JP4868284B2 - Exhaust gas purification method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関から排出された排気ガスを浄化するための触媒を還元剤により再生処理する場合、空燃比センサを用いて還元剤の添加量を制御する方法およびその装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for controlling an addition amount of a reducing agent using an air-fuel ratio sensor when a catalyst for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine is regenerated with a reducing agent.

内燃機関から排出される排気ガスに対する環境への影響をできるだけ少なくするため、排気ガス中に含まれる有害成分を捕捉したり吸着したりする触媒装置を内燃機関の排気通路中に組み込んだ排気ガス浄化装置が知られている。例えば、特許文献1には排気ガス中の窒素酸化物(以下、NOXと記述する)を捕捉する窒素還元触媒を用いた排気ガス浄化装置が開示されている。   Exhaust gas purification that incorporates a catalyst device in the exhaust passage of the internal combustion engine to capture and adsorb harmful components contained in the exhaust gas in order to minimize the environmental impact on the exhaust gas emitted from the internal combustion engine The device is known. For example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification device using a nitrogen reduction catalyst that captures nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) in exhaust gas.

このような触媒を用いた排気ガス浄化装置においては、硫黄被毒などによる機能低下が起こるため、定期的に触媒の再生処理を行う必要がある。特許文献1においては、窒素還元触媒に捕捉されたNOXを還元処理して無害化させるため、窒素還元触媒よりも上流側の排気通路内に燃料を還元剤として添加し、NOXを分解させた状態で窒素還元触媒から取り除くようにしている。この場合、排気通路内への燃料の添加量は、窒素還元触媒よりも下流側に位置する排気通路内の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサからの検出情報に基づいて設定している。   In such an exhaust gas purifying apparatus using a catalyst, a function deterioration due to sulfur poisoning or the like occurs, and therefore it is necessary to periodically regenerate the catalyst. In Patent Document 1, in order to detoxify the NOx trapped by the nitrogen reduction catalyst, the fuel is added as a reducing agent in the exhaust passage upstream of the nitrogen reduction catalyst, and the NOx is decomposed. Is removed from the nitrogen reduction catalyst. In this case, the amount of fuel added to the exhaust passage is set based on detection information from an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage located downstream of the nitrogen reduction catalyst. .

排気ガス浄化装置を組み込んだディーゼルエンジンなどの圧縮点火式内燃機関においては、空燃比センサの検出雰囲気に高濃度の還元剤の未燃成分、より具体的には炭化水素が存在している場合、空燃比センサの検出値がリーン側にずれてしまうことが知られている。このため、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側、つまり酸素不足側となるように燃料の添加量をフィードバック制御する場合、空燃比センサの検出値に基づいて還元剤の添加量を設定すると、実際に必要な量よりも多量の還元剤が窒素還元触媒に添加されることとなる。この結果、大気中に未燃状態の還元剤がそのまま排出されてしまい、正確なフィードバック制御を行うことができなくなる上、白煙が発生したり、燃費が悪化したりする可能性がある。   In a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine incorporating an exhaust gas purification device, when an unburned component of a high concentration reducing agent, more specifically, a hydrocarbon exists in a detection atmosphere of an air-fuel ratio sensor, It is known that the detection value of the air-fuel ratio sensor shifts to the lean side. For this reason, when feedback control is performed so that the target air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the oxygen-deficient side, the amount of reducing agent added is set based on the detected value of the air-fuel ratio sensor As a result, a larger amount of reducing agent than that actually required is added to the nitrogen reduction catalyst. As a result, the unburned reducing agent is discharged as it is into the atmosphere, and accurate feedback control cannot be performed, and white smoke may be generated or fuel consumption may be deteriorated.

上述した特許文献1においては、排気ガス中に添加された燃料の状態、つまりその分子量と、空燃比センサによる検出値とに応じた補正マップを車載の電子制御ユニットに予め組み込んでいる。そして、排気ガス中の燃料の分子量と空燃比センサの検出値とに対応した空燃比を補正マップから読み出し、これに基づいて還元剤の添加量を設定している。   In Patent Document 1 described above, a correction map corresponding to the state of the fuel added to the exhaust gas, that is, the molecular weight thereof and the value detected by the air-fuel ratio sensor is incorporated in advance in the on-vehicle electronic control unit. The air-fuel ratio corresponding to the molecular weight of the fuel in the exhaust gas and the detected value of the air-fuel ratio sensor is read from the correction map, and the addition amount of the reducing agent is set based on this.

特開2004−316458号公報JP 2004-316458 A

窒素還元触媒よりも下流側の排気通路に空燃比センサを組み込んだ内燃機関においては、排気ガス中に還元剤を添加して窒素還元触媒を再生処理する際に空燃比センサの特性に起因する検出誤差が必然的に生ずる。図7は、炭化水素濃度が比較的高い雰囲気における空燃比センサの出力特性を示すグラフである。図中、斜線の領域が添加剤の添加量を示しており、二点鎖線が実際の空燃比の変化を示している。炭化水素濃度が比較的高い雰囲気では、空燃比センサにより検出された実線で示す検出値が二点鎖線で示す実際の空燃比よりもリーン側にずれてしまうことがこの図7から理解できよう。このような不具合は、三元触媒の再生処理の際に空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御する場合や、排気ガス中に含まれるSOX、つまり硫黄酸化物によって低下した触媒の機能を回復させるための硫黄被毒回復処理の場合においても同様である。   In an internal combustion engine that incorporates an air-fuel ratio sensor in the exhaust passage downstream of the nitrogen reduction catalyst, detection due to the characteristics of the air-fuel ratio sensor when regenerating the nitrogen reduction catalyst by adding a reducing agent to the exhaust gas An error inevitably occurs. FIG. 7 is a graph showing the output characteristics of the air-fuel ratio sensor in an atmosphere with a relatively high hydrocarbon concentration. In the figure, the hatched area indicates the amount of additive added, and the alternate long and two short dashes line indicates the actual change in the air-fuel ratio. It can be understood from FIG. 7 that in an atmosphere having a relatively high hydrocarbon concentration, the detected value indicated by the solid line detected by the air-fuel ratio sensor is shifted to the lean side from the actual air-fuel ratio indicated by the two-dot chain line. Such inconveniences may occur when the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio during regeneration of the three-way catalyst, or when the function of the catalyst is reduced due to SOX contained in exhaust gas, that is, sulfur oxide. The same applies to the sulfur poisoning recovery process for recovery.

特許文献1に開示されているように、空燃比センサによる検出値を排気ガス中に添加された燃料の分子量に応じて補正し、これに基づいて燃料の添加量をフィードバック制御することによって、上述した不具合をある程度解消することが可能である。しかしながら、特許文献1においては排気ガス中への燃料の添加量が変化することを考慮していないため、補正された空燃比が実際に適切な空燃比とはならない場合が頻繁に生ずる。   As disclosed in Patent Document 1, the value detected by the air-fuel ratio sensor is corrected in accordance with the molecular weight of the fuel added to the exhaust gas, and the amount of fuel added is feedback-controlled based on the corrected value. It is possible to solve the problem that has occurred. However, since Patent Document 1 does not consider the change in the amount of fuel added to the exhaust gas, the corrected air-fuel ratio often does not actually become an appropriate air-fuel ratio.

