JP6230008B1 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Abstract

【課題】空燃比リッチ化NOx還元制御が、NOx触媒に供給されるH成分を増大させ、NOx触媒からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒から比較的大量のNH3をSCR触媒に供給させる。【解決手段】エンジンの排気浄化装置は、NOx触媒45と、SCR触媒47と、尿素噴射弁51と、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な第一目標空燃比に設定してNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、を備え、NOx還元制御手段は、尿素噴射弁51からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合には、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒45からNH3をSCR触媒47に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行する。【選択図】図12An air-fuel ratio enriched NOx reduction control increases the amount of H component supplied to a NOx catalyst, making it easier to increase the amount of NH3 generated from the NOx catalyst, and a relatively large amount of NH3 from the NOx catalyst to the SCR catalyst. Supply. An exhaust emission control device for an engine sets NOx reduction control by setting a NOx catalyst 45, an SCR catalyst 47, a urea injection valve 51, and a first target air-fuel ratio capable of reducing NOx occluded in the NOx catalyst. And NOx reduction control means, and when the NOx reduction control means determines that urea injection from the urea injection valve 51 cannot be performed normally, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the first target empty By executing the air-fuel ratio enriched NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched until the second target air-fuel ratio is enriched with respect to the fuel ratio, NH3 is supplied from the NOx catalyst 45 to the SCR catalyst 47. The NH3 supply NOx reduction control is executed. [Selection] Figure 12

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、特に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒を排気通路上に備える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 an engine, and more particularly, to an exhaust emission control device for an engine provided with an NOx catalyst for purifying NOx in exhaust gas on an exhaust passage.

従来から、特許文献1に示すように、エンジンの排気通路上に設けられ、NH3との反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(λ>1)において排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)において還元する、NOx吸蔵還元型のNOx触媒と、を備えたエンジンの排気浄化装置が知られている。このエンジンの排気浄化装置においては、エンジンが高回転数且つ高負荷域である場合、すなわちSCR触媒の温度が高くなるエンジンの運転領域である場合においては、SCR触媒によるNOxの浄化が行われ、それ以外の場合には、NOx触媒によるNOxの浄化が行われている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, an SCR catalyst that is provided on the exhaust passage of an engine and purifies NOx in exhaust gas by reaction with NH 3, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. In a lean state (λ> 1), NOx in the exhaust gas is occluded, and this occluded NOx is stored in a state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈1) or richer than the stoichiometric air-fuel ratio. 2. Description of the Related Art There is known an engine exhaust purification device that includes a NOx occlusion reduction type NOx catalyst that reduces in such a state (λ <1). In this engine exhaust purification device, when the engine is in a high rotation speed and high load range, that is, in the engine operating range where the temperature of the SCR catalyst is high, NOx purification by the SCR catalyst is performed, In other cases, NOx purification by the NOx catalyst is performed.

また、特許文献2に示すように、尿素をSCR触媒に噴射する尿素噴射弁を備える代わりに、NOx触媒におけるNOx還元制御において発生したNH3をSCR触媒に吸着させることでSCR触媒によるNOxの浄化を行うものが知られている。 Further, as shown in Patent Document 2, instead of providing a urea injection valve for injecting urea into the SCR catalyst, NO 3 purification by the SCR catalyst is performed by adsorbing NH 3 generated in NOx reduction control in the NOx catalyst to the SCR catalyst. Is known to do.

特許第3518398号Japanese Patent No. 3518398 特開2010−112345号公報JP 2010-112345 A

上記した特許文献1に記載された技術では、SCR触媒によるNOxの浄化領域、すなわちNOx触媒によるNOxの浄化を行わない領域において、尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていない場合に、SCR触媒によるNOxの浄化が十分に行えなくなり、NOxが多く排出されてしまうという問題がある。
そこで、特許文献2に示すように、NOx触媒によるNOx還元制御において発生したNH3をSCR触媒に供給させることが考えられる。
しかしながら、NOx触媒によるNOx還元制御において発生されるNH3は比較的少なく、SCR触媒によるNOxの浄化が十分に行える程度にまで、NH3をSCR触媒に供給させることができず、SCR触媒によるNOxの浄化が十分に行えないという問題がある。
In the technique described in Patent Document 1 described above, when the urea injection from the urea injection valve is not normally performed in the NOx purification region by the SCR catalyst, that is, the region in which NOx purification by the NOx catalyst is not performed, the SCR There is a problem that NOx cannot be sufficiently purified by the catalyst and a large amount of NOx is discharged.
Therefore, as shown in Patent Document 2, it is conceivable to supply NH 3 generated in NOx reduction control by the NOx catalyst to the SCR catalyst.
However, the amount of NH 3 generated in the NOx reduction control by the NOx catalyst is relatively small, and NH 3 cannot be supplied to the SCR catalyst to such an extent that the SCR catalyst can sufficiently purify NOx. There is a problem that it cannot be sufficiently purified.

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、空燃比リッチ化NOx還元制御が、NOx触媒に供給されるH成分を増大させ、NOx触媒からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒から比較的大量のNH3をSCR触媒に供給させることができるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the air-fuel ratio enriched NOx reduction control increases the H component supplied to the NOx catalyst, and NH 3 is generated from the NOx catalyst. It is an object of the present invention to provide an exhaust emission control device for an engine that can easily increase the amount to be supplied and can supply a relatively large amount of NH 3 from the NOx catalyst to the SCR catalyst.

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ且つ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するNOx触媒であって、HCを酸化する酸化触媒としての機能も有するNOx触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、NOx触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、NH3との反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、SCR触媒に尿素を供給するように尿素をエンジンの排気通路に噴射する尿素噴射弁と、燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、排気ガスの空燃比をリッチ化させ、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な第一目標空燃比に設定して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、を備え、NOx還元制御手段は、尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合には、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒からNH3をSCR触媒に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is provided on the exhaust passage of the engine and occludes NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, A NOx catalyst that reduces the occluded NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is close to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and also has a function as an oxidation catalyst that oxidizes HC An exhaust purification device for an engine equipped with an SCR catalyst provided on an exhaust passage downstream of the NOx catalyst and purifying NOx in exhaust gas by reaction with NH 3, and supplying urea to the SCR catalyst The urea injection valve that injects urea into the exhaust passage of the engine, the fuel injection control means that controls the fuel injection valve, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched and stored in the NOx catalyst. NOx reduction control means for executing NOx reduction control for setting NOx to a first target air-fuel ratio capable of reducing Ox and reducing NOx stored in the NOx catalyst, and the NOx reduction control means is provided from the urea injection valve. If it is determined that the urea injection is not normally performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched until the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the second target air-fuel ratio that is richer than the first target air-fuel ratio. by performing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is, and executes the NH 3 supply NOx reduction control to supply the NOx catalyst, NH 3 in the SCR catalyst.

このように構成された本発明によれば、尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合において、NOx還元制御手段は、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行するので、空燃比リッチ化NOx還元制御が、エンジンの筒内燃焼を行わせる場合及び未燃燃料を排気通路に排出させる場合のいずれの場合においても、NOx触媒に供給されるH成分を増大させる。よって、NOx触媒からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒から比較的大量のNH3をSCR触媒に供給させることができる。従って、尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合においても、SCR触媒に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒において排気ガス中のNOxを浄化することができないことを抑制するとともに、SCR触媒におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができ、NOxの排出量を抑制させることができる。 According to the present invention configured as described above, when it is determined that the urea injection from the urea injection valve cannot be normally performed, the NOx reduction control means is configured such that the air-fuel ratio of the exhaust gas is higher than the first target air-fuel ratio. Since the air-fuel ratio enriched NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched until the second target air-fuel ratio is also enriched is executed, the air-fuel ratio enriched NOx reduction control performs the in-cylinder combustion of the engine. In either case of performing the operation or discharging unburned fuel to the exhaust passage, the H component supplied to the NOx catalyst is increased. Therefore, it becomes easy to increase the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst, and a relatively large amount of NH 3 can be supplied from the NOx catalyst to the SCR catalyst. Therefore, even when it is determined that the urea injection from the urea injection valve cannot be normally performed, NOx in the exhaust gas cannot be purified by the SCR catalyst due to the lack of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst. In addition to suppressing this, it is possible to increase the purification rate of NOx in the exhaust gas in the SCR catalyst by increasing the amount of adsorption of NH 3 in the SCR catalyst, and it is possible to suppress the emission amount of NOx.

本発明において、好ましくは、さらに、SCR触媒に吸着されたNH3の吸着量を推定又は検出して取得するNH3吸着量取得手段を備え、NOx還元制御手段は、空燃比リッチ化NOx還元制御の第二目標空燃比のリッチ化される度合いを、SCR触媒に吸着されたNH3の吸着量に応じて変更する。
このように構成された本発明においては、NOx還元制御手段は、上記空燃比リッチ化NOx還元制御の上記第二目標空燃比のリッチ化される度合いを、上記SCR触媒に吸着されたNH3の吸着量に応じて変更するので、第二目標空燃比のリッチ化される度合いに応じて、NOx触媒に供給されるH成分を増大させ、NOx触媒からNH3が発生する量を変更させることができ、NH3供給制御として、SCR触媒に吸着されたNH3の吸着量に応じて変更されるNH3をNOx触媒からSCR触媒に供給させることができる。
In the present invention, preferably, the apparatus further comprises NH 3 adsorption amount acquisition means for estimating or detecting the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst, and the NOx reduction control means includes air-fuel ratio enriched NOx reduction control. The degree of enrichment of the second target air-fuel ratio is changed according to the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst.
In the present invention configured as described above, the NOx reduction control means determines the degree to which the second target air-fuel ratio of the air-fuel ratio enriched NOx reduction control is enriched by the NH 3 adsorbed on the SCR catalyst. Since it changes according to the amount of adsorption, it is possible to increase the H component supplied to the NOx catalyst and change the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst according to the degree of enrichment of the second target air-fuel ratio. can, as NH 3 supply control, the NH 3 is changed according to the amount of adsorption of NH 3 adsorbed in the SCR catalyst can be supplied to the SCR catalyst from the NOx catalyst.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、上記第二目標空燃比を、理論空燃比よりもリッチ側且つ所定の限度空燃比までの範囲内で決定する。
このように構成された本発明においては、NOx還元制御手段は、第二目標空燃比を、理論空燃比よりもリッチ側且つ所定の限度空燃比までの範囲内で決定するので、未燃燃料がEGR装置に供給されてしまうことによるEGR装置の信頼性の低下の問題が生じることを抑制することができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means determines the second target air-fuel ratio within a range richer than the theoretical air-fuel ratio and up to a predetermined limit air-fuel ratio.
In the present invention configured as described above, the NOx reduction control means determines the second target air-fuel ratio within a range richer than the stoichiometric air-fuel ratio and up to a predetermined limit air-fuel ratio. It can suppress that the problem of the reliability fall of the EGR apparatus by having been supplied to an EGR apparatus arises.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリーン側の状態となる空燃比リーン運転制御を実行し、空燃比リーン運転制御終了後、NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒からNH3を上記SCR触媒に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、NOx還元制御手段は、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリーン側の状態となる空燃比リーン運転制御を実行するので、酸化触媒に吸着されたHCと酸素とを反応させ、NOx触媒中の酸化触媒とNOx触媒の温度を上昇させることができる。NOx触媒の温度が上昇した状態で、NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒からNH3が発生しやすくなり、NOx触媒から比較的大量のNH3をSCR触媒に供給させることができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means performs air-fuel ratio lean operation control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the first target air-fuel ratio after executing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control. run, after the air-fuel ratio lean operation control end, by executing NOx reduction control, the NH 3 from the NOx catalyst to perform the NH 3 supply NOx reduction control to supply to said SCR catalyst.
According to the present invention configured as described above, the NOx reduction control means performs the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control, and then the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the leaner state than the first target air-fuel ratio. Since the fuel ratio lean operation control is executed, the HC adsorbed by the oxidation catalyst and oxygen can be reacted to increase the temperature of the oxidation catalyst and the NOx catalyst in the NOx catalyst. By executing the NOx reduction control while the temperature of the NOx catalyst is increased, NH 3 is easily generated from the NOx catalyst, and a relatively large amount of NH 3 can be supplied from the NOx catalyst to the SCR catalyst.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーンな状態となる空燃比リーン運転制御を実行し、空燃比リーン運転制御終了後、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒からNH3をSCR触媒に供給させるNH3供給制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーンな状態となる空燃比リーン運転制御を実行し、空燃比リーン運転制御終了後、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行するので、空燃比リーン運転制御により、NOx触媒の温度が上昇した状態で、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することとなり、NOx触媒からNH3が発生しやすくなるのみならず、空燃比リッチ化NOx還元制御が、NOx触媒に供給されるH成分を増大させる。よって、NOx触媒からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NH3供給制御として、NOx触媒から比較的大量のNH3をSCR触媒に供給させることができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means executes air-fuel ratio lean operation control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the target air-fuel ratio after executing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control, air-fuel ratio lean operation control end, by executing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control, executes the NH 3 supply control for supplying the NH 3 into the SCR catalyst from the NOx catalyst.
According to the present invention configured as described above, after the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed, the air-fuel ratio lean operation control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the target air-fuel ratio is executed, Since the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed after the end of the fuel-fuel ratio lean operation control, the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed in a state where the temperature of the NOx catalyst is increased by the air-fuel ratio lean operation control. Not only is the catalyst likely to generate NH 3, but the air-fuel ratio enriched NOx reduction control increases the H component supplied to the NOx catalyst. Therefore, it becomes easy to increase the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst, and as the NH 3 supply control, a relatively large amount of NH 3 can be supplied from the NOx catalyst to the SCR catalyst.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、尿素噴射弁に供給される尿素が凍結している場合には排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒からNH3をSCR触媒に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、尿素噴射弁に供給される尿素が凍結している場合においても、SCR触媒に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒において排気ガス中のNOxを浄化することができないことを抑制するとともに、SCR触媒におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができ、NOxの排出量を抑制させることができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means is configured such that when urea supplied to the urea injection valve is frozen, the second target air in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is made richer than the first target air-fuel ratio. by performing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control the air-fuel ratio of the exhaust gas was enriched until fuel ratio, executes the NH 3 supply NOx reduction control to supply the NOx catalyst, NH 3 in the SCR catalyst.
According to the present invention configured as described above, even when urea supplied to the urea injection valve is frozen, the NOx in the exhaust gas in the SCR catalyst is insufficient due to the lack of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst. In addition, it is possible to increase the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst and increase the NOx purification rate in the exhaust gas on the SCR catalyst, thereby suppressing the NOx emission amount. be able to.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、空燃比リーン運転制御終了後、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行する場合には、空燃比リッチ化NOx還元制御におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定する。
このように構成された本発明によれば、NOx還元制御手段は、空燃比リーン運転制御終了後、上記空燃比リッチ化NOx還元制御を実行する場合には、空燃比リッチ化NOx還元制御におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定するので、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制することができる。
In the present invention, preferably, when the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed after completion of the air-fuel ratio lean operation control, the NOx reduction control means indicates the post-injection timing in the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control. The post-injection time is set for burning the burned fuel in the cylinder of the engine.
According to the present invention configured as described above, when the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed after the air-fuel ratio lean operation control ends, the NOx reduction control means performs post-processing in the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control. The injection timing is set to the post-injection timing for burning the post-injected fuel in the cylinder of the engine, so that the post-injected fuel is directly discharged as unburned fuel, or the oil is diluted with the post-injected fuel. Can be suppressed.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、排気ガスの温度が比較的高く且つこの排気ガス中のNOxをSCR触媒により浄化することが求められる場合に、NH3供給NOx還元制御を実行させる。
このように構成された本発明によれば、NOx還元制御手段は、排気ガスの温度が比較的高く且つこの排気ガス中のNOxをSCR触媒により浄化することが求められる場合において、尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていないと判断されるとき、NH3供給NOx還元制御を実行することができ、SCR触媒に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒において排気ガス中のNOxを浄化することができないことを抑制するとともに、SCR触媒におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができ、NOxの排出量を抑制させることができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means executes the NH 3 supply NOx reduction control when the temperature of the exhaust gas is relatively high and the NOx in the exhaust gas is required to be purified by the SCR catalyst. .
According to the present invention configured as described above, the NOx reduction control means can control the NOx reduction control unit from the urea injection valve when the temperature of the exhaust gas is relatively high and the NOx in the exhaust gas is required to be purified by the SCR catalyst. when the urea injection is determined not to be normally, it is possible to perform a NH 3 supply NOx reduction control, the NOx in the exhaust gas in the SCR catalyst by insufficient NH 3 adsorbed in the SCR catalyst It is possible to increase the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst and increase the NOx purification rate in the exhaust gas on the SCR catalyst, and to suppress the NOx emission amount while suppressing the inability to purify. Can do.

