JP4811333B2 - Exhaust gas purification system for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路に直列に配置された二つ以上の触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system for an internal combustion engine including two or more catalysts arranged in series in an exhaust passage of the internal combustion engine.
内燃機関の排気浄化システムにおいては、排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒に還元剤を供給することで該触媒を昇温させる場合がある。このように触媒を昇温させることで、該触媒もしくは該触媒よりも下流側に設けられた排気浄化装置の排気浄化能力を回復させることが出来る。 In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, the temperature of the catalyst may be raised by supplying a reducing agent to a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage. By raising the temperature of the catalyst in this way, it is possible to recover the exhaust purification capability of the exhaust purification device provided on the downstream side of the catalyst or the catalyst.
特許文献1には、内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒の活性度を、酸化触媒に流入する排気の温度および酸化触媒内を通過する排気の流速に基づいて推定する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for estimating the activity of an oxidation catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine based on the temperature of exhaust flowing into the oxidation catalyst and the flow rate of exhaust passing through the oxidation catalyst. Yes.
また、特許文献2には、内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒の活性度は排気の流速が大きいと低下することが開示されている。
酸化機能を有する第一および第二触媒が内燃機関の排気通路に上流側から順に直列に設けられている構成において、下流側に設けられた第二触媒を目標温度に昇温すべく、上流側に設けられた第一触媒よりもさらに上流側の排気通路を流れる排気中に還元剤を供給する場合がある。この場合、還元剤の一部が第一触媒において酸化され、第一触媒で酸化されなかった還元剤が第二触媒に供給され該第二触媒において酸化される。 In the configuration in which the first and second catalysts having an oxidation function are provided in series in the exhaust passage of the internal combustion engine in order from the upstream side, the upstream side is provided to raise the temperature of the second catalyst provided on the downstream side to the target temperature. In some cases, the reducing agent is supplied into the exhaust gas that flows through the exhaust passage further upstream than the first catalyst provided in the exhaust gas. In this case, a part of the reducing agent is oxidized in the first catalyst, and the reducing agent that has not been oxidized in the first catalyst is supplied to the second catalyst and oxidized in the second catalyst.
そのため、第二触媒は、第一触媒において還元剤が酸化されることで生じた熱量および第二触媒自体において還元剤が酸化されることで生じた熱量によって昇温する。 Therefore, the temperature of the second catalyst is increased by the amount of heat generated by oxidizing the reducing agent in the first catalyst and the amount of heat generated by oxidizing the reducing agent in the second catalyst itself.
このとき、第一触媒において還元剤が酸化されることで生じた熱量の一部が、排気が第二触媒に到達するまでに放熱によって失われる場合がある。排気中に供給された還元剤の量が同一であっても、第一触媒と第二触媒との間において排気から放熱される放熱量(以下、触媒間放熱量と称する)が変化すると、第二触媒が昇温することで到達する温度も変化する。 At this time, part of the heat generated by oxidizing the reducing agent in the first catalyst may be lost due to heat dissipation until the exhaust reaches the second catalyst. Even if the amount of reducing agent supplied into the exhaust gas is the same, if the amount of heat dissipated from the exhaust gas between the first catalyst and the second catalyst (hereinafter referred to as inter-catalyst heat dissipation amount) changes, The temperature reached when the two catalysts rise in temperature also changes.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、酸化機能を有する第一および第二触媒が内燃機関の排気通路に上流側から順に直列に設けられている場合において、第一触媒よりも上流側を流れる排気中に還元剤を供給することで第二触媒を昇温させるときに第二触媒の温度をより精度良く目標温度に制御することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problem, and in the case where the first and second catalysts having an oxidation function are provided in series in the exhaust passage of the internal combustion engine in order from the upstream side, the first catalyst Another object of the present invention is to provide a technique capable of controlling the temperature of the second catalyst to the target temperature with higher accuracy when the temperature of the second catalyst is raised by supplying a reducing agent into the exhaust gas flowing upstream. To do.
本発明は、第一触媒よりも上流側を流れる排気中に還元剤を供給することで第二触媒を昇温させるときに、第一触媒と前記第二触媒との間において排気から放熱される放熱量が多いほど還元剤の供給量を多くするものである。 The present invention releases heat from the exhaust between the first catalyst and the second catalyst when the temperature of the second catalyst is raised by supplying a reducing agent into the exhaust flowing upstream from the first catalyst. The greater the amount of heat released, the greater the amount of reducing agent supplied.