本発明の目的は、排気ガス中に還元剤を添加して触媒の再生処理を行う場合、空燃比センサが炭化水素濃度の高い雰囲気にあっても還元剤の添加量をより正確に制御し得る排気ガス浄化方法およびその装置を提供することにある。   It is an object of the present invention to more accurately control the amount of reducing agent added even when the air-fuel ratio sensor is in an atmosphere with a high hydrocarbon concentration when a reducing agent is added to the exhaust gas and the catalyst is regenerated. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method and an apparatus therefor.

本発明の第1の形態は、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための触媒よりも流側の排気通路中に還元剤を添加して触媒の再生処理を行う排気ガス浄化方法であって、
燃焼室内に供給される吸入空気量を検出するステップと、
触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比を検出するステップと、
検出された吸入空気量と検出された空燃比とに基づき、排気通路中に添加された還元剤の量を算出するステップと、
この算出された還元剤の添加量と、実際に排気通路中に添加された還元剤の量とを比較するステップと、
この比較結果に基づき、触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、排気通路中に添加される還元剤の量を補正するステップと
算出された還元剤の添加量と実際に排気通路中に添加された還元剤の量との比較結果に基づいて目標空燃比を補正するステップと
を具え、排気通路中に添加される還元剤の量を補正するステップは、補正された目標空燃比に対して行われることを特徴とするものである。
First embodiment of the present invention, an exhaust gas by adding a reducing agent into the exhaust passage on the upstream side of the catalyst for purifying exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine performs the reproduction process of the catalyst A purification method,
Detecting the amount of intake air supplied into the combustion chamber;
Detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst;
Calculating the amount of reducing agent added to the exhaust passage based on the detected intake air amount and the detected air-fuel ratio;
Comparing the calculated amount of reducing agent added with the amount of reducing agent actually added into the exhaust passage;
Based on this comparison result, correcting the amount of reducing agent added to the exhaust passage so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio ;
A step of correcting the target air-fuel ratio based on a comparison result between the calculated amount of reducing agent added and the amount of reducing agent actually added to the exhaust passage. The step of correcting the amount is performed with respect to the corrected target air-fuel ratio .

排気通路内の炭化水素濃度と、実際に排気通路中に添加された還元剤の量QRに対する算出された還元剤の量QCの割合(以下、これを添加量比と呼称する)QC/QRとの関係を図8に模式的に示す。この図8のグラフから明らかなように、排気通路内の炭化水素濃度が高くなるに連れて添加量比QC/QRも無視できなくなるような小さな値となることが理解されよう。本発明においては、触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比を検出し、この検出された空燃比と燃焼室内に供給される吸入空気量とに基づき、排気通路中に添加された還元剤の量を算出する。そして、この算出された還元剤の量と実際に排気通路中に添加された還元剤の量とを比較し、この比較結果に基づき、触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、排気通路中に添加される還元剤の量を補正する。このように、排気通路内に還元剤を添加することにより、炭化水素の濃度が高くなる触媒再生処理時に空燃比の補正が行われるThe hydrocarbon concentration in the exhaust passage and the ratio of the calculated reducing agent amount QC to the reducing agent amount QR actually added in the exhaust passage (hereinafter referred to as the addition amount ratio) QC / QR The relationship is schematically shown in FIG. As is apparent from the graph of FIG. 8, it will be understood that as the hydrocarbon concentration in the exhaust passage increases, the addition amount ratio QC / QR becomes a small value that cannot be ignored. In the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst is detected, and added to the exhaust passage based on the detected air-fuel ratio and the intake air amount supplied into the combustion chamber. The amount of the reducing agent applied is calculated. Then, the calculated amount of reducing agent is compared with the amount of reducing agent actually added to the exhaust passage, and based on this comparison result, the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst is emptied. The amount of reducing agent added to the exhaust passage is corrected so that the fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. Thus, by adding the reducing agent into the exhaust passage, the air-fuel ratio is corrected during the catalyst regeneration process in which the hydrocarbon concentration increases .

本発明の第1の形態による排気ガス浄化方法において、補正された量の還元剤を排気通路中に添加するステップをさらに具えることができる。 The exhaust gas purification method according to the first aspect of the present invention may further comprise the step of adding a corrected amount of the reducing agent into the exhaust passage.

本発明の第2の形態は、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための触媒よりも流側の排気通路中に還元剤を添加して触媒の再生処理を行う排気ガス浄化装置であって、
前記排気通路中に還元剤を添加するための還元剤添加弁と、
この還元剤添加弁からの還元剤の添加量を設定する添加量設定手段と、
前記燃焼室内に供給される吸入空気量を検出するエアフローセンサと、
前記触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
前記エアフローセンサによって検出される吸入空気量と、前記空燃比センサによって検出される空燃比とに基づき、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加量を算出する添加量算出手段と、
この添加量算出手段によって算出された還元剤の添加量と、前記添加量設定手段によって設定された還元剤の添加量とを比較する比較手段と、
この比較手段による比較結果に基づき、前記触媒よりも下流側の前記排気通路中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、前記添加量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する添加量補正手段と
前記比較手段による比較結果に基づき、目標空燃比を補正する空燃比補正手段と
を具え、前記添加量補正手段は、空燃比補正手段により補正された目標空燃比に対して還元剤の添加量を補正することを特徴とするものである。
A second aspect of the invention, the exhaust gas by adding a reducing agent into the exhaust passage on the upstream side of the catalyst for purifying exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine performs the reproduction process of the catalyst A purification device,
A reducing agent addition valve for adding a reducing agent into the exhaust passage;
An addition amount setting means for setting the addition amount of the reducing agent from the reducing agent addition valve;
An air flow sensor for detecting the amount of intake air supplied into the combustion chamber;
An air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst;
An addition amount calculating means for calculating an addition amount of a reducing agent from the reducing agent addition valve based on an intake air amount detected by the air flow sensor and an air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor;
A comparison means for comparing the addition amount of the reducing agent calculated by the addition amount calculation means with the addition amount of the reducing agent set by the addition amount setting means;
Based on the comparison result by the comparison means, the addition amount of the reducing agent set by the addition amount setting means so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio. and addition amount correcting means for correcting,
Air-fuel ratio correction means for correcting the target air-fuel ratio based on the comparison result by the comparison means, and the addition amount correction means sets the addition amount of the reducing agent with respect to the target air-fuel ratio corrected by the air-fuel ratio correction means. It is characterized by correcting .

