JP2016098682A - Internal combustion engine exhaust emission control apparatus - Google Patents

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Hirohiko Ota
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine exhaust emission control apparatus capable of suppressing the occurrence of ammonia slip when an oxidation catalyst degrades.SOLUTION: An exhaust emission control apparatus comprises: a first purification member 30 provided in an exhaust passage 26 and carrying an oxidation catalyst; an SCR catalyst 41 provided in the exhaust passage 26 downstream of the first purification member 30 and purifying NOx; a fuel addition valve 5 adding engine fuel to exhaust gas flowing into the first purification member 30; and an urea water supply mechanism 200 adding urea water to the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 41. This exhaust emission control apparatus adds the engine fuel by an amount in response to a degree of degradation of the first purification member 30. Furthermore, after the degree of degradation of this first purification member 30 reaches a predetermined threshold, the exhaust emission control apparatus makes an addition amount of the urea water smaller than an addition amount when the degree of degradation of the first purification member 30 reaches the threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx浄化触媒を排気通路に備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。こうした排気浄化装置は、例えば尿素水などの還元剤を排気に添加する添加機構を備えており、この添加された還元剤に由来するアンモニアがNOx浄化触媒に吸着される。そして、NOx浄化触媒に吸着されたアンモニアによってNOxが還元処理される。   2. Description of the Related Art An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes a NOx purification catalyst for purifying nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas in an exhaust passage is known. Such an exhaust purification device has an addition mechanism for adding a reducing agent such as urea water to the exhaust gas, and ammonia derived from the added reducing agent is adsorbed by the NOx purification catalyst. Then, NOx is reduced by ammonia adsorbed on the NOx purification catalyst.

特許文献1などに示されているように、排気中のNO(一酸化窒素)及びNO2(二酸化窒素)のモル比が1:1であって次式(1)で示される化学反応が起きるときには、他の化学反応によるNOxの還元と比較して、NOx浄化触媒でのNOx浄化効率は高くなる。   When the molar ratio of NO (nitrogen monoxide) and NO2 (nitrogen dioxide) in the exhaust gas is 1: 1 and the chemical reaction represented by the following formula (1) occurs as shown in Patent Document 1 and the like Compared with the reduction of NOx by other chemical reactions, the NOx purification efficiency of the NOx purification catalyst is increased.


NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O …(1)

以下、排気に含まれるNOxのうちでNO2が占める割合(モル比)をNO2比率[NO2比率(%)=NO2/(NO+NO2)×100]という。従って、排気中のNO及びNO2のモル比が1:1になっているときには、NO2比率は50%になり、この50%というNO2比率は、NOx浄化触媒において高い浄化効率を実現するうえでの最適値になる。

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (1)

Hereinafter, the ratio (molar ratio) occupied by NO2 in NOx contained in the exhaust is referred to as NO2 ratio [NO2 ratio (%) = NO2 / (NO + NO2) × 100]. Therefore, when the molar ratio of NO and NO2 in the exhaust gas is 1: 1, the NO2 ratio is 50%, and this NO2 ratio of 50% is necessary for realizing high purification efficiency in the NOx purification catalyst. It becomes the optimum value.

ここで、内燃機関の気筒内で発生するNOxのほとんどはNOであるため、このままでは、NOx浄化触媒に流入する排気のNO2比率を上記最適値に近づけることができない。   Here, since most of the NOx generated in the cylinder of the internal combustion engine is NO, the NO2 ratio of the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst cannot be brought close to the optimum value as it is.

そこで、特許文献1に記載の装置では、NOx浄化触媒の排気上流に酸化触媒を設けて、その酸化触媒による酸化反応を利用して、排気に含まれるNOの一部をNO2に変化させることにより、上記式(1)で示した化学反応が進むようにしている。   Therefore, in the apparatus described in Patent Document 1, an oxidation catalyst is provided upstream of the exhaust of the NOx purification catalyst, and a part of NO contained in the exhaust is changed to NO2 by utilizing an oxidation reaction by the oxidation catalyst. The chemical reaction represented by the above formula (1) proceeds.

特開2009−216019号公報JP 2009-216019 A

ところで、酸化触媒が劣化するにつれて、その酸化触媒でのNOの酸化反応は進みにくくなるため、NO2比率を最適値に近づけることは難しくなる。そこで、酸化触媒の劣化度合に応じた量の燃料を排気に添加して酸化触媒の温度を高めるようにすれば、酸化触媒でのNOの酸化反応が促されるようになるため、酸化触媒が劣化したとしても、NO2比率を最適値に近い状態に維持することが可能になる。   By the way, as the oxidation catalyst deteriorates, it becomes difficult for the oxidation reaction of NO in the oxidation catalyst to proceed, so it becomes difficult to bring the NO 2 ratio close to the optimum value. Therefore, if the temperature of the oxidation catalyst is increased by adding an amount of fuel corresponding to the degree of deterioration of the oxidation catalyst to the exhaust gas, the oxidation reaction of NO in the oxidation catalyst is promoted, so that the oxidation catalyst deteriorates. Even if it does, it becomes possible to maintain the NO2 ratio close to the optimum value.

しかし、酸化触媒の劣化がある程度以上に進んでしまうと、そうした燃料添加を行っても酸化触媒での酸化反応は起きにくくなる。そのため、NO2比率を上述したような適切な状態に維持することは困難になり、NOx浄化触媒でのNOx浄化効率が低下してしまう。このようにしてNOx浄化効率が低下してしまうと、添加された還元剤の一部がNOxの還元に利用されることなくNOx浄化触媒を通過してしまい、アンモニアスリップが発生するおそれがある。   However, if the deterioration of the oxidation catalyst progresses to a certain extent, the oxidation reaction at the oxidation catalyst hardly occurs even if such fuel addition is performed. Therefore, it becomes difficult to maintain the NO2 ratio in an appropriate state as described above, and the NOx purification efficiency of the NOx purification catalyst is reduced. If the NOx purification efficiency decreases in this way, a part of the added reducing agent passes through the NOx purification catalyst without being used for NOx reduction, and ammonia slip may occur.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化触媒が劣化したときのアンモニアスリップの発生を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can suppress the generation of ammonia slip when an oxidation catalyst deteriorates.

上記課題を解決する内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられた酸化触媒と、酸化触媒よりも下流の排気通路に設けられてNOxを浄化するNOx浄化触媒と、酸化触媒に流入する排気に機関燃料を添加する燃料添加機構と、NOx浄化触媒に流入する排気にアンモニア成分を含む還元剤を添加する還元剤添加機構と、を備えている。そして、酸化触媒の劣化度合に応じた量の機関燃料を添加することにより、酸化触媒の劣化に伴うNOの酸化作用の低下が抑えられるようになる。   An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that solves the above problems includes an oxidation catalyst provided in an exhaust passage, an NOx purification catalyst that is provided in an exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and purifies NOx, and exhaust gas that flows into the oxidation catalyst A fuel addition mechanism for adding engine fuel to the NOx purification catalyst, and a reducing agent addition mechanism for adding a reducing agent containing an ammonia component to the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst. Then, by adding an amount of engine fuel corresponding to the degree of deterioration of the oxidation catalyst, it is possible to suppress a decrease in the oxidizing action of NO accompanying the deterioration of the oxidation catalyst.

