JP4986973B2 - Exhaust purification device - Google Patents

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Description

本発明はエンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特に排気中に供給された尿素水から生成されるアンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元するアンモニア選択還元型NOx触媒を備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device for purifying engine exhaust, and more particularly, to an ammonia selective reduction type NOx catalyst that reduces NOx in exhaust using ammonia generated from urea water supplied in exhaust as a reducing agent. The present invention relates to an exhaust purification device.

エンジンの排気中に含まれる汚染物質の1つであるNOx(窒素酸化物)を浄化するための排気浄化装置として、エンジンの排気通路にアンモニア選択還元型NOx触媒を配設し、還元剤としてアンモニアをアンモニア選択還元型NOx触媒に供給することにより、NOxを還元して排気を浄化するようにした排気浄化装置が知られている。
このような排気浄化装置では、アンモニアをアンモニア選択還元型NOx触媒に供給するために、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水を排気中に供給するのが一般的であり、尿素水インジェクタなどを用いて排気中に尿素水を噴射する。尿素水インジェクタから排気中に供給された霧状の尿素水は排気の熱により加水分解し、その結果生成されるアンモニアがアンモニア選択還元型NOx触媒に供給される。こうしてNOx触媒に供給されたアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応がNOx触媒によって促進されることによりNOxが還元されて排気の浄化が行われる。
As an exhaust purification device for purifying NOx (nitrogen oxide), which is one of the pollutants contained in engine exhaust, an ammonia selective reduction type NOx catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine, and ammonia as a reducing agent. There is known an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas by reducing NOx by supplying NOx to an ammonia selective reduction type NOx catalyst.
In such an exhaust purification device, in order to supply ammonia to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, it is common to supply urea water, which is easier to handle than ammonia, into the exhaust gas. Used to inject urea water into the exhaust. The atomized urea water supplied into the exhaust gas from the urea water injector is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, and the resulting ammonia is supplied to the ammonia selective reduction type NOx catalyst. Thus, the NOx catalyst promotes the denitration reaction between the ammonia supplied to the NOx catalyst and the NOx in the exhaust gas, whereby NOx is reduced and the exhaust gas is purified.

このとき、尿素水インジェクタから噴射された霧状の尿素水の一部は、排気通路内の壁面などに衝突することにより液化して排気通路や尿素水インジェクタなどに付着する。こうして付着した尿素水は、その水分が気化することにより固形の尿素結晶等となって排気通路内の壁面や尿素水インジェクタに堆積し、尿素由来堆積物となる。また、付着した尿素水の水分が気化する際の気化潜熱によってコールドスポットが生じるため、尿素水が付着した部分の周囲は更に霧状の尿素水が液化して付着しやすい状態となり、尿素由来堆積物の生成が促進されてしまうことになる。   At this time, part of the mist-like urea water injected from the urea water injector is liquefied by colliding with the wall surface in the exhaust passage and adheres to the exhaust passage and the urea water injector. The urea water adhering in this way becomes solid urea crystals or the like when the water vaporizes, and accumulates on the wall surface in the exhaust passage or the urea water injector, and becomes a urea-derived deposit. In addition, since a cold spot is generated due to the latent heat of vaporization when the water of the attached urea water evaporates, the area around the area where the urea water adheres becomes more liable to adhere due to liquefied mist of urea water. The production of things will be promoted.

このようにして尿素由来堆積物の生成が継続すると、排気通路における排気流動抵抗の増大や排気通路の閉塞のほか、尿素水インジェクタの作動不良を引き起こすという問題を生じるおそれがある。また、尿素由来堆積物の生成により、本来NOxの還元に必要とされるアンモニアの量が不足し、排気浄化率が低下してしまうという問題が生じる。更に、排気温度が高温となった場合に、大量に堆積している尿素由来堆積物が一気にアンモニアに転化して、アンモニア選択還元型触媒に必要以上のアンモニアが供給され、余剰となったアンモニアの大気中への放出、即ちアンモニアスリップが発生するという問題がある。   If the generation of urea-derived deposits continues in this way, there is a risk of causing problems such as an increase in exhaust flow resistance in the exhaust passage, blockage of the exhaust passage, and malfunction of the urea water injector. In addition, the generation of urea-derived deposits causes a problem that the amount of ammonia that is originally required for NOx reduction is insufficient and the exhaust purification rate decreases. Furthermore, when the exhaust gas temperature becomes high, a large amount of urea-derived deposits are converted into ammonia all at once, and more ammonia than necessary is supplied to the ammonia selective catalytic reduction catalyst. There is a problem that release into the atmosphere, that is, ammonia slip occurs.

そこで、排気通路内に堆積した尿素由来堆積物を除去するため、尿素由来堆積物がある程度堆積した段階で、排気通路内を流動する排気の温度を一時的に上昇させ、尿素由来堆積物をガス化してアンモニアに転化することが考えられる。
このような排気昇温によって尿素由来堆積物を除去するようにした排気浄化装置は、特許文献1によって提案されている。この特許文献1の排気浄化装置では、排気温度が低い場合に、排気中のNOxとアンモニアとを反応させて硝酸アンモニウムを生成させ、この硝酸アンモニウムをアンモニア選択還元型触媒に積極的に堆積させる。このようにすることにより、アンモニア選択還元型触媒の還元作用が十分に得られない低い排気温度においても、排気中へのNOxの放出を防止するようにしている。
Therefore, in order to remove urea-derived deposits accumulated in the exhaust passage, when the urea-derived deposits have accumulated to some extent, the temperature of the exhaust flowing in the exhaust passage is temporarily raised, and the urea-derived deposits are gasified. It is conceivable to convert to ammonia.
An exhaust emission control device that removes urea-derived deposits by such an exhaust temperature rise is proposed in Patent Document 1. In the exhaust gas purification apparatus of Patent Document 1, when the exhaust gas temperature is low, NOx and ammonia in the exhaust gas are reacted to generate ammonium nitrate, and this ammonium nitrate is positively deposited on the ammonia selective reduction catalyst. By doing so, the release of NOx into the exhaust gas is prevented even at a low exhaust temperature at which the reduction effect of the ammonia selective reduction catalyst is not sufficiently obtained.

このようにしてアンモニア選択還元型触媒に積極的に堆積させた硝酸アンモニウムの堆積量が過大になると、アンモニア選択還元型触媒における排気流動抵抗が増大し、アンモニア選択還元型触媒が閉塞してしまうおそれがある。そこで、上記特許文献1の排気浄化装置では、アンモニア選択還元型触媒の上流側排気通路に介装されているパティキュレートフィルタの強制再生の際に、排気の昇温によってアンモニア選択還元型触媒に堆積している硝酸アンモニウムを燃焼させて分解し、アンモニア選択還元型触媒から除去するようにしている。   If the amount of ammonium nitrate deposited positively on the ammonia selective reduction catalyst in this way becomes excessive, the exhaust flow resistance in the ammonia selective reduction catalyst may increase and the ammonia selective reduction catalyst may be clogged. is there. Therefore, in the exhaust emission control device of Patent Document 1 described above, when the particulate filter disposed in the upstream exhaust passage of the ammonia selective reduction type catalyst is forcibly regenerated, it accumulates on the ammonia selective reduction type catalyst by raising the temperature of the exhaust gas. The ammonium nitrate is burned and decomposed, and removed from the ammonia selective reduction catalyst.

このように、上記特許文献1の排気浄化装置は硝酸アンモニウムを積極的に堆積させるものではあるが、その堆積量が過大になった場合に排気昇温によって硝酸アンモニウムを除去するようにしている。
特開2006−320854号公報
As described above, the exhaust purification device of Patent Document 1 actively deposits ammonium nitrate, but when the amount of deposition becomes excessive, ammonium nitrate is removed by raising the temperature of the exhaust.
JP 2006-320854 A

ところが、排気昇温によって尿素由来堆積物の除去を行う場合、除去を開始した時点、即ち比較的大量に尿素由来堆積物が堆積した状態で直ちに高い温度まで排気を昇温してしまうと、尿素由来堆積物が一気にガス化してアンモニアに転化してしまう。このため、アンモニア選択還元型触媒には必要以上のアンモニアが供給され、アンモニアが余剰となってアンモニアスリップが発生するという問題がある。   However, when removing the urea-derived deposits by increasing the temperature of the exhaust, if the temperature of the exhaust is immediately raised to a high temperature when the removal starts, that is, in a state where a relatively large amount of the urea-derived deposits are deposited, Origin deposits are gasified at once and converted to ammonia. For this reason, there is a problem that ammonia more than necessary is supplied to the ammonia selective reduction catalyst, and ammonia slips and ammonia slip occurs.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気通路内における尿素由来堆積物の堆積を良好に抑制すると共に、尿素由来堆積物の除去に伴うアンモニアスリップを防止することが可能な排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to satisfactorily suppress the deposition of urea-derived deposits in the exhaust passage and to prevent ammonia slip accompanying the removal of urea-derived deposits. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can prevent the above.

上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒と、上記アンモニア選択還元型NOx触媒の上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段と、上記エンジンの運転領域が、上記尿素水供給手段から供給された尿素水により生成される尿素由来堆積物が上記排気通路内に堆積する堆積運転領域にあるか否かを判定する堆積運転領域判定手段と、上記堆積運転領域判定手段により上記エンジンの運転領域が堆積運転領域にあると判定されているときに計時動作を実行する計時手段と、上記計時手段により計時された時間が上記排気通路内への尿素由来堆積物の堆積限界に基づき設定された堆積限界判定時間に達したと判定したときに、上記排気通路中の排気温度が目標温度となるように排気昇温制御を行う制御手段とを備え、上記制御手段は、上記尿素由来堆積物の堆積量の減少に従って上記目標温度を上昇させることを特徴とする(請求項1)。   In order to achieve the above object, an exhaust emission control device of the present invention is provided in an exhaust passage of an engine, an ammonia selective reduction type NOx catalyst that selectively reduces NOx in exhaust using ammonia as a reducing agent, and the ammonia selective reduction type. A urea water supply means for supplying urea water into the exhaust gas upstream of the NOx catalyst, and an operation region of the engine, wherein the urea-derived deposit produced by the urea water supplied from the urea water supply means is the exhaust passage. A stacking operation region determining means for determining whether or not the engine is in a deposition operation region, and a timing operation when the operation region of the engine is determined to be in the deposition operation region by the deposition operation region determining unit. The time measuring means to be executed and the time measured by the time measuring means reach the deposition limit judgment time set based on the deposition limit of the urea-derived deposit in the exhaust passage. Control means for performing exhaust gas temperature raising control so that the exhaust temperature in the exhaust passage becomes a target temperature when it is determined that the target temperature is reached. The temperature is raised (claim 1).

このように構成された排気浄化装置によれば、エンジンの運転領域が堆積運転領域にあるか否かが堆積運転領域判定手段により判定され、堆積運転領域にあると判定されているときには計時手段の計時動作が実行される。尿素由来堆積物の堆積状況はエンジンの運転領域に応じて変化し、あるエンジン運転領域では尿素由来体積物の堆積量が増加し、別のエンジン運転領域では尿素由来堆積物の堆積量が減少する。堆積運転領域としては、尿素水により生成される尿素由来堆積物が排気通路内に堆積するとき、即ち、尿素由来体積物の堆積量が増加方向に変化するときのエンジン運転領域が予め設定されており、この堆積運転領域に基づき堆積運転領域判定手段の判定処理が実行される。   According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, it is determined by the deposition operation region determination unit whether or not the engine operation region is in the deposition operation region, and when it is determined that the engine operation region is in the deposition operation region, Timekeeping operation is executed. The deposition state of urea-derived deposits varies depending on the engine operating range, and the amount of urea-derived deposits increases in one engine operating region, and the amount of urea-derived deposits decreases in another engine operating region. . As the deposition operation region, an engine operation region is set in advance when urea-derived deposits generated by urea water accumulate in the exhaust passage, that is, when the amount of urea-derived volume deposits changes in an increasing direction. Based on this accumulation operation area, the determination process of the accumulation operation area determination means is executed.

