JP5151818B2 - Diesel engine exhaust purification system - Google Patents
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本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for a diesel engine.
NOxトラップ触媒を備えたエンジンでは、通常はリーン燃焼運転を行い、その間に発生したNOxをNOx吸収剤に堆積させ、ある程度NOxが堆積した時点で排気の空気過剰率(以下、本明細書では符号「λ」で表す。)を一時的にリッチ化することでNOxを吸収剤から脱離させ還元処理するようにしている。このような制御は、λを一時的にリッチ方向に操作することからリッチスパイク制御と称される。ディーゼルエンジンでは通常はλが2〜3のリーン燃焼状態で運転しており、前述したリッチスパイク制御の際にはλを0.8程度まで変化させる。 In an engine equipped with a NOx trap catalyst, normally, lean combustion operation is performed, NOx generated during that time is deposited on the NOx absorbent, and when a certain amount of NOx is deposited, the excess air ratio of the exhaust (hereinafter referred to as the sign in this specification) Is temporarily enriched to remove NOx from the absorbent for reduction treatment. Such control is referred to as rich spike control because λ is temporarily manipulated in the rich direction. A diesel engine is usually operated in a lean combustion state where λ is 2 to 3, and λ is changed to about 0.8 in the above-described rich spike control.
特許文献1に示される従来のリッチスパイク制御方法では、酸化触媒の下流側に位置するNOxトラップ触媒に堆積しているNOx量を予測する際に、リッチスパイク制御時のNOx脱離量を、リッチスパイク時のエンジン回転数、燃料噴射量、及び酸化触媒の上流側排気空燃比または酸素濃度を検出する排気センサに基づく排気の空気過剰率に応じて決定している。
しかしながら、リッチスパイク制御時に、燃焼行程後期から排気行程の間にポスト噴射を実施する場合、ポスト噴射された燃料のうち、ガス化していないために空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCは、上記排気センサでは実質的に検出されないため、上記排気センサでの検出値に基づく空気過剰率は、誤差を持つことになる。 However, when performing post-injection between the late stage of the combustion stroke and the exhaust stroke at the time of rich spike control, unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means because it is not gasified among the post-injected fuel, Since the exhaust sensor does not substantially detect it, the excess air ratio based on the detection value of the exhaust sensor has an error.
すなわち、ガス化していないために上記排気センサでは検出されない未燃HCが、NOxトラップ触媒の上流側の酸化触媒内で反応しガス化するため、酸化触媒の入り口(上流側)における空気過剰率に対して、酸化触媒の出口(下流側)における空気過剰率が小さくなり、排気空燃比がリッチ化することになる。 That is, unburned HC, which is not detected by the exhaust sensor because it is not gasified, reacts and gasifies in the oxidation catalyst upstream of the NOx trap catalyst, so that the excess air ratio at the inlet (upstream side) of the oxidation catalyst is increased. On the other hand, the excess air ratio at the outlet (downstream side) of the oxidation catalyst becomes small, and the exhaust air-fuel ratio becomes rich.
そのため、実際の空気過剰率に比べて、リーン側に見誤った値でリッチスパイク制御を実施すると、排気空燃比をリッチ化しすぎることになり、燃費や排気性能が悪化を招く虞がある。 For this reason, if rich spike control is performed with a value misrecognized on the lean side as compared with the actual excess air ratio, the exhaust air-fuel ratio will be excessively rich, and the fuel efficiency and exhaust performance may be deteriorated.
そこで、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、NOxトラップ触媒に堆積したNOxの堆積量に基づき排気空燃比リッチ化制御を実施する際に、排気空燃比リッチ化制御時のエンジンの燃料噴射量と回転速度とに基づいて推定されたNOx脱離速度に対して、排気空燃比リッチ化制御時に空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率に基づく第1の補正と、排気空燃比リッチ化制御時に空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正と、を行うよう構成されていることを特徴としている。 Therefore, when the exhaust air-fuel ratio enrichment control is performed based on the NOx accumulation amount accumulated on the NOx trap catalyst, the diesel engine exhaust gas purification apparatus according to the present invention performs the fuel injection amount of the engine during the exhaust air-fuel ratio enrichment control. The first correction based on the excess air ratio detected by the excess air ratio detection means during the exhaust air / fuel ratio enrichment control with respect to the NOx desorption speed estimated based on the rotation speed and the exhaust air / fuel ratio enrichment The second correction is performed in consideration of unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means during control.
そこで、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、NOxトラップ触媒に堆積したNOxの堆積量に基づき排気空燃比リッチ化制御を実施する際に、排気空燃比リッチ化制御時のエンジンの燃料噴射量と回転速度とに基づいて推定されたNOx脱離速度に対して、排気空燃比リッチ化制御時に空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率に基づく第1の補正と、排気空燃比リッチ化制御時に空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正と、を行うよう構成され、第2の補正は、ポスト噴射の燃料噴射時期、ポスト噴射の燃料噴射量及び酸化触媒のベッド温度の少なくとも一つに基づく補正を行うように構成され、かつポスト噴射の燃料噴射時期が遅角するほど、NOx脱離速度が大となるよう補正することを特徴としている。 Therefore, when the exhaust air-fuel ratio enrichment control is performed based on the NOx accumulation amount accumulated on the NOx trap catalyst, the diesel engine exhaust gas purification apparatus according to the present invention performs the fuel injection amount of the engine during the exhaust air-fuel ratio enrichment control. The first correction based on the excess air ratio detected by the excess air ratio detection means during the exhaust air / fuel ratio enrichment control with respect to the NOx desorption speed estimated based on the rotation speed and the exhaust air / fuel ratio enrichment And a second correction in consideration of unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means at the time of control . The second correction includes post injection fuel injection timing, post injection fuel injection amount, and oxidation catalyst. in at least one based on compensation is configured to perform, and the more the fuel injection timing of the post injection is retarded, characterized in that the correction to NOx desorption rate becomes larger the bed temperature It is.
