JP2021055565A - Exhaust emission control apparatus for internal combustion engine, and vehicle - Google Patents

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Abstract

To provide an exhaust emission control apparatus for an internal combustion engine capable of reducing the amount of NOx to be exhausted when regenerating a PM filter.SOLUTION: The exhaust emission control apparatus includes a first SCR catalyst 41, a PM filter 42, and a second SCR catalyst 43 arranged in an exhaust pipe of the internal combustion engine sequentially from the upstream side to the downstream side. When a PM accumulation amount in the PM filter 42 reaches a preparation starting reference value for the PM filter 42, a control device 100 of the exhaust emission control apparatus achieves a first state to stop the injection operation of a first urea water injection device 50A for supplying urea water to the first SCR catalyst 41 and continue the injection operation of a second urea water injection device 50B for supplying the urea water to the second SCR catalyst 43 if the internal combustion engine 10 is under high load operation, and achieves a second state to stop the injection operation of the second urea water injection device 50B and continue the injection operation of the first urea water injection device 50A if the internal combustion engine 10 is under low load operation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、内燃機関の排気浄化装置、及び車両に関する。 The present disclosure relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine and a vehicle.

従来、アンモニア(NH)を還元剤として、排ガス中のNOxを選択的に還元するNOx選択還元型触媒(Selective Catalytic Reduction:以下、「SCR触媒」と称する)を有する内燃機関の排気浄化装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, an exhaust gas purification device for an internal combustion engine having a NOx selective reduction catalyst (hereinafter referred to as "SCR catalyst") that selectively reduces NOx in exhaust gas using ammonia (NH 3) as a reducing agent has been used. It is known (see, for example, Patent Document 1).

この種の排気浄化装置においては、尿素水噴射装置から排気管中に噴射された尿素水を加水分解することでアンモニアを生成し、SCR触媒内において、アンモニアとNOxとを反応させ、NOxを窒素と水とに還元している。 In this type of exhaust purification device, ammonia is generated by hydrolyzing the urea water injected into the exhaust pipe from the urea water injection device, and ammonia and NOx are reacted in the SCR catalyst to convert NOx to nitrogen. And water.

近年、この種の排気浄化装置において、排気エミッションを更に向上させる要請から、排気管内に、上流側から下流側に向かって上流側SCR触媒、パティキュレートフィルタ(以下、「PMフィルタ」と称する)、及び、下流側SCR触媒を順番に設ける構成が検討されている。 In recent years, in this type of exhaust purification device, in order to further improve exhaust emissions, an upstream SCR catalyst, a particulate filter (hereinafter referred to as "PM filter"), from the upstream side to the downstream side, have been introduced into the exhaust pipe. Further, a configuration in which the downstream SCR catalysts are provided in order is being studied.

特開2018−009581号公報JP-A-2018-909581

ところで、従来、この種の排気浄化装置においては、PMフィルタ内に堆積したPM(Particulate Matter)を定期的に燃焼除去する処理(以下、「PMフィルタの再生」と称する)が行われている。このPMフィルタの再生においては、通常、エンジンを排ガス昇温モードで運転させ、排ガス温度を上昇させることで、PMフィルタ内に堆積したPMを燃焼除去する。 By the way, conventionally, in this type of exhaust gas purification device, a process of periodically burning and removing PM (Particulate Matter) accumulated in the PM filter (hereinafter, referred to as "regeneration of PM filter") is performed. In the regeneration of this PM filter, normally, the engine is operated in the exhaust gas temperature raising mode to raise the exhaust gas temperature, thereby burning and removing the PM accumulated in the PM filter.

又、従来、この種の排気浄化装置においては、PMフィルタの再生を実行する前には、尿素水噴射装置による尿素水噴射を停止させた状態(又は少量の保護噴射のみに制限した状態)で一定時間待機し、SCR触媒のアンモニアストレージ量(SCR触媒に吸着するアンモニア量を意味する。以下同じ)が低下した後に、PMフィルタの再生(即ち、エンジンを排ガス昇温モードで運転させる)を開始する制御が行われている。かかる制御を行う理由としては、PMフィルタの再生中の排ガスの高温化に起因して、SCR触媒中のアンモニアが離脱して、外部に流出してしまうことを防止するためである。 Further, conventionally, in this type of exhaust gas purification device, before executing the regeneration of the PM filter, the urea water injection by the urea water injection device is stopped (or the state is limited to only a small amount of protection injection). After waiting for a certain period of time and reducing the amount of ammonia storage of the SCR catalyst (meaning the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst; the same applies hereinafter), the regeneration of the PM filter (that is, the engine is operated in the exhaust gas temperature raising mode) is started. Control is being performed. The reason for performing such control is to prevent the ammonia in the SCR catalyst from leaving and flowing out to the outside due to the high temperature of the exhaust gas during regeneration of the PM filter.

しかしながら、2つのSCR触媒を設けた排気浄化装置において、従来と同様に、PMフィルタの再生を開始する前に、上流側SCR触媒に尿素水を供給する上流側尿素水噴射装置と、下流側SCR触媒に尿素水を供給する下流側尿素水噴射装置の両方の噴射動作を停止させた状態の待機時間を設けると、当該待機時間が長期化するという問題がある。この理由としては、エンジンから排出されるNOxの多くは、上流側SCR触媒にて還元浄化され、下流側SCR触媒のアンモニアストレージ量の減少は、上流側SCR触媒のアンモニアストレージ量が低下するまで遅々として進まないためである(図6を参照して後述)。 However, in the exhaust gas purification device provided with the two SCR catalysts, as in the conventional case, the upstream urea water injection device that supplies urea water to the upstream SCR catalyst and the downstream SCR before starting the regeneration of the PM filter. If a standby time is provided in a state where both injection operations of the downstream urea water injection device that supplies urea water to the catalyst are stopped, there is a problem that the standby time becomes long. The reason for this is that most of the NOx discharged from the engine is reduced and purified by the upstream SCR catalyst, and the decrease in the ammonia storage amount of the downstream SCR catalyst is delayed until the ammonia storage amount of the upstream SCR catalyst decreases. This is because it does not proceed as a whole (described later with reference to FIG. 6).

SCR触媒は、アンモニアストレージ量が低下している状態においては、十分なNOx浄化性能を発揮することができないため、下流側SCR触媒のアンモニアストレージ量が低下するまでの待機時間中においては、排気浄化装置全体としてのNOx浄化率も低下することになる。その結果、長時間の待機時間中に、大量のNOxを外気に排出してしまうおそれがある。 Since the SCR catalyst cannot exhibit sufficient NOx purification performance when the amount of ammonia storage is reduced, exhaust gas purification is performed during the waiting time until the amount of ammonia storage of the downstream SCR catalyst is reduced. The NOx purification rate of the entire device will also decrease. As a result, a large amount of NOx may be discharged to the outside air during a long standby time.

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、PMフィルタの再生を行う際に排出されるNOx量を低減可能な内燃機関の排気浄化装置、及び車両を提供することである。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine capable of reducing the amount of NOx emitted when the PM filter is regenerated, and a vehicle.

前述した課題を解決する主たる本開示は、
内燃機関の排気管内に、上流側から下流側に向かって順番に配設された第1SCR触媒、PMフィルタ及び第2SCR触媒と、
前記排気管内の前記第1SCR触媒の上流側で、尿素水を噴射する第1尿素水噴射装置と、
前記排気管内の前記第2SCR触媒と前記PMフィルタとの間で、尿素水を噴射する第2尿素水噴射装置と、
前記第1及び第2尿素水噴射装置それぞれを制御すると共に、前記PMフィルタの再生時期を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記PMフィルタの再生開始基準値よりも小さい準備開始基準値に到達したとき、
前記内燃機関が高負荷運転中の場合、前記第1尿素水噴射装置による噴射動作を停止させ、且つ、前記第2尿素水噴射装置による噴射動作を継続させた第1状態にて、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記再生開始基準値に到達するまで待ち受け、
前記内燃機関が低負荷運転中の場合、前記第2尿素水噴射装置による噴射動作を停止させ、且つ、前記第1尿素水噴射装置による噴射動作を継続させた第2状態にて、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記再生開始基準値に到達するまで待ち受ける、
排気浄化装置である。
The main disclosure that solves the above-mentioned problems is
A first SCR catalyst, a PM filter, and a second SCR catalyst arranged in order from the upstream side to the downstream side in the exhaust pipe of the internal combustion engine.
A first urea water injection device that injects urea water on the upstream side of the first SCR catalyst in the exhaust pipe,
A second urea water injection device that injects urea water between the second SCR catalyst and the PM filter in the exhaust pipe, and a second urea water injection device.
A control device that controls each of the first and second urea water injection devices and also controls the regeneration timing of the PM filter.
With
When the amount of PM deposited in the PM filter reaches a preparation start reference value smaller than the regeneration start reference value of the PM filter, the control device is used.
When the internal combustion engine is in high-load operation, the PM filter is in the first state in which the injection operation by the first urea water injection device is stopped and the injection operation by the second urea water injection device is continued. Wait until the PM accumulation amount in the medium reaches the regeneration start reference value.
When the internal combustion engine is in low load operation, the PM filter is in a second state in which the injection operation by the second urea water injection device is stopped and the injection operation by the first urea water injection device is continued. Wait until the PM accumulation amount in the medium reaches the regeneration start reference value.
It is an exhaust gas purification device.

又、他の局面では、
上記排気浄化装置を備える車両である。
Also, in other aspects,
It is a vehicle equipped with the above exhaust purification device.

本開示に係る排気浄化装置によれば、PMフィルタの再生を行う際に排出されるNOx量を低減することが可能である。 According to the exhaust gas purification device according to the present disclosure, it is possible to reduce the amount of NOx emitted when the PM filter is regenerated.