よって、エンジンの運転領域が堆積運転領域にあるときの計時時間が堆積限界判定時間に達したときには、排気通路内への尿素由来堆積物の堆積量が増加して限界に近づいたと判断でき、制御手段により排気通路中の排気温度が目標温度となるように排気昇温制御が行われて、尿素由来堆積物が徐々にガス化していく。そして、このときの目標温度は尿素由来堆積物の堆積量の減少に従って上昇するように設定されるので、排気昇温制御を開始した当初は排気温度が比較的低い目標温度まで上昇し、その後の尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴う目標温度の上昇により、排気温度は徐々に上昇していく。   Therefore, when the time counted when the engine operating region is in the deposition operation region reaches the deposition limit judgment time, it can be determined that the amount of urea-derived deposits in the exhaust passage has increased and approached the limit. Exhaust temperature raising control is performed by the means so that the exhaust temperature in the exhaust passage becomes the target temperature, and urea-derived deposits are gradually gasified. Since the target temperature at this time is set so as to increase as the deposition amount of urea-derived deposits decreases, the exhaust temperature rises to a relatively low target temperature at the beginning of the exhaust gas temperature increase control, and thereafter The exhaust gas temperature gradually increases due to the increase in the target temperature accompanying the decrease in the amount of urea-derived deposits.

一方、エンジンの運転領域が堆積運転領域にあるときの時間を計時して、計時時間と堆積限界判定時間とを比較するだけの簡単な処理により排気昇温制御の要否が判定される。
また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記尿素由来堆積物の堆積量の減少に従って増大する目標昇温速度を設定し、上記排気温度を上昇させる際の上記排気温度の変化率が上記目標昇温速度となるように、上記排気昇温制御を実行することを特徴とする(請求項2)。
On the other hand, whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary is determined by a simple process of measuring the time when the engine operation region is in the accumulation operation region and comparing the time measured with the accumulation limit determination time.
Further, in the exhaust purification apparatus, the control means sets a target temperature increase rate that increases as the amount of deposits of urea-derived deposits decreases, and the rate of change of the exhaust temperature when raising the exhaust temperature is The exhaust gas temperature raising control is executed so as to achieve a target temperature raising rate (Claim 2).

このように構成された排気浄化装置によれば、排気昇温制御を行って排気温度を目標温度まで上昇させる際に、排気温度の上昇率が目標昇温速度に制御される。このとき、目標昇温速度は尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴って増大するように設定されるので、排気昇温制御を開始した当初は排気温度が比較的小さな変化率で目標温度に向けて上昇し、尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴って、排気温度の変化率は徐々に増大していく。   According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, when the exhaust gas temperature raising control is performed to raise the exhaust gas temperature to the target temperature, the rate of increase in the exhaust gas temperature is controlled to the target temperature raising rate. At this time, the target temperature increase rate is set so as to increase as the amount of urea-derived deposits decreases, so at the beginning of the exhaust gas temperature increase control, the exhaust temperature reaches the target temperature at a relatively small rate of change. As the amount of urea-derived deposits decreases, the rate of change in exhaust temperature gradually increases.

また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記排気昇温制御を実行しているときには、上記尿素水供給手段からの尿素水の供給を中止することを特徴とする(請求項3)。
このように構成された排気浄化装置によれば、排気昇温制御を実行しているときには、尿素水供給手段からの尿素水の供給が行われない。
In the exhaust gas purification apparatus, the control means stops supplying urea water from the urea water supply means when executing the exhaust gas temperature raising control (claim 3).
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, urea water is not supplied from the urea water supply means when the exhaust gas temperature raising control is being executed.

また、上記排気浄化装置において、上記尿素水供給手段の上流側の上記排気通路に介装された酸化触媒を更に備え、上記制御手段は、上記酸化触媒に流入する排気中に燃料を供給することにより、上記排気昇温制御を行うことを特徴とする(請求項4)。
このように構成された排気浄化装置によれば、排気昇温制御において排気中に供給された燃料成分が酸化触媒で酸化することにより排気の温度が上昇し、温度の上昇した排気が尿素水供給手段より下流側の排気通路に流入する。
The exhaust gas purification apparatus further includes an oxidation catalyst interposed in the exhaust passage upstream of the urea water supply means, and the control means supplies fuel into the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst. Thus, the exhaust gas temperature raising control is performed (claim 4).
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, the temperature of the exhaust gas is increased by oxidizing the fuel component supplied in the exhaust gas in the exhaust gas temperature increase control by the oxidation catalyst, and the exhaust gas whose temperature has increased is supplied with urea water. It flows into the exhaust passage downstream of the means.

また、上記排気浄化装置において、上記堆積運転領域判定手段は、排気中への尿素水の供給量、上記エンジンの排気排出量、及び上記エンジンの排気温度の少なくとも一つに基づき、上記エンジン運転領域が上記堆積運転領域にあるか否かを判定することを特徴とする(請求項5)。
このように構成された排気浄化装置によれば、排気中への尿素水の供給量、エンジンの排気排出量、及びエンジンの排気温度の少なくとも一つに基づき堆積運転領域判定手段の判定が行われる。例えば尿素由来堆積物は、排気中に供給される尿素水が多いほど生成されやすく、エンジンからの排気排出量が少ないほど生成されやすく、また排気温度が低いほど生成されやすく、それに応じて排気通路への尿素由来堆積物の堆積量も変化する。よって、この特性を鑑みて、排気中に供給される尿素水が多い運転領域、排気排出量が少ない運転領域、排気温度が低い運転領域を堆積運転領域として設定し、これらの堆積運転領域にエンジン運転領域にあるときには排気通路への尿素由来堆積物の堆積量が増加方向に変化していると見なせ、その計時時間と堆積限界判定時間とを比較することで排気通路内への尿素由来堆積物の堆積量が増加して限界に近づいたことを的確に判断可能となる。
Further, in the exhaust purification apparatus, the accumulation operation region determination means is based on at least one of the supply amount of urea water into the exhaust gas, the exhaust amount of the engine, and the exhaust temperature of the engine. Is determined to be in the deposition operation region (Claim 5).
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, the determination of the deposition operation region determination unit is performed based on at least one of the supply amount of urea water into the exhaust gas, the exhaust amount of the engine, and the exhaust temperature of the engine. . For example, urea-derived deposits are more likely to be generated as the amount of urea water supplied into the exhaust gas is increased, are generated more easily as the exhaust emission amount from the engine is smaller, and are generated more easily as the exhaust gas temperature is lower. The amount of urea-derived deposits on the soil also changes. Therefore, in view of this characteristic, an operation region where there is a large amount of urea water supplied into the exhaust gas, an operation region where the exhaust emission amount is small, and an operation region where the exhaust gas temperature is low are set as the accumulation operation region. When it is in the operating range, it can be assumed that the amount of urea-derived deposits in the exhaust passage changes in an increasing direction, and the urea-related deposits in the exhaust passage are compared by comparing the measured time with the deposition limit judgment time. It is possible to accurately determine that the amount of deposits has increased and approached the limit.

また、上記排気浄化装置において、上記制御手段は、上記尿素水供給手段近傍の排気温度と上記アンモニア選択還元型NOx触媒の入口近傍の排気温度との偏差に基づき、上記計時手段の計時時間または上記堆積限界判定時間を補正し、補正後の計時時間または堆積限界判定時間に基づき上記排気昇温制御の要否を判定することを特徴とする(請求項6)。   Further, in the exhaust gas purification apparatus, the control means is based on a deviation between an exhaust temperature in the vicinity of the urea water supply means and an exhaust temperature in the vicinity of the inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst. The accumulation limit determination time is corrected, and the necessity of the exhaust gas temperature raising control is determined based on the corrected time keeping time or the accumulation limit determination time.

このように構成された排気浄化装置によれば、尿素水供給手段近傍の排気温度とアンモニア選択還元型NOx触媒の入口近傍の排気温度との偏差により堆積限界判定時間が補正され、補正後の堆積限界判定時間に基づき制御手段により判定が行われる。排気通路への尿素由来堆積物の堆積状況に影響する要因の一つとして、排ガスが排気通路内を尿素水供給手段からアンモニア選択還元型NOx触媒の入口まで流れるときの排気温度の低下が挙げられ、排気温度の低下が大きいほど排気通路内での尿素由来堆積物の堆積量が増加する傾向となる。このときの温度低下に相当する偏差に基づき計時時間または堆積限界判定時間を補正することにより排気温度の低下による影響が補償される。   According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, the accumulation limit determination time is corrected by the deviation between the exhaust gas temperature in the vicinity of the urea water supply means and the exhaust gas temperature in the vicinity of the inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst. The determination is performed by the control means based on the limit determination time. One of the factors affecting the deposition state of urea-derived deposits in the exhaust passage is a decrease in exhaust temperature when exhaust gas flows in the exhaust passage from the urea water supply means to the inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst. As the exhaust temperature decreases, the amount of urea-derived deposits in the exhaust passage tends to increase. The influence of the decrease in the exhaust temperature is compensated by correcting the time measurement or the accumulation limit determination time based on the deviation corresponding to the temperature decrease at this time.

本発明の排気浄化装置によれば、排気通路内に堆積した尿素由来堆積物の除去のために排気昇温制御を行う際、制御開始当初は比較的低い目標温度まで排気温度を上昇させるので、尿素由来堆積物が一気にガス化してアンモニアに転化するのを抑制し、アンモニアスリップの発生を防止することが可能となる。
そして、排気温度が一定であれば、尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに伴ってアンモニアスリップが発生しにくくなるが、排気昇温制御では尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴い、目標温度の上昇によって排気温度が上昇していくので、アンモニアスリップの発生を防止しながら速やかに尿素由来堆積物を排気通路内から除去することが可能となる。
According to the exhaust purification device of the present invention, when performing exhaust gas temperature increase control for removing urea-derived deposits accumulated in the exhaust passage, the exhaust temperature is raised to a relatively low target temperature at the beginning of the control, It is possible to prevent the urea-derived deposit from being gasified at a stretch and converting to ammonia, thereby preventing the occurrence of ammonia slip.
If the exhaust temperature is constant, ammonia slip is less likely to occur as the amount of urea-derived deposits decreases, but with exhaust temperature increase control, the amount of urea-derived deposits decreases, Since the exhaust temperature rises as the target temperature rises, it is possible to quickly remove urea-derived deposits from the exhaust passage while preventing the occurrence of ammonia slip.

加えて、エンジンの運転領域が堆積運転領域にあるときの時間を計時して、計時時間と堆積限界判定時間とを比較するだけの簡単な処理により排気昇温制御の要否が判定されるため、制御全体を簡略化可能となる。
また、請求項2の排気浄化装置によれば、排気昇温制御を行って排気温度を目標温度まで上昇させる際に、排気温度の上昇率が目標昇温速度に制御される。そして、目標昇温速度は尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴って増大するように設定されるので、排気昇温制御を開始した当初は排気温度が比較的小さな変化率で目標温度に向けて上昇する。尿素由来堆積物は、昇温時の排気温度の変化率が大きいほど早くガス化されてアンモニアとなる傾向にあるが、このように排気昇温制御を開始した当初は排気温度が比較的小さな変化率で上昇するので、排気温度を目標温度に向けて上昇させている際にも、アンモニアスリップの発生を確実に防止することが可能となる。
In addition, because it is determined whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary by a simple process of measuring the time when the engine operating region is in the accumulation operation region and comparing the time measured with the accumulation limit determination time. The entire control can be simplified.
According to the exhaust gas purification apparatus of the second aspect, when the exhaust gas temperature raising control is performed to raise the exhaust gas temperature to the target temperature, the rate of increase of the exhaust gas temperature is controlled to the target temperature raising rate. Since the target temperature increase rate is set so as to increase with a decrease in the amount of urea-derived deposits, the exhaust temperature is initially directed to the target temperature at a relatively small rate of change. Rise. Urea-derived deposits tend to gasify and become ammonia earlier as the rate of change in exhaust temperature during temperature rise is larger, but when exhaust temperature rise control is started in this way, the exhaust temperature changes relatively little. Therefore, even when the exhaust gas temperature is raised toward the target temperature, it is possible to reliably prevent the occurrence of ammonia slip.

