JP4597876B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に排気中の煤(粒子状物質)を捕捉するDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)及びNOxを捕集するNOxトラップを備えるものに関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, and more particularly, to an apparatus equipped with a DPF (diesel particulate filter) that captures soot (particulate matter) in exhaust gas and a NOx trap that collects NOx.

特許文献1には、内燃機関の排気系に設けられたDPF及びNOxトラップを備える排気浄化装置が示されている。この装置では、DPFに堆積した煤を燃焼させる再生処理が必要となった場合において、NOxトラップの捕捉されたNOx量が所定量に達しているときは、NOxの還元処理が実行される一方、捕捉されたNOx量が所定量に達していないときは、機関運転状態が、DPFの再生処理が可能な再生可能領域にあれば、DPF再生処理が実行される。   Patent Document 1 discloses an exhaust emission control device including a DPF and a NOx trap provided in an exhaust system of an internal combustion engine. In this apparatus, when the regeneration process for burning the soot accumulated in the DPF is necessary, when the NOx amount captured by the NOx trap reaches a predetermined amount, the NOx reduction process is performed. When the trapped NOx amount does not reach the predetermined amount, the DPF regeneration process is executed if the engine operating state is in a reproducible region where the DPF regeneration process is possible.

特開2005−48747号公報JP 2005-48747 A

上記従来の装置では、DPF再生処理が開始されると、機関運転状態が再生可能領域にあるか否かの判定は実行されず、所定時間継続してDPF再生処理が実行される。そのため、DPF再生処理中にNOxトラップに捕捉されたNOx量が所定量を超えてNOxの排出量が増加するおそれがあった。   In the above-described conventional apparatus, when the DPF regeneration process is started, it is not determined whether or not the engine operating state is in the reproducible region, and the DPF regeneration process is performed continuously for a predetermined time. For this reason, the NOx amount trapped in the NOx trap during the DPF regeneration process may exceed a predetermined amount and the NOx emission amount may increase.

本発明はこの点に着目してなされたものであり、DPFの再生処理及びNOxトラップのNOx還元処理を適切に実行し、DPF及びNOxトラップをともに良好な状態に維持し、煤及びNOxの排出量が増加することを防止することができる排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to this point, and appropriately executes the regeneration process of the DPF and the NOx reduction process of the NOx trap, maintains both the DPF and the NOx trap in a good state, and discharges soot and NOx. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can prevent the amount from increasing.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)の排気系(4)に設けられ、排気中の煤を捕集するパティキュレートフィルタ(17)と、前記排気系(4)に設けられ、排気中のNOxを捕集するNOxトラップ(18)と、前記パティキュレートフィルタ(17)に堆積した煤を燃焼させるフィルタ再生を実行するフィルタ再生手段とを備える内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタ再生手段によるフィルタ再生中に前記機関の運転状態がフィルタ再生困難領域(R3)にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、前記機関の運転状態が前記フィルタ再生困難領域(R3)にあると判定されたとき、前記NOxトラップ(18)に流入する排気を還元雰囲気に制御するNOxトラップ再生手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided in an exhaust system (4) of an internal combustion engine (1), and a particulate filter (17) for collecting soot in the exhaust, and the exhaust system ( 4) Exhaust gas of an internal combustion engine provided with a NOx trap (18) for collecting NOx in the exhaust, and filter regeneration means for performing filter regeneration for burning soot accumulated on the particulate filter (17) In the purifying device, an operation state determination unit that determines whether or not the operation state of the engine is in a filter regeneration difficulty region (R3) during filter regeneration by the filter regeneration unit, and an operation state of the engine is the filter regeneration difficulty. And NOx trap regeneration means for controlling the exhaust gas flowing into the NOx trap (18) to a reducing atmosphere when it is determined that the region (R3) is present. And features.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記フィルタ再生手段が前記機関の気筒内に、当該気筒の膨張行程若しくは排気行程で燃料を供給するポスト噴射を実行しているとき、前記NOxトラップ再生手段は、前記ポスト噴射により排気を還元雰囲気に制御することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the post-injection in which the filter regeneration means supplies fuel into the cylinder of the engine in an expansion stroke or an exhaust stroke of the cylinder. The NOx trap regeneration means controls the exhaust gas to a reducing atmosphere by the post injection.