一実施形態に係る排気浄化装置の構成の一例を示す図The figure which shows an example of the structure of the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る第1噴射制御部の構成の一例を示す図The figure which shows an example of the structure of the 1st injection control part which concerns on one Embodiment 一実施形態に係る第2噴射制御部の構成の一例を示す図The figure which shows an example of the structure of the 2nd injection control part which concerns on one Embodiment 一実施形態に係るフィルタ再生制御部の動作の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of the operation of the filter reproduction control unit according to the embodiment. 一実施形態に係る排気浄化装置における、PMフィルタ中のPM堆積量と、第2SCR触媒中のアンモニアをパージするための準備期間との関係の一例を示す図The figure which shows an example of the relationship between the amount of PM accumulation in a PM filter, and the preparation period for purging ammonia in a 2nd SCR catalyst in the exhaust gas purification apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る排気浄化装置において、PMフィルタ中の再生開始前の準備期間における第1SCR触媒及び第2SCR触媒のアンモニアストレージ量の挙動の一例を示す図The figure which shows an example of the behavior of the ammonia storage amount of the 1st SCR catalyst and the 2nd SCR catalyst in the preparatory period before the start of regeneration in the exhaust purification apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る排気浄化装置において、PMフィルタ中の再生開始前の準備期間における第1SCR触媒及び第2SCR触媒のアンモニアストレージ量の挙動の一例を示す図The figure which shows an example of the behavior of the ammonia storage amount of the 1st SCR catalyst and the 2nd SCR catalyst in the preparatory period before the start of regeneration in the exhaust purification apparatus which concerns on one Embodiment. 従来技術における第1SCR触媒及び第2SCR触媒のアンモニアストレージ量の挙動の一例を示す図装置の挙動の一例を示す図Diagram showing an example of the behavior of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst and the second SCR catalyst in the prior art Diagram showing an example of the behavior of the apparatus.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same function are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.

[排気浄化装置の構成]
以下、図1を参照して、一実施形態に係る排気浄化装置の構成について説明する。
[Configuration of exhaust purification device]
Hereinafter, the configuration of the exhaust gas purification device according to the embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態では、一例として、排気浄化装置をディーゼルエンジンに適用した態様ついて説明する。但し、本実施形態に係る排気浄化装置は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンにも適用し得る。 In the present embodiment, as an example, an embodiment in which the exhaust gas purification device is applied to a diesel engine will be described. However, the exhaust gas purification device according to the present embodiment can be applied not only to a diesel engine but also to a gasoline engine.

図1は、本実施形態に係る排気浄化装置Uの構成の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the exhaust gas purification device U according to the present embodiment.

本実施形態に係る排気浄化装置Uは、例えば、トラック等の車両に搭載されており、エンジン10の排ガス中のNOxを浄化する。 The exhaust gas purification device U according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as a truck, and purifies NOx in the exhaust gas of the engine 10.

エンジン10は、例えば、燃焼室、燃焼室内で燃料を噴射する燃料噴射装置等(図示せず)を含んで構成される。エンジン10は、燃焼室内で、燃料と空気の混合気を燃焼及び膨張させて、動力を発生する。エンジン10には、燃焼室内に空気を導入する吸気管20と、燃焼室から排出される燃焼後の排ガスを、車両の外部に排出する排気管30と、が接続されている。 The engine 10 includes, for example, a combustion chamber, a fuel injection device that injects fuel in the combustion chamber, and the like (not shown). The engine 10 generates power by burning and expanding a mixture of fuel and air in a combustion chamber. The engine 10 is connected to an intake pipe 20 that introduces air into the combustion chamber and an exhaust pipe 30 that discharges the exhaust gas after combustion discharged from the combustion chamber to the outside of the vehicle.

排気浄化装置Uは、第1SCR触媒41、PMフィルタ42、第2SCR触媒43、第1尿素水噴射装置50A、第2尿素水噴射装置50B、各種センサ61〜66、及び、ECU(Electronic Control Unit)100を備えている。 The exhaust gas purification device U includes a first SCR catalyst 41, a PM filter 42, a second SCR catalyst 43, a first urea water injection device 50A, a second urea water injection device 50B, various sensors 61 to 66, and an ECU (Electronic Control Unit). It has 100.

排気管30内には、上流側から下流側に向かって、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水添加弁51A、第1SCR触媒41、PMフィルタ42、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水添加弁51B、及び、第2SCR触媒43がこの順に配設されている。 In the exhaust pipe 30, the urea water addition valve 51A of the first urea water injection device 50A, the first SCR catalyst 41, the PM filter 42, and the urea water addition of the second urea water injection device 50B are added from the upstream side to the downstream side. The valve 51B and the second SCR catalyst 43 are arranged in this order.

PMフィルタ42は、排気管30中に配設され、排ガス中に含まれるPMを捕捉する。PMフィルタ42は、例えば、コージェライトや炭化ケイ素の多孔質セラミックで構成され、当該多孔質セラミックで形成した捕集壁中を排ガスが通過するように入口と出口を交互に目封じしたハニカム構造を呈している。エンジン10から排出された排ガスは、PMフィルタ42の多孔性の捕集壁中を通過しながら下流へ流れ、その間にPMが捕集壁に捕集される。 The PM filter 42 is arranged in the exhaust pipe 30 and captures PM contained in the exhaust gas. The PM filter 42 is composed of, for example, a porous ceramic of cordierite or silicon carbide, and has a honeycomb structure in which inlets and outlets are alternately sealed so that exhaust gas passes through a collection wall formed of the porous ceramic. It is presented. The exhaust gas discharged from the engine 10 flows downstream while passing through the porous collection wall of the PM filter 42, and PM is collected by the collection wall during that time.

PMフィルタ42には、エンジン10から排出される未燃焼燃料(HC)を酸化して、PMを燃焼するために望ましいレベル(例えば、約600度)まで排気ガス温度を上昇させる酸化触媒が担持されている。尚、かかる酸化触媒は、PMフィルタ42の上流側に、PMフィルタ42とは別体の担持体に担持されて配設されてもよい。 The PM filter 42 is supported by an oxidation catalyst that oxidizes the unburned fuel (HC) discharged from the engine 10 and raises the exhaust gas temperature to a desired level (for example, about 600 degrees) for burning PM. ing. The oxidation catalyst may be supported and disposed on the upstream side of the PM filter 42 on a carrier separate from the PM filter 42.

第1SCR触媒41は、第1尿素水噴射装置50Aから噴射される尿素水が加水分解したアンモニアを吸着すると共に、当該吸着したアンモニアによって排ガス中のNOxを選択的に還元浄化する。第1SCR触媒41は、PMフィルタ42の上流側に配設され、例えば、エンジン10の直下に配設されている。これによって、第1SCR触媒41は、エンジン10が排出する排ガスの温度の影響を受けやすくなり、エンジン10を始動した直後においも、早期に活性化し得る。 The first SCR catalyst 41 adsorbs hydrolyzed ammonia from the urea water injected from the first urea water injection device 50A, and selectively reduces and purifies NOx in the exhaust gas by the adsorbed ammonia. The first SCR catalyst 41 is arranged on the upstream side of the PM filter 42, for example, directly below the engine 10. As a result, the first SCR catalyst 41 is easily affected by the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10, and the odor can be activated at an early stage immediately after the engine 10 is started.

第2SCR触媒43は、第2尿素水噴射装置50Bから噴射される尿素水が加水分解したアンモニアを吸着すると共に、当該吸着したアンモニアによって排ガス中のNOxを選択的に還元浄化する。第2SCR触媒41は、PMフィルタ42の下流側に配設されている。 The second SCR catalyst 43 adsorbs hydrolyzed ammonia from the urea water injected from the second urea water injection device 50B, and selectively reduces and purifies NOx in the exhaust gas by the adsorbed ammonia. The second SCR catalyst 41 is arranged on the downstream side of the PM filter 42.

第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43としては、公知のSCR触媒を用いることができ、例えば、セラミック製の担持体の表面に、Feゼオライト、Cuゼオライト又はバナジウム等のNOx還元触媒を担持したものを用いることができる。尚、第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43としては、触媒上で尿素水をアンモニアに変換するタイプのものが用いられてもよい。 As the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43, known SCR catalysts can be used. For example, one in which a NOx reduction catalyst such as Fe zeolite, Cu zeolite or vanadium is supported on the surface of a ceramic carrier is used. Can be used. As the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43, those of a type that converts urea water into ammonia on the catalyst may be used.

第1尿素水噴射装置50Aは、排気管30内の第1SCR触媒41の上流側において、尿素水を噴射する。第1尿素水噴射装置50Aは、例えば、尿素水添加弁51A、尿素水タンク52A、及び、サプライポンプ53Aを含んで構成される。 The first urea water injection device 50A injects urea water on the upstream side of the first SCR catalyst 41 in the exhaust pipe 30. The first urea water injection device 50A includes, for example, a urea water addition valve 51A, a urea water tank 52A, and a supply pump 53A.

第1尿素水噴射装置50Aにおいては、尿素水タンク52Aからサプライポンプ53Aによって圧送された尿素水が、尿素水添加弁51Aから排気管30中に噴射される。尿素水添加弁51Aから排気管30中に噴射された尿素水は、排ガスの高温により加水分解され、アンモニアに変換されて第1SCR触媒41に供給される。そして、当該アンモニアは、第1SCR触媒41に吸着して、当該第1SCR触媒41の作用でNOxと反応して、NOxを還元浄化する。 In the first urea water injection device 50A, the urea water pumped from the urea water tank 52A by the supply pump 53A is injected from the urea water addition valve 51A into the exhaust pipe 30. The urea water injected into the exhaust pipe 30 from the urea water addition valve 51A is hydrolyzed by the high temperature of the exhaust gas, converted into ammonia, and supplied to the first SCR catalyst 41. Then, the ammonia is adsorbed on the first SCR catalyst 41 and reacts with NOx by the action of the first SCR catalyst 41 to reduce and purify NOx.

