JP2021143666A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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健 白澤
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健 白澤
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Abstract

To suppress the deterioration of exhaust emission at the regeneration of a filter.SOLUTION: When regenerating a first filter 30 and a second filter 40, a control device 200 of an internal combustion engine 100 alternately performs control for combusting an air-fuel mixture whose air excess rate is higher than 1 in a cylinder 11 of a first cylinder group 10a, and combusting an air-fuel mixture whose air excess rate is lower than 1 in the cylinder 11 of a second cylinder group 10b so that an air-fuel ratio of exhaust emission flowing into a three-dimensional catalyst 52 reaches a theoretical air-fuel ratio, and control for combusting the air-fuel mixture whose air excess rate is lower than 1 in the cylinder 11 of the first cylinder group 10a, and combusting the air-fuel mixture whose air excess rate is higher than 1 in the cylinder 11 of the second cylinder group 10b.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

特許文献1には、従来の内燃機関として、排気中の未燃ガス(一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC))や窒素酸化物(NOx)を浄化する三元触媒と、排気中の粒子状物質(Particulate Matter;以下「PM」という。)を捕集するフィルタと、を排気通路に設けたものが開示されている。また特許文献1には、この従来の内燃機関を制御する制御装置として、機関本体からのNOx排出量が空燃比に応じて異なり、空燃比を理論空燃比からリーン限界(正常燃焼が可能なリーン側の空燃比の限界)に近づけるほどNOx排出量が減少する傾向にあることから、フィルタ再生時には、空燃比が、NOx排出量が所定量以下となる理論空燃比よりもリーン側の空燃比範囲(例えば19〜23)内に収まるように内燃機関を制御するように構成されたものが開示されている。 Patent Document 1 describes, as a conventional internal combustion engine, a three-way catalyst for purifying unburned gas (carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC)) and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas, and a three-way catalyst in the exhaust gas. A filter for collecting particulate matter (Particulate Matter; hereinafter referred to as "PM") and a filter provided in the exhaust passage are disclosed. Further, in Patent Document 1, as a control device for controlling this conventional internal combustion engine, the amount of NOx emitted from the engine body differs depending on the air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean limit (lean capable of normal combustion). Since the NOx emission tends to decrease as it approaches the limit of the air-fuel ratio on the side), the air-fuel ratio is in the air-fuel ratio range on the lean side of the theoretical air-fuel ratio at which the NOx emission is less than a predetermined amount during filter regeneration. Those configured to control the internal combustion engine so as to fit within (eg 19-23) are disclosed.

特開2018−178981号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-178981

しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置の場合、フィルタ再生時に機関本体からのNOx排出量が所定量以下になるように空燃比を制御しているものの、空燃比は理論空燃比よりもリーン側の空燃比とされている。そのため、三元触媒でのNOx浄化率が低下して三元触媒でNOxを十分に浄化することができずにNOxが外気に排出されることになり、フィルタ再生時の排気エミッションが悪化するという問題点があった。 However, in the case of the conventional internal combustion engine control device described above, the air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio, although the air-fuel ratio is controlled so that the NOx emission from the engine body is equal to or less than a predetermined amount during filter regeneration. It is said to be the air-fuel ratio on the side. Therefore, the NOx purification rate of the three-way catalyst is lowered, and the NOx cannot be sufficiently purified by the three-way catalyst, and NOx is discharged to the outside air, which deteriorates the exhaust emission during filter regeneration. There was a problem.

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、フィルタ再生時の排気エミッションの悪化を抑制することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to suppress deterioration of exhaust emissions during filter regeneration.

上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関100は、少なくとも1つの気筒を有する第1気筒群、及び少なくとも1つの気筒を有する第2気筒群を備える機関本体と、第1気筒群で生じた排気が排出される第1排気通路と、第2気筒群で生じた排気が排出される第2排気通路と、第1排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第1フィルタと、第2排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第2フィルタと、第1排気通路及び第2排気通路の排気をそれぞれ合流させるために、第1フィルタ及び第2フィルタよりも排気流れ方向下流側で第1排気通路及び第2排気通路を集合させることによって形成される集合排気通路と、集合排気通路に設けられる三元触媒と、を備える。この内燃機関の制御装置は、第1フィルタ及び第2フィルタを再生するときは、三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように第1気筒群の気筒内で空気過剰率が1よりも大きい混合気を燃焼させると共に第2気筒群の気筒内で空気過剰率が1未満の混合気を燃焼させる制御と、三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように第1気筒群の気筒内で空気過剰率が1未満の混合気を燃焼させると共に第2気筒群の気筒内で空気過剰率が1よりも大きい混合気を燃焼させる制御と、を交互に実施するように構成される。 In order to solve the above problems, the internal combustion engine 100 according to an embodiment of the present invention includes an engine body including a first cylinder group having at least one cylinder, a second cylinder group having at least one cylinder, and a first cylinder. The first exhaust passage where the exhaust generated in the group is discharged, the second exhaust passage where the exhaust generated in the second cylinder group is discharged, and the first exhaust passage are provided to collect the particulate matter in the exhaust. 1st filter, 2nd filter provided in the 2nd exhaust passage to collect particulate matter in the exhaust, and 1st filter to join the exhausts of the 1st exhaust passage and the 2nd exhaust passage, respectively. It also includes a collective exhaust passage formed by assembling the first exhaust passage and the second exhaust passage on the downstream side in the exhaust flow direction with respect to the second filter, and a three-way catalyst provided in the collective exhaust passage. When the first filter and the second filter are regenerated, the control device of the internal combustion engine has an excess air ratio in the cylinders of the first cylinder group so that the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the three-way catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio is the control that burns the air-fuel mixture that is greater than 1 and burns the air-fuel mixture that has an excess air ratio of less than 1 in the cylinders of the second cylinder group, and the air-fuel ratio of the exhaust that flows into the three-way catalyst. As described above, the control of burning the air-fuel mixture having an excess air-fuel ratio of less than 1 in the cylinders of the first cylinder group and burning the air-fuel ratio having an excess air-fuel ratio of more than 1 in the cylinders of the second cylinder group is alternately performed. Configured to carry out.

本発明のこの態様によれば、フィルタ再生時の排気エミッションの悪化を抑制することができる。 According to this aspect of the present invention, deterioration of exhaust emissions during filter regeneration can be suppressed.

