JP4521824B2 - Exhaust purification device - Google Patents

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本発明は、エンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化するNOx触媒とを備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device for purifying engine exhaust, and in particular, includes a particulate filter that collects particulates in exhaust, and a NOx catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust using ammonia as a reducing agent. The present invention relates to an exhaust purification device.

エンジンから排出される排気中に含まれる汚染物質の1つであるNOx(窒素酸化物)を浄化するための排気浄化装置として、エンジンの排気通路にアンモニア選択還元型NOx触媒を配設し、還元剤であるアンモニアをアンモニア選択還元型NOx触媒に供給することにより、排気中のNOxを浄化するようにした排気浄化装置が用いられている。
このような排気浄化装置では、アンモニア選択還元型NOx触媒の上流側に尿素水を供給し、この尿素水が排気の熱により加水分解して生じたアンモニアがアンモニア選択還元型NOx触媒に供給される。アンモニア選択還元型NOx触媒に供給されたアンモニアは一旦アンモニア選択還元型NOx触媒に吸着され、このアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応がアンモニア選択還元型NOx触媒によって促進されることによりNOxの浄化が行われる。
As an exhaust purification device for purifying NOx (nitrogen oxide), which is one of the pollutants contained in the exhaust discharged from the engine, an ammonia selective reduction type NOx catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine, and the reduction is performed. 2. Description of the Related Art Exhaust gas purification devices that purify NOx in exhaust gas by supplying ammonia, which is an agent, to an ammonia selective reduction type NOx catalyst are used.
In such an exhaust purification device, urea water is supplied to the upstream side of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and ammonia generated by hydrolysis of the urea water by the heat of exhaust gas is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. . Ammonia supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst is once adsorbed by the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the NOx removal reaction between this ammonia and NOx in the exhaust gas is promoted by the ammonia selective reduction type NOx catalyst. Purification is performed.

一方、ディーゼルエンジンなどでは、排気中に含まれるパティキュレートを除去して排気を浄化するため、パティキュレートフィルタを排気通路に配設し、排気中のパティキュレートを捕集するようにしている。
このパティキュレートフィルタでは、捕集したパティキュレートがパティキュレートフィルタ内に堆積することにより次第に排気抵抗が増大するので、パティキュレートの堆積量が所定量に達したときにパティキュレートフィルタを昇温し、パティキュレートを強制的に焼却してパティキュレートフィルタを強制再生することにより、パティキュレートフィルタの排気浄化機能を維持するようにしている。
On the other hand, in a diesel engine or the like, in order to purify exhaust gas by removing particulates contained in exhaust gas, a particulate filter is disposed in the exhaust passage so as to collect particulates in the exhaust gas.
In this particulate filter, since the exhaust resistance gradually increases as the collected particulate matter accumulates in the particulate filter, the temperature of the particulate filter is raised when the particulate accumulation amount reaches a predetermined amount, The exhaust gas purification function of the particulate filter is maintained by forcibly incinerating the particulate and forcibly regenerating the particulate filter.

このようなパティキュレートフィルタと、アンモニアを還元剤とするアンモニア選択還元型NOx触媒とを共に備え、排気中のパティキュレートとNOxとを浄化するようにした排気浄化装置が、例えば特許文献1などに開示されている。
特許文献1に示された排気浄化装置では、エンジンの排気通路にパティキュレートフィルタが配設され、パティキュレートフィルタの下流側にアンモニア選択還元型NOx触媒が配設されている。そして、パティキュレートフィルタによりパティキュレートが捕集された後、排気がアンモニア選択還元型NOx触媒に供給され、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤として、この排気中のNOxがアンモニア選択還元型NOx触媒により選択還元され浄化されるようになっている。
An exhaust gas purification apparatus that includes both such a particulate filter and an ammonia selective reduction type NOx catalyst using ammonia as a reducing agent and purifies particulates and NOx in exhaust gas is disclosed in, for example, Patent Document 1 It is disclosed.
In the exhaust gas purification apparatus disclosed in Patent Document 1, a particulate filter is disposed in the exhaust passage of the engine, and an ammonia selective reduction type NOx catalyst is disposed downstream of the particulate filter. After the particulates are collected by the particulate filter, the exhaust gas is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and the ammonia generated from the urea water is used as a reducing agent, and the NOx in the exhaust gas is ammonia selective reduction type NOx. The catalyst is selectively reduced and purified.

特許文献1に示された排気浄化装置でも、パティキュレートフィルタにパティキュレートが捕集されて堆積すると次第に排気抵抗が増大するので、パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行う必要がある。そこで、パティキュレートフィルタの上流側に設けた酸化触媒に燃料即ちHC(炭化水素)を供給し、酸化触媒におけるHCの燃焼によってパティキュレートフィルタを昇温することにより、パティキュレートフィルタに堆積しているパティキュレートを焼却して強制再生を行うようにしている。
特開2003−176711号公報
Even in the exhaust gas purification device disclosed in Patent Document 1, exhaust gas resistance gradually increases when particulates are collected and deposited on the particulate filter. Therefore, it is necessary to raise the temperature of the particulate filter and perform forced regeneration. Therefore, fuel, that is, HC (hydrocarbon) is supplied to the oxidation catalyst provided on the upstream side of the particulate filter, and the temperature of the particulate filter is increased by combustion of HC in the oxidation catalyst, thereby being deposited on the particulate filter. The particulates are incinerated for forced regeneration.
JP 2003-176711 A

前記特許文献1に示された排気浄化装置において強制再生が行われると、昇温されたパティキュレートフィルタを通過して高温となった排気がアンモニア選択還元型NOx触媒に供給される。このため、このような状態で尿素水の供給を行うと、尿素水から生成されてアンモニア選択還元型NOx触媒に供給されたアンモニアは酸化してNOxに転化し、大気中に放出される排気のNOx濃度をかえって増加させてしまうおそれがある。   When forced regeneration is performed in the exhaust gas purification apparatus disclosed in Patent Document 1, the exhaust gas that has passed the heated particulate filter and has reached a high temperature is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. For this reason, when urea water is supplied in such a state, the ammonia generated from the urea water and supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst is oxidized and converted into NOx, and the exhaust gas discharged into the atmosphere is discharged. There is a risk that the NOx concentration may be increased.

従って、パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行う場合には、アンモニア選択還元型NOx触媒にアンモニアを供給することができない。一方、アンモニア選択還元型NOx触媒にアンモニアを供給することができなければ、アンモニア選択還元型NOx触媒による排気中のNOxの浄化ができず、結果としてパティキュレートフィルタの強制再生中は排気中のNOxの浄化を十分に行うことができないという問題がある。   Accordingly, when forced regeneration is performed by raising the temperature of the particulate filter, ammonia cannot be supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. On the other hand, if ammonia cannot be supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, NOx in the exhaust gas cannot be purified by the ammonia selective reduction type NOx catalyst. As a result, during the forced regeneration of the particulate filter, the NOx in the exhaust gas is exhausted. There is a problem that it cannot be sufficiently purified.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートフィルタの強制再生を行っているときにも排気中のNOxを良好に浄化することが可能な排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust capable of satisfactorily purifying NOx in the exhaust even during forced regeneration of the particulate filter. It is to provide a purification device.

前記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設された酸化触媒と、前記酸化触媒の下流側に配設され、HCを還元剤として排気中のNOxを浄化するHC選択還元型NOx触媒と、前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒と、前記酸化触媒にHCを供給することにより前記パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行うHC供給手段と、前記アンモニア選択還元型NOx触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、前記HC供給手段からHCを供給することにより前記強制再生を行っているときには、前記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を中止すると共に、前記HC選択還元型NOx触媒が活性化していると判断すると前記HC供給手段から供給するHCの量を前記パティキュレートフィルタの強制再生に必要な量より所定量だけ増量する制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。   In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention is provided with an oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of an engine and a downstream side of the oxidation catalyst, and purifies NOx in exhaust gas using HC as a reducing agent. An HC selective reduction type NOx catalyst, a particulate filter disposed between the oxidation catalyst and the HC reduction type NOx catalyst, for collecting particulates in the exhaust, the oxidation catalyst and the HC reduction type NOx An ammonia selective reduction NOx catalyst that is disposed between the catalyst and purifies NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent, and forcibly regenerates the particulate filter by raising the temperature of the particulate filter by supplying HC to the oxidation catalyst HC supply means for performing ammonia, ammonia supply means for supplying ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, and HC from the HC supply means When the forced regeneration is performed, the supply of ammonia from the ammonia supply unit is stopped, and when it is determined that the HC selective reduction type NOx catalyst is activated, the amount of HC supplied from the HC supply unit And a control means for increasing the amount by a predetermined amount from the amount necessary for forced regeneration of the particulate filter (claim 1).

このように構成された排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタにより排気中のパティキュレートが捕集されると共に、アンモニア供給手段から供給されたアンモニアを還元剤としてアンモニア選択還元型NOx触媒により排気中のNOxが浄化される。
そして、パティキュレートフィルタの強制再生を行う場合には、HC供給手段からHCを供給することによりパティキュレートフィルタを昇温する一方、制御手段はアンモニア供給手段からのアンモニアの供給を中止すると共に、HC選択還元型NOx触媒が活性化していると判断するとHC供給手段から供給するHCの量をパティキュレートフィルタの強制再生に必要な量より所定量だけ増量する。
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, particulates in the exhaust gas are collected by the particulate filter, and exhausted by the ammonia selective reduction type NOx catalyst using ammonia supplied from the ammonia supply means as a reducing agent. NOx is purified.
When forced regeneration of the particulate filter is performed, the temperature of the particulate filter is raised by supplying HC from the HC supply unit, while the control unit stops supplying ammonia from the ammonia supply unit and If it is determined that the selective reduction type NOx catalyst is activated, the amount of HC supplied from the HC supply means is increased by a predetermined amount from the amount necessary for forced regeneration of the particulate filter.

このような増量により、パティキュレートフィルタの強制再生で消費されなかった余剰のHCは下流のHC選択還元型NOx触媒に供給され、HC選択還元型NOx触媒は供給されたHCを還元剤として、排気中のNOxを選択還元し浄化する。
より具体的には、このような排気浄化装置において、前記制御手段は、前記エンジンから排出されるNOxの量を検出するエンジンNOx排出量検出手段と、前記エンジンNOx排出量検出手段によって検出された前記エンジンからのNOx排出量に基づき、前記所定量を決定するHC増量算出手段とを備えることを特徴とする(請求項2)。
By such an increase, surplus HC that was not consumed by the forced regeneration of the particulate filter is supplied to the downstream HC selective reduction type NOx catalyst, and the HC selective reduction type NOx catalyst uses the supplied HC as a reducing agent to exhaust gas. NOx in the inside is selectively reduced and purified.
More specifically, in such an exhaust purification device, the control means is detected by an engine NOx emission amount detection means for detecting the amount of NOx discharged from the engine and the engine NOx emission amount detection means. HC increase calculation means for determining the predetermined amount based on the NOx emission amount from the engine (claim 2).

このように構成された排気浄化装置では、エンジンNOx排出量検出手段によって検出されたエンジンからのNOx排出量に基づいて、HC増量算出手段が決定した所定量が前記増量の際に用いられる。
このとき好ましくは、エンジンから排出されるNOxの量は、エンジンの運転状態に基づき推定するようにしてもよい。
In the exhaust emission control device configured as described above, the predetermined amount determined by the HC increase calculation means based on the NOx emission amount from the engine detected by the engine NOx emission amount detection means is used for the increase.
In this case, preferably, the amount of NOx discharged from the engine may be estimated based on the operating state of the engine.