また、酸化触媒の劣化度合が所定の閾値に達した以降は、還元剤の添加量を、同劣化度合が上記閾値に達した時点での還元剤の添加量よりも少なくするようにしている。従って、そうした閾値を適切に設定することにより、燃料添加を行ってもNO2比率を最適値に維持することが困難になる程度に酸化触媒の劣化度合が進んでいる場合には、還元剤の添加量を減らすことが可能になる。そのため、NOx浄化触媒においてNOxの還元処理に利用される尿素水の量に対して、添加される尿素水の量が過剰になってしまうことを抑えることができ、これにより酸化触媒が劣化したときのアンモニアスリップの発生を抑えることができるようになる。   In addition, after the deterioration degree of the oxidation catalyst reaches a predetermined threshold value, the addition amount of the reducing agent is made smaller than the addition amount of the reducing agent when the deterioration degree reaches the threshold value. Therefore, by appropriately setting such a threshold value, if the degree of deterioration of the oxidation catalyst has progressed to the extent that it is difficult to maintain the NO2 ratio at the optimum value even if fuel is added, the addition of the reducing agent is performed. The amount can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the amount of added urea water from becoming excessive with respect to the amount of urea water used for the NOx reduction treatment in the NOx purification catalyst. Generation of ammonia slip can be suppressed.

なお、上記閾値としては、酸化触媒を通過した排気のNO2比率を50%近傍の値に維持することができる酸化触媒の劣化度合の最大値等を設定することが望ましい。
また、酸化触媒の劣化度合は、酸化触媒の使用を開始してからの同酸化触媒の総受熱量や、酸化触媒を備える車両の総走行距離などから求めることができる。
As the threshold value, it is desirable to set a maximum value of the degree of deterioration of the oxidation catalyst that can maintain the NO2 ratio of the exhaust gas that has passed through the oxidation catalyst at a value close to 50%.
Further, the degree of deterioration of the oxidation catalyst can be determined from the total amount of heat received by the oxidation catalyst since the use of the oxidation catalyst, the total travel distance of the vehicle equipped with the oxidation catalyst, and the like.

内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the internal combustion engine to which this is applied, and its periphery structure about one Embodiment of the exhaust gas purification device of an internal combustion engine. 同実施形態において尿素添加を行うときの一連の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows a series of processing procedures when performing urea addition in the same embodiment. 同実施形態において、酸化触媒劣化度と燃料添加量との関係を示すグラフ。In the same embodiment, the graph which shows the relationship between an oxidation catalyst deterioration degree and fuel addition amount. 同実施形態において、SCR触媒劣化度と尿素補正量との関係を示すグラフ。In the same embodiment, the graph which shows the relationship between SCR catalyst deterioration degree and urea correction amount. 第2実施形態においてNOx低減処理を実行するときの手順の一部を示すフローチャート。The flowchart which shows a part of procedure when performing NOx reduction process in 2nd Embodiment.

以下、車両に搭載される内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1に、内燃機関1や、同内燃機関1の周辺構成を示す。
Hereinafter, an embodiment of a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 and a peripheral configuration of the internal combustion engine 1.

内燃機関1はディーゼル機関であり、複数の気筒#1〜#4が設けられている。シリンダヘッド2には複数の燃料噴射弁4a〜4dが各気筒#1〜#4に対応して取り付けられている。これら燃料噴射弁4a〜4dは各気筒#1〜#4の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する。また、シリンダヘッド2には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート6a〜6dとが各気筒#1〜#4に対応して設けられている。   The internal combustion engine 1 is a diesel engine and is provided with a plurality of cylinders # 1 to # 4. A plurality of fuel injection valves 4a to 4d are attached to the cylinder head 2 corresponding to the cylinders # 1 to # 4. These fuel injection valves 4a-4d inject fuel into the combustion chambers of the cylinders # 1- # 4, respectively. Also, the cylinder head 2 is provided with intake ports for introducing fresh air into the cylinders and exhaust ports 6a to 6d for discharging combustion gas to the outside of the cylinders corresponding to the respective cylinders # 1 to # 4. It has been.

燃料噴射弁4a〜4dは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール9に接続されている。コモンレール9はサプライポンプ10に接続されている。サプライポンプ10は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール9に高圧燃料を供給する。コモンレール9に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁4a〜4dの開弁時に同燃料噴射弁4a〜4dから気筒内に噴射される。   The fuel injection valves 4a to 4d are connected to a common rail 9 that accumulates high-pressure fuel. The common rail 9 is connected to the supply pump 10. The supply pump 10 sucks fuel in the fuel tank and supplies high-pressure fuel to the common rail 9. The high-pressure fuel supplied to the common rail 9 is injected into the cylinder from the fuel injection valves 4a to 4d when the fuel injection valves 4a to 4d are opened.

吸気ポートにはインテークマニホールド7が接続されている。インテークマニホールド7は吸気通路3に接続されている。この吸気通路3内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁16が設けられている。   An intake manifold 7 is connected to the intake port. The intake manifold 7 is connected to the intake passage 3. An intake throttle valve 16 for adjusting the intake air amount is provided in the intake passage 3.

排気ポート6a〜6dにはエキゾーストマニホールド8が接続されている。エキゾーストマニホールド8は排気通路26に接続されている。
排気通路26の途中には、気筒に導入される吸入空気を排気圧を利用して過給するターボチャージャ11が設けられている。ターボチャージャ11の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁16との間の吸気通路3にはインタークーラ18が設けられている。このインタークーラ18によって、ターボチャージャ11の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
An exhaust manifold 8 is connected to the exhaust ports 6a to 6d. The exhaust manifold 8 is connected to the exhaust passage 26.
In the middle of the exhaust passage 26, there is provided a turbocharger 11 for supercharging intake air introduced into the cylinder using exhaust pressure. An intercooler 18 is provided in the intake passage 3 between the intake side compressor of the turbocharger 11 and the intake throttle valve 16. The intercooler 18 cools the intake air whose temperature has risen due to supercharging of the turbocharger 11.

また、排気通路26の途中にあって、ターボチャージャ11の排気側タービンの排気下流には、排気を浄化する第1浄化部材30が設けられている。この第1浄化部材30の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒31及びフィルタ32が配設されている。   A first purification member 30 for purifying exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the exhaust side turbine of the turbocharger 11. Inside the first purification member 30, an oxidation catalyst 31 and a filter 32 are arranged in series with respect to the flow direction of the exhaust gas.

酸化触媒31には、排気中のHCやNOを酸化処理する触媒が担持されている。また、フィルタ32は、排気中のPM(粒子状物質)を捕集する部材であって、多孔質のセラミックで構成されている。このフィルタ32には、PMやNOの酸化を促すための触媒が担持されており、排気中のPMは、フィルタ32の多孔質の壁を通過する際に捕集される。   The oxidation catalyst 31 carries a catalyst for oxidizing HC and NO in the exhaust. The filter 32 is a member that collects PM (particulate matter) in the exhaust gas, and is made of porous ceramic. The filter 32 carries a catalyst for promoting the oxidation of PM and NO, and the PM in the exhaust gas is collected when passing through the porous wall of the filter 32.