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する第一触媒と、
該第一触媒より下流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する第二触媒と、
該第一触媒よりも上流側の前記排気通路を流れる排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
該還元剤供給手段によって排気中に還元剤を供給することで前記第一および第二触媒に還元剤を供給し、それによって前記第二触媒を昇温させる昇温制御を実行する昇温制御実行手段と、
該昇温制御実行手段によって昇温制御が実行されたときに前記第一触媒と前記第二触媒との間において排気から放熱される放熱量を算出する放熱量算出手段と、を備え、
前記昇温制御実行手段による昇温制御の実行時における前記還元剤供給手段からの還元剤の供給量を、前記放熱量算出手段によって算出される放熱量が多いほど増加させることを特徴とする。
More specifically, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention is:
A first catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of an internal combustion engine;
A second catalyst having an oxidation function provided in the exhaust passage downstream of the first catalyst;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas flowing in the exhaust passage upstream of the first catalyst;
The temperature raising control is executed to supply the reducing agent to the first and second catalysts by supplying the reducing agent into the exhaust gas by the reducing agent supply means, thereby executing the temperature raising control for raising the temperature of the second catalyst. Means,
A heat release amount calculating means for calculating a heat release amount radiated from the exhaust between the first catalyst and the second catalyst when the temperature increase control is executed by the temperature increase control execution means,
The supply amount of the reducing agent from the reducing agent supply unit during the temperature increase control by the temperature increase control execution unit is increased as the heat release amount calculated by the heat release amount calculation unit increases.
還元剤供給手段からの還元剤の供給量が増加すると、第一触媒において酸化されずに第二触媒に供給される還元剤の量が増加する。そのため、第二触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量が増加する。 When the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply means increases, the amount of reducing agent supplied to the second catalyst without being oxidized in the first catalyst increases. Therefore, the calorific value generated by oxidizing the reducing agent in the second catalyst increases.
本発明によれば、触媒間放熱量が多いほど第二触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量が増加する。従って、昇温制御の実行時において第二触媒の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。 According to the present invention, the amount of heat generated by oxidation of the reducing agent in the second catalyst increases as the amount of heat released between the catalysts increases. Therefore, the temperature of the second catalyst can be controlled to the target temperature with higher accuracy when the temperature increase control is executed.
本発明においては、放熱量算出手段が、昇温制御実行手段によって昇温制御が実行されたときに第一触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量を算出する発熱量算出手段を有してもよい。この場合、放熱量算出手段は、発熱量算出手段によって算出される第一触媒での発熱量と内燃機関の吸入空気量とに基づいて触媒間放熱量を算出する。 In the present invention, the heat release amount calculation means has a heat generation amount calculation means for calculating a heat generation amount generated by oxidizing the reducing agent in the first catalyst when the temperature increase control is executed by the temperature increase control execution means. May be. In this case, the heat release amount calculation means calculates the heat release amount between the catalysts based on the heat generation amount in the first catalyst calculated by the heat generation amount calculation means and the intake air amount of the internal combustion engine.
第一触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量は還元剤が供給されるときにおける第一触媒の温度が高いほど多い。また、還元剤が供給されるときにおける内燃機関の吸入空気量が少ないほど排気の流量は少なく、第一触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量は排気の流量が少ないほど多い。そのため、発熱量算出手段は、第一触媒の温度および内燃機関の吸入空気量に基づいて第一触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量を算出してもよい。 The amount of heat generated by oxidizing the reducing agent in the first catalyst increases as the temperature of the first catalyst increases when the reducing agent is supplied. Further, the smaller the intake air amount of the internal combustion engine when the reducing agent is supplied, the smaller the flow rate of the exhaust gas. Therefore, the calorific value calculation means may calculate the calorific value generated by oxidizing the reducing agent in the first catalyst based on the temperature of the first catalyst and the intake air amount of the internal combustion engine.