図1は、本発明の一実施形態による内燃機関、及び当該内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention and an electronic control unit that controls the internal combustion engine. 図2は、空燃比と三元触媒の浄化率との関係を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio and the purification rate of the three-way catalyst. 図3は、本発明の一実施形態によるフィルタ再生制御について説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating filter regeneration control according to an embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施形態によるフィルタ再生制御の動作について説明するタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart illustrating the operation of filter regeneration control according to the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, similar components are given the same reference numbers.

図1は、本発明の一実施形態による内燃機関100、及び内燃機関100を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 100 according to an embodiment of the present invention and an electronic control unit 200 that controls the internal combustion engine 100.

本実施形態による内燃機関100は、火花点火式のガソリンエンジンであって、機関本体10と、排気装置20と、を備える。なお、内燃機関100の種類は特に限られるものではなく、予混合圧縮着火式のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。 The internal combustion engine 100 according to the present embodiment is a spark-ignition type gasoline engine, and includes an engine main body 10 and an exhaust device 20. The type of the internal combustion engine 100 is not particularly limited, and may be a premixed compression ignition type gasoline engine or a diesel engine.

機関本体10は、それぞれ3つの気筒11を有する第1バンク10a及び第2バンク10bを備える。機関本体10は、各気筒11に設けられた燃料噴射弁12から噴射された燃料を各気筒11の内部で燃焼させることによって、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。なお図1においては、図面の煩雑を防止するために、吸気装置や点火プラグ等の記載は省略している。また燃料の噴射方式も筒内直噴式に限られるものではなく、ポート噴射式であってもよい。また各バンク10a,10bには、それぞれ3つの気筒11が形成されているが、少なくとも1つの気筒11が形成されていればよい。 The engine body 10 includes a first bank 10a and a second bank 10b, each having three cylinders 11. The engine body 10 generates power for driving, for example, a vehicle by burning the fuel injected from the fuel injection valve 12 provided in each cylinder 11 inside each cylinder 11. In FIG. 1, the description of the intake device, the spark plug, and the like is omitted in order to prevent the drawings from being complicated. Further, the fuel injection method is not limited to the in-cylinder direct injection type, and may be a port injection type. Further, although three cylinders 11 are formed in each of the banks 10a and 10b, at least one cylinder 11 may be formed.

排気装置20は、各気筒11の内部で生じた排気(燃焼ガス)を浄化して外気に排出するための装置であって、第1排気通路21と、第2排気通路22と、集合排気通路23と、第1PM捕集装置30と、第2PM捕集装置40と、触媒装置50と、を備える。 The exhaust device 20 is a device for purifying the exhaust (combustion gas) generated inside each cylinder 11 and discharging it to the outside air, and is a first exhaust passage 21, a second exhaust passage 22, and a collective exhaust passage. 23, a first PM collecting device 30, a second PM collecting device 40, and a catalyst device 50 are provided.

第1排気通路21は、第1バンク10aに形成された各気筒11から排出される排気が流れる通路である。 The first exhaust passage 21 is a passage through which the exhaust gas discharged from each cylinder 11 formed in the first bank 10a flows.

第2排気通路22は、第2バンク10bに形成された各気筒11から排出される排気が流れる通路である。 The second exhaust passage 22 is a passage through which the exhaust gas discharged from each cylinder 11 formed in the second bank 10b flows.

集合排気通路23は、第1排気通路及び第2排気通路を集合させて1本にまとめた通路である。第1排気通路21及び第2排気通路22の排気は、それぞれ集合排気通路23において合流させられて、最終的に外気に排出される。 The collective exhaust passage 23 is a passage in which the first exhaust passage and the second exhaust passage are aggregated into one. The exhausts of the first exhaust passage 21 and the second exhaust passage 22 are merged in the collective exhaust passage 23, respectively, and finally discharged to the outside air.

排気中には、未燃ガス(一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC))や窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM;Particular Matter)などの有害物質が含まれている。そのため本実施形態では、これらの排気中の有害物質を取り除くための排気後処理装置として、前述した第1PM捕集装置30、第2PM捕集装置40、及び触媒装置50を備えている。 Exhaust gas contains harmful substances such as unburned gas (carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC)), nitrogen oxides (NOx), and particulate matter (PM; Particular Matter). Therefore, in the present embodiment, the above-mentioned first PM collecting device 30, second PM collecting device 40, and catalyst device 50 are provided as an exhaust aftertreatment device for removing harmful substances in the exhaust.

第1PM捕集装置30は、第1排気通路21に設けられる。第1PM捕集装置30は、ケーシング31と、ケーシング31内に保持されたウォールフロー型のフィルタ32と、を備え、フィルタ32によって、内部に流入してきた排気中のPMを捕集する。ケーシング31には、フィルタ32の前後差圧を検出するための第1差圧センサ201が取り付けられる。 The first PM collecting device 30 is provided in the first exhaust passage 21. The first PM collecting device 30 includes a casing 31 and a wall flow type filter 32 held in the casing 31, and the filter 32 collects PM in the exhaust gas that has flowed into the inside. A first differential pressure sensor 201 for detecting the front-rear differential pressure of the filter 32 is attached to the casing 31.

第2PM捕集装置40は、第2排気通路22に設けられる。第2PM捕集装置40は、第1PM捕集装置30と同様にケーシング41及びフィルタ42を備えており、フィルタ42によって、内部に流入してきた排気中のPMを捕集する。ケーシング41には、フィルタ42の前後差圧を検出するための第2差圧センサ202が取り付けられる。 The second PM collecting device 40 is provided in the second exhaust passage 22. The second PM collecting device 40 includes a casing 41 and a filter 42 like the first PM collecting device 30, and the filter 42 collects the PM in the exhaust gas that has flowed into the inside. A second differential pressure sensor 202 for detecting the front-rear differential pressure of the filter 42 is attached to the casing 41.

本実施形態では、第1差圧センサ201によって検出されたフィルタ32の前後差圧に基づいて、フィルタ32のPM堆積量の推定値(以下「第1推定PM堆積量」という。)Qpm1を算出し、第2差圧センサ202によって検出されたフィルタ42の前後差圧に基づいて、フィルタ42のPM堆積量の推定値(以下「第2推定PM堆積量」という。)Qpm2を算出している。しかしながら、PM堆積量の推定は、このような方法に限られるものではなく、例えば機関運転状態に応じて推定するなど、公知の種々の手法の中から適宜選択して推定すればよいものである。 In the present embodiment, the estimated value of the PM accumulation amount of the filter 32 (hereinafter referred to as “first estimated PM accumulation amount”) Qpm1 is calculated based on the front-rear differential pressure of the filter 32 detected by the first differential pressure sensor 201. Then, based on the front-rear differential pressure of the filter 42 detected by the second differential pressure sensor 202, the estimated value of the PM accumulation amount of the filter 42 (hereinafter referred to as “the second estimated PM accumulation amount”) Qpm2 is calculated. .. However, the estimation of the PM deposition amount is not limited to such a method, and may be estimated by appropriately selecting from various known methods such as estimation according to the engine operating state. ..