また、エキゾーストマニホールド8の集合部近傍には、第1浄化部材30(酸化触媒31及びフィルタ32)に流入する排気に対して機関燃料を添加する燃料添加弁5が設けられている。この燃料添加弁5は、燃料供給管27を介して前記サプライポンプ10に接続されている。なお、燃料添加弁5の配設位置は、排気系にあって第1浄化部材30の上流側であれば適宜変更することも可能である。これら燃料添加弁5、燃料供給管27、及びサプライポンプ10は、燃料添加機構を構成している。なお、こうした燃料添加弁5からの燃料添加に代えて、各燃料噴射弁4a〜4dの燃料噴射時期を調整してポスト噴射を行うことにより、機関燃料を排気に添加するようにしてもよく、この場合には、各燃料噴射弁4a〜4dが燃料添加機構としても機能する。   A fuel addition valve 5 for adding engine fuel to the exhaust gas flowing into the first purification member 30 (the oxidation catalyst 31 and the filter 32) is provided in the vicinity of the collecting portion of the exhaust manifold 8. The fuel addition valve 5 is connected to the supply pump 10 through a fuel supply pipe 27. The position of the fuel addition valve 5 may be changed as appropriate as long as it is in the exhaust system and upstream of the first purification member 30. The fuel addition valve 5, the fuel supply pipe 27, and the supply pump 10 constitute a fuel addition mechanism. In place of the fuel addition from the fuel addition valve 5, the engine fuel may be added to the exhaust by adjusting the fuel injection timing of each of the fuel injection valves 4a to 4d and performing the post injection. In this case, each fuel injection valve 4a-4d also functions as a fuel addition mechanism.

フィルタ32に捕集されたPMの量が所定値を超えると、フィルタ32の再生処理が開始されて燃料添加弁5からはエキゾーストマニホールド8内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁5から噴射された燃料は、酸化触媒31に達すると酸化され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒31にて昇温された排気がフィルタ32に流入することにより、同フィルタ32は昇温され、これによりフィルタ32に堆積したPMが酸化処理されてフィルタ32の再生が図られる。   When the amount of PM collected by the filter 32 exceeds a predetermined value, the regeneration process of the filter 32 is started, and fuel is injected from the fuel addition valve 5 into the exhaust manifold 8. The fuel injected from the fuel addition valve 5 is oxidized when it reaches the oxidation catalyst 31, thereby increasing the exhaust temperature. The exhaust gas whose temperature has been raised by the oxidation catalyst 31 flows into the filter 32, whereby the temperature of the filter 32 is raised, whereby the PM deposited on the filter 32 is oxidized and the filter 32 is regenerated.

また、排気通路26の途中にあって、第1浄化部材30の排気下流には、排気を浄化する第2浄化部材40が設けられている。第2浄化部材40の内部には、還元剤を利用して排気中のNOxを還元浄化する選択還元型NOx触媒(以下、SCR触媒という)41が配設されている。   A second purification member 40 that purifies the exhaust gas is provided downstream of the first purification member 30 in the middle of the exhaust passage 26. A selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as SCR catalyst) 41 that reduces and purifies NOx in the exhaust using a reducing agent is disposed inside the second purification member 40.

さらに、排気通路26の途中にあって、第2浄化部材40の排気下流には、排気を浄化する第3浄化部材50が設けられている。第3浄化部材50の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒51が配設されている。   Further, a third purification member 50 that purifies the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the second purification member 40. Inside the third purification member 50, an ammonia oxidation catalyst 51 for purifying ammonia in the exhaust is disposed.

内燃機関1には、上記SCR触媒41に還元剤を添加する還元剤供給機構としての尿素水供給機構200が設けられている。尿素水供給機構200は、尿素水を貯留するタンク210、排気通路26内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁230、尿素添加弁230とタンク210とを接続する供給通路240、供給通路240の途中に設けられたポンプ220にて構成されている。   The internal combustion engine 1 is provided with a urea water supply mechanism 200 as a reducing agent supply mechanism for adding a reducing agent to the SCR catalyst 41. The urea water supply mechanism 200 includes a tank 210 that stores urea water, a urea addition valve 230 that injects urea water into the exhaust passage 26, a supply passage 240 that connects the urea addition valve 230 and the tank 210, and a supply passage 240. The pump 220 is provided in the middle.

尿素添加弁230は、第1浄化部材30と第2浄化部材40との間の排気通路26に設けられており、その噴射孔はSCR触媒41に向かって開口されている。この尿素添加弁230が開弁されると、供給通路240を介して排気通路26内に尿素水が噴射供給される。   The urea addition valve 230 is provided in the exhaust passage 26 between the first purification member 30 and the second purification member 40, and the injection hole is opened toward the SCR catalyst 41. When the urea addition valve 230 is opened, urea water is injected and supplied into the exhaust passage 26 via the supply passage 240.

ポンプ220は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク210から尿素添加弁230に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁230からタンク210に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ220の逆回転時には、尿素添加弁230及び供給通路240から尿素水が回収されてタンク210に戻される。   The pump 220 is an electric pump, and at the time of forward rotation, the urea water is fed from the tank 210 toward the urea addition valve 230. On the other hand, during reverse rotation, urea water is sent from the urea addition valve 230 toward the tank 210. In other words, during the reverse rotation of the pump 220, urea water is recovered from the urea addition valve 230 and the supply passage 240 and returned to the tank 210.

また、尿素添加弁230とSCR触媒41との間の排気通路26内には、尿素添加弁230から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板60が設けられている。   A dispersion plate 60 is provided in the exhaust passage 26 between the urea addition valve 230 and the SCR catalyst 41 to promote atomization of the urea water by dispersing the urea water injected from the urea addition valve 230. It has been.

尿素添加弁230から噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアになる。このアンモニアがNOxの還元剤としてSCR触媒41に供給される。SCR触媒41に供給されたアンモニアは、同SCR触媒41に吸着されてNOxの還元に利用される。   The urea water injected from the urea addition valve 230 is hydrolyzed to ammonia by the heat of the exhaust. This ammonia is supplied to the SCR catalyst 41 as a NOx reducing agent. Ammonia supplied to the SCR catalyst 41 is adsorbed by the SCR catalyst 41 and used for NOx reduction.

ここで、内燃機関1から排出された排気が上記第1浄化部材30を通過する際には、排気に含まれるNOの一部が酸化されてNO2に変化する。そのため、第1浄化部材30を通過した後の排気のNO2比率は、第1浄化部材30を通過する前の排気のNO2比率と比べて高くなり、SCR触媒41に流入する排気のNO2比率は上述した最適値(50%)に近づくようになる。こうした第1浄化部材30によるNOの酸化作用により、SCR触媒41では上記式(1)で示した化学反応が進むようになり、同SCR触媒41では、NOxの浄化効率が向上する。   Here, when the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 passes through the first purification member 30, a part of NO contained in the exhaust is oxidized and changed to NO2. Therefore, the NO2 ratio of the exhaust after passing through the first purification member 30 is higher than the NO2 ratio of the exhaust before passing through the first purification member 30, and the NO2 ratio of the exhaust flowing into the SCR catalyst 41 is as described above. It approaches the optimal value (50%). Due to the oxidizing action of NO by the first purification member 30, the chemical reaction represented by the above formula (1) proceeds in the SCR catalyst 41, and the NOx purification efficiency is improved in the SCR catalyst 41.

この他、内燃機関1には排気再循環装置(以下、EGR装置という)が備えられている。このEGR装置によって、排気の一部を吸入空気に再循環させる排気再循環処理(以下、EGR処理という)が行われることにより、燃焼室内の燃焼温度が低下して、NOxの発生量が低減される。このEGR装置は、吸気通路3とエキゾーストマニホールド8とを連通するEGR通路13、同EGR通路13に設けられたEGR弁15、及びEGRクーラ14等により構成されている。EGR弁15の開度が調整されることにより排気通路26から吸気通路3に導入される排気再循環量が調量される。また、EGRクーラ14によってEGR通路13内を流れる排気の温度が低下される。   In addition, the internal combustion engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an EGR device). By this EGR device, exhaust gas recirculation processing (hereinafter referred to as EGR processing) in which part of the exhaust gas is recirculated to the intake air is performed, so that the combustion temperature in the combustion chamber is lowered and the amount of NOx generated is reduced. The The EGR device includes an EGR passage 13 that communicates the intake passage 3 and the exhaust manifold 8, an EGR valve 15 provided in the EGR passage 13, an EGR cooler 14, and the like. The exhaust gas recirculation amount introduced from the exhaust passage 26 to the intake passage 3 is adjusted by adjusting the opening degree of the EGR valve 15. Further, the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR passage 13 is lowered by the EGR cooler 14.

