JP2016176429A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気中の窒素酸化物を浄化する排気浄化触媒と粒子状物質を捕集するフィルタを備えたエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine provided with an exhaust purification catalyst for purifying nitrogen oxides in exhaust gas and a filter for collecting particulate matter.
エンジンの排気通路には、排気を浄化するための排気浄化装置が備えられている。例えば、エンジンの排気中のNOx(窒素酸化物)を浄化するためにNOx吸蔵触媒や選択還元触媒等の排気浄化触媒が開発されているとともに、ディーゼルエンジンの排気中の粒子状物質(PM)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ等が開発されている。
NOx吸蔵触媒は、リーン雰囲気下でNOxを吸蔵し、リッチ雰囲気下でNOxを窒素に還元する。選択還元触媒は、アンモニア等の還元剤を使用して排気中のNOxを窒素に還元する。
The exhaust passage of the engine is provided with an exhaust purification device for purifying the exhaust. For example, exhaust purification catalysts such as NOx storage catalysts and selective reduction catalysts have been developed to purify NOx (nitrogen oxides) in engine exhaust, and particulate matter (PM) in diesel engine exhaust can be removed. Diesel particulate filters and the like to be collected have been developed.
The NOx storage catalyst stores NOx under a lean atmosphere and reduces NOx to nitrogen under a rich atmosphere. The selective reduction catalyst reduces NOx in the exhaust gas to nitrogen using a reducing agent such as ammonia.
例えば特許文献1には、ディーゼルエンジンの排気通路にディーゼルパティキュレートフィルタを備え、ディーゼルパティキュレートフィルタの上流側の排気通路にNOx吸蔵触媒を備えるとともに、ディーゼルパティキュレートフィルタの下流側の排気通路に選択還元触媒を備えた排気浄化装置が開示されている。
For example, in
ところで、排気通路にディーゼルパティキュレートフィルタを備えたエンジンでは、ディーゼルパティキュレートフィルタに捕集されたPMを除去するために、フィルタ再生が必要に応じて行われる。また、排気通路にNOx吸蔵触媒を備えたエンジンでは、NOx吸蔵触媒に吸蔵したNOxを還元除去するためのNOxパージや、NOx吸蔵触媒に吸着されてしまう排気中の硫黄成分を除去するためのSパージが必要に応じて行われる。これらのフィルタ再生や各種パージは、例えばエンジンの燃料噴射制御により、排気を昇温させたり、排気中の空燃比をリッチにしたりして行われる。また、NOx吸蔵触媒の代わりに酸化触媒を備え、ポスト噴射により排出した排気中の燃料を酸化させて排気温度を上昇させることで、フィルタ再生や各種パージを容易に行えるものも知られている。 By the way, in an engine provided with a diesel particulate filter in the exhaust passage, filter regeneration is performed as necessary in order to remove PM collected in the diesel particulate filter. Further, in an engine provided with a NOx occlusion catalyst in the exhaust passage, NOx purge for reducing and removing NOx occluded in the NOx occlusion catalyst and S for removing sulfur components in the exhaust that are adsorbed by the NOx occlusion catalyst. Purge is performed as necessary. These filter regenerations and various purges are performed, for example, by raising the temperature of the exhaust gas or making the air-fuel ratio in the exhaust gas rich by controlling fuel injection of the engine. Further, there is also known an apparatus that includes an oxidation catalyst instead of the NOx storage catalyst, and can easily perform filter regeneration and various purges by oxidizing the fuel in the exhaust discharged by post injection and raising the exhaust temperature.
しかしながら、これらのうちフィルタ再生やSパージは排気温度を高温にする必要があるため、NOxの発生量が増加する虞がある。特に、排気還流装置を備えたエンジンでは、フィルタ再生やSパージの際に排気中に流入させる未燃燃料が吸気に還流しないように排気還流装置を制御する必要があり、これによってもNOxの発生量が更に増加してしまう。 However, among these, filter regeneration and S purge require the exhaust gas temperature to be high, and there is a risk that the amount of NOx generated will increase. In particular, in an engine equipped with an exhaust gas recirculation device, it is necessary to control the exhaust gas recirculation device so that unburned fuel flowing into the exhaust gas does not recirculate to the intake air during filter regeneration or S purge, which also generates NOx. The amount further increases.