なお、各PM捕集装置30、40は、内燃機関100がガソリンエンジンの場合には、GPF(Gasoline Particulate Filter)と称され、内燃機関100がディーゼルエンジンの場合には、DPF(Diesel Particulate Filter)と称されることがある。 The PM collecting devices 30 and 40 are called GPF (Gasoline Particulate Filter) when the internal combustion engine 100 is a gasoline engine, and DPF (Diesel Particulate Filter) when the internal combustion engine 100 is a diesel engine. Sometimes called.

触媒装置50は、集合排気通路23に設けられる。触媒装置50は、ケーシング51と、ケーシング51内に保持されたコーディライト(セラミック)から成るハニカム型の担体に担持された三元触媒52と、を備え、三元触媒52によって、内部に流入してきた排気中の未燃ガス(CO及びHC)及びNOxを浄化する。 The catalyst device 50 is provided in the collective exhaust passage 23. The catalyst device 50 includes a casing 51 and a three-way catalyst 52 supported on a honeycomb-shaped carrier made of cordilite (ceramic) held in the casing 51, and flows into the inside by the three-way catalyst 52. Purify unburned gas (CO and HC) and NOx in the exhaust gas.

第1PM捕集装置30よりも排気流れ方向上流側の第1排気通路21には、第1バンク10aに形成された各気筒11から排出された排気の空燃比(以下「第1排気空燃比」という。)を検出するための第1空燃比センサ204が取り付けられる。また、第2PM捕集装置40よりも排気流れ方向上流側の第2排気通路22には、第2バンク10bに形成された各気筒11から排出された排気の空燃比(以下「第2排気空燃比」という。)を検出するための第2空燃比センサ205が取り付けられる。 In the first exhaust passage 21 on the upstream side in the exhaust flow direction from the first PM collecting device 30, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder 11 formed in the first bank 10a (hereinafter, "first exhaust air-fuel ratio"). The first air-fuel ratio sensor 204 for detecting) is attached. Further, in the second exhaust passage 22 on the upstream side in the exhaust flow direction from the second PM collecting device 40, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from each cylinder 11 formed in the second bank 10b (hereinafter, "second exhaust empty"). A second air-fuel ratio sensor 205 for detecting (referred to as "fuel ratio") is attached.

電子制御ユニット200は、双方向性バスによって相互に接続された中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)やランダムアクセスメモリ(RAM)などの各種メモリ、入力ポート、及び出力ポートを備えたマイクロコンピュータである。 The electronic control unit 200 includes a central arithmetic unit (CPU) connected to each other by a bidirectional bus, various memories such as a read-only memory (ROM) and a random access memory (RAM), an input port, and an output port. It is a microcomputer.

電子制御ユニット200には、前述した第1差圧センサ201や第2差圧センサ202、第1空燃比センサ204、第2空燃比センサ205の他にも、機関本体10の負荷(機関負荷)に相当するアクセルペダル220の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ211、機関回転速度などを算出するための信号として機関本体10のクランクシャフト(図示せず)が例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ212などの各種センサからの出力信号が入力される。 In the electronic control unit 200, in addition to the first differential pressure sensor 201, the second differential pressure sensor 202, the first air fuel ratio sensor 204, and the second air fuel ratio sensor 205 described above, the load of the engine body 10 (engine load) The load sensor 211 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 220 corresponding to the above, and every time the crank shaft (not shown) of the engine body 10 rotates by, for example, 15 ° as a signal for calculating the engine rotation speed and the like. Output signals from various sensors such as the crank angle sensor 212 that generates an output pulse are input to the sensor.

電子制御ユニット200は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、内燃機関100を制御する。 The electronic control unit 200 controls the internal combustion engine 100 based on the input output signals of various sensors and the like.

具体的には電子制御ユニット200は、通常は第1排気空燃比及び第2排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁12の噴射量をフィードバック制御しつつ、機関出力トルクが機関負荷に応じた目標トルクとなるように燃料噴射弁12の噴射量を制御する。本実施形態では電子制御ユニット200は、基本的に目標空燃比を理論空燃比に設定し、機関出力トルクが機関負荷に応じた目標トルクとなるように、各気筒11内で空気過剰率λが1の混合気を燃焼させて内燃機関100を運転させている。 Specifically, in the electronic control unit 200, the engine output torque is normally applied to the engine load while feedback-controlling the injection amount of the fuel injection valve 12 so that the first exhaust air-fuel ratio and the second exhaust air-fuel ratio become the target air-fuel ratio. The injection amount of the fuel injection valve 12 is controlled so as to obtain the target torque according to the above. In the present embodiment, the electronic control unit 200 basically sets the target air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio, and the excess air ratio λ in each cylinder 11 is set so that the engine output torque becomes the target torque according to the engine load. The internal combustion engine 100 is operated by burning the air-fuel mixture of 1.

また、電子制御ユニット200は、各PM捕集装置30、40の各フィルタ32、42はPMを捕集し続けると目詰まりを起こすため、各フィルタ32、42が目詰まりを起こす前に各フィルタ32、42に捕集されたPMを燃焼除去して各フィルタ32、42を再生するフィルタ再生制御を実施する。 Further, in the electronic control unit 200, since the filters 32 and 42 of the PM collecting devices 30 and 40 cause clogging when PM is continuously collected, each filter before the filters 32 and 42 are clogged. Filter regeneration control is performed to regenerate the filters 32 and 42 by burning and removing the PM collected in the filters 32 and 42.

ここで、各バンク10a、10bの各気筒11内で空気過剰率λが1以下の混合気(ストイキ混合気又はリッチ混合気)を燃焼させているときは、各気筒11から排出された酸素を含まない排気が各PM捕集装置30、40に流入することになる。このように、酸素を含まない排気が各PM捕集装置30、40に流入しているときは、各PM捕集装置30、40内に酸素が存在しないため、各PM捕集装置30、40内でPMが酸素と反応して燃焼することはなく、各PM捕集装置30、40に流入した排気中のPMは各フィルタ32、42に捕集され続けることになる。 Here, when an air-fuel mixture (stoichi air-fuel mixture or rich air-fuel mixture) having an excess air ratio λ of 1 or less is being burned in each cylinder 11 of each bank 10a and 10b, oxygen discharged from each cylinder 11 is used. Exhaust gas that is not included will flow into the PM collecting devices 30 and 40, respectively. In this way, when the exhaust gas containing no oxygen flows into the PM collecting devices 30 and 40, oxygen does not exist in the PM collecting devices 30 and 40, so that the PM collecting devices 30 and 40 The PM does not react with oxygen and burns inside, and the PM in the exhaust gas flowing into the PM collecting devices 30 and 40 continues to be collected by the filters 32 and 42.

