JP5834978B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx浄化触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。こうした排気浄化装置では、例えば尿素水などの還元剤が噴射弁から排気通路に向けて噴射される。噴射された還元剤はNOx浄化触媒に到達するとアンモニアとして同NOx浄化触媒に吸着される。そして同触媒に吸着されたアンモニアによりNOxが還元浄化される。   2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that includes a NOx purification catalyst that purifies nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas is known. In such an exhaust purification device, for example, a reducing agent such as urea water is injected from the injection valve toward the exhaust passage. When the injected reducing agent reaches the NOx purification catalyst, it is adsorbed on the NOx purification catalyst as ammonia. The NOx is reduced and purified by ammonia adsorbed on the catalyst.

また、特許文献1に記載の装置では、機関負荷が低いときには還元剤をパルス的に噴射供給することで、触媒での還元剤貯蔵を効果的に行うようにしている。   Further, in the apparatus described in Patent Document 1, when the engine load is low, the reducing agent is effectively stored by the catalyst by injecting and supplying the reducing agent in a pulsed manner.

特開2005−201283号公報JP 2005-201283A

ところで、機関運転状態に基づいて設定される還元剤添加量を還元剤噴射弁から複数回に分けて分割噴射する場合には、特許文献1に記載されているように、還元剤がパルス的に噴射供給される。このようにしてパルス的に還元剤が噴射供給されると、連続的に還元剤が噴射供給される場合と比較して、還元剤の霧化が促進されて排気通路内での還元剤の分散性が向上するようになり、NOx浄化率が高まるようになる。   By the way, when the reducing agent addition amount set based on the engine operating state is divided and injected from the reducing agent injection valve a plurality of times, the reducing agent is pulsed as described in Patent Document 1. It is supplied by injection. When the reducing agent is injected and supplied in a pulse manner in this manner, the atomization of the reducing agent is promoted and the reducing agent is dispersed in the exhaust passage as compared with the case where the reducing agent is continuously supplied by injection. As a result, the NOx purification rate increases.

しかし、パルス的に還元剤を噴射供給する場合には、連続的に還元剤を噴射供給する場合と比較して、還元剤噴射弁の動作回数(弁の開閉回数)が非常に多くなる。そのため還元剤噴射弁の耐久性が低下しやすくなってしまう。   However, when the reducing agent is injected and supplied in a pulsed manner, the number of operations of the reducing agent injection valve (the number of times the valve is opened and closed) is much greater than when the reducing agent is continuously supplied and supplied. As a result, the durability of the reducing agent injection valve tends to decrease.

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、還元剤噴射弁の耐久性を向上させることのできる内燃機関の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 circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can improve the durability of the reducing agent injection valve.

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、還元剤の添加によりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、還元剤を排気通路内に噴射する還元剤噴射弁とを備え、機関運転状態に基づいて設定される還元剤添加量を前記還元剤噴射弁から複数回に分けて分割噴射する内燃機関の排気浄化装置において、機関の燃料噴射弁からの燃料噴射が中止される燃料カット中に還元剤を添加するとともに、燃料カット中の排気温度が所定値以上の状態で還元剤を添加するときには、燃料噴射中に還元剤を添加するときに比して還元剤の噴射回数を少なくすることをその要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to claim 1 includes a NOx purification catalyst that purifies NOx by adding a reducing agent, and a reducing agent injection valve that injects the reducing agent into the exhaust passage, and is set based on the engine operating state. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that divides and injects the agent addition amount from the reducing agent injection valve into a plurality of times, the reducing agent is added during the fuel cut in which the fuel injection from the engine fuel injection valve is stopped, When the reducing agent is added in a state where the exhaust temperature during the fuel cut is equal to or higher than a predetermined value, the gist is to reduce the number of injections of the reducing agent as compared with the case of adding the reducing agent during fuel injection.

同構成では、機関運転状態に基づいて設定される還元剤添加量を還元剤噴射弁から複数回に分けて分割噴射するようにしている。従って、上述したように還元剤がパルス的に噴射供給されるようになり、連続的に還元剤が噴射供給される場合と比較して、還元剤の霧化が促進されて排気通路内での還元剤の分散性が向上するようになる。そのため、NOx浄化率が高まるようになる。   In this configuration, the reducing agent addition amount that is set based on the engine operating state is dividedly injected from the reducing agent injection valve in a plurality of times. Accordingly, as described above, the reducing agent is injected and supplied in a pulsed manner, and compared with the case where the reducing agent is continuously supplied by injection, atomization of the reducing agent is promoted and the exhaust passage is increased. The dispersibility of the reducing agent is improved. Therefore, the NOx purification rate is increased.

他方、燃料噴射弁からの燃料噴射が実行されているときには、燃焼室でNOxが発生する。このようにNOxが発生している状態で還元剤が添加されると、一部の還元剤はNOx浄化触媒に達する前に排気中のNOxと反応する。そのため、NOxとの反応分だけNOx浄化触媒に到達する還元剤の量は減り、この還元剤の減少分だけNOx浄化触媒のアンモニア吸着量も少なくなる。   On the other hand, when fuel injection from the fuel injection valve is being performed, NOx is generated in the combustion chamber. When the reducing agent is added in a state where NOx is generated in this way, a part of the reducing agent reacts with NOx in the exhaust gas before reaching the NOx purification catalyst. Therefore, the amount of reducing agent that reaches the NOx purification catalyst is reduced by the amount of reaction with NOx, and the ammonia adsorption amount of the NOx purification catalyst is reduced by the amount of reduction of the reducing agent.

一方、燃料噴射弁からの燃料噴射が中止される燃料カット中には、燃焼室でNOxが発生しない。そこで同構成では、燃料カット中にも還元剤を添加するようにしている。このように燃料カット中に添加された還元剤は排気中のNOxと反応することなく、そのままNOx浄化触媒に到達する。従って、燃料噴射中に同量の還元剤を添加する場合と比較してNOx浄化触媒に到達する還元剤の量が多くなり、より多くのアンモニアをNOx浄化触媒に吸着させることが可能になる。   On the other hand, NOx is not generated in the combustion chamber during fuel cut in which fuel injection from the fuel injection valve is stopped. Therefore, in this configuration, the reducing agent is added even during fuel cut. Thus, the reducing agent added during the fuel cut reaches the NOx purification catalyst as it is without reacting with the NOx in the exhaust gas. Accordingly, the amount of reducing agent that reaches the NOx purification catalyst is increased as compared with the case where the same amount of reducing agent is added during fuel injection, and more ammonia can be adsorbed on the NOx purification catalyst.

ここで、上述したように燃料カット中にはNOxが発生しないため、燃料カット中に還元剤を添加する場合には、燃料噴射中に還元剤を添加する場合と比べてそれほど還元剤の霧化要求が高いわけではない。また、排気温度が高ければ排気熱によって還元剤の霧化がある程度促進されるため、還元剤を分割噴射するときの噴射回数を少なくすることが可能である。そこで同構成では、燃料カット中の排気温度が所定値以上の高温状態となっているときに還元剤を添加する際には、燃料噴射中に還元剤を添加するときに比して還元剤の噴射回数を少なくするようにしている。従って、還元剤の霧化を促しつつ、還元剤噴射弁の耐久性を向上させることができるようになる。   Here, since NOx is not generated during the fuel cut as described above, when the reducing agent is added during the fuel cut, the atomization of the reducing agent is much less than when the reducing agent is added during the fuel injection. The demand is not high. Moreover, since the atomization of the reducing agent is promoted to some extent by the exhaust heat if the exhaust temperature is high, the number of injections when the reducing agent is dividedly injected can be reduced. Therefore, in this configuration, when the reducing agent is added when the exhaust gas temperature during fuel cut is higher than a predetermined value, the amount of reducing agent is smaller than when the reducing agent is added during fuel injection. The number of injections is reduced. Therefore, the durability of the reducing agent injection valve can be improved while promoting atomization of the reducing agent.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、燃料カット中の排気温度が前記所定値以上の状態で還元剤を添加するときには、還元剤の噴射態様を分割噴射から1回噴射に切り替えることをその要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, when the reducing agent is added in a state where the exhaust temperature during fuel cut is equal to or higher than the predetermined value, the reducing agent injection mode is changed. The gist is to switch from split injection to single injection.

