JP5118331B2 - 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、特にアンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化するNOx触媒と、このNOx触媒の上流側に設けられた前段酸化触媒とを備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for purifying engine exhaust gas, and in particular, includes a NOx catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust gas using ammonia as a reducing agent, and a pre-stage oxidation catalyst provided upstream of the NOx catalyst. The present invention relates to an exhaust emission control 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選択還元型のNOx触媒(SCR触媒)を配設し、還元剤としてアンモニアをNOx触媒に供給することにより、排気中のNOxを浄化するようにした排気浄化装置が開発され、例えば特許文献1などによって提案されている。   A selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst) is disposed in the exhaust passage of the engine as an exhaust purification device for purifying NOx (nitrogen oxide) which is one of the pollutants contained in the exhaust of the engine, An exhaust gas purification device that purifies NOx in exhaust gas by supplying ammonia to the NOx catalyst as a reducing agent has been developed.

このような排気浄化装置では、NOx触媒の上流側に尿素水を供給し、この尿素水が排気の熱により加水分解して生じたアンモニアがNOx触媒に供給される。NOx触媒に供給されたアンモニアは一旦NOx触媒に吸着し、この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の浄化が行われる。
排気中のNOxは主としてNO(一酸化窒素)及びNO(二酸化窒素)によって構成されるが、NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、排気中のNOxに占めるNOとNOとの濃度の比率が1対1のときに、NOxの還元反応が最も促進されることが知られている。
In such an exhaust purification device, urea water is supplied to the upstream side of the NOx catalyst, and ammonia generated by hydrolysis of the urea water by the heat of the exhaust is supplied to the NOx catalyst. Ammonia supplied to the NOx catalyst is once adsorbed by the NOx catalyst, and NOx purification is performed by promoting the denitration reaction between this ammonia and NOx in the exhaust gas by the NOx catalyst.
NOx in the exhaust gas is mainly composed of NO (nitrogen monoxide) and NO 2 (nitrogen dioxide). When the temperature of the NOx catalyst is within a predetermined temperature range, NO and NO 2 occupy the NOx in the exhaust gas. It is known that the NOx reduction reaction is most promoted when the concentration ratio of 1 to 1 is 1: 1.

図5は、排気中のNOxの濃度を一定濃度(例えば500ppm)としたときのNOx触媒の温度に応じたNOx浄化率の変化を示すグラフであって、NOxにおけるNOとNOとの比率を1対1とした場合を実線C1、NOxをNOのみとした場合を一点鎖線C2、NOxをNOのみとした場合を二点鎖線C3でそれぞれ示している。
図5に示すように、NOx触媒のライトオフ温度近傍の温度である200℃から350℃の間の温度範囲Aでは、NOとNOとの比率を1対1とした場合の浄化率が最も高くなっており、NOx触媒によるNOxの還元反応が最も促進されることがわかる。
FIG. 5 is a graph showing the change in the NOx purification rate according to the temperature of the NOx catalyst when the concentration of NOx in the exhaust gas is a constant concentration (for example, 500 ppm), and the ratio of NO to NO 2 in NOx is shown. respectively show a case in which one-to-one and the solid lines C1, NOx and dashed line the case where only NO C2, NOx case was only NO 2 by a two-dot chain line C3.
As shown in FIG. 5, in the temperature range A between 200 ° C. and 350 ° C., which is the temperature near the light-off temperature of the NOx catalyst, the purification rate when the ratio of NO to NO 2 is 1: 1 is the highest. It can be seen that the NOx reduction reaction by the NOx catalyst is most promoted.

このようなNOx触媒の特性を利用して排気中のNOxを効率良く浄化するため、NOx触媒の上流側に前段酸化触媒を配設し、この前段酸化触媒によって排気中のNOを酸化させてNOの濃度を増大させることにより、排気中NOのとNOとの濃度の比率を1対1に近づけるようにすることが考えられる。
一方、ディーゼルエンジンなどでは、排気中に含まれるパティキュレートを除去して排気を浄化するため、パティキュレートフィルタを排気通路に配設し、排気中のパティキュレートを捕集するようにしている。
In order to efficiently purify NOx in the exhaust using such characteristics of the NOx catalyst, a pre-stage oxidation catalyst is disposed upstream of the NOx catalyst, and the NO in the exhaust is oxidized by the pre-stage oxidation catalyst so that NOx It is conceivable to increase the concentration of 2 so that the ratio of the concentration of NO in exhaust gas to NO 2 approaches one to one.
On the other hand, in a diesel engine or the like, in order to purify exhaust gas by removing particulates contained in exhaust gas, a particulate filter is disposed in the exhaust passage so as to collect particulates in the exhaust gas.

このパティキュレートフィルタでは、捕集したパティキュレートがパティキュレートフィルタ内に堆積することにより次第に排気抵抗が増大するので、パティキュレートの堆積量が所定量に達したときにパティキュレートフィルタを昇温し、パティキュレートを強制的に焼却してパティキュレートフィルタを強制再生することにより、パティキュレートフィルタの排気浄化機能を維持するようにしている。   In this particulate filter, the exhaust resistance gradually increases as the collected particulate matter accumulates in the particulate filter, so when the particulate accumulation amount reaches a predetermined amount, The exhaust gas purification function of the particulate filter is maintained by forcibly incinerating the particulate and forcibly regenerating the particulate filter.

パティキュレートフィルタの強制再生は、例えばパティキュレートフィルタの上流側に酸化触媒を配置し、酸化触媒に流入する排気中に燃料を供給することによってHCやCOを酸化触媒上で酸化させ、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を上昇させることによって行われる。
このように、パティキュレートフィルタの強制再生にも酸化触媒を用いることから、前述したようなNOx触媒とパティキュレートフィルタの両方を備えた排気浄化装置においては、NOx触媒の浄化率を向上させるための前段酸化触媒とパティキュレートフィルタの強制再生のための酸化触媒とを共用することが考えられる。
The forced regeneration of the particulate filter is performed by, for example, disposing an oxidation catalyst on the upstream side of the particulate filter and supplying fuel into the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst to oxidize HC and CO on the oxidation catalyst. This is done by raising the temperature of the exhaust flowing into the.
As described above, since the oxidation catalyst is also used for the forced regeneration of the particulate filter, in the exhaust gas purification apparatus having both the NOx catalyst and the particulate filter as described above, the purification rate of the NOx catalyst is improved. It is conceivable to share the pre-stage oxidation catalyst and the oxidation catalyst for forced regeneration of the particulate filter.

このようにパティキュレートフィルタ及びNOx触媒の上流側に前段酸化触媒を配置するようにした場合、前段酸化触媒により排気中のNOの一部が酸化してNOとなり、排気中のNOとNOとの濃度の比率が1対1に近付く。
このとき、エンジンに供給される燃料量やエンジン回転数などから推測されるNOxの濃度に応じて、NOxの還元が最適に行われるような量の尿素水が排気中に供給され、尿素水が加水分解して得られたアンモニアが還元剤となってNOxの還元が行われる。
When the upstream oxidation catalyst is arranged upstream of the particulate filter and the NOx catalyst in this way, part of the NO in the exhaust is oxidized to NO 2 by the upstream oxidation catalyst, and NO and NO 2 in the exhaust are exhausted. The density ratio approaches 1 to 1.
At this time, according to the concentration of NOx estimated from the amount of fuel supplied to the engine, the engine speed, etc., an amount of urea water that can optimally reduce NOx is supplied into the exhaust gas, Ammonia obtained by hydrolysis serves as a reducing agent to reduce NOx.

このようにしてNOx触媒によるNOxの浄化を行っているときにパティキュレートフィルタの強制再生が必要になると、パティキュレートフィルタに流入する排気の温度を上昇させるため、排気中に燃料が供給されることにより前段酸化触媒にHC及びCOが供給される。この結果、HC及びCOが前段酸化触媒上で酸化して、パティキュレートフィルタに流入する排気温度が上昇し、パティキュレートフィルタに堆積したパティキュレートが燃焼してパティキュレートフィルタの強制再生が行われる。
特開2003−343241号公報
When the particulate filter needs to be forcibly regenerated while the NOx purification is performed by the NOx catalyst in this way, the temperature of the exhaust gas flowing into the particulate filter is raised, so that fuel is supplied into the exhaust gas. Thus, HC and CO are supplied to the pre-stage oxidation catalyst. As a result, HC and CO are oxidized on the pre-stage oxidation catalyst, the exhaust temperature flowing into the particulate filter rises, the particulate deposited on the particulate filter burns, and the particulate filter is forcibly regenerated.
JP 2003-343241 A

ところが、このように排気中に燃料が供給されて前段酸化触媒にHCやCOが供給されると、前段酸化触媒ではNOの酸化反応よりもHCやCOの酸化反応の方が選択的に実行されてしまうため、NOx触媒に流入する排気中のNOに対するNOの比率が低下してしまうことになる。
この結果、NOx触媒の温度が、例えば200℃〜350℃の範囲内にあるような場合には、図5に示すようにNOの比率が増大することによってNOx触媒の浄化率が大きく低下してしまうため、NOx触媒に供給されたアンモニアの一部がNOx触媒における還元反応に寄与せず、そのまま大気中に排出されてしまう、いわゆるアンモニアスリップが生じることになる。
However, when fuel is supplied into the exhaust gas and HC or CO is supplied to the pre-stage oxidation catalyst in this way, the pre-stage oxidation catalyst selectively performs the HC or CO oxidation reaction over the NO oxidation reaction. Therefore, the ratio of NO 2 to NO in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is reduced.
As a result, when the temperature of the NOx catalyst is within a range of, for example, 200 ° C. to 350 ° C., the NO ratio is largely reduced as the NO ratio increases as shown in FIG. Therefore, a part of the ammonia supplied to the NOx catalyst does not contribute to the reduction reaction in the NOx catalyst, and so-called ammonia slip occurs, which is discharged into the atmosphere as it is.

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、選択還元型のNOx触媒の浄化率を向上させながら、前段酸化触媒にHCを供給した際のアンモニアスリップの発生を防止するようにした排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to reduce ammonia slip when HC is supplied to the pre-stage oxidation catalyst while improving the purification rate of the selective reduction type NOx catalyst. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that prevents generation.

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NOx触媒と、上記NOx触媒の上流側の上記排気通路に配設された前段酸化触媒と、上記NOx触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、上記前段酸化触媒にHCを供給するHC供給手段と、上記NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、上記アンモニア供給手段からアンモニアの供給を行っているときに、上記HC供給手段によりHCの供給が行われ、かつ上記触媒温度検出手段が検出した上記NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1であることを前提とした場合に上記NOx触媒でのNOxの選択還元に必要とされるアンモニアの量よりも、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給量を減少させる低減を行った上で上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を行う一方、上記NOx触媒の温度が上記所定温度範囲より高い場合、及び上記NOx触媒の温度が上記所定温度範囲より低い場合には、上記低減を行わずに上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を行う制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention is provided in an exhaust passage of an engine and selectively reduces NOx in exhaust gas using ammonia as a reducing agent, and the exhaust gas upstream of the NOx catalyst. A pre-stage oxidation catalyst disposed in the passage; an ammonia supply means for supplying ammonia to the NOx catalyst; an HC supply means for supplying HC to the pre-stage oxidation catalyst; and a catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the NOx catalyst. When the ammonia is supplied from the ammonia supply means, HC is supplied by the HC supply means, and the temperature of the NOx catalyst detected by the catalyst temperature detection means is within a predetermined temperature range. case, NOx channel selection in the NOx catalyst when the ratio of the concentration of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas is assumed to be a one-to-one Than the amount of ammonia required for reduction, while performing supply of ammonia from the ammonia supply means after performing reduced to decrease the supply amount of the ammonia from the ammonia supply means, the temperature of the NOx catalyst A control means for supplying ammonia from the ammonia supply means without performing the reduction when the temperature is higher than the predetermined temperature range and when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature range. It is characterized (claim 1).