内燃機関1には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ19は吸入空気量GAを検出する。絞り弁開度センサ20は吸気絞り弁16の開度を検出する。機関回転速度センサ21はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度NEを検出する。アクセルセンサ22はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ACCPを検出する。外気温センサ23は、車両の周囲の外気温THoutを検出する。なお、この外気温センサ23は、内燃機関1等から放出される熱の影響を受けにくい位置に配置されている。例えば、車両前方に設けられて機関冷却水を冷却するラジエターの車両前方側などに外気温センサ23は設けられている。車速センサ24は内燃機関1が搭載された車両の車速SPDを検出する。水温センサ25は、内燃機関1の冷却水温THWを検出する。吸気温センサ150は、エアフロメータ19近傍の吸気温THAを検出する。   Various sensors for detecting the engine operating state are attached to the internal combustion engine 1. For example, the air flow meter 19 detects the intake air amount GA. The throttle valve opening sensor 20 detects the opening of the intake throttle valve 16. The engine rotation speed sensor 21 detects the rotation speed of the crankshaft, that is, the engine rotation speed NE. The accelerator sensor 22 detects an accelerator pedal depression amount, that is, an accelerator operation amount ACCP. The outside air temperature sensor 23 detects the outside air temperature THout around the vehicle. The outside air temperature sensor 23 is disposed at a position that is not easily affected by the heat released from the internal combustion engine 1 or the like. For example, the outside air temperature sensor 23 is provided on the vehicle front side of a radiator that is provided in front of the vehicle and cools engine coolant. The vehicle speed sensor 24 detects the vehicle speed SPD of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. The water temperature sensor 25 detects the cooling water temperature THW of the internal combustion engine 1. The intake air temperature sensor 150 detects the intake air temperature THA in the vicinity of the air flow meter 19.

また、酸化触媒31の上流に設けられた第1排気温度センサ100は、酸化触媒31に流入する排気の温度である第1排気温度TH1を検出する。差圧センサ110は、フィルタ32の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔPを検出する。   The first exhaust temperature sensor 100 provided upstream of the oxidation catalyst 31 detects a first exhaust temperature TH1 that is the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 31. The differential pressure sensor 110 detects the pressure difference ΔP between the exhaust pressure upstream and downstream of the filter 32.

第1浄化部材30と第2浄化部材40との間の排気通路26にあって、尿素添加弁230の上流には、第2排気温度センサ120及び第1NOxセンサ130が設けられている。第2排気温度センサ120は、SCR触媒41に流入する排気の温度である第2排気温度TH2を検出する。第1NOxセンサ130は、SCR触媒41に流入する前の排気に含まれるNOxの量、より具体的にはNOxの濃度(単位:ppm)である第1NOx濃度N1を検出する。   A second exhaust temperature sensor 120 and a first NOx sensor 130 are provided in the exhaust passage 26 between the first purification member 30 and the second purification member 40 and upstream of the urea addition valve 230. The second exhaust temperature sensor 120 detects a second exhaust temperature TH2, which is the temperature of the exhaust flowing into the SCR catalyst 41. The first NOx sensor 130 detects the amount of NOx contained in the exhaust before flowing into the SCR catalyst 41, more specifically, the first NOx concentration N1, which is the NOx concentration (unit: ppm).

第3浄化部材50よりも下流の排気通路26には、SCR触媒41で浄化された排気のNOx濃度である第2NOx濃度N2を検出する第2NOxセンサ140が設けられている。   The exhaust passage 26 downstream of the third purification member 50 is provided with a second NOx sensor 140 that detects a second NOx concentration N2 that is the NOx concentration of the exhaust purified by the SCR catalyst 41.

これら各種センサ等の出力は、制御部を構成する制御装置80に入力される。この制御装置80は、中央処理制御装置(CPU)、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。   Outputs of these various sensors and the like are input to a control device 80 constituting a control unit. The control device 80 includes a central processing control device (CPU), a read-only memory (ROM) that stores various programs and maps in advance, a random access memory (RAM) that temporarily stores CPU calculation results, a timer counter, an input The microcomputer is mainly configured with an interface, an output interface, and the like.

そして、この制御装置80により、例えば燃料噴射弁4a〜4dや燃料添加弁5の燃料噴射量制御や噴射時期制御、サプライポンプ10の吐出圧力制御、吸気絞り弁16を開閉するアクチュエータ17の駆動量制御等、内燃機関1の各種制御が行われる。   Then, by this control device 80, for example, the fuel injection amount control and injection timing control of the fuel injection valves 4a to 4d and the fuel addition valve 5, the discharge pressure control of the supply pump 10, and the drive amount of the actuator 17 that opens and closes the intake throttle valve 16 Various controls of the internal combustion engine 1 such as control are performed.

また、上記フィルタ32に捕集されたPMを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置80によって行われる。
制御装置80は、排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁230による尿素水の添加制御を行う。この添加制御では、内燃機関1の燃焼室で発生するNOxをSCR触媒41で還元処理するために必要な尿素添加量が機関運転状態等に基づいて算出される。例えば、燃焼室で発生するNOxの量や、SCR触媒41に吸着させるアンモニアの量などに応じて基本尿素添加量Qurbが算出され、この基本尿素添加量Qurbが各種の補正値で補正されることにより、尿素添加量Qurが算出される。そして、算出された尿素添加量Qurに相当する量の尿素水が尿素添加弁230から噴射されるように、尿素添加弁230の開弁状態が制御される。
The exhaust gas purification control such as the regeneration process for burning the PM collected by the filter 32 is also performed by the controller 80.
The control device 80 performs urea water addition control by the urea addition valve 230 as one of exhaust purification control. In this addition control, the urea addition amount necessary for reducing the NOx generated in the combustion chamber of the internal combustion engine 1 by the SCR catalyst 41 is calculated based on the engine operating state and the like. For example, the basic urea addition amount Qurb is calculated according to the amount of NOx generated in the combustion chamber, the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst 41, and the basic urea addition amount Qurb is corrected with various correction values. Thus, the urea addition amount Qur is calculated. Then, the valve opening state of the urea addition valve 230 is controlled such that an amount of urea water corresponding to the calculated urea addition amount Qur is injected from the urea addition valve 230.