或いは、エンジンから排出されるNOxの量は、前記排気通路に設けたエンジン排出NOxセンサにより直接検出するようにしてもよい。
更に、前記排気浄化装置において、前記HC選択還元型NOx触媒から排出されるNOxの量を検出する触媒NOx排出量検出手段を更に備え、前記HC増量算出手段は、前記エンジンNOx排出量検出手段によって検出された前記エンジンからのNOx排出量と、前記触媒NOx排出量検出手段によって検出された前記HC選択還元型NOx触媒からのNOx排出量とから、前記HC選択還元型NOx触媒のNOx浄化率を求め、前記所定量を前記NOx浄化率に応じて補正することを特徴とする(請求項3)。
Alternatively, the amount of NOx exhausted from the engine may be directly detected by an engine exhaust NOx sensor provided in the exhaust passage.
Further, the exhaust purification device further includes a catalyst NOx emission amount detecting means for detecting an amount of NOx discharged from the HC selective reduction type NOx catalyst, and the HC increase calculating means is provided by the engine NOx emission amount detecting means. Based on the detected NOx emission from the engine and the NOx emission from the HC selective reduction NOx catalyst detected by the catalyst NOx emission detection means, the NOx purification rate of the HC selective reduction NOx catalyst is calculated. The predetermined amount is obtained and corrected according to the NOx purification rate (Claim 3).

このように構成された排気浄化装置では、エンジンNOx排出量検出手段によって検出されたエンジンのNOx排出量と、触媒NOx排出量検出手段によって検出されたHC選択還元型NOx触媒のNOx排出量とから求めたHC選択還元型NOx触媒のNOx浄化率に応じて補正された所定量が、前記増量の際に用いられる。
また、前記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設された酸化触媒と、前記酸化触媒の下流側に配設され、HCを還元剤として排気中のNOxを浄化するHC選択還元型NOx触媒と、前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒と、前記パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行う昇温手段と、前記アンモニア選択還元型NOx触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、前記HC選択還元型NOx触媒にHCを供給するNOx触媒用HC供給手段と、前記昇温手段により前記パティキュレートフィルタを昇温して前記強制再生を行っているときには、前記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を中止すると共に、前記HC選択還元型NOx触媒が活性化しているときに前記NOx触媒用HC供給手段から前記HC選択還元型NOx触媒にHCを供給する制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項4)。
In the exhaust gas purification apparatus configured as described above, the engine NOx emission amount detected by the engine NOx emission amount detection means and the NOx emission amount of the HC selective reduction type NOx catalyst detected by the catalyst NOx emission amount detection means. A predetermined amount corrected according to the obtained NOx purification rate of the HC selective reduction type NOx catalyst is used for the increase.
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention is provided with an oxidation catalyst disposed in an exhaust passage of an engine and a downstream side of the oxidation catalyst, and NOx in exhaust gas using HC as a reducing agent. HC selective reduction type NOx catalyst for purifying gas, a particulate filter disposed between the oxidation catalyst and the HC reduction type NOx catalyst, for collecting particulates in exhaust gas, the oxidation catalyst and the HC reduction An ammonia selective reduction-type NOx catalyst that is disposed between the NOx catalyst and purifies NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent, and a temperature raising unit that raises the temperature of the particulate filter to perform forced regeneration; An ammonia supply means for supplying ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst; and an HC supply means for NOx catalyst for supplying HC to the HC selective reduction type NOx catalyst; When the temperature of the particulate filter is raised by the temperature raising means and the forced regeneration is performed, the supply of ammonia from the ammonia supply means is stopped and the HC selective reduction type NOx catalyst is activated And a control means for supplying HC from the NOx catalyst HC supply means to the HC selective reduction type NOx catalyst (claim 4).

このように構成された排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタにより排気中のパティキュレートが捕集されると共に、アンモニア供給手段から供給されたアンモニアを還元剤としてアンモニア選択還元型NOx触媒により排気中のNOxが浄化される。
そして、パティキュレートフィルタの強制再生を行う場合に、昇温手段によりパティキュレートフィルタを昇温する一方、制御手段はアンモニア供給手段からのアンモニアの供給を中止すると共に、HC選択還元型NOx触媒が活性化しているときにNOx触媒用HC供給手段からHC選択還元型NOx触媒にHCを供給する。HC選択還元型NOx触媒は供給されたHCを還元剤として排気中のNOxを選択還元し浄化する。
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, particulates in the exhaust gas are collected by the particulate filter, and exhausted by the ammonia selective reduction type NOx catalyst using ammonia supplied from the ammonia supply means as a reducing agent. NOx is purified.
When the particulate filter is forcibly regenerated, the temperature of the particulate filter is raised by the temperature raising means, while the control means stops the supply of ammonia from the ammonia supply means and the HC selective reduction type NOx catalyst is activated. HC is supplied from the NOx catalyst HC supply means to the HC selective reduction type NOx catalyst. The HC selective reduction type NOx catalyst selectively reduces and purifies NOx in the exhaust gas using the supplied HC as a reducing agent.

請求項1乃至3の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生を行う場合には、アンモニア供給手段からのアンモニアの供給が中止されるので、供給されたアンモニアが酸化して生成されるNOxが大気中に排出されることはない。また、このときHC選択還元型NOx触媒が活性化していれば、HC供給手段から供給するHCの量をパティキュレートフィルタの強制再生に必要な量より所定量だけ増量するようにしたので、パティキュレートフィルタの強制再生に消費されなかった余剰のHCはHC選択還元型NOx触媒で還元剤として使用され、排気中のNOxがHC選択還元型NOx触媒により浄化される。この結果、パティキュレートフィルタの強制再生中であっても排気中のNOxを良好に浄化することが可能となる。   According to the exhaust emission control device of claims 1 to 3, when the particulate filter is forcibly regenerated, the supply of ammonia from the ammonia supply means is stopped, so that the supplied ammonia is oxidized and generated. NOx is not discharged into the atmosphere. At this time, if the HC selective reduction type NOx catalyst is activated, the amount of HC supplied from the HC supply means is increased by a predetermined amount from the amount required for forced regeneration of the particulate filter. Excess HC not consumed for forced regeneration of the filter is used as a reducing agent in the HC selective reduction type NOx catalyst, and NOx in the exhaust gas is purified by the HC selective reduction type NOx catalyst. As a result, it is possible to satisfactorily purify NOx in the exhaust gas even during forced regeneration of the particulate filter.

更に、請求項2の排気浄化装置によれば、エンジンNOx排出量検出手段によって検出されたエンジンからのNOx排出量に基づいて、前記増量の所定量を決定するようにしたので、NOxを浄化するために必要な量のHCをより精度よくHC選択還元型NOx触媒に供給することができる。
更にまた、請求項3の排気浄化装置によれば、エンジンNOx排出量検出手段によって検出されたエンジンのNOx排出量と、触媒NOx排出量検出手段によって検出されたHC選択還元型NOx触媒のNOx排出量とから求めたHC選択還元型NOx触媒のNOx浄化率に応じて、前記増量の所定量を補正するようにしたので、HC選択還元型NOx触媒の浄化能力を最大限有効に発揮させるのに必要な量のHCを精度よく供給することができ、HCの無駄な消費をなくすことができる。
Further, according to the exhaust gas purification apparatus of the second aspect, the predetermined amount of the increase is determined based on the NOx emission amount from the engine detected by the engine NOx emission amount detecting means, so the NOx is purified. Therefore, a necessary amount of HC can be supplied to the HC selective reduction type NOx catalyst with higher accuracy.
Furthermore, according to the exhaust purification system of claim 3, the NOx emission amount of the engine detected by the engine NOx emission amount detection means and the NOx emission of the HC selective reduction type NOx catalyst detected by the catalyst NOx emission amount detection means. The predetermined amount of the increase is corrected according to the NOx purification rate of the HC selective reduction type NOx catalyst obtained from the quantity, so that the purification ability of the HC selective reduction type NOx catalyst can be exhibited to the maximum extent possible. A necessary amount of HC can be supplied with high accuracy, and wasteful consumption of HC can be eliminated.

また、請求項4の排気浄化装置によれば、パティキュレートフィルタの強制再生を行う場合には、アンモニア供給手段からのアンモニアの供給が中止されるので、供給されたアンモニアが酸化して生成されるNOxが大気中に排出されることはない。また、このときHC選択還元型NOx触媒が活性化していれば、NOx触媒用HC供給手段から供給されたHCを還元剤として、HC選択還元型NOx触媒が排気中のNOxを浄化する。この結果、パティキュレートフィルタの強制再生中であっても排気中のNOxを良好に浄化することが可能となる。   According to the exhaust gas purification apparatus of the fourth aspect, when forced regeneration of the particulate filter is performed, the supply of ammonia from the ammonia supply means is stopped, so that the supplied ammonia is oxidized and generated. NOx is not discharged into the atmosphere. At this time, if the HC selective reduction type NOx catalyst is activated, the HC selective reduction type NOx catalyst purifies NOx in the exhaust gas using HC supplied from the HC supply means for NOx catalyst as a reducing agent. As a result, it is possible to satisfactorily purify NOx in the exhaust gas even during forced regeneration of the particulate filter.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の1実施形態に係る排気浄化装置が適用される4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)のシステム構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン1は各気筒共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備えており、燃料噴射ポンプ(図示せず)から供給されてコモンレール2に蓄えられた高圧の燃料である軽油が、各気筒に設けられたインジェクタ4に供給され、各インジェクタ4からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. The exhaust emission control device according to the present invention is based on FIG. The structure of will be described.
The engine 1 includes a high-pressure accumulator chamber (hereinafter referred to as a common rail) 2 common to each cylinder, and light oil, which is high-pressure fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) and stored in the common rail 2, is supplied to each cylinder. The oil is supplied to the provided injectors 4, and light oil is injected from the injectors 4 into the respective cylinders.

吸気通路6にはターボチャージャ8が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路6からターボチャージャ8のコンプレッサ8aへと流入し、コンプレッサ8aで過給された吸気はインタークーラ10及び吸気制御弁12を介して吸気マニホールド14に導入される。また、吸気通路6のコンプレッサ8aより上流側には、エンジン1への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ16が設けられている。   The intake passage 6 is equipped with a turbocharger 8. The intake air drawn from an air cleaner (not shown) flows into the compressor 8a of the turbocharger 8 from the intake passage 6, and the intake air supercharged by the compressor 8a is intercooler. 10 and the intake control valve 12 are introduced into the intake manifold 14. An intake flow rate sensor 16 for detecting the intake air flow rate to the engine 1 is provided upstream of the compressor 8 a in the intake passage 6.

一方、エンジン1の各気筒から排気が排出される排気ポート(図示せず)は、排気マニホールド18を介して排気管(排気通路)20に接続されている。なお、排気マニホールド18と吸気マニホールド14との間には、EGR弁22を介して排気マニホールド18と吸気マニホールド14とを連通するEGR通路24が設けられている。
排気管20はターボチャージャ8のタービン8bを経た後、排気絞り弁26を介して排気後処理装置28に接続されている。また、タービン8bの回転軸はコンプレッサ8aの回転軸と連結されており、タービン8bが排気管20内を流動する排気を受けてコンプレッサ8aを駆動する。
On the other hand, an exhaust port (not shown) through which exhaust is discharged from each cylinder of the engine 1 is connected to an exhaust pipe (exhaust passage) 20 via an exhaust manifold 18. An EGR passage 24 that communicates the exhaust manifold 18 and the intake manifold 14 via the EGR valve 22 is provided between the exhaust manifold 18 and the intake manifold 14.
The exhaust pipe 20 passes through the turbine 8 b of the turbocharger 8 and is connected to an exhaust aftertreatment device 28 via an exhaust throttle valve 26. The rotating shaft of the turbine 8b is connected to the rotating shaft of the compressor 8a, and the turbine 8b receives the exhaust flowing in the exhaust pipe 20 and drives the compressor 8a.

排気後処理装置28は、上流側ケーシング30と、上流側ケーシング30の下流側に連通路32で連通された下流側ケーシング34とで構成される。
上流側ケーシング30内には、酸化触媒36が収容されると共に、酸化触媒36の出口側排気温度を検出する酸化触媒温度センサ38が設けられている。
また、下流側ケーシング34内には、その上流側からパティキュレートフィルタ(以下フィルタという)40、アンモニア選択還元型NOx触媒42、及びHC選択還元型NOx触媒44が収容されている。
The exhaust aftertreatment device 28 includes an upstream casing 30 and a downstream casing 34 that is communicated with the downstream side of the upstream casing 30 through a communication passage 32.
In the upstream casing 30, an oxidation catalyst 36 is accommodated, and an oxidation catalyst temperature sensor 38 for detecting the outlet side exhaust temperature of the oxidation catalyst 36 is provided.
Further, a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) 40, an ammonia selective reduction type NOx catalyst 42, and an HC selective reduction type NOx catalyst 44 are accommodated in the downstream casing 34 from the upstream side.