同構成によれば、燃料カット中の排気温度が所定値以上の状態で還元剤を添加するときには、還元剤の噴射回数が1回にされるため、還元剤の噴射回数が最も少なくされる。従って、噴射回数の減少による還元剤噴射弁の耐久性向上を最大限に図ることができる。   According to this configuration, when the reducing agent is added while the exhaust temperature during the fuel cut is equal to or higher than a predetermined value, the number of reducing agent injections is minimized because the number of reducing agent injections is one. Therefore, it is possible to maximize the durability of the reducing agent injection valve by reducing the number of injections.

本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the internal combustion engine to which this is applied, and its periphery structure about one Embodiment of the exhaust gas purification device of the internal combustion engine concerning this invention. 同実施形態における尿素水の添加処理についてその手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure about the addition process of urea water in the embodiment. 同実施形態における尿素水の添加態様を示すタイムチャートであって、(A)は、燃料噴射中の添加態様を示すタイムチャート。(B)は、燃料カット中の添加態様を示すタイムチャート。It is a time chart which shows the addition aspect of urea water in the embodiment, Comprising: (A) is a time chart which shows the addition aspect during fuel injection. (B) is a time chart showing an addition mode during fuel cut.

以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。なお、本明細書に記載の「上流」及び「下流」は、排気系での排気の流れ方向を基準にするものである。   Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that “upstream” and “downstream” described in this specification are based on the flow direction of the exhaust gas in the exhaust system.

図1に、本実施形態にかかる排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」という)、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図を示す。
エンジン1には複数の気筒#1〜#4が設けられている。シリンダヘッド2には複数の燃料噴射弁4a〜4dが取り付けられている。これら燃料噴射弁4a〜4dは各気筒#1〜#4の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド2には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート6a〜6dとが各気筒#1〜#4に対応して設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine (hereinafter simply referred to as “engine”) to which the exhaust emission control device according to the present embodiment is applied, and a peripheral configuration thereof.
The engine 1 is provided with a plurality of cylinders # 1 to # 4. A plurality of fuel injection valves 4 a to 4 d are attached to the cylinder head 2. These fuel injection valves 4a to 4d inject fuel into the combustion chambers of the cylinders # 1 to # 4. Also, the cylinder head 2 is provided with intake ports for introducing fresh air into the cylinders and exhaust ports 6a to 6d for discharging combustion gas to the outside of the cylinders corresponding to the respective cylinders # 1 to # 4. It has been.

燃料噴射弁4a〜4dは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール9に接続されている。コモンレール9はサプライポンプ10に接続されている。サプライポンプ10は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール9に高圧燃料を供給する。コモンレール9に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁4a〜4dの開弁時に同燃料噴射弁4a〜4dから気筒内に噴射される。   The fuel injection valves 4a to 4d are connected to a common rail 9 that accumulates high-pressure fuel. The common rail 9 is connected to the supply pump 10. The supply pump 10 sucks fuel in the fuel tank and supplies high-pressure fuel to the common rail 9. The high-pressure fuel supplied to the common rail 9 is injected into the cylinder from the fuel injection valves 4a to 4d when the fuel injection valves 4a to 4d are opened.

吸気ポートにはインテークマニホールド7が接続されている。インテークマニホールド7は吸気通路3に接続されている。この吸気通路3内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁16が設けられている。   An intake manifold 7 is connected to the intake port. The intake manifold 7 is connected to the intake passage 3. An intake throttle valve 16 for adjusting the intake air amount is provided in the intake passage 3.

排気ポート6a〜6dにはエキゾーストマニホールド8が接続されている。エキゾーストマニホールド8は排気通路26に接続されている。
排気通路26の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ11が設けられている。同ターボチャージャ11の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁16との間の吸気通路3にはインタークーラ18が設けられている。このインタークーラ18によって、ターボチャージャ11の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
An exhaust manifold 8 is connected to the exhaust ports 6a to 6d. The exhaust manifold 8 is connected to the exhaust passage 26.
In the middle of the exhaust passage 26, there is provided a turbocharger 11 that supercharges intake air introduced into the cylinder using exhaust pressure. An intercooler 18 is provided in the intake passage 3 between the intake side compressor of the turbocharger 11 and the intake throttle valve 16. The intercooler 18 cools the intake air whose temperature has risen due to supercharging of the turbocharger 11.

また、排気通路26の途中にあって、ターボチャージャ11の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第1浄化部材30が設けられている。この第1浄化部材30の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒31及びDPF触媒32が配設されている。   A first purification member 30 that purifies the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the exhaust side turbine of the turbocharger 11. Inside the first purification member 30, an oxidation catalyst 31 and a DPF catalyst 32 are arranged in series with respect to the flow direction of the exhaust gas.

酸化触媒31には、排気中のHCを酸化処理する触媒が担持されている。また、DPF触媒32は、排気中のPM(粒子状物質)を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはPMの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のPMは、DPF触媒32の多孔質の壁を通過する際に捕集される。なお、このDPF触媒32は、上記排気浄化部材を構成している。   The oxidation catalyst 31 carries a catalyst for oxidizing HC in the exhaust. The DPF catalyst 32 is a filter that collects PM (particulate matter) in the exhaust gas and is composed of a porous ceramic, and further supports a catalyst for promoting oxidation of PM. . The PM in the exhaust gas is collected when it passes through the porous wall of the DPF catalyst 32. The DPF catalyst 32 constitutes the exhaust purification member.

また、エキゾーストマニホールド8の集合部近傍には、酸化触媒31やDPF触媒32に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁5が設けられている。この燃料添加弁5は、燃料供給管27を介して前記サプライポンプ10に接続されている。なお、燃料添加弁5の配設位置は、排気系にあって第1浄化部材30の上流側であれば適宜変更するも可能である。   Further, a fuel addition valve 5 for supplying fuel as an additive to the oxidation catalyst 31 and the DPF catalyst 32 is provided in the vicinity of the collecting portion of the exhaust manifold 8. The fuel addition valve 5 is connected to the supply pump 10 through a fuel supply pipe 27. The position of the fuel addition valve 5 can be changed as appropriate as long as it is in the exhaust system and upstream of the first purification member 30.

DPF触媒32に捕集されたPMの量が所定値を超えると、DPF触媒32の再生処理が開始されて燃料添加弁5からはエキゾーストマニホールド8内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁5から噴射された燃料は、酸化触媒31に達すると燃焼され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒31にて昇温された排気がDPF触媒32に流入することにより、同DPF触媒32は昇温され、これによりDPF触媒32に堆積したPMが酸化処理されてDPF触媒32の再生が図られる。   When the amount of PM collected by the DPF catalyst 32 exceeds a predetermined value, regeneration processing of the DPF catalyst 32 is started, and fuel is injected from the fuel addition valve 5 into the exhaust manifold 8. The fuel injected from the fuel addition valve 5 is combusted when it reaches the oxidation catalyst 31, thereby increasing the exhaust temperature. The exhaust gas heated by the oxidation catalyst 31 flows into the DPF catalyst 32, whereby the DPF catalyst 32 is heated, whereby the PM deposited on the DPF catalyst 32 is oxidized to regenerate the DPF catalyst 32. Is planned.