本発明においては、エアフローセンサが燃焼室内に供給される吸入空気量を検出する。そして、空燃比センサによって検出された空燃比とエアフローセンサによって検出された吸入空気量とに基づき、添加量算出手段が排気通路中に添加された還元剤の量を算出する。比較手段は、添加量算出手段によって算出された添加剤の添加量と、添加量設定手段によって設定された還元剤の添加量とを比較する。添加量補正手段は、この比較結果に基づいて触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、添加量設定手段により設定された還元剤の量を補正する。   In the present invention, the air flow sensor detects the amount of intake air supplied into the combustion chamber. Then, based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor and the intake air amount detected by the airflow sensor, the addition amount calculating means calculates the amount of reducing agent added to the exhaust passage. The comparison means compares the additive addition amount calculated by the addition amount calculation means with the reducing agent addition amount set by the addition amount setting means. The addition amount correction means adjusts the amount of the reducing agent set by the addition amount setting means so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio based on the comparison result. to correct.

本発明の第2の形態による排気ガス浄化装置において、添加量補正手段によって補正された添加量の還元剤が排気通路中に添加されるように、還元剤添加弁の駆動を制御するための添加弁駆動制御手段をさらに具えることができる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the second aspect of the present invention, the addition for controlling the driving of the reducing agent addition valve so that the addition amount of the reducing agent corrected by the addition amount correction means is added into the exhaust passage. Valve drive control means can further be provided.

本発明の排気ガス浄化方法によると、排気通路中に添加された還元剤の量を算出して実際に排気通路中に添加された還元剤の量と比較し、検出された空燃比を補正して排気通路中に添加される還元剤の量を補正するようにしたので、特に補正された量の還元剤を排気通路中に添加することにより、触媒の再生処理をより正確に行うことができる。また、これによって大気中に排出される排気ガスの組成をさらに望ましい状態に改善することができる。   According to the exhaust gas purification method of the present invention, the amount of reducing agent added to the exhaust passage is calculated and compared with the amount of reducing agent actually added to the exhaust passage to correct the detected air-fuel ratio. Since the amount of reducing agent added to the exhaust passage is corrected, the catalyst regeneration process can be performed more accurately by adding a particularly corrected amount of reducing agent to the exhaust passage. . In addition, this makes it possible to further improve the composition of the exhaust gas discharged into the atmosphere into a desirable state.

本発明の排ガス浄化装置によると、エアフローセンサと、添加量算出手段と、比較手段と、空燃比補正手段と、添加量補正手段とを具えているので、排気通路中に添加された還元剤の量を算出して実際に排気通路中に添加された還元剤の量とを比較し、検出された空燃比を補正して排気通路中に添加される還元剤の量を補正することができる。特に、添加量補正手段によって補正された添加量の還元剤が排気通路中に添加されるように、還元剤添加弁を駆動する添加弁駆動手段をさらに有する場合、触媒の再生処理を従来のものよりも正確に行うことができ、大気中に排出される排気ガスの組成をさらに望ましい状態に改善することが可能となる。   According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, since the air flow sensor, the addition amount calculation means, the comparison means, the air-fuel ratio correction means, and the addition amount correction means are provided, the reducing agent added in the exhaust passage is provided. The amount can be calculated and compared with the amount of reducing agent actually added to the exhaust passage, and the detected air-fuel ratio can be corrected to correct the amount of reducing agent added to the exhaust passage. In particular, when there is further an addition valve driving means for driving the reducing agent addition valve so that the addition amount of the reducing agent corrected by the addition amount correction means is added into the exhaust passage, the regeneration process of the catalyst is conventional. The composition of the exhaust gas discharged into the atmosphere can be further improved to a desirable state.

本発明による排気ガス浄化装置を圧縮点火式内燃機関に応用した実施形態について、図1〜図6を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明はこのような実施形態のみに限らず、用途や目的などに応じて任意に変更することが可能であり、本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができる。   An embodiment in which an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be arbitrarily changed according to the use and purpose, and can be applied to any other technique belonging to the spirit of the present invention. it can.

本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図1に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図2に示す。本実施形態におけるエンジン10は、燃料である軽油を燃料噴射弁11から圧縮状態にある燃焼室12内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の内燃機関であり、このエンジン10には排気通路13内を流れる排気ガスの一部を吸気通路14内に導く排気ガス還流(EGR)装置15と、排気通路13内を流れる排気ガスの運動エネルギーを利用して燃焼室12への過給を行う図示しないターボ過給機とが組み込まれている。   The concept of the engine system in this embodiment is shown in FIG. 1, and the control block in this engine system is shown in FIG. The engine 10 in the present embodiment is a compression ignition type internal combustion engine that spontaneously ignites by directly injecting light oil as fuel into the combustion chamber 12 in a compressed state from the fuel injection valve 11. Supercharging the combustion chamber 12 using an exhaust gas recirculation (EGR) device 15 for guiding a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 13 into the intake passage 14 and the kinetic energy of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 13 A turbocharger (not shown) that performs the above is incorporated.

EGR装置15は、排気通路13の主要部を画成する排気管16に一端が連通すると共に他端が吸気通路14の主要部を画成する吸気管17内に連通し、かつEGR通路18を画成するEGR管19と、このEGR管19に設けられてEGR通路18内を流れる排気ガスの流量を制御するEGR弁20とを具えている。本実施形態では、エンジン10を搭載した車両が予め設定されたEGR運転領域にあることを電子制御ユニット(以下、ECUと記述する)21のEGR判定部22が判定した場合、車両の運転状態に応じてEGR弁20の開度がECU21のEGR量設定部23にて設定される。ECU21のEGR弁駆動制御部24は、EGR弁20をEGR量設定部23にて設定された開度に制御し、それ以外の場合は基本的にEGR通路18を塞ぐように閉じた状態に保持する。   The EGR device 15 has one end communicating with the exhaust pipe 16 defining the main part of the exhaust passage 13 and the other end communicating with the inside of the intake pipe 17 defining the main part of the intake passage 14, and the EGR path 18. An EGR pipe 19 is defined, and an EGR valve 20 is provided in the EGR pipe 19 and controls the flow rate of exhaust gas flowing in the EGR passage 18. In the present embodiment, when the EGR determination unit 22 of the electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 21 determines that the vehicle on which the engine 10 is mounted is in a preset EGR driving region, the driving state of the vehicle is set. Accordingly, the opening degree of the EGR valve 20 is set by the EGR amount setting unit 23 of the ECU 21. The EGR valve drive control unit 24 of the ECU 21 controls the EGR valve 20 to the opening set by the EGR amount setting unit 23, and otherwise keeps the EGR passage 18 closed so as to basically close the EGR passage 18. To do.

燃焼室12にそれぞれ臨む吸気ポート25および排気ポート26が形成されたシリンダヘッド27には、吸気ポート25を開閉する吸気弁28および排気ポート26を開閉する排気弁29を含む動弁機構30と、これら吸気弁28および排気弁29に挟まれるように燃焼室12の上端中央に臨む先の燃料噴射弁11とが組み込まれている。本実施形態における動弁機構30は、エンジン10の運転状態に応じて吸気弁28および排気弁29の開閉タイミングを変更し得るものであるが、これらの開閉タイミングが固定されたものであってもよい。   The cylinder head 27 formed with the intake port 25 and the exhaust port 26 respectively facing the combustion chamber 12 includes a valve operating mechanism 30 including an intake valve 28 for opening and closing the intake port 25 and an exhaust valve 29 for opening and closing the exhaust port 26; A front fuel injection valve 11 facing the center of the upper end of the combustion chamber 12 is incorporated so as to be sandwiched between the intake valve 28 and the exhaust valve 29. The valve mechanism 30 in the present embodiment can change the opening and closing timings of the intake valve 28 and the exhaust valve 29 according to the operating state of the engine 10, but even if these opening and closing timings are fixed. Good.