フィルタ40はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン1の排気を浄化する。
また、アンモニア選択還元型NOx触媒42は、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元することによりエンジン1の排気を浄化し、HC選択還元型NOx触媒44は、HCを還元剤として排気中のNOxを選択還元することによりエンジン1の排気を浄化する。
The filter 40 is made of a honeycomb-type ceramic carrier, and a large number of passages communicating with the upstream side and the downstream side are arranged side by side, and the upstream side opening and the downstream side opening of the passage are alternately closed, The exhaust of the engine 1 is purified by collecting the particulates.
The ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 purifies the exhaust of the engine 1 by selectively reducing NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent, and the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is in the exhaust gas using HC as a reducing agent. The exhaust of the engine 1 is purified by selectively reducing the NOx.

このHC選択還元型NOx触媒48は、後述するフィルタ40の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するCOを酸化し、COとして大気中に排出する機能も有している。
フィルタ40が酸化触媒36の下流側に配設されることにより、酸化触媒36で排気中のNOから生成されたNOがフィルタ40に供給される。フィルタ40に捕集されて堆積したパティキュレートは、このNOと反応して酸化することによりフィルタ40から除去され、フィルタ40の連続再生が行われるようになっている。
The HC NOx selective reduction catalyst 48 oxidizes CO generated when the particulates are incinerated in forced regeneration of the filter 40 to be described later, is also a function of discharge into the atmosphere as CO 2.
By disposing the filter 40 on the downstream side of the oxidation catalyst 36, NO 2 generated from NO in the exhaust gas by the oxidation catalyst 36 is supplied to the filter 40. Particulates collected and accumulated in the filter 40 are removed from the filter 40 by reacting with the NO 2 and oxidizing, and the filter 40 is continuously regenerated.

下流側ケーシング34内には、フィルタ40の前後に、フィルタ40上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ46と、フィルタ40下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ48とが設けられている。また、HC選択還元型NOx触媒44の下流側には、HC選択還元型NOx触媒44の出口側排気温度を検出するNOx触媒温度センサ50が設けられている。   An upstream pressure sensor 46 that detects the exhaust pressure upstream of the filter 40 and a downstream pressure sensor 48 that detects the exhaust pressure downstream of the filter 40 are provided in the downstream casing 34 before and after the filter 40. . Further, on the downstream side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44, a NOx catalyst temperature sensor 50 for detecting the outlet side exhaust temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is provided.

排気絞り弁26と排気後処理装置28との間の排気管20には、燃料噴射ポンプ(図示せず)から燃料が供給され、排気管20内の排気中に燃料を噴射する燃料添加弁52(HC供給手段)が設けられている。この燃料添加弁52は、フィルタ40の強制再生が必要となったときに排気中に燃料を噴射することにより、酸化触媒36にHCを供給し、酸化触媒36におけるHCの酸化により高温となった排気をフィルタ40に供給してフィルタ40の昇温を行うものである。   Fuel is supplied from a fuel injection pump (not shown) to the exhaust pipe 20 between the exhaust throttle valve 26 and the exhaust aftertreatment device 28, and a fuel addition valve 52 for injecting fuel into the exhaust gas in the exhaust pipe 20. (HC supply means) is provided. The fuel addition valve 52 supplies HC to the oxidation catalyst 36 by injecting fuel into the exhaust gas when forced regeneration of the filter 40 becomes necessary, and becomes high temperature due to oxidation of HC in the oxidation catalyst 36. Exhaust gas is supplied to the filter 40 to raise the temperature of the filter 40.

また、排気後処理装置28の連通路32には、連通路32内の排気中に尿素水を噴射供給する噴射ノズル(アンモニア供給手段)54が設けられており、噴射ノズル54は尿素水噴射管56を介して尿素水噴射装置58に接続されている。
尿素水噴射装置58は、エアポンプ(図示せず)によって圧縮された加圧空気を蓄えたエアタンク60から供給される加圧空気中に、尿素水タンク62から尿素水供給ポンプ(図示せず)により供給される尿素水を噴出し、尿素水噴射管56を介して噴射ノズル54に加圧空気と共に尿素水を供給するものであって、エア供給管64を介してエアタンク60に接続されると共に、尿素水供給管66を介して尿素水タンク62に接続されている。
Further, the communication passage 32 of the exhaust aftertreatment device 28 is provided with an injection nozzle (ammonia supply means) 54 for injecting urea water into the exhaust in the communication passage 32, and the injection nozzle 54 is a urea water injection pipe. The urea water injection device 58 is connected via 56.
The urea water injection device 58 is supplied from a urea water tank 62 by a urea water supply pump (not shown) into pressurized air supplied from an air tank 60 that stores compressed air compressed by an air pump (not shown). The supplied urea water is ejected, and urea water is supplied to the injection nozzle 54 via the urea water injection pipe 56 together with the pressurized air, and is connected to the air tank 60 via the air supply pipe 64, A urea water tank 62 is connected via a urea water supply pipe 66.

エア供給管64にはエア制御弁68が設けられ、このエア制御弁68を開閉制御することにより、尿素水噴射装置58への加圧空気の供給量が調整される。また、尿素水供給通路66には尿素水制御弁70が設けられ、この尿素水制御弁70を開閉制御することにより、尿素水噴射装置58への尿素水の供給量が調整される。即ち、これらエア制御弁68及び尿素水制御弁70をそれぞれ開閉制御することにより、噴射ノズル54から排気中への尿素水の噴射供給量が調整される。   An air control valve 68 is provided in the air supply pipe 64, and the supply amount of pressurized air to the urea water injector 58 is adjusted by controlling the opening and closing of the air control valve 68. In addition, a urea water control valve 70 is provided in the urea water supply passage 66, and the urea water supply amount to the urea water injection device 58 is adjusted by opening and closing the urea water control valve 70. That is, by controlling the opening and closing of the air control valve 68 and the urea water control valve 70, the amount of urea water injected from the injection nozzle 54 into the exhaust gas is adjusted.

噴射ノズル54から噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、アンモニア選択還元型NOx触媒42に供給される。アンモニア選択還元型NOx触媒42は供給されたアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応を促進することにより、NOxを浄化して無害なNとする。
このときNOxと反応せずにアンモニア選択還元型NOx触媒42から流出したアンモニアは、HC選択還元型NOx触媒44の酸化機能によって酸化され、NまたはNOxとなる。ここで生成されるNOxはHC選択還元型NOx触媒44に流入するHCと反応してNになるので、HC選択還元型NOx触媒44に流入するアンモニアは無害なNとなって大気中に放出されるようになっている。
The urea water injected from the injection nozzle 54 is hydrolyzed by the heat of the exhaust to become ammonia, and is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. The ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 adsorbs the supplied ammonia and promotes a denitration reaction between the adsorbed ammonia and NOx in the exhaust gas, thereby purifying NOx and making it harmless N 2 .
At this time, ammonia that has not reacted with NOx and has flowed out of the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is oxidized by the oxidation function of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 to become N 2 or NOx. The NOx produced here reacts with HC flowing into the HC selective reduction type NOx catalyst 44 and becomes N 2 , so the ammonia flowing into the HC selective reduction type NOx catalyst 44 becomes harmless N 2 and enters the atmosphere. To be released.

排気後処理装置28の下流側には、排気後処理装置28から排出される排気中のNOxの濃度、即ちHC選択還元型NOx触媒44から排出されるNOxの濃度を検出するNOxセンサ(触媒NOx排出量検出手段)72が設けられている。
ECU(制御手段)74は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
A NOx sensor (catalyst NOx) that detects the concentration of NOx in the exhaust discharged from the exhaust aftertreatment device 28, that is, the concentration of NOx exhausted from the HC selective reduction type NOx catalyst 44, is disposed downstream of the exhaust aftertreatment device 28. (Discharge amount detecting means) 72 is provided.
The ECU (control means) 74 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1, and includes a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and calculates various control amounts. Various devices are controlled based on the control amount.

ECU74の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ16、酸化触媒温度センサ38、上流圧力センサ46、下流圧力センサ48、NOx触媒温度センサ50及びNOxセンサ72のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ76、及びアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ78などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、吸気制御弁12、EGR弁22、排気絞り弁26、燃料添加弁52、エア制御弁68及び尿素水制御弁70などの各種デバイス類が接続されている。   On the input side of the ECU 74, in order to collect information necessary for various controls, the intake flow rate sensor 16, the oxidation catalyst temperature sensor 38, the upstream pressure sensor 46, the downstream pressure sensor 48, the NOx catalyst temperature sensor 50, and the NOx sensor 72 described above. In addition, various sensors such as an engine speed sensor 76 for detecting the engine speed and an accelerator opening sensor 78 for detecting the depression amount of the accelerator pedal are connected, and the output side is controlled based on the calculated control amount. Various devices such as the injector 4, the intake control valve 12, the EGR valve 22, the exhaust throttle valve 26, the fuel addition valve 52, the air control valve 68, and the urea water control valve 70 of each cylinder are connected.

エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ4からの燃料供給制御もECU74によって行われる。エンジン1の運転に必要な燃料供給量(主噴射量)は、回転数センサ76によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ78によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ4の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ4が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン1の運転に必要な燃料量が供給される。   The ECU 74 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and control of fuel supply from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount (main injection amount) necessary for the operation of the engine 1 is stored in advance based on the engine speed detected by the speed sensor 76 and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 78. Read from the map and decide. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open in a driving time corresponding to the determined fuel amount, and main injection is performed in each cylinder. Thus, the amount of fuel necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

またECU74は、回転数センサ76によって検出されたエンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき、エンジン1から排出されるNOxをアンモニア選択還元型NOx触媒42で選択還元するために必要な尿素水供給量を、予め記憶しているマップデータから求め、エア制御弁68及び尿素水制御弁70を開閉制御する。
尿素水制御弁70によって供給量が調整された尿素水は、エア制御弁68によって供給量が調整された加圧空気と尿素水噴射装置58で混合され、加圧空気と共に噴射ノズル54から連通路32内の排気中に噴射供給される。こうして噴射供給された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、アンモニア選択還元型NOx触媒42に吸着する。アンモニア選択還元型NOx触媒42は吸着したアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応を促進し、排気中のNOxは無害なNとなる。
Further, the ECU 74 uses the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 to selectively reduce NOx discharged from the engine 1 based on the engine operating state such as the engine speed and the main injection amount of fuel detected by the speed sensor 76. A necessary urea water supply amount is obtained from map data stored in advance, and the air control valve 68 and the urea water control valve 70 are controlled to open and close.
The urea water whose supply amount has been adjusted by the urea water control valve 70 is mixed with the pressurized air whose supply amount has been adjusted by the air control valve 68 by the urea water injection device 58, and communicated from the injection nozzle 54 together with the pressurized air. The fuel is injected into the exhaust gas in the exhaust gas 32. The urea water thus injected and supplied is hydrolyzed by the heat of the exhaust to become ammonia and is adsorbed by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. Ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 promotes denitration reaction between the NOx in the exhaust gas with ammonia adsorbed, NOx in the exhaust gas becomes a harmless N 2.

また、このときアンモニア選択還元型NOx触媒42に吸着されずにそのまま流出したアンモニアは、前述したように、HC選択還元型NOx触媒44により無害なNとなって大気中に放出される。
このように構成された排気浄化装置では、エンジン1から排出された排気が排気管20を通って排気後処理装置28に導入され、排気中のパティキュレートがフィルタ40に捕集されると共に、前述したように酸化触媒36から供給されるNOを用いた連続再生により、フィルタ40に堆積したパティキュレートの酸化除去が行われる。また、尿素水供給制御により噴射ノズル54から尿素水の供給が行われ、この尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として、アンモニア選択還元型NOx触媒42により排気中のNOxが選択還元され、無害なNとなって大気中に排出される。
At this time, ammonia that has flowed out without being adsorbed by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is discharged into the atmosphere as harmless N 2 by the HC selective reduction type NOx catalyst 44 as described above.
In the exhaust gas purification apparatus configured as described above, the exhaust gas discharged from the engine 1 is introduced into the exhaust gas after-treatment device 28 through the exhaust pipe 20, and particulates in the exhaust gas are collected by the filter 40, and As described above, the particulates deposited on the filter 40 are oxidized and removed by continuous regeneration using NO 2 supplied from the oxidation catalyst 36. Further, urea water is supplied from the injection nozzle 54 by the urea water supply control, and NOx in the exhaust gas is selectively reduced by the ammonia selective reduction NOx catalyst 42 using ammonia generated from the urea water as a reducing agent, and is harmless. N 2 is discharged into the atmosphere.