また、排気通路26の途中にあって、第1浄化部材30の下流には、排気を浄化する第2浄化部材40が設けられている。第2浄化部材40の内部には、還元剤を利用して排気中のNOxを還元浄化するNOx浄化触媒としての選択還元型NOx触媒(以下、SCR触媒という)41が配設されている。   A second purification member 40 that purifies the exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the first purification member 30. Inside the second purification member 40, a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as an SCR catalyst) 41 is disposed as a NOx purification catalyst that reduces and purifies NOx in the exhaust using a reducing agent.

さらに、排気通路26の途中にあって、第2浄化部材40の下流には、排気を浄化する第3浄化部材50が設けられている。第3浄化部材50の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒51が配設されている。   Further, a third purification member 50 for purifying exhaust gas is provided in the middle of the exhaust passage 26 and downstream of the second purification member 40. Inside the third purification member 50, an ammonia oxidation catalyst 51 for purifying ammonia in the exhaust is disposed.

エンジン1には、上記SCR触媒41に還元剤を供給する還元剤供給機構としての尿素水供給機構200が設けられている。尿素水供給機構200は、尿素水を貯留するタンク210、排気通路26内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁230、尿素添加弁230とタンク210とを接続する供給通路240、供給通路240の途中に設けられたポンプ220にて構成されている。   The engine 1 is provided with a urea water supply mechanism 200 as a reducing agent supply mechanism that supplies a reducing agent to the SCR catalyst 41. The urea water supply mechanism 200 includes a tank 210 that stores urea water, a urea addition valve 230 that injects urea water into the exhaust passage 26, a supply passage 240 that connects the urea addition valve 230 and the tank 210, and a supply passage 240. The pump 220 is provided in the middle.

尿素添加弁230は、第1浄化部材30と第2浄化部材40との間の排気通路26に設けられており、その噴射孔はSCR触媒41に向かって開口されている。この尿素添加弁230が開弁されると、供給通路240を介して排気通路26内に尿素水が噴射供給される。なお、尿素添加弁230は、上記還元剤噴射弁を構成している。   The urea addition valve 230 is provided in the exhaust passage 26 between the first purification member 30 and the second purification member 40, and the injection hole is opened toward the SCR catalyst 41. When the urea addition valve 230 is opened, urea water is injected and supplied into the exhaust passage 26 via the supply passage 240. The urea addition valve 230 constitutes the reducing agent injection valve.

ポンプ220は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク210から尿素添加弁230に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁230からタンク210に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ220の逆回転時には、尿素添加弁230及び供給通路240から尿素水が回収されてタンク210に戻される。   The pump 220 is an electric pump, and at the time of forward rotation, the urea water is fed from the tank 210 toward the urea addition valve 230. On the other hand, during reverse rotation, urea water is sent from the urea addition valve 230 toward the tank 210. In other words, during the reverse rotation of the pump 220, urea water is recovered from the urea addition valve 230 and the supply passage 240 and returned to the tank 210.

また、尿素添加弁230とSCR触媒41との間の排気通路26内には、尿素添加弁230から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板60が設けられている。   A dispersion plate 60 is provided in the exhaust passage 26 between the urea addition valve 230 and the SCR catalyst 41 to promote atomization of the urea water by dispersing the urea water injected from the urea addition valve 230. It has been.

尿素添加弁230から噴射された尿素水は、SCR触媒41に到達するとアンモニアとして吸着される。そしてSCR触媒41に吸着されたアンモニアによりNOxが還元浄化される。   When urea water injected from the urea addition valve 230 reaches the SCR catalyst 41, it is adsorbed as ammonia. Then, NOx is reduced and purified by the ammonia adsorbed on the SCR catalyst 41.

この他、エンジン1には排気再循環装置(以下、EGR装置という)が備えられている。このEGR装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、NOxの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路3とエキゾーストマニホールド8とを連通するEGR通路13、同EGR通路13に設けられたEGR弁15、及びEGRクーラ14等により構成されている。EGR弁15の開度が調整されることにより排気通路26から吸気通路3に導入される排気還流量、いわゆる外部EGR量が調量される。また、EGRクーラ14によってEGR通路13内を流れる排気の温度が低下される。   In addition, the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an EGR device). This EGR device is a device that reduces the combustion temperature in the cylinder by introducing a part of the exhaust gas into the intake air, thereby reducing the amount of NOx generated. This exhaust gas recirculation device includes an EGR passage 13 that communicates the intake passage 3 and the exhaust manifold 8, an EGR valve 15 provided in the EGR passage 13, an EGR cooler 14, and the like. By adjusting the opening degree of the EGR valve 15, the exhaust gas recirculation amount introduced into the intake passage 3 from the exhaust passage 26, that is, the so-called external EGR amount is adjusted. Further, the temperature of the exhaust gas flowing through the EGR passage 13 is lowered by the EGR cooler 14.

エンジン1には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ19は吸気通路3内の吸入空気量GAを検出する。絞り弁開度センサ20は吸気絞り弁16の開度を検出する。機関回転速度センサ21はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度NEを検出する。アクセルセンサ22はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ACCPを検出する。外気温センサ23は、外気温THoutを検出する。車速センサ24はエンジン1が搭載された車両の車速SPDを検出する。イグニッションスイッチ25は、車両の運転者によるエンジン1の始動操作及び停止操作を検出する。   Various sensors for detecting the engine operation state are attached to the engine 1. For example, the air flow meter 19 detects the intake air amount GA in the intake passage 3. The throttle valve opening sensor 20 detects the opening of the intake throttle valve 16. The engine rotation speed sensor 21 detects the rotation speed of the crankshaft, that is, the engine rotation speed NE. The accelerator sensor 22 detects an accelerator pedal depression amount, that is, an accelerator operation amount ACCP. The outside air temperature sensor 23 detects the outside air temperature THout. The vehicle speed sensor 24 detects the vehicle speed SPD of the vehicle on which the engine 1 is mounted. The ignition switch 25 detects a start operation and a stop operation of the engine 1 by a vehicle driver.

また、酸化触媒31の上流に設けられた第1排気温度センサ100は、酸化触媒31に流入する前の排気温度である第1排気温度TH1を検出する。差圧センサ110は、DPF触媒32の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔPを検出する。   The first exhaust temperature sensor 100 provided upstream of the oxidation catalyst 31 detects the first exhaust temperature TH1 that is the exhaust temperature before flowing into the oxidation catalyst 31. The differential pressure sensor 110 detects the pressure difference ΔP between the exhaust pressure upstream and downstream of the DPF catalyst 32.

第1浄化部材30と第2浄化部材40との間の排気通路26にあって、尿素添加弁230の上流には、第2排気温度センサ120及び第1NOxセンサ130が設けられている。第2排気温度センサ120は、SCR触媒41に流入する前の排気温度である第2排気温度TH2を検出する。第1NOxセンサ130は、SCR触媒41に流入する前の排気中のNOx濃度である第1NOx濃度N1を検出する。   A second exhaust temperature sensor 120 and a first NOx sensor 130 are provided in the exhaust passage 26 between the first purification member 30 and the second purification member 40 and upstream of the urea addition valve 230. The second exhaust temperature sensor 120 detects a second exhaust temperature TH2, which is the exhaust temperature before flowing into the SCR catalyst 41. The first NOx sensor 130 detects a first NOx concentration N1, which is the NOx concentration in the exhaust before flowing into the SCR catalyst 41.

第3浄化部材50よりも下流の排気通路26には、SCR触媒41で浄化された排気のNOx濃度である第2NOx濃度N2を検出する第2NOxセンサ140が設けられている。   The exhaust passage 26 downstream of the third purification member 50 is provided with a second NOx sensor 140 that detects a second NOx concentration N2 that is the NOx concentration of the exhaust purified by the SCR catalyst 41.