第一触媒から流出する排気の温度と排気通路の外部との温度差が大きいほど触媒間放熱量は多くなる。そのため、第一触媒での発熱量が多いほど触媒間放熱量が多くなる。また、内燃機関の吸入空気量が少ないほど(即ち、排気の流量が少ないほど)第一触媒から流出した排気が第二触媒に到達するまでにかかる時間が長くなる。そのため、内燃機関の吸入空気量が少ないほど触媒間放熱量が多くなる。これらにより、第一触媒での発熱量と内燃機関の吸入空気量とに基づいて触媒間放熱量を算出することが出来る。 The greater the temperature difference between the temperature of the exhaust gas flowing out from the first catalyst and the outside of the exhaust passage, the greater the heat release amount between the catalysts. Therefore, the greater the amount of heat generated by the first catalyst, the greater the amount of heat released between the catalysts. Further, the smaller the intake air amount of the internal combustion engine (that is, the smaller the exhaust gas flow rate), the longer it takes for the exhaust gas flowing out from the first catalyst to reach the second catalyst. Therefore, the smaller the intake air amount of the internal combustion engine, the greater the heat release amount between the catalysts. Thus, the heat release amount between the catalysts can be calculated based on the heat generation amount in the first catalyst and the intake air amount of the internal combustion engine.
本発明においては、昇温制御実行手段が、昇温制御の実行を開始する時の第二触媒の温度と目標温度との差に基づいて還元剤供給手段からの還元剤の供給量の基準値である基準供給量を算出する基準供給量算出手段を有してもよい。この場合、昇温制御の実行時に、基準供給量算出手段によって算出された基準供給量の還元剤を還元剤供給手段から供給し、その後、放熱量算出手段によって算出される放熱量に基づいて還元剤供給手段からの還元剤の供給量を補正してもよい。 In the present invention, the reference value for the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply means based on the difference between the temperature of the second catalyst and the target temperature when the temperature increase control execution means starts executing the temperature increase control. There may be provided a reference supply amount calculating means for calculating the reference supply amount. In this case, when the temperature increase control is performed, the reference supply amount of the reducing agent calculated by the reference supply amount calculation unit is supplied from the reducing agent supply unit, and then the reduction is performed based on the heat release amount calculated by the heat dissipation amount calculation unit. The supply amount of the reducing agent from the agent supply means may be corrected.
これによれば、第二触媒の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。 According to this, the temperature of the second catalyst can be controlled to the target temperature with higher accuracy.
本発明によれば、酸化機能を有する第一および第二触媒が内燃機関の排気通路に上流側から順に直列に設けられている場合において、第一触媒よりも上流側を流れる排気中に還元剤を供給することで第二触媒を昇温させるときに第二触媒の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。 According to the present invention, when the first and second catalysts having an oxidation function are provided in series in the exhaust passage of the internal combustion engine in order from the upstream side, the reducing agent is present in the exhaust flowing upstream from the first catalyst. The temperature of the second catalyst can be controlled to the target temperature with higher accuracy when the temperature of the second catalyst is raised.
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施例1>
<内燃機関の吸排気系の概略構成>
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関1には吸気通路2および排気通路3が接続されている。
<Example 1>
<Schematic configuration of intake and exhaust system of internal combustion engine>
Here, a case where the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle. An
吸気通路2にはターボチャージャ15のコンプレッサハウジング15aが設置されている。吸気通路2におけるコンプレッサハウジング15aよりも上流側にはエアフローメータ4が設けられている。吸気通路2におけるコンプレッサハウジング15aよりも下流側にはスロットル弁5が設けられている。
A compressor housing 15 a of a
排気通路3にはターボチャージャ15のタービンハウジング15bが設置されている。排気通路3におけるタービンハウジング15bより下流側には第一酸化触媒6が設けられている。第一酸化触媒6よりも下流側の排気通路3には、第二酸化触媒7とパティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタと称する)8とが上流側から順に互いに近接して設けられている。
A turbine housing 15 b of the
第一酸化触媒6は第二酸化触媒7よりも熱容量が小さい触媒である。フィルタ8は排気中の粒子状物質(Particulate Matter:以下、PMと称する)を捕集する。該フィルタ8には吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒と称する)9が担持されている。
The first oxidation catalyst 6 is a catalyst having a smaller heat capacity than the first dioxide catalyst 7. The
本実施例においては、第一酸化触媒6および第二酸化触媒7が、それぞれ本発明に係る第一触媒および第二触媒に相当する。尚、第一酸化触媒6および第二酸化触媒7を酸化触媒以外の酸化機能を有する触媒に置き換えてもよい。 In this embodiment, the first oxidation catalyst 6 and the second dioxide catalyst 7 correspond to the first catalyst and the second catalyst according to the present invention, respectively. The first oxidation catalyst 6 and the second dioxide catalyst 7 may be replaced with a catalyst having an oxidation function other than the oxidation catalyst.