このときの尿素水供給制御は、エンジン1が始動されると図2のフローチャートに従って所定の制御周期で行われる。
まず、ステップS2では、排気中への尿素水の供給が可能であるか否かを判定する。例えば、エンジン1の始動直後などでアンモニア選択還元型NOx触媒46が活性化温度に達していない場合や、排気温度が尿素水の加水分解を可能とする温度に達していない場合などでは、アンモニアを還元剤とするNOxの浄化ができないため、尿素水を排気中に供給することができない。従って、ステップS2では酸化触媒温度センサ38によって検出された酸化触媒36出口側の排気温度などのエンジン運転状態に基づき、尿素水の供給を行ってもよい状態であるか否かを判定する。
The urea water supply control at this time is performed at a predetermined control cycle according to the flowchart of FIG. 2 when the engine 1 is started.
First, in step S2, it is determined whether urea water can be supplied into the exhaust gas. For example, when the ammonia selective reduction type NOx catalyst 46 has not reached the activation temperature immediately after the engine 1 is started, or when the exhaust temperature has not reached a temperature at which the urea water can be hydrolyzed, ammonia is not used. Since NOx as a reducing agent cannot be purified, urea water cannot be supplied into the exhaust gas. Accordingly, in step S2, it is determined whether urea water can be supplied based on the engine operating state such as the exhaust temperature on the outlet side of the oxidation catalyst 36 detected by the oxidation catalyst temperature sensor 38.

ステップS2で尿素水の供給が不可と判定した場合は、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期で再びステップS2から処理を行うが、以下においてはエンジン1が尿素水を供給可能な運転状態にあるものとして説明を行う。
ステップS2で尿素水の供給が可能であると判定した場合は、ステップS4に進み、強制再生フラグF1の値が1であるか否かを判定する。強制再生フラグF1はフィルタ40の強制再生が行われるか否かを示すものであり、後述する強制再生制御において強制再生の要否を判定し、その判定結果に応じて値が設定されるものであり、値が1であると強制再生が行われることを示し、値が0であると強制再生が行われないことを示す。
If it is determined in step S2 that urea water cannot be supplied, the current control cycle is terminated, and the processing is performed again from step S2 in the next control cycle. In the following, the operation in which the engine 1 can supply urea water is performed. The description will be made assuming that it is in a state.
If it is determined in step S2 that urea water can be supplied, the process proceeds to step S4, where it is determined whether the value of the forced regeneration flag F1 is 1. The forced regeneration flag F1 indicates whether or not forced regeneration of the filter 40 is performed. In the forced regeneration control described later, whether or not forced regeneration is necessary is determined, and a value is set according to the determination result. Yes, a value of 1 indicates that forced regeneration is performed, and a value of 0 indicates that forced regeneration is not performed.

フィルタ40の強制再生が行われると、フィルタ40の強制再生に伴い排気温度及びアンモニア選択還元型NOx触媒42の温度が上昇する。このような状態で噴射ノズル54から排気中に尿素水を供給した場合、高温の排気及びアンモニア選択還元型NOx触媒42のため、尿素水は直接酸化してNOxへと転化し、排気中のNOx濃度を増大させてしまう。   When the filter 40 is forcibly regenerated, the exhaust temperature and the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 increase with the forced regeneration of the filter 40. When urea water is supplied into the exhaust gas from the injection nozzle 54 in this state, the urea water is directly oxidized and converted into NOx because of the high-temperature exhaust gas and the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42, and NOx in the exhaust gas is exhausted. It will increase the concentration.

このため、ステップS4で強制再生フラグF1の値が1であると判定した場合は、何もせずに今回の制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS2から処理を行う。従って、フィルタ40の強制再生が行われている間は、噴射ノズル54からの尿素水の供給が中止される。
一方、強制再生フラグF1の値が0である場合は、フィルタ40の強制再生が行われていないので、尿素水の供給を行っても上述したようなNOx濃度の増大のおそれはないものとして、ステップS6に進む。
For this reason, if it is determined in step S4 that the value of the forced regeneration flag F1 is 1, the current control cycle is terminated without doing anything, and the processing is repeated from step S2 in the next control cycle. Therefore, while the filter 40 is being forcedly regenerated, the supply of urea water from the injection nozzle 54 is stopped.
On the other hand, when the value of the forced regeneration flag F1 is 0, since the forced regeneration of the filter 40 is not performed, it is assumed that there is no possibility of the increase in the NOx concentration as described above even if the urea water is supplied. Proceed to step S6.

ステップS6では、アンモニア選択還元型NOx触媒42で排気中のNOxを浄化するために必要なアンモニアの量から、供給すべき尿素水の量を求める。具体的には、まず回転数センサ76によって検出されたエンジン回転数やECU74によって算出された燃料主噴射量などのエンジン運転状態に基づき、エンジン1からのNOx排出量を推定する。また、酸化触媒温度センサ38によって検出された酸化触媒36出口側の排気温度に基づき、予め記憶しているマップからアンモニア選択還元型NOx触媒42のNOx浄化率を求める。そして、これらNOx推定排出量とNOx浄化率とからアンモニア選択還元型NOx触媒42によるNOx浄化量を求め、そのNOx浄化量に対応するアンモニア量を求める。このようにして求められたアンモニア量から必要な尿素水供給量が求められる。   In step S6, the amount of urea water to be supplied is determined from the amount of ammonia necessary for purifying NOx in the exhaust gas by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. Specifically, first, the NOx emission amount from the engine 1 is estimated based on the engine operating state such as the engine speed detected by the speed sensor 76 and the fuel main injection amount calculated by the ECU 74. Further, based on the exhaust temperature on the outlet side of the oxidation catalyst 36 detected by the oxidation catalyst temperature sensor 38, the NOx purification rate of the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is obtained from a previously stored map. Then, the NOx purification amount by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is obtained from the estimated NOx emission amount and the NOx purification rate, and the ammonia amount corresponding to the NOx purification amount is obtained. The necessary urea water supply amount is obtained from the ammonia amount thus obtained.

次にステップS6からステップS8に進むと、ステップS6で求められた量の尿素水が噴射ノズル54から排気中に噴射供給されるように、エア制御弁68と尿素水制御弁70とが開閉制御され、噴射ノズル54から尿素水が加圧空気と共に連通路32内の排気中に噴射される。
噴射ノズル54から噴射された尿素水は排気の熱によって加水分解し、アンモニアが生成される。このアンモニアはアンモニア選択還元型NOx触媒42に供給されてアンモニア選択還元型NOx触媒42に吸着し、排気中のNOxと吸着したアンモニアとの間の脱硝反応がアンモニア選択還元型NOx触媒42によって促進され、排気中のNOxが選択還元されて無害なNに転化される。
Next, when the process proceeds from step S6 to step S8, the air control valve 68 and the urea water control valve 70 are controlled to be opened and closed so that the amount of urea water obtained in step S6 is injected and supplied from the injection nozzle 54 into the exhaust gas. Then, urea water is injected from the injection nozzle 54 into the exhaust gas in the communication passage 32 together with the pressurized air.
The urea water injected from the injection nozzle 54 is hydrolyzed by the heat of the exhaust to generate ammonia. This ammonia is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 and adsorbed on the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42, and the denitration reaction between the NOx in the exhaust and the adsorbed ammonia is promoted by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. NOx in the exhaust gas is selectively reduced and converted into harmless N 2 .

また、このときNOxと反応せずにアンモニア選択還元型NOx触媒42から流出したアンモニアは、HC選択還元型NOx触媒44の酸化機能によって酸化され、NまたはNOxとなる。ここで生成されるNOxはHC選択還元型NOx触媒44に流入する排気中のHCと反応してNになるので、HC選択還元型NOx触媒44に流入するアンモニアは無害なNとなって大気中に放出される。 At this time, the ammonia that has not reacted with NOx and has flowed out of the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is oxidized by the oxidation function of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 to become N 2 or NOx. The NOx produced here reacts with HC in the exhaust gas flowing into the HC selective reduction type NOx catalyst 44 and becomes N 2 , so that the ammonia flowing into the HC selective reduction type NOx catalyst 44 becomes harmless N 2. Released into the atmosphere.

このようにしてステップS8で尿素水の供給を行った後、今回の制御周期を終え、次の制御周期で再びステップS2から処理を行う。
噴射ノズル54から尿素水の供給を行っているときに、フィルタ40の強制再生が必要になると、後述の強制再生制御により強制再生フラグF1の値が0から1に切り換えられるので、ステップS4からステップS6には進まず、前述のようにステップS4でその制御周期での処理が終了する。従って、フィルタ40の強制再生が行われると、噴射ノズル54からの尿素水の供給が中止される。
After supplying urea water in step S8 in this way, the current control cycle is terminated, and the processing is performed again from step S2 in the next control cycle.
If forced regeneration of the filter 40 is required while supplying urea water from the injection nozzle 54, the value of the forced regeneration flag F1 is switched from 0 to 1 by forced regeneration control described later, so that the steps from step S4 to step S4 are performed. The process does not proceed to S6, but the process in the control cycle ends in step S4 as described above. Therefore, when the filter 40 is forcibly regenerated, the supply of urea water from the injection nozzle 54 is stopped.

以上のような尿素水供給制御を行うことにより、フィルタ40の強制再生が行われないときには噴射ノズル54から排気中に尿素水が供給されてアンモニア選択還元型NOx触媒42に還元剤のアンモニアが供給され、フィルタ40の強制再生が行われる場合には、噴射ノズル54からの尿素水の供給、即ちアンモニア選択還元型NOx触媒42へのアンモニアの供給が中止される。   By performing the urea water supply control as described above, when the filter 40 is not forcibly regenerated, urea water is supplied into the exhaust gas from the injection nozzle 54 and ammonia as a reducing agent is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. When the filter 40 is forcibly regenerated, the supply of urea water from the injection nozzle 54, that is, the supply of ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is stopped.

一方、フィルタ40に捕集されて堆積したパティキュレートは、排気中のNOが酸化触媒36で酸化されて生成したNOを酸化剤とする連続再生により酸化除去される。しかしながら、エンジン1の排気温度が低い運転状態、例えば低速、低負荷運転などでは排気温度が酸化触媒36の活性化温度まで上昇せず、排気中のNOが酸化されずにフィルタ40の連続再生が十分行われない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ40内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ40が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ40におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜フィルタ40を昇温し強制再生を行うようにしている。 On the other hand, the particulates collected and deposited by the filter 40 are oxidized and removed by continuous regeneration using NO 2 generated by oxidizing NO in the exhaust gas by the oxidation catalyst 36 as an oxidizing agent. However, in an operating state where the exhaust temperature of the engine 1 is low, for example, at a low speed or low load operation, the exhaust temperature does not rise to the activation temperature of the oxidation catalyst 36, and NO in the exhaust is not oxidized and the filter 40 is continuously regenerated. It may not be done enough. If such a state continues, particulates may be excessively accumulated in the filter 40 and the filter 40 may be clogged. Therefore, the temperature of the filter 40 is appropriately increased according to the particulate accumulation state in the filter 40. However, forced regeneration is performed.

フィルタ40を強制再生するための強制再生制御は、図3のフローチャートに従い、所定の制御周期で行われる。
まず、図3のステップS12において、強制再生フラグF1の値が1であるか否かを判定する。強制再生フラグF1の初期設定値は0となっており、最初の制御周期ではステップS12からステップS14へと進む。
The forced regeneration control for forcibly regenerating the filter 40 is performed in a predetermined control cycle according to the flowchart of FIG.
First, in step S12 of FIG. 3, it is determined whether or not the value of the forced regeneration flag F1 is “1”. The initial set value of the forced regeneration flag F1 is 0, and the process proceeds from step S12 to step S14 in the first control cycle.