また、上述したように排気温度が一定であれば尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに伴って、アンモニアスリップは発生しにくくなるが、排気昇温制御では尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴い、目標昇温速度の増大によって排気温度の変化率が増大するので、排気温度を目標温度に向けて上昇させている際にも、アンモニアスリップを確実に防止しながら、速やかに尿素由来堆積物を排気通路内から除去することが可能となる。   In addition, as described above, if the exhaust temperature is constant, ammonia slip is less likely to occur as the amount of urea-derived deposits decreases. As the target temperature increase rate increases, the rate of change in the exhaust temperature increases, so even when the exhaust temperature is raised toward the target temperature, ammonia slip can be prevented reliably and quickly derived from urea. Deposits can be removed from the exhaust passage.

また、請求項3の排気浄化装置によれば、排気昇温制御を実行しているときには、尿素水供給手段からの尿素水の供給が行われないので、より一層確実にアンモニアスリップを防止することができる。
また、請求項4の排気浄化装置によれば、排気中に供給された燃料成分を酸化触媒で酸化させることにより排気の昇温を行うので、比較的容易に排気昇温制御を実行することが可能となる。即ち、例えばエンジンへの燃料供給を気筒内への燃料噴射によって行っている場合には、動力の発生に寄与しないタイミングで燃料を追加噴射することにより排気中に燃料を供給することが可能であることから、排気中への燃料供給のために新たな装置を設ける必要がない。また、ディーゼルエンジンの場合には、排気中のパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを排気通路に介装するのが一般的であって、パティキュレートフィルタの強制再生で排気中に燃料を供給するための機構を既に備えているので、この場合も排気中への燃料供給のために新たな装置を設ける必要がない。
According to the exhaust gas purification apparatus of claim 3, when the exhaust gas temperature raising control is being executed, urea water is not supplied from the urea water supply means, so that ammonia slip can be prevented more reliably. Can do.
According to the exhaust gas purification apparatus of claim 4, the temperature of the exhaust gas is raised by oxidizing the fuel component supplied in the exhaust gas with the oxidation catalyst, so that the exhaust gas temperature raising control can be executed relatively easily. It becomes possible. That is, for example, when fuel is supplied to the engine by fuel injection into the cylinder, it is possible to supply fuel into the exhaust by additionally injecting fuel at a timing that does not contribute to power generation. Therefore, it is not necessary to provide a new device for supplying fuel into the exhaust gas. In the case of a diesel engine, a particulate filter for collecting particulates in the exhaust is generally installed in the exhaust passage, and fuel is exhausted into the exhaust by forced regeneration of the particulate filter. Since a supply mechanism is already provided, it is not necessary to provide a new device for supplying fuel into the exhaust gas.

また、請求項5の排気浄化装置によれば、尿素由来堆積物の生成状況と相関する排気中への尿素水の供給量、エンジンの排気排出量、及びエンジンの排気温度に基づき判定を行うため、エンジン運転領域が排気通路に尿素由来堆積物が堆積する堆積運転領域にあるか否かを的確に判定でき、ひいては排気昇温制御の要否を適切に判断して実行することができる。   According to the exhaust gas purification apparatus of the fifth aspect of the present invention, the determination is made based on the supply amount of urea water into the exhaust gas, the exhaust gas discharge amount of the engine, and the exhaust gas temperature of the engine that correlate with the generation state of the urea-derived deposit. Thus, it is possible to accurately determine whether or not the engine operation region is in a deposition operation region in which urea-derived deposits are accumulated in the exhaust passage, and accordingly, whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary can be appropriately determined and executed.

また、請求項6の排気浄化装置によれば、尿素水供給手段近傍の排気温度とアンモニア選択還元型NOx触媒の入口近傍の排気温度との偏差により計時手段の計時時間または堆積限界判定時間を補正し、補正後の計時時間または堆積限界判定時間に基づき排気昇温制御の要否を判定するため、排ガスが排気通路内を尿素水供給手段からアンモニア選択還元型NOx触媒の入口まで流れるときの排気温度の低下による影響を補償して、排気昇温制御の要否を適切に判断して実行することができる。   According to the exhaust gas purification apparatus of claim 6, the time measuring means or the accumulation limit judgment time is corrected by the deviation between the exhaust temperature near the urea water supply means and the exhaust temperature near the inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst. In order to determine whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary based on the corrected timing or accumulation limit determination time, the exhaust gas when the exhaust gas flows in the exhaust passage from the urea water supply means to the inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst It is possible to compensate for the influence of the temperature decrease and appropriately determine whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary.

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)の全体構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン1は各気筒共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備えており、図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール2に蓄えられた高圧の燃料を、各気筒に設けられたインジェクタ4に供給し、各インジェクタ4からそれぞれの気筒内に燃料が噴射される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied, and the exhaust emission control device according to the present invention is based on FIG. The structure of will be described.
The engine 1 includes a high-pressure accumulator chamber (hereinafter referred to as a common rail) 2 common to each cylinder, and high-pressure fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) and stored in the common rail 2 is supplied to an injector 4 provided in each cylinder. Then, fuel is injected from each injector 4 into each cylinder.

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

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

排気後処理装置28は、上流側ケーシング30と、上流側ケーシング30の下流側に連通路32で連通された下流側ケーシング34とで構成され、上流側ケーシング30、連通路32及び下流側ケーシング34により本発明の排気通路が構成されている。上流側ケーシング30内には、前段酸化触媒36が収容されると共に、この前段酸化触媒36の下流側にはパティキュレートフィルタ(以下フィルタという)38が収容されている。フィルタ38は、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン1の排気を浄化するために設けられる。   The exhaust aftertreatment device 28 includes an upstream casing 30 and a downstream casing 34 that is communicated with the downstream side of the upstream casing 30 via a communication path 32. The upstream casing 30, the communication path 32, and the downstream casing 34 are configured. Thus, the exhaust passage of the present invention is configured. A pre-stage oxidation catalyst 36 is accommodated in the upstream casing 30, and a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) 38 is accommodated on the downstream side of the pre-stage oxidation catalyst 36. The filter 38 is provided to purify the exhaust of the engine 1 by collecting particulates in the exhaust.

前段酸化触媒36は排気中のNO(一酸化窒素)を酸化させてNO(二酸化窒素)を生成するので、このように前段酸化触媒36とフィルタ38とを配置することにより、フィルタ38に捕集され堆積しているパティキュレートは、前段酸化触媒36から供給されたNOと反応して酸化し、フィルタ38の連続再生が行われるようになっている。
一方、下流側ケーシング34内には、アンモニアを還元剤として排気中のNOx(窒素酸化物)を選択還元して排気を浄化するアンモニア選択還元型NOx触媒(以下SCR触媒という)40が収容されると共に、このSCR触媒40の下流側にはSCR触媒40から流出したアンモニアを除去するための後段酸化触媒42が収容されている。
Since the pre-stage oxidation catalyst 36 oxidizes NO (nitrogen monoxide) in the exhaust gas to generate NO 2 (nitrogen dioxide), the pre-stage oxidation catalyst 36 and the filter 38 are arranged in this manner, so that the filter 38 captures them. The collected particulates react with NO 2 supplied from the pre-stage oxidation catalyst 36 to be oxidized, and the filter 38 is continuously regenerated.
On the other hand, in the downstream casing 34, an ammonia selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as an SCR catalyst) 40 that purifies exhaust by selectively reducing NOx (nitrogen oxide) in exhaust using ammonia as a reducing agent is housed. At the same time, a downstream oxidation catalyst 42 for removing ammonia flowing out from the SCR catalyst 40 is accommodated downstream of the SCR catalyst 40.

この後段酸化触媒42は、フィルタ38の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するCO(一酸化炭素)を酸化し、CO(二酸化炭素)として大気中に排出する機能も有している。
また、連通路32には、連通路32内の排気中に尿素水を噴射供給する尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)44が設けられており、尿素水を蓄えた尿素水タンク46から図示しない尿素水供給ポンプを介して尿素水インジェクタ44に尿素水が供給され、尿素水インジェクタ44を開閉することによって尿素水インジェクタ44から連通路32内の排気中に尿素水が噴射されるようになっている。
The post-stage oxidation catalyst 42 also has a function of oxidizing CO (carbon monoxide) generated when particulates are incinerated by forced regeneration of the filter 38 and discharging it into the atmosphere as CO 2 (carbon dioxide). Yes.
Further, the communication passage 32 is provided with a urea water injector (urea water supply means) 44 for injecting and supplying urea water into the exhaust gas in the communication passage 32, and is not shown from the urea water tank 46 storing the urea water. The urea water is supplied to the urea water injector 44 via the urea water supply pump, and the urea water is injected into the exhaust gas in the communication passage 32 from the urea water injector 44 by opening and closing the urea water injector 44. Yes.

尿素水インジェクタ44から噴射された霧状の尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、SCR触媒40に供給される。SCR触媒40は供給されたアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応を促進することにより、NOxを還元して無害なNとする。なお、このとき、アンモニアがNOxと反応せずにSCR触媒40から流出した場合には、このアンモニアが後段酸化触媒42によって除去されるようになっている。 The atomized urea water injected from the urea water injector 44 is hydrolyzed by the heat of the exhaust to become ammonia, and is supplied to the SCR catalyst 40. The SCR catalyst 40 reduces NOx to harmless N 2 by promoting a denitration reaction between the supplied ammonia and NOx in the exhaust. At this time, if ammonia flows out of the SCR catalyst 40 without reacting with NOx, this ammonia is removed by the post-stage oxidation catalyst 42.

更に、上流側ケーシング30内の前段酸化触媒36下流側には、排気後処理装置28内を流動する排気の温度を検出するための排気温度センサ48が設けられている。
ECU(制御手段)50は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
Further, an exhaust gas temperature sensor 48 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing in the exhaust gas aftertreatment device 28 is provided downstream of the upstream oxidation catalyst 36 in the upstream casing 30.
The ECU (control means) 50 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1, and includes a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and calculates various control amounts. Various devices are controlled based on the control amount.

ECU50の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気量センサ16や排気温度センサ48のほか、エンジン1の回転数を検出する回転数センサ52、及び図示しないアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ54などの各種センサ類が接続されている。また、ECU50の出力側には、演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、吸気制御弁12、EGR弁22、排気絞り弁26及び尿素水インジェクタ44などの各種デバイス類が接続されている。   On the input side of the ECU 50, in order to collect information necessary for various controls, in addition to the intake air amount sensor 16 and the exhaust gas temperature sensor 48 described above, a rotational speed sensor 52 for detecting the rotational speed of the engine 1, and an accelerator pedal (not shown) Various sensors such as an accelerator opening sensor 54 for detecting the depression amount of the vehicle are connected. Further, various devices such as the injector 4, the intake control valve 12, the EGR valve 22, the exhaust throttle valve 26, and the urea water injector 44 that are controlled based on the calculated control amount are connected to the output side of the ECU 50. Has been.

エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ4からの燃料供給制御もECU50によって行われる。エンジン1の運転に必要な燃料供給量(主噴射量)は、回転数センサ52によって検出されたエンジン1の回転数とアクセル開度センサ54によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ4の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ4が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン1の運転に必要な量の燃料が供給される。   The ECU 50 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and control of fuel supply from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount (main injection amount) necessary for the operation of the engine 1 is preliminarily determined based on the engine speed detected by the engine speed sensor 52 and the accelerator pedal depression amount detected by the accelerator opening sensor 54. It is determined by reading from the stored map. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open in a driving time corresponding to the determined fuel amount, and main injection is performed in each cylinder. As a result, an amount of fuel necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

ECU50は、このような各気筒への燃料供給制御のほか、フィルタ38の強制再生やSCR触媒40にアンモニアを供給するための尿素水供給制御も行う。フィルタ38の強制再生については既に広く知られているものであり、ここでは詳細な説明を省略するが、排気温度センサ48の検出値に基づき、主噴射とは別にインジェクタ4から各気筒に燃料を噴射することにより、排気中に燃料を供給し、前段酸化触媒36における排気中の燃料の酸化反応によって排気を昇温することによりフィルタ36の強制再生が行われる。以下では、尿素水供給制御について詳細に説明する。   In addition to such fuel supply control to each cylinder, the ECU 50 also performs forced regeneration of the filter 38 and urea water supply control for supplying ammonia to the SCR catalyst 40. The forced regeneration of the filter 38 is already widely known and will not be described in detail here, but based on the detection value of the exhaust temperature sensor 48, fuel is supplied from the injector 4 to each cylinder separately from the main injection. By injecting, fuel is supplied into the exhaust gas, and the filter 36 is forcibly regenerated by raising the temperature of the exhaust gas by the oxidation reaction of the fuel in the exhaust gas at the pre-stage oxidation catalyst 36. Below, urea water supply control is demonstrated in detail.