以下、図2を参照して、尿素水の添加制御にかかる一連の処理手順を説明する。なお、図2に示す一連の処理は、制御装置80によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、尿素水添加の実行条件が成立しているか否かが判定される(S100)。このステップS100では、例えばSCR触媒41の温度が、NOxの還元作用が得られる活性化温度以上になっている場合に、尿素水添加の実行条件が成立していると判定される。なお、SCR触媒41の温度は、SCR触媒41の熱収支に関する各種パラメータ、例えばSCR触媒41に流入する排気の温度である第2排気温度TH2等に基づいて推定される。ちなみに、SCR触媒41に温度センサを設けて、SCR触媒41の温度を直接検出してもよい。
Hereinafter, a series of processing procedures for urea water addition control will be described with reference to FIG. The series of processes shown in FIG. 2 is repeatedly executed by the control device 80 at predetermined intervals.
When this process is started, it is first determined whether or not an execution condition for urea water addition is satisfied (S100). In this step S100, for example, when the temperature of the SCR catalyst 41 is equal to or higher than the activation temperature at which the NOx reduction action is obtained, it is determined that the execution condition for urea water addition is satisfied. The temperature of the SCR catalyst 41 is estimated based on various parameters related to the heat balance of the SCR catalyst 41, for example, the second exhaust temperature TH2 that is the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 41. Incidentally, a temperature sensor may be provided in the SCR catalyst 41 to directly detect the temperature of the SCR catalyst 41.

そして、尿素水添加の実行条件が成立していないときには(S100:NO)、本処理は一旦終了される。
一方、尿素水添加の実行条件が成立しているときには(S100:YES)、酸化触媒劣化度MHDに基づいて燃料添加量Qadが算出される(S110)。
And when the execution conditions of urea water addition are not satisfied (S100: NO), this process is once complete | finished.
On the other hand, when the execution condition for urea water addition is satisfied (S100: YES), the fuel addition amount Qad is calculated based on the oxidation catalyst deterioration degree MHD (S110).

酸化触媒劣化度MHDは、酸化触媒31及びフィルタ32で構成される上記第1浄化部材30を1つの酸化触媒とみなしたときの同酸化触媒の熱劣化度合を示す値であり、そうした触媒の熱劣化度合は適宜の態様で推定可能である。例えば、第1浄化部材30の熱劣化度合は、第1浄化部材30の使用を開始してからの総受熱量と相関があるため、第1浄化部材30の温度と第1浄化部材30に流入する排気の流量との乗算値を時間積算した値が大きくなるほど大きくなる。そこで、本実施形態では、本処理とは別の処理にて、第1浄化部材30に流入する排気の温度である第1排気温度TH1等に基づき、第1浄化部材30の温度を推定している。そして、所定周期毎に、第1浄化部材30の推定温度と第1浄化部材30に流入する排気の流量との乗算値を算出するとともにその乗算値を積算していく処理を実行し、こうして算出される乗算値の時間積算値を、現在の酸化触媒劣化度MHDとして設定している。   The oxidation catalyst deterioration degree MHD is a value indicating the degree of thermal deterioration of the oxidation catalyst when the first purification member 30 composed of the oxidation catalyst 31 and the filter 32 is regarded as one oxidation catalyst. The degree of deterioration can be estimated in an appropriate manner. For example, the degree of thermal degradation of the first purification member 30 has a correlation with the total amount of heat received since the use of the first purification member 30 is started, and therefore flows into the temperature of the first purification member 30 and the first purification member 30. The larger the value obtained by time-integrating the multiplication value with the exhaust gas flow rate, the larger the value. Therefore, in the present embodiment, the temperature of the first purification member 30 is estimated based on the first exhaust temperature TH1 that is the temperature of the exhaust gas flowing into the first purification member 30 in a process different from the present process. Yes. Then, for each predetermined period, a process of calculating a multiplication value of the estimated temperature of the first purification member 30 and the flow rate of the exhaust gas flowing into the first purification member 30 and integrating the multiplication value is executed, and thus calculated. The time integrated value of the multiplied value is set as the current oxidation catalyst deterioration degree MHD.

また、燃料添加量Qadは、燃料添加弁5から添加する燃料の量であって、第1浄化部材30の熱劣化に伴うNOの酸化作用の低下を補うための燃料添加量である。
図3に示すように、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達するまでは、酸化触媒劣化度MHDが大きいほど燃料添加量Qadは多くされる。そして、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、酸化触媒劣化度MHDが大きいほど燃料添加量Qadは少なくされる。なお、閾値αには、燃料添加を併用することで第1浄化部材30を通過した排気のNO2比率を50%近傍に維持することができる酸化触媒劣化度MHDの最大値が設定されている。
Further, the fuel addition amount Qad is an amount of fuel added from the fuel addition valve 5 and is a fuel addition amount for compensating for a decrease in NO oxidation action accompanying thermal deterioration of the first purification member 30.
As shown in FIG. 3, the fuel addition amount Qad increases as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases until the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α. Then, after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the fuel addition amount Qad is reduced as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases. The threshold α is set to the maximum value of the oxidation catalyst deterioration degree MHD that can maintain the NO 2 ratio of the exhaust gas that has passed through the first purification member 30 in the vicinity of 50% by using fuel addition together.

次に、酸化触媒劣化度MHDが上記閾値α以上であるか否かが判定される(S120)。そして、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに満たないときには(S120:NO)、SCR触媒劣化度SHDに基づいて尿素補正量Qurcが算出される(S130)。   Next, it is determined whether the oxidation catalyst deterioration degree MHD is equal to or greater than the threshold value α (S120). When the oxidation catalyst deterioration degree MHD is less than the threshold value α (S120: NO), the urea correction amount Qurc is calculated based on the SCR catalyst deterioration degree SHD (S130).

SCR触媒劣化度SHDは、SCR触媒41の熱劣化度合を示す値であり、そうした触媒の熱劣化度合も適宜の態様で推定可能である。例えば、SCR触媒41の熱劣化度合は、SCR触媒41の使用を開始してからの総受熱量と相関があるため、SCR触媒41の温度とSCR触媒41に流入する排気の流量との乗算値を時間積算した値が大きくなるほど大きくなる。そこで、本実施形態では、本処理とは別の処理にて、所定周期毎にSCR触媒41の推定温度とSCR触媒41に流入する排気の流量との乗算値を算出してその乗算値を積算していく処理を実行し、こうして算出される乗算値の時間積算値を、現在のSCR触媒劣化度SHDとして設定している。   The SCR catalyst degradation degree SHD is a value indicating the thermal degradation degree of the SCR catalyst 41, and the thermal degradation degree of such a catalyst can be estimated in an appropriate manner. For example, since the degree of thermal degradation of the SCR catalyst 41 has a correlation with the total amount of heat received after the use of the SCR catalyst 41 is started, the product of the temperature of the SCR catalyst 41 and the flow rate of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 41 The larger the value obtained by integrating the time, the larger the value. Therefore, in the present embodiment, in a process different from this process, a multiplication value of the estimated temperature of the SCR catalyst 41 and the flow rate of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 41 is calculated every predetermined cycle, and the multiplication value is integrated. The time integrated value of the multiplication value thus calculated is set as the current SCR catalyst deterioration degree SHD.

また、尿素補正量Qurcは、尿素添加量Qurの基本値である基本尿素添加量Qurbを補正する値であって、SCR触媒41の熱劣化に伴うNOx浄化率の低下を補うための補正量である。   The urea correction amount Qurc is a value for correcting the basic urea addition amount Qurb, which is the basic value of the urea addition amount Qur, and is a correction amount for compensating for a decrease in the NOx purification rate due to thermal degradation of the SCR catalyst 41. is there.