これら各種センサ等の出力は制御装置80に入力される。この制御装置80は、中央処理制御装置(CPU)、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。   Outputs from these various sensors are input to the control device 80. The control device 80 includes a central processing control device (CPU), a read-only memory (ROM) that stores various programs and maps in advance, a random access memory (RAM) that temporarily stores CPU calculation results, a timer counter, an input The microcomputer is mainly configured with an interface, an output interface, and the like.

そして、制御装置80により、例えば燃料噴射弁4a〜4dや燃料添加弁5の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ10の吐出圧力制御、吸気絞り弁16を開閉するアクチュエータ17の駆動量制御、EGR弁15の開度制御等、エンジン1の各種制御が行われる。   Then, the controller 80 controls, for example, the fuel injection amount control / fuel injection timing control of the fuel injection valves 4a to 4d and the fuel addition valve 5, the discharge pressure control of the supply pump 10, and the drive amount of the actuator 17 that opens and closes the intake throttle valve 16. Various controls of the engine 1 such as control and opening control of the EGR valve 15 are performed.

また、上記DPF触媒32に捕集されたPMを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置80によって行われる。
制御装置80は、そうした排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁230による尿素水の添加制御も行う。この添加制御では、エンジン1から排出されるNOxを還元処理するために必要な尿素添加量QEが機関運転状態等に基づいて算出され、その算出された尿素添加量QEが尿素添加弁230から噴射されるように、同尿素添加弁230の開弁状態が制御される。
The exhaust gas purification control such as the regeneration process for burning the PM collected by the DPF catalyst 32 is also performed by the controller 80.
The control device 80 also performs urea water addition control by the urea addition valve 230 as one of such exhaust gas purification controls. In this addition control, the urea addition amount QE necessary for reducing the NOx discharged from the engine 1 is calculated based on the engine operating state and the like, and the calculated urea addition amount QE is injected from the urea addition valve 230. Thus, the valve opening state of the urea addition valve 230 is controlled.

ところで、SCR触媒41のアンモニア吸着量は、同SCR触媒41の温度(近似的には第2排気温度TH2)や、燃料噴射の状態によって変化する。
まず、第2排気温度TH2が高くなるほど、つまりSCR触媒41の温度が高くなるほど、SCR触媒41に吸着されるアンモニア量は少なくなり、吸着限界温度を超えるとアンモニアを吸着することができなくなる。
By the way, the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 41 varies depending on the temperature of the SCR catalyst 41 (approximately, the second exhaust temperature TH2) and the state of fuel injection.
First, the higher the second exhaust temperature TH2, that is, the higher the temperature of the SCR catalyst 41, the smaller the amount of ammonia adsorbed to the SCR catalyst 41. When the adsorbing limit temperature is exceeded, ammonia cannot be adsorbed.

また、燃料噴射弁4a〜4dからの燃料噴射が実行されているときには、各気筒の燃焼室でNOxが発生する。このようにNOxが発生している状態で尿素水が添加されると、一部の尿素水はSCR触媒41に達する前に排気中のNOxと反応して同NOxを浄化する。そのため、NOxとの反応分だけSCR触媒41に到達する尿素水の量は減り、この尿素水の減少分だけアンモニア吸着量も少なくなる。   Further, when fuel injection from the fuel injection valves 4a to 4d is being executed, NOx is generated in the combustion chamber of each cylinder. When urea water is added in a state where NOx is generated in this way, a part of the urea water reacts with NOx in the exhaust gas before reaching the SCR catalyst 41 to purify the NOx. Therefore, the amount of urea water reaching the SCR catalyst 41 is reduced by the amount of reaction with NOx, and the amount of ammonia adsorption is reduced by the amount of reduction of the urea water.

一方、燃料噴射弁4a〜4dからの燃料噴射が中止される燃料カット中には、燃焼室でNOxが発生しない。従って、燃料カット中に尿素水を添加する場合には、添加された尿素水が排気中のNOxと反応することなく、そのままSCR触媒41に到達する。そのため、燃料カット中に尿素水を添加する場合には、燃料噴射中に同量の尿素水を添加する場合と比較してSCR触媒41に到達する尿素水の量が多くなる。従って、SCR触媒41の温度が同じであっても、燃料カット中に尿素水を添加する場合には、燃料噴射中に同量の尿素水を添加する場合と比較してアンモニア吸着量が多くなる。   On the other hand, NOx is not generated in the combustion chamber during the fuel cut in which the fuel injection from the fuel injection valves 4a to 4d is stopped. Therefore, when urea water is added during fuel cut, the added urea water reaches the SCR catalyst 41 as it is without reacting with NOx in the exhaust gas. Therefore, when urea water is added during fuel cut, the amount of urea water reaching the SCR catalyst 41 is larger than when urea water of the same amount is added during fuel injection. Therefore, even when the temperature of the SCR catalyst 41 is the same, when the urea water is added during the fuel cut, the ammonia adsorption amount is larger than when the same amount of urea water is added during the fuel injection. .

このようにNOxが発生しない燃料カット中にも尿素水を添加すると、SCR触媒41に効率よくアンモニアを吸着させることができるため、本実施形態では、燃料カット中にも尿素水を添加するようにしている。   Thus, if urea water is added even during fuel cut where NOx is not generated, ammonia can be efficiently adsorbed to the SCR catalyst 41. Therefore, in this embodiment, urea water is also added during fuel cut. ing.

また、本実施形態では、機関運転状態に基づいて設定される上記尿素添加量QEを尿素添加弁230から複数回に分けて分割噴射するようにしている。このようにしてパルス的に尿素水を噴射供給すると、連続的に尿素水を噴射供給する場合と比較して、尿素水の霧化が促進されて排気通路26内での尿素水の分散性が向上するようになり、NOx浄化率が高まるようになる。   Further, in the present embodiment, the urea addition amount QE set based on the engine operating state is dividedly injected from the urea addition valve 230 in a plurality of times. When the urea water is injected and supplied in a pulse manner in this manner, the atomization of the urea water is promoted and the dispersibility of the urea water in the exhaust passage 26 is increased as compared to the case where the urea water is continuously supplied. As a result, the NOx purification rate increases.

しかし、このようにしてパルス的に尿素水を噴射供給すると、連続的に尿素水を噴射供給する場合と比較して、尿素添加弁230の動作回数(弁の開閉回数)が非常に多くなり、同尿素添加弁230の耐久性が低下しやすくなってしまう。   However, when the urea water is injected and supplied in a pulse manner in this way, the number of operations of the urea addition valve 230 (the number of times the valve is opened and closed) is significantly increased as compared with the case where the urea water is continuously supplied and supplied. The durability of the urea addition valve 230 tends to decrease.

ここで、上述したように燃料カット中にはNOxが発生しないため、燃料カット中に尿素水を添加する場合には、燃料噴射中に尿素水を添加する場合と比べてそれほど尿素水の霧化要求は高くない。また、排気温度が高ければ排気熱によって尿素水の霧化がある程度促進されるため、尿素水を分割噴射するときの噴射回数を少なくすることが可能である。   Here, as described above, NOx is not generated during the fuel cut, so when adding urea water during the fuel cut, the atomization of urea water is much less than when adding urea water during fuel injection. The demand is not high. Moreover, since the atomization of urea water is promoted to some extent by the exhaust heat if the exhaust gas temperature is high, the number of injections when the urea water is dividedly injected can be reduced.

そこで本実施形態では、燃料カット中の排気温度が所定値以上の高温状態となっているときに尿素水を添加する際には、燃料噴射中に尿素水を添加するときに比して尿素水の噴射回数(尿素添加量QEの分割回数)を少なくすることで尿素添加弁230の動作回数が少なくなるようにしている。   Therefore, in the present embodiment, when adding urea water when the exhaust temperature during fuel cut is a high temperature state equal to or higher than a predetermined value, the urea water is compared to when adding urea water during fuel injection. The number of operations of the urea addition valve 230 is reduced by reducing the number of injections (the number of divisions of the urea addition amount QE).