一方で、各バンク10a、10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させると、各気筒11から排出された酸素を含む排気が各PM捕集装置30、40に流入することになる。酸素を含む排気が各PM捕集装置30、40に流入しているときに、各フィルタ32、42の温度(以下「フィルタ温度」という。)が所定のPM燃焼温度(例えば500〜600[℃])以上になっていれば、各フィルタ32、42に堆積したPMは、各PM捕集装置30、40内で酸素と反応して燃焼し、各フィルタ32、42から除去される。 On the other hand, when an air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is burned in each cylinder 11 of each bank 10a and 10b, the exhaust gas containing oxygen discharged from each cylinder 11 captures each PM. It will flow into the collectors 30 and 40. When the exhaust gas containing oxygen flows into the PM collecting devices 30 and 40, the temperature of the filters 32 and 42 (hereinafter referred to as "filter temperature") is set to a predetermined PM combustion temperature (for example, 500 to 600 [° C.]. ]) If it is more than the above, the PM deposited on the filters 32 and 42 reacts with oxygen in the PM collecting devices 30 and 40 and burns, and is removed from the filters 32 and 42.

したがって、各フィルタ32、42を再生するには、目標空燃比を理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に設定し、各バンク10a、10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させる必要がある。 Therefore, in order to regenerate the filters 32 and 42, the target air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio that is leaner than the theoretical air-fuel ratio, and the excess air ratio λ is greater than 1 in each cylinder 11 of each bank 10a and 10b. It is necessary to burn a large air-fuel mixture (lean air-fuel mixture).

しかしながら、各バンク10a、10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させてしまうと、集合排気通路23に設けられた触媒装置50に流入する排気の空燃比がリーン空燃比となってしまう。 However, if the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is burned in each cylinder 11 of each of the banks 10a and 10b, it flows into the catalyst device 50 provided in the collective exhaust passage 23. The air-fuel ratio of the exhaust becomes the lean air-fuel ratio.

ここで図2に示すように、触媒装置50内の三元触媒52は、排気空燃比が理論空燃比近傍の所定領域、すなわち浄化ウィンドウAの範囲内にあるときに、未燃ガス(HC、CO)及びNOxの浄化率が高くなる傾向にあり、排気空燃比がリーンになるほど、NOxの浄化率が低くなる傾向にある。そのため、各フィルタ32、42を再生するために、各バンク10a、10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させてしまうと、三元触媒52でのNOx浄化率が低下してNOxを十分に浄化することができずにNOxが外気に排出されることになり、フィルタ再生時の排気エミッションが悪化するおそれがある。 Here, as shown in FIG. 2, the three-way catalyst 52 in the catalyst device 50 has unburned gas (HC,) when the exhaust air-fuel ratio is in a predetermined region near the stoichiometric air-fuel ratio, that is, within the range of the purification window A. The purification rate of CO) and NOx tends to be high, and the leaner the exhaust air-fuel ratio tends to be, the lower the purification rate of NOx. Therefore, in order to regenerate the filters 32 and 42, if an air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is burned in each cylinder 11 of each bank 10a and 10b, a three-way catalyst is used. The NOx purification rate at 52 is lowered, NOx cannot be sufficiently purified, and NOx is discharged to the outside air, which may deteriorate the exhaust emission during filter regeneration.

そこで本実施形態では、各フィルタ32、42を再生するときは、集合排気通路23に設けられた触媒装置50に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように、各バンク10a、10bのうちの一方のバンクの各気筒11内では空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させ、他方のバンクの各気筒11内では空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させる制御を交互に実施することとした。 Therefore, in the present embodiment, when the filters 32 and 42 are regenerated, the air-fuel ratios of the exhaust gas flowing into the catalyst device 50 provided in the collective exhaust passage 23 are the stoichiometric air-fuel ratios of the banks 10a and 10b. An air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air-fuel ratio λ greater than 1 is burned in each cylinder 11 of one of the banks, and an air-fuel mixture having an excess air-fuel ratio λ of less than 1 is burned in each cylinder 11 of the other bank. It was decided to alternately control the combustion of (rich air-fuel mixture).

これにより、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させているときは、第1捕集装置30のフィルタ32を再生することができる。 As a result, when the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, the filter 32 of the first collection device 30 is regenerated. Can be done.

またこのときは、第1排気通路21にはリーン空燃比の排気が排出され、一方で第2排気通路22にはリッチ空燃比の排気が排出されることになるので、集合排気通路23には、これらの排気が合流した理論空燃比の排気が流れることになる。すなわち、触媒装置50に理論空燃比の排気を流入させることができるので、触媒装置50内の三元触媒52で、未燃ガス(HC、CO)及びNOxを高い浄化率で浄化させることができる。 At this time, the lean air-fuel ratio exhaust is discharged to the first exhaust passage 21, while the rich air-fuel ratio exhaust is discharged to the second exhaust passage 22, so that the collective exhaust passage 23 is discharged. , The exhaust of the stoichiometric air-fuel ratio where these exhausts merge will flow. That is, since the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio can flow into the catalyst device 50, the three-way catalyst 52 in the catalyst device 50 can purify unburned gas (HC, CO) and NOx with a high purification rate. ..

そして、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させ、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させている状態から、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させ、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させている状態に切り替えることで、次は第2捕集装置30のフィルタ42を再生することができる。 Then, the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ greater than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, and the excess air ratio λ is less than 1 in each cylinder 11 of the second bank 10b. From the state in which the air-fuel mixture (rich air-fuel mixture) is being burned, the air-fuel mixture (rich air-fuel mixture) having an excess air ratio λ of less than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, and each of the second banks 10b is burned. By switching to a state in which the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is being burned in the cylinder 11, the filter 42 of the second collection device 30 can be regenerated next.

そしてこのときも、集合排気通路23には、第1排気通路21及び第2排気通路22の排気が合流した理論空燃比の排気が流れることになるので、触媒装置50内の三元触媒52で、未燃ガス(HC、CO)及びNOxを高い浄化率で浄化させることができる。 At this time as well, the exhaust gas having a theoretical air-fuel ratio at which the exhaust gases of the first exhaust passage 21 and the second exhaust passage 22 are merged flows through the collective exhaust passage 23, so that the three-way catalyst 52 in the catalyst device 50 is used. , Unburned gas (HC, CO) and NOx can be purified with a high purification rate.