ECU50は、インジェクタ4からの主噴射量や、回転数センサ52によって検出されたエンジン1の回転数及び吸気量センサ16によって検出されたエンジン1への吸入空気流量などに基づき、エンジン1の単位時間あたりの排気排出量及びNOx排出量を求め、このNOx排出量に対してSCR触媒40によるNOxの選択還元に必要なアンモニアの量から尿素水の目標供給量を求める。そして、この目標供給量に基づき尿素水インジェクタ44を制御することにより、尿素水インジェクタ44からSCR触媒40上流側の排気中に尿素水が供給される。   The ECU 50 determines the unit time of the engine 1 based on the main injection amount from the injector 4, the rotational speed of the engine 1 detected by the rotational speed sensor 52, the intake air flow rate to the engine 1 detected by the intake air amount sensor 16, and the like. Per unit exhaust emission amount and NOx emission amount are obtained, and a target supply amount of urea water is obtained from the amount of ammonia necessary for the selective reduction of NOx by the SCR catalyst 40 with respect to this NOx emission amount. Then, by controlling the urea water injector 44 based on this target supply amount, urea water is supplied from the urea water injector 44 into the exhaust gas upstream of the SCR catalyst 40.

尿素水インジェクタ44から噴射された霧状の尿素水は、前述したように、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、このアンモニアがSCR触媒40に供給される。SCR触媒40は、供給されたアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応を促進することにより、NOxを還元して無害なNとする。
このような尿素水インジェクタ44による尿素水の供給を適正に行うため、ECU50は図2に示すフローチャートに従い、所定の制御周期で尿素水供給制御を行う。なお、この尿素水供給制御はエンジン1の始動に伴って開始され、エンジン1の停止に伴って終了する。
As described above, the mist-like urea water injected from the urea water injector 44 is hydrolyzed to ammonia by the heat of the exhaust gas, and this ammonia is supplied to the SCR catalyst 40. The SCR catalyst 40 reduces NOx to harmless N 2 by promoting a denitration reaction between the supplied ammonia and NOx in the exhaust.
In order to properly supply the urea water by the urea water injector 44, the ECU 50 performs urea water supply control at a predetermined control period according to the flowchart shown in FIG. The urea water supply control is started when the engine 1 is started, and is ended when the engine 1 is stopped.

制御が開始されると、ECU50はステップS101で、尿素水供給を可能とする条件が成立して、SCR触媒40へのアンモニアの供給を必要とする状態となったか否かを判断する。具体的には、排気温度センサ48が検出した排気温度に基づき、SCR触媒40が活性化しているか否かを判定し、SCR触媒40が活性化していると判定したときには尿素水供給を可能とする条件が成立し、SCR触媒40へのアンモニアの供給を必要とする状態になったと判断する。   When the control is started, the ECU 50 determines in step S101 whether or not a condition for enabling the supply of the urea water is established and the state in which the supply of ammonia to the SCR catalyst 40 is required. Specifically, based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 48, it is determined whether or not the SCR catalyst 40 is activated. When it is determined that the SCR catalyst 40 is activated, urea water can be supplied. It is determined that the condition is satisfied and the state where the supply of ammonia to the SCR catalyst 40 is required has been reached.

ステップS101で尿素水供給を可能とする条件が成立したと判断した場合、ECU50は処理をステップS102に進める一方、ステップS101で尿素水供給を可能とする条件が成立していないと判断した場合には今回の制御周期を終了し、次の制御周期のステップS101で再び尿素水供給を可能とする条件が成立したか否かを判断する。従って、ステップS101で尿素水供給を可能とする条件が成立したと判断した場合に限り、ECU50は処理をステップS102に進める。以下では、尿素水供給を可能とする条件が成立しているものとし、処理がステップS101からステップS102に進むものとして説明する。   When it is determined in step S101 that the condition for enabling urea water supply is satisfied, the ECU 50 proceeds to step S102, while in step S101, the ECU 50 determines that the condition for enabling urea water supply is not satisfied. Ends the current control cycle, and determines whether or not the condition for enabling the urea water supply is satisfied again in step S101 of the next control cycle. Accordingly, the ECU 50 advances the process to step S102 only when it is determined in step S101 that the condition for enabling urea water supply is satisfied. In the following description, it is assumed that the condition for enabling the supply of urea water is satisfied, and the process proceeds from step S101 to step S102.

ステップS102においてECU50は、フラグFの値が1であるか否かを判断する。このフラグFは、後述する計時及び判定に基づき、排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の堆積量が限界に達したか否か、換言すれば尿素由来堆積物を除去する排気昇温制御が必要であるか否かを示すものであり、その値が1であることにより尿素由来堆積物の堆積量が限界に達したことを示すものである。   In step S102, the ECU 50 determines whether or not the value of the flag F is 1. This flag F is based on the timing and determination described later, whether or not the amount of urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 has reached its limit, in other words, the exhaust gas temperature rise for removing urea-derived deposits. This indicates whether or not control is necessary, and a value of 1 indicates that the amount of urea-derived deposits has reached its limit.

フラグFの初期値は0となっており、ステップS102でフラグFの値が1ではないと判断して処理をステップS103に進めると、ECU50は現在のエンジン運転領域が予め尿素由来堆積物が排気後処理装置28内に堆積するエンジン運転領域として設定された堆積運転領域にあるか否かを判定する。堆積運転領域は、図3に示す尿素由来堆積物の堆積特性に基づき設定されたものである。尿素由来堆積物は、排気中に供給される尿素水が多いほど生成されやすく、エンジン1からの排気排出量が少ないほど生成されやすく、排気温度が低いほど生成されやすい。尿素由来堆積物の生成状況は、排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の単位時間あたりの堆積量と相関し、図3に示すように、エンジン1の単位時間あたり排気排出量に対する尿素インジェクタ44からの単位時間あたり尿素水供給量の比、即ち尿素水供給量/排気排出量が大きいほど尿素由来堆積物の堆積量は増加し、排気温度が低いほど尿素由来堆積物の堆積量は増加する。堆積運転領域は、尿素由来堆積物の堆積量が0若しくは極めて少ない一部領域(図3中の左上のハッチング外の領域)を除いた全ての領域として設定され、エンジン1の運転領域がこの領域内にあるときには排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の堆積量が増加方向に変化していると見なせる。   The initial value of the flag F is 0, and when the process proceeds to step S103 after determining that the value of the flag F is not 1 in step S102, the ECU 50 exhausts urea-derived deposits in advance in the current engine operating region. It is determined whether or not the engine is in the accumulation operation region set as the engine operation region for accumulation in the post-processing device 28. The deposition operation region is set based on the deposition characteristics of the urea-derived deposit shown in FIG. Urea-derived deposits are more likely to be generated as the amount of urea water supplied into the exhaust gas is larger, more easily generated as the exhaust emission amount from the engine 1 is smaller, and more likely to be generated as the exhaust temperature is lower. The generation state of urea-derived deposits correlates with the amount of urea-derived deposits deposited in the exhaust aftertreatment device 28 per unit time, and as shown in FIG. The ratio of the urea water supply amount per unit time from the injector 44, that is, the urea water deposit amount increases as the urea water supply amount / exhaust exhaust amount increases, and the urea origin deposit increases as the exhaust temperature decreases. To increase. The accumulation operation region is set as all regions except a partial region where the amount of deposits of urea-derived deposits is 0 or extremely small (region outside the upper left hatching in FIG. 3), and the operation region of the engine 1 is this region. When it is inside, it can be considered that the deposition amount of the urea-derived deposit in the exhaust aftertreatment device 28 is changing in the increasing direction.

ステップS103では、このようにして設定された堆積運転領域でエンジン1の運転が行われているか否かを判定し(堆積運転領域判定手段)、堆積運転領域にあると判断したときにはステップS104に進んで堆積判定タイマAを起動させた後にステップS105に進む。なお、堆積判定タイマAの初期値は0となっている。当該堆積判定タイマAは今回のECU50の制御周期に亘って計時動作を行うことになり、結果としてエンジン1の運転領域が堆積運転領域にあるときに限って計時動作を行い、堆積運転領域に該当しなくなると計時動作を中止し、堆積判定タイマAの値は堆積運転領域の領域でエンジン1が運転されたときの継続時間を表すことになる(計時手段)。   In step S103, it is determined whether or not the engine 1 is operating in the deposition operation region set in this way (deposition operation region determination means). When it is determined that the engine 1 is in the deposition operation region, the process proceeds to step S104. After the deposition determination timer A is started in step S105, the process proceeds to step S105. The initial value of the accumulation determination timer A is 0. The accumulation determination timer A performs a timing operation over the control cycle of the ECU 50 this time. As a result, the accumulation determination timer A performs a timing operation only when the operation region of the engine 1 is in the accumulation operation region, and corresponds to the accumulation operation region. When it stops, the timing operation is stopped, and the value of the accumulation determination timer A represents the duration when the engine 1 is operated in the accumulation operation area (time measuring means).

また、エンジン1の運転領域が堆積運転領域の領域に該当しないと判定したときにはステップS103から直接ステップS105に進む。ステップS105では堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達したか否かを判定する。堆積限界判定時間A0は上記排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の堆積限界に基づき設定された閾値である。具体的には、堆積運転領域にあるエンジン1の運転が継続されることにより排気後処理装置28内での尿素由来堆積物の堆積量が次第に増加し、何れかのタイミングで尿素由来堆積物の堆積に起因する排気流動抵抗の増大などの不具合により排気後処理装置28内の機能が損なわれてしまう。堆積限界判定時間A0はこのような不具合が顕在化する経過時間よりも若干短い値として設定されたものである。   Further, when it is determined that the operation region of the engine 1 does not correspond to the region of the accumulation operation region, the process directly proceeds from step S103 to step S105. In step S105, it is determined whether or not the value of the deposition determination timer A has reached the deposition limit determination time A0. The deposition limit determination time A0 is a threshold set based on the deposition limit of the urea-derived deposit in the exhaust aftertreatment device 28. Specifically, as the operation of the engine 1 in the accumulation operation region is continued, the amount of urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 gradually increases, and at any timing, the urea-derived deposits are deposited. The function in the exhaust aftertreatment device 28 is impaired due to problems such as an increase in exhaust flow resistance caused by deposition. The deposition limit determination time A0 is set as a value slightly shorter than the elapsed time when such a defect becomes apparent.

ステップS105で堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達していないと判定したときにはステップS106に進み、尿素水噴射を許可した後に、一旦ルーチンを終了する。即ち、この場合には尿素水の供給により尿素由来堆積物が更に生成されても、排気流動抵抗の増大など尿素由来堆積物の堆積に起因した問題が生じることはないものとして、尿素水噴射が許可される。こうしてステップS106で尿素水噴射を許可することにより、ECU50は尿素水インジェクタ44を制御し、排気中への尿素水の噴射供給を行う。   When it is determined in step S105 that the value of the accumulation determination timer A has not reached the accumulation limit determination time A0, the process proceeds to step S106, after urea water injection is permitted, the routine is once terminated. That is, in this case, even if urea-derived deposits are further generated by the supply of urea water, there is no problem caused by deposition of urea-derived deposits such as an increase in exhaust flow resistance. Allowed. In this way, by permitting urea water injection in step S106, the ECU 50 controls the urea water injector 44 to perform injection supply of urea water into the exhaust.