このように構成された排気浄化装置によれば、HC供給手段によって前段酸化触媒にHCの供給が行われていない場合には、前段酸化触媒により排気中のNOの一部が酸化してNOとなり、排気中のNOとNOとの濃度の比率が1対1に近付く。そして、アンモニア供給手段からNOx触媒にアンモニアが供給されることにより、このアンモニアが還元剤となってNOx触媒により排気中のNOxが還元される。 According to the exhaust purification apparatus configured as described above, when HC is not supplied to the pre-stage oxidation catalyst by the HC supply means, a part of NO in the exhaust gas is oxidized by the pre-stage oxidation catalyst, and NO 2. Thus, the concentration ratio between NO and NO 2 in the exhaust gas approaches 1: 1. When ammonia is supplied from the ammonia supply means to the NOx catalyst, this ammonia becomes a reducing agent, and NOx in the exhaust is reduced by the NOx catalyst.

一方、このようにしてNOx触媒によるNOxの浄化を行っているときに、排気の昇温などのためにHC供給手段から前段酸化触媒にHCが供給されると、前段酸化触媒ではHCの酸化反応が選択的に実行され、排気中のNOに対するNO2の比率が低下する。このとき、NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、制御手段により、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1であることを前提とした場合にNOx触媒でのNOxの選択還元に必要とされるアンモニアの量よりも、アンモニア供給手段からNOx触媒へのアンモニアの供給量を減少させる低減を行った上でアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われる。
また、NOx触媒の温度が所定温度範囲より高い場合、及びNOx触媒の温度が所定温度範囲より低い場合には、HC供給手段から前段酸化触媒へのHCの供給に関わらず、制御手段により、上記低減を行わずにアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われる。
On the other hand, when HC is supplied from the HC supply means to the preceding oxidation catalyst for the purpose of raising the temperature of the exhaust gas or the like while purifying NOx by the NOx catalyst in this way, the oxidation reaction of HC occurs in the preceding oxidation catalyst. Is selectively executed, and the ratio of NO 2 to NO in the exhaust gas decreases. At this time, if the temperature of the NOx catalyst is within the predetermined temperature range, NOx when the control means, the ratio of the concentration of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas is assumed to be a one-to-one than the amount of ammonia required for the NOx selective reduction of the catalyst, the supply of ammonia from the ammonia supply means is performed after performing the reduction from ammonia supply means to reduce the supply amount of ammonia to the NOx catalyst .
Further, when the temperature of the NOx catalyst is higher than the predetermined temperature range, and when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature range, the control means performs the above operation regardless of the supply of HC from the HC supply means to the pre-stage oxidation catalyst. Ammonia is supplied from the ammonia supply means without being reduced.

また、上記排気浄化装置において、上記所定温度範囲は、排気中のNOxを構成するNOとNOとの濃度の比率が1対1のときの方が他の比率のときに比べ、上記NOx触媒における上記NOxの浄化率が高くなる温度範囲であることを特徴とする(請求項2)。
このように構成された排気浄化装置によれば、上述したようなNOx触媒へのアンモニアの供給の制限は、排気中のNOxを構成するNOとNOとの濃度の比率が1対1のときにNOx触媒におけるNOx浄化率が最も高くなるような温度範囲にNOx触媒の温度があるときに行われる。
Further, in the exhaust purification apparatus, the predetermined temperature range, who when the ratio of the concentration of NO and NO 2 which constitute the NOx in the exhaust gas of one-to-one comparison with the case of other ratios, the NOx catalyst This is a temperature range in which the purification rate of NOx becomes high (claim 2).
According to the thus configured exhaust gas purification apparatus, restriction of the supply of ammonia to the NOx catalyst as described above, when the ratio of the concentration of NO and NO 2 which constitute the NOx in the exhaust gas of 1: 1 This is performed when the temperature of the NOx catalyst is in a temperature range where the NOx purification rate in the NOx catalyst is highest.

また、以上のような排気浄化装置において、上記制御手段は、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給量に対して上記低減を行う際の減少量を、上記NOx触媒の温度に応じて変更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、上述のようにしてアンモニア供給手段からNOx触媒へのアンモニアの供給量に対して上記低減を行う際に、NOx触媒の温度に応じてその減少量が変更される。
Further, in the exhaust purification apparatus as described above, the control means changes a reduction amount when the reduction is performed with respect to the supply amount of ammonia from the ammonia supply means according to the temperature of the NOx catalyst. (Claim 3).
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, when the above-described reduction is performed with respect to the supply amount of ammonia from the ammonia supply means to the NOx catalyst as described above , the decrease amount according to the temperature of the NOx catalyst. Is changed.

また、これらの排気浄化装置において、上記前段酸化触媒の下流側に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを更に備え、上記HC供給手段は、上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う際に上記前段酸化触媒にHCの供給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、アンモニア供給手段からNOx触媒にアンモニアを供給してNOxの浄化を行っているときに、パティキュレートフィルタの強制再生のためにHC供給手段から前段酸化触媒にHCが供給されると、前段酸化触媒ではHCの酸化反応が選択的に実行され、排気中のNOに対するNO2の比率が低下する。このとき、NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、アンモニア供給手段からNOx触媒へのアンモニアの供給量に対して上記低減を行った上でアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われる。
Further, in these exhaust purification devices, the exhaust purification device further includes a particulate filter disposed downstream of the preceding oxidation catalyst and collecting particulates in the exhaust, and the HC supply means is forcibly regenerating the particulate filter. HC is supplied to the pre-stage oxidation catalyst when performing the above (claim 4).
According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, when the ammonia is supplied to the NOx catalyst from the ammonia supply unit to perform NOx purification, the HC supply unit performs the pre-stage oxidation for the forced regeneration of the particulate filter. When HC is supplied to the catalyst, the oxidization reaction of HC is selectively performed in the pre-stage oxidation catalyst, and the ratio of NO 2 to NO in the exhaust gas decreases. At this time, if the temperature of the NOx catalyst is within a predetermined temperature range, the ammonia supply from the ammonia supply means is performed after the above reduction with respect to the amount of ammonia supplied from the ammonia supply means to the NOx catalyst. Is called.

本発明の排気浄化装置によれば、前段酸化触媒により排気中のNOの一部が酸化してNO2となり、排気中のNOとNO2との濃度の比率が1対1に近付くことにより、アンモニア供給手段から供給されたアンモニアを還元剤として、比較的高い浄化率でNOx触媒によるNOxの浄化を行うことが可能となり、排気中のNOxが効率良く還元される。
そして、このようにしてNOx触媒によるNOxの浄化を行っているときに、排気の昇温などのためにHC供給手段から前段酸化触媒にHCが供給されると、前段酸化触媒ではHCの酸化反応が選択的に実行され、排気中のNOに対するNO2の比率が低下する。しかしながら、NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、制御手段により、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1であることを前提とした場合にNOx触媒でのNOxの選択還元に必要とされるアンモニアの量よりも、アンモニア供給手段からNOx触媒へのアンモニアの供給量を減少させる低減を行った上でアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われるので、上記所定温度範囲内でNOに対するNO2の比率の低下によってNOx触媒の浄化率が低下するようなことがあっても、余剰となるアンモニアが大気中に排出されるのを防止することが可能となる。
また、NOx触媒の温度が所定温度範囲より高い場合、及びNOx触媒の温度が所定温度範囲より低い場合には、HC供給手段から前段酸化触媒へのHCの供給に関わらず、制御手段により、上記低減を行わずにアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われる。NOx触媒の温度が所定温度範囲より高い場合は、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1となっていなくても、NOx触媒は温度が所定温度範囲内にある場合に比べて高い浄化率を有するので、上記低減を行わずにアンモニア供給手段からアンモニアの供給を行っても、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。一方、NOx触媒の温度が所定温度範囲より低い場合には、上記低減を行わずにアンモニア供給手段からアンモニアの供給を行うことにより、前段酸化触媒の活性化に備えて、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1であるときに適量となるアンモニアを排気中に供給することが可能となる。
According to the exhaust purification apparatus of the present invention, a part of the NO in the exhaust is oxidized to NO 2 by the pre-stage oxidation catalyst, and the ratio of the concentration of NO and NO 2 in the exhaust approaches one to one, Using ammonia supplied from the ammonia supply means as a reducing agent, NOx can be purified by the NOx catalyst at a relatively high purification rate, and NOx in the exhaust is efficiently reduced.
When NOx is purified by the NOx catalyst in this way, if HC is supplied from the HC supply means to the preceding oxidation catalyst for the purpose of raising the temperature of the exhaust gas, etc., the oxidation reaction of HC occurs in the preceding oxidation catalyst. Is selectively executed, and the ratio of NO 2 to NO in the exhaust gas decreases. However, if the temperature of the NOx catalyst is within the predetermined temperature range, the control unit, the NOx catalyst when the ratio of the concentration of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas is assumed to be a one-to-one Since the amount of ammonia supplied from the ammonia supply means to the NOx catalyst is reduced rather than the amount of ammonia required for the selective reduction of NOx at this point , ammonia is supplied from the ammonia supply means. Even if the purification rate of the NOx catalyst is reduced due to a decrease in the ratio of NO 2 to NO within the predetermined temperature range, excess ammonia can be prevented from being discharged into the atmosphere. It becomes.
Further, when the temperature of the NOx catalyst is higher than the predetermined temperature range, and when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature range, the control means performs the above operation regardless of the supply of HC from the HC supply means to the pre-stage oxidation catalyst. Ammonia is supplied from the ammonia supply means without being reduced. If the temperature of the NOx catalyst is higher than a predetermined temperature range, even if the ratio of the concentration of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas not become a one-to-1, the NOx catalyst when the temperature is within a predetermined temperature range Therefore, even if ammonia is supplied from the ammonia supply means without performing the above reduction, it is possible to prevent the occurrence of ammonia slip. On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst is lower than the predetermined temperature range, by supplying ammonia from the ammonia supply means without performing the above reduction, NOx in the NOx in the exhaust gas is prepared in preparation for the activation of the pre-stage oxidation catalyst. When the ratio of the concentration of NO 2 to NO 2 is 1: 1, an appropriate amount of ammonia can be supplied into the exhaust gas.

また、請求項2の排気浄化装置によれば、排気中のNOxを構成するNOとNO2との濃度の比率が1対1のときにNOx触媒におけるNOx浄化率が最も高くなるような温度範囲にNOx触媒の温度があるときに、上述したNOx触媒へのアンモニアの供給量に対する低減が行われる。このような温度範囲では、HC供給手段から前段酸化触媒にHCが供給されてNOに対するNO2の比率が低下することにより、NOx触媒の浄化率が低下することになるが、NOx触媒へのアンモニアの供給量を、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1であることを前提とした場合にNOx触媒でのNOxの選択還元に必要とされるアンモニアの量よりも減少させた上でアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われるので、余剰となるアンモニアが大気中に排出されるのを確実に防止することができる。 Further, according to the exhaust purification device of claim 2, the temperature range in which the NOx purification rate in the NOx catalyst becomes the highest when the concentration ratio of NO and NO 2 constituting the NOx in the exhaust is 1: 1. When the temperature of the NOx catalyst is present, the above-described reduction of the amount of ammonia supplied to the NOx catalyst is performed. In such a temperature range, the HC is supplied from the HC supply means to the pre-stage oxidation catalyst and the ratio of NO 2 to NO decreases, so the purification rate of the NOx catalyst decreases, but the ammonia to the NOx catalyst decreases. the supply amount, than the amount of ammonia required for the NOx selective reduction of the NOx catalyst when the ratio of the concentration of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas is assumed to be a one-to-one Since ammonia is supplied from the ammonia supply means after being reduced, excess ammonia can be reliably prevented from being discharged into the atmosphere.