請求項1に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタの再生中に機関運転状態がフィルタ再生困難領域にあると判定されたときは、NOxトラップに流入する排気が還元雰囲気に制御されるので、NOxトラップに捕集されたNOxを還元することができ、NOxトラップに捕集されたNOx量がNOxトラップの捕集能力を超えてNOxの排出量が増加することを防止することができる。また、フィルタ再生困難領域ではパティキュレートフィルタの再生処理は実行できないので、NOxの還元処理を行うことがパティキュレートフィルタの再生処理を遅らせることはない。機関運転状態がフィルタ再生可能領域に戻れば、またフィルタ再生処理が実行される。したがって、フィルタ再生処理とNOx還元処理とを効率的に実行し、パティキュレートフィルタ及びNOxトラップをともに良好な状態に維持することができる。   According to the first aspect of the present invention, when it is determined that the engine operating state is in the filter regeneration difficult region during regeneration of the particulate filter, the exhaust gas flowing into the NOx trap is controlled to the reducing atmosphere. The NOx trapped in the NOx trap can be reduced, and the amount of NOx trapped in the NOx trap can be prevented from exceeding the trapping ability of the NOx trap and the NOx emission amount increasing. In addition, since the particulate filter regeneration process cannot be executed in the filter regeneration difficult region, the NOx reduction process does not delay the particulate filter regeneration process. When the engine operating state returns to the filter regeneration possible region, the filter regeneration process is executed again. Therefore, the filter regeneration process and the NOx reduction process can be efficiently executed, and both the particulate filter and the NOx trap can be maintained in a good state.

請求項2に記載の発明によれば、ポスト噴射によりフィルタ再生処理が実行されている場合において、機関運転状態がフィルタ再生困難領域に移行したときは、ポスト噴射により排気が還元雰囲気に制御される。したがって、機関の運転パラメータの変更が少なくなり、機関運転状態を安定に維持しつつ、フィルタ再生処理からNOx還元処理へ円滑に移行することができる。   According to the second aspect of the present invention, when the filter regeneration process is executed by the post injection, when the engine operating state shifts to the filter regeneration difficult region, the exhaust is controlled to the reducing atmosphere by the post injection. . Therefore, changes in the engine operating parameters are reduced, and the engine regeneration state can be smoothly shifted to the NOx reduction process while maintaining the engine operating state stably.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体構成を示す図である。エンジン1は、気筒内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁12が設けられている。燃料噴射弁12は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)20に電気的に接続されており、燃料噴射弁12の開弁時期及び開弁時間は、ECU20により制御される。燃料噴射弁12は、コモンレール11を介して高圧ポンプ(図示せず)に接続されており、燃料タンク(図示せず)内の燃料は、高圧ポンプで昇圧された後、コモンレール11を介して燃料噴射弁12に供給される。コモンレール11には、コモンレール11内の燃料圧力PFを検出する燃料圧力センサ24が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is a diesel engine that directly injects fuel into a cylinder, and a fuel injection valve 12 is provided in each cylinder. The fuel injection valve 12 is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 20, and the valve opening timing and valve opening time of the fuel injection valve 12 are controlled by the ECU 20. The fuel injection valve 12 is connected to a high pressure pump (not shown) via a common rail 11, and the fuel in the fuel tank (not shown) is boosted by the high pressure pump and then fueled via the common rail 11. It is supplied to the injection valve 12. The common rail 11 is provided with a fuel pressure sensor 24 that detects the fuel pressure PF in the common rail 11.

エンジン1は、吸気管2、排気管4、及びターボチャージャ8を備えている。ターボチャージャ8は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン10と、タービン10により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ9とを備えている。   The engine 1 includes an intake pipe 2, an exhaust pipe 4, and a turbocharger 8. The turbocharger 8 includes a turbine 10 driven by exhaust kinetic energy, and a compressor 9 that is rotationally driven by the turbine 10 and compresses intake air.

タービン10は、複数の可変ベーン(図示せず)を備えており、可変ベーンのの開度(以下「ベーン開度」という)VOを変化させることにより、タービン回転数(回転速度)を変更できるように構成されている。タービン10のベーン開度VOは、ECU20により電磁的に制御される。より具体的には、ECU20は、デューティ比可変の制御信号をタービン10に供給し、これによってベーン開度VOを制御する。ベーン開度VOを増加させると、タービン10の効率が向上し、タービン回転数は増加する。その結果、過給圧が増加する。   The turbine 10 includes a plurality of variable vanes (not shown), and the turbine rotation speed (rotational speed) can be changed by changing the opening of the variable vanes (hereinafter referred to as “vane opening”) VO. It is configured as follows. The vane opening VO of the turbine 10 is electromagnetically controlled by the ECU 20. More specifically, the ECU 20 supplies a control signal having a variable duty ratio to the turbine 10, thereby controlling the vane opening VO. When the vane opening VO is increased, the efficiency of the turbine 10 is improved and the turbine rotational speed is increased. As a result, the supercharging pressure increases.