ステップS14ではフィルタ40の強制再生が必要であるか否かを判定する。具体的には、上流圧力センサ46と下流圧力センサ48の検出値から求めたフィルタ40前後の差圧と、吸気流量センサ16の検出値から算出したフィルタ40への排気流量とに基づき、フィルタ40へのパティキュレートの堆積量を推定し、この推定堆積量が強制再生開始判定値以上である場合に、強制再生が必要であると判断している。   In step S14, it is determined whether or not forced regeneration of the filter 40 is necessary. Specifically, based on the differential pressure before and after the filter 40 obtained from the detection values of the upstream pressure sensor 46 and the downstream pressure sensor 48 and the exhaust flow rate to the filter 40 calculated from the detection value of the intake flow sensor 16, the filter 40. The amount of particulate deposition on the surface is estimated, and when this estimated amount of deposition is equal to or greater than the forced regeneration start determination value, it is determined that forced regeneration is necessary.

パティキュレートの推定堆積量が強制再生開始判定値未満である場合は、現時点での強制再生が不要であると判定し、この制御周期を終了し、次の制御周期において再びステップS12から処理を行う。
一方、強制再生が必要と判断した場合にはステップS16に進み、強制再生フラグF1の値を1として、強制再生を行っていることを示すように変更し、次のステップS18に進む。
When the estimated accumulation amount of particulates is less than the forced regeneration start determination value, it is determined that the current forced regeneration is unnecessary, this control cycle is terminated, and the processing is performed again from step S12 in the next control cycle. .
On the other hand, if it is determined that forced regeneration is necessary, the process proceeds to step S16, the value of the forced regeneration flag F1 is set to 1 to indicate that forced regeneration is being performed, and the process proceeds to the next step S18.

ステップS16で強制再生フラグF1の値が1となると、尿素水供給制御において、前述したように噴射ノズル54からの尿素水の供給が中止され、アンモニア選択還元型NOx触媒42に還元剤のアンモニアが供給されなくなる。アンモニア選択還元型NOx触媒42では、これまでに供給されたアンモニアが吸着しており、アンモニアの供給中止後もしばらくの間は吸着しているアンモニアによりNOxの浄化が行われる。   When the value of the forced regeneration flag F1 becomes 1 in step S16, in the urea water supply control, the supply of urea water from the injection nozzle 54 is stopped as described above, and ammonia as a reducing agent is added to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. It will not be supplied. In the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42, the ammonia supplied so far is adsorbed, and the NOx is purified by the adsorbed ammonia for a while after the supply of ammonia is stopped.

ステップS18では、酸化触媒温度センサ38によって検出された酸化触媒36出口側の排気温度Tfcが250℃以上であるか否かを判定することにより、酸化触媒36が活性化したか否かを判定する。
酸化触媒36出口側の排気温度Tfcが250℃未満である場合には、酸化触媒36が活性化していないものとしてステップS20に進み、酸化触媒36の昇温制御を行う。
In step S18, it is determined whether or not the oxidation catalyst 36 is activated by determining whether or not the exhaust temperature Tfc on the outlet side of the oxidation catalyst 36 detected by the oxidation catalyst temperature sensor 38 is 250 ° C. or higher. .
If the exhaust gas temperature Tfc on the outlet side of the oxidation catalyst 36 is less than 250 ° C., it is determined that the oxidation catalyst 36 is not activated, and the process proceeds to step S20 to control the temperature increase of the oxidation catalyst 36.

この昇温制御は、酸化触媒36に高温の排気を供給することにより、酸化触媒36の温度を活性化温度(例えば250℃)まで昇温するものであり、吸気制御弁12や排気絞り弁26を閉方向に制御してエンジン1から排出される排気の温度を上昇させると共に、必要に応じて燃料添加弁52から排気中に第1の燃料添加を行う。第1の燃料添加により排気中に供給された燃料は、温度の上昇した排気中で燃焼し、高温の排気が酸化触媒36に供給されることにより、酸化触媒36の温度が上昇する。   In this temperature increase control, the temperature of the oxidation catalyst 36 is raised to an activation temperature (for example, 250 ° C.) by supplying high-temperature exhaust gas to the oxidation catalyst 36. The intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 are heated. Is controlled in the closing direction to raise the temperature of the exhaust discharged from the engine 1, and the first fuel is added from the fuel addition valve 52 into the exhaust as necessary. The fuel supplied into the exhaust gas by the addition of the first fuel burns in the exhaust gas whose temperature has risen, and the high-temperature exhaust gas is supplied to the oxidation catalyst 36, whereby the temperature of the oxidation catalyst 36 increases.

次にステップS28に進むと、ステップS14の時と同様に、フィルタ40前後の差圧とフィルタ40への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であるか否かの判定を行う。
上述のように酸化触媒36はまだ十分活性化していない状況であるため、パティキュレートの焼却は行われておらず、パティキュレートの推定堆積量は強制再生終了判定値より大であると判定されて今回の制御周期を終え、次の制御周期で再びステップS12から強制再生制御を行う。
Next, when proceeding to step S28, as in step S14, is the particulate accumulation amount estimated based on the differential pressure across the filter 40 and the exhaust flow rate to the filter 40 equal to or less than the forced regeneration end determination value? Determine whether or not.
As described above, since the oxidation catalyst 36 is not yet fully activated, the incineration of particulates is not performed, and it is determined that the estimated accumulation amount of particulates is larger than the forced regeneration end determination value. After the current control cycle, the forced regeneration control is performed again from step S12 in the next control cycle.

この場合、既に強制再生フラグF1の値は1となっているので、ステップS12からステップS18へ進むことになる。
ステップS18で、酸化触媒36出口側の排気温度Tfcが250℃未満で酸化触媒36が依然として活性化していないと判定した場合には、再びステップS20で吸気制御弁12及び排気絞り弁26の制御と第1の燃料添加による触媒昇温制御が行われる。
In this case, since the value of the forced regeneration flag F1 is already 1, the process proceeds from step S12 to step S18.
If it is determined in step S18 that the exhaust temperature Tfc on the outlet side of the oxidation catalyst 36 is less than 250 ° C. and the oxidation catalyst 36 is not yet activated, the control of the intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 is performed again in step S20. Catalyst temperature increase control is performed by adding the first fuel.

従って、酸化触媒36出口側の排気温度Tfcが250℃未満で、酸化触媒36が活性化していない間は、制御周期ごとにステップS20による触媒昇温制御が繰り返し行われる。
このようにして触媒昇温制御が繰り返され、酸化触媒36出口側の排気温度Tfcが250℃以上になって酸化触媒36が活性化したと判定すると、ステップS18からステップS22へ進む。
Therefore, as long as the exhaust gas temperature Tfc on the outlet side of the oxidation catalyst 36 is less than 250 ° C. and the oxidation catalyst 36 is not activated, the catalyst temperature increase control in step S20 is repeatedly performed every control cycle.
In this way, the catalyst temperature rise control is repeated, and when it is determined that the exhaust temperature Tfc on the outlet side of the oxidation catalyst 36 is 250 ° C. or higher and the oxidation catalyst 36 is activated, the process proceeds from step S18 to step S22.

ステップS22では、NOx触媒温度センサ50によって検出されたHC選択還元型NOx触媒44出口側の排気温度TpcをHC選択還元型NOx触媒44の温度に相当するものとし、この排気温度Tpcが、HC選択還元型NOx触媒44の活性温度下限値Tal以上かつ活性温度上限値Tah以下であるか否かを判定することにより、HC選択還元型NOx触媒44が活性化しているか否かを判定する。   In step S22, the exhaust temperature Tpc on the outlet side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 detected by the NOx catalyst temperature sensor 50 corresponds to the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44, and this exhaust temperature Tpc is selected as the HC selection. It is determined whether or not the HC selective reduction NOx catalyst 44 is activated by determining whether or not the activation temperature lower limit value Tal of the reduction NOx catalyst 44 is equal to or higher than the activation temperature upper limit value Tah.

HC選択還元型NOx触媒44の温度に相当する排気温度Tpcが前記活性温度範囲内はないと判定するとステップS24に進む。ステップS24では、フィルタ40に流入する排気の温度が所定温度(例えば600℃)となるように予め設定され記憶した燃料量Qfsを、第2の燃料添加により燃料添加弁52から供給すべき燃料添加量Qfとして設定し、燃料添加弁52から排気中に燃料添加量Qfの燃料、即ちHCを供給する。この所定温度は、フィルタ40に堆積したパティキュレートがもっとも効率よく燃焼する温度として予め求められたものである。従って、前記燃料量Qfsは、フィルタ40の強制再生に必要なHCの量に相当する。   If it is determined that the exhaust temperature Tpc corresponding to the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is not within the activation temperature range, the process proceeds to step S24. In step S24, the fuel amount Qfs that is preset and stored so that the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 40 becomes a predetermined temperature (for example, 600 ° C.) is added to the fuel to be supplied from the fuel addition valve 52 by the second fuel addition. The amount Qf is set, and the fuel addition amount Qf, that is, HC, is supplied from the fuel addition valve 52 into the exhaust gas. This predetermined temperature is obtained in advance as a temperature at which the particulates deposited on the filter 40 burn most efficiently. Therefore, the fuel amount Qfs corresponds to the amount of HC necessary for the forced regeneration of the filter 40.

このようにして第2の燃料添加が行われることにより、添加されたHCは酸化触媒36に達し、活性化温度にある酸化触媒36で燃焼する。この燃焼により排気温度が上昇し、フィルタ40に堆積したパティキュレートが焼却されることにより、フィルタ40が強制再生される。
一方、NOx触媒温度センサ50によって検出されたHC選択還元型NOx触媒44出口側の排気温度Tpc、即ちHC選択還元型NOx触媒44の温度が、HC選択還元型NOx触媒44の活性温度下限値Tal以上かつ活性温度上限値Tah以下であって、HC選択還元型NOx触媒44が活性化しているとステップS22で判定した場合にはステップS26に進む。
When the second fuel is added in this manner, the added HC reaches the oxidation catalyst 36 and burns at the oxidation catalyst 36 at the activation temperature. The exhaust temperature rises due to this combustion, and the particulates accumulated on the filter 40 are incinerated, whereby the filter 40 is forcibly regenerated.
On the other hand, the exhaust temperature Tpc on the outlet side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 detected by the NOx catalyst temperature sensor 50, that is, the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is the activation temperature lower limit value Tal of the HC selective reduction type NOx catalyst 44. If it is determined in step S22 that the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is activated as described above and is not more than the activation temperature upper limit value Tah, the process proceeds to step S26.

ステップS26では、フィルタ40に流入する排気の温度が前記所定温度(例えば600℃)となるように予め設定され記憶した燃料量Qfsに所定量Qaを加算して、第2の燃料添加による燃料添加量Qfを設定し、燃料添加弁52から排気中に燃料添加量Qfの燃料、即ちHCを供給する。
このようにして第2の燃料添加が行われることにより、添加されたHCは酸化触媒36に達し、活性化温度にある酸化触媒36で燃焼する。この燃焼により排気温度が上昇し、フィルタ40に堆積したパティキュレートが焼却されることにより、フィルタ40が強制再生される。このとき、第2の燃料添加により供給されたHCの量は、フィルタ40の強制再生に必要な量より所定量Qaだけ増量されているため、余剰となったHCは燃焼することなくHC選択還元型NOx触媒44に達する。
In step S26, a predetermined amount Qa is added to the fuel amount Qfs that is preset and stored so that the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 40 becomes the predetermined temperature (for example, 600 ° C.), and the fuel addition by the second fuel addition is performed. An amount Qf is set, and a fuel addition amount Qf of fuel, that is, HC, is supplied from the fuel addition valve 52 into the exhaust.
When the second fuel is added in this manner, the added HC reaches the oxidation catalyst 36 and burns at the oxidation catalyst 36 at the activation temperature. The exhaust temperature rises due to this combustion, and the particulates accumulated on the filter 40 are incinerated, whereby the filter 40 is forcibly regenerated. At this time, since the amount of HC supplied by the second fuel addition is increased by a predetermined amount Qa from the amount necessary for forced regeneration of the filter 40, the surplus HC is not selectively burned without burning. The type NOx catalyst 44 is reached.