本発明によれば、排気空燃比リッチ化制御を行う際に、NOxトラップ触媒が要求する空気過剰率を精度よく実現することができ、NOxトラップ触媒にHCを過不足なく投入することができるので、燃費や排気性能を向上させることができる。 According to the present invention, when performing exhaust air-fuel ratio enrichment control, the excess air ratio required by the NOx trap catalyst can be realized with high accuracy, and HC can be introduced into the NOx trap catalyst without excess or deficiency. , Fuel economy and exhaust performance can be improved.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用可能な過給機付ディーゼルエンジンの一例を示した概略構成図である。図に示すように、エンジン本体1には、コモンレール2、燃料噴射弁3及び図示しない燃料ポンプを構成要素とするコモンレール燃料噴射系が設けられており、高圧の燃料をエンジン本体1に供給する。燃料噴射弁3は、燃焼室に燃料を直接噴射し、かつメイン噴射の前にパイロット噴射が可能であり、またコモンレール2内の設定燃料圧力を変更することにより、燃料噴射圧力を可変制御できる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a diesel engine with a supercharger to which the present invention can be applied. As shown in the figure, the
過給機4のコンプレッサ4aは吸気通路5に介装されており、排気タービン4bにより駆動されて圧縮空気をエンジン本体1に供給する。排気タービン4bは排気通路6に介装されており、エンジン本体1からの排気により回転してコンプレッサ4aを駆動する。なお、本実施形態においては、過給機4として可変容量型のものを用いており、低速域においてはタービン4b側に設けられた可変ノズル(図示せず)を絞ってタービン効率を高め、高速域においては前記可変ノズルを開いてタービン容量を拡大させることにより、広い運転領域で高い過給効果を得ることができる。
The
吸気通路5には、コンプレッサ4aの上流側にエアフローメータ7が、下流側に吸気絞り弁8が介装されている。吸気絞り弁8は、例えば、ステップモータを用いて開度変更が可能な電子制御式のものであり、その開度に応じてエンジン本体1に吸入される吸入空気量Qaを制御する。
In the
排気通路6には、エンジン本体1と排気タービン4bとの間から分岐して吸気通路5に接続するEGR通路9が設けられ、このEGR通路9にはEGR弁10が介装されている。EGR弁10は、例えば、ステップモータを用いた電子制御式のものであり、その開度に応じて吸気側に還流する排気の量、すなわち、エンジン本体1に吸入されるEGR量を制御する。排気通路6には、排気タービン4bの下流側に酸化触媒としてのHC吸着機能付きの三元触媒11、NOxトラップ触媒12及び排気微粒子フィルタ(以下、DPFと記す)13が順に設けられている。
The
三元触媒11は、空気過剰率が略「1」のとき、流入する排気中のHC、CO、NOxの三成分を浄化するものである。また、この三元触媒11には、担体温度に応じて、流入する排気中のHCを吸着するか吸着したHCを放出するHC吸着放出手段として、HC吸着材を担持させてあり、三元触媒11がHCを浄化できない低温時にはHCを吸着保持するようになっている。
The three-
尚、三元触媒11に代えて、低温時に吸着した排気中のHCを高温時に放出する特性を有し、活性状態ではHC、COを酸化処理するHC吸着機能付き酸化触媒を用いることも可能である。
Instead of the three-
NOxトラップ触媒12は、希薄空燃比運転状態で吸着した排気中のNOxを、濃空燃比運転状態で放出する特性を有する。活性状態ではNOxを還元浄化する。また、NOxトラップ触媒12は、NOx以外に排気ガスに含まれる硫黄分もトラップする。尚、NOxトラップ触媒12にトラップされた排気ガス中の硫黄分は、排気の空気過剰率がストイキの場合に放出される。つまり、排気の空気過剰率がストイキの場合、NOxトラップ触媒12においては、硫黄被毒の解除と、トラップしているNOxを放出とが平行して実施されることになる。
The
DPF13は排気中のPM(微粒子状物質)を捕集する。捕集したPMは排気温度を高温化する再生制御により燃焼処理される。また、NOxトラップ触媒及びDPF13は、酸化触媒としての機能を併有するものもある。
The
各種状態を検出するセンサとして、吸入空気量Qaを検出する前述のエアフローメータ7の他、エンジン回転速度Neを検出する回転速度センサ14、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ15、冷却水温Twを検出する水温センサ16、前記コモンレール2内の燃料圧力(すなわち、燃料噴射圧)を検出するレール圧センサ17等が設けられている。排気タービン4bと三元触媒11との間には、排気空燃比または酸素濃度を検出する排気センサ20と、三元触媒11の入口側の排気の温度を検出する第1温度検出手段としての第1温度センサ21と、が設けられている。NOxトラップ触媒12とDPF13との間には、三元触媒11よりも下流側の排気の温度を検出する第2温度検出手段としての第2温度センサ22が設けられている。また、排気通路6には、DPF13の入口側と出口側との圧力差を検出する差圧センサ23が設けられている。尚、本実施形態においては、第1温度センサ21の検出値と水温センサ16の検出値と、を用い、三元触媒11の熱容量を考慮して三元触媒11のベッド温度TWCBedTempを算出している。そのため、ベッド温度TWCBedTempは、排気温度に対する三元触媒11の温度上昇の応答遅れを考慮した値となっている。また、NOxトラップ触媒12のベッド温度は、第2温度センサ22の検出値を用いて算出している。
As sensors for detecting various states, in addition to the
図1における19は、CPU及びその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されたコントロールユニットであり、前記各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射量Qf、噴射時期ITを設定して燃料噴射弁3の駆動を制御すると共に、吸気絞り弁8及びEGR弁10の開度制御を行う。特に、本発明に係る制御としては、NOxトラップ触媒12の再生(NOx脱離)のために、排気空燃比リッチ化制御としてのリッチスパイク制御を行う。本発明との関係では、コントロールユニット19は、排気空燃比リッチ化制御手段、NOx堆積量演算手段、NOx脱離速度演算手段、ベッド温度演算手段の各手段の機能に対応している。
図2及び図3はコントロールユニット19により実行される前記リッチスパイク制御の制御ルーチンを示す。この制御ルーチンはエンジン運転中に予め定められた所定の条件、例えばアイドルを含む低負荷低速運転状態であることを条件に一定時間間隔で周期的に実行される。
2 and 3 show a control routine of the rich spike control executed by the
この制御では、まずS11にて図1に示した各種センサ類からの信号を読みとり、次いでこれらの信号を用いてS12にてNOxトラップ触媒12のNOx堆積量を計算する。本実施形態では、エンジン回転数Ne、燃料噴射量Qf、吸入空気量Qa及びNOxトラップ触媒12のベッド温度に応じてNOx堆積量の加算分であるSNOx加算分を算出し、前回算出されたNOx堆積量NOx0に加算して今回のNOx堆積量NOx0としている(詳細は後述)。尚、NOx堆積量の計算手法は各種知られており、例えばエンジン回転速度Ne、燃料噴射量Qf、冷却水温Tw等の運転状態信号から推定したNOx量を運転履歴に応じて積算してゆくことでNOx堆積量を求めることもできる。
In this control, first, signals from the various sensors shown in FIG. 1 are read in S11, and then the NOx accumulation amount of the
S13では前記計算により求めたNOx堆積量NOx0を基準値NOx1と比較し、NOx堆積量NOx0がNOx1以下であれば何もせずに今回のルーチンは終了する。NOx堆積量がNOx1を超えたときは、次いでS14にてリッチスパイク制御状態であることを示すべくspフラグを1にセットしたのち、S15にてリッチスパイク制御のルーチンへと移行する。 In S13, the NOx accumulation amount NOx0 obtained by the calculation is compared with the reference value NOx1, and if the NOx accumulation amount NOx0 is equal to or less than NOx1, nothing is done and the current routine is terminated. When the NOx accumulation amount exceeds NOx1, the sp flag is set to 1 in S14 to indicate the rich spike control state, and then the routine proceeds to a rich spike control routine in S15.
図3は、上述したリッチスパイク制御を示すサブルーチンであり、図2のS15に相当するものである。 FIG. 3 is a subroutine showing the rich spike control described above, and corresponds to S15 of FIG.
リッチスパイク制御では、図3に示したように、まずS21にて排気λを理論空燃比以下にまでリッチ化するエンジン制御として、吸気絞り弁8及びEGR弁10の開度を減じる制御を実施すると共に、目標λを達成する必要上から、燃焼行程後期から排気行程の間にポスト噴射を実施して燃料を追加する制御を実施する。λが大きいリーン燃焼運転状態にてNOxトラップ触媒12に堆積していたNOxは、前記リッチスパイク制御によるλの濃化によりNOx吸収剤から脱離し、触媒での還元処理により浄化される。尚、排気の空気過剰率がストイキとなるようにポスト噴射を実施すると、NOxトラップ触媒12にトラップしているNOxの放出と平行して、NOxトラップ触媒12の硫黄被毒の解除が可能となる。
In the rich spike control, as shown in FIG. 3, first, in S21, control for reducing the opening of the
S22ではNOx脱離速度Reg_spdを算出する。前記NOx脱離速度Reg_spdは単位時間(この場合、一制御周期)あたりにNOxトラップ触媒12から脱離するNOxの量であり、基本的にはエンジン運転状態、この場合燃料噴射量Qfと回転速度Neとに応じて定まるので、QfとNeとに応じてReg_spdを与えるように予め実験的に作成しておいたテーブル(図示せず)を検索して求めるようにする。
In S22, the NOx desorption rate Reg_spd is calculated. The NOx desorption speed Reg_spd is the amount of NOx desorbed from the
次いで、より精度の高いNOx脱離速度を得るために、S23にて排気λに応じた補正係数Reg_spd_hos_baseを求める。つまり、S23では空気過剰率に基づく第1の補正を行うための補正係数Reg_spd_hos_baseを求める。この補正係数Reg_spd_hos_baseは、排気λから予め図4に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。Reg_spd_hos_baseは前記NOx脱離速度Reg_spdに重み付けをする補正係数であり、その特性として、排気λが減少するほど、すなわち空気過剰率が減少するほどNOx脱離速度が増大するように設定されている。尚、λは空燃比センサ24により直接検出するか、もしくはエンジン運転状態から演算により求めることができる。 Next, in order to obtain a more accurate NOx desorption rate, a correction coefficient Reg_spd_hos_base corresponding to the exhaust λ is obtained in S23. That is, in S23, a correction coefficient Reg_spd_hos_base for performing the first correction based on the excess air ratio is obtained. The correction coefficient Reg_spd_hos_base is obtained by searching a table formed in advance from the exhaust λ as shown in FIG. Reg_spd_hos_base is a correction coefficient for weighting the NOx desorption rate Reg_spd, and its characteristic is set such that the NOx desorption rate increases as the exhaust λ decreases, that is, the excess air ratio decreases. Note that λ can be directly detected by the air-fuel ratio sensor 24 or can be obtained by calculation from the engine operating state.