本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、空燃比リッチ化NOx還元制御が、NOx触媒に供給されるH成分を増大させ、NOx触媒からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒から比較的大量のNH3をSCR触媒に供給させることができる。 According to the engine exhaust gas purification apparatus of the present invention, the air-fuel ratio enriched NOx reduction control increases the H component supplied to the NOx catalyst, making it easy to increase the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst. A relatively large amount of NH 3 can be supplied to the SCR catalyst.

本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the fuel-injection control by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御のそれぞれを実行するエンジンの運転領域についての説明図である。It is explanatory drawing about the driving | operation area | region of the engine which performs each of passive DeNOx control and active DeNOx control in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるDeNOx用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the post injection amount calculation process for DeNOx by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the setting method of the target air fuel ratio by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるアクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the active DeNOx control execution flag by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the passive DeNOx control execution flag by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるNH3供給DeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。Is a flowchart illustrating the setting processing of the NH 3 supply DeNOx control flag according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるアクティブDeNOx制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating active DeNOx control according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるパッシブDeNOx制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the passive DeNOx control by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるNH3供給DeNOx制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating NH 3 supply DeNOx control according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御及びNH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミングの設定方法についての説明図である。It is an explanatory view of a method for setting the post-injection timing of the active DeNOx control and NH 3 supply DeNOx control according to an embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置について説明する。   Hereinafter, an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<システム構成>
最初に、図1を参照して、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図1は、本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
<System configuration>
First, an engine system to which an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.

図1に示すように、エンジンシステム200は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンEと、エンジンEに吸気を供給する吸気系INと、エンジンEに燃料を供給するための燃料供給系FSと、エンジンEの排気ガスを排出する排気系EXと、エンジンシステム200に関する各種の状態を検出するセンサ100〜119と、エンジンシステム200の制御を行うPCM(Power-train Control Module)60と、SCR触媒47に関する制御を行うDCU(Dosing Control Unit)70とを有する。   As shown in FIG. 1, the engine system 200 mainly includes an engine E as a diesel engine, an intake system IN that supplies intake air to the engine E, a fuel supply system FS that supplies fuel to the engine E, An exhaust system EX that exhausts exhaust gas from the engine E, sensors 100 to 119 that detect various states relating to the engine system 200, a PCM (Power-train Control Module) 60 that controls the engine system 200, and an SCR catalyst 47 And a DCU (Dosing Control Unit) 70 for performing control related to the above.

まず、吸気系INは、吸気が通過する吸気通路1を有しており、この吸気通路1上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ3と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機5のコンプレッサと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ8と、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁7(スロットルバルブに相当する)と、エンジンEに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク12と、が設けられている。
また、吸気系INにおいて、エアクリーナ3の直下流側の吸気通路1上には吸入空気量を検出するエアフローセンサ101及び吸気温度を検出する温度センサ102が設けられ、ターボ過給機5には吸気の圧力を検出する圧力センサ103が設けられ、インタークーラ8の直下流側の吸気通路1上には吸気温度を検出する温度センサ106が設けられ、吸気シャッター弁7には当該吸気シャッター弁7の開度を検出するポジションセンサ105が設けられ、サージタンク12には吸気マニホールドにおける吸気の圧力を検出する圧力センサ108が設けられている。これらの吸気系INに設けられた各種センサ101〜108は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S101〜S108をPCM60に出力する。
First, the intake system IN has an intake passage 1 through which intake air passes, and an air cleaner 3 that purifies air introduced from the outside in order from the upstream side, and intake air that passes through the intake passage 1. The compressor of the turbocharger 5 that compresses and raises the intake pressure, the intercooler 8 that cools the intake air by outside air or cooling water, and the intake shutter valve 7 that adjusts the intake air flow rate (corresponding to a throttle valve) And a surge tank 12 for temporarily storing the intake air supplied to the engine E.
In the intake system IN, an air flow sensor 101 for detecting the intake air amount and a temperature sensor 102 for detecting the intake air temperature are provided on the intake passage 1 immediately downstream of the air cleaner 3. A pressure sensor 103 for detecting the pressure of the intake air is provided. A temperature sensor 106 for detecting the intake air temperature is provided on the intake passage 1 immediately downstream of the intercooler 8. A position sensor 105 for detecting the opening degree is provided, and the surge tank 12 is provided with a pressure sensor 108 for detecting the pressure of intake air in the intake manifold. Various sensors 101 to 108 provided in the intake system IN output detection signals S101 to S108 corresponding to the detected parameters to the PCM 60, respectively.

次に、エンジンEは、吸気通路1(詳しくは吸気マニホールド)から供給された吸気を燃焼室17内に導入する吸気バルブ15と、燃焼室17に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁20と、通電により発熱する発熱部を燃焼室17内に備えたグロープラグ21と、燃焼室17内での混合気の燃焼により往復運動するピストン23と、ピストン23の往復運動により回転されるクランクシャフト25と、燃焼室17内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路41へ排出する排気バルブ27と、を有する。また、エンジンEには、クランクシャフト25における上死点などを基準とした回転角としてのクランク角を検出するクランク角センサ100が設けられており、このクランク角センサ100は、検出したクランク角に対応する検出信号S100をPCM60に出力し、PCM60は、この検出信号S100に基づきエンジン回転数を取得する。   Next, the engine E includes an intake valve 15 for introducing the intake air supplied from the intake passage 1 (specifically, an intake manifold) into the combustion chamber 17, a fuel injection valve 20 for injecting fuel toward the combustion chamber 17, A glow plug 21 provided with a heat generating portion in the combustion chamber 17 that generates heat when energized, a piston 23 that reciprocates by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17, and a crankshaft 25 that is rotated by the reciprocating motion of the piston 23 And an exhaust valve 27 that exhausts exhaust gas generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 to the exhaust passage 41. Further, the engine E is provided with a crank angle sensor 100 that detects a crank angle as a rotation angle with respect to a top dead center in the crankshaft 25, and the crank angle sensor 100 is provided at the detected crank angle. The corresponding detection signal S100 is output to the PCM 60, and the PCM 60 acquires the engine speed based on the detection signal S100.

燃料供給系FSは、燃料を貯蔵する燃料タンク30と、燃料タンク30から燃料噴射弁20に燃料を供給するための燃料供給通路38とを有する。燃料供給通路38には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ31と、高圧燃料ポンプ33と、コモンレール35とが設けられている。   The fuel supply system FS includes a fuel tank 30 that stores fuel, and a fuel supply passage 38 that supplies fuel from the fuel tank 30 to the fuel injection valve 20. In the fuel supply passage 38, a low-pressure fuel pump 31, a high-pressure fuel pump 33, and a common rail 35 are provided in order from the upstream side.

次に、排気系EXは、排気ガスが通過する排気通路41を有しており、この排気通路41上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機5のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路41上には、上流側から順に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒45と、排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel particulate filter)46と、DPF46の下流側の排気通路41中に尿素(典型的には尿素水)を噴射する尿素インジェクタ51と、尿素インジェクタ51から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し(CO(NH22+H2O→CO2+2NH3)、このアンモニアを排気ガス中のNOxと反応(還元)させてNOxを浄化するSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒47と、SCR触媒47から放出されたアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒48と、が設けられている。なお、尿素インジェクタ51は、DCU70から供給される制御信号S51によって、排気通路41中に尿素を噴射するための制御が行われる。 Next, the exhaust system EX has an exhaust passage 41 through which exhaust gas passes. A turbo that is rotated by the exhaust gas passing through the exhaust passage 41 and drives the compressor as described above by this rotation. A turbine of the supercharger 5 is provided. Further, on the exhaust passage 41 on the downstream side of the turbine, NOx catalyst 45 for purifying NOx in the exhaust gas and particulate matter (PM) in the exhaust gas are collected in order from the upstream side. Diesel particulate filter (DPF) 46, urea injector 51 for injecting urea (typically urea water) into exhaust passage 41 downstream of DPF 46, and urea injected from urea injector 51 SCR (Selective Catalytic Reduction) that generates ammonia by hydrolysis (CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → CO 2 + 2NH 3 ) and purifies NOx by reacting (reducing) this ammonia with NOx in the exhaust gas A catalyst 47 and a slip catalyst 48 that oxidizes and purifies ammonia released from the SCR catalyst 47 are provided. The urea injector 51 is controlled to inject urea into the exhaust passage 41 by a control signal S51 supplied from the DCU 70.

ここで、NOx触媒45及びSCR触媒47についてより具体的に説明する。NOx触媒45は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(λ>1)において排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)において還元する、NOx吸蔵還元型触媒(NSC:NOx Storage Catalyst)である。NOx触媒45は、このように吸蔵したNOxを還元する際にアンモニアを発生し、発生したアンモニアを放出する。具体的には、NOx還元制御時に、NOx触媒45が吸蔵しているNOx中の「N」と、NOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」又は、筒内燃焼により生じる「H2O」中の「H」とが結合することで、アンモニア(NH3)が生成される。 Here, the NOx catalyst 45 and the SCR catalyst 47 will be described more specifically. The NOx catalyst 45 occludes NOx in the exhaust gas in a lean state (λ> 1) in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. This is a NOx storage reduction catalyst (NSC) that reduces in the vicinity (λ≈1) or in a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. The NOx catalyst 45 generates ammonia when reducing the NOx occluded in this way, and releases the generated ammonia. Specifically, during NOx reduction control, “N” in NOx stored in the NOx catalyst 45 and “H” in “HC” such as unburned fuel supplied as a reducing agent to the NOx catalyst 45 or Ammonia (NH 3 ) is generated by combining with “H” in “H 2 O” generated by in-cylinder combustion.

また、NOx触媒45は、上記のNSCとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)などを酸化して水と二酸化炭素に変化させるディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)45a(酸化触媒)としての機能も有するように構成されている。具体的には、NOx触媒45は、ディーゼル酸化触媒45aの触媒材層の表面をNSCの触媒材によりコーティングすることで作られている。従って、NOx触媒45はディーゼル酸化触媒45aと複合された複合触媒を形成している。NOx触媒45はディーゼル酸化触媒45aと組合せて配置されているので、ディーゼル酸化触媒45aにおいて酸化反応により反応熱が生じ且つ温度上昇が生じる場合に、この反応熱がNOx触媒45に伝達され、且つNOx触媒45に温度上昇が生じるようになっている。   The NOx catalyst 45 not only functions as the NSC described above, but also diesel that oxidizes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and the like using oxygen in the exhaust gas to change it into water and carbon dioxide. It is also configured to have a function as an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 45a (oxidation catalyst). Specifically, the NOx catalyst 45 is made by coating the surface of the catalyst material layer of the diesel oxidation catalyst 45a with an NSC catalyst material. Therefore, the NOx catalyst 45 forms a composite catalyst combined with the diesel oxidation catalyst 45a. Since the NOx catalyst 45 is disposed in combination with the diesel oxidation catalyst 45a, when the reaction heat is generated by the oxidation reaction and the temperature rises in the diesel oxidation catalyst 45a, the reaction heat is transmitted to the NOx catalyst 45, and the NOx. The temperature of the catalyst 45 is increased.

他方で、SCR触媒47は、尿素インジェクタ51から噴射された尿素より生成されたアンモニア、及び、NOx触媒45におけるNOxの還元により生成されたアンモニアを吸着し、こうして吸着したアンモニアを排気ガス中のNOxと反応させてNOxを還元浄化する。例えば、SCR触媒47は、アンモニアによってNOxを還元する触媒金属を、アンモニアをトラップするゼオライトに担持させて触媒成分を形成し、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られている。NOx還元用の触媒金属としては、Fe、Ti、Ce、Wなどが用いられる。
なお、上記したDCU70は、SCR触媒47によるNOx浄化性能の確保と、SCR触媒47からのアンモニアの放出(スリップ)の抑制とを両立する観点から、SCR触媒47に適量のアンモニアが吸着されるように、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。この場合、SCR触媒47の温度に応じてアンモニア吸着能力が変化するので(具体的にはSCR触媒47の温度が高くなるとSCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなる)、DCU70は、SCR触媒47の温度も考慮に入れて、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。
On the other hand, the SCR catalyst 47 adsorbs ammonia produced from urea injected from the urea injector 51 and ammonia produced by NOx reduction in the NOx catalyst 45, and the adsorbed ammonia is adsorbed to NOx in the exhaust gas. To reduce and purify NOx. For example, the SCR catalyst 47 is made by supporting a catalyst metal that reduces NOx with ammonia on zeolite that traps ammonia to form a catalyst component, and supporting this catalyst component on the cell wall of the honeycomb carrier. . Fe, Ti, Ce, W or the like is used as the catalyst metal for NOx reduction.
Note that the DCU 70 described above seems to adsorb an appropriate amount of ammonia to the SCR catalyst 47 from the viewpoint of both ensuring NOx purification performance by the SCR catalyst 47 and suppressing release (slip) of ammonia from the SCR catalyst 47. Next, control is performed to inject urea from the urea injector 51. In this case, since the ammonia adsorption capacity changes according to the temperature of the SCR catalyst 47 (specifically, when the temperature of the SCR catalyst 47 becomes high, ammonia is easily released from the SCR catalyst 47), the DCU 70 In consideration of the temperature, control is performed to inject urea from the urea injector 51.