上記特許文献1のように排気通路の下流側に選択還元触媒を備えた構成のエンジンでは、フィルタ再生やSパージ時においてNOxの排出量が増加しても、選択還元触媒において浄化可能であるものの、例えば低負荷運転が続いていて選択還元触媒の温度が低下していたり、選択還元触媒にアンモニアが十分に蓄えられていなかったりした場合には、選択還元触媒においてNOxを十分に処理できず、下流に流出してしまうといった可能性がある。
In the engine having a selective reduction catalyst downstream of the exhaust passage as in
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、排気通路に排気浄化用のフィルタ及び選択還元触媒を備えたエンジンにおいて、排気浄化性能の優れた排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and provides an exhaust purification device having excellent exhaust purification performance in an engine having an exhaust purification filter and a selective reduction catalyst in an exhaust passage. is there.
上記の目的を達成するために、本願発明のエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタの下流側の前記排気通路に設けられ、還元剤を供給する還元剤供給部から供給された還元剤を用いて窒素酸化物を還元除去する選択還元触媒と、前記フィルタの上流側の前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、排気温度を上昇させて、前記フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御部と、排気温度を上昇させて、前記排気浄化触媒に吸着された排気中の硫黄成分を除去するパージ制御を実行するパージ制御部と、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御の実施要求が成された場合に要求判定をする判定部と、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が前記要求判定された際に、当該フィルタ再生制御またはパージ制御の実施開始前に、前記選択還元触媒の温度を所定温度以上に上昇させるともに前記還元剤供給部により前記還元剤を供給する浄化準備制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an engine according to the present invention is provided in an exhaust passage of an engine, and includes a filter that collects particulate matter in exhaust, and an exhaust passage downstream of the filter. A selective reduction catalyst provided for reducing and removing nitrogen oxides using a reducing agent supplied from a reducing agent supply unit that supplies a reducing agent; and an exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage on the upstream side of the filter; A filter regeneration control unit for performing filter regeneration control for increasing the exhaust gas temperature to burn and remove the particulate matter collected by the filter; and exhaust gas adsorbed by the exhaust gas purification catalyst by increasing the exhaust gas temperature A purge control unit that performs purge control to remove sulfur components therein, a determination unit that performs a request determination when a request for performing the filter regeneration control or the purge control is made, and the filter When the regeneration regeneration control or the purge control is determined to be required, before the start of the filter regeneration control or purge control, the temperature of the selective reduction catalyst is raised to a predetermined temperature or more and the reducing agent supply unit And a purification preparation control unit that supplies a reducing agent.
また、好ましくは、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が前記要求判定されてからの時間を測定するタイマを備え、前記浄化準備制御部は、前記タイマにより前記要求判定されてからの時間が所定時間経過した際には、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御を強制的に開始させるとよい。
また、好ましくは、前記フィルタ再生制御が前記要求判定された際の前記所定時間を、前記パージ制御が要求判定された際の前記所定時間よりも短く設定するとよい。
Preferably, a timer for measuring a time after the request determination of the filter regeneration control or the purge control is provided, and the purification preparation control unit has a predetermined time after the request determination by the timer. When the time has elapsed, the filter regeneration control or the purge control may be forcibly started.
Preferably, the predetermined time when the request for the filter regeneration control is determined is set to be shorter than the predetermined time when the request for the purge control is determined.
また、好ましくは、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が中断された際には、次回の前記フィルタ再生制御または前記パージ制御の開始の際での前記所定時間を、初回よりも短く設定するとよい。
また、好ましくは、前記フィルタ再生制御及び前記パージ制御の両方が要求判定された際には、前記フィルタ再生制御の実行後に前記パージ制御を実行するとよい。
Preferably, when the filter regeneration control or the purge control is interrupted, the predetermined time at the start of the next filter regeneration control or the purge control may be set shorter than the first time.