そして、S24では、さらに精度の高いNOx脱離速度を得るために、ポスト噴射に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1を求める。つまり、排気センサ20で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正を行うための補正係数Reg_spd_hos_post1を求める。この補正係数Reg_spd_hos_post1は、Reg_spd_hos_post1_it、Reg_spd_hos_post1_Q、Reg_spd_hos_TWCBedTempの3つの補正係数(詳細は後述)を乗算することで得られる補正係数である。
In S24, a correction coefficient Reg_spd_hos_post1 corresponding to the post injection is obtained in order to obtain a more accurate NOx desorption rate. That is, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1 for performing the second correction in consideration of unburned HC not detected by the
S25では、前述のようにして求めたNOx脱離速度Reg_spdに補正係数Reg_spd_hos_baseと補正係数Reg_spd_hos_post1とを乗じたもの、つまりその時点でのNOx脱離量を、図2の処理により求めたNOx堆積量NOx0から減じて、これを新たなNOx堆積量(残存量)NOx0として更新する。 In S25, the NOx desorption rate Reg_spd obtained as described above is multiplied by the correction coefficient Reg_spd_hos_base and the correction coefficient Reg_spd_hos_post1, that is, the NOx desorption amount at that time is obtained by the processing of FIG. It is subtracted from NOx0 and updated as a new NOx accumulation amount (remaining amount) NOx0.
S26での判定により、前記NOx脱離量の減算処理結果NOx0を所定の終了基準値NOx2と比較し、NOx0>NOx2である間はS22に戻って減算処理を再実行する。この減算処理の繰り返しの結果、NOx0≦NOx2となった時点でS27に移行し、リッチスパイク制御を終了させる。リッチスパイク制御終了時は次いでS28にてspフラグを0に設定して図2のルーチンに戻る。 Based on the determination in S26, the NOx desorption amount subtraction process result NOx0 is compared with a predetermined end reference value NOx2, and while NOx0> NOx2, the process returns to S22 and the subtraction process is executed again. As a result of repeating this subtraction process, when NOx0 ≦ NOx2, the routine proceeds to S27, where the rich spike control is terminated. At the end of rich spike control, the sp flag is set to 0 in S28 and the routine returns to the routine of FIG.
図5は、上述した補正係数Reg_spd_hos_post1を算出するサブルーチンであり、図3のS24に相当するものである。 FIG. 5 is a subroutine for calculating the correction coefficient Reg_spd_hos_post1 described above, and corresponds to S24 in FIG.
S31では、ポスト噴射の燃料噴射時期に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1_itを算出する。この補正係数Reg_spd_hos_post1_itは、ポスト噴射の燃料噴射時期から予め図6に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。Reg_spd_hos_post1_itは前記NOx脱離速度Reg_spdに重み付けをする補正係数であり、その特性として、ポスト噴射の燃料噴射時期が遅角(リタード)するほどNOx脱離速度が増大するように設定されている。ポスト噴射の噴射時期が遅角するほど、噴射された燃料が多くの未燃HCとなって排気通路6に流れ込むことになるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。
In S31, a correction coefficient Reg_spd_hos_post1_it corresponding to the fuel injection timing of post injection is calculated. The correction coefficient Reg_spd_hos_post1_it is obtained by searching a table formed in advance as shown in FIG. 6 from the fuel injection timing of post injection. Reg_spd_hos_post1_it is a correction coefficient that weights the NOx desorption rate Reg_spd, and is characterized in that the NOx desorption rate increases as the post-injection fuel injection timing is retarded (retarded). As the post-injection timing is retarded, the injected fuel becomes more unburned HC and flows into the
S32では、ポスト噴射の燃料噴射量に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1_Qを算出する。この補正係数Reg_spd_hos_post1_Qは、ポスト噴射の燃料噴射量から予め図7に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。Reg_spd_hos_post1_Qは前記NOx脱離速度Reg_spdに重み付けをする補正係数であり、その特性として、ポスト噴射の燃料噴射量が多くなるほどNOx脱離速度が増大するように設定されている。ポスト噴射の燃料噴射量が多くなるほど、噴射された燃料が多くの未燃HCとなって排気通路6に流れ込むことになるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。尚、図7において、ポスト噴射の燃料噴射量がある所定値A以上増加するとReg_spd_hos_post1_Qがポスト噴射の燃料噴射量に関わらず一定となっているが、この所定量Aは三元触媒11の容量に応じて決定されるものである。
In S32, a correction coefficient Reg_spd_hos_post1_Q corresponding to the post-injection fuel injection amount is calculated. This correction coefficient Reg_spd_hos_post1_Q is obtained by searching a table formed in advance as shown in FIG. 7 from the fuel injection amount of post injection. Reg_spd_hos_post1_Q is a correction coefficient that weights the NOx desorption speed Reg_spd, and is characterized in that the NOx desorption speed increases as the post-injection fuel injection amount increases. As the amount of post-injection fuel increases, the amount of injected fuel becomes more unburned HC and flows into the
S33では、三元触媒11のベッド温度TWCBedTempに応じた補正係数Reg_spd_hos_TWCBedTempを算出する。この補正係数Reg_spd_hos_TWCBedTempは、三元触媒11のベッド温度TWCBedTempから予め図8に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。Reg_spd_hos_TWCBedTempは前記NOx脱離速度Reg_spdに重み付けをする補正係数であり、その特性として、三元触媒11のベッド温度TWCBedTempが高くなるほどNOx脱離速度が増大するように設定されている。詳述すると、三元触媒11の活性化温度を境にして、この活性化温度よりも高温側がこの活性化温度よりも低温側に比べてNOx脱離速度が大きく増大するように設定されている。三元触媒11のベッド温度が高くなるほど、三元触媒11の上流側でガス化していない未燃HCが三元触媒11内でガス化することになるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。
In S33, a correction coefficient Reg_spd_hos_TWCBedTemp corresponding to the bed temperature TWCBedTemp of the three-
そして、S34では、補正係数Reg_spd_hos_post1_itに、補正係数Reg_spd_hos_post1_QとReg_spd_hos_TWCBedTempとを乗じることで、ポスト噴射に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1を算出する。 In S34, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1_it is multiplied by the correction coefficient Reg_spd_hos_post1_Q and Reg_spd_hos_TWCBBedTemp, thereby calculating the correction coefficient Reg_spd_host_post1 corresponding to the post injection.