尿素インジェクタ51は、SCR触媒47の上流側且つNOx触媒45の下流側の排気通路41中に配置されている。尿素インジェクタ51は、尿素供給経路53に接続され、この尿素供給経路53は尿素送出ポンプ54を介して尿素タンク55に接続されている。尿素供給経路53は、尿素(尿素水)を送出できる配管により形成されている。尿素供給経路53上には、尿素が通過した場合の圧力の変化を測定する尿素供給経路圧力センサ56が配置されている。尿素供給経路53上には、尿素が尿素供給経路53上で凍結することを防止するための尿素経路ヒータ57が配置されている。尿素送出ポンプ54は、DCU70からの制御指令を受けて、尿素を尿素タンク55から尿素インジェクタ51に向けて送出する。   The urea injector 51 is disposed in the exhaust passage 41 upstream of the SCR catalyst 47 and downstream of the NOx catalyst 45. The urea injector 51 is connected to a urea supply path 53, and this urea supply path 53 is connected to a urea tank 55 via a urea delivery pump 54. The urea supply path 53 is formed by a pipe capable of sending urea (urea water). A urea supply path pressure sensor 56 that measures a change in pressure when urea passes is disposed on the urea supply path 53. A urea path heater 57 for preventing urea from freezing on the urea supply path 53 is disposed on the urea supply path 53. The urea delivery pump 54 receives a control command from the DCU 70 and delivers urea from the urea tank 55 toward the urea injector 51.

尿素タンク55は、尿素を貯留しておくことができるタンクである。尿素タンク55には、尿素レベルセンサ58と、尿素温度センサ59と、尿素タンクヒータ61とが設けられている。尿素レベルセンサ58は、尿素タンク55中の尿素の水位レベルを検出する。尿素温度センサ59は、尿素タンク55中の尿素の温度を検出する。尿素タンクヒータ61は、尿素タンク55中の尿素を加熱するように構成されている。尿素タンクヒータ61は、尿素タンク55中の尿素の全部又は一部が凍結しているような場合に、尿素を加熱して、凍結状態を解消し液体の状態に戻すことができる。   The urea tank 55 is a tank that can store urea. The urea tank 55 is provided with a urea level sensor 58, a urea temperature sensor 59, and a urea tank heater 61. The urea level sensor 58 detects the water level of urea in the urea tank 55. The urea temperature sensor 59 detects the temperature of urea in the urea tank 55. The urea tank heater 61 is configured to heat urea in the urea tank 55. When all or part of urea in the urea tank 55 is frozen, the urea tank heater 61 can heat the urea to cancel the frozen state and return it to the liquid state.

DCU70は、尿素供給経路圧力センサ56と、尿素レベルセンサ58と、尿素温度センサ59と電気的に接続されている。尿素供給経路圧力センサ56と、尿素レベルセンサ58と、尿素温度センサ59とは、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S52〜S54をDCU70に出力する。また、DCU70は、尿素経路ヒータ57と、尿素送出ポンプ54と、尿素タンクヒータ61と電気的に接続されている。尿素経路ヒータ57、尿素送出ポンプ54、尿素タンクヒータ61は、それぞれ、DCU70から供給される制御信号S55〜S57によって、作動状態を制御することができる。   The DCU 70 is electrically connected to the urea supply path pressure sensor 56, the urea level sensor 58, and the urea temperature sensor 59. The urea supply path pressure sensor 56, the urea level sensor 58, and the urea temperature sensor 59 each output detection signals S52 to S54 corresponding to the detected parameters to the DCU 70. The DCU 70 is electrically connected to the urea path heater 57, the urea delivery pump 54, and the urea tank heater 61. The urea path heater 57, the urea delivery pump 54, and the urea tank heater 61 can each control the operating state by control signals S55 to S57 supplied from the DCU 70.

DCU70は、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。DCU70は、PCM60と双方向に通信可能に接続されており、PCM60の制御指令を受けて制御される。   The DCU 70 stores a CPU, various programs that are interpreted and executed on the CPU (including a basic control program such as an OS and an application program that is activated on the OS and realizes a specific function), and programs and various data. And a computer having an internal memory such as a ROM and a RAM. The DCU 70 is connected to the PCM 60 so as to be capable of bidirectional communication, and is controlled in response to a control command from the PCM 60.

また、図1に示すように、排気系EXにおいては、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ109及び排気ガスの温度を検出する温度センサ110が設けられ、ターボ過給機5のタービンの直下流側の排気通路41上には酸素濃度を検出するO2センサ111が設けられている。更に、排気系EXには、NOx触媒45の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ112と、NOx触媒45とDPF46との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ113と、DPF46の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ114と、DPF46の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ115と、DPF46の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ116と、SCR触媒47の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ117と、SCR触媒47の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ118と、スリップ触媒48の直上流側の排気ガス中のPMを検出するPMセンサ119と、が設けられている。これらの排気系EXに設けられた各種センサ109〜119は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S109〜S119をPCM60に出力する。 As shown in FIG. 1, in the exhaust system EX, a pressure sensor 109 that detects the pressure of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas are detected on the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5. A temperature sensor 110 is provided, and an O 2 sensor 111 for detecting the oxygen concentration is provided on the exhaust passage 41 immediately downstream of the turbine of the turbocharger 5. Further, the exhaust system EX includes a temperature sensor 112 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the NOx catalyst 45, a temperature sensor 113 for detecting the temperature of the exhaust gas between the NOx catalyst 45 and the DPF 46, and the DPF 46. Differential pressure sensor 114 for detecting the pressure difference between the exhaust gas immediately upstream and the downstream side, a temperature sensor 115 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately downstream of the DPF 46, and the exhaust gas immediately downstream of the DPF 46 NOx sensor 116 for detecting the concentration of NOx in the exhaust gas, temperature sensor 117 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the SCR catalyst 47, and the concentration of NOx in the exhaust gas immediately downstream of the SCR catalyst 47 And a PM sensor 119 for detecting PM in the exhaust gas immediately upstream of the slip catalyst 48. Various sensors 109 to 119 provided in the exhaust system EX output detection signals S109 to S119 corresponding to the detected parameters to the PCM 60, respectively.

更に、本実施形態では、ターボ過給機5は、排気エネルギーが低い低回転域から高回転域まで全域で効率よく高過給を得られる2段過給システムとして構成されている。即ち、ターボ過給機5は、高回転域において多量の空気を過給するための大型ターボチャージャー5aと、低い排気エネルギーでも効率よく過給を行える小型ターボチャージャー5bと、小型ターボチャージャー5bのコンプレッサへの吸気の流れを制御するコンプレッサバイパスバルブ5cと、小型ターボチャージャー5bのタービンへの排気の流れを制御するレギュレートバルブ5dと、大型ターボチャージャー5aのタービンへの排気の流れを制御するウェイストゲートバルブ5eとを備えており、エンジンEの運転状態(エンジン回転数及び負荷)に応じて各バルブを駆動することにより、大型ターボチャージャー5aと小型ターボチャージャー5bによる過給を切り替える。   Further, in the present embodiment, the turbocharger 5 is configured as a two-stage supercharging system that can efficiently obtain high supercharging throughout the entire range from a low rotation range to a high rotation range where the exhaust energy is low. That is, the turbocharger 5 includes a large turbocharger 5a for supercharging a large amount of air in a high rotation range, a small turbocharger 5b capable of efficiently supercharging with low exhaust energy, and a compressor of the small turbocharger 5b. A compressor bypass valve 5c for controlling the flow of intake air to the turbine, a regulator valve 5d for controlling the flow of exhaust gas to the turbine of the small turbocharger 5b, and a waste gate for controlling the flow of exhaust gas to the turbine of the large turbocharger 5a A valve 5e is provided, and the supercharging by the large turbocharger 5a and the small turbocharger 5b is switched by driving each valve according to the operating state (engine speed and load) of the engine E.

本実施形態によるエンジンシステム200は、EGR装置43を更に有する。このEGR装置43は、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41とターボ過給機5のコンプレッサの下流側(詳しくはインタークーラ8の下流側)の吸気通路1とを接続するEGR通路43aと、EGR通路43aを通過する排気ガスを冷却するEGRクーラ43bと、EGR通路43aを通過させる排気ガスの流量を調整する第1EGRバルブ43cと、EGRクーラ43bをバイパスさせて排気ガスを流すためのEGRクーラバイパス通路43dと、EGRクーラバイパス通路43dを通過させる排気ガスの流量を調整する第2EGRバルブ43eと、を有する。   The engine system 200 according to the present embodiment further includes an EGR device 43. The EGR device 43 connects the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5 and the intake passage 1 downstream of the compressor of the turbocharger 5 (specifically, downstream of the intercooler 8). The passage 43a, the EGR cooler 43b that cools the exhaust gas that passes through the EGR passage 43a, the first EGR valve 43c that adjusts the flow rate of the exhaust gas that passes through the EGR passage 43a, and the EGR cooler 43b are bypassed to flow the exhaust gas. The EGR cooler bypass passage 43d and the second EGR valve 43e for adjusting the flow rate of the exhaust gas passing through the EGR cooler bypass passage 43d are provided.

次に、図2を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図2は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。   Next, with reference to FIG. 2, the electrical configuration of the exhaust emission control device for an engine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態によるPCM60は、上述した各種センサ100〜119の検出信号S100〜S119に加えて、アクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ150、及び車速を検出する車速センサ151のそれぞれが出力した検出信号S150、S151に基づいて、主に、燃料噴射弁20に対する制御を行うべく制御信号S20を出力し、吸気シャッター弁7に対する制御を行うべく制御信号S7を出力する。また、PCM60は、DCU70と双方向に通信を行い、尿素をインジェクタ51から排気通路41中に供給する又は尿素タンク55中において凍結している尿素を尿素タンクヒータ61によって溶かす等を行わせるように、DCU70を制御する制御信号S8を出力する。   In addition to the detection signals S100 to S119 of the various sensors 100 to 119 described above, the PCM 60 according to the embodiment of the present invention detects an accelerator opening sensor 150 that detects an accelerator pedal opening (accelerator opening), and a vehicle speed. Based on the detection signals S150 and S151 output from the vehicle speed sensors 151, the control signal S20 is mainly output to control the fuel injection valve 20, and the control signal S7 is output to control the intake shutter valve 7. To do. Further, the PCM 60 performs bidirectional communication with the DCU 70 so that urea is supplied from the injector 51 into the exhaust passage 41 or urea frozen in the urea tank 55 is melted by the urea tank heater 61. The control signal S8 for controlling the DCU 70 is output.

特に、本実施形態では、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比(具体的には理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい所定の空燃比)に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させて、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御(NOx還元制御)を行う。つまり、PCM60は、ドライバのアクセル操作に応じたエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて(基本的にはメイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される)、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング(具体的には膨張行程)で燃料を噴射するポスト噴射を行って、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)に設定されるようにして、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させる。以下では、このようなNOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御を「DeNOx制御」と呼ぶ。なお、「DeNOx」の文言中の「De」は分離や除去を意味する接頭語である。なお、後述するNH3供給DeNOx制御についても、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御行うため「DeNOx制御」に含まれる。 In particular, in the present embodiment, the PCM 60 sets the air-fuel ratio of the exhaust gas from the fuel injection valve 20 so as to set the target air-fuel ratio (specifically, near the stoichiometric air-fuel ratio or a predetermined air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio). Control (NOx reduction control) is performed to reduce the NOx occluded in the NOx catalyst 45 by post injection. That is, the PCM 60 adds to the main injection that injects fuel into the cylinders in order to output the engine torque according to the driver's accelerator operation (basically, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean in the main injection). After this main injection, post injection is performed to inject fuel at a timing that does not contribute to engine torque output (specifically, an expansion stroke), and the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced. The NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reduced so as to be set to a state close to the theoretical air-fuel ratio (λ≈1) or a rich state smaller than the theoretical air-fuel ratio (λ <1). Hereinafter, such control for reducing the NOx stored in the NOx catalyst 45 is referred to as “DeNOx control”. Note that “De” in the word “DeNOx” is a prefix meaning separation or removal. Note that NH 3 supply DeNOx control, which will be described later, is also included in “DeNOx control” in order to perform control for reducing NOx stored in the NOx catalyst 45.

また、詳細は後述するが、PCM60は、「NOx還元制御手段」として機能する。   Although details will be described later, the PCM 60 functions as “NOx reduction control means”.

なお、PCM60は、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。   The PCM 60 stores a CPU, various programs interpreted and executed on the CPU (including a basic control program such as an OS and an application program that is activated on the OS and realizes a specific function), programs, and various data. It is configured by a computer having an internal memory such as a ROM or RAM for storing.

<燃料噴射制御>
次に、図3を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。図3は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート(燃料噴射制御フロー)である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてPCM60に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。
<Fuel injection control>
Next, the fuel injection control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart (fuel injection control flow) showing the fuel injection control according to the embodiment of the present invention. This fuel injection control flow is started when the ignition of the vehicle is turned on and the PCM 60 is turned on, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.

まず、ステップS101では、PCM60は、車両の運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、アクセル開度センサ150が検出したアクセル開度、車速センサ151が検出した車速、クランク角センサ100が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。   First, in step S101, the PCM 60 acquires the driving state of the vehicle. Specifically, the PCM 60 is currently set to at least the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 150, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 151, the crank angle detected by the crank angle sensor 100, and the transmission of the vehicle. Get the gear position.

次いで、ステップS102では、PCM60は、ステップS101で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、PCM60は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ(予め作成されてメモリなどに記憶されている)の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。   Next, in step S102, the PCM 60 sets a target acceleration based on the driving state of the vehicle including the operation of the accelerator pedal acquired in step S101. Specifically, the PCM 60 determines the acceleration corresponding to the current vehicle speed and gear stage from acceleration characteristic maps (created in advance and stored in a memory or the like) defined for various vehicle speeds and various gear stages. A characteristic map is selected, and a target acceleration corresponding to the current accelerator opening is determined with reference to the selected acceleration characteristic map.

次いで、ステップS103では、PCM60は、ステップS102で決定された目標加速度を実現するためのエンジンEの目標トルクを決定する。この場合、PCM60は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンEが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。   Next, in step S103, the PCM 60 determines a target torque of the engine E for realizing the target acceleration determined in step S102. In this case, the PCM 60 determines a target torque within the range of torque that can be output by the engine E based on the current vehicle speed, gear stage, road surface gradient, road surface μ, and the like.

次いで、ステップS104では、PCM60は、ステップS103で決定された目標トルクをエンジンEから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁20から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量(メイン噴射量)である。   Next, in step S104, the PCM 60 calculates the fuel injection amount to be injected from the fuel injection valve 20 based on the target torque and the engine speed so as to output the target torque determined in step S103 from the engine E. . This fuel injection amount is a fuel injection amount (main injection amount) applied in main injection.