以下、図3を参照して、この本実施形態によるフィルタ再生制御について説明する。図3は、本実施形態によるフィルタ再生制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット200は、本ルーチンを機関運転中に所定の演算周期で繰り返し実行する。 Hereinafter, the filter regeneration control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating filter regeneration control according to the present embodiment. The electronic control unit 200 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle during engine operation.

ステップS1において、電子制御ユニット200は、予め実験等によって作成されたテーブル等を参照し、第1差圧センサ201によって検出されたフィルタ32の前後差圧に基づいて、第1推定PM堆積量Qpm1を算出し、第2差圧センサ202によって検出されたフィルタ42の前後差圧に基づいて、第2推定PM堆積量Qpm2を算出する。なお、各推定PM堆積量Qpm1、Qpm2は、基本的に各フィルタ32、42の前後差圧が大きくなるほど、多くなる傾向にある。 In step S1, the electronic control unit 200 refers to a table or the like created in advance by an experiment or the like, and based on the front-rear differential pressure of the filter 32 detected by the first differential pressure sensor 201, the first estimated PM accumulation amount Qpm1 Is calculated, and the second estimated PM accumulation amount Qpm2 is calculated based on the front-rear differential pressure of the filter 42 detected by the second differential pressure sensor 202. The estimated PM deposits Qpm1 and Qpm2 basically tend to increase as the anteroposterior differential pressure of each of the filters 32 and 42 increases.

ステップS2において、電子制御ユニット200は、第1推定PM堆積量Qpm1と第2推定PM堆積量Qpm2との合計値(以下「推定総PM堆積量」という。)Qpmが、所定の再生開始閾値Qthr1以上か否かを判定する。電子制御ユニット200は、推定総PM堆積量Qpmが再生開始閾値Qthr1以上であれば、各フィルタ32、42を再生させる必要があると判断してステップS3の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、推定総PM堆積量Qpmが再生開始閾値Qthr1未満であれば、各フィルタ32、42を再生させる必要はないと判断して今回の処理を終了する。 In step S2, in the electronic control unit 200, the total value (hereinafter referred to as “estimated total PM accumulation amount”) Qpm of the first estimated PM accumulation amount Qpm1 and the second estimated PM accumulation amount Qpm2 has a predetermined regeneration start threshold value Qthr1. Judge whether or not it is the above. If the estimated total PM accumulation amount Qpm is equal to or higher than the regeneration start threshold value Qthr1, the electronic control unit 200 determines that the filters 32 and 42 need to be regenerated, and proceeds to the process of step S3. On the other hand, if the estimated total PM accumulation amount Qpm is less than the regeneration start threshold value Qthr1, the electronic control unit 200 determines that it is not necessary to regenerate the filters 32 and 42, and ends the present process.

ステップS3において、電子制御ユニット200は、各フィルタ32、42の推定温度(以下「推定フィルタ温度」という。)Tfilを算出する。本実施形態では電子制御ユニット200は、機関運転中のフィルタ温度を推定するための各種の推定用パラメータの検出値を読み込み、推定パラメータの検出値に基づいて、推定フィルタ温度Tfilを算出する。機関運転中のフィルタ温度は、主に排気熱の影響を受けて変化するため、例えば機関回転速度や機関負荷、機関水温、吸気量などの、排気の熱エネルギ量に影響を与えるパラメータから一以上のパラメータを適宜選択して推定用パラメータとすることができる。なお推定フィルタ温度Tfilの算出は、このような方法に限られるものではなく、公知の種々の手法の中から適宜選択して推定すればよいものである。また本実施形態では、各フィルタ32、42の温度は同じと仮定している。 In step S3, the electronic control unit 200 calculates the estimated temperature (hereinafter referred to as “estimated filter temperature”) Tfil of each of the filters 32 and 42. In the present embodiment, the electronic control unit 200 reads the detection values of various estimation parameters for estimating the filter temperature during engine operation, and calculates the estimation filter temperature Tfil based on the detection values of the estimation parameters. Since the filter temperature during engine operation changes mainly under the influence of exhaust heat, one or more parameters that affect the amount of heat energy of the exhaust, such as engine speed, engine load, engine water temperature, and intake amount, are used. Parameters can be appropriately selected and used as estimation parameters. The calculation of the estimated filter temperature Tfil is not limited to such a method, and may be estimated by appropriately selecting from various known methods. Further, in the present embodiment, it is assumed that the temperatures of the filters 32 and 42 are the same.

ステップS4において、電子制御ユニット200は、推定フィルタ温度Tfilが、所定のPM燃焼温度(例えば500〜600[℃])Tthr以上か否かを判定する。電子制御ユニット200は、推定フィルタ温度TfilがPM燃焼温度Tthr以上であれば、各PM捕集装置30、40に酸素を含む排気を導入することで、各フィルタ32、42に堆積したPMを、各PM捕集装置30、40内で酸素と反応させて燃焼除去することができるため、ステップS5の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、推定フィルタ温度TfilがPM燃焼温度Tthr未満であれば、各PM捕集装置30、40に酸素を含む排気を導入してもPMを燃焼除去することができないので、今回の処理を終了する。 In step S4, the electronic control unit 200 determines whether or not the estimated filter temperature Tfil is equal to or higher than a predetermined PM combustion temperature (for example, 500 to 600 [° C.]) Tthr. If the estimated filter temperature Tfil is equal to or higher than the PM combustion temperature Tthr, the electronic control unit 200 introduces oxygen-containing exhaust gas into the PM collecting devices 30 and 40 to collect PM accumulated in the filters 32 and 42. Since it can be burned and removed by reacting with oxygen in each of the PM collecting devices 30 and 40, the process proceeds to step S5. On the other hand, if the estimated filter temperature Tfil is lower than the PM combustion temperature Tthr, the electronic control unit 200 cannot burn and remove the PM even if the exhaust containing oxygen is introduced into the PM collecting devices 30 and 40. This process ends.