図9は、本実施形態におけるNOxトラップ触媒12に堆積したNOx堆積量NOx0の算出方法を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a method for calculating the NOx accumulation amount NOx0 deposited on the
S101では、エンジン回転数Neと空気量と負荷などを用いて予め実験的に作成しておいたテーブル(図示せず)によりエンジン出口NOxの演算を実施する。S102ではNOxトラップ触媒12の触媒ベッド温度による温度補正を実施し、S104のエンジン回転数Neと負荷による補正テーブル(図示せず)により、S103にて乗ずることによりNOxトラップ触媒12へのNOx堆積量(単位時間当たりの)が算出される。この堆積量がSNOx演算の加算分に相当する。
In S101, the engine outlet NOx is calculated using a table (not shown) created experimentally in advance using the engine speed Ne, the air amount, the load, and the like. In S102, temperature correction is performed based on the catalyst bed temperature of the
S105では、エンジン回転数Neと負荷を用い予め実験的に作成しておいたテーブル(図示せず)を検索してNOxトラップ触媒12におけるNOx脱離速度Reg_spdを算出する。
In S105, a table (not shown) created experimentally in advance using the engine speed Ne and load is searched to calculate the NOx desorption rate Reg_spd in the
S106では、排気センサの出力値を用い、前述の図4に示したように形成されたテーブルを検索して、補正係数Reg_spd_hos_baseを算出する。 In S106, the correction coefficient Reg_spd_hos_base is calculated by searching the table formed as shown in FIG. 4 using the output value of the exhaust sensor.
S107〜9、を用いて、ポスト噴射に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1を求める。つまり、ポスト噴射の燃料噴射時期に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1_it(S108)と、ポスト噴射の燃料噴射量に応じた補正係数Reg_spd_hos_post1_Q(S107)と、三元触媒11のベッド温度TWCBedTempに応じた補正係数Reg_spd_hos_TWCBedTemp(S109)と、をそれぞれテーブル(前述の図6〜図8)を検索して求め、これら3つ補正係数をS110およびS111により乗算することで補正係数Reg_spd_hos_post1(S111)を算出する。S113では、S105で算出したNOx脱離速度Reg_spdに、S106で算出した補正係数Reg_spd_hos_baseと、S111で算出した補正係数Reg_spd_hos_post1を乗じたS112を乗じて、NOx堆積量の減算分であるSNOx減算分を算出する。そして、S114では、S113で算出したSNOx減算分に「−1」を乗じる。 Using S107 to S9, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1 corresponding to the post injection is obtained. That is, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1_it (S108) according to the fuel injection timing of the post injection, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1_Q (S107) according to the fuel injection amount of the post injection, and the correction coefficient Reg_spd_hosTmp_TW_Tmp_Tmp_TW_Tmp_TW_Tmp_TW_Tmp_TW_Tmp_TW_Tmp (S109) is obtained by searching the tables (FIGS. 6 to 8 described above), and the correction coefficient Reg_spd_hos_post1 (S111) is calculated by multiplying these three correction coefficients by S110 and S111. In S113, the NOx desorption rate Reg_spd calculated in S105 is multiplied by the correction coefficient Reg_spd_hos_base calculated in S106 and the correction coefficient Reg_spd_hos_post1 calculated in S111, and S112 is subtracted from the NOx accumulation amount. calculate. In S114, the SNOx subtraction calculated in S113 is multiplied by “−1”.
S115には、リッチスパイク制御状態であるか否かを示すspフラグ情報が入力されており、リッチスパイク制御状態でない場合にはS103で算出されたNOx堆積量の加算分であるSNOx加算分が出力され、リッチスパイク制御状態の場合にはS114で算出されたNOx堆積量の減算分であるSNOx減算分に「−1」を乗じた値が出力される。 In S115, sp flag information indicating whether or not the rich spike control state is set is input. When the rich spike control state is not set, an SNOx addition amount that is an addition amount of the NOx accumulation amount calculated in S103 is output. In the rich spike control state, a value obtained by multiplying SNOx subtraction, which is the subtraction of the NOx accumulation amount calculated in S114, by "-1" is output.
そして、S116では、前回算出されたNOx堆積量NOx0にS115からの出力値を加算して今回のNOx堆積量NOx0としている。 In S116, the output value from S115 is added to the previously calculated NOx accumulation amount NOx0 to obtain the current NOx accumulation amount NOx0.
尚、この図9におけるS101〜S104、S115及びS116が、図2おけるS12に相当し、この図9におけるS105〜S113、S115及びS116が、図3におけるS22〜S25に相当する。 Note that S101 to S104, S115, and S116 in FIG. 9 correspond to S12 in FIG. 2, and S105 to S113, S115, and S116 in FIG. 9 correspond to S22 to S25 in FIG.
ガス化していないために排気センサ20で検出されない未燃HCは、NOxトラップ触媒12の上流側の三元触媒11内で反応しガス化するため、三元触媒11の入り口(上流側)における空気過剰率に対して、三元触媒11の出口(下流側)における空気過剰率が小さくなり、排気空燃比はリッチ化することになる。
Unburned HC that is not detected by the
つまり、排気センサ20で検出された空気過剰率に基づく第1の補正に加え、上述した本実施形態のように、リッチスパイク制御時に排気センサ20で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正を行うことによって、NOx脱離速度をより精度よく演算することができ、NOxトラップ触媒12にHCを過不足なく投入することができるので、燃費や排気性能を向上させることができる。
That is, in addition to the first correction based on the excess air ratio detected by the
そして、リッチスパイク制御時のNOx脱離速度を精度よく演算することができるので、NOxトラップ触媒12内の堆積しているNOx堆積量を精度良く演算することができる。
Since the NOx desorption speed during the rich spike control can be calculated with high accuracy, the amount of NOx accumulated in the
また、排気性能の向上による排気微粒子(PM)の低減により、DPF13の再生頻度を減少させることができるので、燃費改善やオイル希釈を抑制することができる。
In addition, since the frequency of regeneration of the
また、リッチスパイク制御により排気の空気過剰率がストイキ付近となるようにポスト噴射を実施すれば、NOxトラップ触媒12にトラップしているNOxの放出と平行して、NOxトラップ触媒12の硫黄被毒の解除を実施することができる。
Further, if post injection is performed so that the excess air ratio of the exhaust gas is close to the stoichiometric range by rich spike control, the
尚、上述した補正係数Reg_spd_hos_base、補正係数Reg_spd_hos_post1_it、補正係数Reg_spd_hos_post1_Q、補正係数Reg_spd_hos_TWCBedTemp、はそれぞれ少なくとも1以上の値をとるように設定されるものである。 Note that the correction coefficient Reg_spd_hos_base, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1_it, the correction coefficient Reg_spd_hos_post1_Q, and the correction coefficient Reg_spd_hos_TWCBedTemp described above are set to take values of at least one or more.
次に、本発明の第2実施形態について説明する。尚、上述した第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component same as 1st Embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図10は、第2実施形態における排気空燃比リッチ化制御としてのリッチスパイク制御を示すフローチャートである。尚、この第2実施形態と上述した第1実施形態とにおいて、図2に示すフローチャートは共通するものであり、この図10は、図2のS15に相当するものである。 FIG. 10 is a flowchart showing rich spike control as exhaust air-fuel ratio enrichment control in the second embodiment. Note that the flowchart shown in FIG. 2 is common to the second embodiment and the first embodiment described above, and FIG. 10 corresponds to S15 of FIG.