他方で、上記したステップS102〜S104の処理と並行して、ステップS105において、PCM60は、エンジンEの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、PCM60は、上記したDeNOx制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。この場合、PCM60は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量(ポスト噴射量)や、ポスト噴射を行うタイミング(ポスト噴射タイミングなど)も決定する。これらについては、詳細は後述する。   On the other hand, in parallel with the processing of steps S102 to S104 described above, in step S105, the PCM 60 sets a fuel injection pattern according to the operating state of the engine E. Specifically, when performing the above-described DeNOx control, the PCM 60 sets a fuel injection pattern for performing at least post injection in addition to main injection. In this case, the PCM 60 also determines the fuel injection amount (post injection amount) applied in the post injection and the timing (post injection timing etc.) for performing the post injection. Details of these will be described later.

ステップS104及びS105の後、ステップS106に進み、PCM60は、ステップS104で算出されたメイン噴射量及びステップS105で設定された燃料噴射パターンに基づき(ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む)、燃料噴射弁20を制御する。つまり、PCM60は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁20を制御する。   After steps S104 and S105, the process proceeds to step S106, where the PCM 60 is based on the main injection amount calculated in step S104 and the fuel injection pattern set in step S105 (when post injection is performed, the post injection amount or post injection). The fuel injection valve 20 is controlled. That is, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 so that a desired amount of fuel is injected in a desired fuel injection pattern.

<DeNOx制御>
以下では、本発明の実施形態によるDeNOx制御について具体的に説明する。
<DeNOx control>
Hereinafter, DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

最初に、本発明の実施形態によるDeNOx制御の基本概念について説明する。本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはNOx吸蔵量が限界付近にある場合に、NOx触媒45に吸蔵されたNOxをほぼ0にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「アクティブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。こうすることで、NOx触媒45に多量に吸蔵されたNOxを強制的に還元して、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。   First, the basic concept of DeNOx control according to an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the PCM 60 reduces the NOx occluded in the NOx catalyst 45 to approximately 0 when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is equal to or greater than a predetermined amount, typically when the NOx occlusion amount is near the limit. DeNOx control (hereinafter referred to as “active DeNOx control where appropriate”), in which post-injection is performed from the fuel injection valve 20 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is continuously set to a target air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or lower than the stoichiometric air-fuel ratio. ”). By so doing, NOx stored in the NOx catalyst 45 in a large amount is forcibly reduced, and the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 is reliably ensured.

また、本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量未満であっても、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「パッシブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。このパッシブDeNOx制御は、加速時のようなメイン噴射量が増加して排気ガスの空燃比が低下するような状況に乗じて、空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するようにポスト噴射を行うので、排気ガスの空燃比が低下しない状況(つまり非加速時)においてDeNOx制御を行う場合よりも、空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射量が少なくなる。また、パッシブDeNOx制御は、車両の加速に乗じて行われるので、比較的高頻度で行われることとなる。   Further, in this embodiment, even if the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is less than a predetermined amount, the PCM 60 is occluded in the NOx catalyst 45 when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration. In order to reduce the NOx, DeNOx control (hereinafter referred to as “passive DeNOx control” as appropriate) is performed in which the fuel injection valve 20 performs post-injection so as to temporarily set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio. . In this passive DeNOx control, the air-fuel ratio is adjusted to a target air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or below the stoichiometric air-fuel ratio by multiplying the situation where the main injection amount increases during acceleration and the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases. Since the post-injection is performed so as to be set, the post-injection amount for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is smaller than in the case where the DeNOx control is performed in a situation where the air-fuel ratio of the exhaust gas does not decrease (that is, during non-acceleration) Become. Further, since the passive DeNOx control is performed by taking advantage of acceleration of the vehicle, it is performed at a relatively high frequency.

また、本実施形態では、PCM60は、NOxをSCR触媒47で浄化すべき状況において、尿素インジェクタ51からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合に、NOx触媒45からNH3をSCR触媒47に供給させるために行うDeNOx制御(以下では適宜「NH3供給DeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。このNH3供給DeNOx制御は、NOxをSCR触媒47で浄化すべき状況において、尿素インジェクタ51からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合に、SCR触媒47に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒47において排気ガス中のNOxを浄化することができないこととなることを防ぐため、排気ガスの空燃比をリッチ化させたNOx還元制御を実行してNOx触媒45からNH3をSCR触媒47に供給させ、SCR触媒47におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒47における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができるものである。 Further, in the present embodiment, PCM60, in situation to purify NOx in the SCR catalyst 47, if the urea injection from the urea injector 51 is determined not to be normally, the NH 3 from the NOx catalyst 45 SCR DeNOx control (hereinafter referred to as “NH 3 supply DeNOx control” as appropriate) performed to supply the catalyst 47 is performed. In this NH 3 supply DeNOx control, in a situation where NOx is to be purified by the SCR catalyst 47, when it is determined that the urea injection from the urea injector 51 cannot be performed normally, the NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is reduced. In order to prevent the SCR catalyst 47 from purifying NOx in the exhaust gas due to the shortage, the NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched is executed, and the NH 3 from the NOx catalyst 45 is performed. Is supplied to the SCR catalyst 47, and the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is increased, whereby the purification rate of NOx in the exhaust gas in the SCR catalyst 47 can be increased.

本実施形態では、上述のパッシブDeNOx制御を適用することで、DeNOxによる燃費悪化などを抑制しつつ、DeNOxを高頻度で行うようにする。パッシブDeNOx制御は比較的短い期間しか行われないが、高頻度で行われるので、NOx触媒45のNOx吸蔵量を効率的に低下させることができる。その結果、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量以上になりにくくなるので、パッシブDeNOx制御よりも多量のポスト噴射量を要するアクティブDeNOx制御の実行頻度を低下させることができ、DeNOxによる燃費悪化を効果的に改善することが可能となる。   In the present embodiment, by applying the above-described passive DeNOx control, DeNOx is performed at a high frequency while suppressing deterioration in fuel efficiency due to DeNOx. Although the passive DeNOx control is performed only for a relatively short period, it is performed at a high frequency, so that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 can be efficiently reduced. As a result, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is less likely to exceed a predetermined amount, so that the frequency of execution of active DeNOx control that requires a larger amount of post-injection than passive DeNOx control can be reduced, and fuel consumption deterioration due to DeNOx can be reduced. It becomes possible to improve effectively.

更に、本実施形態では、上記のアクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料(つまりHC)として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。   Further, in the present embodiment, when the above-described active DeNOx control is executed, the post-injected fuel is burned in the cylinder of the engine E, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. In this case, the PCM 60 performs the post-injection at the timing when the post-injected fuel is combusted in the cylinder. Specifically, the PCM 60 sets a predetermined timing in the first half of the expansion stroke of the engine E as a post injection timing in the active DeNOx control. By applying such post injection timing in the active DeNOx control, the post-injected fuel is discharged as it is as unburned fuel (that is, HC) and the oil dilution by the post-injected fuel is suppressed. ing.

他方で、本実施形態では、PCM60は、上記のパッシブDeNOx制御を実行する場合には、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路41に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路41に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをパッシブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク(煤)が発生することを抑制するようにしている。   On the other hand, in the present embodiment, when the above-described passive DeNOx control is performed, the PCM 60 causes the post-injected fuel to be discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without burning in the cylinder of the engine E. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. In this case, the PCM 60 performs the post-injection at the timing when the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without being burned in the cylinder. Specifically, the PCM 60 sets a predetermined timing in the latter half of the expansion stroke of the engine E as a post injection timing in the passive DeNOx control. By applying such post-injection timing in passive DeNOx control, it is possible to prevent the post-injected fuel from burning in the cylinder and generating smoke.

更に、本実施形態では、上記のNH3供給DeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程前半における所定のタイミングを、NH3供給DeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料(つまりHC)として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。 Further, in the present embodiment, when the above NH 3 supply DeNOx control is executed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio by burning the post-injected fuel in the cylinder of the engine E. To do. In this case, the PCM 60 performs the post-injection at the timing when the post-injected fuel is combusted in the cylinder. Specifically, the PCM 60 sets a predetermined timing in the first half of the expansion stroke of the engine E as the post injection timing in the NH 3 supply DeNOx control. By applying such post injection timing in the active DeNOx control, the post-injected fuel is discharged as it is as unburned fuel (that is, HC), and the oil dilution by the post-injected fuel is suppressed. ing.

ここで、図4を参照して、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御のそれぞれを実行するエンジンEの運転領域について説明する。図4は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図4において、曲線L1は、エンジンEの最大トルク線を示している。   Here, with reference to FIG. 4, the operation area | region of the engine E which performs each of passive DeNOx control and active DeNOx control in embodiment of this invention is demonstrated. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the engine speed, and the vertical axis indicates the engine load. In FIG. 4, a curve L1 indicates the maximum torque line of the engine E.

図4に示すように、本実施形態では、PCM60は、エンジン負荷が第1所定負荷Lo1以上で第2所定負荷Lo2(>第1所定負荷Lo1)未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第1所定回転数N1以上で第2所定回転数N2(>第1所定回転数N1)未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号R12に示す運転領域(以下では「アクティブDeNOx実行領域R12」と呼ぶ。)に含まれる場合に、アクティブDeNOx制御を実行する。このようなアクティブDeNOx実行領域R12を採用する理由は以下の通りである。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the PCM 60 is in an intermediate load region where the engine load is equal to or higher than the first predetermined load Lo1 and lower than the second predetermined load Lo2 (> first predetermined load Lo1), and When the engine speed is in the middle engine speed range that is greater than or equal to the first predetermined engine speed N1 and less than the second predetermined engine speed N2 (> the first predetermined engine speed N1), that is, the engine load and the engine engine speed are indicated by reference numeral R12. When included in the region (hereinafter referred to as “active DeNOx execution region R12”), the active DeNOx control is executed. The reason for adopting such an active DeNOx execution region R12 is as follows.

上述したように、アクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がそのまま排出されることによるHCの発生やポスト噴射された燃料によるオイル希釈などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。この場合、本実施形態では、ポスト噴射された燃料を燃焼させたときに、スモークの発生を抑制すると共に、HCの発生(つまり不完全燃焼による未燃燃料の排出)を抑制するようにする。具体的には、ポスト噴射された燃料が燃焼するまでの時間をできるだけかせぐようにし、つまり空気と燃料が適切に混合された状態で着火が生じるようにして、スモーク及びHCの発生を抑制している。このために、アクティブDeNOx制御時には適量のEGRガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を効果的に遅延させるようにしている。   As described above, when executing the active DeNOx control, the post-injected fuel is reduced from the viewpoint of suppressing the generation of HC due to the post-injected fuel being discharged as it is or the oil dilution by the post-injected fuel. Post injection is performed at the timing of combustion in the cylinder. In this case, in this embodiment, when the post-injected fuel is burned, the generation of smoke is suppressed and the generation of HC (that is, the discharge of unburned fuel due to incomplete combustion) is suppressed. Specifically, the generation of smoke and HC is suppressed by maximizing the time until the post-injected fuel burns as much as possible, that is, ignition occurs in a state where air and fuel are properly mixed. Yes. For this reason, the ignition of post-injected fuel is effectively delayed by introducing an appropriate amount of EGR gas during active DeNOx control.

なお、アクティブDeNOx制御時にHCの発生を抑制する理由は、上記のようにEGRガスを導入する場合に、HCもEGRガスとして吸気系INに還流されて、このHCがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうのを防止するためである。加えて、NOx触媒45の温度が低く、HCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が確保されないような領域においてアクティブDeNOx制御を実行したときに、HCが浄化されずに排出されてしまうのを防止するためである。因みに、アクティブDeNOx実行領域R12には、そのようなHCの浄化性能が確保されないようなNOx触媒45の温度が比較的低い領域も含めている。
また、アクティブDeNOx制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するPMはDPF46に捕集されるが、このDPF46に捕集されたPMを燃焼除去するためのDPF再生(DeNOx制御と同様にポスト噴射させる制御)が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうのを抑制するためである。
The reason for suppressing the generation of HC during the active DeNOx control is that when EGR gas is introduced as described above, HC is also recirculated to the intake system IN as EGR gas, and this HC becomes a binder and is combined with soot. This is to prevent the gas passage from being blocked. In addition, when active DeNOx control is performed in an area where the temperature of the NOx catalyst 45 is low and HC purification performance (HC purification performance by DOC in the NOx catalyst 45) is not ensured, HC is not purified. This is to prevent discharge. Incidentally, the active DeNOx execution region R12 includes a region where the temperature of the NOx catalyst 45 where the HC purification performance is not ensured is relatively low.
The reason for suppressing the generation of smoke during active DeNOx control is that PM corresponding to the smoke is collected by the DPF 46, but DPF regeneration for burning and removing the PM collected by the DPF 46 (similar to DeNOx control). This is to prevent the fuel efficiency and the like from being deteriorated by frequently performing post-injection control).

ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンEに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやHCが発生する傾向にある。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができずに途中で着火が生じ、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやHCが発生してしまう。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、NOx触媒45の温度が低く、NOx触媒45のNOx還元機能が十分に発揮されなくなる。加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。
なお、上記ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。
By the way, when the engine load increases, the air introduced into the engine E in order to achieve the target air-fuel ratio is reduced, so that there is not enough oxygen necessary to properly burn the post-injected fuel, so that smoke and HC Tend to occur. In particular, when the engine load increases, the in-cylinder temperature rises and the time until the post-injected fuel is ignited cannot be properly secured, and ignition occurs midway, that is, the air and fuel are mixed properly. Combustion occurs in a state where it is not performed, and smoke and HC are generated. On the other hand, in a region where the engine load is considerably low, the temperature of the NOx catalyst 45 is low, and the NOx reduction function of the NOx catalyst 45 is not sufficiently exhibited. In addition, in this region, the post-injected fuel does not burn properly, that is, misfire occurs.
In addition, although the phenomenon regarding an engine load was described above, the same phenomenon arises also about an engine speed.

以上のことから、本実施形態では、中負荷域且つ中回転域に対応するエンジンEの運転領域を、アクティブDeNOx制御を実行するアクティブDeNOx実行領域R12として採用している。換言すると、本実施形態では、アクティブDeNOx実行領域R12でのみ、アクティブDeNOx制御を実行することとし、アクティブDeNOx実行領域R12以外の運転領域では、アクティブDeNOx制御の実行を禁止する。このようにアクティブDeNOx制御の実行を禁止することとしたエンジンEの運転領域では、特にアクティブDeNOx実行領域R12よりも高負荷側又は高回転側の領域では(符号R13を付した領域)では、SCR触媒47のNOx浄化性能が十分に確保されているので、SCR触媒47がNOxを浄化することとなり、DeNOx制御を実行しなくても車両からのNOxの排出を防止することができる。   From the above, in this embodiment, the operation region of the engine E corresponding to the medium load region and the medium rotation region is employed as the active DeNOx execution region R12 for executing the active DeNOx control. In other words, in this embodiment, the active DeNOx control is executed only in the active DeNOx execution region R12, and the execution of the active DeNOx control is prohibited in the operation region other than the active DeNOx execution region R12. Thus, in the operation region of the engine E for which execution of the active DeNOx control is prohibited, particularly in the region on the higher load side or the higher rotation side than the active DeNOx execution region R12 (region denoted by reference numeral R13), the SCR Since the NOx purification performance of the catalyst 47 is sufficiently secured, the SCR catalyst 47 purifies NOx, and NOx emission from the vehicle can be prevented without executing DeNOx control.