第1尿素水噴射装置50Aから排気管30に噴射する尿素水の噴射量は、尿素水添加弁51Aの開度の調整により行われる。尚、尿素水添加弁51Aの開度の制御は、ECU100(第1噴射制御部101)から出力される制御信号によって行われる。 The amount of urea water injected from the first urea water injection device 50A to the exhaust pipe 30 is adjusted by adjusting the opening degree of the urea water addition valve 51A. The opening degree of the urea water addition valve 51A is controlled by a control signal output from the ECU 100 (first injection control unit 101).

第2尿素水噴射装置50Bは、排気管30内の第2SCR触媒43の上流側において、尿素水を噴射する。第2尿素水噴射装置50Bは、例えば、第1尿素水噴射装置50Aと同様の構成を有し、尿素水添加弁51B、尿素水タンク52B、及び、サプライポンプ53Bを含んで構成される。第2尿素水噴射装置50Bから排気管30に噴射する尿素水の噴射量は、尿素水添加弁51Bの開度の調整により行われる。尚、尿素水添加弁51Bの開度の制御は、ECU100(第2噴射制御部102)から出力される制御信号によって行われる。 The second urea water injection device 50B injects urea water on the upstream side of the second SCR catalyst 43 in the exhaust pipe 30. The second urea water injection device 50B has, for example, the same configuration as the first urea water injection device 50A, and includes a urea water addition valve 51B, a urea water tank 52B, and a supply pump 53B. The amount of urea water injected from the second urea water injection device 50B to the exhaust pipe 30 is adjusted by adjusting the opening degree of the urea water addition valve 51B. The opening degree of the urea water addition valve 51B is controlled by a control signal output from the ECU 100 (second injection control unit 102).

各種センサ61〜66は、排気管30を通流する排ガスの状態、PMフィルタ42の状態、第1SCR触媒41の状態、及び、第2SCR触媒43の状態等を検出するために設けられている。具体的には、排気管30には、第1NOxセンサ61、第2NOxセンサ62、第1温度センサ63、及び第2温度センサ64が備え付けられ、吸気管20には、流量センサ65が備え付けられている。 The various sensors 61 to 66 are provided to detect the state of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 30, the state of the PM filter 42, the state of the first SCR catalyst 41, the state of the second SCR catalyst 43, and the like. Specifically, the exhaust pipe 30 is provided with a first NOx sensor 61, a second NOx sensor 62, a first temperature sensor 63, and a second temperature sensor 64, and the intake pipe 20 is provided with a flow rate sensor 65. There is.

第1NOxセンサ61は、例えば、排気管30内の第1SCR触媒41の上流側に配設され、第1SCR触媒41に流入するNOx量(即ち、NOx濃度)を検出する。第2NOxセンサ62は、例えば、排気管30内の第2SCR触媒43とPMフィルタ42の間に配設され、第2SCR触媒43に流入するNOx量を検出する。 The first NOx sensor 61 is arranged on the upstream side of the first SCR catalyst 41 in the exhaust pipe 30, for example, and detects the amount of NOx (that is, the NOx concentration) flowing into the first SCR catalyst 41. The second NOx sensor 62 is arranged between the second SCR catalyst 43 and the PM filter 42 in the exhaust pipe 30, for example, and detects the amount of NOx flowing into the second SCR catalyst 43.

第1温度センサ63は、例えば、第1SCR触媒41の上流端付近に配設され、第1SCR触媒41の触媒温度を検出する。第2温度センサ64は、例えば、第2SCR触媒43の上流端付近に配設され、第2SCR触媒43の触媒温度を検出する。 The first temperature sensor 63 is arranged near the upstream end of the first SCR catalyst 41, for example, and detects the catalyst temperature of the first SCR catalyst 41. The second temperature sensor 64 is arranged near the upstream end of the second SCR catalyst 43, for example, and detects the catalyst temperature of the second SCR catalyst 43.

流量センサ65は、例えば、エンジン10内に流入する空気の流量を検出する。尚、排ガス流量は、一般に、流量センサ65が示す吸入空気量と、エンジン10におけると、の合計によって求められる。 The flow rate sensor 65 detects, for example, the flow rate of the air flowing into the engine 10. The exhaust gas flow rate is generally obtained by the sum of the intake air amount indicated by the flow rate sensor 65 and that of the engine 10.

差圧センサ66は、例えば、一端がPMフィルタ42の上流側の排気管30中に配設され、他端がPMフィルタ42の下流側の排気管30中に配設され、PMフィルタ42の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧(以下、「PMフィルタ42の前後差圧」と称する)を検出する。 For example, one end of the differential pressure sensor 66 is arranged in the exhaust pipe 30 on the upstream side of the PM filter 42, and the other end is arranged in the exhaust pipe 30 on the downstream side of the PM filter 42. The differential pressure between the exhaust pressure on the side and the exhaust pressure on the downstream side (hereinafter, referred to as "front-rear differential pressure of the PM filter 42") is detected.

これらの各種センサ61〜66は、検出により得られたセンサ情報を、逐次、ECU100に送信する。 These various sensors 61 to 66 sequentially transmit the sensor information obtained by the detection to the ECU 100.

ECU100(本発明の「制御装置」に相当)は、排気浄化装置Uの動作を制御する。ECU100は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されている。ECU100の後述する各機能は、例えば、CPUがROM、RAM等に記憶された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、当該機能は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路によっても実現できることは勿論である。 The ECU 100 (corresponding to the "control device" of the present invention) controls the operation of the exhaust gas purification device U. The ECU 100 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input port, an output port, and the like. Each function described later in the ECU 100 is realized, for example, by the CPU referring to a control program or various data stored in a ROM, RAM, or the like. However, it goes without saying that the function is not limited to processing by software, but can also be realized by a dedicated hardware circuit.

尚、ECU100は、エンジン10、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50B等と通信することで、これらを制御したり、これらの状態情報を取得したりする。又、ECU100は、各種センサ61〜66からセンサ情報を取得して、排気管30を通流する排ガスの状態、PMフィルタ42の状態、第1SCR触媒41の状態、及び第2SCR触媒43の状態等を検出する。 The ECU 100 communicates with the engine 10, the first urea water injection device 50A, the second urea water injection device 50B, and the like to control them and acquire their state information. Further, the ECU 100 acquires sensor information from various sensors 61 to 66, and the state of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 30, the state of the PM filter 42, the state of the first SCR catalyst 41, the state of the second SCR catalyst 43, and the like. Is detected.

[ECUの構成]
ECU100は、第1噴射制御部101、第2噴射制御部102、及び、フィルタ再生制御部103を備えている。
[Ignition configuration]
The ECU 100 includes a first injection control unit 101, a second injection control unit 102, and a filter regeneration control unit 103.

<第1噴射制御部101について>
第1噴射制御部101は、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水添加弁51Aに開度指令信号を出力することによって、第1尿素水噴射装置50Aからの尿素水噴射を制御する。この際、第1噴射制御部101は、例えば、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量が所定量となるように、尿素水噴射装置50の尿素水噴射量を制御する。これによって、第1SCR触媒41を、NOx浄化率が高い状態で維持する。
<About the first injection control unit 101>
The first injection control unit 101 controls the urea water injection from the first urea water injection device 50A by outputting an opening command signal to the urea water addition valve 51A of the first urea water injection device 50A. At this time, the first injection control unit 101 controls, for example, the urea water injection amount of the urea water injection device 50 so that the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 becomes a predetermined amount. As a result, the first SCR catalyst 41 is maintained in a state where the NOx purification rate is high.

図2Aは、第1噴射制御部101の構成の一例を示す図である。 FIG. 2A is a diagram showing an example of the configuration of the first injection control unit 101.

第1噴射制御部101は、例えば、目標アンモニアストレージ量設定部101aと、実アンモニアストレージ量演算部101bと、噴射量決定部101cと、を有している。 The first injection control unit 101 includes, for example, a target ammonia storage amount setting unit 101a, an actual ammonia storage amount calculation unit 101b, and an injection amount determination unit 101c.

目標アンモニアストレージ量設定部101aは、第1SCR触媒41におけるアンモニアストレージ量の目標値を設定する。第1SCR触媒41におけるアンモニアストレージ量の目標値は、例えば、第1SCR触媒41におけるストレージ可能量の略100%程度に設定される。但し、第1SCR触媒41のストレージ可能量は、第1SCR触媒41の触媒温度に依拠して変化するため、本実施形態に係る目標アンモニアストレージ量設定部101aは、第1温度センサ63が示す第1SCR触媒41の触媒温度に基づいて、第1SCR触媒41におけるアンモニアストレージ量の目標値を設定している。 The target ammonia storage amount setting unit 101a sets a target value of the ammonia storage amount in the first SCR catalyst 41. The target value of the ammonia storage amount in the first SCR catalyst 41 is set to, for example, about 100% of the storable amount in the first SCR catalyst 41. However, since the storable amount of the first SCR catalyst 41 changes depending on the catalyst temperature of the first SCR catalyst 41, the target ammonia storage amount setting unit 101a according to the present embodiment is the first SCR indicated by the first temperature sensor 63. Based on the catalyst temperature of the catalyst 41, the target value of the amount of ammonia storage in the first SCR catalyst 41 is set.

一般に、SCR触媒のストレージ可能量は、触媒温度が低いほど大きくなる。特に、触媒温度がある程度の温度を超えると、SCR触媒からのスリップ(脱離)により、SCR触媒のストレージ可能量が小さくなる。尚、SCR触媒のNOx浄化率は、一般に、SCR触媒のアンモニアストレージ量が多いほど高くなる。 In general, the storable amount of the SCR catalyst increases as the catalyst temperature decreases. In particular, when the catalyst temperature exceeds a certain temperature, the storable amount of the SCR catalyst becomes small due to slip (desorption) from the SCR catalyst. The NOx purification rate of the SCR catalyst generally increases as the amount of ammonia storage of the SCR catalyst increases.