この第2実施形態のリッチスパイク制御においては、S51にて排気λを理論空燃比以下にまでリッチ化するエンジン制御として、吸気絞り弁8及びEGR弁10の開度を減じる制御を実施すると共に、目標λを達成する必要上から、燃焼行程後期から排気行程の間にポスト噴射を実施して燃料を追加する制御を実施する。λが大きいリーン燃焼運転状態にてNOxトラップ触媒12に堆積していたNOxは、前記リッチスパイク制御によるλの濃化によりNOx吸収剤から脱離し、触媒での還元処理により浄化される。尚、排気の空気過剰率がストイキとなるようにポスト噴射を実施すると、NOxトラップ触媒12にトラップしているNOxの放出と平行して、NOxトラップ触媒12の硫黄被毒の解除が可能となる。
In the rich spike control of the second embodiment, as engine control for enriching the exhaust λ to a theoretical air fuel ratio or less in S51, control for reducing the opening of the
S51ではNOx脱離速度Reg_spdを算出する。前記NOx脱離速度Reg_spdは単位時間(この場合、一制御周期)あたりにNOxトラップ触媒12から脱離するNOxの量であり、基本的にはエンジン運転状態、この場合燃料噴射量Qfと回転速度Neとに応じて定まるので、QfとNeとに応じてReg_spdを与えるように予め実験的に作成しておいたテーブル(図示せず)を検索して求めるようにする。
In S51, a NOx desorption rate Reg_spd is calculated. The NOx desorption speed Reg_spd is the amount of NOx desorbed from the
次いで、より精度の高いNOx脱離速度を得るために、S53にて排気λに応じた補正係数Reg_spd_hos_baseを求める。つまり、S53では空気過剰率に基づく第1の補正を行うための補正係数Reg_spd_hos_baseを求める。この補正係数Reg_spd_hos_baseは、排気λから予め図4に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。Reg_spd_hos_baseは前記NOx脱離速度Reg_spdに重み付けをする補正係数であり、その特性として、排気λが減少するほど、すなわち空気過剰率が減少するほどNOx脱離速度が増大するように設定されている。尚、λは空燃比センサ24により直接検出するか、もしくはエンジン運転状態から演算により求めることができる。 Next, in order to obtain a more accurate NOx desorption rate, a correction coefficient Reg_spd_hos_base corresponding to the exhaust λ is obtained in S53. That is, in S53, the correction coefficient Reg_spd_hos_base for performing the first correction based on the excess air ratio is obtained. The correction coefficient Reg_spd_hos_base is obtained by searching a table formed in advance from the exhaust λ as shown in FIG. Reg_spd_hos_base is a correction coefficient for weighting the NOx desorption rate Reg_spd, and its characteristic is set such that the NOx desorption rate increases as the exhaust λ decreases, that is, the excess air ratio decreases. Note that λ can be directly detected by the air-fuel ratio sensor 24 or can be obtained by calculation from the engine operating state.
そして、S54では、さらに精度の高いNOx脱離速度を得るために、ポスト噴射に応じた補正係数Reg_spd_hos_post2を求める。つまり、排気センサ20で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正を行うための補正係数Reg_spd_hos_post2を求める。この補正係数Reg_spd_hos_post2は、三元触媒11の上流側の排気温度と、三元触媒11の下流側の排気温度と、の温度差に応じて決定される補正係数である(詳細は後述)。
In S54, a correction coefficient Reg_spd_hos_post2 corresponding to the post injection is obtained in order to obtain a more accurate NOx desorption rate. That is, the correction coefficient Reg_spd_hos_post2 for performing the second correction in consideration of unburned HC not detected by the
S55では、前述のようにして求めたNOx脱離速度Reg_spdに補正係数Reg_spd_hos_baseと補正係数Reg_spd_hos_post2とを乗じたもの、つまりその時点でのNOx脱離量を、上述した図2の処理により求めたNOx堆積量NOx0から減じて、これを新たなNOx堆積量(残存量)NOx0として更新する。 In S55, the NOx desorption rate Reg_spd obtained as described above is multiplied by the correction coefficient Reg_spd_hos_base and the correction coefficient Reg_spd_hos_post2, that is, the NOx desorption amount at that time is obtained by the above-described processing of FIG. It is subtracted from the accumulation amount NOx0 and updated as a new NOx accumulation amount (remaining amount) NOx0.
S56での判定により、前記NOx脱離量の減算処理結果NOx0を所定の終了基準値NOx2と比較し、NOx0>NOx2である間はS22に戻って減算処理を再実行する。この減算処理の繰り返しの結果、NOx0≦NOx2となった時点でS57に移行し、リッチスパイク制御を終了させる。リッチスパイク制御終了時は次いでS58にてspフラグを0に設定する。 As a result of the determination in S56, the NOx desorption amount subtraction result NOx0 is compared with a predetermined end reference value NOx2, and while NOx0> NOx2, the process returns to S22 and the subtraction process is executed again. As a result of repeating this subtraction process, when NOx0 ≦ NOx2, the routine proceeds to S57, where the rich spike control is terminated. At the end of the rich spike control, the sp flag is set to 0 in S58.
図11は、上述した補正係数Reg_spd_hos_post2を算出するサブルーチンであり、図10のS54に相当するものである。 FIG. 11 is a subroutine for calculating the above-described correction coefficient Reg_spd_hos_post2, and corresponds to S54 in FIG.
S61では、未燃HCの酸化反応にる三元触媒11上の温度上昇を正確に検知するための処理である。本ステップでは、この温度上昇ΔTWCBedTempを検知するために三元触媒11上流と下流に配置される第1温度センサ21と第2温度センサ22とを使用する。
In S61, the temperature rise on the three-
ここで、この2つのセンサを用いて三元触媒11を通過する排気ガスの温度上昇を見るためには、「第1温度センサ21で検出した排気ガスが三元触媒11を通過し、そして、第2温度センサで検出される。」という時間的な遅れを考慮しなければならない。
Here, in order to see the temperature rise of the exhaust gas passing through the three-
第2温度センサ22で検知された排気ガスは既に第1温度センサ21と三元触媒11とを通過した排気ガスであるので、ECUの処理上、第1温度センサ21によって何回前に検知された排気ガスが現在第2温度センサ22で検知されているのかを特定する必要がある。この時間的な遅れ(何回前に検知された排気ガスであるか)は、エンジンから排出される排気ガスの流量と三元触媒11の容量とに応じて定まる。
Since the exhaust gas detected by the
そこで、本ステップでは、第2温度センサ22で検出された三元触媒11の下流側排気温度であるTWCBedTemp_Rrと、第1温度センサ21で検出された三元触媒11の上流側排気温度TWCBedTemp_Frであって、三元触媒11に流れ込む排気流量と三元触媒11の容積を考慮した過去に検知した温度であるTWCBedTemp_Fr*と、の温度差に応じた補正係数Reg_spd_hos_ΔTWCBedTempを算出する。尚、三元触媒11に流れ込む排気流量は、吸入空気量Qa、燃料噴射量、エンジン回転速度Ne、EGR弁開度等に基づいてコントロールユニット19で算出される。つまり、コントロールユニット19が排気流量を検知する手段の機能に対応している。
Therefore, in this step, TWCBedTemp_Rr that is the downstream exhaust temperature of the three-
詳述すると、まず、第2温度センサ22の検出値TWCBedTemp_Rrから第1温度センサ21の過去の検出値であるTWCBedTemp_Fr*を減じることでΔTWCBedTempを算出する。
More specifically, first, ΔTWCBedTemp is calculated by subtracting TWCBedTemp_Fr *, which is a past detection value of the
ここで、TWCBedTemp_Fr*は、第1温度センサ21の検出値であるTWCBedTemp_Frに対して、図12及び図13に示すように排気流量に応じて決まる第1時定数と、第1温度センサ21と第2温度センサ22の間の排気系の容積に応じた決まる第2時定数と、を乗じることで得られる過去の検出値である。
Here, TWCBedTemp_Fr * is a first time constant determined according to the exhaust flow rate as shown in FIGS. 12 and 13 with respect to TWCBedTemp_Fr which is a detection value of the
三元触媒に流れ込む排気流量に応じて決まる第1時定数とは、第2温度センサ22で検知される排ガスが、第1温度センサ21でいつ検知されたのかを特定するために定められる値であって、予め図12に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。この第1時定数は、排気流量が少ないほどTWCBedTemp_Rr*がTWCBedTemp_Rrに対して大きくなるよう設定されている。排気流量が多くなるほど、三元触媒11内での排気の流速が大きくなり、第1温度センサ21から第2温度センサ22へ到達する時間が短くなるためである。
The first time constant determined according to the exhaust flow rate flowing into the three-way catalyst is a value determined to specify when the exhaust gas detected by the
第1温度センサ21と第2温度センサ22の間の排気系の容積(主に、三元触媒11の容量)に応じた決まる第2時定数は、予め図13に示したように形成されたテーブルを検索して求めるようにする。この第2時定数は、第1温度センサ21と第2温度センサ22の間の排気系の容積が大きくなるほど、TWCBedTemp_Rr*がTWCBedTemp_Rrに対して大きくなるよう設定されている。第1温度センサ21の検出位置と第2温度センサ22の検出位置との間の排気系の容積が大きいほど、第1温度センサ21から第2温度センサ22へ到達する時間が短くなるためである。 そして、算出されたΔTWCBedTempを用い、予め図14に示したように形成されたテーブルを検索して補正係数Reg_spd_hos_ΔTWCBedTempを算出する。
The second time constant determined according to the volume of the exhaust system between the
補正係数Reg_spd_hos_ΔTWCBedTempは、NOx脱離速度Reg_spdに重み付けをする補正係数であり、その特性として、三元触媒11前後の温度差が大きくなるほど、NOx脱離速度が増大するように設定されている。三元触媒11前後の温度差が大きいとは、三元触媒11内での反応熱が大きいということであり、三元触媒11内での反応熱が大きいということは、三元触媒11内で反応しているHCの量が多いということなので、三元触媒11前後の温度差が大きくなるほど補正係数Reg_spd_hos_ΔTWCBedTempが大きくなるよう設定されている。
The correction coefficient Reg_spd_hos_ΔTWCBedTemp is a correction coefficient that weights the NOx desorption rate Reg_spd, and is characterized in that the NOx desorption rate increases as the temperature difference before and after the three-
そして、S62では、S61で算出された補正係数Reg_spd_hos_ΔTWCBedTempを補正係数Reg_spd_hos_post2とする。 In S62, the correction coefficient Reg_spd_hos_ΔTWCBBedTemp calculated in S61 is set as the correction coefficient Reg_spd_hos_post2.