Preferably, when both the filter regeneration control and the purge control are requested and determined, the purge control is performed after the filter regeneration control is performed.
本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、フィルタ再生制御またはパージ制御が要求判定された際に、その実施開始前に選択還元触媒の温度が所定温度以上に上昇するとともに還元剤が供給されるので、選択還元触媒において窒素酸化物を還元除去することが可能となる。フィルタ再生制御またはパージ制御が行われた際に、排気中の窒素酸化物が増加してフィルタより下流に窒素酸化物が流出しても、フィルタの下流の選択還元触媒において窒素酸化物を還元除去することができ、大気中への窒素酸化物の排出を減少させることができる。 According to the engine exhaust gas purification apparatus of the present invention, when the filter regeneration control or the purge control is determined to be required, the temperature of the selective reduction catalyst rises above a predetermined temperature and the reducing agent is supplied before the start of the execution. Therefore, it becomes possible to reduce and remove nitrogen oxides in the selective reduction catalyst. When filter regeneration control or purge control is performed, even if nitrogen oxide in the exhaust increases and nitrogen oxide flows out downstream of the filter, nitrogen oxide is reduced and removed by the selective reduction catalyst downstream of the filter. And emission of nitrogen oxides into the atmosphere can be reduced.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の排気浄化装置1が適用された第1の実施形態のディーゼルエンジン(以下、エンジン2)の吸排気系の概略構成図である。
エンジン2は、走行駆動源として車両に搭載されており、多気筒の筒内直接噴射式エンジンであって、図1では簡略して1つの気筒のみ記載している。エンジン2は、各気筒に設けられた燃料噴射ノズル3から、任意の噴射時期及び噴射量で各気筒の燃焼室4内に燃料を噴射可能な構成となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an intake / exhaust system of a diesel engine (hereinafter, engine 2) according to a first embodiment to which an exhaust
The
エンジン2の吸気通路5には、新気の流量を調整するための電子制御スロットルバルブ6が設けられている。
エンジン2の排気通路10には、エンジン2から下流に向かって順番に、NOx吸蔵触媒11(排気浄化触媒)、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、フィルタ)12、選択還元触媒13が設けられている。
An electronic control throttle valve 6 for adjusting the flow rate of fresh air is provided in the intake passage 5 of the
In the
フィルタ12と選択還元触媒13との間の排気通路10には、尿素水(尿素水溶液)を噴射供給する尿素水インジェクタ14(還元剤供給部)が設けられている。尿素水インジェクタ14には、車両に搭載した図示しない尿素水タンクから尿素水が供給される。
尿素水インジェクタ14から排気通路10内に噴射された尿素水が排気の熱によって加水分解されてアンモニアを発生し選択還元触媒13に到達するように、尿素水インジェクタ14の噴射位置が設定されている。
The
The injection position of the
NOx吸蔵触媒11は、排気中の窒素酸化物(以下、NOx)を吸蔵し、高温リッチ雰囲気下でNOxを還元除去する。
フィルタ12は、排気中の黒鉛を主成分とする粒子状物質を捕集する。
選択還元触媒13は、尿素水から生成したアンモニアを還元剤として用いて排気中のNOxを還元浄化する。
The
The
The
また、エンジン2には、排気還流装置15が備えられている。排気還流装置15は、吸気通路5と排気通路10とを連通する排気還流通路16と、排気還流通路16を開閉する排気還流バルブ17とにより構成されている。
更に、エンジン2には、エンジン2の回転速度を検出する回転速度センサ20が設けられている。エンジン2の吸気通路5には、吸気流量を検出するエアフローセンサ21が設けられている。選択還元触媒13には、選択還元触媒13の温度を検出する選択還元触媒温度センサ22が設けられている。
Further, the
Further, the
エンジンコントロールユニット30(フィルタ再生制御部、パージ制御部、判定部、浄化準備制御部)は、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、タイマ及び中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成され、回転速度センサ20、エアフローセンサ21、選択還元触媒温度センサ22等の各種センサの検出情報と、車両のアクセル操作量等の情報を入力し、当該各種情報に基づいて、燃料噴射ノズル3からの燃料噴射量及び燃料噴射時期、電子制御スロットルバルブ6の開度、尿素水インジェクタ14からの尿素水噴射量及び尿素水噴射時期、排気還流バルブ17の開度を演算して、上記各種機器の作動制御を行うことで、エンジン2の運転制御を行う。