以下、図2を参照して、こうした処理を行うための尿素水の添加処理を説明する。なお、本処理は、制御装置80によって実行される。
本処理が開始されるとまず、機関回転速度NE及び燃料噴射量Qに基づいて添加周波数TSが設定される(S100)。この添加周波数TS(単位:Hz)は、尿素添加弁230に印加される電圧の周波数であり、尿素添加弁230の1秒間における開弁回数(動作回数)と同じである。この添加周波数TSが高いほど、尿素添加量QEの分割回数は多くなり、同尿素添加量QEを添加し終わるまでの尿素添加弁230の動作回数は多くなる。
Hereinafter, the urea water addition process for performing such a process will be described with reference to FIG. This process is executed by the control device 80.
When this process is started, first, the addition frequency TS is set based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q (S100). This addition frequency TS (unit: Hz) is the frequency of the voltage applied to the urea addition valve 230, and is the same as the number of times of opening (number of operations) of the urea addition valve 230 in one second. As the addition frequency TS is higher, the number of divisions of the urea addition amount QE is increased, and the number of operations of the urea addition valve 230 until the addition of the urea addition amount QE is increased.

また、機関回転速度NEが高いときほど単位時間当たりの排気流量が多くなって尿素水の分散性が向上するため、尿素水を分割噴射するときの噴射回数を少なくすることができる。そこで、添加周波数TSは、機関回転速度NEが高いときほど低い値に設定される。   Further, as the engine rotational speed NE is higher, the exhaust gas flow rate per unit time is increased and the dispersibility of the urea water is improved, so that the number of injections when the urea water is dividedly injected can be reduced. Therefore, the addition frequency TS is set to a lower value as the engine speed NE is higher.

さらに、燃料噴射弁4a〜4dから噴射される燃料噴射量Qが多いときほど排気温度が高くなって尿素水の霧化が促進され、これにより尿素水の分散性が向上するため、この場合にも尿素水を分割噴射するときの噴射回数を少なくすることができる。そこで、添加周波数TSは、燃料噴射量Qが多いときほど低い値に設定される。このように添加周波数TSは、機関回転速度NE及び燃料噴射量Qに基づいて可変設定される。   Further, as the fuel injection amount Q injected from the fuel injection valves 4a to 4d increases, the exhaust temperature becomes higher and atomization of the urea water is promoted, thereby improving the dispersibility of the urea water. Also, the number of injections when the urea water is divided and injected can be reduced. Therefore, the addition frequency TS is set to a lower value as the fuel injection amount Q is larger. Thus, the addition frequency TS is variably set based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q.

次に、第2排気温度TH2に基づいて第1補正係数K1が設定される。この第1補正係数K1は、上記添加周波数TSを低くするための補正係数であり、その値は「0<K1≦1」の範囲内で可変設定される。より詳細には、第2排気温度TH2が高いほど、添加された尿素水の霧化が促進されて尿素水の分散性が向上するため、尿素水を分割噴射するときの噴射回数を少なくすることができる。そこで、第2排気温度TH2が高いときほど、第1補正係数K1は小さい値に設定される。このように第1補正係数K1が小さい値に設定されるほど、添加周波数TSはより低い値になるように補正され、これにより分割噴射時の噴射回数が少なくなって、尿素添加弁230の動作回数は少なくなる。   Next, the first correction coefficient K1 is set based on the second exhaust temperature TH2. The first correction coefficient K1 is a correction coefficient for lowering the addition frequency TS, and its value is variably set within the range of “0 <K1 ≦ 1”. More specifically, as the second exhaust temperature TH2 is higher, the atomization of the added urea water is promoted and the dispersibility of the urea water is improved, so the number of injections when the urea water is dividedly injected is reduced. Can do. Therefore, the first correction coefficient K1 is set to a smaller value as the second exhaust temperature TH2 is higher. Thus, as the first correction coefficient K1 is set to a smaller value, the addition frequency TS is corrected to a lower value, thereby reducing the number of injections at the time of divided injection, and the operation of the urea addition valve 230. The number of times decreases.

次に、吸入空気量GAに基づいて第2補正係数K2が設定される。この第2補正係数K2も、上記添加周波数TSを低くするための補正係数であり、その値は「0<K2≦1」の範囲内で可変設定される。より詳細には、吸入空気量GAが多いほど、排気通路内の排気流量が増大して尿素水の分散性が向上するため、尿素水を分割噴射するときの噴射回数を少なくすることができる。そこで、吸入空気量GAが多いときほど、第2補正係数K2は小さい値に設定される。このように第2補正係数K2が小さい値に設定されるほど、添加周波数TSはより低い値になるように補正され、これにより分割噴射時の噴射回数が少なくなって、尿素添加弁230の動作回数は少なくなる。   Next, the second correction coefficient K2 is set based on the intake air amount GA. The second correction coefficient K2 is also a correction coefficient for lowering the addition frequency TS, and its value is variably set within the range of “0 <K2 ≦ 1”. More specifically, as the intake air amount GA increases, the exhaust flow rate in the exhaust passage increases and the dispersibility of the urea water improves, so that the number of injections when the urea water is dividedly injected can be reduced. Therefore, the second correction coefficient K2 is set to a smaller value as the intake air amount GA is larger. Thus, as the second correction coefficient K2 is set to a smaller value, the addition frequency TS is corrected to be a lower value, thereby reducing the number of injections during divided injection, and the operation of the urea addition valve 230. The number of times decreases.

次に、下記の条件(1)及び条件(2)がともに成立しているか否かが判定される(S130)。
条件(1):アクセルオフである。この条件(1)が満たされるときには、燃料カット中であると判断される。
Next, it is determined whether or not the following condition (1) and condition (2) are both satisfied (S130).
Condition (1): The accelerator is off. When this condition (1) is satisfied, it is determined that the fuel is being cut.

条件(2):第2排気温度TH2が閾値γよりも高い。この条件(2)が満たされるときには、排気熱によって尿素水の霧化がある程度促進される状態になっており、尿素水を分割噴射するときの噴射回数を燃料噴射時に比して少なくすることができると判断される。   Condition (2): The second exhaust temperature TH2 is higher than the threshold value γ. When this condition (2) is satisfied, the atomization of the urea water is promoted to some extent by the exhaust heat, and the number of injections when the urea water is dividedly injected may be reduced compared to the time of fuel injection. It is judged that it is possible.

ステップS130にて否定判定されるとき、つまりアクセルペダルが踏み込まれており燃料噴射が行われていることでNOxが発生しているとき、あるいは第2排気温度TH2が閾値γ以下に低く排気熱による尿素水の霧化が滞るときには、尿素水を分割噴射するためにステップS140以降の処理が行われる。   When a negative determination is made in step S130, that is, when NOx is generated due to the accelerator pedal being depressed and fuel injection being performed, or when the second exhaust temperature TH2 is lower than the threshold γ and due to exhaust heat When the atomization of the urea water is delayed, the processes after step S140 are performed to divide and inject the urea water.