更に、請求項3の排気浄化装置によれば、上述のようにしてアンモニア供給手段からNOx触媒へのアンモニアの供給量に対する上記低減を行う際に、NOx触媒の温度に応じてその減少量が変更される。NOx触媒の浄化率は排気中のNOに対するNO2の比率の低下に伴って変化し、NO2の比率は排気の温度に応じて変化するため、NOx触媒の温度に応じてアンモニア供給量の減少量を変更することにより、変動するNOx触媒の浄化率に対応して過不足なくアンモニア供給量を減少させることが可能となる。 Further, according to the exhaust gas purification apparatus of the third aspect, when the above reduction with respect to the supply amount of ammonia from the ammonia supply means to the NOx catalyst is performed as described above , the decrease amount is changed according to the temperature of the NOx catalyst. Is done. The purification rate of the NOx catalyst changes with a decrease in the ratio of NO 2 to NO in the exhaust gas, and the NO 2 ratio changes according to the temperature of the exhaust gas. Therefore, the amount of ammonia supplied decreases with the temperature of the NOx catalyst. By changing the amount, it is possible to reduce the ammonia supply amount without excess or deficiency in accordance with the changing purification rate of the NOx catalyst.

この結果、アンモニア供給量の過剰な減少により、NOx触媒の浄化率に対してアンモニア供給量が不足したり、アンモニア供給量の減少が十分でないことによってアンモニアスリップが発生したりすることを防止することが可能となる。
また、請求項4の排気浄化装置によれば、アンモニア供給手段からNOx触媒にアンモニアを供給してNOxの浄化を行っているときに、パティキュレートフィルタの強制再生のためにHC供給手段から前段酸化触媒にHCが供給され、NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、アンモニア供給手段からNOx触媒へのアンモニアの供給量に対する上記低減を行った上でアンモニア供給手段からのアンモニアの供給が行われる。従って、パティキュレートフィルタの強制再生の際に、上記所定温度範囲内でNOに対するNO2の比率の低下によってNOx触媒の浄化率が低下するようなことがあっても、余剰となるアンモニアが大気中に排出されるのを防止することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent the ammonia supply amount from being insufficient with respect to the purification rate of the NOx catalyst due to an excessive decrease in the ammonia supply amount, or ammonia slip to occur due to insufficient decrease in the ammonia supply amount. Is possible.
According to the exhaust purification device of claim 4, when ammonia is supplied to the NOx catalyst from the ammonia supply means to perform NOx purification, the HC supply means performs pre-stage oxidation for forced regeneration of the particulate filter. When HC is supplied to the catalyst and the temperature of the NOx catalyst is within a predetermined temperature range, the supply of ammonia from the ammonia supply means is performed after performing the above reduction with respect to the amount of ammonia supplied from the ammonia supply means to the NOx catalyst. Is done. Therefore, during forced regeneration of the particulate filter, even if the purification rate of the NOx catalyst may decrease due to a decrease in the ratio of NO 2 to NO within the predetermined temperature range, surplus ammonia will remain in the atmosphere. It becomes possible to prevent discharge.

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1実施形態に係る排気浄化装置が適用される4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)のシステム構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン1は各気筒共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備えており、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である軽油を、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軽油が噴射される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. The exhaust emission control device according to the present invention is based on FIG. The structure of will be described.
The engine 1 includes a high pressure accumulator chamber (hereinafter referred to as a common rail) 2 common to each cylinder, and light oil that is high pressure fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) and stored in the common rail 2 is provided in each cylinder. The fuel oil is supplied to the injectors 4 and light oil is injected from the injectors 4 into the respective cylinders.

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

一方、エンジン1の各気筒から排気が排出される排気ポート(図示せず)は、排気マニホールド18を介して排気管(排気通路)20に接続されている。なお、排気マニホールド18と吸気マニホールド14との間には、EGR弁22を介して排気マニホールド18と吸気マニホールド14とを連通するEGR通路24が設けられている。
排気管20はターボチャージャ8のタービン8bを経た後、排気絞り弁26を介して排気後処理装置28に接続されている。また、タービン8bの回転軸はコンプレッサ8aの回転軸と連結されており、タービン8bが排気管20内を流動する排気を受けてコンプレッサ8aを駆動するようになっている。
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 (exhaust passage) 20 via an exhaust manifold 18. An EGR passage 24 that communicates the exhaust manifold 18 and the intake manifold 14 via the EGR valve 22 is provided between the exhaust manifold 18 and the intake manifold 14.
The exhaust pipe 20 passes through the turbine 8 b of the turbocharger 8 and is connected to an exhaust aftertreatment device 28 via an exhaust throttle valve 26. The rotating shaft of the turbine 8b is connected to the rotating shaft of the compressor 8a 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 through a communication passage 32. 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.

フィルタ38はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン1の排気が内部を流通することによって排気中のパティキュレートを捕集する。
前段酸化触媒36は排気中のNOを酸化させてNO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。
The filter 38 is formed of a honeycomb-type ceramic carrier, and a large number of passages that connect the upstream side and the downstream side are provided side by side, and the upstream side opening and the downstream side opening of the passage are alternately closed. Particulates in the exhaust are collected as the exhaust flows inside.
Since the front-stage oxidation catalyst 36 oxidizes NO in the exhaust gas to generate NO 2 , by arranging the front-stage oxidation catalyst 36 and the filter 38 in this way, the particulates collected and deposited in the filter 38 are Then, it reacts with NO 2 supplied from the pre-stage oxidation catalyst 36 and oxidizes, so that the filter 38 is continuously regenerated.

前段酸化触媒36とフィルタ38との間には、フィルタ38の入口側の排気温度を検出するフィルタ入口温度センサ40と、フィルタ38上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ42とが設けられている。また、フィルタ38の下流側には、フィルタ38下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ44が設けられている。
下流側ケーシング34内には、アンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元して浄化する選択還元触媒として機能するNOx触媒46が収容されると共に、このNOx触媒46の下流側にはNOx触媒46から流出したアンモニアを酸化してNとするための後段酸化触媒48が収容されている。
Between the upstream oxidation catalyst 36 and the filter 38, a filter inlet temperature sensor 40 for detecting the exhaust temperature on the inlet side of the filter 38 and an upstream pressure sensor 42 for detecting the exhaust pressure on the upstream side of the filter 38 are provided. Yes. A downstream pressure sensor 44 that detects the exhaust pressure downstream of the filter 38 is provided downstream of the filter 38.
A NOx catalyst 46 that functions as a selective reduction catalyst that adsorbs ammonia and selectively reduces and purifies NOx in the exhaust gas using the adsorbed ammonia as a reducing agent is housed in the downstream casing 34. A downstream oxidation catalyst 48 for oxidizing the ammonia flowing out from the NOx catalyst 46 into N 2 is accommodated on the downstream side.

この後段酸化触媒48は、後述するフィルタ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を酸化し、CO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噴射ノズル(アンモニア供給手段)50が設けられており、尿素水の供給量を調整する尿素水噴射装置52から噴射ノズル50を介して尿素水が供給されるようになっている。
The post-stage oxidation catalyst 48 also has a function of oxidizing CO generated when the particulates are incinerated by forced regeneration of the filter 38, which will be described later, and discharging it to the atmosphere as CO 2 .
Further, the communication passage 32 is provided with an injection nozzle (ammonia supply means) 50 for injecting and supplying urea water into the exhaust gas in the communication passage 32. From the urea water injection device 52 for adjusting the supply amount of urea water. Urea water is supplied through the injection nozzle 50.

噴射ノズル50から噴射された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、NOx触媒46に供給される。NOx触媒46は供給されたアンモニアを吸着し、吸着したアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応を促進することにより、NOxを浄化して無害なNとする。
このときNOxと反応せずにNOx触媒46から流出したアンモニアは、後段酸化触媒48によって酸化され、NまたはNOxとなる。ここで生成されるNOxは後段酸化触媒48に流入するアンモニアと反応してNになるので、後段酸化触媒48に流入するアンモニアは無害なNとなって大気中に放出されるようになっている。
The urea water injected from the injection nozzle 50 is hydrolyzed by the heat of the exhaust to become ammonia, and is supplied to the NOx catalyst 46. NOx catalyst 46 adsorbs the supplied ammonia, by promoting the denitration reaction with NOx in the exhaust and the adsorbed ammonia, to purify the NOx to harmless N 2.
At this time, ammonia that has not reacted with NOx and has flowed out of the NOx catalyst 46 is oxidized by the post-stage oxidation catalyst 48 to become N 2 or NOx. The NOx produced here reacts with the ammonia flowing into the post-stage oxidation catalyst 48 and becomes N 2 , so that the ammonia flowing into the post-stage oxidation catalyst 48 becomes harmless N 2 and is released into the atmosphere. ing.

下流側ケーシング34内のNOx触媒46の入口側には、NOx触媒46の入口側の排気温度をNOx触媒46の温度Tcとして検出する触媒入口温度センサ(触媒温度検出手段)54が設けられている。
また、排気絞り弁26の上流側の排気管20には、燃料噴射ポンプから供給された燃料を排気管20内の排気中に噴射する燃料添加弁(HC供給手段)56が設けられている。
A catalyst inlet temperature sensor (catalyst temperature detecting means) 54 that detects the exhaust temperature on the inlet side of the NOx catalyst 46 as the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is provided on the inlet side of the NOx catalyst 46 in the downstream casing 34. .
The exhaust pipe 20 on the upstream side of the exhaust throttle valve 26 is provided with a fuel addition valve (HC supply means) 56 that injects the fuel supplied from the fuel injection pump into the exhaust gas in the exhaust pipe 20.

この燃料添加弁56は、フィルタ38の強制再生が必要となったときに排気中に燃料を噴射することにより、酸化触媒36にHC及びCOを供給し、酸化触媒36におけるHC及びCOの酸化により高温となった排気をフィルタ38に供給してフィルタ38の昇温を行うものである。
ECU(制御手段)58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。
The fuel addition valve 56 supplies HC and CO to the oxidation catalyst 36 by injecting fuel into the exhaust gas when forced regeneration of the filter 38 becomes necessary, and the oxidation catalyst 36 oxidizes HC and CO. The exhaust gas having a high temperature is supplied to the filter 38 to raise the temperature of the filter 38.
The ECU (control means) 58 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1 and is composed of a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and calculates various control amounts. Various devices are controlled based on the control amount.

ECU58の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ16、フィルタ入口温度センサ40、上流圧力センサ42、下流圧力センサ44及び触媒入口温度センサ54のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ60、及び図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ62などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、吸気制御弁12、EGR弁22、排気絞り弁26、燃料添加弁56及び尿素水噴射装置52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 58, in addition to the intake flow rate sensor 16, the filter inlet temperature sensor 40, the upstream pressure sensor 42, the downstream pressure sensor 44, and the catalyst inlet temperature sensor 54 described above, in order to collect information necessary for various controls, the engine Various sensors such as a rotational speed sensor 60 for detecting the rotational speed and an accelerator opening sensor 62 for detecting a depression amount of an accelerator pedal (not shown) are connected, and control is performed on the output side based on the calculated control amount. Various devices such as the injector 4 of each cylinder, the intake control valve 12, the EGR valve 22, the exhaust throttle valve 26, the fuel addition valve 56, and the urea water injection device 52 are connected.

エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ4からの燃料供給制御もECU58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60によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ62によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ4の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ4が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン1の運転に必要な量の燃料が供給される。   The ECU 58 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and control of fuel supply from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount (main injection amount) necessary for the operation of the engine 1 is stored in advance based on the engine speed detected by the speed sensor 60 and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 62. Read from the map and decide. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open in a driving time corresponding to the determined fuel amount, and main injection is performed in each cylinder. As a result, an amount of fuel necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

またECU58は、回転数センサ60によって検出されたエンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき、エンジン1から排出されるNOxをNOx触媒46で選択還元するために必要な尿素水供給量を、予め記憶しているマップデータから求め、求められた供給量の尿素水が噴射ノズル50から排気中に供給されるように尿素水噴射装置52を制御する。   Further, the ECU 58 performs urea water necessary for selectively reducing NOx discharged from the engine 1 by the NOx catalyst 46 based on the engine operating state such as the engine speed and the main injection amount of fuel detected by the speed sensor 60. The supply amount is obtained from map data stored in advance, and the urea water injection device 52 is controlled such that the determined supply amount of urea water is supplied from the injection nozzle 50 into the exhaust gas.

エンジン1から排出される排気中のNOxは主としてNOとNOとからなり、前述したようにNOxに占めるNOとNOとの比率によってNOx触媒46の浄化率が変動する。即ち、図5に示すように、本実施形態では特にNOx触媒46のライトオフ温度近傍の温度である200℃から350℃までの温度範囲では、NOxに占めるNOとNOとの比率が1対1の場合の方が、他の比率の場合よりもNOx触媒46の浄化率が高くなるようになっている。 NOx in the exhaust gas discharged from the engine 1 consists mainly NO and NO 2 Prefecture, purification rate of the NOx catalyst 46 varies depending on the ratio of NO and NO 2 to total NOx as described above. That is, as shown in FIG. 5, in this embodiment, particularly in the temperature range from 200 ° C. to 350 ° C. that is the temperature near the light-off temperature of the NOx catalyst 46, the ratio of NO to NO 2 in the NOx is one pair. The purification rate of the NOx catalyst 46 is higher in the case of 1 than in the case of other ratios.

通常、エンジン1の排気中のNOxにおけるNOの比率はNOに比べて多くなっており、前段酸化触媒36は、エンジン1から排出されたNOを酸化させてNOに変化させることにより、NOx触媒46に供給される排気中のNOとNOとの比率を1対1に近づけるために使用され、このような機能を発揮する上で必要な容量が与えられている。
従って、ECU58が設定する尿素水供給量も、排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1であることを前提とした上で、NOxを選択還元するのに最適な量のアンモニアが得られるような尿素水供給量となっている。
Normally, the ratio of NO to NOx in the exhaust gas of the engine 1 is larger than that of NO 2 , and the pre-stage oxidation catalyst 36 oxidizes NO discharged from the engine 1 to change it to NO 2 , thereby changing NOx. It is used to bring the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas supplied to the catalyst 46 close to 1: 1, and a capacity necessary for exhibiting such a function is given.
Therefore, the urea water supply quantity ECU58 is also set, in terms of the ratio of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas was assumed to be a one-to-one, the optimal amount of ammonia to the selective reduction of NOx The amount of urea water supply is such that can be obtained.

噴射ノズル50から連通路32内の排気中に噴射供給された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、NOx触媒46に吸着する。NOx触媒46は吸着したアンモニアとNOx触媒46に流入する排気中のNOxとの間の脱硝反応を促進し、排気中のNOxは無害なNとなって大気中に放出される。
このときNOx触媒46に流入する排気中のNOxに占めるNOとNOとの比率は、前段酸化触媒36によりNOの一部がNOに変化することによってほぼ1対1となっており、NOx触媒46が高い浄化率を発揮してNOxの浄化を行う。
The urea water injected and supplied from the injection nozzle 50 into the exhaust gas in the communication passage 32 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to become ammonia and adsorbed on the NOx catalyst 46. NOx catalyst 46 promotes denitration reaction between the NOx in the exhaust gas flowing into the ammonia and NOx catalyst 46 adsorbs, NOx in the exhaust gas is released as harmless N 2 into the atmosphere.
At this time, the ratio of NO to NO 2 in the NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 46 is substantially one-to-one by changing part of the NO to NO 2 by the pre-stage oxidation catalyst 36, and NOx The catalyst 46 exhibits a high purification rate to perform NOx purification.

また、このときアンモニアの一部がNOx触媒46に吸着されずにそのまま流出した場合には、前述したように、後段酸化触媒48により無害なNとなって大気中に放出される。
このように構成された排気浄化装置では、エンジン1から排出された排気が排気管20を通って排気後処理装置28に導入され、排気中のパティキュレートがフィルタ38に捕集されると共に、前述したように前段酸化触媒36を用いた連続再生により、フィルタ38に堆積したパティキュレートの酸化除去が行われる。
Further, at this time, when a part of ammonia flows out without being adsorbed by the NOx catalyst 46, as described above, it is discharged into the atmosphere as harmless N 2 by the post-stage oxidation catalyst 48.
In the exhaust gas purification apparatus configured as described above, the exhaust gas exhausted from the engine 1 is introduced into the exhaust gas after-treatment device 28 through the exhaust pipe 20, and particulates in the exhaust gas are collected by the filter 38 and As described above, the particulates deposited on the filter 38 are oxidized and removed by continuous regeneration using the pre-stage oxidation catalyst 36.

しかしながら、エンジン1の排気温度が低い運転状態、例えばアイドル運転などのように低速、低負荷運転では排気温度が前段酸化触媒36の活性化温度まで上昇せず、排気中のNOが酸化されずにフィルタ38の連続再生が十分行われない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ38内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ38が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ38におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜フィルタ38を昇温し強制再生を行うことにより、フィルタ38の排気浄化機能を維持するようにしている。   However, in an operation state where the exhaust temperature of the engine 1 is low, for example, at low speed and low load operation such as idle operation, the exhaust temperature does not rise to the activation temperature of the pre-stage oxidation catalyst 36, and NO in the exhaust is not oxidized. The continuous regeneration of the filter 38 may not be performed sufficiently. If such a state continues, particulates excessively accumulate in the filter 38 and the filter 38 may be clogged. Therefore, the temperature of the filter 38 is appropriately increased depending on the particulate accumulation state in the filter 38. However, the exhaust gas purification function of the filter 38 is maintained by performing forced regeneration.

フィルタ38を強制再生するための強制再生制御は、図2のフローチャートに従い、所定の制御周期で行われる。
まず、図2のステップS11において、強制再生フラグF1の値が1であるか否かを判定する。強制再生フラグF1はフィルタ38の強制再生が必要であるか否かを示すものであり、値が1であると強制再生が必要であり、値が0であると強制再生が不要であることを示す。強制再生フラグF1の初期設定値は0となっており、最初の制御周期ではステップS11からステップS12へと処理が進む。
The forced regeneration control for forcibly regenerating the filter 38 is performed at a predetermined control cycle according to the flowchart of FIG.
First, in step S11 of FIG. 2, it is determined whether or not the value of the forced regeneration flag F1 is 1. The forced regeneration flag F1 indicates whether or not the forced regeneration of the filter 38 is necessary. If the value is 1, forced regeneration is necessary, and if the value is 0, it indicates that forced regeneration is unnecessary. Show. The initial set value of the forced regeneration flag F1 is 0, and the process proceeds from step S11 to step S12 in the first control cycle.

ステップS12では、フィルタ38の強制再生が必要であるか否かの判定を行う。具体的には、上流圧力センサ42と下流圧力センサ44の検出値から求めたフィルタ38前後の差圧と、吸気流量センサ16の検出値などから算出したフィルタ38への排気流量とに基づき、フィルタ38へのパティキュレートの堆積量を推定し、この推定堆積量が強制再生開始判定値以上である場合に、フィルタ38の強制再生が必要であると判断している。   In step S12, it is determined whether or not forced regeneration of the filter 38 is necessary. Specifically, based on the differential pressure before and after the filter 38 obtained from the detection values of the upstream pressure sensor 42 and the downstream pressure sensor 44, and the exhaust flow rate to the filter 38 calculated from the detection value of the intake flow sensor 16, etc., the filter 38, the amount of particulates deposited is estimated, and when the estimated amount of accumulation is equal to or greater than the forced regeneration start determination value, it is determined that the filter 38 needs to be forcedly regenerated.

パティキュレートの推定堆積量が強制再生開始判定値未満である場合は、現時点での強制再生が不要であると判定し、この制御周期を終了し、次の制御周期において再びステップS11から処理を行う。
一方、ステップS12でフィルタ38の強制再生が必要と判断した場合にはステップS13に進み、強制再生フラグF1の値を1として、強制再生が必要であることを示すように変更し、次のステップS14に進む。
When the estimated accumulation amount of particulates is less than the forced regeneration start determination value, it is determined that the current forced regeneration is unnecessary, this control cycle is terminated, and the processing is performed again from step S11 in the next control cycle. .
On the other hand, if it is determined in step S12 that the forced regeneration of the filter 38 is necessary, the process proceeds to step S13 where the value of the forced regeneration flag F1 is set to 1 to indicate that the forced regeneration is necessary, and the next step Proceed to S14.

ステップS14では、フィルタ入口温度センサ40によって検出されたフィルタ38の入口側の排気温度Tfが所定下限温度Ta(例えば250℃)以上であるか否かを判定することにより、前段酸化触媒36が活性化しているか否かを判定する。
フィルタ38入口側の排気温度Tfが所定下限温度Ta未満である場合には、前段酸化触媒36が活性化していないものとしてステップS15に進み、前段酸化触媒36の昇温制御を行う。
In step S14, by determining whether or not the exhaust temperature Tf on the inlet side of the filter 38 detected by the filter inlet temperature sensor 40 is equal to or higher than a predetermined lower limit temperature Ta (for example, 250 ° C.), the pre-stage oxidation catalyst 36 is activated. It is determined whether or not.
When the exhaust temperature Tf at the inlet side of the filter 38 is lower than the predetermined lower limit temperature Ta, it is determined that the front-stage oxidation catalyst 36 has not been activated, and the process proceeds to step S15 to control the temperature rise of the front-stage oxidation catalyst 36.

この昇温制御は、前段酸化触媒36に高温の排気を供給することにより、前段酸化触媒36の温度を活性化温度まで昇温するものであり、吸気制御弁12や排気絞り弁26を閉方向に制御することによりエンジン1の排気温度を上昇させると共に、必要に応じてエンジン1の膨張行程にある気筒に対してインジェクタ4により燃料を噴射することで前段酸化触媒36の活性化を促進する。   In this temperature increase control, high temperature exhaust gas is supplied to the pre-stage oxidation catalyst 36 to raise the temperature of the pre-stage oxidation catalyst 36 to the activation temperature, and the intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 are closed. The exhaust temperature of the engine 1 is raised by controlling the engine 1 and the activation of the pre-stage oxidation catalyst 36 is promoted by injecting fuel to the cylinders in the expansion stroke of the engine 1 as required by the injector 4.