ところで、フィルタ40の強制再生が行われているときには、前述のように噴射ノズル54からの尿素水の供給が行われず、アンモニア選択還元型NOx触媒42に還元剤のアンモニアが供給されないため、アンモニア選択還元型NOx触媒によるNOxの浄化は行われない。このため、排気中のNOxはアンモニア選択還元型NOx触媒42で浄化されずにHC選択還元型NOx触媒44に達する。   By the way, when forced regeneration of the filter 40 is performed, urea water is not supplied from the injection nozzle 54 as described above, and ammonia as a reducing agent is not supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. NOx purification by the reduced NOx catalyst is not performed. Therefore, the NOx in the exhaust reaches the HC selective reduction type NOx catalyst 44 without being purified by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42.

HC選択還元型NOx触媒44に達した排気中のNOxは、第2の燃料添加によって供給されたHCを還元剤として、HC選択還元型NOx触媒44により選択還元され、無害なNとなって大気中に排出される。
このようにして、第2の燃料添加において燃料供給量を、フィルタ40の強制再生に必要な量より所定量Qaだけ増量することにより、HC選択還元型NOx触媒44による排気中のNOxの浄化が行われることから、ステップS22では所定量Qaを、エンジン1からのNOxの排出量と、HC選択還元型NOx触媒44からのNOx放出量とに基づいて決定するようにしている。
The NOx in the exhaust gas that has reached the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is selectively reduced by the HC selective reduction type NOx catalyst 44 using the HC supplied by the second fuel addition as a reducing agent, and becomes harmless N 2. Released into the atmosphere.
In this manner, the amount of fuel supplied in the second fuel addition is increased by a predetermined amount Qa from the amount necessary for forced regeneration of the filter 40, whereby the HC selective reduction type NOx catalyst 44 purifies NOx in the exhaust gas. Therefore, in step S22, the predetermined amount Qa is determined based on the NOx emission amount from the engine 1 and the NOx release amount from the HC selective reduction type NOx catalyst 44.

具体的には、回転数センサ76によって検出されたエンジン回転数やECU74によって算出された燃料主噴射量などのエンジン運転状態に基づき、ECU74はエンジン1からのNOx排出量を推定して検出する。そして、ECU74は、このようにして検出したエンジン1からのNOx排出量に対して、浄化に必要なHCの量を、第2の燃料添加の基本量として設定する。   Specifically, the ECU 74 estimates and detects the NOx emission amount from the engine 1 based on the engine operation state such as the engine rotation number detected by the rotation number sensor 76 and the fuel main injection amount calculated by the ECU 74. Then, the ECU 74 sets the amount of HC necessary for purification as the basic amount of the second fuel addition with respect to the NOx emission amount detected from the engine 1 in this way.

更に、ECU74は、NOx触媒温度50によって検出されたHC選択還元型NOx触媒44下流側の排気温度に基づき、当該温度におけるHC選択還元型NOx触媒44の基準NOx浄化率を、予め記憶しているマップから読み出す。そして、上述のようにして推定したエンジン1からのNOx排出量と、NOxセンサ72によって検出されたHC選択還元型NOx触媒44からのNOx排出量とから、HC選択還元型NOx触媒44の実際のNOx浄化率を求め、マップから読み出した前記基準NOx浄化率と比較する。   Further, the ECU 74 stores in advance the reference NOx purification rate of the HC selective reduction NOx catalyst 44 at that temperature based on the exhaust temperature downstream of the HC selective reduction NOx catalyst 44 detected by the NOx catalyst temperature 50. Read from the map. Then, from the NOx emission amount from the engine 1 estimated as described above and the NOx emission amount from the HC selective reduction type NOx catalyst 44 detected by the NOx sensor 72, the actual HC selective reduction type NOx catalyst 44 is detected. The NOx purification rate is obtained and compared with the reference NOx purification rate read from the map.

比較の結果、実際のNOx浄化率が基準NOx浄化率に達していない場合には、HCが不足しているためにHC選択還元型NOx触媒44のNOx浄化機能が十分発揮されていないとして前記基本量を増量補正する。
一方、実際のNOx浄化率が基準NOx浄化率に達している場合には、HC選択還元型NOx触媒44のNOx浄化機能が十分発揮されているものの、HCが過剰に供給されている可能性があるとして前記基本量を減量補正する。
If the actual NOx purification rate does not reach the reference NOx purification rate as a result of the comparison, the basic NOx purification function of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is not sufficiently exhibited because HC is insufficient. Correct the amount by increasing.
On the other hand, when the actual NOx purification rate reaches the reference NOx purification rate, the NOx purification function of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is sufficiently exerted, but there is a possibility that HC is excessively supplied. If there is, the basic amount is corrected to decrease.

このようにして、所定量Qaを、エンジン1からのNOxの排出量と、HC選択還元型NOx触媒44からのNOx放出量とに基づいて決定することにより、HC選択還元型NOx触媒44のNOx浄化機能が十分発揮される最適な量のHCが供給されるように所定量Qaが決定される。従って、HC選択還元型NOx触媒44のNOx浄化機能を最大限有効に発揮させることができると共に、必要以上に供給されたHCがそのまま大気中に排出されるようなこともない。   In this way, the predetermined amount Qa is determined based on the NOx emission amount from the engine 1 and the NOx release amount from the HC selective reduction type NOx catalyst 44, whereby the NOx of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is determined. The predetermined amount Qa is determined so that an optimal amount of HC that can sufficiently perform the purification function is supplied. Therefore, the NOx purification function of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 can be exhibited as effectively as possible, and HC supplied more than necessary is not discharged into the atmosphere as it is.

なお、上述のように、本実施形態では、ECU74がエンジンNOx排出量検出手段及びHC増量算出手段に相当する。
また、エンジン1からのNOx排出量は、上述のようにエンジン1の運転状態に基づき推定して検出する代わりに、排気後処理装置より上流側の排気管20にエンジンNOx排出量検出手段としてエンジン排出NOxセンサを設け、このエンジン排出NOxセンサで直接検出するようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the ECU 74 corresponds to the engine NOx emission amount detection means and the HC increase calculation means.
Further, instead of estimating and detecting the NOx emission amount from the engine 1 based on the operating state of the engine 1 as described above, the engine NOx emission amount detecting means is provided in the exhaust pipe 20 upstream of the exhaust aftertreatment device as engine NOx emission amount detecting means. An exhaust NOx sensor may be provided and detected directly by the engine exhaust NOx sensor.

こうして、ステップS24或いはステップS26における第2の燃料添加を行うことにより、フィルタ40に堆積していたパティキュレートが焼却され、フィルタ40へのパティキュレート堆積量が減少していく。そして、ステップS28で、フィルタ40前後の差圧とフィルタ40への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であると判定すると、フィルタ40の強制再生が完了したものとしてステップS30に進む。   Thus, by performing the second fuel addition in step S24 or step S26, the particulates deposited on the filter 40 are incinerated, and the amount of particulates deposited on the filter 40 decreases. If it is determined in step S28 that the particulate accumulation amount estimated based on the differential pressure before and after the filter 40 and the exhaust flow rate to the filter 40 is equal to or less than the forced regeneration end determination value, the forced regeneration of the filter 40 is completed. As a result, the process proceeds to step S30.

ステップS30では、フィルタ40の強制再生が完了したことから、強制再生フラグF1の値を0とし、強制再生が行われていないことを示すように変更して今回の制御周期を終了する。
ステップS30において強制再生フラグF1の値が0となることにより、尿素水供給制御では前述したように尿素水の供給が再開され、アンモニア選択還元型NOx触媒42に再び還元剤のアンモニアが供給されるようになる。
In step S30, since the forced regeneration of the filter 40 has been completed, the value of the forced regeneration flag F1 is set to 0 to indicate that forced regeneration is not being performed, and the current control cycle ends.
In step S30, when the value of the forced regeneration flag F1 becomes 0, in the urea water supply control, the supply of urea water is resumed as described above, and ammonia as the reducing agent is supplied again to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. It becomes like this.

フィルタ40の強制再生が完了することにより、第2の燃料添加によるHC選択還元型NOx触媒44へのHC供給はなくなるが、アンモニア選択還元型NOx触媒42へのアンモニア供給再開により、排気中のNOxは引き続きアンモニア選択還元型NOx触媒42で浄化される。
フィルタ40の強制再生が完了した後の制御周期では、強制再生フラグF1の値が0となっていることから、ステップS12からステップS14へと処理が進むようになり、ステップS14で再びフィルタ40の強制再生が必要と判定するまでは、ステップS12とステップS14の処理が繰り返されることになる。
When the forced regeneration of the filter 40 is completed, the HC supply to the HC selective reduction type NOx catalyst 44 due to the addition of the second fuel is eliminated, but the NOx in the exhaust gas is restarted by restarting the ammonia supply to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. Is subsequently purified by the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42.
In the control cycle after the forced regeneration of the filter 40 is completed, the value of the forced regeneration flag F1 is 0, so that the process proceeds from step S12 to step S14. Until it is determined that the forced regeneration is necessary, the processes in steps S12 and S14 are repeated.

以上のようにして尿素水供給制御と強制再生制御とが行われることにより、フィルタ40の強制再生が行われないときには、尿素水供給制御による尿素水の供給によって、アンモニア選択還元型NOx触媒42がアンモニアを還元剤としてNOxを選択還元することで排気中のNOxが浄化される。
またフィルタ40の強制再生を行っているときには、尿素水供給制御により尿素水の供給が中止され、尿素水からのNOx生成による排気中のNOx濃度の増大が防止される。このとき、HC選択還元型NOx触媒44が活性化していれば、フィルタ40の強制再生に必要なHC供給量より所定量Qaだけ増量したHCが酸化触媒36に供給されることにより、酸化触媒36で燃焼せずにHC選択還元型NOx触媒44に達したHCが還元剤となり、HC選択還元型NOx触媒44で排気中のNOxが選択還元され、排気中のNOxが浄化される。
By performing the urea water supply control and the forced regeneration control as described above, when the filter 40 is not forcibly regenerated, the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is supplied by the urea water supply by the urea water supply control. By selectively reducing NOx using ammonia as a reducing agent, NOx in the exhaust gas is purified.
Further, when the filter 40 is forcibly regenerated, the supply of urea water is stopped by the urea water supply control, and an increase in NOx concentration in the exhaust due to NOx generation from the urea water is prevented. At this time, if the HC selective reduction-type NOx catalyst 44 is activated, HC increased by a predetermined amount Qa from the HC supply amount necessary for forced regeneration of the filter 40 is supplied to the oxidation catalyst 36, whereby the oxidation catalyst 36. Thus, HC that has reached the HC selective reduction type NOx catalyst 44 without being burned becomes a reducing agent, and the NOx in the exhaust gas is selectively reduced by the HC selective reduction type NOx catalyst 44, and the NOx in the exhaust gas is purified.

従って、フィルタ40の強制再生中であっても、排気中のNOxを良好に浄化することが可能となる。
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では燃料添加弁52からの第2の燃料添加の際にフィルタ40の強制再生に必要なHC供給量を所定量Qaだけ増量することにより、HC選択還元型NOx触媒へのHCの供給を行うようにしたが、HC選択還元型NOx触媒へのHCの供給方法はこれに限られるものではなく、燃料添加弁52とは別にNOx触媒用燃料供給弁80を設けるようにしてもよい。
Therefore, even during forced regeneration of the filter 40, NOx in the exhaust gas can be purified well.
Although the description of the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the amount of HC supplied for forced regeneration of the filter 40 is increased by a predetermined amount Qa when the second fuel is added from the fuel addition valve 52, whereby the HC to the HC selective reduction type NOx catalyst is increased. However, the method of supplying HC to the HC selective reduction type NOx catalyst is not limited to this, and a fuel supply valve 80 for NOx catalyst may be provided separately from the fuel addition valve 52. Good.