堆積運転領域でエンジン1の運転が行われる度にステップS104で堆積判定タイマAの値は逐次増加し、何れかの時点でECU50はステップS105で堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達したと判断してステップS107に進めて尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射を中止する。即ち、尿素由来堆積物の堆積量が限界に近づいているため、これ以上尿素水の供給を継続すると尿素由来堆積物の堆積量が過大となって、排気流動抵抗の増大などの問題が生じるものとして尿素水の供給が中止される。   Each time the engine 1 is operated in the accumulation operation region, the value of the accumulation determination timer A is sequentially increased in step S104, and at any point in time, the ECU 50 sets the value of the accumulation determination timer A to the accumulation limit determination time A0 in step S105. When it is determined that it has reached, the process proceeds to step S107, and the injection of urea water from the urea injector 44 is stopped. That is, the amount of urea-derived deposits is approaching its limit, and if the supply of urea water is continued further, the amount of urea-derived deposits becomes excessive, causing problems such as an increase in exhaust flow resistance. As a result, the supply of urea water is stopped.

ECU50は次のステップS108でフラグFの値を1とした後、ステップS109に処理を進め、続くステップS109で次回の計時処理に備えて堆積判定タイマAをリセットした後にルーチンを終了する。
一方、フラグFの値が1にされることにより、次の制御周期のステップS102ではECU50はステップS110に進み、完了判定タイマBを起動させた後にステップS111に進む。なお、完了判定タイマBの初期値は0となっている。堆積判定タイマAと同じく完了判定タイマBは今回のECU50の制御周期に亘って計時動作を行うことになり、結果として完了判定タイマBの値は、フラグFの値が1になった後の経過時間を表すことになる。ステップS111では完了判定タイマBの値が完了判定時間B0に達したか否かを判定する。完了判定時間B0は、以下に説明する尿素由来堆積物の除去のための排気昇温制御の完了を判定するものであり、予め実験において尿素由来堆積物を限界付近まで堆積させた状態から排気昇温制御を実施し、堆積した尿素由来堆積物を全て消滅させるまでの所要時間を計測し、計測した所要時間に対して若干の余裕分を加算した値として設定されている。
The ECU 50 sets the value of the flag F to 1 in the next step S108, and then proceeds to step S109. In the subsequent step S109, the ECU 50 resets the accumulation determination timer A in preparation for the next time measurement process, and then ends the routine.
On the other hand, when the value of the flag F is set to 1, in step S102 of the next control cycle, the ECU 50 proceeds to step S110, starts the completion determination timer B, and then proceeds to step S111. Note that the initial value of the completion determination timer B is 0. As with the accumulation determination timer A, the completion determination timer B performs a time measuring operation over the current control cycle of the ECU 50, and as a result, the value of the completion determination timer B has elapsed after the value of the flag F becomes 1. It represents time. In step S111, it is determined whether or not the value of the completion determination timer B has reached the completion determination time B0. The completion determination time B0 is used to determine the completion of the exhaust gas temperature raising control for removing the urea-derived deposit described below, and the exhaust rise from the state in which the urea-derived deposit has been deposited near the limit in advance in an experiment. It is set as a value obtained by measuring the required time until temperature control is performed and erasing all accumulated urea-derived deposits, and adding a slight margin to the measured required time.

そして、完了判定タイマBの値が完了判定時間B0に達していないと判断した場合にはステップS112に処理を進めて、尿素水噴射を中止することにより、尿素水インジェクタ44からの尿素水噴射の中止が継続される。完了判定タイマBの値が次第に増加してステップS111で完了判定時間B0に達したと判定すると、ECU50は排気後処理装置28内の尿素由来堆積物が全て消滅したものと判断し、処理をステップS113に進めて尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射を許可し、次にステップS114でフラグFの値を0とした後、ステップS115で次回の計時処理に備えて完了判定タイマBをリセットした後にルーチンを終了する。このように、完了判定タイマBの値が完了判定時間B0に達すると、それまで継続して中止されていた尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射が再開される。   When it is determined that the value of the completion determination timer B has not reached the completion determination time B0, the process proceeds to step S112, and the urea water injection from the urea water injector 44 is stopped by stopping the urea water injection. Canceling continues. When it is determined that the value of the completion determination timer B has gradually increased and reached the completion determination time B0 in step S111, the ECU 50 determines that all the urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 have disappeared, and the process is stepped. After proceeding to S113, the urea water injection from the urea injector 44 is permitted. Next, after the value of the flag F is set to 0 in step S114, the completion determination timer B is reset in preparation for the next timing process in step S115. End the routine. As described above, when the value of the completion determination timer B reaches the completion determination time B0, the urea water injection from the urea injector 44 that has been continuously stopped is restarted.

このような尿素水供給制御と並行して、ECU50は排気後処理装置28内における尿素由来堆積物の堆積状態に応じ、尿素由来堆積物の除去を適正に行うための排気昇温制御を図4に示すフローチャートに従って実行する。なお、この排気昇温制御もエンジン1の始動に伴って開始され、エンジン1の停止に伴って終了する。
制御が開始されると、ECU50はステップS201において、インジェクタ4からの主噴射量や、回転数センサ52によって検出されたエンジン1の回転数などに基づき、エンジン1が排気を昇温可能な運転状態にあるか否かを判定する。エンジン1が排気昇温可能な運転状態にないと判定した場合、ECU50はステップS202に処理を進め、排気昇温を中止して、その制御周期を終了する。次の制御周期においても、ステップS201でエンジン1が排気昇温可能な運転状態にないと判定した場合、ECU50はステップS202に処理を進めて排気昇温を中止するので、エンジン1が排気昇温可能な運転状態とならない限り、排気昇温制御による排気昇温は行われないことになる。以下では、エンジン1が排気昇温可能な運転状態にあるものとして説明を進める。
In parallel with such urea water supply control, the ECU 50 performs exhaust gas temperature raising control for appropriately removing urea-derived deposits according to the deposition state of urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 as shown in FIG. It performs according to the flowchart shown in FIG. The exhaust gas temperature raising control is also started when the engine 1 is started, and is ended when the engine 1 is stopped.
When the control is started, in step S201, the ECU 50 is in an operating state in which the engine 1 can raise the exhaust temperature based on the main injection amount from the injector 4, the rotational speed of the engine 1 detected by the rotational speed sensor 52, and the like. It is determined whether or not. When it is determined that the engine 1 is not in an operation state in which the exhaust gas temperature can be raised, the ECU 50 advances the process to step S202, stops the exhaust gas temperature raising, and ends the control cycle. Also in the next control cycle, if it is determined in step S201 that the engine 1 is not in an operation state in which the exhaust gas temperature can be increased, the ECU 50 proceeds to step S202 and stops the exhaust gas temperature increase. The exhaust gas temperature raising by the exhaust gas temperature raising control is not performed unless the operation state becomes possible. Hereinafter, the description will be made assuming that the engine 1 is in an operation state in which the exhaust gas temperature can be raised.

ステップS201でエンジン1が排気昇温可能な運転状態にあると判定すると、ECU50は処理をステップS203に進め、フラグFの値が1であるか否かを判定する。フラグFの値は、前述した尿素水供給制御において堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達した場合、即ち、尿素由来堆積物の堆積量が限界に近づいている場合に1とされ、堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達していない場合に0とされる。従って、堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達しておらず、フラグFの値が0である場合、ECU50は処理をステップS202に進め、排気昇温を中止してその制御周期を終了する。次の制御周期においても、ステップS201からステップS203に処理を進め、フラグFの値が1ではないと判定した場合、ECU50はステップS202に処理を進めて排気昇温を中止するので、フラグFの値が1とならない限り、即ち堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達しない限り、排気昇温制御による排気昇温は行われないことになる。このとき、前述したとおり、尿素水供給制御では尿素水供給条件が成立している限り、尿素水インジェクタ44から排気中に尿素水が供給され、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤として、SCR触媒40によるNOxの還元が行われる。   If it is determined in step S201 that the engine 1 is in an operation state in which the exhaust gas temperature can be raised, the ECU 50 advances the process to step S203 and determines whether or not the value of the flag F is 1. The value of the flag F is set to 1 when the value of the accumulation determination timer A reaches the accumulation limit determination time A0 in the urea water supply control described above, that is, when the accumulation amount of urea-derived deposits is approaching the limit. When the value of the accumulation determination timer A has not reached the accumulation limit determination time A0, it is set to 0. Accordingly, when the value of the accumulation determination timer A has not reached the accumulation limit determination time A0 and the value of the flag F is 0, the ECU 50 advances the process to step S202, stops the exhaust gas temperature increase, and sets its control cycle. finish. Also in the next control cycle, when the process proceeds from step S201 to step S203 and it is determined that the value of the flag F is not 1, the ECU 50 proceeds to the process to step S202 and stops the exhaust gas temperature raising. As long as the value does not become 1, that is, unless the value of the accumulation determination timer A reaches the accumulation limit determination time A0, the exhaust gas temperature increase by the exhaust gas temperature increase control is not performed. At this time, as described above, in the urea water supply control, as long as the urea water supply condition is satisfied, urea water is supplied into the exhaust gas from the urea water injector 44, and ammonia generated from the urea water is used as a reducing agent. Reduction of NOx by the catalyst 40 is performed.

一方、排気中への尿素水の供給によって尿素由来堆積物の堆積が進み、尿素水供給制御において堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達したと判断すると、フラグFの値が1となるので、ECU50は処理をステップS203からステップS204に進め、ステップS204以降の処理により排気昇温を行う。このときフラグFの値が1であるため、尿素供給制御では尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射が中止されており、尿素水を供給しない状態で排気昇温制御により排気昇温が実行される。   On the other hand, when the urea-derived deposit accumulates due to the supply of urea water into the exhaust gas, and it is determined in the urea water supply control that the value of the deposition determination timer A has reached the deposition limit determination time A0, the value of the flag F is 1. Therefore, the ECU 50 advances the process from step S203 to step S204, and raises the exhaust gas temperature by the process after step S204. At this time, since the value of the flag F is 1, the urea water injection from the urea injector 44 is stopped in the urea supply control, and the exhaust gas temperature raising is executed by the exhaust gas temperature raising control without supplying the urea water. .

まず、ECU50はステップS204で、予め設定されている目標温度マップから、排気を昇温させる際の目標温度を読み出して設定する。尿素由来堆積物が排気の昇温によりガス化して生成されるアンモニアの量は、尿素由来堆積物の堆積量を同一とした場合、排気温度によって増減し、排気温度が高いほどアンモニアの単位時間あたりの生成量が増加する。また、排気温度を一定に維持した状態では、尿素由来堆積物の堆積量が多いほど尿素由来堆積物からのアンモニアの単位時間あたりの生成量が増大する。そこで、予め実験等により、エンジン1の様々な運転状態においてアンモニアスリップを生じることなくSCR触媒40に供給可能なアンモニアの単位時間あたりの供給量を求める。そして、このようなアンモニアの供給量に対応した尿素由来堆積物からの単位時間あたりのアンモニア生成量を維持可能な排気温度を、尿素由来堆積物の堆積量をパラメータとして求め、この排気温度が目標温度として目標温度マップに記憶されている。   First, in step S204, the ECU 50 reads and sets a target temperature for raising the temperature of the exhaust gas from a preset target temperature map. The amount of ammonia produced by the gasification of the urea-derived deposit due to the temperature rise of the exhaust gas varies depending on the exhaust temperature when the amount of urea-derived deposit is the same, and the higher the exhaust temperature, the higher the ammonia per unit time. The production amount of increases. Further, in a state where the exhaust gas temperature is kept constant, the amount of ammonia generated from the urea-derived deposit per unit time increases as the amount of urea-derived deposit increases. Accordingly, the supply amount of ammonia per unit time that can be supplied to the SCR catalyst 40 without causing ammonia slip in various operating states of the engine 1 is obtained in advance through experiments or the like. Then, the exhaust temperature capable of maintaining the ammonia production amount per unit time from the urea-derived deposit corresponding to the supply amount of ammonia is obtained using the deposition amount of the urea-derived deposit as a parameter, and this exhaust temperature is the target. The temperature is stored in the target temperature map.