次にステップS17に進むと、ステップS12の時と同様に、フィルタ38前後の差圧とフィルタ38への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であるか否かの判定を行う。
ここで前段酸化触媒36は、上述のようにまだ十分活性化していない状況であるため、パティキュレートの焼却は行われておらず、パティキュレートの推定堆積量は強制再生終了判定値より大であると判定されて今回の制御周期を終え、次の制御周期で再びステップS11から強制再生制御が行われる。
Next, in step S17, as in step S12, is the particulate accumulation amount estimated based on the differential pressure across the filter 38 and the exhaust flow rate to the filter 38 equal to or less than the forced regeneration end determination value? Determine whether or not.
Here, since the pre-stage oxidation catalyst 36 is not yet fully activated as described above, the particulate incineration is not performed, and the estimated accumulation amount of the particulate is larger than the forced regeneration end determination value. And the current control cycle ends, and the forced regeneration control is performed again from step S11 in the next control cycle.

この場合、既に強制再生フラグF1の値は1となっているので、処理はステップS11からステップS14へ進む。ステップS14で、フィルタ38入口側の排気温度Tfが所定下限温度Ta未満であって、前段酸化触媒36が依然として活性化していないと判定した場合には、再びステップS15で吸気制御弁12及び排気絞り弁26を制御して排気温度の昇温を行うと共に、必要に応じて燃料添加弁56から燃料が供給され、触媒昇温制御が行われる。   In this case, since the value of the forced regeneration flag F1 is already 1, the process proceeds from step S11 to step S14. If it is determined in step S14 that the exhaust temperature Tf on the inlet side of the filter 38 is lower than the predetermined lower limit temperature Ta and the pre-stage oxidation catalyst 36 has not been activated yet, the intake control valve 12 and the exhaust throttle are again determined in step S15. The temperature of the exhaust gas is raised by controlling the valve 26, and fuel is supplied from the fuel addition valve 56 as necessary to perform catalyst temperature rise control.

従って、フィルタ38入口側の排気温度Tfが所定下限温度Ta未満で、前段酸化触媒36が活性化していない間は、制御周期ごとにステップS15による触媒昇温制御が繰り返し行われる。
このようにして触媒昇温制御が繰り返され、フィルタ38入口側の排気温度Tfが所定下限温度Ta以上になって前段酸化触媒36が活性化したと判定すると、処理はステップS14からステップS16へ進む。
Therefore, as long as the exhaust gas temperature Tf at the inlet side of the filter 38 is lower than the predetermined lower limit temperature Ta and the pre-stage oxidation catalyst 36 is not activated, the catalyst temperature increase control in step S15 is repeated every control cycle.
In this way, the catalyst temperature increase control is repeated, and when it is determined that the exhaust temperature Tf at the inlet side of the filter 38 is equal to or higher than the predetermined lower limit temperature Ta and the pre-oxidation catalyst 36 is activated, the process proceeds from step S14 to step S16. .

ステップS16では、フィルタ入口温度センサ40によって検出されたフィルタ38入口側の排気温度Tfに基づき、フィルタ38の温度が所定の強制再生温度となるようにフィルタ昇温制御が行われる。この所定温度は、フィルタ38でパティキュレートが最も効率よく燃焼する温度であり、本実施形態では620℃を強制再生温度としている。
フィルタ38の温度を強制再生温度に維持するため、ステップS16におけるフィルタ昇温制御では、フィルタ入口温度センサ40によって検出されたフィルタ38入口側の排気温度Tfに基づいて燃料添加弁56から排気中に供給される燃料の量を調整する。
In step S16, the filter temperature increase control is performed based on the exhaust temperature Tf on the filter 38 inlet side detected by the filter inlet temperature sensor 40 so that the temperature of the filter 38 becomes a predetermined forced regeneration temperature. This predetermined temperature is a temperature at which the particulates burn most efficiently in the filter 38, and in this embodiment, 620 ° C. is the forced regeneration temperature.
In order to maintain the temperature of the filter 38 at the forced regeneration temperature, in the filter temperature increase control in step S16, the exhaust gas is discharged from the fuel addition valve 56 based on the exhaust temperature Tf on the filter inlet side detected by the filter inlet temperature sensor 40. Adjust the amount of fuel supplied.

燃料添加弁56から排気中に供給された燃料中のHCは、活性化温度にある前段酸化触媒36で酸化され、前段酸化触媒36からフィルタ38へ流入する排気の温度を更に上昇させる。そして、フィルタ38入口側の排気温度Tfが強制再生温度より低い場合には燃料添加弁56から供給される燃料量を増量する一方、フィルタ38入口側の排気温度Tfが強制再生温度より高い場合には燃料添加弁56から供給される燃料量を減量することによって、フィルタ38の温度がほぼ強制再生温度に維持される。   HC in the fuel supplied into the exhaust gas from the fuel addition valve 56 is oxidized by the front-stage oxidation catalyst 36 at the activation temperature, and the temperature of the exhaust gas flowing from the front-stage oxidation catalyst 36 into the filter 38 is further increased. When the exhaust temperature Tf on the filter 38 inlet side is lower than the forced regeneration temperature, the amount of fuel supplied from the fuel addition valve 56 is increased, while when the exhaust temperature Tf on the filter 38 inlet side is higher than the forced regeneration temperature. By reducing the amount of fuel supplied from the fuel addition valve 56, the temperature of the filter 38 is maintained substantially at the forced regeneration temperature.

このようにしてフィルタ38に流入する排気の温度が上昇することにより、フィルタ38に堆積したパティキュレートが焼却され、フィルタ38が再生して排気浄化機能が維持される。
ステップS16でフィルタ昇温制御を行った後、ステップS17に進むと、前述したように、フィルタ38前後の差圧とフィルタ38への排気流量とに基づき推定したパティキュレートの堆積量が、強制再生終了判定値以下であるか否かを判定する。
As the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 38 rises in this way, the particulates deposited on the filter 38 are incinerated, the filter 38 is regenerated, and the exhaust gas purification function is maintained.
After the filter temperature rise control is performed in step S16, the process proceeds to step S17. As described above, the particulate accumulation amount estimated based on the differential pressure across the filter 38 and the exhaust flow rate to the filter 38 is forcibly regenerated. It is determined whether or not it is equal to or less than the end determination value.

そして、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値より大である場合には、依然としてフィルタ38の強制再生が必要であると判断し、この制御周期を終えて、次の制御周期で再びステップS11から制御を行う。
従って、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値以下となり、フィルタ38の強制再生が完了したと判断するまでは、ステップS16によるフィルタ昇温制御が制御周期毎に繰り返し行われ、フィルタ38の温度が強制再生温度近傍に維持されて、フィルタ38に堆積したパティキュレートが焼却される。
When the estimated accumulation amount of particulates is larger than the forced regeneration end determination value, it is determined that the forced regeneration of the filter 38 is still necessary, and after completing this control cycle, the step is again performed in the next control cycle. Control is performed from S11.
Accordingly, the filter temperature increase control in step S16 is repeatedly performed at each control cycle until the estimated accumulation amount of particulates is equal to or less than the forced regeneration end determination value and it is determined that the forced regeneration of the filter 38 is completed. The temperature is maintained near the forced regeneration temperature, and the particulates deposited on the filter 38 are incinerated.

フィルタ38に堆積したパティキュレートが焼却され、パティキュレートの推定堆積量が強制再生終了判定値以下となり、ステップS17でフィルタ38の強制再生が完了したと判断すると、処理はステップS18に進み、強制再生フラグF1の値を0として、今回の制御周期を終了する。
ステップS18により強制再生フラグF1の値が0になると、次の制御周期ではステップS11からステップS12へと進むので、再びフィルタ38の強制再生が必要となるまでは、ステップS11からステップS12の処理が繰り返され、制御周期毎に強制再生の要否が判断される。
When the particulates deposited on the filter 38 are incinerated and the estimated accumulation amount of the particulates is less than or equal to the forced regeneration end determination value, and it is determined in step S17 that the forced regeneration of the filter 38 has been completed, the process proceeds to step S18 and forced regeneration is performed. The value of the flag F1 is set to 0, and the current control cycle ends.
When the value of the forced regeneration flag F1 becomes 0 in step S18, the process proceeds from step S11 to step S12 in the next control cycle. Therefore, the process from step S11 to step S12 is performed until the forced regeneration of the filter 38 is required again. Repeatedly, the necessity of forced regeneration is determined for each control cycle.

一方、尿素水供給制御は、エンジン1が始動されると図3のフローチャートに従って所定の制御周期で行われる。
まず、ステップS21で排気中への尿素水の供給が可能であるか否かを判定する。例えば、エンジン1の始動直後などのように、排気温度が尿素水の加水分解を可能とする温度に達していない場合などでは、尿素水を排気中に供給することができない。従って、ステップS21では触媒入口温度センサ54によって検出されたNOx触媒46入口側の排気温度などのエンジン運転状態に基づき、尿素水の供給を行ってもよい状態であるか否かを判定する。
On the other hand, the urea water supply control is performed at a predetermined control cycle according to the flowchart of FIG. 3 when the engine 1 is started.
First, it is determined in step S21 whether urea water can be supplied into the exhaust gas. For example, the urea water cannot be supplied into the exhaust gas when the exhaust temperature has not reached a temperature at which the urea water can be hydrolyzed, such as immediately after the engine 1 is started. Accordingly, in step S21, it is determined whether urea water can be supplied based on the engine operating state such as the exhaust temperature on the inlet side of the NOx catalyst 46 detected by the catalyst inlet temperature sensor 54.

ステップS21で尿素水の供給が不可であると判定した場合は、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期で再びステップS21から処理を行うが、以下においてはエンジン1が尿素水を供給可能な運転状態にあるものとして説明を行う。
ステップS21で尿素水の供給が可能であると判定した場合は、ステップS22に進んで、フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から燃料の供給が行われているか否かを判定する。燃料添加弁56から燃料の供給が行われていない場合は、ステップS23に進んで尿素水の通常供給制御を行う。
If it is determined in step S21 that urea water cannot be supplied, the current control cycle is ended, and the processing is performed again from step S21 in the next control cycle. In the following, the engine 1 can supply urea water. The description will be made assuming that the vehicle is in an operating state.
If it is determined in step S21 that urea water can be supplied, the process proceeds to step S22, in which it is determined whether fuel is being supplied from the fuel addition valve 56 for forced regeneration of the filter 38. When the fuel is not supplied from the fuel addition valve 56, the routine proceeds to step S23 where the normal supply control of urea water is performed.

この尿素水の通常供給制御では、まず回転数センサ60によって検出されたエンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき、エンジン1からのNOx排出量を推定し、前述したように排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1であることを前提としたときに、この排出量のNOxがNOx触媒46で選択還元されるために必要な尿素水供給量を、予め記憶しているマップデータから読み出す。 In the normal supply control of urea water, first, the NOx emission amount from the engine 1 is estimated based on the engine operating state such as the engine speed detected by the speed sensor 60 and the main injection amount of fuel, as described above. When it is assumed that the ratio of NO to NO 2 in the NOx in the exhaust gas is 1: 1, the urea water supply amount necessary for the selective reduction of the NOx of the exhaust amount by the NOx catalyst 46 is Read from pre-stored map data.

そして、読み出した尿素水供給量に値を1とした低減係数Kを乗算して尿素水の目標供給量を求め、この目標供給量の尿素水が噴射ノズル50から排気中に供給されるように尿素水噴射装置52を制御する。即ち、推定した排出量のNOxがNOx触媒46で選択還元されるために必要な尿素水供給量を低減補正せずに、排気中への尿素水の供給が行われる。   Then, the read urea water supply amount is multiplied by a reduction coefficient K having a value of 1 to obtain a target supply amount of urea water, and this target supply amount of urea water is supplied from the injection nozzle 50 into the exhaust gas. The urea water injection device 52 is controlled. That is, the urea water is supplied into the exhaust gas without reducing and correcting the urea water supply amount necessary for the selective reduction of the estimated NOx of NOx by the NOx catalyst 46.