実アンモニアストレージ量演算部101bは、現時点における第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量の実際値を推定する。実アンモニアストレージ量演算部101bは、例えば、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水噴射量に基づいて、第1SCR触媒41に新たに吸着するアンモニアの吸着量を算出する。そして、実アンモニアストレージ量演算部101bは、第1SCR触媒41に新たに吸着したアンモニアの吸着量から、第1SCR触媒41中で消費したアンモニアの消費量を減算することによって、現時点における第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量を推定する。つまり、実アンモニアストレージ量演算部101bは、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水噴射量の推移と第1SCR触媒41におけるアンモニア消費量の推移とに基づいて、記憶部(例えば、RAM)に記憶する現時点のアンモニアストレージ量を逐次的に更新していく。 The actual ammonia storage amount calculation unit 101b estimates the actual value of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 at the present time. The actual ammonia storage amount calculation unit 101b calculates, for example, the adsorption amount of ammonia newly adsorbed on the first SCR catalyst 41 based on the urea water injection amount of the first urea water injection device 50A. Then, the actual ammonia storage amount calculation unit 101b subtracts the consumption amount of ammonia consumed in the first SCR catalyst 41 from the adsorption amount of ammonia newly adsorbed on the first SCR catalyst 41, thereby causing the first SCR catalyst 41 at the present time. Estimate the amount of ammonia storage in. That is, the actual ammonia storage amount calculation unit 101b stores in the storage unit (for example, RAM) based on the transition of the urea water injection amount of the first urea water injection device 50A and the transition of the ammonia consumption amount in the first SCR catalyst 41. The current amount of ammonia storage will be updated sequentially.

尚、第1SCR触媒41中のアンモニアの消費量は、例えば、第1NOxセンサ61が示すNOx濃度と流量センサ65が示す排ガス流量(即ち、吸入空気量と燃料噴射量の合計値)とから推定される第1SCR触媒41に到来するNOx量に基づいて、算出される。 The amount of ammonia consumed in the first SCR catalyst 41 is estimated from, for example, the NOx concentration indicated by the first NOx sensor 61 and the exhaust gas flow rate indicated by the flow sensor 65 (that is, the total value of the intake air amount and the fuel injection amount). It is calculated based on the amount of NOx reaching the first SCR catalyst 41.

噴射量決定部101cは、例えば、現時点の第1SCR触媒41におけるアンモニアストレージ量の実際値と目標値の差分を算出し、当該差分に基づいて、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水噴射量を決定する。尚、噴射量決定部101cは、例えば、現時点の第1SCR触媒41におけるアンモニアストレージ量の実際値と目標値の差分と、尿素水噴射量とを関連付けた制御マップを用いて、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水噴射量を決定する。そして、噴射量決定部101cは、自身が決定した尿素水噴射量となるように、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水添加弁51Aに開度指令信号を出力する。 The injection amount determination unit 101c calculates, for example, the difference between the actual value and the target value of the ammonia storage amount in the first SCR catalyst 41 at the present time, and based on the difference, determines the urea water injection amount of the first urea water injection device 50A. decide. The injection amount determination unit 101c uses, for example, a control map in which the difference between the actual value and the target value of the ammonia storage amount in the first SCR catalyst 41 at the present time and the urea water injection amount are associated with the first urea water injection. The urea water injection amount of the device 50A is determined. Then, the injection amount determination unit 101c outputs an opening command signal to the urea water addition valve 51A of the first urea water injection device 50A so that the urea water injection amount is determined by itself.

尚、第1噴射制御部101にて、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水噴射量を制御する構成は、上記構成に限らない。第1噴射制御部101は、例えば、エンジン10の運転状態に基づいて、第1SCR触媒41に到来するNOx量に対応するNOx量を推定し、第1尿素水噴射装置50Aの尿素水噴射量を制御するものであってもよい。 The configuration in which the first injection control unit 101 controls the urea water injection amount of the first urea water injection device 50A is not limited to the above configuration. The first injection control unit 101 estimates, for example, the amount of NOx corresponding to the amount of NOx arriving at the first SCR catalyst 41 based on the operating state of the engine 10, and determines the amount of urea water injected by the first urea water injection device 50A. It may be controlled.

但し、第1噴射制御部101は、フィルタ再生制御部103からの指令に基づいて、第1尿素水噴射装置50Aの噴射動作を停止し得るように構成されている。尚、ここで、第1尿素水噴射装置50Aの噴射動作を停止した状態とは、少量の保護噴射のみを実行する状態も含む(以下同じ)。 However, the first injection control unit 101 is configured to be able to stop the injection operation of the first urea water injection device 50A based on the command from the filter regeneration control unit 103. Here, the state in which the injection operation of the first urea water injection device 50A is stopped includes a state in which only a small amount of protection injection is executed (the same applies hereinafter).

<第2噴射制御部102について>
第2噴射制御部102は、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水添加弁51Bに開度指令信号を出力することによって、第2尿素水噴射装置50Bからの尿素水噴射を制御する。この際、第2噴射制御部102は、例えば、第2SCR触媒43に吸着するアンモニアストレージ量が所定量となるように、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量を制御する。これによって、第2SCR触媒43を、NOx浄化率が高い状態で維持する。
<About the second injection control unit 102>
The second injection control unit 102 controls the urea water injection from the second urea water injection device 50B by outputting an opening command signal to the urea water addition valve 51B of the second urea water injection device 50B. At this time, the second injection control unit 102 controls the urea water injection amount of the second urea water injection device 50B so that the amount of ammonia storage adsorbed on the second SCR catalyst 43 becomes a predetermined amount, for example. As a result, the second SCR catalyst 43 is maintained in a state where the NOx purification rate is high.

図2Bは、第2噴射制御部102の構成の一例を示す図である。 FIG. 2B is a diagram showing an example of the configuration of the second injection control unit 102.

第2噴射制御部102は、例えば、目標アンモニアストレージ量設定部102aと、実アンモニアストレージ量演算部102bと、噴射量決定部102cと、を有している。尚、本実施形態では、第2噴射制御部102の目標アンモニアストレージ量設定部102a、実アンモニアストレージ量演算部102b、及び噴射量決定部102cは、それぞれ、第1噴射制御部101の目標アンモニアストレージ量設定部101a、実アンモニアストレージ量演算部101b、及び噴射量決定部101cと同様の構成である。 The second injection control unit 102 has, for example, a target ammonia storage amount setting unit 102a, an actual ammonia storage amount calculation unit 102b, and an injection amount determination unit 102c. In the present embodiment, the target ammonia storage amount setting unit 102a, the actual ammonia storage amount calculation unit 102b, and the injection amount determination unit 102c of the second injection control unit 102 are each the target ammonia storage of the first injection control unit 101. It has the same configuration as the amount setting unit 101a, the actual ammonia storage amount calculation unit 101b, and the injection amount determination unit 101c.

目標アンモニアストレージ量設定部102aは、第2SCR触媒43におけるアンモニアストレージ量の目標値を設定する。第2SCR触媒43におけるアンモニアストレージ量の目標値は、例えば、第2SCR触媒43におけるストレージ可能量の略100%に設定される。但し、第2SCR触媒43のストレージ可能量は、触媒温度に依拠して変化するため、本実施形態に係る目標アンモニアストレージ量設定部102aは、第2温度センサ64が示す第2SCR触媒43の触媒温度に基づいて、第2SCR触媒43におけるアンモニアストレージ量の目標値を設定している。 The target ammonia storage amount setting unit 102a sets a target value of the ammonia storage amount in the second SCR catalyst 43. The target value of the ammonia storage amount in the second SCR catalyst 43 is set to, for example, approximately 100% of the storable amount in the second SCR catalyst 43. However, since the storable amount of the second SCR catalyst 43 changes depending on the catalyst temperature, the target ammonia storage amount setting unit 102a according to the present embodiment determines the catalyst temperature of the second SCR catalyst 43 indicated by the second temperature sensor 64. Based on the above, the target value of the amount of ammonia storage in the second SCR catalyst 43 is set.

実アンモニアストレージ量演算部102bは、現時点における第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の実際値を推定する。実アンモニアストレージ量演算部102bは、例えば、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量に基づいて、第2SCR触媒43に新たに吸着するアンモニアの吸着量を算出する。そして、実アンモニアストレージ量演算部102bは、第2SCR触媒43に新たに吸着したアンモニアの吸着量から、第2SCR触媒43中で消費したアンモニアの消費量を減算することによって、現時点における第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量を推定する。つまり、実アンモニアストレージ量演算部102bは、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量の推移と第2SCR触媒43におけるアンモニア消費量の推移とに基づいて、記憶部(例えば、RAM)に記憶する現時点のアンモニアストレージ量を逐次的に更新していく。 The actual ammonia storage amount calculation unit 102b estimates the actual value of the ammonia storage amount of the second SCR catalyst 43 at the present time. The actual ammonia storage amount calculation unit 102b calculates, for example, the adsorption amount of ammonia newly adsorbed on the second SCR catalyst 43 based on the urea water injection amount of the second urea water injection device 50B. Then, the actual ammonia storage amount calculation unit 102b subtracts the consumption amount of ammonia consumed in the second SCR catalyst 43 from the adsorption amount of ammonia newly adsorbed on the second SCR catalyst 43, thereby causing the second SCR catalyst 43 at the present time. Estimate the amount of ammonia storage in. That is, the actual ammonia storage amount calculation unit 102b stores in the storage unit (for example, RAM) based on the transition of the urea water injection amount of the second urea water injection device 50B and the transition of the ammonia consumption amount in the second SCR catalyst 43. The current amount of ammonia storage will be updated sequentially.