吸気管2内の、コンプレッサ9の下流には吸入空気量を制御するスロットル弁13が設けられている。スロットル弁13は、アクチュエータ14により駆動され、アクチュエータ14は、ECU20に接続されている。スロットル弁13の開度THは、ECU20により制御される。   A throttle valve 13 for controlling the amount of intake air is provided in the intake pipe 2 downstream of the compressor 9. The throttle valve 13 is driven by an actuator 14, and the actuator 14 is connected to the ECU 20. The opening degree TH of the throttle valve 13 is controlled by the ECU 20.

吸気管2は、スロットル弁13の下流側において各気筒に対応して分岐し、分岐した吸気管2のそれぞれは、2つの吸気ポート2A,2Bに分岐する。なお、図1には1つの気筒に対応する構成のみが示される。
エンジン1の各気筒には、2つの吸気弁(図示せず)及び2つの排気弁(図示せず)が設けられている。2つの吸気弁により開閉される吸気口(図示せず)は吸気ポート2A,2Bのそれぞれに接続されている。
The intake pipe 2 is branched corresponding to each cylinder on the downstream side of the throttle valve 13, and each of the branched intake pipes 2 is branched into two intake ports 2A and 2B. FIG. 1 shows only the configuration corresponding to one cylinder.
Each cylinder of the engine 1 is provided with two intake valves (not shown) and two exhaust valves (not shown). An intake port (not shown) that is opened and closed by two intake valves is connected to each of the intake ports 2A and 2B.

また、吸気ポート2B内には、当該吸気ポート2Bを介して吸入される空気量を制限してエンジン1の燃焼室にスワールを発生させるスワール制御弁(以下「SCV」という)15が設けられている。SCV15は、電動モータ(図示せず)によって駆動されるバタフライ弁であり、その弁開度はECU20により制御される。   In addition, a swirl control valve (hereinafter referred to as “SCV”) 15 that generates a swirl in the combustion chamber of the engine 1 by limiting the amount of air sucked through the intake port 2B is provided in the intake port 2B. Yes. SCV15 is a butterfly valve driven by an electric motor (not shown), and the valve opening degree is controlled by ECU20.

排気管4と、吸気管2のスロットル弁13の下流側との間には、排気を吸気管2に還流する排気還流通路5が設けられている。排気還流通路5には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)6が設けられている。EGR弁6は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU20により制御される。EGR弁6には、その弁開度(弁リフト量)LACTを検出するリフトセンサ7が設けられており、その検出信号はECU20に供給される。排気還流通路5及びEGR弁6より、排気還流機構が構成される。EGR弁6は、デューティ比可変の制御信号により、弁開度LACTが、エンジン運転状態に応じて設定される弁開度指令値LCMDと一致するように制御される。   Between the exhaust pipe 4 and the downstream side of the throttle valve 13 of the intake pipe 2, an exhaust recirculation passage 5 for returning the exhaust gas to the intake pipe 2 is provided. The exhaust gas recirculation passage 5 is provided with an exhaust gas recirculation control valve (hereinafter referred to as “EGR valve”) 6 for controlling the exhaust gas recirculation amount. The EGR valve 6 is an electromagnetic valve having a solenoid, and the valve opening degree is controlled by the ECU 20. The EGR valve 6 is provided with a lift sensor 7 for detecting the valve opening degree (valve lift amount) LACT, and the detection signal is supplied to the ECU 20. An exhaust gas recirculation mechanism is configured by the exhaust gas recirculation passage 5 and the EGR valve 6. The EGR valve 6 is controlled by a control signal having a variable duty ratio so that the valve opening degree LACT coincides with the valve opening degree command value LCMD set according to the engine operating state.

吸気管2には、吸入空気量GAIR(単位時間当たりにエンジン1に吸入される空気量)を検出する吸入空気量センサ21が設けられており、これらの検出信号はECU20に供給される。
排気管4の、タービン10の下流側には、触媒コンバータ16、パティキュレートフィルタ(以下「DPF」という)17、及びNOxトラップ18が上流側からこの順序で設けられている。触媒コンバータ16は、排気中に含まれる炭化水素及び一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒を内蔵する。DPF17は、排気中に含まれる炭素を主成分とする粒子状物質である煤(soot)を捕集する。
The intake pipe 2 is provided with an intake air amount sensor 21 for detecting an intake air amount GAIR (an amount of air taken into the engine 1 per unit time), and these detection signals are supplied to the ECU 20.
A catalytic converter 16, a particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) 17, and a NOx trap 18 are provided in this order from the upstream side of the exhaust pipe 4 on the downstream side of the turbine 10. The catalytic converter 16 incorporates an oxidation catalyst for promoting the oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas. The DPF 17 collects soot, which is a particulate material whose main component is carbon contained in the exhaust gas.