ステップS5において、電子制御ユニット200は、第1排気空燃比の目標空燃比(以下「第1目標空燃比」という。)を所定のリーン空燃比(例えば15.6)に設定し、第2排気空燃比の目標空燃比(以下「第2目標空燃比」という。)を所定のリッチ空燃比(例えば13.6)に設定し、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させ、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させる。これにより、第1捕集装置30のフィルタ32を再生させる。 In step S5, the electronic control unit 200 sets the target air-fuel ratio of the first exhaust air-fuel ratio (hereinafter referred to as “first target air-fuel ratio”) to a predetermined lean air-fuel ratio (for example, 15.6), and sets the second exhaust. The target air-fuel ratio of the air-fuel ratio (hereinafter referred to as “second target air-fuel ratio”) is set to a predetermined rich air-fuel ratio (for example, 13.6), and the excess air ratio λ is 1 in each cylinder 11 of the first bank 10a. A larger air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) is burned, and an air-fuel ratio λ of less than 1 is burned in each cylinder 11 of the second bank 10b (rich air-fuel mixture). As a result, the filter 32 of the first collection device 30 is regenerated.

ステップS6において、電子制御ユニット200は、第1目標空燃比をリーン空燃比に設定し、第2目標空燃比をリッチ空燃比に設定してからの経過時間te1が所定の切替時間treg以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット200は、経過時間tが切替時間treg以上であればステップS7の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、経過時間te1が切替時間treg未満であれば、所定の時間を空けた後、再度ステップS6の処理を実施する。 In step S6, the electronic control unit 200 sets the first target air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, and the elapsed time te1 from setting the second target air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio becomes equal to or greater than the predetermined switching time treg. Determine if it is. If the elapsed time t is equal to or longer than the switching time treg, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S7. On the other hand, if the elapsed time te1 is less than the switching time treg, the electronic control unit 200 performs the process of step S6 again after a predetermined time has passed.

ステップS7において、電子制御ユニット200は、第1目標空燃比をリッチ空燃比(例えば13.6)に設定し、第2目標空燃比をリーン空燃比(例えば15.6)に設定し、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させ、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させる。これにより、第2捕集装置40のフィルタ42を再生させる。 In step S7, the electronic control unit 200 sets the first target air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio (for example, 13.6), sets the second target air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio (for example, 15.6), and sets the first target air-fuel ratio. An air-fuel mixture (rich air-fuel mixture) having an excess air-fuel ratio λ of less than 1 is burned in each cylinder 11 of the bank 10a, and an air-fuel ratio (lean) having an excess air-fuel ratio λ greater than 1 in each cylinder 11 of the second bank 10b. Air-fuel mixture) is burned. As a result, the filter 42 of the second collection device 40 is regenerated.

ステップS8において、電子制御ユニット200は、第1目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、第2目標空燃比をリーン空燃比に設定してからの経過時間te2が所定の切替時間treg以上になったか否かを判定する。電子制御ユニット200は、経過時間te2が切替時間treg以上であればステップS9の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、経過時間te2が切替時間treg未満であれば、所定の時間を空けた後、再度ステップS8の処理を実施する。 In step S8, the electronic control unit 200 sets the first target air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, and the elapsed time te2 from setting the second target air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio becomes equal to or greater than the predetermined switching time treg. Determine if it is. If the elapsed time te2 is equal to or longer than the switching time treg, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S9. On the other hand, if the elapsed time te2 is less than the switching time treg, the electronic control unit 200 performs the process of step S8 again after a predetermined time has passed.

ステップS9において、電子制御ユニット200は、ステップS1と同様にして、第1推定PM堆積量Qpm1、及び第2推定PM堆積量Qpm2を算出する。 In step S9, the electronic control unit 200 calculates the first estimated PM deposition amount Qpm1 and the second estimated PM deposition amount Qpm2 in the same manner as in step S1.

ステップS10において、電子制御ユニット200は、推定総PM堆積量Qpm(ステップS9で算出した第1推定PM堆積量Qpm1と第2推定PM堆積量Qpm2との合計値)が、所定の再生終了閾値Qthr2(<Qthr1)以下か否かを判定する。電子制御ユニット200は、推定総PM堆積量Qpmが再生開始閾値Qthr2以下であれば、フィルタ再生制御を終了するべくステップS11の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、推定総PM堆積量Qpmが再生開始閾値Qthr2よりも多ければで、ステップS5の処理に戻る。 In step S10, in the electronic control unit 200, the estimated total PM accumulation amount Qpm (the total value of the first estimated PM accumulation amount Qpm1 and the second estimated PM accumulation amount Qpm2 calculated in step S9) is set to a predetermined regeneration end threshold value Qthr2. It is determined whether or not it is (<Qthr1) or less. If the estimated total PM accumulation amount Qpm is equal to or less than the regeneration start threshold value Qthr2, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S11 in order to end the filter regeneration control. On the other hand, the electronic control unit 200 returns to the process of step S5 if the estimated total PM accumulation amount Qpm is larger than the regeneration start threshold value Qthr2.

ステップS11において、電子制御ユニット200は、第1目標空燃比及び第2目標空燃比をそれぞれ理論空燃比に戻し、フィルタ再生制御を終了させる。 In step S11, the electronic control unit 200 returns the first target air-fuel ratio and the second target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, respectively, and ends the filter regeneration control.

図4は、本実施形態によるフィルタ再生制御の動作について説明するタイムチャートである。 FIG. 4 is a time chart illustrating the operation of the filter reproduction control according to the present embodiment.

時刻t1で、推定総PM堆積量Qpmが再生開始閾値Qthr1以上と判定されると、フィルタ再生制御が開始される。具体的には、第1目標空燃比が所定のリーン空燃比に設定され、第2目標空燃比が所定のリッチ空燃比に設定される。なお理論空燃比と所定のリーン空燃比の差分値は、理論空燃比と所定のリッチ空燃比の差分値と略同一とされる。 When it is determined at time t1 that the estimated total PM accumulation amount Qpm is equal to or higher than the regeneration start threshold value Qthr1, the filter regeneration control is started. Specifically, the first target air-fuel ratio is set to a predetermined lean air-fuel ratio, and the second target air-fuel ratio is set to a predetermined rich air-fuel ratio. The difference value between the theoretical air-fuel ratio and the predetermined lean air-fuel ratio is substantially the same as the difference value between the theoretical air-fuel ratio and the predetermined rich air-fuel ratio.

これにより、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させて、第1捕集装置30に酸素を含む排気を導入することができるので、第1捕集装置30のフィルタ32を再生することができる。そのため、時刻t1以降は、フィルタ32のPM堆積量(図4のQpm1に相当)が減少している。 As a result, the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 can be burned in each cylinder 11 of the first bank 10a to introduce an exhaust gas containing oxygen into the first collection device 30. Therefore, the filter 32 of the first collection device 30 can be regenerated. Therefore, after time t1, the amount of PM deposited in the filter 32 (corresponding to Qpm1 in FIG. 4) has decreased.