尚、第2SCR触媒43中のアンモニアの消費量は、例えば、第2NOxセンサ62が示すNOx濃度と流量センサ65が示す排ガス流量(即ち、吸入空気量と燃料噴射量の合計値)とから推定される第2SCR触媒43に到来するNOx量に基づいて、算出される。 The amount of ammonia consumed in the second SCR catalyst 43 is estimated from, for example, the NOx concentration indicated by the second NOx sensor 62 and the exhaust gas flow rate indicated by the flow sensor 65 (that is, the total value of the intake air amount and the fuel injection amount). It is calculated based on the amount of NOx reaching the second SCR catalyst 43.

噴射量決定部102cは、例えば、現時点の第2SCR触媒43におけるアンモニアストレージ量の実際値と目標値の差分を算出し、当該差分に基づいて、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量を決定する。尚、噴射量決定部102cは、例えば、現時点の第2SCR触媒43におけるアンモニアストレージ量の実際値と目標値の差分と、尿素水噴射量とを関連付けた制御マップを用いて、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量を決定する。そして、噴射量決定部102cは、自身が決定した尿素水噴射量となるように、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水添加弁51Bに開度指令信号を出力する。 The injection amount determination unit 102c calculates, for example, the difference between the actual value and the target value of the ammonia storage amount in the second SCR catalyst 43 at the present time, and based on the difference, determines the urea water injection amount of the second urea water injection device 50B. decide. The injection amount determination unit 102c uses, for example, a control map in which the difference between the actual value and the target value of the ammonia storage amount in the second SCR catalyst 43 at the present time and the urea water injection amount are associated with each other to inject the second urea water. The urea water injection amount of the device 50B is determined. Then, the injection amount determination unit 102c outputs an opening command signal to the urea water addition valve 51B of the second urea water injection device 50B so that the urea water injection amount is determined by itself.

尚、第2噴射制御部102にて、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量を制御する構成は、上記構成に限らない。第2噴射制御部102は、例えば、エンジン10の運転状態に基づいて、第2SCR触媒43に到来するNOx量に対応するNOx量を推定し、第2尿素水噴射装置50Bの尿素水噴射量を制御するものであってもよい。 The configuration in which the second injection control unit 102 controls the urea water injection amount of the second urea water injection device 50B is not limited to the above configuration. The second injection control unit 102 estimates, for example, the amount of NOx corresponding to the amount of NOx arriving at the second SCR catalyst 43 based on the operating state of the engine 10, and determines the amount of urea water injected by the second urea water injection device 50B. It may be controlled.

但し、第2噴射制御部102は、フィルタ再生制御部103からの指令に基づいて、第2尿素水噴射装置50Bの噴射動作を停止し得るように構成されている。尚、ここで、第2尿素水噴射装置50Bの噴射動作を停止した状態とは、少量の保護噴射のみを実行する状態も含む(以下同じ)。 However, the second injection control unit 102 is configured to be able to stop the injection operation of the second urea water injection device 50B based on the command from the filter regeneration control unit 103. Here, the state in which the injection operation of the second urea water injection device 50B is stopped includes a state in which only a small amount of protection injection is executed (the same applies hereinafter).

<フィルタ再生制御部103について>
フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42に堆積しているPM堆積量を監視し、当該PM堆積量に基づいて、PMフィルタ42の再生前の準備を行うと共に、PMフィルタ42の再生を実行する。
<About filter playback control unit 103>
The filter regeneration control unit 103 monitors the amount of PM deposited on the PM filter 42, prepares the PM filter 42 before regeneration based on the amount of PM deposit, and executes the regeneration of the PM filter 42. ..

フィルタ再生制御部103は、例えば、差圧センサ66が示すPMフィルタ42の前後差圧から、PMフィルタ42中に堆積するPMによる圧力損失を算出し、これによって、PMフィルタ42中のPM堆積量を推定する。そして、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値以上になった場合、PMフィルタ42の再生を実行する。 For example, the filter regeneration control unit 103 calculates the pressure loss due to PM deposited in the PM filter 42 from the front-rear differential pressure of the PM filter 42 indicated by the differential pressure sensor 66, and thereby the amount of PM deposited in the PM filter 42. To estimate. Then, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 becomes equal to or greater than the regeneration start reference value, the filter regeneration control unit 103 executes regeneration of the PM filter 42.

PMフィルタ42を再生する際には、フィルタ再生制御部103は、例えば、エンジン10に対して制御信号を出力して、エンジン10を排ガス昇温モードで動作させる。排ガス昇温モードにおいては、エンジン10は、例えば、インジェクタから噴射する燃料噴射量を増加したり、マルチ噴射を実行したりして、500℃程度まで排ガスを昇温させる。又、エンジン10が排ガスを昇温する手法としては、その他、エンジン10のEGR量を増大させる手法等も用いられる。 When the PM filter 42 is regenerated, the filter regeneration control unit 103 outputs a control signal to the engine 10, for example, to operate the engine 10 in the exhaust gas temperature rising mode. In the exhaust gas temperature raising mode, the engine 10 raises the exhaust gas to about 500 ° C. by, for example, increasing the fuel injection amount injected from the injector or executing multi-injection. Further, as a method for the engine 10 to raise the temperature of the exhaust gas, a method for increasing the EGR amount of the engine 10 or the like is also used.

但し、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42の再生を実行させる際には、排ガス温度の上昇に伴い、第2SCR触媒43中のアンモニアが離脱して外気に排出されることを防止するため、PMフィルタ42の再生の開始前(即ち、エンジン10を排ガス昇温モードで動作させる前)に、第2SCR触媒43中のアンモニアのパージが行われるように、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの噴射動作を制御する。 However, when the filter regeneration control unit 103 regenerates the PM filter 42, the filter regeneration control unit 103 prevents the ammonia in the second SCR catalyst 43 from being separated and discharged to the outside air as the exhaust gas temperature rises. Before the start of regeneration of the PM filter 42 (that is, before operating the engine 10 in the exhaust gas temperature raising mode), the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50A and the second are performed so that the ammonia in the second SCR catalyst 43 is purged. Controls the injection operation of the urea water injection device 50B.

図3は、本実施形態に係るフィルタ再生制御部103の動作の一例を示すフローチャートである。尚、図3のフローチャートは、フィルタ再生制御部103がコンピュータプログラムに従って、所定間隔(例えば、100ms間隔)で繰り返し実行する処理である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the filter reproduction control unit 103 according to the present embodiment. The flowchart of FIG. 3 is a process in which the filter reproduction control unit 103 repeatedly executes the filter reproduction control unit 103 at predetermined intervals (for example, 100 ms intervals) according to a computer program.

図4は、本実施形態に係る排気浄化装置Uにおける、PMフィルタ42中のPM堆積量と、第2SCR触媒43中のアンモニアをパージするための準備期間との関係の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the amount of PM deposited in the PM filter 42 and the preparation period for purging ammonia in the second SCR catalyst 43 in the exhaust gas purification device U according to the present embodiment.

図5A及び図5Bは、PMフィルタ42中の再生開始前の準備期間における第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の挙動の一例を示す図である。図5Aは、PMフィルタ42中のPM堆積量が準備開始基準値に到達したときに、エンジン10が低負荷運転中の場合における、第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の挙動を示す。図5Bは、PMフィルタ42中のPM堆積量が準備開始基準値に到達したときに、エンジン10が高負荷運転中の場合における、第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の挙動を示す。 5A and 5B are diagrams showing an example of the behavior of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43 in the preparatory period before the start of regeneration in the PM filter 42. FIG. 5A shows the behavior of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43 when the engine 10 is in low load operation when the PM accumulation amount in the PM filter 42 reaches the preparation start reference value. Shown. FIG. 5B shows the behavior of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43 when the engine 10 is in high load operation when the PM accumulation amount in the PM filter 42 reaches the preparation start reference value. Shown.

図6は、従来技術における第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の挙動の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the behavior of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43 in the prior art.

尚、図4、図5A、図5B、図6において、T1は第1尿素水噴射装置50A又は第2尿素水噴射装置50Bの一方における噴射動作を停止させるタイミング(フィルタ再生制御部103が調整期間を開始するタイミング)、T2は第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの両方における噴射動作を停止させるタイミング、T3はPMフィルタ42の再生を開始するタイミングを表す。 In addition, in FIG. 4, FIG. 5A, FIG. 5B, and FIG. 6, T1 is a timing for stopping the injection operation in either the first urea water injection device 50A or the second urea water injection device 50B (the filter regeneration control unit 103 adjusts period). , T2 represents the timing to stop the injection operation in both the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B, and T3 represents the timing to start the regeneration of the PM filter 42.

従来技術においては、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値(例えば、PMフィルタ42の堆積可能量に対して100%)に到達するまでの間、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの両方を通常通り動作させている。そして、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値に到達したことを契機として、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの両方の動作を停止し、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量がゼロ%付近になるまで待ち受け、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量がゼロ%付近になった後、PMフィルタ42の再生の開始する(即ち、エンジン10を排ガス昇温モードで動作させる)。 In the prior art, the first urea water injection device 50A and the first urea water injection device 50A until the PM deposition amount in the PM filter 42 reaches the regeneration start reference value (for example, 100% with respect to the depositable amount of the PM filter 42). Both of the 2-urea water injection device 50B are operated normally. Then, when the amount of PM accumulated in the PM filter 42 reaches the regeneration start reference value, the operations of both the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B are stopped, and the second SCR catalyst 43 is stopped. Waits until the amount of ammonia storage in the second SCR catalyst 43 becomes close to 0%, and then the regeneration of the PM filter 42 starts (that is, the engine 10 is operated in the exhaust gas temperature rise mode). Let).