吸気ポート25に連通するようにシリンダヘッド27に連結され、吸気ポート25と共に吸気通路14を画成する吸気管17の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路14に導くためのエアクリーナ31が設けられている。上述したEGR管19の他端は、吸気弁28と吸気管17の途中に形成されたサージタンク32との間の吸気管17の部分に接続している。   At the upstream end side of the intake pipe 17 that is connected to the cylinder head 27 so as to communicate with the intake port 25 and defines the intake passage 14 together with the intake port 25, dust and the like contained in the atmosphere are removed to remove the intake passage 14. An air cleaner 31 is provided for guiding the air. The other end of the EGR pipe 19 described above is connected to a portion of the intake pipe 17 between the intake valve 28 and a surge tank 32 formed in the middle of the intake pipe 17.

本実施形態における燃料噴射弁11は、燃料である軽油をピストン33の圧縮上死点近傍でのみ燃焼室12内に噴射する単噴射型式のものであるが、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程においても噴射する多噴射型式のものを採用することも可能である。この燃料噴射弁11における燃料の噴射量および噴射時期は、車両の運転状態に応じてECU21の燃料噴射量設定部34にて設定される。ECU21の噴射弁駆動制御部35は、この燃料噴射量設定部34にて設定された噴射量の燃料が設定された噴射時期に噴射されるよう、燃料噴射弁11の作動を制御する。   The fuel injection valve 11 in the present embodiment is a single injection type that injects light oil as fuel into the combustion chamber 12 only in the vicinity of the compression top dead center of the piston 33. In addition to fuel injection in this compression stroke, It is also possible to adopt a multi-injection type that injects during the intake stroke in order to form a more uniform air-fuel mixture. The fuel injection amount and injection timing in the fuel injection valve 11 are set by the fuel injection amount setting unit 34 of the ECU 21 in accordance with the driving state of the vehicle. The injection valve drive control unit 35 of the ECU 21 controls the operation of the fuel injection valve 11 so that the fuel of the injection amount set by the fuel injection amount setting unit 34 is injected at the set injection timing.

燃焼室12内に連通するようにシリンダヘッド27に連結されて排気ポート26と共に排気通路13を画成する排気管16の途中には、燃焼室12内での混合気の燃焼により生成する排気ガス中に含まれる未燃固形分を捕捉して燃焼させるためのDPF(Diesel Particulate Filter)などの前処理触媒36と、排気ガス中のNOXを捕捉する窒素還元触媒37とが直列に組み込まれている。また、前処理触媒36よりも上流側の排気通路13の途中、本実施形態では排気ポート26の下流側には、窒素還元触媒37に吸着される窒素酸化物を還元、つまり燃焼させるための還元剤、本実施形態ではエンジン10の燃料である軽油を供給する燃料添加弁38が設けられている。燃料添加弁38による燃料の添加位置は、前処理触媒36よりも上流側の排気通路13内であれば、どこでもかまわない。この燃料添加弁38は、所定のタイミングにて所定量の燃料を排気通路13内に添加し、窒素還元触媒37の加熱後処理、つまり再生を行うものである。燃料添加弁38は、硫黄被毒に対する回復処理の際にも同様に用いられる。燃料添加弁38からの燃料の添加時期やその添加量などは、ECU21に予め設定されたプログラムに従い、燃料噴射弁11による燃料の噴射タイミングとは関係なく、ECU21の添加弁駆動制御部39によって制御される。なお、上述したEGR管19の一端は、前処理触媒36よりも上流側で排気管16に接続している。 In the middle of the exhaust pipe 16 connected to the cylinder head 27 so as to communicate with the inside of the combustion chamber 12 and defining the exhaust passage 13 together with the exhaust port 26, exhaust gas generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12. a pretreatment catalyst 36, such as DPF (D iesel P articulate F ilter ) for burning to capture non燃固solid content contained in a nitrogen reducing catalyst 37 for trapping the built in series to NOX in the exhaust gas It is. Further, in the present embodiment, on the downstream side of the exhaust port 26 in the upstream side of the exhaust passage 13 relative to the pretreatment catalyst 36, the nitrogen oxide adsorbed by the nitrogen reduction catalyst 37 is reduced, that is, reduced for burning. The fuel addition valve 38 which supplies the light oil which is a fuel of the engine 10 in this embodiment is provided. The fuel addition position by the fuel addition valve 38 may be anywhere in the exhaust passage 13 upstream of the pretreatment catalyst 36. The fuel addition valve 38 adds a predetermined amount of fuel into the exhaust passage 13 at a predetermined timing, and performs post-heating processing, that is, regeneration of the nitrogen reduction catalyst 37. The fuel addition valve 38 is also used in the recovery process for sulfur poisoning. The addition timing of the fuel from the fuel addition valve 38, the addition amount thereof, and the like are controlled by the addition valve drive control unit 39 of the ECU 21 according to a program preset in the ECU 21, irrespective of the fuel injection timing by the fuel injection valve 11. Is done. Note that one end of the EGR pipe 19 described above is connected to the exhaust pipe 16 on the upstream side of the pretreatment catalyst 36.

本実施形態では、エンジン10およびこのエンジン10が搭載される車両の運転状態を把握してECU21がEGR弁20の開度,燃料噴射弁11からの燃料の噴射量および噴射時期,燃料添加弁38からの燃料の添加量および添加時期を制御するため、以下に記すような各種センサ類を具えている。すなわち、運転者によって操作されるアクセルペダル40の踏み込み量を検出してこれをECU21に出力するアクセル開度センサ41を具えている。エアクリーナ31とサージタンク32との間の吸気管17の部分には、燃焼室12内に供給される吸入空気量を検出してこれをECU21に出力するエアフローセンサ42が取り付けられている。ピストン33が往復動するシリンダブロック43には、連接棒44を介してピストン33が連結されるクランク軸45の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをECU21に出力するクランク角センサ46が取り付けられている。窒素還元触媒37の温度を検出してこれをECU21に出力する触媒温度センサ47および窒素還元触媒37よりも下流側の排気通路13内を流れる排気ガスの空燃比を検出してこれをECU21に出力する空燃比センサ48が排気通路13の途中に組み込まれている。   In the present embodiment, the ECU 21 grasps the operating state of the engine 10 and the vehicle on which the engine 10 is mounted, and the ECU 21 opens the EGR valve 20, the fuel injection amount and injection timing from the fuel injection valve 11, and the fuel addition valve 38. In order to control the amount of fuel added and the timing of addition, various sensors as described below are provided. In other words, an accelerator opening sensor 41 is provided that detects the depression amount of the accelerator pedal 40 operated by the driver and outputs the detected depression amount to the ECU 21. An air flow sensor 42 that detects the amount of intake air supplied into the combustion chamber 12 and outputs it to the ECU 21 is attached to a portion of the intake pipe 17 between the air cleaner 31 and the surge tank 32. A crank angle sensor 46 that detects the rotational phase of the crankshaft 45 to which the piston 33 is connected via the connecting rod 44, that is, the crank angle, and outputs it to the ECU 21 is attached to the cylinder block 43 in which the piston 33 reciprocates. It has been. A temperature sensor 47 that detects the temperature of the nitrogen reduction catalyst 37 and outputs it to the ECU 21 and an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 13 downstream of the nitrogen reduction catalyst 37 are detected and output to the ECU 21. An air-fuel ratio sensor 48 is incorporated in the exhaust passage 13.