また、本実施形態では、SCR触媒47でNOxを浄化させる領域R13よりも更に高負荷側の領域(符号R11を付した領域であり、以下では「パッシブDeNOx実行領域R11」と呼ぶ。)では、排気ガス量が大きくなり、SCR触媒47でNOxを浄化しきれなくなるので、パッシブDeNOx制御を実行する。このパッシブDeNOx制御では、上記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路41に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。パッシブDeNOx実行領域R11では、NOx触媒45の温度が十分に高く、HCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が確保されているので、このように排出された未燃燃料をNOx触媒45で適切に浄化することができる。
なお、パッシブDeNOx制御において、アクティブDeNOx制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、上述したように、エンジン負荷が高くなるとアクティブDeNOx制御の実行を禁止することとした理由と同様である。そのため、パッシブDeNOx制御では、ポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路41に排出している。
Further, in this embodiment, in the region on the higher load side than the region R13 in which the SCR catalyst 47 purifies NOx (the region denoted by reference numeral R11, hereinafter referred to as “passive DeNOx execution region R11”). Since the amount of exhaust gas increases and the SCR catalyst 47 cannot completely purify NOx, passive DeNOx control is executed. In this passive DeNOx control, as described above, post-injection is performed at a timing at which the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without being combusted in the cylinder. In the passive DeNOx execution region R11, the temperature of the NOx catalyst 45 is sufficiently high, and the HC purification performance (HC purification performance by DOC in the NOx catalyst 45) is ensured, so the unburned fuel discharged in this way Can be appropriately purified by the NOx catalyst 45.
In passive DeNOx control, smoke is generated when post-injected fuel is combusted in the cylinder as in active DeNOx control. As described above, the reason is the same as the reason why the execution of the active DeNOx control is prohibited when the engine load increases. Therefore, in passive DeNOx control, the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without burning in the cylinder.

ここで、図4中の矢印A11に示すようにエンジンの運転状態が変化したときのアクティブDeNOx制御の具体例について説明する。まず、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に入ると(符号A12参照)、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行する。そして、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12を外れると(符号A13参照)、PCM60は、アクティブDeNOx制御を一旦中止する。このときには、SCR触媒47がNOxを浄化することとなる。そして、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に再度入ると(符号A14参照)、PCM60は、アクティブDeNOx制御を再開する。こうすることで、NOx触媒45に吸蔵されたNOxがほぼ0に低下するまで、アクティブDeNOx制御を終了させないようにする。   Here, a specific example of active DeNOx control when the engine operating state changes as indicated by an arrow A11 in FIG. 4 will be described. First, when the operating state of the engine enters the active DeNOx execution region R12 (see symbol A12), the PCM 60 executes active DeNOx control. When the engine operating state deviates from the active DeNOx execution region R12 (see A13), the PCM 60 temporarily stops the active DeNOx control. At this time, the SCR catalyst 47 purifies NOx. When the engine operating state reenters the active DeNOx execution region R12 (see reference A14), the PCM 60 resumes active DeNOx control. By doing so, the active DeNOx control is not terminated until the NOx occluded in the NOx catalyst 45 drops to almost zero.

次に、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御を行う温度範囲について説明する。基本的には、NOx触媒45は、比較的低温域においてNOx浄化性能を発揮し、SCR触媒47は、比較的高温域、具体的にはNOx触媒45のNOx浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域においてNOx浄化性能を発揮する。本実施形態では、SCR触媒47により所定以上のNOx浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を判定温度(以下では「SCR判定温度」と呼ぶ。)として用い、PCM60は、SCR触媒47の温度(以下では「SCR温度」と呼ぶ。)がSCR判定温度未満である場合にのみ、パッシブDeNOx制御又はアクティブDeNOx制御を実行し、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、NH3供給DeNOx制御を実行する。 Next, the temperature range in which passive DeNOx control and active DeNOx control are performed in the embodiment of the present invention will be described. Basically, the NOx catalyst 45 exhibits NOx purification performance in a relatively low temperature range, and the SCR catalyst 47 has a relatively high temperature range, specifically, a temperature range where the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 is exhibited. It exhibits NOx purification performance in a high temperature range. In the present embodiment, the temperature near the lower boundary value of the temperature range in which the NOx purification rate equal to or higher than a predetermined value is obtained by the SCR catalyst 47 is used as the determination temperature (hereinafter referred to as “SCR determination temperature”). Passive DeNOx control or active DeNOx control is executed only when the temperature of the SCR catalyst 47 (hereinafter referred to as “SCR temperature”) is lower than the SCR determination temperature, and when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature. , NH 3 supply DeNOx control is executed.

次に、図5を参照して、本発明の実施形態においてDeNOx制御時に適用するポスト噴射量(以下では「DeNOx用ポスト噴射量」と呼ぶ。)の算出方法について説明する。図5は、本発明の実施形態によるDeNOx用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャート(DeNOx用ポスト噴射量算出フロー)である。このDeNOx用ポスト噴射量算出フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローと並行して実行される。つまり、燃料噴射制御が行われている最中に、DeNOx用ポスト噴射量が随時算出される。DeNOx用ポスト噴射量には、NH3供給DeNOxのためのポスト噴射量が含まれる。 Next, a method for calculating the post injection amount (hereinafter referred to as “DeNOx post injection amount”) applied during DeNOx control in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart (DeNOx post injection amount calculation flow) showing the DeNOx post injection amount calculation processing according to the embodiment of the present invention. This DeNOx post-injection amount calculation flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. That is, while the fuel injection control is being performed, the post injection amount for DeNOx is calculated as needed. The post-injection amount for DeNOx includes the post-injection amount for NH 3 supply DeNOx.

まず、ステップS111では、PCM60は、エンジンEの運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エアフローセンサ101によって検出された吸入空気量(新気量)、O2センサ111によって検出された排気ガスの酸素濃度、図3のステップS104で算出されたメイン噴射量を取得する。また、PCM60は、所定のモデルなどにより求められた、EGR装置43によって吸気系INに還流される排気ガス量(EGRガス量)も取得する。加えて、SCR触媒47に吸着されたアンモニアの量であるアンモニア吸着量を取得する。この場合、PCM60は、推定したアンモニア吸着量を取得する。アンモニア吸着量の推定方法については、詳細は後述する。 First, in step S111, the PCM 60 acquires the operating state of the engine E. Specifically, the PCM 60 determines at least the intake air amount (fresh air amount) detected by the air flow sensor 101, the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the O 2 sensor 111, and the main calculated in step S104 of FIG. Get the injection amount. Further, the PCM 60 also acquires an exhaust gas amount (EGR gas amount) recirculated to the intake system IN by the EGR device 43, which is obtained by a predetermined model or the like. In addition, an ammonia adsorption amount that is the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst 47 is acquired. In this case, the PCM 60 acquires the estimated ammonia adsorption amount. The method for estimating the ammonia adsorption amount will be described later in detail.

次いで、ステップS112では、PCM60は、ステップS111で取得したSCR触媒47のアンモニア吸着量に基づいて、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元するために適用する目標空燃比を設定する。具体的には、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、パッシブDeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、NH3供給DeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比のそれぞれを、SCR触媒47のアンモニア吸着量に基づき設定する。この目標空燃比の設定方法について、図6を参照して具体的に説明する。 Next, in step S112, the PCM 60 sets a target air-fuel ratio to be applied to reduce NOx stored in the NOx catalyst 45 based on the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 acquired in step S111. Specifically, the PCM 60 is applied when executing the target air-fuel ratio applied when executing the active DeNOx control, the target air-fuel ratio applied when executing the passive DeNOx control, and the NH 3 supply DeNOx control. Each target air-fuel ratio is set based on the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. A method for setting the target air-fuel ratio will be specifically described with reference to FIG.

図6は、本発明の実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。図6は、横軸にSCR触媒47のアンモニア吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。   FIG. 6 is an explanatory diagram for a target air-fuel ratio setting method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47, and the vertical axis indicates the target air-fuel ratio.

図6において、「λ1」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ1よりもリッチ側の空燃比の領域R21は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ1よりもリーン側の空燃比の領域R22は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、限度空燃比λ2よりもリッチ側の空燃比の領域R23は、未燃燃料がEGR装置43に供給されてしまうことによるEGR装置43の信頼性の低下の問題が生じることを抑制するため、目標空燃比、例えばグラフG13による第二目標空燃比が限度空燃比λ2を超えて領域R23内に設定されないようになっている。また、グラフG11は、パッシブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、グラフG12は、アクティブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比(第一目標空燃比)を示している。グラフG13は、NH3供給DeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比(第二目標空燃比)を示している。これらのグラフG11、G12、G13は、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を規定したマップに相当する。 In FIG. 6, “λ1” indicates the stoichiometric air-fuel ratio, and an air-fuel ratio region R21 richer than the stoichiometric air-fuel ratio λ1 indicates an air-fuel ratio range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. An air-fuel ratio region R22 that is leaner than the theoretical air-fuel ratio λ1 indicates an air-fuel ratio range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 cannot be reduced. Further, the air-fuel ratio region R23 on the richer side than the limit air-fuel ratio λ2 suppresses the occurrence of the problem of deterioration in the reliability of the EGR device 43 due to unburned fuel being supplied to the EGR device 43. The target air-fuel ratio, for example, the second target air-fuel ratio according to the graph G13, does not exceed the limit air-fuel ratio λ2 and is not set in the region R23. The graph G11 shows the target air-fuel ratio that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 when the passive DeNOx control is executed, and the graph G12 shows the SCR catalyst 47 when the active DeNOx control is executed. The target air-fuel ratio (first target air-fuel ratio) to be set according to the ammonia adsorption amount is shown. The graph G13 shows the target air-fuel ratio (second target air-fuel ratio) that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 when executing the NH 3 supply DeNOx control. These graphs G11, G12, and G13 correspond to maps that define the target air-fuel ratio to be set according to the ammonia adsorption amount.

基本的には、目標空燃比を領域R21内においてリッチ側に設定すると、NOx触媒45に供給されるHC、H2Oの量、すなわち「H」成分の総量が増大され、NOx触媒45からのNH3の発生量が増大する。別の言い方によれば、目標空燃比を領域R21内においてリッチ側に設定するとき、ポスト噴射時期等の設定により未燃燃料を排気ガス中に排出する場合にはHC及びCO等が排気ガス中に増大することとなり、又はポスト噴射時期等の設定により筒内燃焼を実現する場合には、H2O及びCO2等が排気ガス中に増大することとなって、排気ガス中の「H」成分の総量が増大され、NOx触媒45からのNH3の発生量が増大する。
これを考慮して、本実施形態では、グラフG13に示すように、NH3供給DeNOx制御を実行する場合における目標空燃比がアクティブDeNOx制御を実行する場合の目標空燃比よりもリッチ側に設定されている。NH3供給DeNOx制御においては、NOx触媒45に供給される「H」成分の総量が増大され、NOx触媒45からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒45から発生するNH3の発生量が増大されることができる。
Basically, when the target air-fuel ratio is set to the rich side in the region R21, the amount of HC and H 2 O supplied to the NOx catalyst 45, that is, the total amount of “H” components is increased. The amount of NH 3 generated increases. In other words, when the target air-fuel ratio is set to the rich side in the region R21, when unburned fuel is discharged into the exhaust gas by setting the post-injection timing or the like, HC, CO, etc. are in the exhaust gas. Or when in-cylinder combustion is realized by setting the post-injection timing or the like, H 2 O, CO 2, etc. increase in the exhaust gas, resulting in “H” in the exhaust gas. The total amount of components is increased, and the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 is increased.
In consideration of this, in the present embodiment, as shown in the graph G13, the target air-fuel ratio when executing the NH 3 supply DeNOx control is set to be richer than the target air-fuel ratio when executing the active DeNOx control. ing. In NH 3 supply DeNOx control is increased the total amount of "H" component supplied to the NOx catalyst 45, it becomes easy to increase the amount of NH 3 is generated from the NOx catalyst 45, the NH 3 generated from the NOx catalyst 45 The amount generated can be increased.

グラフG13において、SCR触媒47のアンモニア吸着量が比較的少ない場合には、NH3供給DeNOx制御の目標空燃比は、排気ガス中の「H」成分の総量が増大され且つNOx触媒45からのNH3発生量が増大するように、リッチ側においても限度空燃比λ2近傍の値に設定されている。これに対し、グラフG13において、SCR触媒47のアンモニア吸着量が比較的多い場合には、NH3供給DeNOx制御の目標空燃比は、SCR触媒47のアンモニア吸着量の目標吸着量までの不足分に応じて、リッチ側の領域R21のうち比較的理論空燃比に近い値に設定されている。このように、NH3供給DeNOx制御の目標空燃比は、SCR触媒47のアンモニア吸着量が増大されるにつれて、理論空燃比に近づけられる(リッチ側の領域R21内においてリーン側の最小値に近づく)ように設定されることにより、SCR触媒47のアンモニア吸着量の目標吸着量までの不足分に対応したNH3の発生量をNOx触媒45からNH3が発生させることができる。また、NH3供給DeNOx制御によりNOx触媒45から発生されたNH3がSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことも抑制することができる。 In graph G13, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is relatively small, the target air-fuel ratio of the NH 3 supply DeNOx control is such that the total amount of “H” components in the exhaust gas is increased and the NHx from the NOx catalyst 45 is increased. 3 A value close to the limit air-fuel ratio λ2 is set even on the rich side so that the generation amount increases. On the other hand, in the graph G13, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is relatively large, the target air-fuel ratio of the NH 3 supply DeNOx control is a shortage of the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 to the target adsorption amount. Accordingly, the value is set relatively close to the stoichiometric air-fuel ratio in the rich region R21. Thus, the target air-fuel ratio of the NH 3 supply DeNOx control is brought closer to the stoichiometric air-fuel ratio as the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is increased (closer to the lean-side minimum value in the rich-side region R21). by setting so, the generation amount of NH 3 which corresponds to the shortage to the target adsorption amount of ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 can be NH 3 is generated from the NOx catalyst 45. Further, it is possible to suppress the NH 3 generated from the NOx catalyst 45 by the NH 3 supply DeNOx control from being released without being adsorbed by the SCR catalyst 47.