しかしながら、かかる従来技術の制御によっては、図6に示すように、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの両方の動作を停止した後、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量がゼロ%付近まで減少するのに長時間を要する。これは、上記したように、従来技術の制御によっては、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの動作を停止した後、エンジン10から排出される排ガス中のNOxは、第1SCR触媒41にて消費されるため、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の減少速度が極めて遅いためである。従って、従来技術の制御によっては、PMフィルタ42の再生開始時のみならず、PMフィルタ42の再生開始前にも多くのNOxが外気に排出されてしまうことになる。加えて、PMフィルタ42の再生開始が遅れることで、PMフィルタ42においてPMが過捕集になり、フィルタ破損を引き起こすリスクも高くなる。 However, depending on the control of the prior art, as shown in FIG. 6, after stopping the operation of both the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B, the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst 43 increases. It takes a long time to decrease to around 0%. This is because, as described above, under the control of the prior art, NOx in the exhaust gas discharged from the engine 10 after stopping the operation of the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B is the first. This is because the reduction rate of the ammonia storage amount of the second SCR catalyst 43 is extremely slow because it is consumed by the 1SCR catalyst 41. Therefore, depending on the control of the prior art, a large amount of NOx is discharged to the outside air not only at the start of reproduction of the PM filter 42 but also before the start of reproduction of the PM filter 42. In addition, delaying the start of reproduction of the PM filter 42 increases the risk of PM being overcollected in the PM filter 42 and causing filter damage.

そこで、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42の再生開始前の準備期間におけるNOx排出量を最小限に止めるべく、事前に、第1SCR触媒41又は第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量を減少させておく調整期間(図4、図5A、図5BのT1−T2間)を設けている。 Therefore, the filter regeneration control unit 103 reduces the amount of ammonia storage of the first SCR catalyst 41 or the second SCR catalyst 43 in advance in order to minimize the NOx emission amount in the preparation period before the start of regeneration of the PM filter 42. An adjustment period (between T1-T2 in FIGS. 4, 5A and 5B) is provided.

具体的には、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42中のPM堆積量が、PMフィルタ42の再生開始基準値よりもある程度小さい準備開始基準値に到達したとき、エンジン10が高負荷運転中の場合には、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作を停止させ、且つ、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作を継続させた第1状態とし、エンジン10が低負荷運転中の場合には、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作を停止させ、且つ、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作を継続させた第2状態とする(タイミングT1)。 Specifically, in the filter regeneration control unit 103, when the amount of PM accumulated in the PM filter 42 reaches the preparation start reference value that is somewhat smaller than the regeneration start reference value of the PM filter 42, the engine 10 is in high load operation. In the case of, the first state is in which the injection operation by the first urea water injection device 50A is stopped and the injection operation by the second urea water injection device 50B is continued, and the engine 10 is in low load operation. Is the second state in which the injection operation by the second urea water injection device 50B is stopped and the injection operation by the first urea water injection device 50A is continued (timing T1).

そして、フィルタ再生制御部103は、第1尿素水噴射装置50A又は第2尿素水噴射装置50Bの一方における噴射動作を停止させた後、PMフィルタ42中のPM堆積量が、再生開始基準値に到達した場合、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの両方における噴射動作を停止させる(タイミングT2)。 Then, after the filter regeneration control unit 103 stops the injection operation in either the first urea water injection device 50A or the second urea water injection device 50B, the amount of PM accumulated in the PM filter 42 becomes the regeneration start reference value. When it reaches, the injection operation in both the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B is stopped (timing T2).

そして、フィルタ再生制御部103は、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量が所定値(例えば、ゼロ%付近)まで低下した場合、PMフィルタ42の再生(即ち、エンジン10を排ガス昇温モードで動作させる)を開始する(タイミングT3)。 Then, when the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst 43 drops to a predetermined value (for example, around 0%), the filter regeneration control unit 103 regenerates the PM filter 42 (that is, operates the engine 10 in the exhaust gas temperature raising mode). ) Is started (timing T3).

「再生開始基準値」は、例えば、PMフィルタ42の堆積可能量の90%〜100%程度に設定される。又、「準備開始基準値」は、例えば、再生開始基準値よりもPMフィルタ42の堆積可能量を基準として、1%〜15%程度小さい値に設定される。 The “regeneration start reference value” is set to, for example, about 90% to 100% of the depositable amount of the PM filter 42. Further, the "preparation start reference value" is set to a value about 1% to 15% smaller than the regeneration start reference value, for example, based on the depositable amount of the PM filter 42.

ここで、調整期間において、エンジン10が高負荷運転中の場合には、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作を停止させ、且つ、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作を継続させた第1状態とし、エンジン10が低負荷運転中の場合には、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作を停止させ、且つ、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作を継続させた第2状態とするのは、以下の理由からである。 Here, during the adjustment period, when the engine 10 is in high load operation, the injection operation by the first urea water injection device 50A is stopped, and the injection operation by the second urea water injection device 50B is continued. In the second state, when the engine 10 is in low load operation, the injection operation by the second urea water injection device 50B is stopped and the injection operation by the first urea water injection device 50A is continued. This is done for the following reasons.

エンジン10が低負荷運転(例えば、低速走行)中の場合、排ガスが低温であるため、パージ期間において、第2SCR触媒43のアンモニアをパージするために要する時間も長くなる傾向にある。一方、この場合、排ガス中のNOx量は、比較的少ないため、第1SCR触媒41のみでも、十分、NOx浄化を図ることが可能である。加えて、エンジン10が低負荷運転中の場合には、走行中に、キーオフされる可能性もあり、第1SCR触媒41を空にしてしまうと、低温始動時のNOx浄化率が極めて悪くなる。 When the engine 10 is in low load operation (for example, running at a low speed), the exhaust gas is at a low temperature, so that the time required for purging the ammonia of the second SCR catalyst 43 tends to be long during the purging period. On the other hand, in this case, since the amount of NOx in the exhaust gas is relatively small, it is possible to sufficiently purify NOx with only the first SCR catalyst 41. In addition, when the engine 10 is in low load operation, it may be keyed off during running, and if the first SCR catalyst 41 is emptied, the NOx purification rate at low temperature start becomes extremely poor.

かかる制御においては、第1SCR触媒41中のアンモニアは残留する場合が多いが、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量は、ゼロ付近まで減少させる必要はなく、むしろ、第1SCR触媒41中には、アンモニアが残留していた方が望ましい。これは、第1SCR触媒41中のアンモニアは、PMフィルタ42の再生時に脱離しても後段の酸化触媒(ここでは、PMフィルタ42)でNOxに変化されるうえ、当該アンモニアは、PMフィルタ42の再生時に排気浄化装置UのNOx浄化性能を維持するようにも機能するためである。又、PMフィルタ42の再生時には、酸化触媒の上流側の排ガス温度は、酸化触媒の下流側の排ガス温度と比較して低温(例えば、300℃程度)であり、第1SCR触媒41からのアンモニアの脱離量は、比較的少量であるためである。 In such control, ammonia in the first SCR catalyst 41 often remains, but the amount of ammonia storage in the first SCR catalyst 41 does not need to be reduced to near zero, but rather ammonia in the first SCR catalyst 41. It is desirable that remains. This is because the ammonia in the first SCR catalyst 41 is changed to NOx by the oxidation catalyst (here, PM filter 42) in the subsequent stage even if it is desorbed during the regeneration of the PM filter 42, and the ammonia is converted to NOx in the PM filter 42. This is because it also functions to maintain the NOx purification performance of the exhaust gas purification device U during regeneration. Further, at the time of regeneration of the PM filter 42, the exhaust gas temperature on the upstream side of the oxidation catalyst is lower than the exhaust gas temperature on the downstream side of the oxidation catalyst (for example, about 300 ° C.), and the ammonia from the first SCR catalyst 41 This is because the amount of desorption is relatively small.

一方、エンジン10が高負荷運転(例えば、高速走行)中の場合、排ガスが高温であるため、第1SCR触媒41には、アンモニアを多くはストレージできない状態となる。又、この場合、パージ期間において、第2SCR触媒43のアンモニアをパージするために要する時間も短時間となる。又、この場合、排ガス中のNOx量が比較的多いため、NOx浄化性能が第1SCR触媒41よりも高い第2SCR触媒43によるNOx浄化機能を発揮させるのが望ましい。加えて、高負荷運転が一定時間継続しているときには、キーオフされる可能性が低いため、第1SCR触媒41を空の状態としておいても問題が生じない。但し、上記したように、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量が多い場合、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量が低下するまでの間、第2SCR触媒43におけるアンモニアパージが進行しないため、パージ期間前までに、第2SCR触媒43を低下させておくのが望ましい。 On the other hand, when the engine 10 is in high-load operation (for example, high-speed running), the exhaust gas has a high temperature, so that a large amount of ammonia cannot be stored in the first SCR catalyst 41. Further, in this case, the time required for purging the ammonia of the second SCR catalyst 43 is also shortened during the purging period. Further, in this case, since the amount of NOx in the exhaust gas is relatively large, it is desirable to exert the NOx purification function by the second SCR catalyst 43, which has a higher NOx purification performance than the first SCR catalyst 41. In addition, when the high load operation continues for a certain period of time, it is unlikely that the key will be turned off, so that there is no problem even if the first SCR catalyst 41 is left empty. However, as described above, when the amount of ammonia storage in the first SCR catalyst 41 is large, the ammonia purge in the second SCR catalyst 43 does not proceed until the amount of ammonia storage in the first SCR catalyst 41 decreases, so that until before the purge period. In addition, it is desirable to lower the second SCR catalyst 43.

具体的な動作フローとしては、以下の通りである(図3を参照)。 The specific operation flow is as follows (see FIG. 3).

ステップS1において、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42中のPM堆積量が準備開始基準値以上か否かを判定する。そして、PMフィルタ42中のPM堆積量が準備開始基準値以上の場合(S1:YES)、ステップS2に処理を進める。一方、PMフィルタ42中のPM堆積量が準備開始基準値未満の場合(S1:NO)、特に処理を実行することなく、図3のフローを終了する。 In step S1, the filter regeneration control unit 103 determines whether or not the amount of PM deposited in the PM filter 42 is equal to or greater than the preparation start reference value. Then, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 is equal to or greater than the preparation start reference value (S1: YES), the process proceeds to step S2. On the other hand, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 is less than the preparation start reference value (S1: NO), the flow of FIG. 3 is terminated without executing any particular treatment.