また、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させているため、第1排気通路21には、相対的にNOx濃度の高い排気が排出される。集合排気通路23には、この排気が合流して流れていくので、触媒装置50の入口側のNOx濃度は高くなる。その一方で、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させているため、第2排気通路22には、相対的に未燃ガスを多く含む排気が排出される。集合排気通路23には、この排気も合流して流れていく。その結果、集合排気通路23には、これらの排気が合流した理論空燃比の排気が流れることになる。すなわち、触媒装置50に理論空燃比の排気を流入させることができるので、触媒装置50内の三元触媒52で、未燃ガス(HC、CO)及びNOxを高い浄化率で浄化させることができ、触媒装置50の出口側のNOx濃度をほぼゼロにすることができる。 Further, since the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, the NOx concentration is relatively high in the first exhaust passage 21. Exhaust is discharged. Since this exhaust gas joins and flows into the collective exhaust passage 23, the NOx concentration on the inlet side of the catalyst device 50 becomes high. On the other hand, since the air-fuel mixture (rich air-fuel mixture) having an excess air ratio λ of less than 1 is burned in each cylinder 11 of the second bank 10b, the second exhaust passage 22 is relatively unburned gas. Exhaust gas containing a large amount of gas is discharged. This exhaust also joins and flows into the collective exhaust passage 23. As a result, exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio in which these exhaust gases are merged flows through the collective exhaust passage 23. That is, since the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio can flow into the catalyst device 50, the three-way catalyst 52 in the catalyst device 50 can purify unburned gas (HC, CO) and NOx with a high purification rate. , The NOx concentration on the outlet side of the catalyst device 50 can be made almost zero.

時刻t1から所定の切替時間tregが経過した時刻t2になると、次は第1目標空燃比が所定のリッチ燃比に設定され、第2目標空燃比が所定のリーン空燃比に設定され、推定総PM堆積量Qpmが再生終了閾値Qthr2以下になるまで、この制御が交互に繰り返される。 When the predetermined switching time treg elapses from the time t1, the first target air-fuel ratio is set to the predetermined rich fuel ratio, the second target air-fuel ratio is set to the predetermined lean air-fuel ratio, and the estimated total PM is set. This control is alternately repeated until the accumulated amount Qpm becomes equal to or less than the regeneration end threshold Qthr2.

すなわち、時刻t2から所定の切替時間tregが経過した時刻t3になると、再び第1目標空燃比が所定のリーン空燃比に設定され、第2目標空燃比が所定のリッチ空燃比に設定される。時刻t3から所定の切替時間tregが経過した時刻t4になると、再び第1目標空燃比が所定のリッチ燃比に設定され、第2目標空燃比が所定のリーン空燃比に設定される。そして時刻t5で、推定総PM堆積量Qpmが再生終了閾値Qthr2以下なると、フィルタ再生制御が終了させられて、第1目標空燃比及び第2目標空燃比がそれぞれ理論空燃比に戻される。 That is, at the time t3 when the predetermined switching time treg elapses from the time t2, the first target air-fuel ratio is set to the predetermined lean air-fuel ratio again, and the second target air-fuel ratio is set to the predetermined rich air-fuel ratio. At the time t4 when the predetermined switching time treg elapses from the time t3, the first target air-fuel ratio is set to the predetermined rich fuel ratio again, and the second target air-fuel ratio is set to the predetermined lean air-fuel ratio. Then, at time t5, when the estimated total PM accumulation amount Qpm becomes equal to or less than the regeneration end threshold value Qthr2, the filter regeneration control is terminated, and the first target air-fuel ratio and the second target air-fuel ratio are returned to the theoretical air-fuel ratios, respectively.

以上説明した本実施形態による内燃機関100は、少なくとも1つの気筒11を有する第1バンク10a(第1気筒群)、及び少なくとも1つの気筒を有する第2バンク10b(第2気筒群)を備える機関本体10と、第1バンク10aで生じた排気が排出される第1排気通路21と、第2バンク10bで生じた排気が排出される第2排気通路22と、第1排気通路21に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第1PM捕集装置30(第1フィルタ)と、第2排気通路22に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第2PM捕集装置40(第2フィルタ)と、第1排気通路21及び第2排気通路22の排気をそれぞれ合流させるために、第1PM捕集装置30及び第2PM捕集装置40よりも排気流れ方向下流側で第1排気通路21及び第2排気通路22を集合させることによって形成される集合排気通路23と、集合排気通路23に設けられる三元触媒52と、を備える。 The internal combustion engine 100 according to the present embodiment described above includes an engine having a first bank 10a (first cylinder group) having at least one cylinder 11 and a second bank 10b (second cylinder group) having at least one cylinder. The main body 10, the first exhaust passage 21 from which the exhaust generated in the first bank 10a is discharged, the second exhaust passage 22 from which the exhaust generated in the second bank 10b is discharged, and the first exhaust passage 21 are provided. The first PM collecting device 30 (first filter) that collects the particulate matter in the exhaust gas, and the second PM collecting device 40 (the second PM collecting device 40) that is provided in the second exhaust passage 22 and collects the particulate matter in the exhaust gas. In order to merge the second filter) with the exhausts of the first exhaust passage 21 and the second exhaust passage 22, the first exhaust is downstream from the first PM collecting device 30 and the second PM collecting device 40 in the exhaust flow direction. It includes a collective exhaust passage 23 formed by assembling the passage 21 and the second exhaust passage 22, and a three-way catalyst 52 provided in the collective exhaust passage 23.

そして、この内燃機関を制御するための電子制御ユニット200(制御装置)は、第1PM捕集装置30及び第2PM捕集装置40を再生するときは、三元触媒52に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように第1バンク10aの気筒11内で空気過剰率が1よりも大きい混合気を燃焼させると共に第2バンク10bの気筒11内で空気過剰率が1未満の混合気を燃焼させる制御と、三元触媒52に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように第1バンク10aの気筒11内で空気過剰率が1未満の混合気を燃焼させると共に第2バンク10bの気筒11内で空気過剰率が1よりも大きい混合気を燃焼させる制御と、を交互に実施するように構成される。 Then, the electronic control unit 200 (control device) for controlling the internal combustion engine has an air-fuel ratio of the exhaust flowing into the three-way catalyst 52 when the first PM collecting device 30 and the second PM collecting device 40 are regenerated. Combusts an air-fuel mixture having an excess air ratio of more than 1 in the cylinder 11 of the first bank 10a and an air-fuel mixture having an excess air ratio of less than 1 in the cylinder 11 of the second bank 10b so that The air-fuel mixture having an excess air ratio of less than 1 is burned in the cylinder 11 of the first bank 10a so that the combustion control and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the three-way catalyst 52 become the stoichiometric air-fuel ratio, and the second bank 10b The control for burning the air-fuel mixture having an excess air ratio of more than 1 in the cylinder 11 of the above is alternately performed.