DPF17の煤の捕集能力には限界があるため、適時、煤を燃焼させるためのDPF再生処理が実行される。DPF再生処理は、主として、当該気筒の膨張行程若しくは排気行程で燃料を噴射するポスト噴射、あるいはポスト噴射を行わない空燃比リッチ化(例えば、スロットル弁13の開度を減少させるとともに過給圧を低下させることによる空燃比リッチ化)により、実行される。   Since there is a limit to the soot collecting ability of the DPF 17, a DPF regeneration process for burning soot is executed at appropriate times. The DPF regeneration process mainly includes post-injection in which fuel is injected in the expansion stroke or exhaust stroke of the cylinder, or air-fuel ratio enrichment in which post-injection is not performed (for example, the opening of the throttle valve 13 is reduced and the boost pressure is increased). It is executed by air-fuel ratio enrichment by lowering.

NOxトラップ18は、NOxを吸着するNOx吸着剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。NOxトラップ18は、燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高く、還元剤(HC及びCO)濃度が酸素濃度より低い排気リーン状態においては、NOxを吸着する一方、逆に燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的低く、還元剤濃度が酸素濃度より高い排気リッチ状態においては、吸着したNOxを還元剤により還元し、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素として排出するように構成されている。   The NOx trap 18 contains a NOx adsorbent that adsorbs NOx and a catalyst for promoting oxidation and reduction. The NOx trap 18 is an exhaust lean state in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is relatively high, and the reducing agent (HC and CO) concentration is lower than the oxygen concentration. In contrast, while the NOx is adsorbed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber is set to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is relatively low, and the reducing agent concentration is higher than the oxygen concentration. In the state, the adsorbed NOx is reduced by a reducing agent and discharged as nitrogen gas, water vapor and carbon dioxide.

NOx吸着剤のNOx吸着能力の限界、すなわち最大NOx吸着量まで、NOxを吸着すると、それ以上NOxを吸着できなくなるので、適時NOxを還元するためにNOxトラップ18に還元剤を供給するNOx還元処理が実行される。このNOx還元処理は、燃料噴射弁12から噴射される燃料量の増量と主としてスロットル弁13による吸入空気量の減量とによる空燃比のリッチ化によって行われる。なお本実施形態では、空燃比をリッチ化するときにおける吸入空気量の調整は、スロットル弁13だけでなく、EGR弁6の開度、過給圧制御、及びSCV15の制御を併用して行われる。空燃比のリッチ化により、還元剤が排気管4に供給される。   The NOx adsorption capacity of the NOx adsorbent, that is, when NOx is adsorbed up to the maximum NOx adsorption amount, no more NOx can be adsorbed. Therefore, the NOx reduction process for supplying the reducing agent to the NOx trap 18 to reduce NOx in a timely manner. Is executed. This NOx reduction process is performed by enriching the air-fuel ratio by increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve 12 and mainly decreasing the amount of intake air by the throttle valve 13. In this embodiment, the adjustment of the intake air amount when enriching the air-fuel ratio is performed by using not only the throttle valve 13 but also the opening degree of the EGR valve 6, the supercharging pressure control, and the control of the SCV 15. . Due to the enrichment of the air-fuel ratio, the reducing agent is supplied to the exhaust pipe 4.

また、触媒コンバータ16の上流側には、比例型空燃比センサ(以下「LAFセンサ」という)23が設けられている。LAFセンサ23は排気中の酸素濃度(空燃比)OCにほぼ比例した検出信号をECU20に供給する。
さらに、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダル(図示せず)の操作量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ25、及びエンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ26が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU20に供給される。
A proportional air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “LAF sensor”) 23 is provided upstream of the catalytic converter 16. The LAF sensor 23 supplies the ECU 20 with a detection signal that is substantially proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) OC in the exhaust gas.
Further, an accelerator sensor 25 for detecting an operation amount (hereinafter referred to as “accelerator pedal operation amount”) AP of an accelerator pedal (not shown) of a vehicle driven by the engine 1 and a crankshaft (not shown) of the engine 1. A crank angle position sensor 26 for detecting the rotation angle is provided. Detection signals from these sensors are supplied to the ECU 20.

クランク角度位置センサ26は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(4気筒エンジンではクランク角180度毎に)TDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば30度周期)でCRKパルスを発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU20に供給される。これらのパルスは、燃料噴射制御及びエンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。   The crank angle position sensor 26 is a cylinder discrimination sensor that outputs a pulse (hereinafter referred to as “CYL pulse”) at a predetermined crank angle position of a specific cylinder of the engine 1, and relates to a top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder. A TDC sensor that outputs a TDC pulse at a crank angle position before a predetermined crank angle (every crank angle of 180 degrees in a four-cylinder engine), and a CRK that generates a CRK pulse at a constant crank angle period shorter than the TDC pulse (for example, a 30 degree period) It consists of sensors, and a CYL pulse, a TDC pulse, and a CRK pulse are supplied to the ECU 20. These pulses are used for fuel injection control and detection of engine speed (engine speed) NE.