ECU21は、図示しないCPU,ROM,RAM,A/D変換器および入出力インターフェイスなどを含むマイクロコンピュータを有し、円滑なエンジン10の運転がなされるように、上述したセンサ41,42,46〜48などからの検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、予め設定されたプログラムに従ってEGR弁20,燃料噴射弁11および燃料添加弁38などの作動を制御するようになっている。このため、本実施形態におけるECU21は、上述したEGR判定部22,EGR量設定部23,EGR弁駆動制御部24,燃料噴射量設定部34,噴射弁駆動制御部35に加え、触媒再生判定部49と、添加量算出部50と、添加量設定部51と、比較部52と、空燃比補正部53と、添加量補正部54と、先の添加弁駆動制御部39とを具えている。   The ECU 21 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like (not shown), and the above-described sensors 41, 42, 46- Predetermined arithmetic processing is performed based on detection signals from 48 and the like, and operations of the EGR valve 20, the fuel injection valve 11, the fuel addition valve 38, and the like are controlled in accordance with a preset program. For this reason, the ECU 21 in this embodiment includes a catalyst regeneration determination unit in addition to the above-described EGR determination unit 22, EGR amount setting unit 23, EGR valve drive control unit 24, fuel injection amount setting unit 34, and injection valve drive control unit 35. 49, an addition amount calculation unit 50, an addition amount setting unit 51, a comparison unit 52, an air-fuel ratio correction unit 53, an addition amount correction unit 54, and the previous addition valve drive control unit 39.

触媒再生判定部49は、燃料噴射弁11からの燃料の噴射量を積算し、これが予め設定された量を越えている場合、SOX用の触媒再生モードにあると判断する。この硫黄被毒に対する触媒再生モードにおいては、排気通路13中に燃料添加弁38から所定量の燃料を硫黄成分の還元剤として添加し、窒素還元触媒37に吸着されたSOXを無害な硫黄に還元した状態で大気中に排出する。また、この触媒再生判定部49は、燃料噴射弁11からの燃料の噴射量,クランク角センサ46からの検出信号に基づいて算出されるエンジン回転数,アクセル開度センサ41によって検出されるアクセル開度,触媒温度センサ47によって検出される窒素還元触媒37の温度などに基づいて予め設定されたマップから、窒素還元触媒37に捕捉されたNOXの積算量を読み出し、これが所定量を越えている場合、NOX用の触媒再生モードにあると判断する。このNOX用の触媒再生モードにおいては、排気通路13中に燃料添加弁38から所定量の燃料をNOXの還元剤として添加し、NOXを無害な窒素ガスに還元した状態で大気中に排出する。   The catalyst regeneration determination unit 49 integrates the amount of fuel injected from the fuel injection valve 11, and determines that it is in the SOX catalyst regeneration mode when this amount exceeds a preset amount. In the catalyst regeneration mode for this sulfur poisoning, a predetermined amount of fuel is added as a sulfur component reducing agent from the fuel addition valve 38 into the exhaust passage 13 to reduce SOX adsorbed on the nitrogen reduction catalyst 37 to harmless sulfur. In the atmosphere. The catalyst regeneration determination unit 49 also detects the amount of fuel injected from the fuel injection valve 11, the engine speed calculated based on the detection signal from the crank angle sensor 46, and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 41. When the integrated amount of NOx trapped by the nitrogen reduction catalyst 37 is read from a map set in advance based on the temperature of the nitrogen reduction catalyst 37 detected by the catalyst temperature sensor 47, and this exceeds a predetermined amount It is determined that the catalyst regeneration mode for NOx is in use. In this NOx catalyst regeneration mode, a predetermined amount of fuel is added to the exhaust passage 13 from the fuel addition valve 38 as a NOx reducing agent, and NOx is reduced to harmless nitrogen gas and discharged to the atmosphere.

この場合、周知のようにNOX用の触媒再生モードにおける燃料の添加が1回か2回程度で終了するのに対し、SOX用の触媒再生モードにおける燃料の添加が3回以上の複数回に亙って行なわれる点で、SOX用とNOX用とで再生処理が基本的に相違するが、何れの場合においても、窒素還元触媒37の温度が所定値を越えないように、1回当たりの燃料の添加量および添加時期が適切に設定される。   In this case, as is well known, the addition of fuel in the NOx catalyst regeneration mode is completed once or twice, whereas the fuel addition in the SOx catalyst regeneration mode is performed three or more times. However, in each case, the regeneration process is basically different so that the temperature of the nitrogen reduction catalyst 37 does not exceed a predetermined value. The addition amount and the addition timing of are appropriately set.

添加量算出部50は、空燃比センサ48によって検出された空燃比と、エアフローセンサ42によって検出された吸入空気量とに基づき、燃料添加弁38から排気通路13内に添加された還元剤としての燃料の量を算出する。なお、燃料添加弁38の駆動時に燃料噴射弁11からも燃料が噴射されている場合、燃料噴射量設定部34からの情報を用いて燃料噴射弁11からの燃料の噴射量を減算補正する必要があることは言うまでもない。   The addition amount calculation unit 50 serves as a reducing agent added from the fuel addition valve 38 into the exhaust passage 13 based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 and the intake air amount detected by the airflow sensor 42. Calculate the amount of fuel. When fuel is also injected from the fuel injection valve 11 when the fuel addition valve 38 is driven, it is necessary to subtract and correct the fuel injection amount from the fuel injection valve 11 using information from the fuel injection amount setting unit 34. It goes without saying that there is.

添加量設定部51は、空燃比センサ48による検出値に基づき、窒素還元触媒37よりも下流側の排気通路13中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるような燃料添加弁38からの燃料の添加量を設定する。設定された燃料添加量は添加量補正部54に出力される。なお、触媒再生モードの開始直後において燃料添加弁38から最初に排気通路13内に供給される燃料の添加量は、目標空燃比よりもリーンとなるような所定量に予め設定されている。   The addition amount setting unit 51 starts from the fuel addition valve 38 based on the value detected by the air / fuel ratio sensor 48 so that the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 13 downstream of the nitrogen reduction catalyst 37 becomes the target air / fuel ratio. Set the amount of fuel added. The set fuel addition amount is output to the addition amount correction unit 54. Note that, immediately after the start of the catalyst regeneration mode, the amount of fuel initially supplied from the fuel addition valve 38 into the exhaust passage 13 is set in advance to a predetermined amount that is leaner than the target air-fuel ratio.