ステップS140では、添加周波数TS、第1補正係数K1、及び第2補正係数K2に基づき次式(1)から補正後添加周波数TSHが算出される。

TSH=TS×K1×K2 …(1)
TSH:補正後添加周波数TSH
TS:添加周波数
K1:第1補正係数
K2:第2補正係数

次に、第2排気温度TH2及び吸入空気量GAに基づいて当量比TTが設定される(S150)。この当量比TTは、NOxを還元処理するために必要な過不足の無い尿素水の単位時間当たりの添加量であって、より詳細にはNOxの単位濃度当たりに必要な単位時間当たりの添加量(例えば本実施形態では、1ppmのNOxを完全に還元するために必要な1時間当たりの添加量(g))となっている。そして、吸入空気量GAが多いほど(つまり排気流量が多いほど)、あるいは第2排気温度TH2が高いほど、NOxの単位濃度当たりに必要な添加量は多くなる傾向があるため、第2排気温度TH2が高いほど、あるいは吸入空気量GAが多いほど当量比TTの値は大きくなるように、同当量比TTは可変設定される。
In step S140, the corrected addition frequency TSH is calculated from the following equation (1) based on the addition frequency TS, the first correction coefficient K1, and the second correction coefficient K2.

TSH = TS × K1 × K2 (1)
TSH: Added frequency after correction TSH
TS: Addition frequency K1: First correction coefficient K2: Second correction coefficient

Next, the equivalence ratio TT is set based on the second exhaust temperature TH2 and the intake air amount GA (S150). This equivalent ratio TT is the amount of urea water added per unit time that is sufficient for reducing NOx, and more specifically, the amount added per unit time required per unit concentration of NOx. (For example, in this embodiment, the addition amount per hour (g) necessary for completely reducing 1 ppm of NOx). Then, as the intake air amount GA increases (that is, the exhaust flow rate increases) or the second exhaust temperature TH2 increases, the required addition amount per unit concentration of NOx tends to increase. The equivalence ratio TT is variably set so that the value of the equivalence ratio TT increases as TH2 increases or the intake air amount GA increases.

次に、当量比TTに第1NOx濃度N1が乗算されることにより、現在のNOx排出量に対応した尿素添加量QE(g/h)が算出される(S160)。
次に、補正後添加周波数TSHに基づいて添加インターバルINTが算出される(S170)。この添加インターバルINTは、尿素水の分割噴射時における噴射間隔時間であって、次式(2)から算出される。
Next, by multiplying the equivalent ratio TT by the first NOx concentration N1, the urea addition amount QE (g / h) corresponding to the current NOx discharge amount is calculated (S160).
Next, the addition interval INT is calculated based on the corrected addition frequency TSH (S170). The addition interval INT is an injection interval time at the time of divided injection of urea water, and is calculated from the following equation (2).


添加インターバルINT(秒)=1/補正後添加周波数TSH …(2)

次に、補正後添加周波数TSH及び尿素添加量QEに基づき、尿素水の分割噴射時における1回当たりの開弁時間KTが算出される(S180)。このステップS180では、噴射1回当たりの尿素添加量である単位尿素添加量QETが、次式(3)に基づいて算出される。

Addition interval INT (seconds) = 1 / added frequency after correction TSH (2)

Next, based on the corrected addition frequency TSH and the urea addition amount QE, the valve opening time KT per one time at the time of divided injection of urea water is calculated (S180). In step S180, the unit urea addition amount QET, which is the urea addition amount per injection, is calculated based on the following equation (3).


QET=(QE/3600)×(1/TSH) …(3)
QET:単位尿素添加量(g)
QE:尿素添加量(g/h)
TSH:補正後添加周波数(Hz)

式(3)における(尿素添加量QE/3600)の値は、1秒間に添加する必要のある尿素添加量を示す。そしてこの(尿素添加量QE/3600)の値に、(1/補正後添加周波数TSH)を乗算することにより、単位尿素添加量QETが算出される。そしてこの単位尿素添加量QETが添加できるように尿素添加弁230の開弁時間KTが設定される。

QET = (QE / 3600) × (1 / TSH) (3)
QET: Unit urea addition amount (g)
QE: Amount of urea added (g / h)
TSH: Correction frequency after correction (Hz)

The value of (urea addition amount QE / 3600) in equation (3) indicates the urea addition amount that needs to be added in one second. Then, the unit urea addition amount QET is calculated by multiplying the value of this (urea addition amount QE / 3600) by (1 / corrected addition frequency TSH). The valve opening time KT of the urea addition valve 230 is set so that the unit urea addition amount QET can be added.

次に、ステップS190にて尿素添加が実行されて、本処理は終了される。ステップS190にて尿素添加が実行されるときには、図3の(A)に示すように、添加インターバルINT内において開弁時間KTの間だけ尿素添加弁230が開弁され、こうした間欠噴射が添加インターバルINT毎に行われることにより、尿素水の分割噴射が行われる。   Next, urea addition is executed in step S190, and this process is terminated. When urea addition is executed in step S190, as shown in FIG. 3A, the urea addition valve 230 is opened only during the valve opening time KT within the addition interval INT, and such intermittent injection is performed in the addition interval. By performing for each INT, divided injection of urea water is performed.

他方、ステップS130にて肯定判定されるとき、つまり燃料カット中であって第2排気温度TH2が閾値γよりも高いときには、第2排気温度TH2に基づいて尿素添加量QEが設定される(S200)。このステップS200では、燃料カット中におけるSCR触媒41のアンモニア吸着量を最適化するのに好適な尿素添加量QE(g)が設定される。すなわち、上述したように排気温度が高くなるほどSCR触媒41のアンモニア吸着量は減少するようになるため、ステップS200では、第2排気温度TH2が高いときほど尿素添加量QEが少なくなるように同尿素添加量QEは可変設定される。これにより過剰な尿素添加量QEによるアンモニアスリップの発生が抑制される。   On the other hand, when an affirmative determination is made in step S130, that is, when the fuel is being cut and the second exhaust temperature TH2 is higher than the threshold γ, the urea addition amount QE is set based on the second exhaust temperature TH2 (S200). ). In step S200, a urea addition amount QE (g) suitable for optimizing the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 41 during the fuel cut is set. That is, as described above, the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 41 decreases as the exhaust gas temperature increases. Therefore, in step S200, the urea addition amount QE decreases so that the urea addition amount QE decreases as the second exhaust gas temperature TH2 increases. The addition amount QE is variably set. Thereby, generation | occurrence | production of the ammonia slip by the excessive urea addition amount QE is suppressed.

次に、ステップS200で設定された尿素添加量QEに基づいて尿素添加弁230の開弁時間KTが設定される(S210)。このステップS210では、1回の開弁動作で尿素添加量QEが添加できるように尿素添加弁230の開弁時間KTが設定される。   Next, the valve opening time KT of the urea addition valve 230 is set based on the urea addition amount QE set in step S200 (S210). In this step S210, the valve opening time KT of the urea addition valve 230 is set so that the urea addition amount QE can be added by one valve opening operation.

そして、尿素添加が実行されて(S190)、本処理は終了される。ステップS130にて肯定判定されてステップS190にて尿素添加が実行されるときには、図3の(B)に示すように、1回の開弁動作で、開弁時間KTの間に必要とされる尿素添加量QEが添加される。つまり尿素水の噴射態様は、分割噴射ではなく、1回噴射(連続噴射)にされる。   Then, urea addition is executed (S190), and this process is terminated. When an affirmative determination is made in step S130 and urea addition is executed in step S190, as shown in FIG. 3B, one valve opening operation is required during the valve opening time KT. A urea addition amount QE is added. That is, the urea water injection mode is not divided injection but single injection (continuous injection).