ECU20は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁12、EGR弁6、タービン10、アクチュエータ14などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。   The ECU 20 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, a central processing unit (hereinafter referred to as “CPU”). A storage circuit for storing various calculation programs executed by the CPU, calculation results, and the like, an output circuit for supplying control signals to the fuel injection valve 12, the EGR valve 6, the turbine 10, the actuator 14, and the like.

エンジン1は、通常は空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定して運転され、上記DPF再生処理あるいはNOx還元処理を行うときは、空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定される。   The engine 1 is normally operated with the air-fuel ratio set to a leaner side than the stoichiometric air-fuel ratio, and when performing the DPF regeneration process or the NOx reduction process, the air-fuel ratio is set to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio.

図2は、ECU20のCPUが実行するエンジン制御処理の要部のフローチャートである。この処理は、所定時間(例えば10ミリ秒)毎に実行される。図3は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQによって定義されるエンジン1の運転領域を示す図である。図3に示す領域R1及びR2が、DPF17に堆積した煤を燃焼させる再生温度を維持できる運転領域であり、ハッチングを付して示す領域R3が、再生温度を維持することが困難な運転領域である。以下の説明では領域R1を「高負荷高回転領域」といい、領域R2を「中負荷中回転領域」といい、領域R3を「DPF再生困難領域」という。図3に示す所定回転数NE1及びNE2は、例えばそれぞれ1000rpm及び4000rpmであり、所定トルクTRQ1〜TRQ4は、例えばそれぞれ20Nm,100Nm,200Nm,及び350Nmである。なお、エンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出される。以下、図2及び図3を合わせて参照する。   FIG. 2 is a flowchart of a main part of an engine control process executed by the CPU of the ECU 20. This process is executed every predetermined time (for example, 10 milliseconds). FIG. 3 is a diagram showing an operation region of the engine 1 defined by the engine speed NE and the required torque TRQ. Regions R1 and R2 shown in FIG. 3 are operation regions in which the regeneration temperature for burning the soot accumulated on the DPF 17 can be maintained, and regions R3 shown with hatching are operation regions in which it is difficult to maintain the regeneration temperature. is there. In the following description, the region R1 is referred to as a “high load high rotation region”, the region R2 is referred to as a “medium load medium rotation region”, and the region R3 is referred to as a “DPF regeneration difficult region”. The predetermined rotational speeds NE1 and NE2 shown in FIG. 3 are, for example, 1000 rpm and 4000 rpm, respectively, and the predetermined torques TRQ1 to TRQ4 are, for example, 20 Nm, 100 Nm, 200 Nm, and 350 Nm, respectively. The required torque TRQ of the engine 1 is calculated according to the accelerator pedal operation amount AP. Hereinafter, FIG. 2 and FIG. 3 will be referred to together.

ステップS11では、DPF17の再生処理を要求するDPF再生要求フラグFDPFRRが「1」であるか否かを判別する。DPF再生要求フラグFDPFRRは、図示しない処理においてDPF17における煤の堆積量の推定値が所定量に達したとき、「1」に設定される。FDPFRR=0であるときは、直ちに本処理を終了する。   In step S11, it is determined whether or not a DPF regeneration request flag FDPFRR requesting regeneration processing of the DPF 17 is “1”. The DPF regeneration request flag FDPFRR is set to “1” when the estimated value of the soot accumulation amount in the DPF 17 reaches a predetermined amount in a process (not shown). When FDPFRR = 0, this process is immediately terminated.

FDPFRR=1であってDPF再生処理が要求されているときは、エンジン1の運転状態がDPF再生困難領域R3にあるか否かを判別する。この答が否定(NO)、すなわちエンジン運転状態が高負荷高回転領域R1または中負荷中回転領域R2にあるときは、エンジン運転状態に応じてDPF再生処理を実行する(ステップS13)。具体的には、高負荷高回転領域R1においては、スロットル弁13(及びSCV15)の開度を減少させるとともに、過給圧を低下させるようにベーン開度VOを減少させる第1再生処理を実行し、中負荷中回転領域R2においては、ポスト噴射を実行する第2再生処理を実行する。   When FDPFRR = 1 and DPF regeneration processing is requested, it is determined whether or not the operating state of the engine 1 is in the DPF regeneration difficult region R3. If this answer is negative (NO), that is, if the engine operating state is in the high load / high rotation region R1 or the medium load intermediate rotation region R2, DPF regeneration processing is executed according to the engine operating state (step S13). Specifically, in the high-load high-rotation region R1, the first regeneration process is executed to reduce the opening degree of the throttle valve 13 (and SCV15) and reduce the vane opening degree VO so as to reduce the supercharging pressure. In the middle load mid-rotation region R2, the second regeneration process for performing the post injection is executed.