噴射ノズル50から連通路32内の排気中に噴射供給された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、NOx触媒46に吸着する。NOx触媒46は吸着したアンモニアとNOx触媒46に流入する排気中のNOxとの間の脱硝反応を促進し、排気中のNOxは無害なNとなって大気中に放出される。
このとき排気中のNOxに占めるNOとNOとの比率は、前段酸化触媒36によりNOの一部がNOに変化することによってほぼ1対1となっており、これに対応した適正な量のアンモニアがNOx触媒46に供給されることにより、NOx触媒46が高い浄化率を発揮してNOxの浄化を行う。
The urea water injected and supplied from the injection nozzle 50 into the exhaust gas in the communication passage 32 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to become ammonia and adsorbed on the NOx catalyst 46. NOx catalyst 46 promotes denitration reaction between the NOx in the exhaust gas flowing into the ammonia and NOx catalyst 46 adsorbs, NOx in the exhaust gas is released as harmless N 2 into the atmosphere.
At this time, the ratio of NO to NO 2 in the NOx in the exhaust gas is almost one-to-one when a part of NO is changed to NO 2 by the pre-stage oxidation catalyst 36, and an appropriate amount corresponding to this. When the ammonia is supplied to the NOx catalyst 46, the NOx catalyst 46 exhibits a high purification rate and purifies NOx.

また、万一アンモニアの一部がNOx触媒46に吸着されずにそのまま流出した場合には、前述したように、後段酸化触媒48により無害なNとなって大気中に放出される。
このようにしてステップS23で尿素水の通常供給制御を行うと、その制御周期を終了して、次の制御周期で再びステップS21から処理を行う。
従って、燃料添加弁56から燃料の供給が行われていない間は、エンジン1の運転状態が尿素水の供給を可能とするものである限り、ステップS23の通常供給制御によって尿素水の供給が繰り返し行われ、NOx触媒46によるNOxの浄化が高い浄化率のもとで実行される。
Also, if a part of ammonia flows out as it is without being adsorbed by the NOx catalyst 46, it is discharged into the atmosphere as harmless N 2 by the post-stage oxidation catalyst 48 as described above.
Thus, when the normal supply control of urea water is performed in step S23, the control cycle is ended, and the processing is performed again from step S21 in the next control cycle.
Therefore, as long as the fuel supply from the fuel addition valve 56 is not being performed, as long as the operation state of the engine 1 enables supply of urea water, the supply of urea water is repeatedly performed by the normal supply control in step S23. The NOx purification by the NOx catalyst 46 is performed at a high purification rate.

一方、フィルタ38の強制再生のため、燃料添加弁56から排気中に燃料の供給が行われるようになると、処理はステップS22からステップS24に進む。
ステップS24では、触媒入口温度センサ54が検出したNOx触媒46の入口側排気温度に基づき、NOx触媒46の温度Tcが200℃から350℃の所定温度範囲内にあるか否かを判定する。
On the other hand, when the fuel is supplied from the fuel addition valve 56 into the exhaust gas for forced regeneration of the filter 38, the process proceeds from step S22 to step S24.
In step S24, based on the exhaust gas temperature on the inlet side of the NOx catalyst 46 detected by the catalyst inlet temperature sensor 54, it is determined whether or not the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is within a predetermined temperature range of 200 ° C to 350 ° C.

フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から燃料が供給されていることから、前段酸化触媒36には排気中に供給された燃料に含まれるHC及び燃料から生成されたCOが供給され、前段酸化触媒36ではNOの酸化反応よりもHC及びCOの酸化反応の方が選択的に実施されてしまう。この結果、NOx触媒46に流入する排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率を1対1に近づけることができなくなり、図5に示すようにNOx触媒46の温度Tcがこの所定温度範囲A内にある場合には、NOx触媒46の浄化率が低下することになる。 Since fuel is supplied from the fuel addition valve 56 for forced regeneration of the filter 38, the pre-stage oxidation catalyst 36 is supplied with HC contained in the fuel supplied in the exhaust and CO generated from the fuel, In the pre-stage oxidation catalyst 36, the oxidation reaction of HC and CO is selectively performed rather than the oxidation reaction of NO. As a result, the ratio of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 46 cannot be made close to 1: 1, and the temperature Tc of the NOx catalyst 46 becomes the predetermined temperature range A as shown in FIG. If it is within the range, the purification rate of the NOx catalyst 46 decreases.

そこで、ステップS24でNOx触媒46の温度Tcが200℃から350℃までの所定温度範囲内にあると判定した場合には、ステップS25に進んで尿素水の制限制御が行われる。
この尿素水の制限制御では、ステップS23における尿素水の通常供給制御と同様にして、NOx触媒46によるNOxの浄化に必要な尿素水が予め記憶しているマップデータから読み出されるが、上述のようにNOxにおけるNOの比率が低下することによってNOx触媒46の浄化率が低下しているため、読み出された尿素水供給量に乗算される低減係数KNO値を1未満の所定値(例えば0.5)として尿素水の目標供給量を求め、噴射ノズル50から排気中に供給される尿素水の量を制限するようにしている。
Therefore, if it is determined in step S24 that the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is within the predetermined temperature range from 200 ° C. to 350 ° C., the process proceeds to step S25, and urea water restriction control is performed.
In this urea water restriction control, urea water necessary for NOx purification by the NOx catalyst 46 is read out from the map data stored in advance, as in the normal supply control of urea water in step S23. for purification rate of the NOx catalyst 46 is reduced by the ratio of NO 2 is lowered in NOx, a reduction coefficient KNO value to be multiplied to the urea water supply quantity read predetermined value of less than 1 (e.g., 0 .5), a target supply amount of urea water is obtained, and the amount of urea water supplied from the injection nozzle 50 into the exhaust gas is limited.

この低減係数Kの値は、図5に示すようなNOに対するNOの比率とNOx触媒46の浄化率との関係に基づき、NOの比率の減少に伴って低下した浄化率のもとで適正にNOxを浄化可能な量のアンモニアがNOx触媒46に供給されるように予め設定されたものである。
このようにしてステップS25で尿素水の制限制御が行われることにより、フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から燃料が供給されてNOxにおけるNOの比率が低下することによってNOx触媒46の浄化率が低下しても、これに対応してNOx触媒46に供給される尿素水、即ちアンモニアの量が適正に制限されるので、アンモニアの過剰な供給によるアンモニアスリップの発生を良好に防止することが可能となる。
The value of the reduction coefficient K, based on the relationship between the purification rate ratio and the NOx catalyst 46 of the NO 2 to NO as shown in FIG. 5, under the reduced purification rate with a decrease in the ratio of NO 2 The amount of ammonia that can properly purify NOx is set in advance so as to be supplied to the NOx catalyst 46.
By limiting control of the urea water is performed in step S25 in this way, NOx catalyst 46 by the ratio from the fuel addition valve 56 the fuel is supplied in the NO 2 in NOx for forced regeneration of the filter 38 is lowered Therefore, the amount of urea water supplied to the NOx catalyst 46, that is, the amount of ammonia is appropriately limited in accordance with this, so that it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of ammonia slip due to excessive supply of ammonia. It becomes possible to do.

このようにしてステップS25で尿素水の制限制御を行うと、その制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップS21から処理を行う。
従って、フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から排気中に燃料の供給が行われているときに、NOx触媒46の温度Tcが200℃から350℃の所定温度範囲内にある場合には、ステップS25による尿素水の制限制御によって尿素水の供給が繰り返し行われ、アンモニアスリップの発生を適正に防止しながら、NOx触媒46によるNOxの浄化が行われる。
When the urea water restriction control is performed in step S25 as described above, the control cycle is ended, and the processing is performed again from step S21 in the next control cycle.
Therefore, when fuel is being supplied into the exhaust gas from the fuel addition valve 56 for forced regeneration of the filter 38, the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is within a predetermined temperature range of 200 ° C to 350 ° C. The urea water supply is repeatedly performed by the urea water restriction control in step S25, and the NOx purification by the NOx catalyst 46 is performed while appropriately preventing the occurrence of ammonia slip.

また、フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から排気中に燃料の供給が行われていてステップS22からステップS24に進み、NOx触媒46の温度Tcが200℃から350℃の所定温度範囲内にないと判定した場合、処理はステップS23に進み、前述したように尿素水の通常供給制御が行われる。
即ち、エンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき推定した量のNOxの選択還元に必要な尿素水供給量をマップデータから読み出し、低減係数Kの値を1とすることにより読み出した尿素水供給量をそのまま尿素水の目標供給量とし、噴射ノズル50から排気中に目標供給量の尿素水を供給する。
Further, the fuel is supplied from the fuel addition valve 56 into the exhaust gas for forced regeneration of the filter 38, and the process proceeds from step S22 to step S24. The temperature Tc of the NOx catalyst 46 is in a predetermined temperature range of 200 ° C. to 350 ° C. When it determines with it not being in, a process progresses to step S23 and normal supply control of urea water is performed as mentioned above.
That is, by reading from the map data the urea water supply amount necessary for the selective reduction of the amount of NOx estimated based on the engine operating state such as the engine speed and the main injection amount of fuel, the value of the reduction coefficient K is set to 1. The read urea water supply amount is directly used as the target supply amount of urea water, and the target supply amount of urea water is supplied into the exhaust gas from the injection nozzle 50.

NOx触媒46の温度Tcが350℃より高温である場合には、図5に示すようにNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1である場合と、それ以外の比率の場合とでNOx触媒46の浄化率に大きな差がなく十分高い浄化率が維持されているため、排気中への燃料の供給によってNOxにおけるNOの比率が低下したとしてもアンモニアスリップが生じるおそれがない。 When the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is higher than 350 ° C., as shown in FIG. 5, the NOx ratio between NO and NO 2 in NOx is one-to-one and the other ratios are NOx. Since there is no large difference in the purification rate of the catalyst 46 and a sufficiently high purification rate is maintained, there is no possibility that ammonia slip will occur even if the ratio of NO 2 in NOx is reduced by supplying fuel into the exhaust gas.

このため、制限係数Kの値を1未満とすることによる供給量の制限を実施することなく尿素水の供給を行うことにより、NOx触媒46によるNOxの選択還元に必要な量のアンモニアをNOx触媒46に供給して、NOxを良好に浄化することが可能となる。
また、NOx触媒46の温度Tcが200℃より低温である場合は、NOx触媒46の上流側にある前段酸化触媒36の温度はNOx触媒46の温度より高いものの、まだ活性化温度には達していない。このため、燃料添加弁56から排気中に供給される燃料に含まれるHC及び燃料から生成されるCOが前段酸化触媒36で酸化することはないため、前述したように吸気制御弁12と排気絞り弁26の制御によって排気温度を昇温することで前段酸化触媒36を昇温することになる。
For this reason, by supplying urea water without limiting the supply amount by setting the value of the limit coefficient K to less than 1, the amount of ammonia necessary for the selective reduction of NOx by the NOx catalyst 46 is reduced to the NOx catalyst. 46, it is possible to purify NOx well.
Further, when the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is lower than 200 ° C., the temperature of the pre-stage oxidation catalyst 36 on the upstream side of the NOx catalyst 46 is higher than the temperature of the NOx catalyst 46 but still reaches the activation temperature. Absent. For this reason, HC contained in the fuel supplied into the exhaust gas from the fuel addition valve 56 and CO generated from the fuel are not oxidized by the pre-stage oxidation catalyst 36, so that the intake control valve 12 and the exhaust throttle as described above. By controlling the valve 26, the temperature of the exhaust oxidation catalyst 36 is raised by raising the temperature of the exhaust gas.