次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態では、尿素水の分散性を向上させるために、尿素水を分割噴射するようにしている。また、SCR触媒41に対してアンモニアを効率よく吸着させるために、NOxが発生しない燃料カット中にも尿素水を添加するようにしている。ここで、先の図2に示したステップS130で肯定判定されるとき、つまり燃料カット中であって第2排気温度TH2が閾値γ以上の高温状態となっているときには、燃料噴射中に尿素水を噴射する場合に比して尿素水の噴射回数を少なくするようにしている。より詳細には、燃料カット中に尿素水を添加するときには、尿素水の分割噴射を中止して1回噴射に切り替えるようにしている。このように燃料カット中の第2排気温度TH2が閾値γ以上の状態で尿素水を添加するときには尿素水の噴射回数が1回にされるため、燃料カット中にも燃料噴射中と同様な分割噴射を行う場合と比較して、尿素水の噴射回数が最も少なくなり尿素添加弁230の動作回数が最大限に抑えられる。従って、噴射回数の減少による尿素添加弁230の耐久性向上が最大限に図られるようになる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
In the present embodiment, urea water is dividedly injected in order to improve the dispersibility of urea water. Further, in order to efficiently adsorb ammonia to the SCR catalyst 41, urea water is added even during fuel cut in which NOx is not generated. Here, when an affirmative determination is made in step S130 shown in FIG. 2, that is, when the fuel is being cut and the second exhaust temperature TH2 is in a high temperature state equal to or higher than the threshold value γ, urea water is injected during fuel injection. As compared with the case of injecting water, the number of times of urea water injection is reduced. More specifically, when adding urea water during a fuel cut, split injection of urea water is stopped and switched to single injection. In this way, when urea water is added while the second exhaust temperature TH2 during fuel cut is equal to or higher than the threshold γ, the number of injections of urea water is set to one, so that the same division during fuel cut as during fuel injection is performed. Compared with the case of performing injection, the number of times of urea water injection is minimized, and the number of operations of the urea addition valve 230 is suppressed to the maximum. Therefore, the durability of the urea addition valve 230 can be maximized by reducing the number of injections.

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)機関運転状態に基づいて尿素添加量QEを設定し、この設定された尿素添加量QEを尿素添加弁230から複数回に分けて分割噴射するようにしている。これにより排気通路26内での尿素水の分散性が向上するようになり、NOx浄化率が高まるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The urea addition amount QE is set based on the engine operating state, and the set urea addition amount QE is dividedly injected from the urea addition valve 230 in a plurality of times. As a result, the dispersibility of urea water in the exhaust passage 26 is improved, and the NOx purification rate is increased.

(2)燃料カット中にも尿素水を添加するようにしているため、より多くのアンモニアをSCR触媒41に吸着させることができるようになる。
(3)燃料カット中の第2排気温度TH2が閾値γ以上の状態で尿素水を添加するときには、燃料噴射中に尿素水を添加するときに比して尿素水の噴射回数が少なくなるようにしている。そのため、排気熱によって尿素水の霧化を促しつつ、尿素添加弁230の耐久性を向上させることができるようになる。
(2) Since urea water is added even during fuel cut, more ammonia can be adsorbed to the SCR catalyst 41.
(3) When urea water is added in a state where the second exhaust temperature TH2 during fuel cut is equal to or higher than the threshold γ, the number of injections of urea water is made smaller than when urea water is added during fuel injection. ing. Therefore, the durability of the urea addition valve 230 can be improved while promoting the atomization of urea water by the exhaust heat.

(4)燃料カット中の第2排気温度TH2が閾値γ以上の状態で尿素水を添加するときには、尿素水の噴射態様を分割噴射から1回噴射に切り替えるようにしている。従って、噴射回数の減少による尿素添加弁230の耐久性向上を最大限に図ることができる。   (4) When adding urea water in a state where the second exhaust temperature TH2 during fuel cut is equal to or higher than the threshold γ, the urea water injection mode is switched from split injection to single injection. Therefore, the durability of the urea addition valve 230 can be maximized by reducing the number of injections.

(5)尿素水の分散性及び尿素添加弁230の動作回数に関与する上記添加周波数TSを、尿素水の分散性に関与する機関回転速度NEや燃料噴射量Qに基づいて可変設定するようにしている。従って、尿素水を分割噴射するに際して、尿素水の分散性を確保しつつ尿素添加弁230の動作回数を可能な限り減少させることができる。   (5) The addition frequency TS related to the dispersibility of the urea water and the number of operations of the urea addition valve 230 is variably set based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q related to the dispersibility of the urea water. ing. Accordingly, when the urea water is dividedly injected, the number of operations of the urea addition valve 230 can be reduced as much as possible while ensuring the dispersibility of the urea water.

(6)また、尿素水の分散性及び尿素添加弁230の動作回数に関与する上記添加周波数TSを、尿素水の分散性に関与する第2排気温度TH2や吸入空気量GAに基づいてさらに補正するようにしている。従って、尿素水を分割噴射するに際して、尿素水の分散性をさらに確保しつつ尿素添加弁230の動作回数を可能な限りさらに減少させることができる。   (6) Further, the addition frequency TS related to the dispersibility of the urea water and the number of operations of the urea addition valve 230 is further corrected based on the second exhaust temperature TH2 and the intake air amount GA related to the dispersibility of the urea water. Like to do. Therefore, when the urea water is dividedly injected, the number of operations of the urea addition valve 230 can be further reduced as much as possible while further ensuring the dispersibility of the urea water.

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・燃料カット中での尿素水の噴射回数を1回にしたが、2回以上にしてもよい。要は、燃料カット中の尿素水の噴射回数が、燃料噴射中の噴射回数よりも少なくなるようにすればよい。例えば、先の図2に示したステップS130にて肯定判定されるときには、上記添加周波数TSを低くする第3補正係数K3を設定する。この第3補正係数K3の値は「0<K3<1」の範囲内で適宜設定する。そして、この第3補正係数K3を上記補正後添加周波数TSHに乗算することで、燃料カット中の添加周波数が燃料噴射中よりも低くなるようにする。そして、補正後添加周波数TSHに第3補正係数K3を乗算した値や、ステップS200にて設定された尿素添加量QE等に基づき、添加インターバルINTや噴射1回当たりの開弁時間KTを設定して、燃料カット中に分割噴射を行うようにしてもよい。この場合でも、燃料カット中における尿素水の噴射回数が、燃料噴射中における尿素水の噴射回数よりも少なくなるため、尿素添加弁230の耐久性が向上するようになる。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
-Although the number of times of urea water injection during fuel cut is set to 1, it may be set to 2 times or more. In short, the number of injections of urea water during fuel cut may be made smaller than the number of injections during fuel injection. For example, when an affirmative determination is made in step S130 shown in FIG. 2, the third correction coefficient K3 for lowering the addition frequency TS is set. The value of the third correction coefficient K3 is appropriately set within the range of “0 <K3 <1”. Then, the third correction coefficient K3 is multiplied by the post-correction addition frequency TSH so that the addition frequency during fuel cut is lower than during fuel injection. Then, based on the value obtained by multiplying the corrected addition frequency TSH by the third correction coefficient K3, the urea addition amount QE set in step S200, etc., the addition interval INT and the valve opening time KT per injection are set. Thus, split injection may be performed during fuel cut. Even in this case, since the number of times of urea water injection during fuel cut is smaller than the number of times of urea water injection during fuel injection, the durability of the urea addition valve 230 is improved.

・上記第1補正係数K1による添加周波数TSの補正や、上記第2補正係数K2による添加周波数TSの補正を省略してもよい。
・機関回転速度NE及び燃料噴射量Qといった2つのパラメータに基づいて添加周波数TSを設定するようにしたが、いずれか一方のパラメータを省略してもよい。
The correction of the addition frequency TS by the first correction coefficient K1 and the correction of the addition frequency TS by the second correction coefficient K2 may be omitted.
The addition frequency TS is set based on two parameters such as the engine speed NE and the fuel injection amount Q, but either one of the parameters may be omitted.

・添加周波数TSを予め定められた固定値としてもよい。
・還元剤として尿素水を使用するようにしたが、この他の還元剤を使用するようにしてもよい。
-Addition frequency TS is good also as a predetermined fixed value.
Although urea water is used as the reducing agent, other reducing agents may be used.