従って、目標温度マップにおける尿素由来堆積物の堆積量と目標温度との関係は、その一例を図5に示すように、尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに従って目標温度が上昇するようになっている。図5に示される目標温度マップの例では、尿素由来堆積物の堆積量が限界に達したときの上限値Qrである場合には目標温度がT1に設定され、尿素由来堆積物が堆積していない場合には目標温度がT1より高温のT2に設定されるようになっており、尿素由来堆積物の堆積量が上限値Qrから減少していくのに従って、目標温度がT1からT2に向けて上昇して設定されるようになっている。なお、尿素由来堆積物の堆積量の変化に応じた目標温度の変化のさせ方は図5の例に限られるものではなく、SCR触媒40やエンジン1の特性などに応じて様々な形態で変化しうる。   Therefore, the relationship between the deposition amount of the urea-derived deposit and the target temperature in the target temperature map is such that the target temperature increases as the deposition amount of the urea-derived deposit decreases, as shown in FIG. It has become. In the example of the target temperature map shown in FIG. 5, when the amount of urea-derived deposits reaches the upper limit value Qr when the amount reaches the limit, the target temperature is set to T1, and urea-derived deposits are deposited. If not, the target temperature is set to T2, which is higher than T1, and as the amount of urea-derived deposits decreases from the upper limit value Qr, the target temperature increases from T1 to T2. It is set to rise. Note that the method of changing the target temperature according to the change in the deposition amount of the urea-derived deposit is not limited to the example in FIG. 5, and changes in various forms according to the characteristics of the SCR catalyst 40 and the engine 1. Yes.

ステップS204でECU50は、その時点における尿素由来堆積物の堆積量に対応する目標温度を目標温度マップから読み出して設定するが、このときに用いる尿素由来堆積物の堆積量は、例えば、以下の手順で算出できる。
まず、尿素水供給制御において堆積判定タイマAの値が堆積限界判定時間A0に達してフラグFが1になるまではステップS204以降の処理で排気昇温が継続され、完了判定タイマBの値が完了判定時間B0に達してフラグFが0になるとステップS202で排気昇温が中止され、この時点では排気後処理装置28内の尿素由来堆積物が全て消滅したと見なせる。フラグFが0になるのを受けて尿素水供給制御ではステップS113の処理により尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射が再開されるため、この時点から排気後処理装置28内の尿素由来堆積物の堆積量は次第に増加する。排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の単位時間あたりの堆積量は、図3に示すように尿素水供給量/排気排出量が大きいほど増加し、排気温度が低いほど増加する特性として表されるため、図3に示す特性を尿素由来堆積物の単位時間あたりの堆積量を算出するマップとして用い、フラグFが0になり排気昇温により尿素由来堆積物が全て消滅したときの堆積量を0と見なして、ECU50の制御周期毎に尿素由来堆積物の単位時間あたりの堆積量を算出して逐次加算すれば、尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射により増加中の尿素由来堆積物の堆積量を求めることができる。
In step S204, the ECU 50 reads and sets the target temperature corresponding to the deposition amount of the urea-derived deposit at that time from the target temperature map. The deposition amount of the urea-derived deposit used at this time is, for example, the following procedure: It can be calculated by
First, in the urea water supply control, until the value of the accumulation determination timer A reaches the accumulation limit determination time A0 and the flag F becomes 1, the exhaust gas temperature rise is continued in the processing after step S204, and the value of the completion determination timer B is When the completion determination time B0 is reached and the flag F becomes 0, the temperature rise of the exhaust gas is stopped in step S202, and at this time, it can be considered that all the urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 have disappeared. In response to the flag F becoming 0, the urea water supply control restarts the injection of urea water from the urea injector 44 in the process of step S113. Therefore, from this point of time, urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 are removed. The amount of deposition increases gradually. As shown in FIG. 3, the amount of urea-derived deposits deposited in the exhaust aftertreatment device 28 increases as the urea water supply amount / exhaust discharge amount increases, and increases as the exhaust temperature decreases. Therefore, the characteristics shown in FIG. 3 are used as a map for calculating the deposition amount per unit time of the urea-derived deposit, and the deposition when the flag F becomes 0 and all the urea-derived deposit disappears due to the temperature rise of the exhaust gas. If the amount is regarded as 0 and the amount of urea-derived deposits deposited per unit time is calculated for each control cycle of the ECU 50 and added sequentially, the urea-derived deposits increasing due to the injection of urea water from the urea injector 44 Can be obtained.

一方、尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射を中止して実施される排気昇温では、排気後処理装置28内に堆積している尿素由来堆積物は次第にアンモニアに転化して消滅し、このときの尿素由来堆積物の消滅は、図6に示す特性に従って行われる。即ち、尿素由来堆積物は、エンジン1からの排気排出量が多いほどアンモニアに転化して消滅しやすく、排気温度が高いほどアンモニアに転化して消滅しやすいことから、排気排出量が多いほど尿素由来堆積物の消滅量は増加し、排気温度が高いほど消滅量は増加する。そこで、図6に示す特性を尿素由来堆積物の単位時間あたりの消滅量を算出するマップとして用い、尿素由来堆積物の堆積量が次第に増加して限界に達してフラグFが1になったことを受けて排気昇温が開始された時点から、ECU50の制御周期毎に尿素由来堆積物の単位時間あたりの消滅量を算出して逐次減算すれば、排気昇温により減少中の尿素由来堆積物の堆積量を求めることができる。   On the other hand, in the exhaust gas temperature raising performed by stopping the injection of urea water from the urea injector 44, the urea-derived deposits accumulated in the exhaust aftertreatment device 28 are gradually converted into ammonia and disappear. The urea-derived deposits disappear in accordance with the characteristics shown in FIG. That is, urea-derived deposits are more easily converted to ammonia and disappeared as the exhaust emission amount from the engine 1 is larger, and urea is more easily converted and disappeared as the exhaust temperature is higher. The amount of disappearance of the deposits increases, and the amount of disappearance increases as the exhaust temperature increases. Therefore, the characteristic shown in FIG. 6 is used as a map for calculating the disappearance amount of urea-derived deposits per unit time, and the amount of urea-derived deposits gradually increases to reach the limit and flag F becomes 1. When the exhaust gas temperature rise is started and the disappearance amount per unit time of the urea-derived deposit is calculated and sequentially subtracted every control cycle of the ECU 50, the urea-derived deposit that is decreasing due to the exhaust gas temperature increase Can be obtained.

図5の目標温度マップから目標温度を算出するためには、上記排気昇温により次第に減少している尿素由来体積物の堆積量を適用し、尿素由来堆積物の堆積量は上限値Qrから0まで減少するのに対応して目標温度がT1からT2に向けて上昇して設定される。
こうしてステップS204において目標温度を設定すると、ECU50は次のステップS205に処理を進め、排気昇温を行う際の排気温度の変化率に対する目標値として目標昇温速度の設定を行う。
In order to calculate the target temperature from the target temperature map of FIG. 5, the deposition amount of the urea-derived volume gradually decreasing with the exhaust gas temperature increase is applied, and the deposition amount of the urea-derived deposit is 0 from the upper limit value Qr. The target temperature is set to increase from T1 to T2 in response to the decrease.
When the target temperature is thus set in step S204, the ECU 50 proceeds to the next step S205, and sets the target temperature increase rate as a target value for the rate of change of the exhaust temperature at the time of exhaust gas temperature increase.

排気昇温による尿素由来堆積物からのアンモニアの単位時間あたりの生成量は、尿素由来堆積物の堆積量を同一として排気温度を変化させた場合、排気温度の上昇率によっても変化し、排気温度の上昇率が大きいほど増加する。そこで、前述のように予め実験等により求めたアンモニアスリップを生じることなくSCR触媒40に供給可能なアンモニアの単位時間あたりの供給量に基づき、この供給量に対応した尿素由来堆積物からの単位時間あたりのアンモニア生成量を維持可能な排気温度の変化率を、尿素由来堆積物の堆積量をパラメータとして求め、この上昇率が目標昇温速度として目標昇温速度マップに記憶されている。従って、目標昇温速度マップにおける尿素由来堆積物の堆積量と目標昇温速度との関係は、その一例を図7に示すように、尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに従って目標昇温速度が増大するようになっている。   The amount of ammonia produced from urea-derived deposits per unit time due to the temperature rise of the exhaust gas also varies depending on the exhaust gas temperature rise rate when the exhaust temperature is changed with the same amount of urea-derived deposits deposited. As the rate of increase increases, it increases. Therefore, based on the supply amount per unit time of ammonia that can be supplied to the SCR catalyst 40 without causing the ammonia slip that has been obtained in advance by experiments or the like as described above, the unit time from the urea-derived deposit corresponding to this supply amount The change rate of the exhaust temperature capable of maintaining the pertinent ammonia generation amount is obtained using the deposition amount of urea-derived deposit as a parameter, and this increase rate is stored in the target temperature increase rate map as the target temperature increase rate. Therefore, the relationship between the deposition amount of the urea-derived deposit and the target temperature increase rate in the target temperature increase rate map is, as shown in FIG. 7, an example of the relationship between the target temperature increase as the urea-derived deposit accumulation amount decreases. The speed is increasing.

図7に示される目標昇温速度マップの例では、尿素由来堆積物の堆積量が上限値Qrである場合には目標昇温速度がΔT1に設定され、尿素由来堆積物が堆積していない場合には目標昇温速度がΔT1より大きいΔT2に設定されるようになっており、尿素由来堆積物の堆積量が上限値Qrから減少していくのに従って、目標昇温速度がΔT1からΔT2に向けて増大して設定されるようになっている。なお、目標昇温速度の変化のさせ方についても、図7の例に限られるものではなく、SCR触媒40やエンジン1の特性などに応じて様々な形態で変化しうる。   In the example of the target temperature increase rate map shown in FIG. 7, when the deposition amount of the urea-derived deposit is the upper limit value Qr, the target temperature increase rate is set to ΔT1, and the urea-derived deposit is not deposited. The target temperature increase rate is set to ΔT2 which is larger than ΔT1, and as the deposition amount of urea-derived deposits decreases from the upper limit value Qr, the target temperature increase rate increases from ΔT1 to ΔT2. It is set to increase. Note that the method of changing the target temperature increase rate is not limited to the example of FIG. 7, and can be changed in various forms according to the characteristics of the SCR catalyst 40 and the engine 1.

ステップS205でECU50は、その時点における尿素由来堆積物の堆積量に対応する目標昇温速度を目標昇温速度マップから読み出して設定するが、このときに用いる尿素由来堆積物の堆積量は、上述したステップS204で用いるものと同じである。
こうしてステップS205で目標昇温速度を設定すると、ECU50は処理をステップS206に進め、ステップS204及びS205でそれぞれ設定した目標温度及び目標昇温速度を用い、排気温度センサ48によって検出された排気温度が目標昇温速度で目標温度まで上昇するように排気の昇温を行い、その制御周期を終了する。
In step S205, the ECU 50 reads out and sets the target temperature increase rate corresponding to the deposition amount of the urea-derived deposit at that time from the target temperature increase rate map. This is the same as that used in step S204.
When the target temperature increase rate is thus set in step S205, the ECU 50 advances the process to step S206, and the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 48 is detected using the target temperature and the target temperature increase rate set in steps S204 and S205, respectively. The temperature of the exhaust is increased so as to increase to the target temperature at the target temperature increase rate, and the control cycle ends.

次の制御周期においても、エンジン1が昇温可能な運転状態にあってフラグFの値が1であれば、ECU50は処理をステップS201からステップS203を経てステップS204に進める。そして、上述したようにして、ステップS204でそのときの尿素由来堆積物の堆積量に対応した目標温度を設定すると共に、ステップS205でそのときの尿素由来堆積物の堆積量に対応した目標昇温速度を設定し、ステップS206で排気の昇温を行う。   Also in the next control cycle, if the value of the flag F is 1 when the engine 1 is in an operating state in which the temperature can be raised, the ECU 50 advances the process from step S201 to step S203. Then, as described above, in step S204, a target temperature corresponding to the deposition amount of the urea-derived deposit at that time is set, and in step S205, the target temperature increase corresponding to the deposition amount of the urea-derived deposit at that time is set. The speed is set, and the temperature of the exhaust is raised in step S206.