ステップS2において、フィルタ再生制御部103は、エンジン10が低負荷運転中か否かを判定する。そして、エンジン10が低負荷運転中の場合(S2:YES)、ステップS3に処理を進める。エンジン10が低負荷運転中ではない場合(S2:NO)、ステップS4に処理を進める。尚、フィルタ再生制御部103は、例えば、エンジン10のエンジン回転数及びトルクに基づいて、エンジン10が低負荷運転中か否かを判定する。 In step S2, the filter regeneration control unit 103 determines whether or not the engine 10 is in low load operation. Then, when the engine 10 is in low load operation (S2: YES), the process proceeds to step S3. If the engine 10 is not in low load operation (S2: NO), the process proceeds to step S4. The filter regeneration control unit 103 determines whether or not the engine 10 is in low load operation based on, for example, the engine speed and torque of the engine 10.

ステップS3において、フィルタ再生制御部103は、第1尿素水噴射装置50Aの噴射動作を継続させ、第2尿素水噴射装置50Bの噴射動作を停止させる。つまり、フィルタ再生制御部103は、第1噴射制御部101に対しては制御をそのまま継続させ、第2噴射制御部102に対しては噴射動作を停止するように指令する。 In step S3, the filter regeneration control unit 103 continues the injection operation of the first urea water injection device 50A and stops the injection operation of the second urea water injection device 50B. That is, the filter regeneration control unit 103 instructs the first injection control unit 101 to continue the control as it is, and commands the second injection control unit 102 to stop the injection operation.

ステップS4において、フィルタ再生制御部103は、第1尿素水噴射装置50Aの噴射動作を停止させ、第2尿素水噴射装置50Bの噴射動作を継続させる。つまり、フィルタ再生制御部103は、第1噴射制御部101に対しては噴射動作を停止するように指令し、第2噴射制御部102に対しては制御をそのまま継続させる。 In step S4, the filter regeneration control unit 103 stops the injection operation of the first urea water injection device 50A and continues the injection operation of the second urea water injection device 50B. That is, the filter regeneration control unit 103 commands the first injection control unit 101 to stop the injection operation, and causes the second injection control unit 102 to continue the control as it is.

ステップS5において、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値以上か否かを判定する。そして、フィルタ再生制御部103は、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値以上になっている場合(S5:YES)、ステップS6に処理を進め、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値未満である場合(S5:NO)、特に処理を実行することなく、図3のフローチャートを終了する。 In step S5, the filter regeneration control unit 103 determines whether or not the amount of PM deposited in the PM filter 42 is equal to or greater than the regeneration start reference value. Then, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 is equal to or greater than the regeneration start reference value (S5: YES), the filter regeneration control unit 103 proceeds to step S6, and the amount of PM deposited in the PM filter 42 increases. When it is less than the reproduction start reference value (S5: NO), the flowchart of FIG. 3 is terminated without executing any particular process.

尚、ここで、PMフィルタ42中のPM堆積量が再生開始基準値未満である場合(S5:NO)に、図3のフローチャートを終了する構成としているのは、PMフィルタ42中のPM堆積量が準備開始基準値以上で且つ再生開始基準値未満のときに、エンジン10の運転状態が変化した際に、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの動作状態も変化させるためである。 Here, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 is less than the regeneration start reference value (S5: NO), the configuration in which the flowchart of FIG. 3 ends is the amount of PM deposited in the PM filter 42. Is equal to or greater than the preparation start reference value and less than the regeneration start reference value, and when the operating state of the engine 10 changes, the operating states of the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B also change. Is.

ステップS6において、フィルタ再生制御部103は、第1尿素水噴射装置50Aの噴射動作を停止させ、且つ、第2尿素水噴射装置50Bの噴射動作を停止させる。 In step S6, the filter regeneration control unit 103 stops the injection operation of the first urea water injection device 50A and stops the injection operation of the second urea water injection device 50B.

ステップS7において、フィルタ再生制御部103は、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量が所定値(例えば、ストレージ可能量の1%)以下まで減少しているか否かを判定する。そして、フィルタ再生制御部103は、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量が所定値以下まで減少することを待ち受け(S7:NO)、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量が所定値以下まで減少した場合(S7:YES)、ステップS8に処理を進める。 In step S7, the filter regeneration control unit 103 determines whether or not the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst 43 has decreased to a predetermined value (for example, 1% of the storable amount) or less. Then, the filter regeneration control unit 103 waits for the ammonia storage amount of the second SCR catalyst 43 to decrease to a predetermined value or less (S7: NO), and when the ammonia storage amount of the second SCR catalyst 43 decreases to a predetermined value or less ( S7: YES), the process proceeds to step S8.

ステップS8において、フィルタ再生制御部103は、エンジン10に対して排ガス昇温モードで動作するように指令し、PMフィルタ42の再生を実行する。 In step S8, the filter regeneration control unit 103 commands the engine 10 to operate in the exhaust gas temperature rising mode, and executes regeneration of the PM filter 42.

以上のようなフローにより、PMフィルタ42の再生を行う。尚、図示しないが、PMフィルタ42の再生が終了した後には、フィルタ再生制御部103は、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bにおける噴射動作を再開させる。 The PM filter 42 is regenerated by the above flow. Although not shown, after the regeneration of the PM filter 42 is completed, the filter regeneration control unit 103 restarts the injection operations of the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B.

次に、図5A及び図5Bを参照して、本実施形態に係るPMフィルタ42の再生前の準備期間における、第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量の挙動を示す。 Next, with reference to FIGS. 5A and 5B, the behavior of the ammonia storage amount of the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43 in the preparation period before the regeneration of the PM filter 42 according to the present embodiment is shown.

エンジン10が低負荷運転中の場合、調整期間においては、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作が停止し、且つ、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作が継続した状態となる。このとき、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量は、高い値に維持される一方で、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量は、漸次減少する。そして、パージ期間に入る際には、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量は、調整期間前よりも低下することになる(図5Aを参照)。 When the engine 10 is in low load operation, the injection operation by the second urea water injection device 50B is stopped and the injection operation by the first urea water injection device 50A is continued during the adjustment period. At this time, the amount of ammonia storage of the first SCR catalyst 41 is maintained at a high value, while the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst 43 gradually decreases. Then, when entering the purge period, the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst 43 will be lower than that before the adjustment period (see FIG. 5A).

調整期間においては、エンジン10から排出されるNOxは、第1SCR触媒41に還元浄化されるため、外気に排出されるNOx量は、極めて少量である。 During the adjustment period, the NOx discharged from the engine 10 is reduced and purified by the first SCR catalyst 41, so that the amount of NOx discharged to the outside air is extremely small.

そして、パージ期間に入り、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作も停止した場合、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量の減少と共に、第2SCR触媒43中のアンモニアは、短時間でパージされる。 Then, when the purging period is entered and the injection operation by the first urea water injection device 50A is also stopped, the ammonia in the second SCR catalyst 43 is purged in a short time as the amount of ammonia storage of the first SCR catalyst 41 decreases.

一方、エンジン10が高負荷運転中の場合、調整期間においては、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作が停止し、且つ、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作が継続した状態となる。このとき、第2SCR触媒43のアンモニアストレージ量は、高い値に維持される一方で、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量は、比較的短時間で減少する(図5Bを参照)。 On the other hand, when the engine 10 is in high load operation, the injection operation by the first urea water injection device 50A is stopped and the injection operation by the second urea water injection device 50B is continued during the adjustment period. At this time, the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst 43 is maintained at a high value, while the amount of ammonia storage of the first SCR catalyst 41 decreases in a relatively short time (see FIG. 5B).

調整期間においては、エンジン10が高負荷運転中であるため、エンジン10から排出されるNOx量は、比較的多量となる。しかしながら、第2SCR触媒43のNOx還元性能は、第1SCR触媒41のNOx還元性能よりも高いため、調整期間においても、排気浄化装置U全体としては、高いNOx浄化率を維持することが可能となる。 During the adjustment period, since the engine 10 is in high load operation, the amount of NOx discharged from the engine 10 is relatively large. However, since the NOx reduction performance of the second SCR catalyst 43 is higher than the NOx reduction performance of the first SCR catalyst 41, it is possible to maintain a high NOx purification rate for the exhaust gas purification device U as a whole even during the adjustment period. ..

そして、パージ期間に入り、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作が停止される。このとき、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量は、少量であり、エンジン10から排出されるNOxの大部分は、第2SCR触媒43に消費されることになる。これにより、第2SCR触媒43中のアンモニアは、第1SCR触媒41及び第2SCR触媒43の両方のアンモニアをパージする際に要する時間と比較して、短時間でパージされる。 Then, the purge period is entered, and the injection operation by the second urea water injection device 50B is stopped. At this time, the amount of ammonia storage of the first SCR catalyst 41 is small, and most of the NOx discharged from the engine 10 is consumed by the second SCR catalyst 43. As a result, the ammonia in the second SCR catalyst 43 is purged in a shorter time than the time required for purging the ammonia in both the first SCR catalyst 41 and the second SCR catalyst 43.

[効果]
以上のように、本実施形態に係る排気浄化装置Uは、PMフィルタ42中のPM堆積量が、準備開始基準値に到達したとき、エンジン10が高負荷運転中の場合には、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作を停止させ、且つ、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作を継続させた第1状態として、一方、エンジン10が低負荷運転中の場合には、第2尿素水噴射装置50Bによる噴射動作を停止させ、且つ、第1尿素水噴射装置50Aによる噴射動作を継続させた第2状態とする。
[effect]
As described above, in the exhaust purification device U according to the present embodiment, when the amount of PM accumulated in the PM filter 42 reaches the preparation start reference value, when the engine 10 is in high load operation, the first urea is used. As the first state in which the injection operation by the water injection device 50A is stopped and the injection operation by the second urea water injection device 50B is continued, on the other hand, when the engine 10 is in low load operation, the second urea water is used. The second state is set in which the injection operation by the injection device 50B is stopped and the injection operation by the first urea water injection device 50A is continued.