比較部52は、添加量算出部50によって算出された還元剤、つまり燃料の計測添加量Qと、添加量設定部51により設定されて燃料添加弁38から排気通路13内に実際に添加された燃料の量Qとから添加量比Q/Qを算出する。 Comparing unit 52, the reducing agent is calculated by the addition amount calculating section 50, i.e. a measurement amount Q C of the fuel, is actually added to the exhaust passage 13 from the set by the addition amount setting unit 51 fuel addition valve 38 and calculating the amount ratio Q C / Q R from the amount Q R of the fuel.

空燃比補正部53には、添加量比Q/Qと空燃比誤差との関係を表す図3に示す如きグラフが予め記憶されており、この空燃比補正部53は、上述した比較部52による比較結果に基づき、空燃比センサ48による検出値に対して図3に示す如きグラフから取得された空燃比誤差を加算すべく補正する。 A graph as shown in FIG. 3 representing the relationship between the addition amount ratio Q C / Q R and the air-fuel ratio error is stored in advance in the air-fuel ratio correction unit 53, and the air-fuel ratio correction unit 53 includes the comparison unit described above. Based on the comparison result by 52, the air-fuel ratio error acquired from the graph as shown in FIG.

添加量補正部54は、空燃比補正部53により補正された空燃比に基づき、添加量設定部51にて設定された燃料添加量を補正して目標添加量を添加弁駆動制御部39に出力する。本実施形態においては、この目標添加量Qを次のように算出している。まず空燃比補正部53にて補正された空燃比の最小値Rを求め、この時の燃料の添加量QをQ=(A/R)Gから算出する。ここで、Aはエアフローセンサ42によって検出される吸入空気量,Gは予め設定された燃料の比重である。また、目標空燃比ROに対応した目標燃料添加量Qは(A/RO)Gとなるから、補正添加量ΔQをQ−Qで表すことができる。従って、目標添加量Qは、Q+ΔQとなる。 The addition amount correction unit 54 corrects the fuel addition amount set by the addition amount setting unit 51 based on the air / fuel ratio corrected by the air / fuel ratio correction unit 53 and outputs the target addition amount to the addition valve drive control unit 39. To do. In the present embodiment, the calculating the target amount Q O as follows. First air-fuel ratio determining the minimum value R m of the air-fuel ratio which is corrected by the correction unit 53 calculates the amount Q m of fuel at this time from Q m = (A / R m ) G. Here, A is the amount of intake air detected by the air flow sensor 42, and G is the specific gravity of the fuel set in advance. Further, since the target fuel addition amount Q O corresponding to the target air-fuel ratio RO is (A / RO) G, the corrected addition amount ΔQ C can be expressed by Q O -Q m . Therefore, the target addition amount Q O is Q R + ΔQ C.

添加弁駆動制御部39は、添加量補正部54から出力された目標添加量の燃料が設定された添加時期に排気通路13内に添加されるよう、燃料添加弁38の作動を制御する。図6は、触媒再生モードにおける空燃比センサ48の出力変化を模式的に示す。t,t,tの添加時刻毎に空燃比センサ48によって検出された空燃比の最小値Rが次第に目標空燃比ROに近づくが、空燃比誤差の分だけ目標空燃比ROに対して最小値Rが離れた状態で収束することが理解されよう。 The addition valve drive control unit 39 controls the operation of the fuel addition valve 38 so that the target addition amount of fuel output from the addition amount correction unit 54 is added into the exhaust passage 13 at the set addition time. FIG. 6 schematically shows a change in the output of the air-fuel ratio sensor 48 in the catalyst regeneration mode. t 1, t 2, the minimum value R m of the detected air-fuel ratio by the air-fuel ratio sensor 48 for each addition time t 3 but approaches gradually to the target air-fuel ratio RO, to an amount corresponding target air-fuel ratio RO of air-fuel ratio error It will be understood that the minimum value R m converges in a state of being separated.

このような本実施形態における排気ガス浄化方法の制御手順を図4に示す。まずS1のステップにて空燃比センサ48の校正を行う。これは、燃料噴射弁11からの燃料の噴射を休止した運転状態における空燃比センサ48の出力が20.9%の酸素濃度を示すものであるとECU21が設定することで完了する。従って、これ以降、この出力値を基準として空燃比センサ48の検出値がECU21に読み込まれる。   FIG. 4 shows a control procedure of the exhaust gas purification method in the present embodiment. First, in step S1, the air-fuel ratio sensor 48 is calibrated. This is completed when the ECU 21 sets that the output of the air-fuel ratio sensor 48 in the operation state in which the fuel injection from the fuel injection valve 11 is stopped indicates an oxygen concentration of 20.9%. Therefore, thereafter, the detected value of the air-fuel ratio sensor 48 is read into the ECU 21 with this output value as a reference.

次に、S2のステップにて燃料添加弁38が正常であるか否かをECU21が判定し、燃料添加弁38が異常であると判断した場合、適切な触媒再生制御ができなくなるので何もせずに終了する。この場合、必要に応じて何らかの警告を発するようにしてもよい。本実施形態の場合、空燃比センサ48の検出誤差が少ない領域、つまり炭化水素の濃度による影響をあまり受けない特定のリーン領域、例えば空燃比センサ48によって検出される空燃比が18程度となるように、添加弁駆動制御部39によって燃料添加弁38から燃料を排気通路13中に予め短時間添加し、空燃比センサ48の検出値が18を中心として所定の範囲内に収まっている場合、この燃料添加弁38が正常であるとECU21が判断する。   Next, if the ECU 21 determines in step S2 whether or not the fuel addition valve 38 is normal and determines that the fuel addition valve 38 is abnormal, no proper catalyst regeneration control can be performed, so nothing is done. To finish. In this case, some warning may be issued as necessary. In the case of the present embodiment, a region where the detection error of the air-fuel ratio sensor 48 is small, that is, a specific lean region which is not significantly affected by the hydrocarbon concentration, for example, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 is about 18. In addition, when the fuel is added from the fuel addition valve 38 to the exhaust passage 13 in advance by the addition valve drive control unit 39 for a short time and the detected value of the air-fuel ratio sensor 48 is within a predetermined range centering on 18, The ECU 21 determines that the fuel addition valve 38 is normal.

上述したS2のステップにて燃料添加弁38が正常であるとECU21が判断した場合、S3のステップに移行し、触媒再生モードであるか否かを触媒再生判定部49にて判定する。ここで触媒再生モードではないと判断した場合、燃料添加弁38に対する制御を行う必要がないので、この制御フローを終了する。   When the ECU 21 determines that the fuel addition valve 38 is normal in step S2 described above, the process proceeds to step S3, and the catalyst regeneration determination unit 49 determines whether or not the catalyst regeneration mode is in effect. If it is determined that the catalyst regeneration mode is not set, it is not necessary to control the fuel addition valve 38, and thus this control flow ends.

一方、S3のステップにて触媒再生モードであると触媒再生判定部49が判断した場合、S4のステップに移行し、判定結果に応じてSOX用またはNOX用の再生処理を窒素還元触媒37に対して行う。   On the other hand, when the catalyst regeneration determination unit 49 determines that the catalyst regeneration mode is set in step S3, the process proceeds to step S4, and the regeneration process for SOX or NOX is performed on the nitrogen reduction catalyst 37 according to the determination result. Do it.