このときもNOx触媒46の温度Tcが350℃より高温である場合と同様に、エンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき推定した量のNOxの選択還元に必要な尿素水供給量をマップデータから読み出し、低減係数Kの値を1とすることにより読み出した尿素水供給量をそのまま尿素水の目標供給量とし、噴射ノズル50から排気中に目標供給量の尿素水を供給する。   At this time, as in the case where the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is higher than 350 ° C., the urea water necessary for the selective reduction of the amount of NOx estimated based on the engine operating state such as the engine speed and the main injection amount of fuel. The supply amount is read from the map data, and the urea water supply amount read by setting the value of the reduction coefficient K to 1 is used as it is as the target supply amount of urea water, and the target supply amount of urea water is supplied from the injection nozzle 50 into the exhaust gas. To do.

前段酸化触媒36がまだ活性化していないため、NOxに含まれるNOが前段酸化触媒36により酸化してNOに変化することはないが、NOx触媒46によるNOxの選択還元は排気中のアンモニアを一旦吸着した上で行われるものであるため、ここでは前段酸化触媒36が活性化した場合に直ちに高い浄化率でNOxを浄化することができるようにするため、前段酸化触媒36が活性化する前からNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1であることを前提としたときに最適な量の尿素水の供給を行うようにしているのである。 Since the front-stage oxidation catalyst 36 has not yet been activated, NO contained in NOx is not oxidized and changed to NO 2 by the front-stage oxidation catalyst 36. However, the selective reduction of NOx by the NOx catalyst 46 reduces the ammonia in the exhaust gas. Since it is performed after being once adsorbed, here, in order to be able to immediately purify NOx at a high purification rate when the pre-stage oxidation catalyst 36 is activated, before the pre-stage oxidation catalyst 36 is activated. Therefore, when it is assumed that the ratio of NO to NO 2 in NOx is 1: 1, the optimum amount of urea water is supplied.

このように、フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から排気中に燃料の供給が行われていても、NOx触媒46の温度Tcが200℃から350℃までの所定温度範囲にない場合には、ステップS23による尿素水の通常供給制御が行われる。
そして、フィルタ38の強制再生のために燃料添加弁56から排気中に燃料の供給が行われて排気温度が上昇し、NOx触媒46の温度Tcが200℃から350℃までの所定温度範囲に入ると、処理はステップS22からステップS24を経てステップS25に進むようになり、尿素水の制限制御が行われるようになる。
As described above, even when the fuel is supplied from the fuel addition valve 56 into the exhaust gas for forced regeneration of the filter 38, the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is not in the predetermined temperature range from 200 ° C. to 350 ° C. In step S23, the normal supply control of urea water is performed.
Then, fuel is supplied into the exhaust gas from the fuel addition valve 56 for forced regeneration of the filter 38, the exhaust gas temperature rises, and the temperature Tc of the NOx catalyst 46 enters a predetermined temperature range from 200 ° C to 350 ° C. Then, the process proceeds from step S22 to step S25 through step S24, and urea water restriction control is performed.

NOx触媒46の温度Tcが200℃以上になると前段酸化触媒36も活性化するが、このとき燃料添加弁56による燃料の供給が行われていなければ、排気中のNOが酸化してNOとなることによりNOとNOとの比率が1対1に近付き、NOx触媒46には既に適正な量のアンモニアが吸着していることから、直ちに高い浄化率でNOxの浄化が行われる。しかしながら、実際には燃料添加弁56による燃料の供給が行われていることから、前段酸化触媒36によるNOの酸化が阻害され、NOxにおけるNOとNOとの比率が1対1に近付かなくなり、NOx触媒46NO浄化率を上昇させることができなくなる。 When the temperature Tc of the NOx catalyst 46 becomes 200 ° C. or higher, the pre-oxidation catalyst 36 is also activated. However, if fuel is not supplied by the fuel addition valve 56 at this time, NO in the exhaust is oxidized and becomes NO 2 . As a result, the ratio of NO to NO 2 approaches one to one, and since an appropriate amount of ammonia has already been adsorbed to the NOx catalyst 46, NOx purification is immediately performed at a high purification rate. However, since fuel is actually supplied by the fuel addition valve 56, NO oxidation by the pre-stage oxidation catalyst 36 is inhibited, and the ratio of NO to NO 2 in NOx does not approach 1: 1. The NOx catalyst 46 NO purification rate cannot be increased.

このため、NOx触媒46の温度が上昇して200℃から350℃までの所定温度範囲内に入ると、ステップS25により上述したような尿素水の制限制御を行うことにより、NOx触媒46の浄化率の低下に対応してNOx触媒46に供給される尿素水、即ちアンモニアの量が適正に制限され、アンモニアの過剰な供給によるアンモニアスリップの発生を良好に防止することが可能となる。   Therefore, when the temperature of the NOx catalyst 46 rises and enters the predetermined temperature range from 200 ° C. to 350 ° C., the purification rate of the NOx catalyst 46 is controlled by performing the restriction control of urea water as described above in step S25. Accordingly, the amount of urea water supplied to the NOx catalyst 46, that is, the amount of ammonia is appropriately limited in response to the decrease in the amount of ammonia, and it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of ammonia slip due to excessive supply of ammonia.

以上のような尿素水供給制御が行われる際の、NOx触媒46の温度Tc、燃料添加弁56からの燃料供給状態及び尿素水供給量に乗算される低減係数Kの値の時間的変化の一例を図4に示す。
エンジン1がアイドル運転などで排気温度の低い状態にあるとき、時間t1でフィルタ38の強制再生が必要と判断されると、ECU58は吸気制御弁12及び排気絞り弁26を制御してエンジン1の排気温度を上昇させる。
An example of a temporal change in the value of the reduction coefficient K multiplied by the temperature Tc of the NOx catalyst 46, the fuel supply state from the fuel addition valve 56, and the urea water supply amount when the urea water supply control as described above is performed. Is shown in FIG.
When it is determined that the filter 38 needs to be forcibly regenerated at time t1 when the engine 1 is in the low exhaust temperature state due to idling or the like, the ECU 58 controls the intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 to control the engine 1 Increase the exhaust temperature.

この時点では、前段酸化触媒36は活性化温度に達しておらず、NOx触媒46の温度Tcも200℃以下となっている。
一方、尿素水の供給については既にエンジン1の運転状態が尿素水を供給可能な状態になっているとすると、NOx触媒46の温度Tcが200℃より低いことから、尿素水の通常供給制御が実行され、低減係数Kの値を1として、前段酸化触媒36が活性化した場合に直ちに高い浄化率でNOxを浄化することができるように、NOxにおけるNOとNOとの比率が1対1であることを前提としたときに最適な量の尿素水の供給を行う。
At this time, the pre-stage oxidation catalyst 36 has not reached the activation temperature, and the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is also 200 ° C. or less.
On the other hand, regarding urea water supply, assuming that the operation state of the engine 1 is already in a state where urea water can be supplied, the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is lower than 200 ° C. The ratio of NO to NO 2 in NOx is 1: 1 so that NOx can be immediately purified with a high purification rate when the value of the reduction coefficient K is set to 1 and the pre-stage oxidation catalyst 36 is activated. Assuming that this is the case, an optimal amount of urea water is supplied.

吸気制御弁12及び排気絞り弁26の制御によって前段酸化触媒36に流入する排気の温度が上昇し、時間t2においてNOx触媒46の温度Tcが200℃以上となると、前段酸化触媒36も活性化し、燃料添加弁56から供給された燃料中のHCが前段酸化触媒36により酸化する。
この結果、前段酸化触媒36によるNOの酸化が阻害され、排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率を1対1に近づけることができなくなるが、NOx触媒46の温度Tcが200℃以上となることによって尿素水の制限制御が実行され、マップデータから読み出された尿素水供給量に1未満の低減係数Kが乗算されることによって尿素水の供給が制限される。
When the temperature of the exhaust gas flowing into the pre-stage oxidation catalyst 36 rises due to the control of the intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 and the temperature Tc of the NOx catalyst 46 becomes 200 ° C. or more at time t2, the pre-stage oxidation catalyst 36 is also activated, HC in the fuel supplied from the fuel addition valve 56 is oxidized by the pre-stage oxidation catalyst 36.
As a result, the oxidation of NO by the pre-stage oxidation catalyst 36 is inhibited, and the ratio of NO and NO 2 in the NOx in the exhaust gas cannot be made close to 1: 1, but the temperature Tc of the NOx catalyst 46 is 200 ° C. or higher. As a result, the urea water restriction control is executed, and the urea water supply is restricted by multiplying the urea water supply amount read from the map data by a reduction coefficient K of less than 1.

従って、前段酸化触媒36への燃料供給によって排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1に近付かずにNOx触媒46の浄化率を高めることができなくても、尿素水の過剰な供給によるアンモニアスリップの発生が良好に防止される。
燃料添加弁56から排気中への燃料供給によってNOx触媒46に流入する排気の温度が更に上昇し、時間t3でNOx触媒46の温度Tcが350℃を上回ると、排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1でない場合であってもNOx触媒46が高い浄化率を発揮するようになるので、尿素水の通常供給制御が実行されるようになり、低減係数Kの値を1として尿素水供給量の制限を行うことなく尿素水の供給を行う。
Accordingly, even if the ratio of NO to NO 2 in the NOx in the exhaust does not approach one-to-one due to the fuel supply to the pre-stage oxidation catalyst 36 and the purification rate of the NOx catalyst 46 cannot be increased, excess urea water The generation of ammonia slip due to a simple supply is satisfactorily prevented.
When the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 46 further rises due to the fuel supply from the fuel addition valve 56 into the exhaust gas and the temperature Tc of the NOx catalyst 46 exceeds 350 ° C. at time t3, NO and NO in the NOx in the exhaust gas Even when the ratio of 2 is not 1: 1, the NOx catalyst 46 exhibits a high purification rate, so the normal supply control of urea water is executed, and the value of the reduction coefficient K is set to 1. The urea water is supplied without limiting the urea water supply amount.

この結果、NOx触媒46はNOxにおけるNOとNO2との比率が1対1でない場合であっても高い浄化率を発揮して、排気中のNOxを良好に浄化することができる。
このように、NOxにおけるNOとNOとの濃度の比率が1対1のときの方が他の比率のときに比べ、NOx触媒46によるNOxの浄化率が高くなる200℃から350℃までの所定温度範囲では、燃料添加弁56から排気中に燃料の供給が行われているときに尿素水の供給を制限するようにしたので、排気中のNOxにおけるNOとNOとの比率が1対1とはならずにNOx触媒46の浄化率を高めることができなくても、尿素水の過剰な供給によるアンモニアスリップの発生を良好に防止することが可能となる。
As a result, the NOx catalyst 46 exhibits a high purification rate even when the ratio of NO to NO2 in NOx is not 1: 1, and can favorably purify NOx in the exhaust gas.
Thus, the ratio of the concentration of NO and NO 2 in NOx is compared with the case better when the one-to-one other ratios, from 200 ° C. to purification rate of NOx becomes high due to the NOx catalyst 46 to 350 ° C. In the predetermined temperature range, the supply of urea water is limited when fuel is being supplied from the fuel addition valve 56 into the exhaust gas, so the ratio of NO to NO 2 in the NOx in the exhaust gas is one pair. Even if the purification rate of the NOx catalyst 46 cannot be increased without being 1, the occurrence of ammonia slip due to excessive supply of urea water can be prevented well.