図4は、そのような変形例における排気後処理装置28とその周辺の構成図である。図4において前記実施形態と同様の部材については前記実施形態と同じ符号を用いており、前記実施形態とは、NOx触媒用燃料供給弁(NOx触媒用HC供給手段)80が設けられている点のみが相違している。また、図4に示す部分以外の本変形例の構成についても前記実施形態と同一の構成となっている。   FIG. 4 is a configuration diagram of the exhaust aftertreatment device 28 and its surroundings in such a modification. In FIG. 4, the same reference numerals as those in the above embodiment are used for the same members as in the above embodiment, and the NOx catalyst fuel supply valve (NOx catalyst HC supply means) 80 is provided in the above embodiment. Only the difference is. Further, the configuration of this modification other than the portion shown in FIG. 4 is the same as that of the above embodiment.

このNOx触媒用燃料供給弁80は、アンモニア選択還元型NOx触媒42とHC選択還元型NOx触媒44との間に配設されている。NOx触媒用燃料供給弁80には、前記実施形態と同様に燃料噴射ポンプ(図示せず)から燃料が供給され、ECU74により開閉が制御されることにより、下流側ケーシング34内の排気中への燃料供給量が制御されるようになっている。   The NOx catalyst fuel supply valve 80 is disposed between the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 and the HC selective reduction type NOx catalyst 44. Fuel is supplied to the NOx catalyst fuel supply valve 80 from a fuel injection pump (not shown) in the same manner as in the above embodiment, and the ECU 74 controls the opening and closing thereof, so that the exhaust into the downstream casing 34 is discharged. The fuel supply amount is controlled.

このような変形例において、ECU74により行われる尿素水供給制御は前記実施形態と同一であるので説明を省略する。
また、フィルタ40の強制再生制御は図5に示すフローチャートに従って行われるが、図3に示した前記実施形態における強制再生制御のフローチャートから、ステップS22とステップS26が削除され、ステップS18で酸化触媒36が活性化したと判定すると直ちにステップS24にて、第2の燃料添加によりフィルタ40の昇温を行う点のみが前記実施形態と相違する。このため、図5の強制再生制御については、この相違点の部分について説明し、他の各ステップについての説明は省略する。
In such a modification, the urea water supply control performed by the ECU 74 is the same as that in the above embodiment, and thus the description thereof is omitted.
Further, the forced regeneration control of the filter 40 is performed according to the flowchart shown in FIG. 5, but Steps S22 and S26 are deleted from the flowchart of the forced regeneration control in the embodiment shown in FIG. As soon as it is determined that is activated, in step S24, only the temperature of the filter 40 is increased by adding the second fuel, which is different from the above embodiment. Therefore, the forced regeneration control of FIG. 5 will be described with respect to this difference, and description of the other steps will be omitted.

即ち本変形例の強制再生制御では、前期実施形態と同様にして、酸化触媒36出口側の排気温度Tfcが250度以上となり酸化触媒36が活性化したとステップ18で判定するとステップS24に進む。
ステップS24では、前記実施形態のステップ24と同様に、フィルタ40に流入する排気の温度が所定温度(例えば600℃)となるように予め設定された燃料量Qfsを、第2の燃料添加により燃料添加弁52から供給すべき燃料添加量Qfとして設定し、燃料添加弁52から排気中に燃料添加量Qfの燃料、即ちHCを供給する。
That is, in the forced regeneration control of this modification, as in the previous embodiment, if it is determined in step 18 that the exhaust temperature Tfc on the outlet side of the oxidation catalyst 36 is 250 degrees or more and the oxidation catalyst 36 is activated, the process proceeds to step S24.
In step S24, as in step 24 of the above embodiment, the fuel amount Qfs set in advance so that the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 40 becomes a predetermined temperature (for example, 600 ° C.) The fuel addition amount Qf to be supplied from the addition valve 52 is set, and fuel of the fuel addition amount Qf, that is, HC, is supplied from the fuel addition valve 52 into the exhaust gas.

そして、燃料添加弁52から供給されたHCは、酸化触媒36に達し、活性化温度にある酸化触媒36で燃焼する。この燃焼により排気温度が上昇し、フィルタ40に堆積したパティキュレートが焼却されることにより、フィルタ40が強制再生される。従って、本変形例では燃料添加弁52が昇温手段に相当する。
このように、本変形例の強制再生制御では、HC選択還元型NOx触媒にHCを供給するための増量は行わず、フィルタ40の昇温のためにのみ第2の燃料添加を行う。
Then, HC supplied from the fuel addition valve 52 reaches the oxidation catalyst 36 and burns with the oxidation catalyst 36 at the activation temperature. The exhaust temperature rises due to this combustion, and the particulates accumulated on the filter 40 are incinerated, whereby the filter 40 is forcibly regenerated. Therefore, in this modification, the fuel addition valve 52 corresponds to the temperature raising means.
As described above, in the forced regeneration control of this modification, the second fuel addition is performed only for increasing the temperature of the filter 40 without increasing the amount for supplying HC to the HC selective reduction type NOx catalyst.

HC選択還元型NOx触媒44へのHCの供給は、図6に示すフローチャートに従い、所定の制御周期で行われる。
まず、ステップS40では強制再生制御フラグF1の値が1であるか否かを判定する。強制再生フラグF1の値が0であるときは、フィルタ40の強制再生が行われておらず、尿素水供給制御によって尿素水の供給が行われていることから、アンモニア選択還元型NOx触媒42によるNOxの浄化が行われている。従って、HC選択還元型NOx触媒44によるNOxの浄化は不要であるため、何もせずに今回の制御周期を終了する。
The supply of HC to the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is performed in a predetermined control cycle in accordance with the flowchart shown in FIG.
First, in step S40, it is determined whether or not the value of the forced regeneration control flag F1 is 1. When the value of the forced regeneration flag F1 is 0, the forced regeneration of the filter 40 is not performed, and the urea water is supplied by the urea water supply control. NOx purification is performed. Therefore, NOx purification by the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is unnecessary, and the current control cycle is terminated without doing anything.

一方、強制再生フラグF1の値が1であるときは、フィルタ40の強制再生が行われており、尿素水供給制御によって尿素水の供給が中止されていることから、アンモニア選択還元型NOx触媒42によるNOxの浄化が行われていないことになる。
そこで、この場合にはステップS42に進み、NOx触媒温度センサ50によって検出されたHC選択還元型NOx触媒44出口側の排気温度Tpc、即ちHC選択還元型NOx触媒44の温度が、HC選択還元型NOx触媒44の活性温度下限値Tal以上かつ活性温度上限値Tah以下であるか否かを判定することにより、HC選択還元型NOx触媒44が活性化しているか否かを判定する。
On the other hand, when the value of the forced regeneration flag F1 is 1, since the forced regeneration of the filter 40 is performed and the supply of urea water is stopped by the urea water supply control, the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is stopped. This means that NOx purification is not performed.
Therefore, in this case, the process proceeds to step S42, and the exhaust temperature Tpc on the outlet side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 detected by the NOx catalyst temperature sensor 50, that is, the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is the HC selective reduction type. It is determined whether or not the HC selective reduction NOx catalyst 44 is activated by determining whether or not the activation temperature lower limit value Tal of the NOx catalyst 44 is equal to or greater than the activation temperature upper limit value Tah.

HC選択還元型NOx触媒44の温度がその活性温度範囲内はないと判定すると、HCの供給を行ってもHC選択還元型NOx触媒44によるNOxの浄化はできないため、今回の制御周期を終了する。
一方、ステップS42で、HC選択還元型NOx触媒44出口側の排気温度Tpc、即ちHC選択還元型NOx触媒44の温度が、HC選択還元型NOx触媒44の活性温度下限値Tal以上かつ活性温度上限値Tah以下であって、HC選択還元型NOx触媒44が活性化していると判定した場合にはステップS44に進む。
If it is determined that the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is not within the activation temperature range, the NOx purification by the HC selective reduction type NOx catalyst 44 cannot be performed even if HC is supplied, and thus the current control cycle ends. .
On the other hand, in step S42, the exhaust temperature Tpc on the outlet side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44, that is, the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is equal to or higher than the activation temperature lower limit value Tal of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 and If it is not greater than the value Tah and it is determined that the HC selective reduction NOx catalyst 44 is activated, the process proceeds to step S44.

ステップS44では、HC選択還元型NOx触媒44でのNOxの浄化に必要な量Qaの燃料、即ちHCをNOx触媒用燃料供給弁80から供給し、供給されたHCはHC選択還元型NOx触媒44に達する。
一方、フィルタ40の強制再生が行われているときに、アンモニア選択還元型NOx触媒を通過した排気中のNOxは、HC選択還元型NOx触媒44に達する。
In step S44, an amount of Qa required for NOx purification by the HC selective reduction type NOx catalyst 44, that is, HC, is supplied from the NOx catalyst fuel supply valve 80, and the supplied HC is supplied to the HC selective reduction type NOx catalyst 44. To reach.
On the other hand, when the filter 40 is forcibly regenerated, the NOx in the exhaust gas that has passed through the ammonia selective reduction type NOx catalyst reaches the HC selective reduction type NOx catalyst 44.

HC選択還元型NOx触媒44に達した排気中のNOxは、NOx触媒用燃料供給弁80から供給されたHCを還元剤として、HC選択還元型NOx触媒44により選択還元され、無害なNとなって大気中に排出される。
このときNOx触媒用燃料供給弁80から供給される燃料量は、前記実施形態における所定量Qaと同様にして決定される。
The NOx in the exhaust gas that has reached the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is selectively reduced by the HC selective reduction type NOx catalyst 44 using the HC supplied from the NOx catalyst fuel supply valve 80 as a reducing agent, and harmless N 2 . Become discharged into the atmosphere.
At this time, the amount of fuel supplied from the NOx catalyst fuel supply valve 80 is determined in the same manner as the predetermined amount Qa in the above embodiment.

このようにしてHC選択還元型NOx触媒44へのHCの供給制御が行われることにより、前記実施形態と同様に、フィルタ40の強制再生中であっても良好に排気中のNOxを浄化することが可能となる。
以上で前記実施形態の変形例についての説明を終えるが、前記実施形態の変形例はこれに限られるものではない。
By controlling the supply of HC to the HC selective reduction type NOx catalyst 44 in this way, the NOx in the exhaust gas can be purified well even during the forced regeneration of the filter 40 as in the above embodiment. Is possible.
This is the end of the description of the modification of the embodiment, but the modification of the embodiment is not limited to this.

例えば、前記実施形態では、燃料添加弁52をHC供給手段とし、燃料添加弁52から第1及び第2の燃料添加を行うことにより、酸化触媒36及びフィルタ40の昇温を行うようにしたが、これに代えてインジェクタ4から主噴射とは別のポスト噴射により第1及び第2の追加燃料噴射を行うようにしてもよい。
この場合、フィルタ40を強制再生する際に酸化触媒36を活性化させるため、前記実施形態と同様に吸気制御弁12や排気絞り弁26を閉方向に制御すると共に、各気筒の膨張行程においてインジェクタ4から第1の追加燃料噴射を行う。第1の追加燃料の噴射タイミングは、膨張行程終期よりも比較的早期であって、このようなタイミングで追加燃料を気筒内に噴射することにより、追加燃料と気筒内の高温の燃焼ガスとが混合して排気ポートや排気マニホールド18内で追加燃料が燃焼し、高温の排気が酸化触媒36に供給されることにより、酸化触媒36の温度が上昇する。
For example, in the embodiment, the fuel addition valve 52 is used as the HC supply means, and the first and second fuel additions are performed from the fuel addition valve 52, so that the temperature of the oxidation catalyst 36 and the filter 40 is increased. Instead of this, the first and second additional fuel injections may be performed from the injector 4 by post injection different from the main injection.
In this case, in order to activate the oxidation catalyst 36 when the filter 40 is forcibly regenerated, the intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 are controlled in the closing direction in the same manner as in the above embodiment, and the injectors in the expansion stroke of each cylinder 4 to perform the first additional fuel injection. The injection timing of the first additional fuel is relatively earlier than the end of the expansion stroke. By injecting the additional fuel into the cylinder at such timing, the additional fuel and the high-temperature combustion gas in the cylinder are generated. As a result of mixing, additional fuel is combusted in the exhaust port and the exhaust manifold 18, and high temperature exhaust gas is supplied to the oxidation catalyst 36, whereby the temperature of the oxidation catalyst 36 rises.