このような第2実施形態においても、上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、リッチスパイク制御時に排気センサ20で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正を行うことによって、NOx脱離速度をより精度よく演算することができ、NOxトラップ触媒12にHCを過不足なく投入することができるので、燃費や排気性能を向上させることができる。そして、リッチスパイク制御時のNOx脱離速度を精度よく演算することができるので、NOxトラップ触媒12内の堆積しているNOx堆積量を精度良く演算することができる。また、排気性能の向上による排気微粒子(PM)の低減により、DPF13の再生頻度を減少させることができるので、燃費改善やオイル希釈を抑制することができる。そして、リッチスパイク制御により排気の空気過剰率がストイキとなるようにポスト噴射を実施すれば、NOxトラップ触媒12にトラップしているNOxの放出と平行して、NOxトラップ触媒12の硫黄被毒の解除を実施することができる。
In such a second embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained. That is, by performing the second correction in consideration of the unburned HC that is not detected by the
尚、この第2実施形態において、第2温度センサ22は、NOxトラップ触媒12の下流側に配置されているが、三元触媒11とNOxトラップ触媒12との間に第2温度センサ22を配置するようにすれば、TWCBedTemp_Rrの検出値の精度を一層向上させることができる。
In the second embodiment, the
上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical ideas of the present invention that can be grasped from the above-described embodiments will be listed together with their effects.
(1) ディーゼルエンジンの排気通路に設けられたNOxトラップ触媒と、前記排気通路に設けられ、前記NOxトラップ触媒の上流側に位置する酸化触媒と、前記酸化触媒の上流側の排気の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、リーン燃焼状態にて前記NOxトラップ触媒に堆積するNOxの量を演算するNOx堆積量演算手段と、リッチ燃焼状態にて前記NOxトラップ触媒から脱離するNOxの脱離速度を演算するNOx脱離速度演算手段と、ポスト噴射を行い排気の空気過剰率を減じることにより排気の空燃比を理論空燃比以上にする排気空燃比リッチ化制御手段と、を備え、前記NOxトラップ触媒に堆積したNOxの堆積量に基づき前記排気空燃比リッチ化制御を実施するディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記NOx脱離速度演算手段は、前記排気空燃比リッチ化制御時のエンジンの燃料噴射量と回転速度とに基づいて推定されたNOx脱離速度に対して、前記排気空燃比リッチ化制御時に前記空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率に基づく第1の補正と、前記排気空燃比リッチ化制御時に前記空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正と、を行うよう構成されている。 (1) NOx trap catalyst provided in an exhaust passage of a diesel engine, an oxidation catalyst provided in the exhaust passage and located upstream of the NOx trap catalyst, and an excess air ratio of exhaust upstream of the oxidation catalyst Excess air ratio detecting means for detecting NOx, NOx accumulation amount calculating means for calculating the amount of NOx deposited on the NOx trap catalyst in the lean combustion state, and NOx desorbing from the NOx trap catalyst in the rich combustion state NOx desorption rate calculating means for calculating the desorption speed, and exhaust air / fuel ratio enrichment control means for making the air / fuel ratio of the exhaust more than the stoichiometric air / fuel ratio by performing post injection and reducing the excess air ratio of the exhaust, In a diesel engine exhaust purification system that performs the exhaust air-fuel ratio enrichment control based on the amount of NOx deposited on the NOx trap catalyst The NOx desorption speed calculation means is configured to control the NOx desorption speed based on the fuel injection amount and the rotational speed of the engine during the exhaust air / fuel ratio enrichment control, during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. A first correction based on the excess air ratio detected by the excess air ratio detection means, and a second correction considering unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. Is configured to do.
ガス化していないために空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCは、NOxトラップ触媒の上流側の酸化触媒内で反応しガス化するため、酸化触媒の入り口(上流側)における空気過剰率に対して、酸化触媒の出口(下流側)における空気過剰率が小さくなり、排気空燃比はリッチ化することになる。 Unburned HC, which is not detected by the excess air ratio detection means because it is not gasified, reacts and gasifies in the oxidation catalyst upstream of the NOx trap catalyst, so the excess air ratio at the inlet (upstream side) of the oxidation catalyst is increased. On the other hand, the excess air ratio at the outlet (downstream side) of the oxidation catalyst becomes small, and the exhaust air-fuel ratio becomes rich.
つまり、空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率に基づく第1の補正に加え、排気空燃比リッチ化制御時に空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正を行うことによって、NOx脱離速度を精度よく演算することができ、NOxトラップ触媒にHCを過不足なく投入することができるので、燃費や排気性能を向上させることができる。 That is, in addition to the first correction based on the excess air ratio detected by the excess air ratio detection means, the second correction is performed in consideration of the unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. Thus, the NOx desorption rate can be calculated with high accuracy, and HC can be introduced into the NOx trap catalyst without excess or deficiency, so that fuel consumption and exhaust performance can be improved.
また、排気空燃比リッチ化制御時のNOx脱離速度を精度よく演算することができるので、NOxトラップ触媒内の堆積しているNOx堆積量を精度良く演算することができる。 Further, since the NOx desorption speed during exhaust air-fuel ratio enrichment control can be calculated with high accuracy, the amount of NOx accumulated in the NOx trap catalyst can be calculated with high accuracy.
(2) 前記(1)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、具体的には、前記酸化触媒のベッド温度を演算するベッド温度演算手段を有し、前記第2の補正は、ポスト噴射の燃料噴射時期、ポスト噴射の燃料噴射量及び前記酸化触媒のベッド温度の少なくとも一つに基づく補正を行うように構成されている。 (2) The exhaust emission control device for a diesel engine according to (1), specifically, has a bed temperature calculation means for calculating the bed temperature of the oxidation catalyst, and the second correction is a post-injection The correction is made based on at least one of the fuel injection timing, the post-injection fuel injection amount, and the bed temperature of the oxidation catalyst.