これに対して、グラフG12に示すように、アクティブDeNOx制御は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxをほぼ0にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるために、アクティブDeNOx制御の目標空燃比を設定している。従って、アクティブDeNOx制御が実行される条件(NOx触媒45温度等の条件)下においては、NOx触媒45においてNOx浄化を行い、SCR触媒47においてNH3を用いるNOx浄化を行わないことから、アクティブDeNOx制御においては、NOx触媒45からNH3を意図的に発生させるという観点によらずに目標空燃比が設定されている。また、アクティブDeNOx制御においては、実行条件等からNOx触媒45からNH3が発生したとしても比較的少量であった。 On the other hand, as shown in the graph G12, the active DeNOx control is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is close to the stoichiometric air-fuel ratio or lower than the stoichiometric air-fuel ratio in order to reduce the NOx occluded in the NOx catalyst 45 to almost zero. In order to perform post-injection from the fuel injection valve 20 so as to continuously set the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio of active DeNOx control is set. Therefore, under conditions where the active DeNOx control is executed (conditions such as the temperature of the NOx catalyst 45), the NOx catalyst 45 performs NOx purification, and the SCR catalyst 47 does not perform NOx purification using NH 3. In the control, the target air-fuel ratio is set regardless of the viewpoint of intentionally generating NH 3 from the NOx catalyst 45. Further, in the active DeNOx control, even if NH 3 is generated from the NOx catalyst 45 due to execution conditions or the like, the amount is relatively small.

また、グラフG11に示すように、パッシブDeNOx制御は、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるために、パッシブDeNOx制御の目標空燃比を設定している。従って、パッシブDeNOx制御が実行される条件(NOx触媒温度等の条件)下においては、NOx触媒45においてNOx浄化を行い、SCR触媒47においてNH3を用いるNOx浄化を行わないことから、パッシブDeNOx制御においては、NOx触媒45からNH3を意図的に発生させるという観点によらずに目標空燃比が設定されている。また、パッシブDeNOx制御においては、実行条件等からNOx触媒45からNH3が発生したとしても比較的少量であった。 Further, as shown in the graph G11, the passive DeNOx control is performed so that the NOx stored in the NOx catalyst 45 is reduced when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to acceleration of the vehicle. In order to post-inject from the fuel injection valve 20 so as to temporarily set the target air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio for passive DeNOx control is set. Therefore, under conditions where passive DeNOx control is executed (conditions such as NOx catalyst temperature), NOx purification is performed in the NOx catalyst 45 and NOx purification using NH 3 is not performed in the SCR catalyst 47, so that passive DeNOx control is performed. In this case, the target air-fuel ratio is set irrespective of the viewpoint of intentionally generating NH 3 from the NOx catalyst 45. Further, in the passive DeNOx control, even if NH 3 is generated from the NOx catalyst 45 due to execution conditions or the like, the amount is relatively small.

ここで、本実施形態によるSCR触媒47のアンモニア吸着量の推定方法について簡単に説明する。このアンモニア吸着量の推定方法は、PCM60によって実行される。PCM60は、SCR触媒47に吸着されたNH3の吸着量を推定又は検出して取得するNH3吸着量取得手段としても機能する。
まず、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、尿素インジェクタ51からの尿素噴射によりSCR触媒47に供給された単位時間当たりのアンモニア供給量を求める。また、PCM60は、エンジンEの運転状態、及びNOx触媒温度やNOx吸蔵量などのNOx触媒45の状態に基づき、DeNOx制御時にNOx触媒45から発生した単位時間当たりのアンモニア発生量を求める。また、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度や排気ガス中のNOx濃度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、SCR触媒47においてNOxの還元浄化により消費された単位時間当たりのアンモニア消費量を求める。
Here, a method for estimating the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 according to the present embodiment will be briefly described. This ammonia adsorption amount estimation method is executed by the PCM 60. The PCM 60 also functions as an NH 3 adsorption amount acquisition unit that estimates and detects the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47.
First, the PCM 60 per unit time supplied to the SCR catalyst 47 by urea injection from the urea injector 51 based on the exhaust gas state such as the exhaust gas amount and the exhaust gas temperature and the state of the SCR catalyst 47 such as the SCR temperature. Find the ammonia supply. Further, the PCM 60 obtains the ammonia generation amount per unit time generated from the NOx catalyst 45 during DeNOx control based on the operating state of the engine E and the state of the NOx catalyst 45 such as the NOx catalyst temperature and the NOx occlusion amount. Further, the PCM 60 is consumed by the reduction and purification of NOx in the SCR catalyst 47 based on the exhaust gas state such as the exhaust gas amount, the exhaust gas temperature and the NOx concentration in the exhaust gas, and the state of the SCR catalyst 47 such as the SCR temperature. Find the ammonia consumption per unit time.

この後、PCM60は、これらのアンモニア供給量、アンモニア発生量及びアンモニア消費量から、SCR触媒47における単位時間当たりの吸着アンモニア変化量(アンモニア吸着量の変化量)を求める。具体的には、PCM60は、「アンモニア供給量+アンモニア発生量−アンモニア消費量」より、単位時間当たりの吸着アンモニア変化量を求める。そして、PCM60は、求められた吸着アンモニア変化量を、現在のアンモニア吸着量、つまり前回推定されたアンモニア吸着量に適用することで、今回のアンモニア吸着量を求める。具体的には、PCM60は、吸着アンモニア変化量が正値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量に加算して今回のアンモニア吸着量を求め(この場合アンモニア吸着量は増加する)、吸着アンモニア変化量が負値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量から減算して今回のアンモニア吸着量を求める(この場合アンモニア吸着量は減少する)。PCM60は、このようにして推定したアンモニア吸着量を取得する。
なお、上記では、SCR触媒47のアンモニア吸着量を推定する例を示したが、他の例では、PCM60は、SCR触媒47のアンモニア吸着量を所定のセンサを用いて検出して取得してもよい。
Thereafter, the PCM 60 obtains an adsorption ammonia change amount (amount of change in the ammonia adsorption amount) per unit time in the SCR catalyst 47 from these ammonia supply amount, ammonia generation amount, and ammonia consumption amount. Specifically, the PCM 60 calculates the amount of change in adsorbed ammonia per unit time from “ammonia supply amount + ammonia generation amount−ammonia consumption amount”. Then, the PCM 60 obtains the current ammonia adsorption amount by applying the obtained adsorption ammonia change amount to the current ammonia adsorption amount, that is, the previously estimated ammonia adsorption amount. Specifically, if the amount of change in adsorbed ammonia is a positive value, the PCM 60 adds the amount of adsorbed ammonia to the previously estimated amount of adsorbed ammonia to obtain the current amount of adsorbed ammonia (in this case, ammonia adsorbed amount). If the amount of change in adsorbed ammonia is negative, the amount of adsorbed ammonia is subtracted from the amount of adsorbed ammonia estimated last time to obtain the current amount of adsorbed ammonia (in this case, the amount of adsorbed ammonia is Decrease). The PCM 60 acquires the ammonia adsorption amount estimated in this way.
In the above example, the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is estimated. However, in another example, the PCM 60 may detect and acquire the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 using a predetermined sensor. Good.

図5に戻って、ステップS113以降の処理について説明する。ステップS113では、PCM60は、ステップS111で取得された新気量及びEGRガス量に基づき、エンジンEに導入される空気量(つまり充填量)を算出する。そして、ステップS114では、PCM60は、ステップS113で算出された充填量から、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を算出する。   Returning to FIG. 5, the processing after step S113 will be described. In step S113, the PCM 60 calculates the amount of air (that is, the charging amount) introduced into the engine E based on the fresh air amount and the EGR gas amount acquired in step S111. In step S114, the PCM 60 calculates the oxygen concentration of the air introduced into the engine E from the filling amount calculated in step S113.

次いで、ステップS115では、PCM60は、ステップS112で設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量(DeNOx用ポスト噴射量)を算出する。つまり、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すればよいかを決定する。この場合、PCM60は、ステップS112で設定したアクティブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップS112で設定したパッシブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップS112で設定したNH3供給DeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量とをそれぞれ算出する。 Next, in step S115, the PCM 60 calculates a post injection amount (DeNOx post injection amount) necessary to realize the target air-fuel ratio set in step S112. That is, the PCM 60 determines how much post injection amount should be applied in addition to the main injection amount in order to set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio. In this case, the PCM 60 realizes the post-injection amount for realizing the target air-fuel ratio when the active DeNOx control set in step S112 is performed and the target air-fuel ratio when the passive DeNOx control set in step S112 is performed. And the post-injection amount for realizing the target air-fuel ratio when the NH 3 supply DeNOx control set in step S112 is performed.

具体的には、PCM60は、ステップS111で取得された酸素濃度(O2センサ111によって検出された酸素濃度)と、ステップS114で算出された酸素濃度との差を考慮して、DeNOx用ポスト噴射量を算出する。より詳しくは、PCM60は、メイン噴射した燃料を燃焼させたときに発生する排気ガスの空燃比から、検出された酸素濃度と算出された酸素濃度との差に応じてフィードバック処理を適宜行って、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためのDeNOx用ポスト噴射量を算出する。このようにDeNOx用ポスト噴射量を算出することで、DeNOx制御におけるポスト噴射によって、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを確実に還元させるようにしている。 Specifically, the PCM 60 takes into account the difference between the oxygen concentration acquired in step S111 (the oxygen concentration detected by the O 2 sensor 111) and the oxygen concentration calculated in step S114, and post injection for DeNOx. Calculate the amount. More specifically, the PCM 60 appropriately performs feedback processing according to the difference between the detected oxygen concentration and the calculated oxygen concentration from the air-fuel ratio of the exhaust gas generated when the main injected fuel is burned, A post injection amount for DeNOx for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio is calculated. By calculating the post-injection amount for DeNOx in this way, the air-fuel ratio of the exhaust gas is accurately set to the target air-fuel ratio by post-injection in DeNOx control, and NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reliably reduced. I am doing so.

以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御、パッシブDeNOx制御及びNH3供給DeNOx制御について具体的に説明する。
まず、図7を参照して、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御の実行要否を判定するために用いるアクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図7は、アクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(アクティブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。
Hereinafter, the active DeNOx control, the passive DeNOx control, and the NH 3 supply DeNOx control according to the embodiment of the present invention described above will be specifically described.
First, with reference to FIG. 7, the setting process of the active DeNOx control execution flag used for determining whether or not the execution of the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention is necessary will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an active DeNOx control execution flag setting process (active DeNOx control execution flag setting flow). This active DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG.

最初に、ステップS201では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、を取得する。この場合、NOx触媒温度は、例えば、NOx触媒45の直上流側に設けられた温度センサ112によって検出された温度に基づいて推定される(NOx触媒45とDPF46との間に設けられた温度センサ113によって検出された温度も用いてもよい)。また、SCR温度は、例えば、SCR触媒47の直上流側に設けられた温度センサ117によって検出された温度に基づいて推定される。また、NOx吸蔵量は、例えば、エンジンEの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて、排気ガス中のNOx量を推定し、このNOx量を積算していくことで求められる。   First, in step S201, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 acquires at least the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45. In this case, the NOx catalyst temperature is estimated based on, for example, the temperature detected by the temperature sensor 112 provided immediately upstream of the NOx catalyst 45 (a temperature sensor provided between the NOx catalyst 45 and the DPF 46). The temperature detected by 113 may also be used). The SCR temperature is estimated based on the temperature detected by the temperature sensor 117 provided immediately upstream of the SCR catalyst 47, for example. Further, the NOx occlusion amount is obtained by, for example, estimating the NOx amount in the exhaust gas based on the operating state of the engine E, the flow rate of the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas, and the like, and integrating this NOx amount. It is done.

次いで、ステップS202では、PCM60は、ステップS201で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満である場合(ステップS202:Yes)、処理はステップS203に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合(ステップS202:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   Next, in step S202, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S201 is lower than the SCR determination temperature. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature (step S202: Yes), the process proceeds to step S203. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature (step S202: No), the process proceeds to step S209. In this case, since NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control ( Step S209). Then, the process ends.

次いで、ステップS203では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する。NOx触媒温度が低い場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定しても、NOx触媒45は吸蔵しているNOxをほとんど還元しない。したがってステップS203では、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップS203の判定で用いる所定温度は、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能なNOx触媒温度に基づき設定される。ステップS203の判定の結果、NOx触媒温度が所定温度以上である場合(ステップS203:Yes)、処理はステップS204に進む。これに対して、NOx触媒温度が所定温度未満である場合(ステップS203:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。   Next, in step S203, the PCM 60 determines whether or not the NOx catalyst temperature acquired in step S201 is equal to or higher than a predetermined temperature. When the NOx catalyst temperature is low, the NOx catalyst 45 hardly reduces the stored NOx even if the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. Therefore, in step S203, it is determined whether or not the NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. Therefore, the predetermined temperature used in the determination in step S203 is set based on the NOx catalyst temperature that can reduce the NOx stored in the NOx catalyst 45. As a result of the determination in step S203, if the NOx catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (step S203: Yes), the process proceeds to step S204. On the other hand, when the NOx catalyst temperature is lower than the predetermined temperature (step S203: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control (step S209).

次いで、ステップS204では、PCM60は、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を一度も実行していないか否かを判定する。このステップS204の判定は、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を一度も実行していない場合には、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行したことがある場合よりも、アクティブDeNOx制御の実行条件を緩和して、アクティブDeNOx制御を優先的に実行する目的から行っている。具体的には、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行したことがある場合には、比較的条件が厳しいステップS207の実行条件及びステップS208の実行条件を用いるのに対して、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を一度も実行していない場合には、比較的条件の緩いステップS205の実行条件のみを用いる(これらの詳細は後述する)。このようなステップS204の判定の結果、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行していない場合(ステップS204:Yes)、処理はステップS205に進む。   Next, in step S204, the PCM 60 determines whether or not active DeNOx control has never been executed after the engine is started. In step S204, if the active DeNOx control has never been executed after the engine has been started, the execution conditions of the active DeNOx control are relaxed compared to the case where the active DeNOx control has been executed after the engine has been started. The purpose is to preferentially execute the active DeNOx control. Specifically, when the active DeNOx control has been executed after the engine is started, the execution conditions of step S207 and the execution condition of step S208, which are relatively severe, are used, whereas the active DeNOx control is executed after the engine is started. Is never executed, only the execution condition of step S205, which is relatively mild, is used (details thereof will be described later). As a result of the determination in step S204, if the active DeNOx control is not executed after the engine is started (step S204: Yes), the process proceeds to step S205.

次いで、ステップS205では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第1吸蔵量判定値は、NOx吸蔵量の限界値よりもある程度低い値に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値以上である場合(ステップS205:Yes)、処理はステップS206に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を許可すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS206)。こうすることで、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行してNOx触媒45にある程度吸蔵されたNOxを強制的に還元することで、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値未満である場合(ステップS205:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、無駄なアクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   Next, in step S205, the PCM 60 determines whether or not the NOx storage amount acquired in step S201 is greater than or equal to the first storage amount determination value. For example, the first storage amount determination value is set to a value that is somewhat lower than the limit value of the NOx storage amount. If the result of this determination is that the NOx storage amount is greater than or equal to the first storage amount determination value (step S205: Yes), the process proceeds to step S206. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “1” in order to allow execution of the active DeNOx control (step S206). In this way, the active DeNOx control is executed after the engine is started to forcibly reduce NOx occluded in the NOx catalyst 45 to some extent, thereby ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 reliably. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the first storage amount determination value (step S205: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of useless active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.