この窒素還元触媒37の再生処理の手順を図5に示す。すなわち、S11のステップにて窒素還元触媒37よりも下流側の排気通路13中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比ROとなるように、空燃比センサ48からの検出値に基づき、燃料添加弁38からの燃料の添加量Qが添加量設定部51にて設定される。この設定添加量Qに関する情報は比較部52および添加弁駆動制御部39にそれぞれ出力される。 FIG. 5 shows the procedure for the regeneration treatment of the nitrogen reduction catalyst 37. That is, based on the detected value from the air-fuel ratio sensor 48, the fuel addition is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 13 downstream of the nitrogen reduction catalyst 37 becomes the target air-fuel ratio RO in the step of S11. amount Q R of the fuel from the valve 38 is set at amount setting unit 51. Information about the setting amount Q R are output to the comparator 52 and the addition valve drive control unit 39.

一方、S12のステップにて空燃比センサ48により検出された空燃比と、エアフローセンサ42により検出された吸入空気量とに基づき、添加量算出部50が排気通路13中に添加された燃料の量Qを算出する。この算出された燃料添加量Qもまた、比較部52に出力される。 On the other hand, based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 in step S12 and the intake air amount detected by the airflow sensor 42, the amount of fuel added to the exhaust passage 13 by the addition amount calculation unit 50. to calculate the Q C. Fuel addition amount Q C The calculated are also output to the comparator 52.

次に、算出された燃料の計測添加量Qと、燃料添加弁38から実際に排気通路13中に添加された燃料の量Qとを比較部52がS13のステップにて比較し、この比較結果である添加量比Q/Qに基づいて空燃比補正部53から読み出される空燃比誤差を用い、空燃比センサ48により検出された空燃比が補正される。 Next, a measurement amount Q C of the calculated fuel quantity Q comparator 52 and R of the fuel added in the actual exhaust passage 13 from the fuel addition valve 38 is compared at S13 in step, the The air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 is corrected using the air-fuel ratio error read from the air-fuel ratio correction unit 53 based on the addition amount ratio Q C / Q R which is the comparison result.

しかる後、S14のステップに移行してこの補正された空燃比に基づき、添加量補正部54が補正添加量ΔQを算出し、さらにS15のステップにて添加量設定部51にて設定された燃料添加量Qを補正し、排気通路13中に添加される燃料の量、つまり目標添加量Qを添加弁駆動制御部39に出力する。添加弁駆動制御部39は、添加量補正部54から出力された目標添加量Qの燃料を設定された添加時期に排気通路13内に添加する。 Thereafter, the process proceeds to step S14 on the basis of the corrected air-fuel ratio, the addition amount correcting section 54 calculates the correction amount Delta] Q C, set by the addition amount setting unit 51 in addition step S15 correcting the fuel amount Q R, and outputs the amount of fuel added to the exhaust passage 13, that is, the target addition amount Q O the addition valve drive control unit 39. The addition valve drive control unit 39 adds the fuel of the target addition amount Q O output from the addition amount correction unit 54 into the exhaust passage 13 at the set addition timing.

このようにして適切な量の燃料が燃料添加弁38から排気通路13内に添加され、窒素還元触媒37の再生処理が適切に行われる。   In this way, an appropriate amount of fuel is added from the fuel addition valve 38 into the exhaust passage 13, and the regeneration process of the nitrogen reduction catalyst 37 is appropriately performed.

上述した実施形態では、比較部52での比較結果に基づき、空燃比センサ48により検出された空燃比の値を添加量比Q/Qの値に応じて補正し、目標空燃比との差分に相当する燃料をフィードバック制御により燃料添加弁38から排気通路13内に供給するようにしている。しかしながら、比較部52での比較結果に基づき、目標空燃比を添加量比Q/Qの値に応じて補正し、空燃比センサ48により検出された空燃比との差分に相当する還元剤としての燃料の添加量を補正するようにしても同じ結果を得ることができる。 In the embodiment described above, the value of the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 is corrected according to the value of the addition amount ratio Q C / Q R based on the comparison result in the comparison unit 52, and The fuel corresponding to the difference is supplied from the fuel addition valve 38 into the exhaust passage 13 by feedback control. However, the reducing agent corresponding to the difference from the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 48 by correcting the target air-fuel ratio based on the value of the addition amount ratio Q C / Q R based on the comparison result in the comparison unit 52. The same result can be obtained by correcting the amount of fuel added.

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。例えば、上述した実施形態においては、窒素還元触媒37の再生処理に対して説明したが、火花点火式内燃機関に装備される三元触媒を再生処理する場合に燃料を添加して理論空燃比よりもリッチ状態に制御したり、あるいは硫黄被毒回復処理の場合にも本発明を適用することが可能である。   It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get. For example, in the above-described embodiment, the regeneration process of the nitrogen reduction catalyst 37 has been described. However, when the three-way catalyst equipped in the spark ignition type internal combustion engine is regenerated, the fuel is added to obtain the theoretical air-fuel ratio. Also, the present invention can be applied to a rich state or to sulfur poisoning recovery processing.