排気通路3におけるタービンハウジング15bより上流側には排気中に還元剤として燃料を添加する燃料添加弁10が設けられている。本実施例においては、燃料添加弁10が本発明に係る還元剤供給手段に相当する。
A
さらに、排気通路3におけるタービンハウジング15bより下流側であり第一酸化触媒6の直上流には、第一酸化触媒6に流入する排気の温度を検出する第一温度センサ11が設けられている。また、排気通路3における第一酸化触媒6よりも下流側であり第二酸化触媒7の直上流には、第二酸化触媒7に流入する排気の温度を検出する第二温度センサ12が設けられている。
Furthermore, a first temperature sensor 11 that detects the temperature of the exhaust gas flowing into the first oxidation catalyst 6 is provided in the
内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。ECU20には、エアフローメータ4および第一温度センサ11、第二温度センサ12が電気的に接続されている。さらに、ECU20には、内燃機関1のクランク角を検出するクランクポジションセンサ13および内燃機関1を搭載した車両のアクセル開度を検出するアクセル開度セ
ンサ14が電気的に接続されている。これらの出力信号がECU20に入力される。
The internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (ECU) 20. The air flow meter 4, the first temperature sensor 11, and the
ECU20は、クランクポジションセンサ13の出力信号に基づいて内燃機関1の機関回転数を算出し、アクセル開度センサ14の出力信号に基づいて内燃機関1の機関負荷を算出する。
The
また、ECU20には、内燃機関1の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁およびスロットル弁5、燃料添加弁10が電気的に接続されている。ECU20によってこれらが制御される。
The
<昇温制御>
フィルタ8に捕集されたPMを除去する場合やNOx触媒9に吸蔵されたSOxを還元する場合、フィルタ8を昇温させる必要がある。本実施例においては、フィルタ8を昇温させる場合、燃料添加弁10から排気中に燃料を添加することで第一および第二酸化触媒6、7に燃料を供給し、それによって第二酸化触媒7を昇温させる昇温制御を行う。第二酸化触媒7が昇温することでフィルタ8に流入する排気の温度が上昇する。これによって、フィルタ8が昇温する。尚、本実施例においては、第二酸化触媒7とフィルタ8とが互いに近接して設置されている。そのため、第二酸化触媒7とフィルタ8と間における排気からの放熱が抑制される。
<Temperature control>
When removing PM collected by the
昇温制御においては、燃料添加弁10からの燃料添加量を制御することで第二酸化触媒7の温度を目標温度に制御する。目標温度は、昇温制御を実行する目的に応じて予め定められている。つまり、フィルタ8に捕集されたPMを除去するために昇温制御を実行する場合は、目標温度はフィルタ8の温度をPMの酸化が可能な温度とすることが出来る値である。また、NOx触媒9に吸蔵されたSOxを還元するために昇温制御を実行する場合は、目標温度はフィルタ8の温度(即ち、NOx触媒9の温度)をSOxの還元が可能な温度とすることが出来る値である。
In the temperature increase control, the temperature of the second dioxide catalyst 7 is controlled to the target temperature by controlling the amount of fuel added from the
本実施例においては、燃料添加弁10から排気中に添加された燃料は、先ず、第一酸化触媒6に供給される。そして、第二酸化触媒7には、第一酸化触媒6において酸化されなかった燃料と共に、第一酸化触媒6において燃料が酸化されることで生じた熱量が供給される。
In the present embodiment, the fuel added to the exhaust gas from the
このとき、第一酸化触媒6において燃料が酸化されることで生じた熱量の一部が、排気が第二酸化触媒7に到達するまでに放熱によって失われる。そのため、昇温制御の実行時において、燃料添加弁10からの燃料添加量が同一であっても、第一酸化触媒6と第二酸化触媒7との間において排気から放熱される放熱量である触媒間放熱量が多いほど、第二酸化触媒7が昇温することで到達する温度は低くなる。
At this time, part of the heat generated by the oxidation of the fuel in the first oxidation catalyst 6 is lost due to heat dissipation until the exhaust reaches the second dioxide catalyst 7. Therefore, even when the fuel addition amount from the
そこで、本実施例では、昇温制御の実行時において、触媒間放熱量が多いほど燃料添加弁10からの燃料添加量を増加させる。燃料添加弁10からの燃料添加量が増加すると、第一酸化触媒6において酸化されずに第二酸化触媒7に供給される燃料の量が増加する。そのため、第二酸化触媒7において燃料が酸化されることで生じる発熱量が増加する。
Therefore, in this embodiment, when the temperature increase control is performed, the amount of fuel added from the
ここで、本実施例に係る昇温制御のルーチンについて図2に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。本実施例においては、本ルーチンを実行するECU20が、本発明に係る昇温制御実行手段に相当する。