The engine control unit 30 (filter regeneration control unit, purge control unit, determination unit, purification preparation control unit) includes an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a timer, and a central processing unit (CPU). Etc., and input detection information of various sensors such as the
また、エンジンコントロールユニット30は、吸気絞りやポスト噴射等により、排気温度を上昇させることで、フィルタ12に捕集されているPMを燃焼除去するフィルタ再生制御が可能である。
また、エンジンコントロールユニット30は、例えば電子制御スロットルバルブ6の開度を絞る所謂吸気絞り等によりエンジン2の排気温度を上昇させるとともに排気の空燃比をリッチにして、NOx吸蔵触媒11に吸着されている硫黄酸化物(硫黄成分)を還元除去するSパージ制御(パージ制御)が可能である(パージ制御部)。
Further, the
Further, the
次に、図2を用いて、フィルタ12に捕集されたPMを燃焼除去するフィルタ再生制御について説明する。
図2は、エンジンコントロールユニット30におけるフィルタ再生制御手順を示すフローチャートである。
図2に示す本実施形態のフィルタ再生制御は、エンジン運転時にエンジンコントロールユニット30において所定期間毎に繰り返し実行される。
Next, filter regeneration control for burning and removing PM collected by the
FIG. 2 is a flowchart showing a filter regeneration control procedure in the
The filter regeneration control of this embodiment shown in FIG. 2 is repeatedly executed at predetermined intervals in the
始めに、ステップS10では、フィルタ再生要求があるか否かを判別する。フィルタ再生要求は、フィルタ12にPMが所定量以上堆積した場合に要求判定される。このPMの堆積は、エンジンコントロールユニット30において、前回のフィルタ再生終了からのエンジン2の運転時間や運転状況に基づいて推定したり、フィルタ12前後の排気圧を検出して、その差に基づいて判定したりすればよい(判定部)。フィルタ再生要求がある場合は、ステップS10に進む。フィルタ再生要求がない場合は、本ルーチンを終了する。
First, in step S10, it is determined whether there is a filter regeneration request. The filter regeneration request is determined when a predetermined amount or more of PM has accumulated on the
ステップS20では、タイマ31のカウントを開始する。そして、ステップS30に進む。
ステップS30では、選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値Aより小さいか否かを判別する。アンモニア吸着量Qbは、例えば選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbの増加分から消費分を減算して求めればよい。アンモニア吸着量Qbの増加分は、尿素水噴射量と排気温度に依存するアンモニア生成率とアンモニア吸着率との積算値により演算できる。なお、アンモニア吸着率は、アンモニア既吸着量が多い場合に低くなり、選択還元触媒13の温度にも依存する。アンモニア吸着量Qbの消費分は、選択還元触媒13入口のNOx量と選択還元触媒13の温度及びアンモニア既吸着量に依存するNOx浄化率との積算値に、選択還元触媒13の温度及びアンモニア既吸着量に依存する選択還元触媒13から脱離または酸化してしまうアンモニア量を加算した値で求められる。所定値Aは、フィルタ再生制御した際に選択還元触媒13に流入するNOxを十分に還元除去できるアンモニア吸着量に設定すればよい。アンモニア吸着量Qbが所定値Aより小さい場合には、ステップS40に進む。アンモニア吸着量Qbが所定値A以上である場合には、ステップS50に進む。
In step S20, the
In step S30, it is determined whether or not the ammonia adsorption amount Qb in the
ステップS40では、タイマ31のカウント値Ctが所定値t1以上であるか否かを判別する。所定値t1は、フィルタ再生が要求されてから、フィルタ再生の開始を待機可能な時間に設定すればよい。カウント値Ctが所定値t1以上である場合には、ステップS50に進む。カウント値Ctが所定値t1未満である場合には、ステップS80に進む。
ステップS50では、タイマ31をオフに(0にリセット)する。そして、ステップS60に進む。
In step S40, it is determined whether or not the count value Ct of the
In step S50, the
ステップS60では、フィルタ再生条件が成立しているか否かを判別する。フィルタ再生条件は、例えばエンジン2がフィルタ再生可能な所定以上の高負荷運転であることを判定すればよい。フィルタ再生条件が成立している場合には、ステップS70に進む。フィルタ再生条件が成立していない場合には、本ルーチンを終了する。