従って、エンジン1が昇温可能な運転状態にあってフラグFの値が1である限り、各制御周期において、そのときの尿素由来堆積物の堆積量に対応した目標温度及び目標昇温速度が設定され、排気の昇温が行われる。
ここでステップS206における排気の昇温は、インジェクタ4から主噴射とは別に、追加燃料を排気行程で各気筒に噴射することによって行われる。このような噴射タイミングで追加燃料が各気筒に噴射されることにより、追加燃料は気筒内や排気マニホールド18内で燃焼することなく前段酸化触媒36に達し、燃料のHCが前段酸化触媒36によって酸化反応を起こすことにより、前段酸化触媒36から流出する排気の温度が上昇する。
Therefore, as long as the engine 1 is in an operation state in which the temperature can be raised and the value of the flag F is 1, the target temperature and the target temperature raising rate corresponding to the amount of urea-derived deposits at that time are maintained in each control cycle. It is set and the temperature of the exhaust is raised.
Here, the temperature increase of the exhaust gas in step S206 is performed by injecting additional fuel from the injector 4 to each cylinder in the exhaust stroke separately from the main injection. When the additional fuel is injected into each cylinder at such an injection timing, the additional fuel reaches the pre-stage oxidation catalyst 36 without burning in the cylinder or the exhaust manifold 18, and the HC of the fuel is oxidized by the pre-stage oxidation catalyst 36. By causing the reaction, the temperature of the exhaust gas flowing out from the pre-stage oxidation catalyst 36 increases.

ステップS206においてECU50は、排気温度センサ48によって検出された排気温度がステップS204で設定された目標温度に達していない場合、排気温度センサ48によって検出された排気温度の変化率がステップS205で設定された目標昇温速度となるように、追加燃料の供給量を調整する。排気昇温制御における排気の昇温が開始された当初は排気温度が目標温度に達していないため、排気昇温によって排気温度が目標温度に達するまでの間は、排気温度の上昇率が目標昇温速度となるように追加燃料が供給されることになる。   In step S206, if the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 48 has not reached the target temperature set in step S204, the ECU 50 sets the change rate of the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 48 in step S205. The amount of additional fuel supplied is adjusted so that the target temperature increase rate is achieved. Since the exhaust gas temperature does not reach the target temperature at the beginning of the exhaust gas temperature increase in the exhaust gas temperature increase control, the exhaust gas temperature increase rate increases until the exhaust gas temperature reaches the target temperature due to the exhaust gas temperature increase. Additional fuel will be supplied so that it may become a temperature rate.

一方、排気温度センサ48によって検出された排気温度がステップS204で設定された目標温度に達した場合、ECU50は排気温度センサ48によって検出された排気温度がステップS204で設定された目標温度となるように、追加燃料の供給量を調整する。
このようにして各制御周期において追加燃料が供給されることにより、排気温度は目標昇温速度に対応した変化率で目標温度に対応する温度まで上昇し、ほぼ目標温度に維持される。
On the other hand, when the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 48 reaches the target temperature set in step S204, the ECU 50 causes the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 48 to become the target temperature set in step S204. In addition, the supply amount of the additional fuel is adjusted.
By supplying additional fuel in each control cycle in this way, the exhaust temperature rises to a temperature corresponding to the target temperature at a rate of change corresponding to the target temperature increase rate, and is substantially maintained at the target temperature.

このようにして排気昇温制御によって排気が昇温されることにより、排気後処理装置28内に堆積した尿素由来堆積物は徐々にガス化してアンモニアに転化する。このとき、排気昇温制御において用いられる目標温度及び目標昇温速度は、上述したようにアンモニアスリップを生じることなくSCR触媒40に供給可能な単位時間あたりのアンモニア供給量を実現する排気温度及び排気温度の変化率として設定されており、ECU50は尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに従って、目標温度を上昇させると共に、目標昇温速度を増大させる。従って、排気昇温を開始した当初の尿素由来堆積物が比較的多く堆積している状態では、目標温度が比較的低く設定されると共に、排気温度が目標温度に向けて比較的ゆっくりと上昇していく。この結果、排気温度が目標温度に向けて上昇している間、及び目標温度に達した後のいずれにおいても、生成されたアンモニアはSCR触媒40に供給された後、実質的に全量が還元剤としてNOxの選択還元に用いられ、アンモニアスリップの発生が防止されながら尿素由来堆積物の除去が行われる。   In this way, the temperature of the exhaust gas is raised by the exhaust gas temperature raising control, so that the urea-derived deposits accumulated in the exhaust aftertreatment device 28 are gradually gasified and converted into ammonia. At this time, the target temperature and the target temperature increase rate used in the exhaust gas temperature increase control are the exhaust gas temperature and the exhaust gas that realize the ammonia supply amount per unit time that can be supplied to the SCR catalyst 40 without causing ammonia slip as described above. The temperature change rate is set, and the ECU 50 increases the target temperature and increases the target temperature increase rate as the amount of urea-derived deposits decreases. Therefore, in a state where a relatively large amount of the urea-derived deposits at the beginning of the exhaust gas temperature increase is deposited, the target temperature is set to be relatively low and the exhaust temperature rises relatively slowly toward the target temperature. To go. As a result, the generated ammonia is supplied to the SCR catalyst 40 both during the exhaust temperature rising toward the target temperature and after reaching the target temperature. Is used for selective reduction of NOx to remove urea-derived deposits while preventing the occurrence of ammonia slip.

また、前述したように、尿素由来堆積物からの単位時間あたりのアンモニア生成量は、排気温度を一定に維持した状態では、尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに従って減少し、尿素由来堆積物の堆積量を同一とした場合、排気温度が高いほど或いは排気温度の上昇率が大きいほど増加する。このため、排気温度が一定である場合には、尿素由来堆積物の堆積量が減少するのに伴って、尿素由来堆積物からの単位時間あたりのアンモニア生成量の減少によりアンモニアスリップが発生しにくくなるが、排気温度が目標温度に達した後は、上述のように尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴い、目標温度の上昇によって排気温度が上昇していくので、堆積量の減少に伴う尿素由来堆積物からのアンモニア生成量の減少を排気温度の上昇によって相殺し、アンモニアスリップの発生を防止しながら速やかに尿素由来堆積物を排気通路内から除去することが可能となる。   In addition, as described above, the amount of ammonia produced per unit time from urea-derived deposits decreases as the amount of urea-derived deposits decreases in a state where the exhaust temperature is kept constant, and urea-derived deposits. When the amount of deposits is the same, the higher the exhaust gas temperature or the higher the exhaust gas temperature increase rate, the higher the exhaust gas temperature. For this reason, when the exhaust temperature is constant, as the amount of urea-derived deposits decreases, ammonia slip hardly occurs due to a decrease in the amount of ammonia produced per unit time from urea-derived deposits. However, after the exhaust temperature reaches the target temperature, the exhaust temperature rises due to the increase in the target temperature with the decrease in the deposition amount of the urea-derived deposit as described above. The decrease in the amount of ammonia produced from the urea-derived deposit is offset by an increase in the exhaust temperature, and the urea-derived deposit can be quickly removed from the exhaust passage while preventing the occurrence of ammonia slip.

一方、排気昇温制御により排気温度が目標温度に向けて上昇している間は、上述のように尿素由来堆積物の堆積量の減少に伴い、目標昇温速度の増大によって排気温度の変化率が増大していくので、堆積量の減少に伴う尿素由来堆積物からのアンモニア生成量の減少を排気温度の変化率の増大によって相殺し、アンモニアスリップの発生を防止しながら速やかに尿素由来堆積物を排気通路内から除去することが可能となる。   On the other hand, while the exhaust gas temperature is rising toward the target temperature by the exhaust gas temperature increase control, the rate of change in the exhaust gas temperature is increased by the increase in the target temperature increase rate as the amount of urea-derived deposits decreases as described above. Therefore, the decrease in the amount of ammonia generated from the urea-derived deposit accompanying the decrease in the amount of deposit is offset by the increase in the rate of change in the exhaust temperature, and the urea-derived deposit is promptly prevented while preventing ammonia slip. Can be removed from the exhaust passage.

また、前述したようにフラグFの値が1である間は、尿素水供給制御において尿素水の供給が中止されるので、排気昇温制御によって尿素由来生成物の除去のために排気昇温を行っている間は尿素水の供給が中止されることになる。この結果、排気昇温制御においてアンモニアスリップを防止しながらできるだけ迅速に尿素由来堆積物の除去を行っているときに、余分な尿素水が供給されることによりアンモニアスリップが生じてしまうような事態を確実に防止することができる。   Further, as described above, while the value of the flag F is 1, the supply of urea water is stopped in the urea water supply control. Therefore, the exhaust gas temperature increase control is performed to remove urea-derived products by the exhaust gas temperature increase control. During the operation, the supply of urea water is stopped. As a result, when removing urea-derived deposits as quickly as possible while preventing ammonia slip in the exhaust gas temperature raising control, a situation in which ammonia slip occurs due to the supply of excess urea water. It can be surely prevented.

また、本実施形態では、フィルタ36の強制再生のために設けられている前段酸化触媒36、排気温度センサ48及び各気筒に燃料を噴射するために設けられているインジェクタ4を用いて排気昇温制御における排気昇温を行うので、尿素由来堆積物の除去のために新たな装置を追加する必要がなく、容易に尿素由来堆積物の除去を行うことができる。
また、尿素水供給制御による尿素インジェクタ44からの尿素水の噴射中においては、ステップS103〜105に処理により、エンジン1の運転領域が堆積運転領域にあるとき、即ち排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の堆積量が増加する運転領域でエンジン1が運転されるときの継続時間を堆積判定タイマAにより計時して、計時時間と堆積限界判定時間A0とを比較するだけの簡単な処理により排気昇温制御の要否を判定しているため、ひいてはECU50によって実行される制御全体を簡略化することができる。
In the present embodiment, the temperature of the exhaust gas is raised by using the pre-stage oxidation catalyst 36 provided for forced regeneration of the filter 36, the exhaust temperature sensor 48, and the injector 4 provided for injecting fuel into each cylinder. Since the exhaust gas temperature is raised in the control, it is not necessary to add a new device for removing the urea-derived deposit, and the urea-derived deposit can be easily removed.
Further, during the injection of urea water from the urea injector 44 by the urea water supply control, when the operation region of the engine 1 is in the accumulation operation region, that is, into the exhaust aftertreatment device 28 by the processing in steps S103 to S105. A simple process in which the duration time when the engine 1 is operated in an operation region in which the amount of deposits of urea-derived deposits increases is counted by the deposition determination timer A, and the measured time is compared with the deposition limit determination time A0. Therefore, the necessity of the exhaust gas temperature raising control is determined, so that the entire control executed by the ECU 50 can be simplified.

また、排気後処理装置28内への尿素由来堆積物の堆積量が、排気中に供給される尿素水、エンジン1からの排気排出量、及び排気温度と相関することを鑑みて、図3の特性図に従って尿素水供給量/排気排出量、及び排気温度に基づき堆積運転領域に関するステップS103の判定処理を実行しているため、現在のエンジン1の運転領域が堆積運転領域にあるか否かを的確に判定でき、ひいては排気昇温制御の要否を適切に判断して実行することができる。   In view of the fact that the amount of urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28 correlates with the urea water supplied into the exhaust, the amount of exhaust discharged from the engine 1, and the exhaust temperature, as shown in FIG. Since the determination process of step S103 related to the deposition operation region is executed based on the urea water supply amount / exhaust discharge amount and the exhaust temperature according to the characteristic diagram, it is determined whether or not the current operation region of the engine 1 is in the deposition operation region. Therefore, it is possible to accurately determine, and thus to appropriately determine whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary.