(3) 前記(2)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記第2の補正は、ポスト噴射の燃料噴射時期が遅角するほど、NOx脱離速度が大となるよう補正する。ポスト噴射の噴射時期が遅角するほど、噴射された燃料が多くの未燃HCとなって排気通路に流れ込むことになるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。 (3) In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to (2), the second correction is performed so that the NOx desorption speed increases as the post-injection fuel injection timing is retarded. As the post injection timing is retarded, the injected fuel becomes more unburned HC and flows into the exhaust passage, so that the NOx desorption speed can be corrected in consideration of this.
(4) 前記(2)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記第2の補正は、ポスト噴射の燃料噴射量が多くなるほど、NOx脱離速度が大となるよう補正する。ポスト噴射の燃料噴射量が多くなるほど、噴射された燃料が多くの未燃HCとなって排気通路に流れ込むことになるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。 (4) In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to (2), the second correction is performed such that the NOx desorption speed increases as the fuel injection amount of post injection increases. As the post-injection fuel injection amount increases, the injected fuel becomes more unburned HC and flows into the exhaust passage, so that the NOx desorption speed can be corrected in consideration of this.
(5) 前記(2)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記第2の補正は、前記酸化触媒のベッド温度が高くなるほど、NOx脱離速度が大となるよう補正する。酸化触媒のベッド温度が高くなるほど、酸化触媒の上流側でガス化していない未燃HCが酸化触媒内でガス化することになるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。 (5) In the exhaust purification system for a diesel engine according to (2), the second correction is performed such that the NOx desorption rate increases as the bed temperature of the oxidation catalyst increases. The higher the bed temperature of the oxidation catalyst, the more unburned HC that has not been gasified upstream of the oxidation catalyst will be gasified in the oxidation catalyst, so that the NOx desorption rate can be corrected in consideration thereof. .
(6) 前記(1)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、前記酸化触媒の上流側の排気温度を検出する第1温度検出手段と、前記酸化触媒の下流側の排気温度を検出する第2温度検出手段と、を有し、前記第2の補正は、前記酸化触媒の下流側の排気温度が、前記酸化触媒の上流側の排気温度よりも高くなるほど、NOx脱離速度が大となるよう補正する。酸化触媒の前後で排気温度の温度差が大きい場合、酸化触媒内での反応熱が大きいことになり、反応している未燃HCの量が多くなるので、それを考慮してNOx脱離速度を補正することができる。 (6) The diesel engine exhaust gas purification apparatus according to (1) described above includes a first temperature detection unit that detects an exhaust temperature upstream of the oxidation catalyst, and a first temperature detection unit that detects an exhaust temperature downstream of the oxidation catalyst. 2 temperature detection means, and the second correction is that the NOx desorption rate increases as the exhaust temperature downstream of the oxidation catalyst becomes higher than the exhaust temperature upstream of the oxidation catalyst. Correct as follows. If the temperature difference between the exhaust temperature before and after the oxidation catalyst is large, the reaction heat in the oxidation catalyst will be large, and the amount of unburned HC reacting will increase. Can be corrected.
(7) 前記(6)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、前記酸化触媒に流れ込む排気流量を検出する手段を備え、前記第1温度検出手段で検知された排気ガスが前記第2温度検出手段で検知されるまでの時間的な遅れを前記排気流量検出手段によって検出される排気流量を考慮して求め、前記排気温度の上昇を求める。これにより、第1温度検出手段によって検知された排気ガスが酸化触媒を通過して第2温度検出手段に到達するという時間的な遅れが排気流量によって変化するのだが、排気流量を考慮しているので精度良く排気温度の上昇を検知できる。 (7) The exhaust purification device for a diesel engine according to (6) includes a means for detecting an exhaust flow rate flowing into the oxidation catalyst, and the exhaust gas detected by the first temperature detection means is the second temperature detection. A time delay until detection by the means is obtained in consideration of the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means, and an increase in the exhaust temperature is obtained. As a result, the time delay that the exhaust gas detected by the first temperature detection means passes through the oxidation catalyst and reaches the second temperature detection means varies depending on the exhaust flow rate, but the exhaust flow rate is taken into consideration. Therefore, it is possible to detect an increase in exhaust temperature with high accuracy.
(8) 前記(6)または(7)に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記第1温度検出手段で検知された排気ガスが前記第2温度検出手段で検知されるまでの時間的な遅れを前記第1温度検出手段の検出位置と前記第2温度検出手段の検出位置の間の排気系の容積を考慮して求め、前記排気温度の上昇を求める。これにより、第1温度検出手段によって検知された排気ガスが酸化触媒を通過して第2温度検出手段に到達するという時間的な遅れが排気系の容積に依存するのだが、容積を考慮しているので精度良く排気温度の上昇を検知できる。 (8) In the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to (6) or (7), the exhaust gas detected by the first temperature detection unit is temporally detected until the second temperature detection unit detects the exhaust gas. The delay is obtained in consideration of the volume of the exhaust system between the detection position of the first temperature detection means and the detection position of the second temperature detection means, and the rise in the exhaust temperature is obtained. As a result, the time delay that the exhaust gas detected by the first temperature detecting means passes through the oxidation catalyst and reaches the second temperature detecting means depends on the volume of the exhaust system. Therefore, it is possible to accurately detect the rise in exhaust temperature.
(9) ディーゼルエンジンの排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気通路に介装される酸化触媒と、前記酸化触媒の上流側に位置して排気の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、ポスト噴射を行い排気の空気過剰率を減じることにより排気の空燃比を理論空燃比以上にして前記酸化触媒の下流側に位置する触媒に堆積した成分を酸化もしくは還元させて除去する排気空燃比リッチ化制御手段と、を備え、空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率と、ポスト噴射時の燃料噴射量と、ポスト噴射時の燃料噴射時期と、ポスト噴射時における前記酸化触媒の下流側に位置する触媒の温度と、を用いて前記空気過剰率検出手段よりも下流側における排気の特定成分を推定する。これによって、排気空燃比リッチ化制御を行う際に、空気過剰率検出手段よりも下流側における排気の特定成分を推定することが可能となり、化触媒の下流側に位置する触媒が要求する空気過剰率を実現することが可能となり、燃費や排気性能を向上させることができる。 (9) An exhaust gas purification device for a diesel engine includes an oxidation catalyst interposed in an exhaust passage of the diesel engine, an air excess ratio detection unit that is located upstream of the oxidation catalyst and detects an excess air ratio of exhaust gas, Exhaust air / fuel ratio rich that removes components accumulated on the catalyst located on the downstream side of the oxidation catalyst by making post-injection and reducing the excess air ratio of the exhaust to make the air / fuel ratio of the exhaust more than the stoichiometric air / fuel ratio An excess air ratio detected by the excess air ratio detection means, a fuel injection amount at the time of post injection, a fuel injection timing at the time of post injection, and a downstream side of the oxidation catalyst at the time of post injection The specific component of the exhaust gas downstream of the excess air ratio detecting means is estimated using the temperature of the catalyst located at the position. This makes it possible to estimate a specific component of the exhaust downstream of the excess air ratio detection means when performing exhaust air-fuel ratio enrichment control, and the excess air required by the catalyst located downstream of the catalyst is required. Rate can be realized, and fuel consumption and exhaust performance can be improved.
4…過給機
4a…コンプレッサ
4b…排気タービン
5…吸気通路
6…排気通路
7…エアフローメータ
8…吸気絞り弁
9…EGR通路
10…EGR弁
11…三元触媒
12…NOxトラップ触媒
13…DPF(排気微粒子フィルタ)
14…回転速度センサ
15…アクセル開度センサ
16…水温センサ
19…コントロールユニット
20…排気センサ
21…第1温度センサ
22…第2温度センサ
23…差圧センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ...
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ...