図4に示すように、SCR触媒劣化度SHDが閾値βに達するまでは、尿素補正量Qurcは「0」に設定される。そして、SCR触媒劣化度SHDが閾値βに達した以降は、SCR触媒劣化度SHDが大きいほど尿素補正量Qurcは多くされる。なお、閾値βには、SCR触媒41の使用開始時におけるNOx浄化率を維持することのできるSCR触媒劣化度SHDの最大値が設定されている。ちなみに、尿素補正量Qurcが「0」に設定される領域を設けることなく、SCR触媒劣化度SHDの大きさに応じて尿素補正量Qurcを連続的に増大させるようにしてよい。また、NOx浄化率は、「{(第1NOx濃度N1−第2NOx濃度N2)/第1NOx濃度N1}×100(%)」で表される値である。   As shown in FIG. 4, the urea correction amount Qurc is set to “0” until the SCR catalyst deterioration degree SHD reaches the threshold value β. After the SCR catalyst deterioration degree SHD reaches the threshold value β, the urea correction amount Qurc increases as the SCR catalyst deterioration degree SHD increases. The threshold value β is set to the maximum value of the SCR catalyst deterioration degree SHD that can maintain the NOx purification rate at the start of use of the SCR catalyst 41. Incidentally, the urea correction amount Qurc may be continuously increased according to the magnitude of the SCR catalyst deterioration degree SHD without providing a region where the urea correction amount Qurc is set to “0”. Further, the NOx purification rate is a value represented by “{(first NOx concentration N1−second NOx concentration N2) / first NOx concentration N1} × 100 (%)”.

ステップS120にて、酸化触媒劣化度MHDが上記閾値α以上であると判定されるときには(S120:YES)、尿素補正量Qurcの減量が実行される(S140)。このステップS140では、前回の本処理実行時に設定された尿素補正量Qurcから予め設定された減算量Dを減じた値が、今回の本処理実行時における尿素補正量Qurcとして設定される。なお、減算量Dは、尿素添加量の急激な変化を抑えつつ、アンモニアスリップの発生を抑えることの可能な量であって、予めの実験等を通じて適切な値が求められている。   When it is determined in step S120 that the oxidation catalyst deterioration degree MHD is equal to or greater than the threshold value α (S120: YES), the urea correction amount Qurc is reduced (S140). In this step S140, a value obtained by subtracting the preset subtraction amount D from the urea correction amount Qurc set at the previous execution of the main processing is set as the urea correction amount Qurc at the current main processing execution. The subtraction amount D is an amount that can suppress the occurrence of ammonia slip while suppressing a rapid change in the urea addition amount, and an appropriate value is obtained through a preliminary experiment or the like.

ここで、ステップS120にて初めて肯定判定されたとき、つまり酸化触媒劣化度MHDが閾値α以上になった直後における「前回の本処理実行時に設定された尿素補正量Qurc」とは、酸化触媒劣化度MHDが閾値α以上になった時点で既に設定されていた尿素補正量Qurcであって次の値になる。すなわち本処理が前回実行されたときにステップS120で否定判定されたことにより設定された尿素補正量Qurcであり、SCR触媒劣化度SHDに基づいて設定された最後の尿素補正量Qurcである。そして、酸化触媒劣化度MHDが閾値α以上になると、本処理が実行される毎にステップS140が実行されるため、酸化触媒劣化度MHDが閾値α以上になった以降に設定される尿素補正量Qurcは、SCR触媒劣化度SHDに基づいて設定された最後の尿素補正量Qurcを基準にして上記減算量Dずつ減少していく。なお、ステップS140における尿素補正量Qurcの減量は、尿素補正量Qurcが「0」になるまで、またはSCR触媒41のNOx浄化率が所定の閾値以下に低下するまで実行される。   Here, when an affirmative determination is made in step S120 for the first time, that is, immediately after the oxidation catalyst deterioration degree MHD becomes equal to or greater than the threshold value α, the “urea correction amount Qurc set at the time of the previous main processing execution” The urea correction amount Qurc that has already been set at the time when the degree MHD becomes equal to or greater than the threshold value α and has the following value. That is, it is the urea correction amount Qurc set by the negative determination in step S120 when this process was executed last time, and is the last urea correction amount Qurc set based on the SCR catalyst deterioration degree SHD. When the oxidation catalyst deterioration degree MHD becomes equal to or higher than the threshold value α, step S140 is executed every time this process is executed. Therefore, the urea correction amount set after the oxidation catalyst deterioration degree MHD becomes equal to or higher than the threshold value α. Qurc is decreased by the subtraction amount D with reference to the last urea correction amount Qurc set based on the SCR catalyst deterioration degree SHD. Note that the urea correction amount Qurc is decreased in step S140 until the urea correction amount Qurc becomes “0” or until the NOx purification rate of the SCR catalyst 41 falls below a predetermined threshold value.

ステップS130またはステップS140にて、今回の実行周期における尿素補正量Qurcが設定されると、次に、基本尿素添加量Qurb及び尿素補正量Qurcに基づいて尿素添加量Qurが算出される(S150)。このステップS150では、基本尿素添加量Qurbと尿素補正量Qurcとの和が尿素添加量Qurとして設定される。   If the urea correction amount Qurc in the current execution cycle is set in step S130 or step S140, then the urea addition amount Qur is calculated based on the basic urea addition amount Qurb and the urea correction amount Qurc (S150). . In this step S150, the sum of the basic urea addition amount Qurb and the urea correction amount Qurc is set as the urea addition amount Qur.

次に、ステップS150で算出された尿素添加量Qurによる尿素水添加の実行と(S160)、ステップS110で算出された燃料添加量Qadによる燃料添加とが実行されて(S170)、本処理は一旦終了される。   Next, execution of urea water addition by the urea addition amount Qur calculated in step S150 (S160) and fuel addition by the fuel addition amount Qad calculated in step S110 are executed (S170), and this processing is temporarily performed. Is terminated.

次に、図5を参照して、本実施形態の作用を説明する。
第1浄化部材30によるNOの酸化反応は、酸化触媒劣化度MHDが大きくなるについて進みにくくなるため、そのままでは、図5において二点鎖線L1で示すように、SCR触媒41に流入する排気のNO2比率は、酸化触媒劣化度MHDが大きくなるに伴って最適値(例えば「50%」など)よりも低くなっていく。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.
Since the oxidation reaction of NO by the first purification member 30 becomes difficult to proceed as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases, as it is, as shown by a two-dot chain line L1 in FIG. The ratio becomes lower than the optimum value (for example, “50%”, etc.) as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases.

この点、本実施形態では、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達するまでは、酸化触媒劣化度MHDが大きくなるに伴って燃料添加量Qadは多くされる。このように酸化触媒劣化度MHDに応じた量の機関燃料が排気に添加されると、その機関燃料が排気中や第1浄化部材30において酸化されることにより、第1浄化部材30の温度は高くなり、この第1浄化部材30の高温化によって同第1浄化部材30でのNOの酸化反応が促されるようになる。そのため、第1浄化部材30の劣化が進んだとしても酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達するまでは、図5に実線にて示すように、NO2比率は最適値に近い状態に維持される。   In this regard, in the present embodiment, the fuel addition amount Qad is increased as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases until the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α. In this way, when an amount of engine fuel corresponding to the oxidation catalyst deterioration degree MHD is added to the exhaust gas, the engine fuel is oxidized in the exhaust gas or in the first purification member 30, so that the temperature of the first purification member 30 is increased. As the temperature of the first purification member 30 increases, the NO oxidation reaction in the first purification member 30 is promoted. Therefore, even if the deterioration of the first purification member 30 progresses, the NO2 ratio is maintained in a state close to the optimum value as indicated by the solid line in FIG. 5 until the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α.