ステップS14では、DPF再生処理を所定時間TDPFRR実行したか否かを判別し、この答が否定(NO)であるときは直ちに本処理を終了する。また、DPF再生処理を所定時間TDPFRR実行したときは、DPF再生要求フラグFDPFRRを「0」に戻し(ステップS15)、DPF再生処理を終了する。なお、DPF再生処理の実行時間は、ステップS13の実行時間を積算することにより算出される。   In step S14, it is determined whether or not the DPF regeneration process has been executed for a predetermined time TDPFRR. If the answer to step S14 is negative (NO), the process immediately ends. When the DPF regeneration process is executed for a predetermined time TDPFRR, the DPF regeneration request flag FDPFRR is returned to “0” (step S15), and the DPF regeneration process is terminated. Note that the execution time of the DPF regeneration process is calculated by integrating the execution times of step S13.

ステップS12の答が肯定(YES)、すなわちエンジン運転状態がDPF再生困難領域R3にあるときは、リッチ制御終了フラグFRENDが「1」であるか否かを判別する(ステップS16)。リッチ制御終了フラグFRENDは、NOxトラップ18に捕集されたNOxを還元するためのリッチ制御が終了したとき、「1」に設定される(ステップS21参照)。   If the answer to step S12 is affirmative (YES), that is, if the engine operating state is in the DPF regeneration difficult region R3, it is determined whether or not a rich control end flag FREND is “1” (step S16). The rich control end flag FREND is set to “1” when the rich control for reducing the NOx trapped in the NOx trap 18 is ended (see step S21).

最初は、ステップS16の答は否定(NO)であるので、ステップS17に進み、直前にポスト噴射を実行していたか否かを判別する。その答が否定(NO)であってポスト噴射を実行していなかったときは、ステップS18に進んで第1リッチ制御を実行し、NOxトラップ18に捕集されたNOxの還元を行う。第1リッチ制御では、ポスト噴射を実行することなく、スロットル弁13(及びSCV15)の開度の低減、及びEGR弁6の開度の増加により、空燃比のリッチ化を行う。このとき、燃料噴射時期を進角させるとともに、燃料圧力PFを増加させる制御を同時に実行し、煤の排出量及び燃焼騒音の低減を図ることが望ましい。   Initially, the answer to step S16 is negative (NO), so the process proceeds to step S17 to determine whether post injection has been executed immediately before. If the answer is negative (NO) and post-injection has not been executed, the routine proceeds to step S18, where the first rich control is executed, and NOx trapped in the NOx trap 18 is reduced. In the first rich control, the air-fuel ratio is enriched by reducing the opening of the throttle valve 13 (and the SCV 15) and increasing the opening of the EGR valve 6 without performing post injection. At this time, it is desirable to advance the fuel injection timing and simultaneously execute the control to increase the fuel pressure PF to reduce the soot discharge amount and the combustion noise.

ステップS17の答が肯定(YES)、すなわちポスト噴射を実行していたときは、ステップS19に進んで第2リッチ制御を実行し、NOxトラップ18に捕集されたNOxの還元を行う。第2リッチ制御では、ポスト噴射を実行するとともに、スロットル弁13(及びSCV15)の開度及び過給圧の低減、及び排気還流の停止(EGR弁6を全閉とする)による空燃比リッチ化を行う。このとき、燃料噴射時期を遅角させるとともに、燃料圧力PFを増加させる制御を同時に実行し、排気温度をさら上昇させることが望ましい。   If the answer to step S17 is affirmative (YES), that is, if post injection has been executed, the process proceeds to step S19, where the second rich control is executed, and NOx trapped in the NOx trap 18 is reduced. In the second rich control, post-injection is executed, and the air-fuel ratio enrichment is performed by reducing the opening degree and supercharging pressure of the throttle valve 13 (and SCV15), and stopping the exhaust gas recirculation (the EGR valve 6 is fully closed). I do. At this time, it is desirable to further retard the fuel injection timing and simultaneously increase the fuel pressure PF to further increase the exhaust gas temperature.

上記ステップS18またはS19の実行後は、リッチ制御を所定時間TREDR実行したか否かを判別する(ステップS20)。この答が否定(NO)であるときは直ちに本処理を終了し、肯定(YES)であるときは、リッチ制御終了フラグFRENDを「1」に設定する(ステップS21)。リッチ制御終了フラグFRENDが「1」に設定されると、ステップS12の答が肯定(YES)であってもNOx還元のためのリッチ制御は実行されなくなる。   After execution of step S18 or S19, it is determined whether or not the rich control is executed for a predetermined time TREDR (step S20). If this answer is negative (NO), this process is immediately terminated. If the answer is affirmative (YES), the rich control end flag FREND is set to “1” (step S21). When the rich control end flag FREND is set to “1”, the rich control for NOx reduction is not executed even if the answer to step S12 is affirmative (YES).