Claims (7)
前記排気通路に設けられ、前記NOxトラップ触媒の上流側に位置する酸化触媒と、
前記酸化触媒の上流側の排気の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、
リーン燃焼状態にて前記NOxトラップ触媒に堆積するNOxの量を演算するNOx堆積量演算手段と、
リッチ燃焼状態にて前記NOxトラップ触媒から脱離するNOxの脱離速度を演算するNOx脱離速度演算手段と、
ポスト噴射を行い排気の空燃比を通常運転中の排気空燃比よりもリッチにする排気空燃比リッチ化制御手段と、
前記酸化触媒のベッド温度を演算するベッド温度演算手段と、を備え、前記NOxトラップ触媒に堆積したNOxの堆積量に基づき前記排気空燃比リッチ化制御を実施するディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記NOx脱離速度演算手段は、前記排気空燃比リッチ化制御時のエンジンの燃料噴射量と回転速度とに基づいて推定されたNOx脱離速度に対して、前記排気空燃比リッチ化制御時に前記空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率に基づく第1の補正と、前記排気空燃比リッチ化制御時に前記空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正と、を行うよう構成され、
前記第2の補正は、ポスト噴射の燃料噴射時期、ポスト噴射の燃料噴射量及び前記酸化触媒のベッド温度の少なくとも一つに基づく補正を行うように構成され、かつポスト噴射の燃料噴射時期が遅角するほど、NOx脱離速度が大となるよう補正することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 A NOx trap catalyst provided in the exhaust passage of the diesel engine;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage and located upstream of the NOx trap catalyst;
An excess air ratio detecting means for detecting an excess air ratio of the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst;
NOx accumulation amount calculating means for calculating the amount of NOx accumulated on the NOx trap catalyst in the lean combustion state;
NOx desorption rate calculating means for calculating the desorption rate of NOx desorbing from the NOx trap catalyst in a rich combustion state;
Exhaust air-fuel ratio enrichment control means for making post-injection and making the air-fuel ratio of the exhaust richer than the exhaust air-fuel ratio during normal operation ;
An exhaust purification device for a diesel engine, comprising: a bed temperature calculating means for calculating a bed temperature of the oxidation catalyst, and performing the exhaust air-fuel ratio enrichment control based on the amount of NOx deposited on the NOx trap catalyst;
The NOx desorption speed calculation means is configured to control the NOx desorption speed based on the fuel injection amount and the rotational speed of the engine during the exhaust air / fuel ratio enrichment control, during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. A first correction based on the excess air ratio detected by the excess air ratio detection means, and a second correction considering unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. Configured to do and
The second correction is configured to perform correction based on at least one of a post-injection fuel injection timing, a post-injection fuel injection amount, and a bed temperature of the oxidation catalyst, and the post-injection fuel injection timing is delayed. An exhaust emission control device for a diesel engine, wherein correction is made so that the NOx desorption speed increases as the angle increases.
前記排気通路に設けられ、前記NOxトラップ触媒の上流側に位置する酸化触媒と、
前記酸化触媒の上流側の排気の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、
リーン燃焼状態にて前記NOxトラップ触媒に堆積するNOxの量を演算するNOx堆積量演算手段と、
リッチ燃焼状態にて前記NOxトラップ触媒から脱離するNOxの脱離速度を演算するNOx脱離速度演算手段と、
ポスト噴射を行い排気の空燃比を通常運転中の排気空燃比よりもリッチにする排気空燃比リッチ化制御手段と、
前記酸化触媒の上流側の排気温度を検出する第1温度検出手段と、
前記酸化触媒の下流側の排気温度を検出する第2温度検出手段と、を備え、前記NOxトラップ触媒に堆積したNOxの堆積量に基づき前記排気空燃比リッチ化制御を実施するディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
前記NOx脱離速度演算手段は、前記排気空燃比リッチ化制御時のエンジンの燃料噴射量と回転速度とに基づいて推定されたNOx脱離速度に対して、前記排気空燃比リッチ化制御時に前記空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率に基づく第1の補正と、前記排気空燃比リッチ化制御時に前記空気過剰率検出手段で検出されない未燃HCを考慮した第2の補正と、を行うよう構成され、
前記第2の補正は、前記酸化触媒の下流側の排気温度が、前記酸化触媒の上流側の排気温度よりも高くなるほど、NOx脱離速度が大となるよう補正することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 A NOx trap catalyst provided in the exhaust passage of the diesel engine;
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage and located upstream of the NOx trap catalyst;
An excess air ratio detecting means for detecting an excess air ratio of the exhaust gas upstream of the oxidation catalyst;
NOx accumulation amount calculating means for calculating the amount of NOx accumulated on the NOx trap catalyst in the lean combustion state;
NOx desorption rate calculating means for calculating the desorption rate of NOx desorbing from the NOx trap catalyst in a rich combustion state;
Exhaust air-fuel ratio enrichment control means for making post-injection and making the air-fuel ratio of the exhaust richer than the exhaust air-fuel ratio during normal operation ;
First temperature detection means for detecting the exhaust temperature upstream of the oxidation catalyst;
And a second temperature detection means for detecting an exhaust temperature downstream of the oxidation catalyst, and performing exhaust gas air-fuel ratio enrichment control based on a NOx accumulation amount accumulated on the NOx trap catalyst. In the device
The NOx desorption speed calculation means is configured to control the NOx desorption speed based on the fuel injection amount and the rotational speed of the engine during the exhaust air / fuel ratio enrichment control, during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. A first correction based on the excess air ratio detected by the excess air ratio detection means, and a second correction considering unburned HC that is not detected by the excess air ratio detection means during the exhaust air / fuel ratio enrichment control. Configured to do and
The second correction is performed so that the NOx desorption rate increases as the exhaust temperature downstream of the oxidation catalyst becomes higher than the exhaust temperature upstream of the oxidation catalyst. Exhaust purification equipment.
前記第1温度検出手段で検知された排気ガスが前記第2温度検出手段で検知されるまでの時間的な遅れを前記排気流量検出手段によって検出される排気流量を考慮して求め、前記排気温度の上昇を求めることを特徴とする請求項4に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 Means for detecting an exhaust flow rate flowing into the oxidation catalyst;
A time delay until the exhaust gas detected by the first temperature detecting means is detected by the second temperature detecting means is determined in consideration of the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means, and the exhaust temperature The exhaust purification device for a diesel engine according to claim 4, wherein an increase in the exhaust gas is obtained.
前記酸化触媒の上流側に位置して排気の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、
ポスト噴射を行い排気の空気過剰率を減じることにより排気の空燃比を理論空燃比以上にして前記酸化触媒の下流側に位置する触媒に堆積した成分を酸化もしくは還元させて除去する排気空燃比リッチ化制御手段と、を備え、
空気過剰率検出手段で検出された空気過剰率と、ポスト噴射時の燃料噴射量と、ポスト噴射時の燃料噴射時期と、ポスト噴射時における前記酸化触媒の下流側に位置する触媒の温度と、を用いて前記空気過剰率検出手段よりも下流側における排気の特定成分を推定することを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 An oxidation catalyst interposed in the exhaust passage of the diesel engine;
An excess air ratio detecting means which is located upstream of the oxidation catalyst and detects the excess air ratio of the exhaust;
Exhaust air / fuel ratio rich that removes components accumulated on the catalyst located on the downstream side of the oxidation catalyst by making post-injection and reducing the excess air ratio of the exhaust to make the air / fuel ratio of the exhaust more than the stoichiometric air / fuel ratio Control means,
The excess air ratio detected by the excess air ratio detection means, the fuel injection amount at the time of post injection, the fuel injection timing at the time of post injection, and the temperature of the catalyst located downstream of the oxidation catalyst at the time of post injection, An exhaust gas purification apparatus for a diesel engine, wherein a specific component of exhaust gas on the downstream side of the air excess rate detecting means is estimated using
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