本発明による排ガス浄化装置を圧縮点火機関に応用した一実施形態における車両の主要部を模式的に表す概念図である。1 is a conceptual diagram schematically showing a main part of a vehicle in an embodiment in which an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is applied to a compression ignition engine. 図1に示した実施形態における制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram in the embodiment shown in FIG. 1. 実際の燃料添加量に対するセンサの検出値から算出された燃料添加量の割合と、空燃比との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the ratio of the fuel addition amount calculated from the detection value of the sensor with respect to the actual fuel addition amount, and the air-fuel ratio. 図1に示した実施形態における主たる制御手順のフローチャートである。It is a flowchart of the main control procedure in embodiment shown in FIG. 図4に示した触媒再生処理における詳細な作業手順を表すフローチャートである。5 is a flowchart showing a detailed work procedure in the catalyst regeneration process shown in FIG. 4. 図1に示した実施形態の触媒再生処理中にて空燃比センサによる検出値の変化を模式的に表すグラフである。2 is a graph schematically showing a change in a detected value by an air-fuel ratio sensor during the catalyst regeneration process of the embodiment shown in FIG. 空燃比センサの検出特性を表すグラフである。It is a graph showing the detection characteristic of an air fuel ratio sensor. 排気ガス中の炭化水素の濃度と、実際の燃料添加量に対するセンサの検出値から算出された燃料添加量の割合との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the density | concentration of the hydrocarbon in exhaust gas, and the ratio of the fuel addition amount calculated from the detected value of the sensor with respect to the actual fuel addition amount.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン
11 燃料噴射弁
12 燃焼室
13 排気通路
14 吸気通路
15 排気ガス還流(EGR)装置
16 排気管
17 吸気管
18 EGR通路
19 EGR管
20 EGR弁
21 電子制御ユニット(ECU)
22 EGR判定部
23 EGR量設定部
24 EGR弁駆動制御部
25 吸気ポート
26 排気ポート
27 シリンダヘッド
28 吸気弁
29 排気弁
30 動弁機構
31 エアクリーナ
32 サージタンク
33 ピストン
34 燃料噴射量設定部
35 噴射弁駆動制御部
36 前処理触媒
37 窒素還元触媒
38 燃料添加弁
39 添加弁駆動制御部
40 アクセルペダル
41 アクセル開度センサ
42 エアフローセンサ
43 シリンダブロック
44 連接棒
45 クランク軸
46 クランク角センサ
47 触媒温度センサ
48 空燃比センサ
49 触媒再生判定部
50 添加量算出部
51 添加量設定部
52 比較部
53 空燃比補正部
54 添加量補正部
添加量算出部にて算出される燃料の添加量
添加量設定部にて設定された燃料の添加量
目標添加量
ΔQ 補正添加量
,t,t 燃料の添加時期
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 11 Fuel injection valve 12 Combustion chamber 13 Exhaust passage 14 Intake passage 15 Exhaust gas recirculation (EGR) device 16 Exhaust pipe 17 Intake pipe 18 EGR passage 19 EGR pipe 20 EGR valve 21 Electronic control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 EGR determination part 23 EGR amount setting part 24 EGR valve drive control part 25 Intake port 26 Exhaust port 27 Cylinder head 28 Intake valve 29 Exhaust valve 30 Valve mechanism 31 Air cleaner 32 Surge tank 33 Piston 34 Fuel injection amount setting part 35 Injection valve Drive control unit 36 Pretreatment catalyst 37 Nitrogen reduction catalyst 38 Fuel addition valve 39 Addition valve drive control unit 40 Accelerator pedal 41 Accelerator opening sensor 42 Airflow sensor 43 Cylinder block 44 Connecting rod 45 Crankshaft 46 Crank angle sensor 47 Catalyst temperature sensor 48 Air-fuel ratio sensor 49 Catalyst regeneration determination unit 50 Addition amount calculation unit 51 Addition amount setting unit 52 Comparison unit 53 Air-fuel ratio correction unit 54 Addition amount correction unit QC Addition amount calculated by the QC addition amount calculation unit QR addition amount amount Q of fuel that is set by the setting unit Target amount Delta] Q C correction amount t 1, t 2, t 3 fuel addition timing of

Claims (4)

内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための触媒よりも流側の排気通路中に還元剤を添加して触媒の再生処理を行う排気ガス浄化方法であって、
燃焼室内に供給される吸入空気量を検出するステップと、
触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比を検出するステップと、
検出された吸入空気量と検出された空燃比とに基づき、排気通路中に添加された還元剤の量を算出するステップと、
この算出された還元剤の添加量と、実際に排気通路中に添加された還元剤の量とを比較するステップと、
この比較結果に基づき、触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、排気通路中に添加される還元剤の量を補正するステップと
算出された還元剤の添加量と実際に排気通路中に添加された還元剤の量との比較結果に基づいて目標空燃比を補正するステップと
を具え、排気通路中に添加される還元剤の量を補正するステップは、補正された目標空燃比に対して行われることを特徴とする排気ガス浄化方法。
A exhaust gas purification method by adding a reducing agent into the exhaust passage on the upstream side of the catalyst for purifying exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine performs the reproduction process of the catalyst,
Detecting the amount of intake air supplied into the combustion chamber;
Detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst;
Calculating the amount of reducing agent added to the exhaust passage based on the detected intake air amount and the detected air-fuel ratio;
Comparing the calculated amount of reducing agent added with the amount of reducing agent actually added into the exhaust passage;
Based on this comparison result, correcting the amount of reducing agent added to the exhaust passage so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio ;
A step of correcting the target air-fuel ratio based on a comparison result between the calculated amount of reducing agent added and the amount of reducing agent actually added to the exhaust passage. The method for purifying exhaust gas, wherein the step of correcting the amount is performed with respect to the corrected target air-fuel ratio .
補正された量の還元剤を排気通路中に添加するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化方法。   2. The exhaust gas purification method according to claim 1, further comprising the step of adding a corrected amount of the reducing agent into the exhaust passage. 内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスを浄化するための触媒よりも流側の排気通路中に還元剤を添加して触媒の再生処理を行う排気ガス浄化装置であって、
前記排気通路中に還元剤を添加するための還元剤添加弁と、
この還元剤添加弁からの還元剤の添加量を設定する添加量設定手段と、
前記燃焼室内に供給される吸入空気量を検出するエアフローセンサと、
前記触媒よりも下流側の排気通路中を流れる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
前記エアフローセンサによって検出される吸入空気量と、前記空燃比センサによって検出される空燃比とに基づき、前記還元剤添加弁からの還元剤の添加量を算出する添加量算出手段と、
この添加量算出手段によって算出された還元剤の添加量と、前記添加量設定手段によって設定された還元剤の添加量とを比較する比較手段と、
この比較手段による比較結果に基づき、前記触媒よりも下流側の前記排気通路中を流れる排気ガスの空燃比が目標空燃比となるように、前記添加量設定手段により設定された還元剤の添加量を補正する添加量補正手段と
前記比較手段による比較結果に基づき、目標空燃比を補正する空燃比補正手段と
を具え、前記添加量補正手段は、空燃比補正手段により補正された目標空燃比に対して還元剤の添加量を補正することを特徴とする排気ガス浄化装置。
A exhaust gas purification device which performs a reproduction process of a catalyst by adding a reducing agent into the exhaust passage on the upstream side of the catalyst for purifying exhaust gas discharged from the combustion chamber of an internal combustion engine,
A reducing agent addition valve for adding a reducing agent into the exhaust passage;
An addition amount setting means for setting the addition amount of the reducing agent from the reducing agent addition valve;
An air flow sensor for detecting the amount of intake air supplied into the combustion chamber;
An air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst;
An addition amount calculating means for calculating an addition amount of a reducing agent from the reducing agent addition valve based on an intake air amount detected by the air flow sensor and an air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor;
A comparison means for comparing the addition amount of the reducing agent calculated by the addition amount calculation means with the addition amount of the reducing agent set by the addition amount setting means;
Based on the comparison result by the comparison means, the addition amount of the reducing agent set by the addition amount setting means so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the catalyst becomes the target air-fuel ratio. and addition amount correcting means for correcting,
Air-fuel ratio correction means for correcting the target air-fuel ratio based on the comparison result by the comparison means, and the addition amount correction means sets the addition amount of the reducing agent with respect to the target air-fuel ratio corrected by the air-fuel ratio correction means. An exhaust gas purifying device characterized by correcting .
前記添加量補正手段によって補正された添加量の還元剤が前記排気通路中に添加されるように、前記還元剤添加弁の駆動を制御するための添加弁駆動制御手段をさらに具えたことを特徴とする請求項3に記載の排気ガス浄化装置。 An addition valve drive control means for controlling the drive of the reducing agent addition valve is further provided so that the addition amount of the reducing agent corrected by the addition amount correction means is added into the exhaust passage. The exhaust gas purifying device according to claim 3 .
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