従って、本実施形態に係る排気浄化装置Uによれば、SCR触媒(特に、第2SCR触媒43)から外気へのアンモニアの排出を抑制しながら、PMフィルタ42の再生開始前に排出するNOx量を最小限に止めることができる。又、本実施形態に係る排気浄化装置Uによれば、PMフィルタ42再生中においても、第1SCR触媒41にアンモニアが吸着した状態を保持できるため(特に、第2SCR触媒43中のアンモニアストレージ量のみを先に減少させる場合)、PMフィルタ42再生中に排出するNOx量をも低減することが可能となる。 Therefore, according to the exhaust gas purification device U according to the present embodiment, the amount of NOx discharged before the start of regeneration of the PM filter 42 is reduced while suppressing the discharge of ammonia from the SCR catalyst (particularly, the second SCR catalyst 43) to the outside air. Can be kept to a minimum. Further, according to the exhaust gas purification device U according to the present embodiment, the state in which ammonia is adsorbed on the first SCR catalyst 41 can be maintained even during the regeneration of the PM filter 42 (in particular, only the amount of ammonia storage in the second SCR catalyst 43). The amount of NOx discharged during regeneration of the PM filter 42 can also be reduced.

(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be considered.

例えば、上記実施形態では、フィルタ再生制御部103の一例として、PMフィルタ42中のPM堆積量が、再生開始基準値に到達した場合、第1尿素水噴射装置50A及び第2尿素水噴射装置50Bの両方における噴射動作を停止させる態様を示した。但し、上記したように、PMフィルタ42を再生している際、第1SCR触媒41中に残留するアンモニアは、問題とならない。かかる観点から、本発明においては、PMフィルタ42中のPM堆積量が、再生開始基準値に到達した後にも、第1尿素水噴射装置50Aについては、噴射動作を継続(又は再開)していてもよい。 For example, in the above embodiment, as an example of the filter regeneration control unit 103, when the amount of PM deposited in the PM filter 42 reaches the regeneration start reference value, the first urea water injection device 50A and the second urea water injection device 50B The mode of stopping the injection operation in both of the above is shown. However, as described above, when the PM filter 42 is being regenerated, the ammonia remaining in the first SCR catalyst 41 does not pose a problem. From this point of view, in the present invention, even after the amount of PM deposited in the PM filter 42 reaches the regeneration start reference value, the injection operation of the first urea water injection device 50A is continued (or restarted). May be good.

又、上記実施形態では、フィルタ再生制御部103の一例として、第1SCR触媒41のアンモニアストレージ量に基づいて、パージ期間の時間幅を設定する態様を示した。しかしながら、本発明において、パージ期間の時間幅の設定態様は、種々に変更可能であり、例えば、予め設定した時間幅であってもよい。 Further, in the above embodiment, as an example of the filter regeneration control unit 103, an embodiment in which the time width of the purge period is set based on the amount of ammonia storage of the first SCR catalyst 41 is shown. However, in the present invention, the mode for setting the time width of the purge period can be changed in various ways, and may be, for example, a preset time width.

又、上記実施形態では、各種センサの一例として、第1NOxセンサ61、第2NOxセンサ62、第1温度センサ63、第2温度センサ64、及び、流量センサ65を示した。但し、ECU100が排気管30を通流する排ガスの状態、第1SCR触媒41の状態、及び、第2SCR触媒43の状態等を検出する手法は、任意であって、他のセンサのセンサ値を用いて演算処理により、間接的に求められてもよい。 Further, in the above embodiment, as an example of various sensors, a first NOx sensor 61, a second NOx sensor 62, a first temperature sensor 63, a second temperature sensor 64, and a flow rate sensor 65 are shown. However, the method by which the ECU 100 detects the state of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 30, the state of the first SCR catalyst 41, the state of the second SCR catalyst 43, etc. is arbitrary, and the sensor values of other sensors are used. It may be obtained indirectly by arithmetic processing.

又、上記実施形態では、排気浄化装置Uの適用対象の一例として、車両を示したが、排気浄化装置Uの適用対象は、これに限定されない。例えば、排気浄化装置Uは、発電機、建設機械、船舶等に適用されてもよい。 Further, in the above embodiment, the vehicle is shown as an example of the application target of the exhaust gas purification device U, but the application target of the exhaust gas purification device U is not limited to this. For example, the exhaust gas purification device U may be applied to a generator, a construction machine, a ship, or the like.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above.

本開示に係る排気浄化装置によれば、PMフィルタの再生を行う際に排出されるNOx量を低減することが可能である。 According to the exhaust gas purification device according to the present disclosure, it is possible to reduce the amount of NOx emitted when the PM filter is regenerated.

U 排気浄化装置
10 エンジン
20 吸気管
30 排気管
41 第1SCR触媒
42 PMフィルタ
43 第2SCR触媒
50A 第1尿素水噴射装置
50B 第2尿素水噴射装置
51A、51B 尿素水添加弁
52A、52B 尿素水タンク
53A、53B サプライポンプ
61 第1NOxセンサ
62 第2NOxセンサ
63 第1温度センサ
64 第2温度センサ
65 流量センサ
66 差圧センサ
100 ECU(制御装置)
101 第1噴射制御部
102 第2噴射制御部
103 フィルタ再生制御部
U exhaust purification device 10 engine 20 intake pipe 30 exhaust pipe 41 1st SCR catalyst 42 PM filter 43 2nd SCR catalyst 50A 1st urea water injection device 50B 2nd urea water injection device 51A, 51B urea water addition valve 52A, 52B urea water tank 53A, 53B Supply pump 61 1st NOx sensor 62 2nd NOx sensor 63 1st temperature sensor 64 2nd temperature sensor 65 Flow sensor 66 Differential pressure sensor 100 ECU (control device)
101 1st injection control unit 102 2nd injection control unit 103 Filter regeneration control unit

Claims (6)

内燃機関の排気管内に、上流側から下流側に向かって順番に配設された第1SCR触媒、PMフィルタ及び第2SCR触媒と、
前記排気管内の前記第1SCR触媒の上流側で、尿素水を噴射する第1尿素水噴射装置と、
前記排気管内の前記第2SCR触媒と前記PMフィルタとの間で、尿素水を噴射する第2尿素水噴射装置と、
前記第1及び第2尿素水噴射装置それぞれを制御すると共に、前記PMフィルタの再生時期を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記PMフィルタの再生開始基準値よりも小さい準備開始基準値に到達したとき、
前記内燃機関が高負荷運転中の場合、前記第1尿素水噴射装置による噴射動作を停止させ、且つ、前記第2尿素水噴射装置による噴射動作を継続させた第1状態にて、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記再生開始基準値に到達するまで待ち受け、
前記内燃機関が低負荷運転中の場合、前記第2尿素水噴射装置による噴射動作を停止させ、且つ、前記第1尿素水噴射装置による噴射動作を継続させた第2状態にて、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記再生開始基準値に到達するまで待ち受ける、
排気浄化装置。
A first SCR catalyst, a PM filter, and a second SCR catalyst arranged in order from the upstream side to the downstream side in the exhaust pipe of the internal combustion engine.
A first urea water injection device that injects urea water on the upstream side of the first SCR catalyst in the exhaust pipe,
A second urea water injection device that injects urea water between the second SCR catalyst and the PM filter in the exhaust pipe, and a second urea water injection device.
A control device that controls each of the first and second urea water injection devices and also controls the regeneration timing of the PM filter.
With
When the amount of PM deposited in the PM filter reaches a preparation start reference value smaller than the regeneration start reference value of the PM filter, the control device is used.
When the internal combustion engine is in high-load operation, the PM filter is in the first state in which the injection operation by the first urea water injection device is stopped and the injection operation by the second urea water injection device is continued. Wait until the PM accumulation amount in the medium reaches the regeneration start reference value.
When the internal combustion engine is in low load operation, the PM filter is in a second state in which the injection operation by the second urea water injection device is stopped and the injection operation by the first urea water injection device is continued. Wait until the PM accumulation amount in the medium reaches the regeneration start reference value.
Exhaust purification device.
前記制御装置は、前記第1及び第2尿素水噴射装置を、前記第1状態又は前記第2状態に制御した後、前記PMフィルタ中のPM堆積量が、前記再生開始基準値に到達した場合、前記第1及び第2尿素水噴射装置の両方における噴射動作を停止させる、
請求項1に記載の排気浄化装置。
When the control device controls the first and second urea water injection devices to the first state or the second state, and then the amount of PM deposited in the PM filter reaches the regeneration start reference value. , Stops the injection operation in both the first and second urea water injection devices.
The exhaust purification device according to claim 1.
前記制御装置は、前記第1及び第2尿素水噴射装置の両方における噴射動作を停止させて、前記第2SCR触媒のアンモニアストレージ量が所定値以下まで減少した後、前記内燃機関を排ガス昇温モードで運転させる、
請求項2に記載の排気浄化装置。
The control device stops the injection operation in both the first and second urea water injection devices, reduces the amount of ammonia storage of the second SCR catalyst to a predetermined value or less, and then puts the internal combustion engine into an exhaust gas temperature raising mode. To drive with
The exhaust purification device according to claim 2.
前記制御装置は、前記PMフィルタの再生を終了した後、前記第1及び第2尿素水噴射装置の両方の噴射動作を再開させる、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
After finishing the regeneration of the PM filter, the control device restarts the injection operation of both the first and second urea water injection devices.
The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 3.
前記制御装置は、前記第1SCR触媒中のアンモニアが残留した状態で、前記PMフィルタの再生を実行する、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
The control device executes the regeneration of the PM filter with the ammonia in the first SCR catalyst remaining.
The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の排気浄化装置を有する車両。
A vehicle having the exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 5.
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