図2の処理によれば、DPF17の再生処理実行中にエンジン運転状態がDPF再生困難領域R3にあると判定されたときは、第1リッチ制御または第2リッチ制御が実行され、NOxトラップ18に流入する排気が還元雰囲気に制御されるので、NOxトラップ18に捕集されたNOxを還元することができ、NOxトラップ18に捕集されたNOx量がNOxトラップ18の捕集能力を超えてNOxの排出量が増加することを防止することができる。DPF再生困難領域R3では、DPF17の再生処理は実行できないので、NOxの還元処理を実行することがDPF17の再生処理を遅らせることはない。エンジン運転状態がDPF再生処理が可能な領域R1またはR2に戻れば、またDPF再生処理が実行される(ステップS13)。したがって、DPF再生処理とNOx還元処理とを効率的に実行し、DPF17及びNOxトラップ18をともに良好な状態に維持することができる。   According to the process of FIG. 2, when it is determined that the engine operating state is in the DPF regeneration difficult region R3 during the regeneration process of the DPF 17, the first rich control or the second rich control is performed, and the NOx trap 18 Since the inflowing exhaust gas is controlled in a reducing atmosphere, the NOx trapped in the NOx trap 18 can be reduced, and the amount of NOx trapped in the NOx trap 18 exceeds the trapping capacity of the NOx trap 18 and the NOx. Can be prevented from increasing. Since the regeneration process of the DPF 17 cannot be performed in the DPF regeneration difficult region R3, the NOx reduction process does not delay the regeneration process of the DPF 17. If the engine operating state returns to the region R1 or R2 where the DPF regeneration process is possible, the DPF regeneration process is executed again (step S13). Therefore, the DPF regeneration process and the NOx reduction process can be efficiently executed, and both the DPF 17 and the NOx trap 18 can be maintained in a good state.

またポスト噴射を伴うDPF再生処理が実行されている状態、すなわちエンジン運転状態が中負荷中回転領域R2にある状態からDPF再生困難領域R3に移行したときは、ポスト噴射を伴う第1リッチ制御によって排気が還元雰囲気に制御される。したがって、エンジン運転パラメータの変更が少なくなり、エンジン運転状態を安定に維持しつつ、DPF再生処理からNOx還元のためのリッチ制御へ円滑に移行することができる。   Further, when the DPF regeneration process with post-injection is executed, that is, when the engine operating state shifts from the middle load mid-rotation region R2 to the DPF regeneration difficult region R3, the first rich control with post-injection is performed. Exhaust is controlled to a reducing atmosphere. Therefore, changes in the engine operating parameters are reduced, and the engine operation state can be maintained stably, and the DPF regeneration process can be smoothly shifted to the rich control for NOx reduction.

本実施形態では、スロットル弁13、SCV15、ターボチャージャ8、燃料噴射弁12、及びECU20によりフィルタ再生手段が構成され、スロットル弁13,SCV15,EGR弁6、ターボチャージャ8、燃料噴射弁12、及びECU20によりNOxトラップ再生手段が構成され、ECU20により運転状態判定手段が構成される。より詳細には、図2のステップS13がフィルタ再生手段の一部に相当し、ステップS16〜S21がNOxトラップ再生手段の一部に相当し、ステップS12が運転状態判定手段に相当する。   In this embodiment, the throttle valve 13, SCV15, turbocharger 8, fuel injection valve 12, and ECU 20 constitute filter regeneration means. The throttle valve 13, SCV15, EGR valve 6, turbocharger 8, fuel injection valve 12, and The ECU 20 constitutes a NOx trap regeneration means, and the ECU 20 constitutes an operating state determination means. More specifically, step S13 in FIG. 2 corresponds to part of the filter regeneration means, steps S16 to S21 correspond to part of the NOx trap regeneration means, and step S12 corresponds to the operating state determination means.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、触媒コンバータ16,DPF17,及びNOxトラック18は、図4に示すように、上流側からNOxトラップ18、触媒コンバータ16,及びDPF17の順に配置されていてもよい。
またスロットル弁13は、コンプレッサ9の上流側に配置されていてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, as shown in FIG. 4, the catalytic converter 16, the DPF 17, and the NOx track 18 may be arranged in the order of the NOx trap 18, the catalytic converter 16, and the DPF 17 from the upstream side.
The throttle valve 13 may be disposed on the upstream side of the compressor 9.

また上述した実施形態では、図2のステップS18またはS19で実行されるリッチ制御は、開始時点から所定時間TREDR経過後に終了するようにしたが、NOxトラップ18の下流側に酸素濃度センサを設け、この酸素濃度センサの出力に応じて、リッチ制御の終了時期を決定するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the rich control executed in step S18 or S19 in FIG. 2 is ended after a predetermined time TREDR from the start time, but an oxygen concentration sensor is provided on the downstream side of the NOx trap 18, The end time of rich control may be determined according to the output of the oxygen concentration sensor.