他方で、ステップS204の判定の結果、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行したことがある場合(ステップS204:No)、処理はステップS207に進む。ステップS207では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第2吸蔵量判定値は、上記した第1吸蔵量判定値よりも少なくとも大きな値が適用され、例えば、NOx吸蔵量の限界値付近の値(1つの例では限界値の2/3程度の値)に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値以上である場合(ステップS207:Yes)、処理はステップS208に進む。これに対して、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値未満である場合(ステップS207:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、無駄なアクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   On the other hand, if the result of determination in step S204 is that active DeNOx control has been executed after engine startup (step S204: No), the process proceeds to step S207. In step S207, the PCM 60 determines whether or not the NOx occlusion amount acquired in step S201 is greater than or equal to the second occlusion amount determination value. The second storage amount determination value is at least a value larger than the first storage amount determination value described above. For example, a value near the limit value of the NOx storage amount (in one example, a value about 2/3 of the limit value). ). If the result of this determination is that the NOx storage amount is greater than or equal to the second storage amount determination value (step S207: Yes), the process proceeds to step S208. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the second storage amount determination value (step S207: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of useless active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.

次いで、ステップS208では、PCM60は、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が所定の判定距離以上であるか否かを判定する。ステップS208の判定の結果、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合(ステップS208:Yes)、処理はステップS206に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を許可すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS206)。こうすることで、アクティブDeNOx制御を実行してNOx触媒45に多量に吸蔵されたNOxを強制的に還元することで、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合(ステップS208:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   Next, in step S208, the PCM 60 determines whether or not the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is greater than or equal to a predetermined determination distance. As a result of the determination in step S208, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is equal to or greater than the determination distance (step S208: Yes), the process proceeds to step S206. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “1” in order to allow execution of the active DeNOx control (step S206). In this way, the active DeNOx control is executed to forcibly reduce the NOx occluded in a large amount in the NOx catalyst 45, thereby ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 reliably. On the other hand, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is less than the determination distance (step S208: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.

アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が短い状況においてアクティブDeNOx制御を実行すると(つまりアクティブDeNOx制御の実行インターバルが短い場合)、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合には(ステップS208:No)、アクティブDeNOx制御の実行を禁止して、アクティブDeNOx制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が長い場合(つまりアクティブDeNOx制御の実行インターバルが長い場合)には、これからアクティブDeNOx制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合には(ステップS208:Yes)、アクティブDeNOx制御の実行を禁止しない。
また、本実施形態では、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなることを考慮して、筒内温度が高くなるほど、ステップS208で用いる判定距離を小さな値に設定して、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離に応じた当該制御の制限を緩和する。
When the active DeNOx control is executed in a situation where the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is short (that is, when the execution interval of the active DeNOx control is short), there is a high possibility that oil dilution due to post injection occurs. Therefore, in this embodiment, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is less than the determination distance (step S208: No), the execution of the active DeNOx control is prohibited and the post injection in the active DeNOx control. The oil dilution caused by this is suppressed. On the other hand, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is long (that is, when the execution interval of the active DeNOx control is long), even if the active DeNOx control is executed from now on, the oil dilution caused by the post injection is not performed. It is unlikely to occur. Therefore, in this embodiment, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is equal to or greater than the determination distance (step S208: Yes), the execution of the active DeNOx control is not prohibited.
Further, in the present embodiment, considering that the post-injected fuel is vaporized and the oil dilution is less likely to occur when the in-cylinder temperature increases, the determination distance used in step S208 increases as the in-cylinder temperature increases. The value is set to a small value, and the restriction on the control according to the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is relaxed.

次に、図8を参照して、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御の実行要否を判定するために用いるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図8は、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(パッシブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。   Next, a passive DeNOx control execution flag setting process used to determine whether or not to execute passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart (passive DeNOx control execution flag setting flow) showing the setting process of the passive DeNOx control execution flag according to the embodiment of the present invention. This passive DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. Is done.

まず、ステップS301では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、図3に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量(具体的にはパッシブDeNOx制御時に適用するものとして算出されたDeNOx用ポスト噴射量)と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。なお、NOx触媒温度、SCR温度及びNOx吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップS301では、PCM60は、所定期間内におけるパッシブDeNOx制御の実行頻度も取得する。具体的には、PCM60は、所定期間(例えば数秒間又は数分間)の間にパッシブDeNOx制御を実行した回数を、パッシブDeNOx制御の実行頻度として取得する。
First, in step S301, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 calculates at least the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, the target torque determined by the fuel injection control flow shown in FIG. 3, and the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. The post injection amount for DeNOx (specifically, the post injection amount for DeNOx calculated as applied during passive DeNOx control), the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45, and the active DeNOx control execution flag shown in FIG. And the value of the active DeNOx control execution flag set in the setting flow. The method for obtaining the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the NOx occlusion amount is as described above.
In addition, in step S301, the PCM 60 also acquires the execution frequency of passive DeNOx control within a predetermined period. Specifically, the PCM 60 acquires, as the execution frequency of the passive DeNOx control, the number of times that the passive DeNOx control has been executed during a predetermined period (for example, several seconds or several minutes).

次いで、ステップS302では、PCM60は、ステップS301で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満である場合には(ステップS302:Yes)、処理はステップS303に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には(ステップS302:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。そして、処理は終了する。   Next, in step S302, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S301 is less than the SCR determination temperature. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature (step S302: Yes), the process proceeds to step S303. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature (step S302: No), the process proceeds to step S308. In this case, since NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, the PCM 60 sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the passive DeNOx control ( Step S308). Then, the process ends.

次いで、ステップS303では、PCM60は、ステップS301で取得されたパッシブDeNOx制御の実行頻度が所定の頻度判定値未満であるか否かを判定する。ステップS303の判定の結果、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合(ステップS303:Yes)、処理はステップS304に進む。これに対して、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合(ステップS303:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。   Next, in step S303, the PCM 60 determines whether or not the execution frequency of the passive DeNOx control acquired in step S301 is less than a predetermined frequency determination value. As a result of the determination in step S303, if the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S303: Yes), the process proceeds to step S304. On the other hand, when the execution frequency of the passive DeNOx control is greater than or equal to the frequency determination value (step S303: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 sets the passive DeNOx control execution flag to “0” to prohibit the execution of the passive DeNOx control (step S308).

パッシブDeNOx制御がこれまでに比較的高頻度で行われた場合には、これからパッシブDeNOx制御を実行すると、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合には(ステップS303:No)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブDeNOx制御がこれまでにほとんど行われていない場合(つまりパッシブDeNOx制御の実行頻度が比較的低い場合)には、これからパッシブDeNOx制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合には(ステップS303:Yes)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、ステップS303で用いる頻度判定値を大きな値に設定する。頻度判定値が大きな値である場合には、頻度判定値が小さな値である場合よりも、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値未満(ステップS303:Yes)になる可能性が高くなる。したがって、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブDeNOx制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。
When the passive DeNOx control has been performed relatively frequently so far, when the passive DeNOx control is executed from now on, there is a high possibility that oil dilution due to post injection occurs. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the frequency determination value (step S303: No), the execution of the passive DeNOx control is prohibited and the oil resulting from the post injection in the passive DeNOx control. Dilution is controlled. On the other hand, when passive DeNOx control has hardly been performed so far (that is, when the frequency of passive DeNOx control is relatively low), even if passive DeNOx control is executed from now on, oil dilution caused by post-injection will occur. Is unlikely to occur. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S303: Yes), the execution of the passive DeNOx control is not prohibited.
In the present embodiment, the frequency determination value used in step S303 is set to a larger value as the in-cylinder temperature becomes higher. When the frequency determination value is a large value, the possibility that the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S303: Yes) is higher than when the frequency determination value is a small value. Therefore, in this embodiment, as the in-cylinder temperature becomes higher, the restriction on the control according to the execution frequency of the passive DeNOx control is relaxed. This is because as the in-cylinder temperature increases, the post-injected fuel is more vaporized and oil dilution is less likely to occur.

次いで、ステップS304では、ステップS301で取得されたNOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第3吸蔵量判定値は、NOx吸蔵量の限界値の1/3程度の値に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値以上である場合(ステップS304:Yes)、処理はステップS305に進む。これに対して、NOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値未満である場合(ステップS304:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、無駄なパッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。そして、処理は終了する。   Next, in step S304, it is determined whether or not the NOx occlusion amount acquired in step S301 is greater than or equal to the third occlusion amount determination value. For example, the third storage amount determination value is set to a value that is about 1/3 of the limit value of the NOx storage amount. If the result of this determination is that the NOx storage amount is greater than or equal to the third storage amount determination value (step S304: Yes), the process proceeds to step S305. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the third storage amount determination value (step S304: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits the execution of useless passive DeNOx control and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to suppress deterioration in fuel consumption caused by the execution of passive DeNOx control (step S308). ). Then, the process ends.

次いで、ステップS305では、PCM60は、ステップS301で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「0」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS305:Yes)、処理はステップS306に進む。これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」でない場合、つまり「1」である場合(ステップS305:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、アクティブDeNOx制御を優先的に実行すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。つまり、たとえパッシブDeNOx制御の実行条件が成立したとしても、アクティブDeNOx制御の実行条件が成立した場合には、アクティブDeNOx制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。   Next, in step S305, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S301 is “0”. That is, the PCM 60 determines whether or not the situation is that the active DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S305: Yes), the process proceeds to step S306. On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is not “0”, that is, “1” (step S305: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits the execution of the passive DeNOx control and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to preferentially execute the active DeNOx control (step S308). That is, even if the execution condition of the passive DeNOx control is satisfied, the active DeNOx control is preferentially executed when the execution condition of the active DeNOx control is satisfied. Then, the process ends.

次いで、ステップS306では、PCM60は、ステップS301で取得されたDeNOx用ポスト噴射量が第1ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。このステップS306では、上記したようにポスト噴射によって目標空燃比を実現するのに必要な燃料量として算出されたDeNOx用ポスト噴射量に基づいて、排気ガスの空燃比がリッチ側の所定値以下まで低下するような状況、つまり所定の加速状態であるか否かを判定している。こうすることで、燃費悪化をできるだけ抑えてDeNOx制御を実行することができる状況であるか否かを判定すると共に、ポスト噴射によってオイル希釈が生じる可能性がないか否かを判定している。このような観点に基づき、ステップS306の判定に適用される第1ポスト噴射量判定値が設定される。   Next, in step S306, the PCM 60 determines whether or not the DeNOx post injection amount acquired in step S301 is less than the first post injection amount determination value. In this step S306, based on the post-injection amount for DeNOx calculated as the fuel amount necessary for realizing the target air-fuel ratio by post injection as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced to a predetermined value or less on the rich side. It is determined whether or not the situation decreases, that is, whether the vehicle is in a predetermined acceleration state. By doing so, it is determined whether or not DeNOx control can be executed while suppressing deterioration in fuel consumption as much as possible, and whether or not there is a possibility of oil dilution by post injection is determined. Based on such a viewpoint, a first post injection amount determination value applied to the determination in step S306 is set.

ステップS306の判定の結果、DeNOx用ポスト噴射量が第1ポスト噴射量判定値未満である場合(ステップS306:Yes)、処理はステップS307に進む。この場合には、上記したステップS302〜S306の条件が全て成立するので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を許可すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS307)。そして、処理は終了する。これに対して、DeNOx用ポスト噴射量が第1ポスト噴射量判定値以上である場合(ステップS306:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御の実行に起因する燃費悪化やオイル希釈を抑制すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。そして、処理は終了する。   As a result of the determination in step S306, when the DeNOx post injection amount is less than the first post injection amount determination value (step S306: Yes), the process proceeds to step S307. In this case, since all of the above-described conditions of Steps S302 to S306 are satisfied, the PCM 60 sets a passive DeNOx control execution flag to “1” in order to permit execution of the passive DeNOx control (Step S307). Then, the process ends. On the other hand, when the DeNOx post injection amount is equal to or greater than the first post injection amount determination value (step S306: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits the execution of the passive DeNOx control, and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to suppress the deterioration of fuel consumption and oil dilution due to the execution of the passive DeNOx control (step). S308). Then, the process ends.

図9を参照して、本発明の実施形態によるNH3供給DeNOx制御の実行要否を判定するために用いるNH3供給DeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図9は、NH3供給DeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(NH3供給DeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このNH3供給DeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。 With reference to FIG. 9, the setting process of the NH 3 supply DeNOx control execution flag used for determining whether or not to execute the NH 3 supply DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described. Figure 9 is a flowchart illustrating the setting processing of the NH 3 supply DeNOx control execution flag (NH 3 supply DeNOx control execution flag setting flow). The NH 3 supply DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG.

最初に、ステップS601では、PCM60は、車両における各種情報及び尿素を尿素インジェクタ51からSCR触媒47に噴射するシステムに関する各種情報をDCU70から取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、車両の外気温温度、尿素タンク55内の尿素の凍結に関連する情報を取得する。尿素タンク55内の尿素の凍結に関連する情報は、例えば、尿素タンク55内の尿素の温度であり、尿素の温度は、尿素タンク55に設けられた尿素温度センサ59によって検出された温度に基づいて測定又は推定される。   First, in step S <b> 601, the PCM 60 acquires from the DCU 70 various information regarding the vehicle and various information regarding a system for injecting urea from the urea injector 51 to the SCR catalyst 47. Specifically, the PCM 60 acquires at least information related to the outside air temperature of the vehicle and the freezing of urea in the urea tank 55. The information related to freezing of urea in the urea tank 55 is, for example, the temperature of urea in the urea tank 55, and the temperature of urea is based on the temperature detected by the urea temperature sensor 59 provided in the urea tank 55. Measured or estimated.