これにより、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させているときは、第1捕集装置30のフィルタ32を再生することができる。 As a result, when the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, the filter 32 of the first collection device 30 is regenerated. Can be done.

またこのときは、第1排気通路21にはリーン空燃比の排気が排出され、一方で第2排気通路22にはリッチ空燃比の排気が排出されることになるので、集合排気通路23には、これらの排気が合流した理論空燃比の排気が流れることになる。すなわち、触媒装置50に理論空燃比の排気を流入させることができるので、触媒装置50内の三元触媒52で、未燃ガス(HC、CO)及びNOxを高い浄化率で浄化させることができる。 At this time, the lean air-fuel ratio exhaust is discharged to the first exhaust passage 21, while the rich air-fuel ratio exhaust is discharged to the second exhaust passage 22, so that the collective exhaust passage 23 is discharged. , The exhaust of the stoichiometric air-fuel ratio where these exhausts merge will flow. That is, since the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio can flow into the catalyst device 50, the three-way catalyst 52 in the catalyst device 50 can purify unburned gas (HC, CO) and NOx with a high purification rate. ..

そして、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させ、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させている状態から、第1バンク10aの各気筒11内で空気過剰率λが1未満の混合気(リッチ混合気)を燃焼させ、第2バンク10bの各気筒11内で空気過剰率λが1よりも大きい混合気(リーン混合気)を燃焼させている状態に切り替えることで、次は第2捕集装置30のフィルタ42を再生することができる。 Then, the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ greater than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, and the excess air ratio λ is less than 1 in each cylinder 11 of the second bank 10b. From the state in which the air-fuel mixture (rich air-fuel mixture) is being burned, the air-fuel mixture (rich air-fuel mixture) having an excess air ratio λ of less than 1 is burned in each cylinder 11 of the first bank 10a, and each of the second banks 10b is burned. By switching to a state in which the air-fuel mixture (lean air-fuel mixture) having an excess air ratio λ larger than 1 is being burned in the cylinder 11, the filter 42 of the second collection device 30 can be regenerated next.

そしてこのときも、集合排気通路23には、第1排気通路21及び第2排気通路22の排気が合流した理論空燃比の排気が流れることになるので、触媒装置50内の三元触媒52で、未燃ガス(HC、CO)及びNOxを高い浄化率で浄化させることができる。 At this time as well, the exhaust gas having a theoretical air-fuel ratio at which the exhaust gases of the first exhaust passage 21 and the second exhaust passage 22 are merged flows through the collective exhaust passage 23, so that the three-way catalyst 52 in the catalyst device 50 is used. , Unburned gas (HC, CO) and NOx can be purified with a high purification rate.

したがって本実施形態によれば、フィルタ再生時の排気エミッションの悪化を抑制することができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress deterioration of exhaust emissions during filter regeneration.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. No.

10 機関本体
10a 第1バンク(第1気筒群)
10b 第2バンク(第2気筒群)
21 第1排気通路
22 第2排気通路
23 集合排気通路
30 第1PM捕集装置(第1フィルタ)
40 第2PM捕集装置(第2フィルタ)
52 三元触媒
100 内燃機関
200 電子制御ユニット(制御装置)
10 Engine body 10a 1st bank (1st cylinder group)
10b 2nd bank (2nd cylinder group)
21 1st exhaust passage 22 2nd exhaust passage 23 Collective exhaust passage 30 1st PM collecting device (1st filter)
40 2nd PM collector (2nd filter)
52 Three-way catalyst 100 Internal combustion engine 200 Electronic control unit (control device)

Claims (1)

少なくとも1つの気筒を有する第1気筒群、及び少なくとも1つの気筒を有する第2気筒群を備える機関本体と、
前記第1気筒群で生じた排気が排出される第1排気通路と、
前記第2気筒群で生じた排気が排出される第2排気通路と、
前記第1排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第1フィルタと、
前記第2排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集する第2フィルタと、
前記第1排気通路及び前記第2排気通路の排気をそれぞれ合流させるために、前記第1フィルタ及び前記第2フィルタよりも排気流れ方向下流側で前記第1排気通路及び前記第2排気通路を集合させることによって形成される集合排気通路と、
前記集合排気通路に設けられる三元触媒と、
を備える内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
前記第1フィルタ及び前記第2フィルタを再生するときは、前記三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように前記第1気筒群の前記気筒内で空気過剰率が1よりも大きい混合気を燃焼させると共に前記第2気筒群の前記気筒内で空気過剰率が1未満の混合気を燃焼させる制御と、前記三元触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように前記第1気筒群の前記気筒内で空気過剰率が1未満の混合気を燃焼させると共に前記第2気筒群の前記気筒内で空気過剰率が1よりも大きい混合気を燃焼させる制御と、を交互に実施するように構成される、
内燃機関の制御装置。
An engine body including a first cylinder group having at least one cylinder and a second cylinder group having at least one cylinder,
The first exhaust passage through which the exhaust generated in the first cylinder group is discharged, and
A second exhaust passage through which the exhaust generated in the second cylinder group is discharged, and
A first filter provided in the first exhaust passage and collecting particulate matter in the exhaust,
A second filter provided in the second exhaust passage and collecting particulate matter in the exhaust,
In order to merge the exhausts of the first exhaust passage and the second exhaust passage, the first exhaust passage and the second exhaust passage are assembled on the downstream side in the exhaust flow direction from the first filter and the second filter. The collective exhaust passage formed by letting
The three-way catalyst provided in the collective exhaust passage and
An internal combustion engine control device for controlling an internal combustion engine.
When the first filter and the second filter are regenerated, the excess air ratio in the cylinders of the first cylinder group is set to 1 so that the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the three-way catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio is the control of burning a large air-fuel mixture and burning the air-fuel mixture having an excess air ratio of less than 1 in the cylinders of the second cylinder group, and the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the three-way catalyst. As described above, the control is such that the air-fuel mixture having an excess air ratio of less than 1 is burned in the cylinders of the first cylinder group and the air-fuel ratio having an excess air ratio of more than 1 is burned in the cylinders of the second cylinder group. , Are configured to be performed alternately,
Internal combustion engine control device.
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