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの排気浄化装置としても適用が可能である。   The present invention can also be applied as an exhaust purification device for a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and its control apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図1に示す内燃機関を制御する処理の要部のフローチャートである。It is a flowchart of the principal part of the process which controls the internal combustion engine shown in FIG. 内燃機関の運転領域を示す図である。It is a figure which shows the operation area | region of an internal combustion engine. 排気系に設けられる装置の配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of arrangement | positioning of the apparatus provided in an exhaust system.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
6 排気還流制御弁(トラップ再生手段)
8 ターボチャージャ(フィルタ再生手段、NOxトラップ再生手段)
12 燃料噴射弁(フィルタ再生手段、NOxトラップ再生手段)
13 スロットル弁(フィルタ再生手段、NOxトラップ再生手段)
15 スワール制御弁(フィルタ再生手段、NOxトラップ再生手段)
17 ディーゼルパティキュレートフィルタ
18 NOxトラップ
20 電子制御ユニット(フィルタ再生手段、運転状態判定手段、NOxトラップ再生手段)
1 Internal combustion engine 6 Exhaust gas recirculation control valve (trap regeneration means)
8 Turbocharger (filter regeneration means, NOx trap regeneration means)
12 Fuel injection valve (filter regeneration means, NOx trap regeneration means)
13 Throttle valve (filter regeneration means, NOx trap regeneration means)
15 Swirl control valve (filter regeneration means, NOx trap regeneration means)
17 Diesel particulate filter 18 NOx trap 20 Electronic control unit (filter regeneration means, operation state determination means, NOx trap regeneration means)

Claims (2)

内燃機関の排気系に設けられ、排気中の煤を捕集するパティキュレートフィルタと、前記排気系に設けられ、排気中のNOxを捕集するNOxトラップと、前記パティキュレートフィルタに堆積した煤を燃焼させるフィルタ再生を実行するフィルタ再生手段とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記フィルタ再生手段によるフィルタ再生中に前記機関の運転状態がフィルタ再生困難領域にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、
前記機関の運転状態が前記フィルタ再生困難領域にあると判定されたとき、前記NOxトラップに流入する排気を還元雰囲気に制御するNOxトラップ再生手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A particulate filter provided in the exhaust system of the internal combustion engine for collecting soot in the exhaust, a NOx trap provided in the exhaust system for collecting NOx in the exhaust, and soot accumulated on the particulate filter. In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising filter regeneration means for performing filter regeneration for combustion,
An operation state determination unit that determines whether or not the operation state of the engine is in a filter regeneration difficult region during filter regeneration by the filter regeneration unit;
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: NOx trap regeneration means for controlling the exhaust gas flowing into the NOx trap to a reducing atmosphere when it is determined that the operating state of the engine is in the filter regeneration difficulty region. .
前記フィルタ再生手段が前記機関の気筒内に、当該気筒の膨張行程若しくは排気行程で燃料を供給するポスト噴射を実行しているとき、前記NOxトラップ再生手段は、前記ポスト噴射により排気を還元雰囲気に制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   When the filter regeneration means is performing post injection for supplying fuel into the cylinder of the engine during the expansion stroke or exhaust stroke of the cylinder, the NOx trap regeneration means is configured to bring the exhaust into a reducing atmosphere by the post injection. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is controlled.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205920B4 (en) * 2014-04-07 2021-03-04 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas cleaning system for an internal combustion engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000213332A (en) * 1999-01-26 2000-08-02 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2002339730A (en) * 2001-05-17 2002-11-27 Nissan Motor Co Ltd Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2003120373A (en) * 2001-10-15 2003-04-23 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2004324455A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2005048747A (en) * 2003-07-31 2005-02-24 Nissan Motor Co Ltd Combustion control device for internal combustion engine
JP2005344617A (en) * 2004-06-03 2005-12-15 Honda Motor Co Ltd Exhaust emission control device of diesel engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000213332A (en) * 1999-01-26 2000-08-02 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2002339730A (en) * 2001-05-17 2002-11-27 Nissan Motor Co Ltd Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2003120373A (en) * 2001-10-15 2003-04-23 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2004324455A (en) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2005048747A (en) * 2003-07-31 2005-02-24 Nissan Motor Co Ltd Combustion control device for internal combustion engine
JP2005344617A (en) * 2004-06-03 2005-12-15 Honda Motor Co Ltd Exhaust emission control device of diesel engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205920B4 (en) * 2014-04-07 2021-03-04 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas cleaning system for an internal combustion engine

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