Here, the routine of temperature increase control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the
本ルーチンでは、ECU20は、先ずS101において、昇温制御の実行条件が成立し
たか否かを判別する。ここで、昇温制御の実行条件とは、即ち、フィルタ8に捕集されたPMを除去するフィルタ再生制御の実行条件やNOx触媒9に吸蔵されたSOxを還元するSOx被毒回復制御の実行条件等である。S101において、肯定判定された場合、ECU20はS102に進み、否定判定された場合、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In this routine, the
S102において、ECU20は、燃料添加弁10からの燃料添加量の基準値Qfaddbaseを算出する。基準値Qfaddbaseは、現時点の第二酸化触媒7の温度と昇温制御において目標とする目標温度との差に基づいて算出される。上述したように、目標温度は昇温制御の目的に応じて予め定められている。第二酸化触媒7の温度は、第二温度センサ12の検出値および内燃機関1の運転状態等に基づいて算出することが出来る。本実施例においては、このS102を実行するECU20が、本発明に係る基準供給量算出手段に相当する。
In S102, the
次に、ECU20は、S103に進み、燃料添加量Qfaddを基準値Qfaddbaseに設定して、燃料添加弁10からの燃料添加を実行する。
Next, the
次に、ECU20は、S104に進み、第一酸化触媒6の温度Tc1を算出する。第一酸化触媒6の温度Tc1は、第一温度センサ11の検出値および燃料添加量の基準値Qfaddbase等に基づいて算出することが出来る。
Next, the
次に、ECU20は、S105に進み、第一酸化触媒6の温度Tc1と第二温度センサ12の検出値Ts2との差に基づいて触媒間放熱量Qhrを算出する。本実施例においては、このS105を実行するECU20が、本発明に係る放熱量算出手段に相当する。
Next, the
次に、ECU20は、S106に進み、触媒間放熱量Qhrに基づいて燃料添加弁10からの燃料添加量Qfaddを補正する。このとき、ECU20は、触媒間放熱量Δhrが多いほど燃料添加弁10からの燃料添加量Qfaddを増加させる。その後、ECU20は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
Next, the
本実施例によれば、第二酸化触媒7に供給される燃料が触媒間放熱量に相当する分増加する。そのため、触媒間放熱量分の熱量が、第二酸化触媒7において燃料が酸化されることで生じる発熱量の増加分によって補われる。従って、昇温制御の実行時において第二酸化触媒7の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。 According to this embodiment, the fuel supplied to the second dioxide catalyst 7 increases by the amount corresponding to the heat release amount between the catalysts. Therefore, the amount of heat corresponding to the amount of heat dissipated between the catalysts is supplemented by an increase in the amount of heat generated by the oxidation of fuel in the second dioxide catalyst 7. Accordingly, the temperature of the second dioxide catalyst 7 can be controlled to the target temperature with higher accuracy when the temperature increase control is executed.
<実施例2>
図3は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例においては、排気通路3に実施例1に係る第一および第二温度センサ11、12が設けられていない。この点以外の構成は実施例1と同様であるため、同様の構成には同様の参照番号を付しその説明を省略する。
<Example 2>
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the intake and exhaust system of the internal combustion engine according to the present embodiment. In the present embodiment, the first and
<昇温制御>
本実施例においても、フィルタ8を昇温させる場合、実施例1と同様の昇温制御が行われる。ここで、昇温制御の実行時における燃料添加弁10からの燃料添加量Qfaddと第一酸化触媒6での発熱量Qh1、第二酸化触媒7での発熱量Qh2の関係について図4に基づいて説明する。図4は、燃料添加弁10からの燃料添加量Qfaddに対する第一酸化触媒6での発熱量Qh1および第二酸化触媒7での発熱量Qh2の割合を示す図である。図4において、Qhrは触媒間放熱量を表しており、Qhsは第二酸化触媒7に供給される熱量を表しており、Qfsは第二酸化触媒7に供給される燃料を表している。また、図4の(a)は第一酸化触媒6での燃料の酸化量が比較的多い場合を示しており、図4
の(b)は第一酸化触媒6での燃料の酸化量が比較的少ない場合を示している。
<Temperature control>
Also in the present embodiment, when the temperature of the
(B) shows a case where the oxidation amount of the fuel in the first oxidation catalyst 6 is relatively small.