その他、上記実施形態から把握することができる技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
(イ)請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記分割噴射時の噴射回数は、機関回転速度が高いときほど少なくされることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In addition, the technical idea that can be grasped from the above embodiment will be described below together with the effects thereof.
(A) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the number of injections during the divided injection is reduced as the engine rotational speed is higher.

同装置によれば、尿素水の分散性及び還元剤噴射弁の動作回数に関与する分割噴射時の噴射回数が、尿素水の分散性に関与する機関回転速度に基づいて変更される。従って、尿素水を分割噴射するに際して、尿素水の分散性を確保しつつ還元剤噴射弁の動作回数を可能な限り減少させることができるようになる。   According to this apparatus, the number of injections at the time of divided injection related to the dispersibility of urea water and the number of operations of the reducing agent injection valve is changed based on the engine rotational speed related to the dispersibility of urea water. Therefore, when the urea water is divided and injected, the number of operations of the reducing agent injection valve can be reduced as much as possible while ensuring the dispersibility of the urea water.

(ロ)請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記分割噴射時の噴射回数は、燃料噴射量が多いときほど少なくされることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。   (B) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the number of injections during the divided injection is reduced as the fuel injection amount is larger.

同装置によれば、尿素水の分散性及び還元剤噴射弁の動作回数に関与する分割噴射時の噴射回数が、尿素水の分散性に関与する燃料噴射量に基づいて変更される。従って、尿素水を分割噴射するに際して、尿素水の分散性を確保しつつ還元剤噴射弁の動作回数を可能な限り減少させることができるようになる。   According to this apparatus, the number of injections at the time of divided injection related to the dispersibility of urea water and the number of operations of the reducing agent injection valve is changed based on the fuel injection amount related to the dispersibility of urea water. Therefore, when the urea water is divided and injected, the number of operations of the reducing agent injection valve can be reduced as much as possible while ensuring the dispersibility of the urea water.

(ハ)請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記分割噴射時の噴射回数は、排気通路内の排気温度が高いときほど少なくされることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。   (C) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the number of injections during the divided injection is reduced as the exhaust temperature in the exhaust passage is higher. Purification equipment.

同装置によれば、尿素水の分散性及び還元剤噴射弁の動作回数に関与する分割噴射時の噴射回数が、尿素水の分散性に関与する排気温度に基づいて変更される。従って、尿素水を分割噴射するに際して、尿素水の分散性を確保しつつ還元剤噴射弁の動作回数を可能な限り減少させることができるようになる。   According to this apparatus, the number of injections at the time of divided injection related to the dispersibility of urea water and the number of operations of the reducing agent injection valve is changed based on the exhaust temperature related to the dispersibility of urea water. Therefore, when the urea water is divided and injected, the number of operations of the reducing agent injection valve can be reduced as much as possible while ensuring the dispersibility of the urea water.

(ニ)請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記分割噴射時の噴射回数は、排気通路内の排気流量が多いときほど少なくされることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。   (D) The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the number of injections during the divided injection is reduced as the exhaust flow rate in the exhaust passage increases. Purification equipment.

同装置によれば、尿素水の分散性及び還元剤噴射弁の動作回数に関与する分割噴射時の噴射回数が、尿素水の分散性に関与する排気流量に基づいて変更される。従って、尿素水を分割噴射するに際して、尿素水の分散性を確保しつつ還元剤噴射弁の動作回数を可能な限り減少させることができるようになる。   According to this apparatus, the number of injections at the time of divided injection related to the dispersibility of urea water and the number of operations of the reducing agent injection valve is changed based on the exhaust flow rate related to the dispersibility of urea water. Therefore, when the urea water is divided and injected, the number of operations of the reducing agent injection valve can be reduced as much as possible while ensuring the dispersibility of the urea water.

1…エンジン、2…シリンダヘッド、3…吸気通路、4a〜4d…燃料噴射弁、5…燃料添加弁、6a〜6d…排気ポート、7…インテークマニホールド、8…エキゾーストマニホール、9…コモンレール、10…サプライポンプ、11…ターボチャージャ、13…EGR通路、14…EGRクーラ、15…EGR弁、16…吸気絞り弁、17…アクチュエータ、18…インタークーラ、19…エアフロメータ、20…絞り弁開度センサ、21…機関回転速度センサ、22…アクセルセンサ、23…外気温センサ、24…車速センサ、25…イグニッションスイッチ、26…排気通路、27…燃料供給管、30…第1浄化部材、31…酸化触媒、32…フィルタ、40…第2浄化部材、41…NOx浄化触媒(選択還元型NOx触媒:SCR触媒)、50…第3浄化部材、51…アンモニア酸化触媒、60…分散板、80…制御装置、100…第1排気温度センサ、110…差圧センサ、120…第2排気温度センサ、130…第1NOxセンサ、140…第2NOxセンサ、200…尿素水供給機構、210…タンク、220…ポンプ、230…尿素添加弁、240…供給通路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Cylinder head, 3 ... Intake passage, 4a-4d ... Fuel injection valve, 5 ... Fuel addition valve, 6a-6d ... Exhaust port, 7 ... Intake manifold, 8 ... Exhaust manifold, 9 ... Common rail, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Supply pump, 11 ... Turbocharger, 13 ... EGR passage, 14 ... EGR cooler, 15 ... EGR valve, 16 ... Intake throttle valve, 17 ... Actuator, 18 ... Intercooler, 19 ... Air flow meter, 20 ... Throttle valve opening Degree sensor, 21 ... Engine rotation speed sensor, 22 ... Accelerator sensor, 23 ... Outside air temperature sensor, 24 ... Vehicle speed sensor, 25 ... Ignition switch, 26 ... Exhaust passage, 27 ... Fuel supply pipe, 30 ... First purification member, 31 ... oxidation catalyst, 32 ... filter, 40 ... second purification member, 41 ... NOx purification catalyst (selective reduction type NOx catalyst: SCR) Medium), 50 ... third purification member, 51 ... ammonia oxidation catalyst, 60 ... dispersion plate, 80 ... control device, 100 ... first exhaust temperature sensor, 110 ... differential pressure sensor, 120 ... second exhaust temperature sensor, 130 ... 1st NOx sensor, 140 ... 2nd NOx sensor, 200 ... Urea water supply mechanism, 210 ... Tank, 220 ... Pump, 230 ... Urea addition valve, 240 ... Supply passage.

Claims (2)

還元剤の添加によりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、還元剤を排気通路内に噴射する還元剤噴射弁とを備え、機関運転状態に基づいて設定される還元剤添加量を前記還元剤噴射弁から複数回に分けて分割噴射する内燃機関の排気浄化装置において、
機関の燃料噴射弁からの燃料噴射が中止される燃料カット中に還元剤を添加するとともに、燃料カット中の排気温度が所定値以上の状態で還元剤を添加するときには、燃料噴射中に還元剤を添加するときに比して還元剤の噴射回数を少なくする
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The reducing agent injection valve includes a NOx purification catalyst that purifies NOx by adding a reducing agent, and a reducing agent injection valve that injects the reducing agent into the exhaust passage, and sets the reducing agent addition amount that is set based on an engine operating state. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs divided injection divided into a plurality of times,
When a reducing agent is added during a fuel cut in which fuel injection from the engine fuel injection valve is stopped, and when the exhaust temperature during the fuel cut is higher than a predetermined value, the reducing agent is added during the fuel injection. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, characterized in that the number of times of injection of the reducing agent is reduced as compared with the case of adding.
燃料カット中の排気温度が前記所定値以上の状態で還元剤を添加するときには、還元剤の噴射態様を分割噴射から1回噴射に切り替える
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the reducing agent is added while the exhaust temperature during fuel cut is equal to or higher than the predetermined value, the reducing agent injection mode is switched from split injection to single injection.
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