ステップS70では、フィルタ再生制御を実行する。フィルタ再生制御は、上記のように、吸気絞りやポスト噴射等により排気温度を上昇させ、フィルタ12に捕集されているPMを燃焼除去する(フィルタ再生制御部)。そして、本ルーチンを終了する。
In step S60, it is determined whether or not a filter regeneration condition is satisfied. The filter regeneration condition may be determined, for example, that the
In step S70, filter regeneration control is executed. As described above, the filter regeneration control raises the exhaust gas temperature by intake throttling, post-injection, etc., and burns and removes the PM collected by the filter 12 (filter regeneration control unit). Then, this routine ends.
ステップS80では、選択還元触媒温度センサ22から選択還元触媒温度Tbを入力し、選択還元触媒温度Tbが所定値T1(所定温度)より低いか否かを判別する。所定値T1は、選択還元触媒13の活性温度以上でありかつ尿素水が加水分解されてアンモニアが発生する温度に設定すればよい。選択還元触媒温度Tbが所定値T1より低い場合には、ステップS90に進む。選択還元触媒温度Tbが所定値T1以上である場合には、ステップS100に進む。
In step S80, the selective reduction catalyst temperature Tb is input from the selective reduction
ステップS90では、昇温制御を実行する。昇温制御は、尿素水インジェクタ14から噴射した尿素水を加水分解してアンモニアを発生させ、選択還元触媒13に吸着させるための制御であり、吸気量を絞ったり、燃料噴射量を増加したりすることで、排気温度を上昇させる。そして、ステップS100に進む。
ステップS100では、尿素水インジェクタ14から、選択還元触媒13においてNOxを還元除去するための尿素水を噴射させる。そして、ステップS30に戻る。
In step S90, temperature rise control is executed. The temperature rise control is a control for hydrolyzing the urea water injected from the
In step S <b> 100, urea water for reducing and removing NOx in the
次に、図3を用いて、NOx吸蔵触媒11に吸着されている硫黄酸化物を除去するSパージ制御について説明する。
図3は、エンジンコントロールユニット30におけるSパージ制御手順を示すフローチャートである。
図3に示す本実施形態のSパージ制御は、エンジン運転時にエンジンコントロールユニット30において所定期間毎に繰り返し実行される。
Next, S purge control for removing sulfur oxide adsorbed on the
FIG. 3 is a flowchart showing the S purge control procedure in the
The S purge control of this embodiment shown in FIG. 3 is repeatedly executed at predetermined intervals in the
始めに、ステップS210では、Sパージ要求があるか否かを判別する。Sパージ要求は、NOx吸蔵触媒11に硫黄酸化物が吸着されてNOx吸蔵触媒11の性能が許容に近づいた場合に要求判定される。このSパージ要求は、エンジンコントロールユニット30において、前回のSパージ終了からのエンジンの運転時間や運転状況に基づいて判定すればよい(判定部)。Sパージ要求がある場合は、ステップS220に進む。Sパージ要求がない場合は、本ルーチンを終了する。
First, in step S210, it is determined whether or not there is an S purge request. The S purge request is determined as a request when sulfur oxide is adsorbed on the
ステップS220では、タイマ31のカウントを開始する。そして、ステップS230に進む。
ステップS230では、選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値Bより小さいか否かを判別する。所定値Bは、Sパージ制御した際に選択還元触媒13に流入するNOxを十分に還元除去できるアンモニア吸着量に設定すればよい。アンモニア吸着量Qbが所定値Bより小さい場合には、ステップS240に進む。アンモニア吸着量Qbが所定値B以上である場合には、ステップS250に進む。
In step S220, the
In step S230, it is determined whether or not the ammonia adsorption amount Qb in the
ステップS240では、タイマ31のカウント値Ctが所定値t2以上であるか否かを判別する。所定値t2は、Sパージ制御が要求されてから、Sパージ制御の開始を待機可能な時間に設定すればよい。なお、所定値t2は、フィルタ再生制御の際に設定される所定値t1よりも長く設定するとよい。カウント値Ctが所定値t2以上である場合には、ステップS250に進む。カウント値Ctが所定値t2未満である場合には、ステップS280に進む。
In step S240, it is determined whether or not the count value Ct of the
ステップS250では、タイマ31をオフに(0にリセット)する。そして、ステップS260に進む。