また、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、第1浄化部材30の劣化が進みすぎているため、燃料添加によるNO2比率の最適化は難しくなる。そこで、本実施形態では、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、酸化触媒劣化度MHDが大きくなるに伴って燃料添加量Qadは少なくされる。従って、NO2比率の最適化に寄与しない不要な機関燃料の消費を抑えることができる。   Further, after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the deterioration of the first purification member 30 has progressed too much, so that it becomes difficult to optimize the NO 2 ratio by adding fuel. Therefore, in the present embodiment, after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the fuel addition amount Qad is decreased as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases. Therefore, it is possible to suppress consumption of unnecessary engine fuel that does not contribute to the optimization of the NO 2 ratio.

他方、尿素補正量Qurcによる基本尿素添加量Qurbの補正を行わない場合には、図5において二点鎖線L2で示すように、SCR触媒劣化度SHDが閾値βに達した以降、SCR触媒劣化度SHDが大きくなるについてNOx浄化率は低下していく。   On the other hand, when the basic urea addition amount Qurb is not corrected by the urea correction amount Qurc, as indicated by a two-dot chain line L2 in FIG. 5, after the SCR catalyst deterioration degree SHD reaches the threshold value β, the SCR catalyst deterioration degree As the SHD increases, the NOx purification rate decreases.

この点、本実施形態では、SCR触媒劣化度SHDが閾値βに達した以降は、SCR触媒劣化度SHDの増大に伴って尿素補正量Qurcは多くされる。そのため、SCR触媒劣化度SHDが閾値βに達した以降は、SCR触媒41の劣化の進み具合に応じて尿素添加量Qurが増量されていく。   In this regard, in this embodiment, after the SCR catalyst deterioration degree SHD reaches the threshold value β, the urea correction amount Qurc is increased as the SCR catalyst deterioration degree SHD increases. Therefore, after the SCR catalyst deterioration degree SHD reaches the threshold value β, the urea addition amount Qur is increased in accordance with the progress of deterioration of the SCR catalyst 41.

ちなみに、SCR触媒41は、排気の流れ方向において均一に劣化していくわけではなく、基本的には排気上流側の部位(前端)から排気下流側の部位(後端)に向かって徐々に劣化が進行していく。従って、SCR触媒41においてアンモニアが吸着される部位は、SCR触媒劣化度SHDの増大に伴って徐々に排気下流側の部位に移行していく。   Incidentally, the SCR catalyst 41 does not deteriorate uniformly in the exhaust flow direction, but basically gradually deteriorates from the exhaust upstream side portion (front end) toward the exhaust downstream side portion (rear end). Will progress. Therefore, the part where ammonia is adsorbed in the SCR catalyst 41 gradually shifts to the part on the exhaust downstream side as the SCR catalyst deterioration degree SHD increases.

また、上述したように、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、燃料添加を行っても、第1浄化部材30ではNOの酸化反応は起きにくくなるため、NO2比率を上述したような適切な状態に維持することは困難になり、SCR触媒41のNOx浄化率が低下してしまう。このようにしてNOx浄化率が低下している状態で尿素添加量Qurの増量を継続してしまうと、還元処理に利用される尿素水の量に対して、添加される尿素水の量が過剰になる。そのため、添加された尿素水の一部はNOxの還元に利用されることなくSCR触媒41を通過してしまい、アンモニアスリップが発生するおそれがある。   Further, as described above, after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, even if the fuel is added, the NO purification reaction does not easily occur in the first purification member 30, so the NO2 ratio is as described above. It is difficult to maintain the appropriate state, and the NOx purification rate of the SCR catalyst 41 is reduced. If the increase in the urea addition amount Qur is continued in a state where the NOx purification rate is reduced in this way, the amount of urea water added is excessive with respect to the amount of urea water used for the reduction treatment. become. Therefore, a part of the added urea water passes through the SCR catalyst 41 without being used for NOx reduction, and ammonia slip may occur.

この点、本実施形態では、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、尿素補正量Qurcの減量が開始される(先の図2に示したステップS140の処理)。そのため、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降の尿素添加量Qurは、酸化触媒劣化度MHDが同閾値αに達した時点での尿素添加量Qurよりも少なくなり、過剰な量の尿素水添加が抑えられるようになるため、アンモニアスリップの発生が抑制される。   In this regard, in the present embodiment, after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the urea correction amount Qurc starts to be reduced (the process of step S140 shown in FIG. 2). Therefore, the urea addition amount Qur after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α is smaller than the urea addition amount Qur when the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, and an excessive amount of urea Since the addition of water is suppressed, the occurrence of ammonia slip is suppressed.

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降の尿素添加量Qurは、酸化触媒劣化度MHDが同閾値αに達した時点での尿素添加量Qurよりも少なくされる。従って、酸化触媒31やフィルタ32が劣化したとしても、アンモニアスリップの発生を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The urea addition amount Qur after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α is made smaller than the urea addition amount Qur when the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α. Therefore, even if the oxidation catalyst 31 and the filter 32 deteriorate, the occurrence of ammonia slip can be suppressed.

(2)酸化触媒劣化度MHDに応じた量の燃料添加を行うようにしているため、酸化触媒31やフィルタ32が熱劣化したとしても、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達するまでは、SCR触媒41に流入する排気のNO2比率を最適値近傍の値に維持することができる。   (2) Since the fuel is added in an amount corresponding to the oxidation catalyst deterioration degree MHD, even if the oxidation catalyst 31 and the filter 32 are thermally deteriorated, the SCR is not changed until the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α. The NO2 ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 41 can be maintained at a value near the optimum value.

(3)SCR触媒劣化度SHDに応じた量の尿素水添加を行うようにしているため、SCR触媒41の熱劣化に伴うNOx浄化率の低下を抑えることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
(3) Since urea water is added in an amount corresponding to the degree of SCR catalyst deterioration SHD, a decrease in the NOx purification rate accompanying thermal deterioration of the SCR catalyst 41 can be suppressed.
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.

・酸化触媒劣化度MHDは、酸化触媒31及びフィルタ32で構成される第1浄化部材30を1つの酸化触媒とみなしたときの同酸化触媒の熱劣化度合を示す値であった。この他、酸化触媒31及びフィルタ32の熱劣化度合を個別に算出し、個々の熱劣化度合に基づいて燃料添加量を設定するようにしてもよい。例えば酸化触媒31の劣化度がMHD1であり、その劣化度MHD1に対応する燃料添加量がQad1であったとする。また、フィルタ32の劣化度がMHD2であり、その劣化度MHD2に対応する燃料添加量がQad2であったとする。この場合には、Qad1とQad2との和を燃料添加量Qadとし、その燃料添加量Qadに相当する量の機関燃料を燃料添加弁5から添加してもよい。   The oxidation catalyst deterioration degree MHD was a value indicating the degree of thermal deterioration of the oxidation catalyst when the first purification member 30 composed of the oxidation catalyst 31 and the filter 32 is regarded as one oxidation catalyst. In addition, the degree of thermal degradation of the oxidation catalyst 31 and the filter 32 may be calculated individually, and the fuel addition amount may be set based on the degree of thermal degradation. For example, it is assumed that the deterioration degree of the oxidation catalyst 31 is MHD1, and the fuel addition amount corresponding to the deterioration degree MHD1 is Qad1. Further, it is assumed that the degree of deterioration of the filter 32 is MHD2, and the fuel addition amount corresponding to the degree of deterioration MHD2 is Qad2. In this case, the sum of Qad1 and Qad2 may be used as the fuel addition amount Qad, and an amount of engine fuel corresponding to the fuel addition amount Qad may be added from the fuel addition valve 5.

・酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、酸化触媒劣化度MHDが大きくなるに伴って燃料添加量Qadが少なくなるようにした。この他、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、燃料添加量Qadを「0」に設定してもよい。   -After the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the fuel addition amount Qad decreases as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases. In addition, the fuel addition amount Qad may be set to “0” after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α.

・酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、尿素補正量Qurcが徐々に少なくなるようにした。この他、酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降は、尿素補正量Qurcを「0」に設定してもよい。   -After the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the urea correction amount Qurc is gradually decreased. In addition, after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, the urea correction amount Qurc may be set to “0”.

・上述した減算量Dを、酸化触媒劣化度MHDの増大に伴って大きくなるように可変設定するようにしてもよい。この場合には、酸化触媒劣化度MHDの増大に伴って、NO2比率の最適値に対する現状値の低下度合は大きくなっていくが、そうしたNO2比率の低下度合に応じて尿素添加量の減算量Dが求められるようになるため、アンモニアスリップの発生をより好適に抑えることができる。   The subtraction amount D described above may be variably set so as to increase as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases. In this case, as the oxidation catalyst deterioration degree MHD increases, the degree of decrease in the current value with respect to the optimum value of the NO 2 ratio increases, but the urea addition amount subtraction amount D according to the degree of decrease in the NO 2 ratio. Therefore, the occurrence of ammonia slip can be more suitably suppressed.

・SCR触媒劣化度SHDに応じて尿素補正量Qurcを算出するようにしたが、そうしたSCR触媒41の劣化度合に応じた尿素添加量の補正を省略することもできる。この場合でも、少なくとも酸化触媒劣化度MHDが閾値αに達した以降の尿素添加量Qurを、酸化触媒劣化度MHDが同閾値αに達した時点での尿素添加量Qurよりも少なくすることにより、酸化触媒31やフィルタ32が劣化したとしても、アンモニアスリップの発生を抑えることができる。   Although the urea correction amount Qurc is calculated according to the SCR catalyst deterioration degree SHD, the correction of the urea addition amount according to the deterioration degree of the SCR catalyst 41 can be omitted. Even in this case, at least the urea addition amount Qur after the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α is made smaller than the urea addition amount Qur when the oxidation catalyst deterioration degree MHD reaches the threshold value α, Even if the oxidation catalyst 31 and the filter 32 deteriorate, the occurrence of ammonia slip can be suppressed.

・酸化触媒31、フィルタ32、及びSCR触媒41の熱劣化度合は、内燃機関1を搭載した車両の総走行距離が長くなるほど大きくなる傾向がある。そこで、内燃機関1を搭載した車両の総走行距離が長くなるほど、酸化触媒劣化度MHDやSCR触媒劣化度SHDが大きくなるように、総走行距離に基づいて酸化触媒劣化度MHDやSCR触媒劣化度SHDを求めるようにしてもよい。   The degree of thermal deterioration of the oxidation catalyst 31, the filter 32, and the SCR catalyst 41 tends to increase as the total travel distance of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted increases. Therefore, the oxidation catalyst deterioration degree MHD and the SCR catalyst deterioration degree based on the total travel distance so that the oxidation catalyst deterioration degree MHD and the SCR catalyst deterioration degree SHD increase as the total travel distance of the vehicle equipped with the internal combustion engine 1 increases. SHD may be obtained.

・酸化触媒31、フィルタ32、SCR触媒41、及びアンモニア酸化触媒51の配設数は適宜変更することができる。
・尿素水を使用するようにしたが、アンモニア成分を含む還元剤であれば、他の還元剤でもよい。
-The arrangement | positioning number of the oxidation catalyst 31, the filter 32, the SCR catalyst 41, and the ammonia oxidation catalyst 51 can be changed suitably.
Although urea water is used, other reducing agents may be used as long as the reducing agent contains an ammonia component.

1…内燃機関、2…シリンダヘッド、3…吸気通路、4a〜4d…燃料噴射弁、5…燃料添加弁、6a〜6d…排気ポート、7…インテークマニホールド、8…エキゾーストマニホール、9…コモンレール、10…サプライポンプ、11…ターボチャージャ、13…EGR通路、14…EGRクーラ、15…EGR弁、16…吸気絞り弁、17…アクチュエータ、18…インタークーラ、19…エアフロメータ、20…絞り弁開度センサ、21…機関回転速度センサ、22…アクセルセンサ、23…外気温センサ、24…車速センサ、25…水温センサ、26…排気通路、27…燃料供給管、30…第1浄化部材、31…酸化触媒、32…フィルタ、40…第2浄化部材、41…選択還元型NOx触媒(SCR触媒)、50…第3浄化部材、51…アンモニア酸化触媒、60…分散板、80…制御装置、100…第1排気温度センサ、110…差圧センサ、120…第2排気温度センサ、130…第1NOxセンサ、140…第2NOxセンサ、150…吸気温センサ、200…尿素水供給機構、210…タンク、220…ポンプ、230…尿素添加弁、240…供給通路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Cylinder head, 3 ... Intake passage, 4a-4d ... Fuel injection valve, 5 ... Fuel addition valve, 6a-6d ... Exhaust port, 7 ... Intake manifold, 8 ... Exhaust manifold, 9 ... Common rail DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Supply pump, 11 ... Turbocharger, 13 ... EGR passage, 14 ... EGR cooler, 15 ... EGR valve, 16 ... Intake throttle valve, 17 ... Actuator, 18 ... Intercooler, 19 ... Air flow meter, 20 ... Throttle valve Opening sensor, 21 ... Engine rotation speed sensor, 22 ... Accelerator sensor, 23 ... Outside air temperature sensor, 24 ... Vehicle speed sensor, 25 ... Water temperature sensor, 26 ... Exhaust passage, 27 ... Fuel supply pipe, 30 ... First purification member, 31 ... oxidation catalyst, 32 ... filter, 40 ... second purification member, 41 ... selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst), 50 ... third purification member, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ammonia oxidation catalyst, 60 ... Dispersion plate, 80 ... Control apparatus, 100 ... 1st exhaust temperature sensor, 110 ... Differential pressure sensor, 120 ... 2nd exhaust temperature sensor, 130 ... 1st NOx sensor, 140 ... 2nd NOx sensor, 150 ... Intake air temperature sensor, 200 ... Urea water supply mechanism, 210 ... Tank, 220 ... Pump, 230 ... Urea addition valve, 240 ... Supply passage.

Claims (1)

排気通路に設けられた酸化触媒と、前記酸化触媒よりも下流の排気通路に設けられてNOxを浄化するNOx浄化触媒と、前記酸化触媒に流入する排気に機関燃料を添加する燃料添加機構と、前記NOx浄化触媒に流入する排気にアンモニア成分を含む還元剤を添加する還元剤添加機構と、を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記酸化触媒の劣化度合に応じた量の前記機関燃料を添加するとともに、
前記劣化度合が所定の閾値に達した以降は、前記還元剤の添加量を、前記劣化度合が前記閾値に達した時点での前記還元剤の添加量よりも少なくする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage, a NOx purification catalyst provided in an exhaust passage downstream of the oxidation catalyst to purify NOx, a fuel addition mechanism for adding engine fuel to the exhaust flowing into the oxidation catalyst, An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a reducing agent addition mechanism for adding a reducing agent containing an ammonia component to exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst,
While adding the amount of the engine fuel according to the degree of deterioration of the oxidation catalyst,
After the degree of deterioration reaches a predetermined threshold, the amount of the reducing agent added is made smaller than the amount of reducing agent added when the degree of deterioration reaches the threshold. Exhaust purification equipment.
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