図4に示すように、燃料添加弁10からの燃料添加量Qaddのうち、第一酸化触媒6において酸化されなかった分の燃料量Qfsが第二酸化触媒7に供給される。そして、この燃料量Qfs分の燃料が第二酸化触媒7において酸化されて第二酸化触媒7における発熱量となる。また、第一酸化触媒6において燃料が酸化されることで生じる発熱量Qh1のうち触媒間放熱量Qhrを差し引いた熱量Qhsが第二酸化触媒7に供給される。つまり、第二酸化触媒7に供給される燃料量Qfsと第二酸化触媒7に供給される熱量Qhsに相当する熱量とのは和が第二酸化触媒7における発熱量Qh2となる。
As shown in FIG. 4, the fuel amount Qfs that is not oxidized in the first oxidation catalyst 6 out of the fuel addition amount Qadd from the
第一酸化触媒6における燃料の酸化量が多いほど第一酸化触媒6での発熱量Qh1が多くなる。第一酸化触媒6での発熱量Qh1が多くなるほど第一酸化触媒6から流出する排気の温度が高くなる。第一酸化触媒6から流出する排気の温度と排気通路3の外部との温度差が大きいほど触媒間放熱量Qhrは多くなる。そのため、第一酸化触媒6での発熱量Qh1が多いほど触媒間放熱量Qhrが多くなる。
As the amount of fuel oxidized in the first oxidation catalyst 6 increases, the amount of heat generated Qh1 in the first oxidation catalyst 6 increases. The temperature of the exhaust gas flowing out from the first oxidation catalyst 6 increases as the calorific value Qh1 at the first oxidation catalyst 6 increases. The greater the temperature difference between the temperature of the exhaust gas flowing out from the first oxidation catalyst 6 and the outside of the
さらに、内燃機関1の吸入空気量Gaが少ないほど排気通路3における排気の流量は少なくなる。そして、排気の流量が少ないほど、第一酸化触媒6から流出した排気が第二酸化触媒7に到達するまでにかかる時間が長くなるため触媒間放熱量Qhrは多くなる。
Further, the smaller the intake air amount Ga of the internal combustion engine 1, the smaller the flow rate of exhaust gas in the
そこで、本実施例では、昇温制御の実行時における触媒間放熱量Qhrを第一酸化触媒6での発熱量Qh1と内燃機関1の吸入空気量Gaとに基づいて算出する。そして、実施例1と同様、触媒間放熱量Qhrが多いほど燃料添加弁10からの燃料添加量Qfaddを増加させる。
Therefore, in this embodiment, the inter-catalyst heat release amount Qhr when the temperature increase control is executed is calculated based on the heat generation amount Qh1 in the first oxidation catalyst 6 and the intake air amount Ga of the internal combustion engine 1. As in the first embodiment, the fuel addition amount Qfadd from the
以下、本実施例に係る昇温制御のルーチンについて図5に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本ルーチンは、図2に示すルーチンのS104およびS105をS204およびS205に置き換えたものである。そのため、S204およびS205についてのみ説明し、その他のステップの説明を省略する。本実施例においては、本ルーチンを実行するECU20が、本発明に係る昇温制御実行手段に相当する。
Hereinafter, the routine of temperature increase control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the
本ルーチンでは、ECU20は、S103の次にS204に進む。S204において、ECU20は第一酸化触媒6での発熱量Qh1を算出する。第一酸化触媒6での発熱量Qh1は、燃料が供給されたときの第一酸化触媒6の温度が高いほど、つまり、内燃機関1から排出される排気の温度が高いほど多い。また、第一酸化触媒6での発熱量Qh1は、燃料が供給されたときの排気の流量が少ないほど、つまり、内燃機関1の吸入空気量Gaが少ないほど多い。これらにより、第一酸化触媒6での発熱量Qh1は、内燃機関1の運転状態および燃料添加量の基準値Qfaddbaseに基づいて算出することが出来る。本実施例においては、このS204を実行するECU20が、本発明に係る発熱量算出手段に相当する。
In this routine, the
次に、ECU20は、S205に進み、第一酸化触媒6での発熱量Qh1および内燃機関1の吸入空気量Gaに基づいて触媒間放熱量Qhrを算出する。第一酸化触媒6での発熱量Qh1および内燃機関1の吸入空気量Gaと触媒間放熱量Qhrとの関係は実験等によって求められており、ECU20にマップとして予め記憶されている。その後、ECU20はS106に進む。
Next, the
本実施例によっても、第二酸化触媒7に供給される燃料が触媒間放熱量Qhrに相当する分増加する。そのため、触媒間放熱量Qhr分の熱量が、第二酸化触媒7において燃料
が酸化されることで生じる発熱量Qh2の増加分によって補われる。従って、昇温制御の実行時において第二酸化触媒7の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。
Also in this embodiment, the fuel supplied to the second dioxide catalyst 7 increases by an amount corresponding to the inter-catalyst heat release amount Qhr. Therefore, the amount of heat corresponding to the inter-catalyst heat release amount Qhr is supplemented by the increase in the heat generation amount Qh <b> 2 generated when the fuel is oxidized in the second dioxide catalyst 7. Accordingly, the temperature of the second dioxide catalyst 7 can be controlled to the target temperature with higher accuracy when the temperature increase control is executed.