ステップS260では、Sパージ条件が成立しているか否かを判別する。Sパージ条件は、例えばエンジン2がSパージ制御可能な所定以上の高負荷運転あることを判定すればよい。Sパージ条件が成立している場合には、ステップS270に進む。Sパージ条件が成立していない場合には、本ルーチンを終了する。
In step S250, the
In step S260, it is determined whether the S purge condition is satisfied. The S purge condition may be determined, for example, that the
ステップS270では、Sパージ制御を実行する。Sパージ制御は、上記のように、吸気絞りやポスト噴射等により排気温度を上昇させ、NOx吸蔵触媒11に吸着されている硫黄酸化物を還元除去する。そして、本ルーチンを終了する。
ステップS280では、選択還元触媒温度センサ22から選択還元触媒温度Tbを入力し、選択還元触媒温度Tbが所定値T1より低いか否かを判別する。所定値T1は、尿素水が加水分解されてアンモニアが発生する温度に設定すればよい。選択還元触媒温度Tbが所定値T1より低い場合には、ステップS290に進む。選択還元触媒温度Tbが所定値T1以上である場合には、ステップS300に進む。
In step S270, S purge control is executed. In the S purge control, as described above, the exhaust gas temperature is increased by intake throttling, post injection, or the like, and the sulfur oxide adsorbed on the
In step S280, the selective reduction catalyst temperature Tb is input from the selective reduction
ステップS290では、昇温制御を実行する。昇温制御は、尿素水インジェクタ14から噴射した尿素水を加水分解してアンモニアを発生させ、選択還元触媒13に吸着させるための制御であり、吸気量を絞ったり、燃料噴射量を増加したりすることで、排気温度を上昇させる。そして、ステップS300に進む。
ステップS300では、尿素水インジェクタ14から、選択還元触媒13においてNOxを還元除去するための尿素水を噴射させる。そして、ステップS230に戻る。
In step S290, temperature increase control is executed. The temperature rise control is a control for hydrolyzing the urea water injected from the
In step S300, urea water for reducing and removing NOx in the
以上のように、本実施形態では、排気通路10にフィルタ12及び選択還元触媒13が備えられているので、排気中のPM及びNOxが除去される。そして、フィルタ12にPMが所定量以上堆積したりNOx吸蔵触媒11に硫黄酸化物が所定量以上付着したりすると、フィルタ再生制御やSパージ制御が要求されるが、フィルタ再生制御及びSパージ制御を実行する際には、排気中の未燃燃料が吸気に還流してエンジン2の燃料噴射制御の精度が低下しないように排気還流バルブ17は閉弁される。したがって、フィルタ再生制御やSパージ制御を実行すると、フィルタ12の下流に流出する排気中のNOxが増加する。
As described above, in the present embodiment, since the
これに対し、本実施形態では、フィルタ再生制御が要求された際に、選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値Aより少ない場合には、フィルタ再生制御の実行前に尿素水噴射が実行される。また、Sパージ制御が要求された際に、選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値Bより少ない場合には、Sパージ制御の実行前に尿素水噴射が実行される。更に、これらの尿素水噴射が実行される際に、選択還元触媒13の温度が所定値T1より低い場合には、尿素水噴射をする前に昇温制御をして選択還元触媒13を昇温させる。これにより、選択還元触媒13においてNOxを還元除去することが可能となる。したがって、フィルタ再生制御またはNOxパージ制御が行われた際に、排気中のNOxが増加してフィルタ12より下流にNOxが流出しても、フィルタ12の下流の選択還元触媒13においてNOxを還元除去することができ、大気中へのNOxの排出を減少させることができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the filter regeneration control is requested, if the ammonia adsorption amount Qb in the
また、フィルタ再生制御やSパージ制御が要求判定されてからの時間が計測され、フィルタ再生制御要求の場合は所定値t1、Sパージ制御要求の場合は所定時間t2経過した際には、そのときのアンモニア吸着量Qbに拘わらず、フィルタ再生制御あるいはSパージ制御を開始する。これにより、例えば昇温制御及び尿素水噴射を行なっても選択還元触媒13におけるアンモニア吸着量Qbが所定値A,Bに達しない場合には、フィルタ再生制御やSパージ制御の過剰な開始待機を防止し、フィルタ12におけるPM、NOx吸蔵触媒11における硫黄酸化物の堆積を抑制することができる。
In addition, the time from when the filter regeneration control or the S purge control is requested is measured, and when a predetermined value t1 has elapsed for the filter regeneration control request and when the predetermined time t2 has elapsed for the S purge control request, Regardless of the ammonia adsorption amount Qb, filter regeneration control or S purge control is started. Thus, for example, if the ammonia adsorption amount Qb in the