なお、本実施形態では尿素水の制限制御において低減係数Kの値を1未満の一定値としたが、前段酸化触媒36によって酸化するNOの量に応じて低減係数Kの値を変化させるようにしてもよい。
この場合、前段酸化触媒36を流動する排気の温度の上昇に従い、前段酸化触媒36によるHC及びCOの反応が活発化し、前段酸化触媒36によって酸化するNOの量が減少することから、例えばNOx触媒46の温度Tcに応じて低減係数Kの値を変更し、図4中に一点鎖線で示すようにNOx触媒46の温度Tcの上昇に従って低減係数Kの値を減少させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the value of the reduction coefficient K is set to a constant value less than 1 in the urea water restriction control. However, the value of the reduction coefficient K is changed according to the amount of NO oxidized by the pre-stage oxidation catalyst 36. May be.
In this case, as the temperature of the exhaust gas flowing through the front-stage oxidation catalyst 36 increases, the reaction of HC and CO by the front-stage oxidation catalyst 36 becomes active, and the amount of NO oxidized by the front-stage oxidation catalyst 36 decreases. The value of the reduction coefficient K may be changed in accordance with the temperature Tc of 46, and the value of the reduction coefficient K may be decreased as the temperature Tc of the NOx catalyst 46 increases as shown by a one-dot chain line in FIG.

また、アンモニアスリップの防止を最優先として、尿素水の制限制御では尿素水の供給を完全に停止するようにしてもよい。
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。
例えば、上記実施形態では前段酸化触媒36の上流側の排気管20に燃料添加弁56を設け、フィルタ38の強制再生が必要となったときには燃料添加弁56から排気中に燃料を供給するようにしたが、排気中への燃料供給方法はこれに限られるものではなく、インジェクタ4から主噴射とは別のポスト噴射により排気の昇温や排気中への燃料供給を行うようにしてもよい。この場合、インジェクタ4が本発明のHC供給手段に相当する。
Further, with the highest priority given to prevention of ammonia slip, the urea water supply may be completely stopped in the urea water restriction control.
Although the description of the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the fuel addition valve 56 is provided in the exhaust pipe 20 on the upstream side of the front-stage oxidation catalyst 36 so that when forced regeneration of the filter 38 becomes necessary, fuel is supplied from the fuel addition valve 56 into the exhaust gas. However, the method of supplying fuel into the exhaust gas is not limited to this, and the temperature of the exhaust gas may be raised or the fuel supplied into the exhaust gas may be supplied from the injector 4 by post injection different from the main injection. In this case, the injector 4 corresponds to the HC supply means of the present invention.

また、上記実施形態では、尿素水供給制御のステップS22において排気中への燃料供給の有無は、フィルタ38の強制再生を行う際に排気中への燃料供給の有無により判断するようにした。しかし、排気中への燃料供給はフィルタ38の強制再生のみに限られるものではなく、フィルタ38の強制再生以外の目的で前段酸化触媒36に燃料を供給するような場合があれば、そのような場合においてもステップS22で排気中への燃料供給ありと判断するのが好ましい。   In the above embodiment, whether or not fuel is supplied into the exhaust gas in step S22 of the urea water supply control is determined based on whether or not fuel is supplied into the exhaust gas when the filter 38 is forcibly regenerated. However, the supply of fuel into the exhaust gas is not limited to the forced regeneration of the filter 38. If there is a case where fuel is supplied to the pre-stage oxidation catalyst 36 for purposes other than the forced regeneration of the filter 38, such a Even in this case, it is preferable to determine in step S22 that fuel is being supplied into the exhaust.

更に、上記実施形態では、尿素水供給制御における尿素水の制限制御で、マップデータから読み出した尿素水供給量に1未満の値を有する低減係数Kを乗算することにより尿素水の供給量を制限するようにしたが、マップデータから読み出した尿素水供給量から一定もしくは可変の量を減算するようにしてもよいし、予め制限された供給量のマップデータを記憶しておき、尿素水の制限制御ではこの制限された供給量のマップデータを用いるようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, the urea water supply control in the urea water supply control restricts the urea water supply amount by multiplying the urea water supply amount read from the map data by a reduction coefficient K having a value of less than 1. However, a constant or variable amount may be subtracted from the urea water supply amount read from the map data, or map data of a limited supply amount may be stored in advance to limit urea water. In the control, map data of the limited supply amount may be used.

また、上記実施形態では、NOx触媒46の温度Tcを検出する触媒温度検出手段として、NOx触媒46の入口側の排気温度を検出する触媒入口温度センサ54を用いるようにしたが、これに代えてNOx触媒46内に設けた温度センサやNOx触媒46の出口側の排気温度を検出する温度センサを触媒温度検出手段として用いるようにしてもよいし、フィルタ入口温度センサ40が検出したフィルタ38の入口側における排気温度からNOx触媒46の温度Tcを推定するようにしてもよい。   In the above embodiment, the catalyst inlet temperature sensor 54 for detecting the exhaust temperature on the inlet side of the NOx catalyst 46 is used as the catalyst temperature detecting means for detecting the temperature Tc of the NOx catalyst 46. A temperature sensor provided in the NOx catalyst 46 or a temperature sensor for detecting the exhaust temperature on the outlet side of the NOx catalyst 46 may be used as the catalyst temperature detecting means, or the inlet of the filter 38 detected by the filter inlet temperature sensor 40. The temperature Tc of the NOx catalyst 46 may be estimated from the exhaust temperature on the side.

更に、排気後処理装置28を上流側ケーシング30と下流側ケーシング34とに分けて構成したが、単一のケーシング内に前段酸化触媒36、フィルタ38、NOx触媒40及び後段酸化触媒42を収容するようにしてもよい。なお、後段酸化触媒42は必要に応じて設けられるものであり、本発明の実施に必須のものではない。
また、上記実施形態では、噴射ノズル50から尿素水を供給することにより、NOx触媒46にアンモニアを供給するようにしたが、噴射ノズル50或いは他の手段によりアンモニアそのものをNOx触媒46に供給するようにしてもよいし、尿素水に代えて排気中でアンモニアに転化可能な物質を排気中に供給するようにしてもよい。
Further, although the exhaust aftertreatment device 28 is divided into the upstream casing 30 and the downstream casing 34, the upstream oxidation catalyst 36, the filter 38, the NOx catalyst 40, and the downstream oxidation catalyst 42 are accommodated in a single casing. You may do it. The post-stage oxidation catalyst 42 is provided as necessary, and is not essential for the implementation of the present invention.
In the above embodiment, the urea water is supplied from the injection nozzle 50 to supply ammonia to the NOx catalyst 46. However, the ammonia itself is supplied to the NOx catalyst 46 by the injection nozzle 50 or other means. Alternatively, instead of urea water, a substance that can be converted into ammonia in the exhaust gas may be supplied into the exhaust gas.

更に、上記実施形態では、エンジン1を4気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジンの形式や気筒数などはこれに限られるものではない。   Further, in the above embodiment, the engine 1 is a four-cylinder diesel engine, but the engine type, the number of cylinders, and the like are not limited thereto.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 図1の排気浄化装置で行われる強制再生制御のフローチャートである。It is a flowchart of the forced regeneration control performed with the exhaust gas purification device of FIG. 図1の排気浄化装置で行われる尿素水供給制御のフローチャートである。It is a flowchart of the urea water supply control performed with the exhaust gas purification device of FIG. 尿素水供給制御の際のNOx触媒温度、HC供給状態及び低減係数の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of NOx catalyst temperature in the case of urea water supply control, HC supply state, and a reduction coefficient. NOxに占めるNOとNOとの比率を変化させた場合のNOx触媒の温度とNOx浄化率との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the temperature and the NOx purification rate of the NOx catalyst in the case of changing the ratio between NO and NO 2 to total NOx.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
20 排気管(排気通路)
36 前段酸化触媒
38 パティキュレートフィルタ
46 NOx触媒
50 噴射ノズル(アンモニア供給手段)
54 触媒入口温度センサ(触媒温度検出手段)
56 燃料添加弁(HC供給手段)
58 ECU(制御手段)
1 Engine 20 Exhaust pipe (exhaust passage)
36 Pre-oxidation catalyst 38 Particulate filter 46 NOx catalyst 50 Injection nozzle (ammonia supply means)
54 Catalyst inlet temperature sensor (catalyst temperature detection means)
56 Fuel addition valve (HC supply means)
58 ECU (control means)

Claims (4)

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NOx触媒と、
上記NOx触媒の上流側の上記排気通路に配設された前段酸化触媒と、
上記NOx触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給手段と、
上記前段酸化触媒にHCを供給するHC供給手段と、
上記NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
上記アンモニア供給手段からアンモニアの供給を行っているときに、上記HC供給手段によりHCの供給が行われ、かつ上記触媒温度検出手段が検出した上記NOx触媒の温度が所定温度範囲内にある場合には、排気中のNOxにおけるNOとNO 2 との濃度の比率が1対1であることを前提とした場合に上記NOx触媒でのNOxの選択還元に必要とされるアンモニアの量よりも、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給量を減少させる低減を行った上で上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を行う一方、上記NOx触媒の温度が上記所定温度範囲より高い場合、及び上記NOx触媒の温度が上記所定温度範囲より低い場合には、上記低減を行わずに上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
A 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;
A pre-oxidation catalyst disposed in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst;
Ammonia supply means for supplying ammonia to the NOx catalyst;
HC supply means for supplying HC to the preceding oxidation catalyst,
Catalyst temperature detection means for detecting the temperature of the NOx catalyst;
When ammonia is supplied from the ammonia supply means, HC is supplied by the HC supply means, and the temperature of the NOx catalyst detected by the catalyst temperature detection means is within a predetermined temperature range. , rather than the amount of ammonia required for the NOx selective reduction in the NOx catalyst when the ratio of the concentration of NO and NO 2 is assumed to be a one-to-one in the NOx in the exhaust gas, the While reducing the amount of ammonia supplied from the ammonia supply means and then supplying ammonia from the ammonia supply means , the temperature of the NOx catalyst is higher than the predetermined temperature range, and the NOx catalyst If the temperature is lower than the predetermined temperature range, and control means for supplying ammonia from the ammonia supply means without the reduction Exhaust gas purification apparatus, characterized in that was e.
上記所定温度範囲は、排気中のNOxを構成するNOとNO2との濃度の比率が1対1のときの方が他の比率のときに比べ、上記NOx触媒における上記NOxの浄化率が高くなる温度範囲であることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 The predetermined temperature range, the ratio of the concentration of NO and NO 2 which constitute the NOx in the exhaust gas than when the person when the one-to-one other ratios, the purification rate of the NOx in the NOx catalyst is high The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is in the temperature range. 上記制御手段は、上記アンモニア供給手段からのアンモニアの供給量に対して上記低減を行う際の減少量を、上記NOx触媒の温度に応じて変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の排気浄化装置。 3. The control unit according to claim 1, wherein the control unit changes a reduction amount when the reduction is performed with respect to an ammonia supply amount from the ammonia supply unit according to a temperature of the NOx catalyst. Exhaust purification equipment. 上記前段酸化触媒の下流側に配設され、排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを更に備え、
上記HC供給手段は、上記パティキュレートフィルタの強制再生を行う際に上記前段酸化触媒にHCの供給を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の排気浄化装置。
A particulate filter disposed downstream of the preceding oxidation catalyst and collecting particulates in the exhaust;
The exhaust purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the HC supply means supplies HC to the pre-stage oxidation catalyst when performing forced regeneration of the particulate filter.
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