<変形例>
図6は、本実施例の変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例においては、排気通路3の第一酸化触媒6よりも下流側且つ第二酸化触媒7よりも上流側に排気の酸素濃度を検出するO2センサ16が設けられている。この点以外の構成は図3に示す概略構成図と同様であるため、同様の構成には同様の参照番号を付しその説明を省略する。
<Modification>
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an intake / exhaust system of an internal combustion engine according to a modification of the present embodiment. In the present embodiment, an O 2 sensor 16 that detects the oxygen concentration of the exhaust gas is provided downstream of the first oxidation catalyst 6 and upstream of the second dioxide catalyst 7 in the
本変形例においても、上記と同様の昇温制御が行われるが、その際の第一酸化触媒6での発熱量Qh1の算出方法が上記と異なる。以下、本変形例に係る第一酸化触媒6での発熱量Qh1の算出方法について説明する。 In the present modification as well, temperature increase control similar to the above is performed, but the method of calculating the calorific value Qh1 in the first oxidation catalyst 6 at that time is different from the above. Hereinafter, a method for calculating the calorific value Qh1 in the first oxidation catalyst 6 according to this modification will be described.
第一酸化触媒6において燃料が酸化されると該第一酸化触媒6から流出する排気のO2濃度が低下する。つまり、第一酸化触媒6から流出する排気のO2濃度が低いほど第一酸化触媒6において燃料が酸化することで生じる発熱量Qh1は多いと判断することが出来る。そこで、本変形例においては、昇温制御の実行時に、O2センサ16の検出値および内燃機関1の吸入空気量Gaに基づいて第一酸化触媒6での発熱量Qh1を算出する。 When the fuel is oxidized in the first oxidation catalyst 6, the O 2 concentration of the exhaust gas flowing out from the first oxidation catalyst 6 decreases. That is, it can be determined that the lower the O 2 concentration of the exhaust gas flowing out from the first oxidation catalyst 6, the greater the calorific value Qh 1 generated when the fuel is oxidized in the first oxidation catalyst 6. Therefore, in the present modification, the heat generation amount Qh1 in the first oxidation catalyst 6 is calculated based on the detected value of the O 2 sensor 16 and the intake air amount Ga of the internal combustion engine 1 when the temperature increase control is executed.