また、フィルタ再生の待機可能時間である所定値t1よりも、Sパージの待機可能時間である所定値t2が長く設定されているので、Sパージ制御よりもフィルタ再生制御の方が直ぐに開始されることになる。これにより、フィルタ12におけるPMの過剰な堆積をより防止することができ、排気抵抗の上昇を抑え、特に低回転域でエンジン運転が不安定になることを防止することができる。
Further, since the predetermined value t2 that is the S purge waiting time is set to be longer than the predetermined value t1 that is the filter regeneration waiting time, the filter regeneration control is immediately started rather than the S purge control. It will be. Thereby, excessive accumulation of PM in the
なお、フィルタ再生制御及びSパージ制御の両方が要求された場合には、フィルタ再生制御を優先して行うとよい。通常、Sパージ制御はフィルタ再生制御より温度を上昇させる必要があるので、フィルタ12にPMが堆積するとともにNOx吸蔵触媒11に硫黄酸化物が堆積した状態で、Sパージ制御を先に実施するとSパージ制御の実施中にフィルタ12においてPMが異常燃焼し、フィルタ12が焼損してしまう虞がある。フィルタ再生制御を先に行ってフィルタ12のPMを除去した後でSパージ制御を行うことで、このようなPMの異常燃焼を防止することができる。
When both filter regeneration control and S purge control are requested, filter regeneration control may be performed with priority. Usually, since the S purge control needs to raise the temperature more than the filter regeneration control, if the S purge control is performed first in a state where PM is deposited on the
また、フィルタ再生制御あるいはSパージ制御を実行している際に、これらの条件が不成立となって中断された場合には、次回のフィルタ再生制御あるいはSパージ制御の開始判定する際に設定される所定値t1あるいは所定値t2は、中断されていない場合の所定値t1あるいは所定値t2よりも短く設定するとよい。このように、フィルタ再生制御あるいはSパージ制御が中断された場合には、選択還元触媒13の温度が上昇しておりアンモニアの吸着量が増えている可能性が高いので、すぐにフィルタ再生制御あるいはSパージ制御を開始しても選択還元触媒13におけるNOxの浄化率を確保することができる。
Further, when the filter regeneration control or the S purge control is being executed, if these conditions are not satisfied and the process is interrupted, it is set when the next filter regeneration control or the S purge control is started. The predetermined value t1 or the predetermined value t2 may be set shorter than the predetermined value t1 or the predetermined value t2 when not interrupted. As described above, when the filter regeneration control or the S purge control is interrupted, it is highly possible that the temperature of the
なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、フィルタ再生制御及びSパージ制御のいずれか一方のみ、本実施形態のようにその制御の開始前に選択還元触媒13にアンモニアを十分に吸着させておく制御を行なってもよい。
また、本実施形態におけるNOx吸蔵触媒11を、例えば酸化触媒のような他の排気浄化触媒であってもよい。したがって、このようなNOx吸蔵触媒以外の他の排気浄化触媒が備えられた構成でも、この排気浄化触媒に吸着された硫黄酸化物を除去するSパージ制御において、流出するNOxを選択還元触媒13において除去することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, only one of the filter regeneration control and the S purge control may be controlled so that ammonia is sufficiently adsorbed on the
Further, the
本願発明は、排気浄化装置として排気通路に選択還元触媒と、その上流にPMを捕集するフィルタ及び排気浄化触媒を備えたエンジンに広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to an engine having a selective reduction catalyst in an exhaust passage and a filter for collecting PM and an exhaust purification catalyst upstream thereof as an exhaust purification device.