ところで、本実施形態では図1に示すように尿素水インジェクタ44の直下流にSCR触媒40を配置しているため、尿素水インジェクタ44からSCR触媒40までの排気温度の低下が無視できる程度に小さいが、例えば車体下部での排気管20の取回しの関係により連通路32を延長化せざるを得ないこともあり、この場合には尿素水インジェクタ44からSCR触媒40までの距離が長くなるため、尿素水インジェクタ44からSCR触媒40までの間に排気温度が大幅に低下することになる。また、連通路32の屈曲数が増加した場合にも排気温度の低下は顕著となる。ステップS103において図3の特性図に従って堆積運転領域に関する判定を実行する際、排気温度としては排気温度センサ48の検出値が用いられるが、上記のような要因により排気温度の低下が顕著なときには、排気温度センサ48の検出値は尿素水インジェクタ44近傍の排気温度には近似するものの、より下流側のSCR触媒の入口近傍の排気温度に対してはかけ離れた値となる。この要因は、排気温度センサ48の検出値に基づき実行されるステップS103の堆積運転領域に関する判定誤差、ひいてはステップS105の排気昇温制御の要否の判定誤差に繋がる。   By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 1, since the SCR catalyst 40 is arranged immediately downstream of the urea water injector 44, a decrease in the exhaust temperature from the urea water injector 44 to the SCR catalyst 40 is so small that it can be ignored. However, for example, the communication path 32 may have to be extended due to the routing of the exhaust pipe 20 at the lower part of the vehicle body. In this case, the distance from the urea water injector 44 to the SCR catalyst 40 becomes long. For this reason, the exhaust gas temperature significantly decreases between the urea water injector 44 and the SCR catalyst 40. Further, when the number of bends of the communication passage 32 is increased, the exhaust temperature is significantly reduced. In step S103, when the determination relating to the deposition operation region is executed according to the characteristic diagram of FIG. 3, the detected value of the exhaust temperature sensor 48 is used as the exhaust temperature. The detection value of the exhaust temperature sensor 48 is close to the exhaust temperature near the urea water injector 44, but is far from the exhaust temperature near the downstream SCR catalyst inlet. This factor leads to a determination error related to the deposition operation region in step S103, which is executed based on the detection value of the exhaust temperature sensor 48, and thus a determination error regarding whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary in step S105.

そこで、例えば尿素水インジェクタ44の近傍、及びSCR触媒40の入口の近傍に排気温度センサをそれぞれ設け、双方の排気温度センサにより検出された排気温度の偏差に基づき、堆積判定タイマAの値または堆積限界判定時間A0を補正し、補正後の堆積判定タイマAの値または堆積限界判定時間A0に基づきステップS105の判定を実行するようにしてもよい。具体的には、温度偏差が大であり排気温度の低下が顕著なほど、排気後処理装置28内の尿素由来堆積物の堆積量、より詳しくは尿素水インジェクタ44の近傍からSCR触媒40の入口までの領域への尿素由来堆積物の堆積量が増加する傾向となり、排気昇温制御をより早期に行う必要性が高まる。そこで、温度偏差が大であるほど、堆積判定タイマAの値を増加側に補正、または堆積限界判定時間A0を減少側に補正することで、より早期の時点で排気昇温制御を開始するようにしてもよい。このように構成すれば、尿素水インジェクタ44からSCR触媒40の入口までの排気温度の低下による影響を補償でき、もって、排気昇温制御の要否を一層適切に判定することができる。   Therefore, for example, exhaust temperature sensors are provided in the vicinity of the urea water injector 44 and in the vicinity of the inlet of the SCR catalyst 40, respectively, and the value of the accumulation determination timer A or the accumulation is determined based on the deviation of the exhaust temperature detected by both exhaust temperature sensors. The limit determination time A0 may be corrected, and the determination in step S105 may be executed based on the corrected value of the deposition determination timer A or the deposition limit determination time A0. Specifically, the larger the temperature deviation and the more the exhaust temperature decreases, the more the amount of urea-derived deposits in the exhaust aftertreatment device 28, more specifically, from the vicinity of the urea water injector 44 to the inlet of the SCR catalyst 40. As a result, the amount of urea-derived deposits in the region up to this point tends to increase, and the need to perform exhaust gas temperature raising control earlier increases. Therefore, as the temperature deviation is larger, the exhaust gas temperature increase control is started at an earlier time point by correcting the value of the accumulation determination timer A to the increase side or correcting the accumulation limit determination time A0 to the decrease side. It may be. If comprised in this way, the influence by the fall of the exhaust gas temperature from the urea water injector 44 to the inlet_port | entrance of the SCR catalyst 40 can be compensated, and the necessity of exhaust gas temperature raising control can be determined more appropriately.

また、これに代えて排気偏差が大であるほど、図3の特性図の堆積運転領域を左上方向に拡大補正してもよく、この場合でもエンジン1の運転領域が堆積運転領域にあると判定される頻度が増加することから、上記と同様の効果が得られる。
以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
Alternatively, as the exhaust deviation becomes larger, the accumulation operation region in the characteristic diagram of FIG. 3 may be corrected to be enlarged in the upper left direction. In this case as well, it is determined that the operation region of the engine 1 is in the accumulation operation region. Since the frequency of being increased increases, the same effect as described above can be obtained.
Although the description of the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では排気昇温によって尿素由来堆積物を除去している際には尿素水の供給を中止するようにしたが、排気温度や排気流量などに基づき尿素由来堆積物からのアンモニア生成量を推定し、SCR触媒40に供給可能なアンモニアの供給量に満たない場合には、アンモニアの不足分に対応した尿素水を尿素水インジェクタ44から供給するようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, the supply of urea water is stopped when the urea-derived deposit is removed by the temperature rise of the exhaust. However, ammonia generation from the urea-derived deposit is based on the exhaust temperature, the exhaust flow rate, etc. If the amount is estimated and the amount of ammonia that can be supplied to the SCR catalyst 40 is not reached, urea water corresponding to the shortage of ammonia may be supplied from the urea water injector 44.

また、上記実施形態では、排気昇温制御における排気の昇温を、インジェクタ4からの追加燃料の供給及び前段酸化触媒36による燃料の酸化反応によって行うようにしたが、排気を昇温するための方法はこれに限定されるものではなく、既に知られている様々な方法を用いることが可能である。
また、上記実施形態では、目標温度及び目標昇温速度を、尿素由来堆積物の堆積量の変化に従って連続的に変化させるようにしたが、尿素由来堆積物の堆積量変動範囲をいくつかの区間に分け、各区間内では目標温度及び目標昇温速度の少なくとも一方を一定に保持しながら段階的に変更するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the temperature of the exhaust gas in the exhaust gas temperature increase control is increased by supplying additional fuel from the injector 4 and the oxidation reaction of the fuel by the pre-stage oxidation catalyst 36. The method is not limited to this, and various known methods can be used.
Further, in the above embodiment, the target temperature and the target temperature increase rate are continuously changed according to the change in the deposition amount of the urea-derived deposit. In each section, it may be changed stepwise while maintaining at least one of the target temperature and the target temperature rising rate constant.

また、上記実施形態では、目標温度及び目標昇温速度を設定するようにしたが、目標温度のみを用い、排気昇温を行う際の排気温度の制御に加え、目標温度の変化率を調整することにより排気温度の変化率を制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、排気後処理装置28に前段酸化触媒36、フィルタ38、SCR触媒40及び後段酸化触媒42を設けるようにしたが、SCR触媒40以外については必要に応じて変更することが可能である。
In the above embodiment, the target temperature and the target temperature increase rate are set, but only the target temperature is used, and in addition to the control of the exhaust temperature when the exhaust gas temperature is raised, the target temperature change rate is adjusted. Thus, the change rate of the exhaust temperature may be controlled.
Further, in the above embodiment, the exhaust post-treatment device 28 is provided with the front-stage oxidation catalyst 36, the filter 38, the SCR catalyst 40, and the rear-stage oxidation catalyst 42, but the parts other than the SCR catalyst 40 may be changed as necessary. Is possible.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用されたエンジンの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an engine to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. ECUが実行する尿素水供給制御のフローチャートである。It is a flowchart of the urea water supply control which ECU performs. 尿素由来堆積物の堆積特性と堆積運転領域を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the deposition characteristic and deposition operation area | region of a urea origin deposit. ECUが実行する排気昇温制御のフローチャートである。It is a flowchart of exhaust gas temperature raising control which ECU performs. 目標温度マップにおける堆積量と目標温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deposition amount and target temperature in a target temperature map. 尿素由来堆積物の消滅特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the extinction characteristic of a urea origin deposit. 目標昇温速度マップにおける堆積量と目標昇温速度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deposition amount in a target temperature increase rate map, and a target temperature increase rate.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
30 上流側ケーシング(排気通路)
32 連通路(排気通路)
34 下流側ケーシング(排気通路)
40 アンモニア選択還元型NOx触媒
44 尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)
50 ECU(堆積運転領域判定手段、計時手段、制御手段)
1 Engine 30 Upstream casing (exhaust passage)
32 Communication passage (exhaust passage)
34 Downstream casing (exhaust passage)
40 Ammonia selective reduction type NOx catalyst 44 Urea water injector (urea water supply means)
50 ECU (deposition operation region determination means, timing means, control means)

Claims (6)

エンジンの排気通路に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するアンモニア選択還元型NOx触媒と、
上記アンモニア選択還元型NOx触媒の上流側の排気中に尿素水を供給する尿素水供給手段と、
上記エンジンの運転領域が、上記尿素水供給手段から供給された尿素水により生成される尿素由来堆積物が上記排気通路内に堆積する堆積運転領域にあるか否かを判定する堆積運転領域判定手段と、
上記堆積運転領域判定手段により上記エンジンの運転領域が堆積運転領域にあると判定されているときに計時動作を実行する計時手段と、
上記計時手段により計時された時間が上記排気通路内への尿素由来堆積物の堆積限界に基づき設定された堆積限界判定時間に達したと判定したときに、上記排気通路中の排気温度が目標温度となるように排気昇温制御を行う制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記尿素由来堆積物の堆積量の減少に従って上記目標温度を上昇させることを特徴とする排気浄化装置。
An ammonia selective reduction type NOx catalyst that is disposed in the exhaust passage of the engine and selectively reduces NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
Urea water supply means for supplying urea water into the exhaust gas upstream of the ammonia selective reduction type NOx catalyst;
Deposition operation region determination means for determining whether or not the engine operation region is in a deposition operation region in which urea-derived deposits generated by urea water supplied from the urea water supply means are deposited in the exhaust passage. When,
Clocking means for performing a timekeeping operation when it is determined by the accumulation operation area determination means that the engine operation area is in the accumulation operation area;
When it is determined that the time counted by the time measuring means has reached the deposition limit determination time set based on the deposition limit of urea-derived deposits in the exhaust passage, the exhaust temperature in the exhaust passage is set to the target temperature. And a control means for performing exhaust gas temperature raising control so that
The exhaust gas purification apparatus, wherein the control means increases the target temperature in accordance with a decrease in the accumulation amount of the urea-derived deposit.
上記制御手段は、上記尿素由来堆積物の堆積量の減少に従って増大する目標昇温速度を設定し、上記排気温度を上昇させる際の上記排気温度の変化率が上記目標昇温速度となるように、上記排気昇温制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   The control means sets a target temperature increase rate that increases as the amount of urea-derived deposits decreases, so that the rate of change of the exhaust temperature when increasing the exhaust temperature becomes the target temperature increase rate. The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas temperature raising control is executed. 上記制御手段は、上記排気昇温制御を実行しているときには、上記尿素水供給手段からの尿素水の供給を中止することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the control unit stops supply of urea water from the urea water supply unit when executing the exhaust gas temperature raising control. 上記尿素水供給手段の上流側の上記排気通路に介装された酸化触媒を更に備え、
上記制御手段は、上記酸化触媒に流入する排気中に燃料を供給することにより、上記排気昇温制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。
An oxidation catalyst interposed in the exhaust passage on the upstream side of the urea water supply means;
The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the control means performs the exhaust gas temperature raising control by supplying fuel into the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst.
上記堆積運転領域判定手段は、排気中への尿素水の供給量、上記エンジンの排気排出量、及び上記エンジンの排気温度の少なくとも一つに基づき、上記エンジン運転領域が上記堆積運転領域にあるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   Whether the engine operation area is in the accumulation operation area based on at least one of the supply amount of urea water into the exhaust, the exhaust emission amount of the engine, and the exhaust temperature of the engine. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein it is determined whether or not. 上記制御手段は、上記尿素水供給手段近傍の排気温度と上記アンモニア選択還元型NOx触媒の入口近傍の排気温度との偏差に基づき、上記計時手段の計時時間または上記堆積限界判定時間を補正し、補正後の計時時間または堆積限界判定時間に基づき上記排気昇温制御の要否を判定することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   The control means corrects the time measured by the time measuring means or the accumulation limit determination time based on the deviation between the exhaust temperature near the urea water supply means and the exhaust temperature near the inlet of the ammonia selective reduction type NOx catalyst, 2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein whether or not the exhaust gas temperature raising control is necessary is determined based on a time count after correction or a deposition limit determination time.
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