサ
64 アクセル開度センサ
65 吸気温度センサ
66 触媒温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 11 Intake passage 12 Air flow meter 13 Surge tank 14 Intake throttle valve 21 Injector 22 Common rail 31 Exhaust passage 32 Oxidation catalyst 41 EGR passage 42 EGR valve 51 Electronic control unit (ECU)
61 exhaust gas temperature 62 water temperature sensor 63 crank angle sensor 64 accelerator opening sensor 65 intake air temperature sensor 66 catalyst temperature sensor

Claims (6)

内燃機関の排気通路に介装され排気浄化機能を有する排気浄化用の触媒と、
前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記触媒温度検出手段の検出値に基づいて前記触媒が活性化しているか否かを判定する活性化判定手段と、
前記活性化判定手段の判定結果に基づいて、機関の運転モードとして排気温度を上昇させることを優先する排気昇温モードまたは排気成分を低減させることを優先する排気成分低減モードのいずれかを選択して実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust purification catalyst interposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an exhaust purification function;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
Activation determining means for determining whether or not the catalyst is activated based on a detection value of the catalyst temperature detecting means;
Based on the determination result of the activation determination means, the engine operation mode is selected from either an exhaust temperature raising mode that prioritizes raising the exhaust temperature or an exhaust component reduction mode that prioritizes reducing exhaust components. Control means to be executed,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
前記制御手段は、機関始動から前記排気浄化手段が活性化するまでは前記昇温モードを選択し、いったん活性化した後の活性領域内では、前記触媒の浄化性能または排気成分の少なくとも一方に基づいて前記昇温モードまたは前記排気成分低減モードのいずれかを選択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 control means selects the temperature raising mode from the start of the engine until the exhaust purification means is activated, and is based on at least one of the purification performance of the catalyst or the exhaust component within the active region once activated. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein either the temperature raising mode or the exhaust component reduction mode is selected. 前記触媒は酸化触媒であることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust purification device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the catalyst is an oxidation catalyst. 前記昇温モードは、空気過剰率をリッチ方向に変化させる空気過剰率リッチ化、燃料の主噴射時期を遅角方向に変化させる噴射時期遅角化、主噴射後に燃料を噴射する後噴射、の少なくともいずれか一つを実施する運転モードであり、
前記排気成分低減モードは、空気過剰率をリーン方向に変化させる空気過剰率リーン化、燃料の主噴射時期を進角方向に変化させる噴射時期進角化、の少なくとも一方を実施する運転モードであることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The temperature increase mode includes an excess air ratio enrichment that changes the excess air ratio in the rich direction, a retarded injection timing that changes the main injection timing of the fuel in the retarded direction, and a post-injection that injects fuel after the main injection. An operation mode in which at least one of them is performed;
The exhaust component reduction mode is an operation mode in which at least one of lean air excess ratio that changes the excess air ratio in the lean direction and injection timing advance that changes the main injection timing of the fuel in the advance direction is performed. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3.
前記触媒はNOx浄化触媒であることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the catalyst is a NOx purification catalyst. 前記昇温モードは、空気過剰率をリッチ方向に変化させる空気過剰率リッチ化、燃料の主噴射時期を遅角方向に変化させる噴射時期遅角化、主噴射後に燃料を噴射する後噴射、の少なくともいずれか一つを実施する運転モードであり、
前記排気成分低減モードは、前記空気過剰率リッチ化、燃料の主噴射時期を遅角方向に変化させる噴射時期遅角化、EGRガス量を増加させるEGRガス増大、の少なくともいずれか一つを実施する運転モードであることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The temperature increase mode includes an excess air ratio enrichment that changes the excess air ratio in the rich direction, a retarded injection timing that changes the main injection timing of the fuel in the retarded direction, and a post-injection that injects fuel after the main injection. An operation mode in which at least one of them is performed;
The exhaust component reduction mode includes at least one of enrichment of the excess air ratio, retarding the injection timing for changing the main injection timing of the fuel in the retarded direction, and increasing EGR gas for increasing the EGR gas amount. 6. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the operation mode is an operating mode.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013133813A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Honda Motor Co Ltd Control device for compression-ignition internal combustion engine
WO2013179393A1 (en) 2012-05-29 2013-12-05 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005076520A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Toyota Motor Corp Vehicular control device
JP2006200473A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Control device for engine with exhaust gas after-treating device
JP2007510843A (en) * 2003-11-07 2007-04-26 プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム System for providing assistance in regenerating decontamination means integrated in a vehicle exhaust line
WO2007108167A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Isuzu Motors Limited Method of controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005076520A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Toyota Motor Corp Vehicular control device
JP2007510843A (en) * 2003-11-07 2007-04-26 プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム System for providing assistance in regenerating decontamination means integrated in a vehicle exhaust line
JP2006200473A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Control device for engine with exhaust gas after-treating device
WO2007108167A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Isuzu Motors Limited Method of controlling exhaust gas purification system and exhaust gas purification system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013133813A (en) * 2011-12-27 2013-07-08 Honda Motor Co Ltd Control device for compression-ignition internal combustion engine
WO2013179393A1 (en) 2012-05-29 2013-12-05 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US9212586B2 (en) 2012-05-29 2015-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine

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