2 エンジン
10 排気通路
11 NOx吸蔵触媒(排気浄化触媒)
12 フィルタ
13 選択還元触媒
14 尿素水インジェクタ(還元剤供給部)
30 エンジンコントロールユニット(フィルタ再生制御部、パージ制御部、判定部、昇温制御部)
31 タイマ
2
12
30 Engine control unit (filter regeneration control unit, purge control unit, determination unit, temperature rise control unit)
31 timer
Claims (5)
前記フィルタの下流側の前記排気通路に設けられ、還元剤を供給する還元剤供給部から供給された還元剤を用いて窒素酸化物を還元除去する選択還元触媒と、
前記フィルタの上流側の前記排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
排気温度を上昇させて、前記フィルタに捕集された粒子状物質を燃焼除去するフィルタ再生制御を実行するフィルタ再生制御部と、
排気温度を上昇させて、前記排気浄化触媒に吸着された排気中の硫黄成分を除去するパージ制御を実行するパージ制御部と、
前記フィルタ再生制御または前記パージ制御の実施要求が成された場合に要求判定をする判定部と、
前記フィルタ再生制御または前記パージ制御が前記要求判定された際に、当該フィルタ再生制御またはパージ制御の実施開始前に、前記選択還元触媒の温度を所定温度以上に上昇させるともに前記還元剤供給部により前記還元剤を供給する浄化準備制御部と、
を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 A filter provided in the exhaust passage of the engine for collecting particulate matter in the exhaust;
A selective reduction catalyst that is provided in the exhaust passage on the downstream side of the filter and that reduces and removes nitrogen oxides using a reducing agent supplied from a reducing agent supply unit that supplies a reducing agent;
An exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage upstream of the filter;
A filter regeneration control unit for performing filter regeneration control for increasing the exhaust gas temperature and burning and removing the particulate matter collected by the filter;
A purge control unit that performs a purge control that raises the exhaust gas temperature and removes sulfur components in the exhaust gas adsorbed by the exhaust gas purification catalyst;
A determination unit that performs a request determination when an execution request for the filter regeneration control or the purge control is made;
When the request for the filter regeneration control or the purge control is determined, the temperature of the selective reduction catalyst is raised to a predetermined temperature or more and the reducing agent supply unit before the start of the filter regeneration control or the purge control. A purification preparation control unit for supplying the reducing agent;
An exhaust emission control device for an engine comprising:
前記浄化準備制御部は、前記タイマにより前記要求判定されてからの時間が所定時間経過した際には、前記フィルタ再生制御または前記パージ制御を強制的に開始させることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。 A timer for measuring a time from when the request is determined for the filter regeneration control or the purge control,
2. The purification preparation control unit forcibly starts the filter regeneration control or the purge control when a predetermined time has elapsed since the request determination by the timer. The engine exhaust gas purification apparatus as described.
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