尚、上記実施例1および2において、第一酸化触媒6はターボチャージャ15のタービンハウジング15bよりも上流側の排気通路3に設けられてもよい。この場合、第一酸化触媒6と第二酸化触媒7との間にタービンハウジング15bが位置することになる。タービンハウジング15bを排気が通過することで触媒間放熱量は多くなる。このような場合であっても、実施例1および2によれば、昇温制御の実行時に、触媒間放熱量に基づいて燃料添加弁10からの燃料添加量が補正されるため、第二酸化触媒7の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。
In the first and second embodiments, the first oxidation catalyst 6 may be provided in the
また、上記実施例1および2において、第一酸化触媒6は排気通路3の曲部に設けられても良い。排気通路3の曲部においては排気の流量が多くなる(排気の流速が高くなる)。このような場合であっても、実施例1および2によれば、昇温制御の実行時に、触媒間放熱量に基づいて燃料添加弁10からの燃料添加量が補正されるため、第二酸化触媒7の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。
In the first and second embodiments, the first oxidation catalyst 6 may be provided at the curved portion of the
また、上記実施例1および2において、第二酸化触媒7を設けずに、昇温制御を第一酸化触媒6およびNOx触媒9に燃料を供給することでフィルタ8を目標温度に昇温する制御としてもよい。このような場合、触媒間放熱量は第一酸化触媒6とフィルタ8との間において排気から放熱される放熱量として算出される。そして、昇温制御の実行時に、触媒間放熱量に基づいて燃料添加弁10からの燃料添加量が補正されることで、フィルタ8の温度をより精度良く目標温度に制御することが出来る。
In the first and second embodiments, the temperature increase control is performed as a control for increasing the temperature of the
上記実施例1および2においては、燃料添加弁10からの燃料添加に代えて、内燃機関1において主燃料噴射より後の時期に副燃料噴射を実行することで排気中に燃料を供給してもよい。
In the first and second embodiments, instead of adding fuel from the
1・・・内燃機関
2・・・吸気通路
3・・・排気通路
4・・・エアフローメータ
5・・・スロットル弁
6・・・第一酸化触媒
7・・・第二酸化触媒
8・・・パティキュレートフィルタ
9・・・吸蔵還元型NOx触媒
10・・燃料添加弁
11・・第一温度センサ
12・・第二温度センサ
16・・O2センサ
20・・ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
該第一触媒より下流側の前記排気通路に設けられた酸化機能を有する第二触媒と、
該第一触媒よりも上流側の前記排気通路を流れる排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
該還元剤供給手段によって排気中に還元剤を供給することで前記第一および第二触媒に還元剤を供給し、それによって前記第二触媒を昇温させる昇温制御を実行する昇温制御実行手段と、
該昇温制御実行手段によって昇温制御が実行されたときに前記第一触媒と前記第二触媒との間において排気から放熱される放熱量を算出する放熱量算出手段と、を備え、
前記放熱量算出手段が、
前記昇温制御実行手段によって昇温制御が実行されたときに前記第一触媒において還元剤が酸化されることで生じる発熱量を算出する発熱量算出手段を有し、
該発熱量算出手段によって算出される前記第一触媒での発熱量と前記内燃機関の吸入空気量とに基づいて放熱量を算出するものであって、
前記昇温制御実行手段による昇温制御の実行時における前記還元剤供給手段からの還元剤の供給量を、前記放熱量算出手段によって算出される放熱量が多いほど増加させることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 A first catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of an internal combustion engine;
A second catalyst having an oxidation function provided in the exhaust passage downstream of the first catalyst;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas flowing in the exhaust passage upstream of the first catalyst;
The temperature raising control is executed to supply the reducing agent to the first and second catalysts by supplying the reducing agent into the exhaust gas by the reducing agent supply means, thereby executing the temperature raising control for raising the temperature of the second catalyst. Means,
A heat release amount calculating means for calculating a heat release amount radiated from the exhaust between the first catalyst and the second catalyst when the temperature increase control is executed by the temperature increase control execution means,
The heat dissipation amount calculating means
A calorific value calculating means for calculating a calorific value generated by oxidizing the reducing agent in the first catalyst when the temperature raising control is executed by the temperature raising control executing means;
Calculating a heat release amount based on a heat generation amount of the first catalyst calculated by the heat generation amount calculation means and an intake air amount of the internal combustion engine;
An internal combustion engine characterized in that the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply means when the temperature raising control execution means is executed is increased as the heat release amount calculated by the heat release amount calculation means increases. Engine exhaust purification system.
昇温制御の実行を開始する時の前記第二触媒の温度と目標温度との差に基づいて前記還元剤供給手段からの還元剤の供給量の基準値である基準供給量を算出する基準供給量算出手段を有し、
昇温制御の実行時に、前記基準供給量算出手段によって算出された基準供給量の還元剤を前記還元剤供給手段から供給し、その後、前記放熱量算出手段によって算出される放熱量に基づいて前記還元剤供給手段からの還元剤の供給量を補正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システム。 The temperature rise control execution means is
Reference supply for calculating a reference supply amount that is a reference value of the supply amount of the reducing agent from the reducing agent supply means based on the difference between the temperature of the second catalyst and the target temperature when starting the temperature increase control Having a quantity calculating means,
When the temperature increase control is performed, the reference supply amount of the reducing agent calculated by the reference supply amount calculation unit is supplied from the reducing agent supply unit, and then, based on the heat release amount calculated by the heat release amount calculation unit. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the supply amount of the reducing agent from the reducing agent supply means is corrected.
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