また、パティキュレートを焼却可能な温度までフィルタ40を昇温するため、第2の追加燃料を排気行程でインジェクタ4から噴射する。このような噴射タイミングで第2の追加燃料が各気筒に噴射されることにより、第2の追加燃料は気筒内や排気マニホールド18内で燃焼することなく酸化触媒36に達し、活性化温度にある前段酸化触媒36で燃焼する。この燃焼により排気温度がパティキュレートの燃焼に最適な温度まで上昇し、フィルタ40に堆積したパティキュレートが焼却されることにより、フィルタ40が強制再生される。   Further, in order to raise the temperature of the filter 40 to a temperature at which particulates can be incinerated, the second additional fuel is injected from the injector 4 in the exhaust stroke. By injecting the second additional fuel into each cylinder at such injection timing, the second additional fuel reaches the oxidation catalyst 36 without being burned in the cylinder or the exhaust manifold 18 and is at the activation temperature. Combustion is performed by the front-stage oxidation catalyst 36. By this combustion, the exhaust temperature rises to an optimum temperature for particulate combustion, and the particulates accumulated on the filter 40 are incinerated, so that the filter 40 is forcibly regenerated.

このようにして第2の追加燃料噴射を行う際に、前記実施形態と同様に、フィルタ40の強制再生に必要な燃料量Qfsに所定量Qaの増量を行うことにより、増量されたHCがHC選択還元型NOx触媒44に達する。このHCを還元剤としてHC選択還元型NOx触媒44によるNOxの浄化が行われるため、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。   When the second additional fuel injection is performed in this manner, the increased amount of HC is reduced to HC by increasing the fuel amount Qfs necessary for forced regeneration of the filter 40 by a predetermined amount Qa, as in the above embodiment. The selective reduction type NOx catalyst 44 is reached. Since this HC is used as a reducing agent, NOx purification by the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is performed, so that the same effect as in the above embodiment can be obtained.

また、前記実施形態では、下流側ケーシング34内においてフィルタ40の下流側にアンモニア選択還元型NOx触媒42を配置するようにしたが、アンモニア選択還元型NOx触媒42の下流側にフィルタ40を配置するようにしても同様の効果を得ることができる。
更に、排気後処理装置28を上流側ケーシング30と下流側ケーシングとに分けて構成したが、単一のケーシング内に酸化触媒36、フィルタ40、アンモニア選択還元型NOx触媒42及びHC選択還元型NOx触媒44を収容するようにしてもよい。
In the embodiment, the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 is arranged on the downstream side of the filter 40 in the downstream casing 34, but the filter 40 is arranged on the downstream side of the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. Even if it does in this way, the same effect can be acquired.
Further, although the exhaust aftertreatment device 28 is divided into the upstream casing 30 and the downstream casing, the oxidation catalyst 36, the filter 40, the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42, and the HC selective reduction type NOx are provided in a single casing. The catalyst 44 may be accommodated.

また、前記実施形態では、尿素水を供給するための噴射ノズル54をフィルタ40の上流側に配置するようにしたが、フィルタ40とアンモニア選択還元型NOx触媒42との間に配置してもよく、アンモニア選択還元型NOx触媒42の上流側に配置されていればどのような位置でもよい。
更に、前記実施形態では噴射ノズル54から尿素水を供給することにより、アンモニア選択還元型NOx触媒42にアンモニアを供給するようにしたが、噴射ノズル54或いは他の手段によりアンモニアそのものをアンモニア選択還元型NOx触媒42に供給するようにしてもよい。
In the above embodiment, the injection nozzle 54 for supplying urea water is arranged on the upstream side of the filter 40, but it may be arranged between the filter 40 and the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42. As long as it is arranged upstream of the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42, any position may be used.
Furthermore, in the above-described embodiment, ammonia is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst 42 by supplying urea water from the injection nozzle 54. However, the ammonia itself is reduced to the ammonia selective reduction type by the injection nozzle 54 or other means. The NOx catalyst 42 may be supplied.

また、前記実施形態では、HC選択還元型NOx触媒44の温度として、HC選択還元型NOx触媒44出口側の排気温度を用いたが、HC選択還元型NOx触媒44入口側の排気温度を検出して用いるようにしてもよく、またHC選択還元型NOx触媒44内の温度を検出して用いてもよい。
更に、前記実施形態では、フィルタ40の強制再生要否及び終了の判定を、フィルタ40前後の差圧とフィルタ40への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量に基づき行ったが、これに限られるものではなく、前回の強制再生実施後のエンジン1への燃料供給量の積算値に基づいて行ってもよく、種々知られている方法を採用することが可能である。
In the above embodiment, the exhaust temperature at the outlet side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is used as the temperature of the HC selective reduction type NOx catalyst 44. However, the exhaust temperature at the inlet side of the HC selective reduction type NOx catalyst 44 is detected. The temperature in the HC selective reduction type NOx catalyst 44 may be detected and used.
Further, in the above embodiment, whether the forced regeneration of the filter 40 is necessary or not is determined based on the accumulated amount of particulates estimated based on the differential pressure before and after the filter 40 and the exhaust flow rate to the filter 40. The method is not limited to this, and may be performed based on the integrated value of the fuel supply amount to the engine 1 after the previous forced regeneration, and various known methods can be employed.

最後に、前記実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンの形式はこれに限定されるものではなく、酸化触媒36、フィルタ40、アンモニア選択還元型NOx触媒42及びHC選択還元型NOx触媒44を備えたエンジンであればどのようなものでも適用可能である。   Finally, in the above embodiment, the present invention is applied to an exhaust emission control device for a diesel engine. However, the engine type is not limited to this, and the oxidation catalyst 36, the filter 40, the ammonia selective reduction type NOx. Any engine provided with the catalyst 42 and the HC selective reduction type NOx catalyst 44 can be applied.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 図1の排気浄化装置で行われる尿素水供給制御のフローチャートである。It is a flowchart of the urea water supply control performed with the exhaust gas purification device of FIG. 図1の排気浄化装置で行われる強制再生制御のフローチャートである。It is a flowchart of the forced regeneration control performed with the exhaust gas purification device of FIG. 図1の排気浄化装置の変形例における排気後処理装置とその周辺を示す構成図である。It is a block diagram which shows the exhaust after-treatment apparatus and its periphery in the modification of the exhaust gas purification apparatus of FIG. 図4の排気浄化装置で行われる強制再生制御のフローチャートである。5 is a flowchart of forced regeneration control performed by the exhaust gas purification apparatus of FIG. 図4の排気浄化装置で行われるHC選択還元型NOx触媒へのHC供給制御のフローチャートである。5 is a flowchart of HC supply control to an HC selective reduction type NOx catalyst performed by the exhaust purification device of FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
20 排気管(排気通路)
36 酸化触媒
40 パティキュレートフィルタ
42 アンモニア選択還元型NOx触媒
44 HC選択還元型NOx触媒
52 燃料添加弁(HC供給手段、昇温手段)
54 噴射ノズル(アンモニア供給手段)
74 ECU(制御手段)
80 NOx触媒用燃料供給弁(NOx触媒用HC供給手段)
1 Engine 20 Exhaust pipe (exhaust passage)
36 Oxidation catalyst 40 Particulate filter 42 Ammonia selective reduction type NOx catalyst 44 HC selective reduction type NOx catalyst 52 Fuel addition valve (HC supply means, temperature raising means)
54 Injection nozzle (ammonia supply means)
74 ECU (control means)
80 NOx catalyst fuel supply valve (HC supply means for NOx catalyst)

Claims (4)

エンジンの排気通路に配設された酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側に配設され、HCを還元剤として排気中のNOxを浄化するHC選択還元型NOx触媒と、
前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒と、
前記酸化触媒にHCを供給することにより前記パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行うHC供給手段と、
前記アンモニア選択還元型NOx触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、
前記HC供給手段からHCを供給することにより前記強制再生を行っているときには、前記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を中止すると共に、前記HC選択還元型NOx触媒が活性化していると判断すると前記HC供給手段から供給するHCの量を前記パティキュレートフィルタの強制再生に必要な量より所定量だけ増量する制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
An oxidation catalyst disposed in the exhaust passage of the engine;
An HC selective reduction type NOx catalyst that is disposed downstream of the oxidation catalyst and purifies NOx in the exhaust gas using HC as a reducing agent;
A particulate filter disposed between the oxidation catalyst and the HC reducing NOx catalyst and collecting particulates in the exhaust;
An ammonia selective reduction type NOx catalyst that is disposed between the oxidation catalyst and the HC reduction type NOx catalyst and purifies NOx in exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
HC supply means for performing forced regeneration by raising the temperature of the particulate filter by supplying HC to the oxidation catalyst;
Ammonia supply means for supplying ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst;
When the forced regeneration is performed by supplying HC from the HC supply means, the supply of ammonia from the ammonia supply means is stopped, and it is determined that the HC selective reduction type NOx catalyst is activated. An exhaust emission control device comprising: control means for increasing the amount of HC supplied from the HC supply means by a predetermined amount from that required for forced regeneration of the particulate filter.
前記制御手段は、
前記エンジンから排出されるNOxの量を検出するエンジンNOx排出量検出手段と、
前記エンジンNOx排出量検出手段によって検出された前記エンジンからのNOx排出量に基づき、前記所定量を決定するHC増量算出手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
The control means includes
Engine NOx emission detection means for detecting the amount of NOx discharged from the engine;
The exhaust emission control device according to claim 1, further comprising: an HC increase calculation unit that determines the predetermined amount based on a NOx emission amount from the engine detected by the engine NOx emission amount detection unit.
前記HC選択還元型NOx触媒から排出されるNOxの量を検出する触媒NOx排出量検出手段を更に備え、
前記HC増量算出手段は、前記エンジンNOx排出量検出手段によって検出された前記エンジンからのNOx排出量と、前記触媒NOx排出量検出手段によって検出された前記HC選択還元型NOx触媒からのNOx排出量とから、前記HC選択還元型NOx触媒のNOx浄化率を求め、前記所定量を前記NOx浄化率に応じて補正することを特徴とする請求項2に記載の排気浄化装置。
A catalyst NOx emission amount detecting means for detecting the amount of NOx emitted from the HC selective reduction type NOx catalyst;
The HC increase amount calculating means includes the NOx emission amount from the engine detected by the engine NOx emission amount detecting means, and the NOx emission amount from the HC selective reduction type NOx catalyst detected by the catalyst NOx emission amount detecting means. The exhaust gas purification apparatus according to claim 2, wherein a NOx purification rate of the HC selective reduction type NOx catalyst is obtained from the above, and the predetermined amount is corrected according to the NOx purification rate.
エンジンの排気通路に配設された酸化触媒と、
前記酸化触媒の下流側に配設され、HCを還元剤として排気中のNOxを浄化するHC選択還元型NOx触媒と、
前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタと、
前記酸化触媒と前記HC還元型NOx触媒との間に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒と、
前記パティキュレートフィルタを昇温して強制再生を行う昇温手段と、
前記アンモニア選択還元型NOx触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、
前記HC選択還元型NOx触媒にHCを供給するNOx触媒用HC供給手段と、
前記昇温手段により前記パティキュレートフィルタを昇温して前記強制再生を行っているときには、前記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を中止すると共に、前記NOx触媒用HC供給手段から前記HC選択還元型NOx触媒にHCを供給する制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
An oxidation catalyst disposed in the exhaust passage of the engine;
An HC selective reduction type NOx catalyst that is disposed downstream of the oxidation catalyst and purifies NOx in the exhaust gas using HC as a reducing agent;
A particulate filter disposed between the oxidation catalyst and the HC reducing NOx catalyst and collecting particulates in exhaust;
An ammonia selective reduction type NOx catalyst that is disposed between the oxidation catalyst and the HC reduction type NOx catalyst and purifies NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
A temperature raising means for forcibly regenerating by raising the temperature of the particulate filter;
Ammonia supply means for supplying ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst;
HC supply means for NOx catalyst for supplying HC to the HC selective reduction type NOx catalyst;
When the particulate filter is heated by the temperature raising means to perform the forced regeneration, the supply of ammonia from the ammonia supply means is stopped and the HC selective reduction type from the HC supply means for NOx catalyst is stopped. An exhaust purification device comprising: control means for supplying HC to the NOx catalyst.
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