次いで、ステップS602では、PCM60は、尿素タンク55内の尿素を尿素インジェクタ51から正常に噴射が行えないか否かを判定する。具体的には、PCM60は、車両の外気温温度又は尿素タンク55内の尿素の温度に基づいて尿素が尿素タンク55内において凍結されているか否かの判定を行う。PCM60は、尿素が尿素タンク55内において凍結されていると判断する場合には、尿素経路ヒータ57及び尿素タンクヒータ61を始動させて尿素の加熱を開始させる。尿素が尿素タンク55内において溶けることにより尿素インジェクタ51から正常に噴射できるようになるまで、尿素経路ヒータ57及び尿素タンクヒータ61は尿素の加熱を行う。
この間、PCM60は、尿素インジェクタ51からの尿素の噴射を正常に行えない場合(ステップS602:Yes)、処理はステップS603に進む。ステップS602において、尿素インジェクタ51からの尿素の噴射を正常に行えない場合には、例えば、尿素が尿素タンク55内において全部又は一部が凍結され、尿素インジェクタ51からの尿素の噴射を行えなくなっている場合、尿素タンク55内の尿素が空になっている場合、尿素インジェクタ51からの実際の尿素の噴射量がPCM60により算定された尿素インジェクタ51からの尿素の噴射量よりも少なくなっている場合、及び尿素を尿素タンク55から尿素インジェクタ51まで供給する尿素供給経路53又は尿素送出ポンプ54が故障して尿素が供給できなくなっている場合等が含まれる。これに対して、尿素を尿素インジェクタ51から噴射できる場合(ステップS602:No)、処理はステップS606に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、NH3供給DeNOx制御の実行を禁止すべく、NH3供給DeNOx制御実行フラグを「0」に設定し(ステップS606)、処理は終了する。
Next, in step S602, the PCM 60 determines whether or not the urea in the urea tank 55 cannot be normally injected from the urea injector 51. Specifically, the PCM 60 determines whether urea is frozen in the urea tank 55 based on the outside air temperature of the vehicle or the temperature of urea in the urea tank 55. When the PCM 60 determines that urea is frozen in the urea tank 55, the PCM 60 starts the urea path heater 57 and the urea tank heater 61 to start heating the urea. The urea path heater 57 and the urea tank heater 61 heat the urea until the urea can be normally injected from the urea injector 51 by melting in the urea tank 55.
During this time, if the PCM 60 cannot normally inject urea from the urea injector 51 (step S602: Yes), the process proceeds to step S603. In step S602, when the urea injection from the urea injector 51 cannot be performed normally, for example, urea is completely or partially frozen in the urea tank 55, and the urea injection from the urea injector 51 cannot be performed. When the urea in the urea tank 55 is empty, the actual urea injection amount from the urea injector 51 is smaller than the urea injection amount from the urea injector 51 calculated by the PCM 60. And the urea supply path 53 for supplying urea from the urea tank 55 to the urea injector 51 or the urea delivery pump 54 has failed and urea cannot be supplied. On the other hand, when urea can be injected from the urea injector 51 (step S602: No), the process proceeds to step S606. In this case, since the NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, PCM60, in order to prohibit the execution of the NH 3 supply DeNOx control, the NH 3 supply DeNOx control execution flag "0" (Step S606), and the process ends.

なお、ステップS602では、尿素タンク55内の尿素を尿素インジェクタ51から正常に噴射が行えないか否かを判定する他の変形例として、尿素供給経路53上に設けられた尿素供給経路圧力センサ56が、尿素供給経路53上を尿素が通過した場合の圧力変化を検知することにより尿素インジェクタ51からの尿素の噴射を正常に行えていないか否かを判定してもよい。この場合、尿素供給経路圧力センサ56が尿素が尿素供給経路53上を流れることにより生じる圧力変化を検出できなかった場合(ステップS602:Yes)、尿素インジェクタ51からの尿素の噴射を正常に行えなかったとして、処理はステップS603に進む。また、尿素供給経路圧力センサ56が尿素が尿素供給経路53上を流れることにより生じる圧力変化を検出した場合(ステップS602:No)、処理はステップS606に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、NH3供給DeNOx制御の実行を禁止すべく、NH3供給DeNOx制御実行フラグを「0」に設定し(ステップS606)、処理は終了する。 In step S602, as another modification for determining whether or not the urea in the urea tank 55 cannot be normally injected from the urea injector 51, a urea supply path pressure sensor 56 provided on the urea supply path 53 is used. However, it may be determined whether or not the urea injection from the urea injector 51 is not normally performed by detecting a pressure change when urea passes through the urea supply path 53. In this case, if the urea supply path pressure sensor 56 cannot detect a pressure change caused by urea flowing on the urea supply path 53 (step S602: Yes), the urea injection from the urea injector 51 cannot be performed normally. As a result, the process proceeds to step S603. If the urea supply path pressure sensor 56 detects a pressure change caused by urea flowing on the urea supply path 53 (step S602: No), the process proceeds to step S606. In this case, since the NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, PCM60, in order to prohibit the execution of the NH 3 supply DeNOx control, the NH 3 supply DeNOx control execution flag "0" (Step S606), and the process ends.

尿素を尿素インジェクタ51から噴射できなかった場合においては、PCM60は、尿素タンクヒータ61を作動させ、尿素タンク55内で凍結した状態である尿素を加熱して溶かす制御を実行する。尿素を溶かすことにより、尿素を尿素インジェクタ51から噴射できるようになった場合には、処理はステップS606に進むこととなる。   When urea cannot be injected from the urea injector 51, the PCM 60 operates the urea tank heater 61 to execute control for heating and melting urea that is frozen in the urea tank 55. If the urea can be injected from the urea injector 51 by dissolving the urea, the process proceeds to step S606.

次いで、ステップS603では、PCM60は、SCR触媒47に吸着されているNH3の吸着量の推定値を取得し、ステップS604に進む。 Next, in step S603, the PCM 60 acquires an estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47, and proceeds to step S604.

次いで、ステップS604では、PCM60は、SCR触媒47に吸着されているNH3の吸着量の推定値が所定閾値未満であるか否かを判定する。
この判定の結果、SCR触媒47に吸着されているNH3の吸着量の推定値が所定閾値未満であった場合(ステップS604:Yes)、処理はステップS605に進む。この場合には、上記したステップS602〜S604の条件が全て成立するので、PCM60は、NH3供給DeNOx制御の実行を許可すべく、NH3供給DeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS605)。そして、処理は終了する。
これに対して、SCR触媒47に吸着されているNH3の吸着量の推定値が所定閾値未満でない場合(ステップS602:No)、処理はステップS606に進む。SCR触媒47へのNH3の吸着量の推定値が所定閾値に達している場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、NH3供給DeNOx制御の実行を禁止すべく、NH3供給DeNOx制御実行フラグを「0」に設定し(ステップS606)、処理は終了する。
Next, in step S604, the PCM 60 determines whether the estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is less than a predetermined threshold value.
As a result of this determination, if the estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is less than the predetermined threshold (step S604: Yes), the process proceeds to step S605. In this case, since the condition of step S602~S604 described above are all satisfied, PCM60, in order to permit the execution of the NH 3 supply DeNOx control, it sets the NH 3 supply DeNOx control execution flag to "1" (step S605). Then, the process ends.
On the other hand, when the estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is not less than the predetermined threshold (step S602: No), the process proceeds to step S606. When the estimated value of the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 reaches a predetermined threshold value, the NOM in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47. Therefore, the PCM 60 can supply the NH 3 supply DeNOx. In order to prohibit the execution of control, the NH 3 supply DeNOx control execution flag is set to “0” (step S606), and the process ends.

次に、図10を参照して、上記したように設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御について説明する。図10は、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御を示すフローチャート(アクティブDeNOx制御フロー)である。このアクティブDeNOx制御フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。   Next, the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention executed based on the active DeNOx control execution flag set as described above will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart (active DeNOx control flow) showing active DeNOx control according to the embodiment of the present invention. This active DeNOx control flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG.

まず、ステップS401では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、NOx触媒温度と、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量(具体的にはアクティブDeNOx制御時に適用するものとして算出されたDeNOx用ポスト噴射量)と、図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。   First, in step S401, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 includes at least the engine load, the engine speed, the NOx catalyst temperature, and the DeNOx post-injection amount calculated by the DeNOx post-injection amount calculation flow shown in FIG. And the value of the active DeNOx control execution flag set in the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. 7.

次いで、ステップS402では、PCM60は、ステップS401で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS402:Yes)、処理はステップS403に進む。これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS402:No)、アクティブDeNOx制御を実行せずに、処理は終了する。   Next, in step S402, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S401 is “1”. That is, the PCM 60 determines whether or not it is a situation in which active DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the active DeNOx control execution flag is “1” (step S402: Yes), the process proceeds to step S403. On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S402: No), the process ends without executing the active DeNOx control.

次いで、ステップS403では、PCM60は、エンジンの運転状態(エンジン負荷及びエンジン回転数)がアクティブDeNOx実行領域R12(図4参照)に含まれているか否かを判定する。ステップS403の判定の結果、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれている場合(ステップS403:Yes)、処理はステップS405に進む。これに対して、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれていない場合(ステップS403:No)、処理はステップS404に進む。   Next, in step S403, the PCM 60 determines whether or not the engine operating state (engine load and engine speed) is included in the active DeNOx execution region R12 (see FIG. 4). As a result of the determination in step S403, when the operating state of the engine is included in the active DeNOx execution region R12 (step S403: Yes), the process proceeds to step S405. On the other hand, when the operating state of the engine is not included in the active DeNOx execution region R12 (step S403: No), the process proceeds to step S404.

次いで、ステップS405では、PCM60は、アクティブDeNOx制御において適用するポスト噴射タイミング(ポスト噴射時期)を設定する。このポスト噴射タイミングの設定方法については、後述する図13を参照して具体的に説明する。   Next, in step S405, the PCM 60 sets a post injection timing (post injection timing) to be applied in the active DeNOx control. This post injection timing setting method will be specifically described with reference to FIG.

次に、アクティブDeNOx制御及びNH3供給DeNOx制御において適用するポスト噴射タイミングの設定方法について、図13を参照して具体的に説明する。
図13は、本発明の一実施形態によるアクティブDeNOx制御及びNH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミング(ポスト噴射時期)の設定方法についての説明図である。図13は、横軸にエンジン負荷を示し、縦軸にポスト噴射タイミングを示している。また、グラフG21、G22、G23は、異なるエンジン回転数について、エンジン負荷に応じて設定すべきポスト噴射タイミングを示している。具体的には、グラフG21、G22、G23の順にエンジン回転数が高くなるものとし、グラフG21が低回転数、G22が中回転数、G23が高回転数に対応する。
Next, a method for setting the post injection timing applied in the active DeNOx control and the NH 3 supply DeNOx control will be specifically described with reference to FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a method for setting a post injection timing (post injection timing) for active DeNOx control and NH 3 supply DeNOx control according to an embodiment of the present invention. FIG. 13 shows the engine load on the horizontal axis and the post injection timing on the vertical axis. Graphs G21, G22, and G23 indicate post injection timings that should be set according to the engine load for different engine speeds. Specifically, the engine speed increases in the order of the graphs G21, G22, and G23, the graph G21 corresponds to the low speed, the G22 corresponds to the medium speed, and the G23 corresponds to the high speed.

本実施形態では、アクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料を筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。そのようにポスト噴射させた燃料を筒内で燃焼させるためには、膨張行程における比較的進角側のタイミングでポスト噴射を行えばよい。しかしながら、ポスト噴射タイミングを進角させ過ぎると、空気と燃料が適切に混合されていない状態で着火が生じて、スモークが発生してしまう。したがって、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に進角側に設定し、具体的には膨張行程前半における適当なタイミングをアクティブDeNOx制御におけるポスト噴射タイミングとして採用し、また、アクティブDeNOx制御時に適量のEGRガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を遅延させてスモークなどの発生を抑制している。そして、本実施形態では、そのような少なくとも膨張行程前半にあるポスト噴射タイミングを、図13に示すように、エンジン負荷が高くなるほど、より遅角側に設定する。これは、エンジン負荷が高くなると燃料噴射量が多くなり、スモークが発生しやすくなるため、ポスト噴射タイミングをできるだけ遅角させるようにしたものである。この場合、ポスト噴射タイミングを遅角させ過ぎると、ポスト噴射させた燃料が燃焼しなくなり(失火)、HCが発生してしまうので、本実施形態では、ポスト噴射タイミングを適度に遅角させるようにしている。   In the present embodiment, when the active DeNOx control is executed, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio by burning the post-injected fuel in the cylinder. In order to burn the post-injected fuel in the cylinder, the post-injection may be performed at a relatively advanced timing in the expansion stroke. However, if the post injection timing is advanced too much, ignition occurs in a state where air and fuel are not properly mixed, and smoke is generated. Therefore, in the present embodiment, the post injection timing is appropriately set to the advance side, specifically, an appropriate timing in the first half of the expansion stroke is adopted as the post injection timing in the active DeNOx control, and an appropriate amount is set during the active DeNOx control. By introducing the EGR gas, the ignition of the post-injected fuel is delayed to suppress the occurrence of smoke and the like. In this embodiment, the post-injection timing at least in the first half of the expansion stroke is set to be more retarded as the engine load increases, as shown in FIG. This is because the amount of fuel injection increases as the engine load increases and smoke is likely to be generated, so that the post injection timing is retarded as much as possible. In this case, if the post injection timing is retarded too much, the post-injected fuel will not burn (misfire) and HC will be generated. Therefore, in this embodiment, the post injection timing is retarded appropriately. ing.

また、本実施形態では、図13のグラフG21、G22、G23に示すように、エンジン回転数が高くなるほど、ポスト噴射タイミングを進角側に設定する、つまりポスト噴射タイミングの遅角度合いを小さくする。エンジン回転数が高い場合にエンジン回転数が低い場合と同一のクランク角度で燃料を噴射すると、燃料が着火するまでの時間が短いために失火が発生してしまうことがあるので、本実施形態では、燃焼安定性を確保するために、エンジン回転数が高くなるほど、ポスト噴射タイミングを進角側に設定している。   Further, in this embodiment, as shown in graphs G21, G22, and G23 in FIG. 13, the post injection timing is set to the advance side as the engine speed increases, that is, the delay angle of the post injection timing is reduced. . If fuel is injected at the same crank angle as when the engine speed is low when the engine speed is high, misfire may occur due to a short time until the fuel ignites. In order to ensure combustion stability, the post injection timing is set to the advance side as the engine speed increases.

再び、図10に戻って説明する。ステップS404では、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行せずに、つまり排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射を含む燃料噴射制御を行わずに、当該ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行う(ステップS404)。基本的には、PCM60は、目標トルクに応じた燃料噴射量をメイン噴射させる制御のみを行う。実際には、PCM60は、このステップS404の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS403に戻って、上記したステップS403の判定を再度行う。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合には、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれていない間は、通常の燃料噴射制御を行うようにし、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれるようになると、通常の燃料噴射制御からアクティブDeNOx制御における燃料噴射制御に切り替えるようにする。例えば、PCM60は、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御中にエンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12から外れると、当該燃料噴射制御を中断して通常の燃料噴射制御を行い、この後に、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に入ると、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御を再開する。   Again, referring back to FIG. In step S404, the PCM 60 does not include the post injection without performing the active DeNOx control, that is, without performing the fuel injection control including the post injection for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio. The fuel injection control is performed (step S404). Basically, the PCM 60 performs only control for main injection of the fuel injection amount corresponding to the target torque. Actually, the PCM 60 executes the process of step S404 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process returns to step S403, and the above-described determination in step S403 is performed again. That is, when the active DeNOx control execution flag is “1”, the PCM 60 performs normal fuel injection control while the engine operating state is not included in the active DeNOx execution region R12. When the operating state is included in the active DeNOx execution region R12, the normal fuel injection control is switched to the fuel injection control in the active DeNOx control. For example, when the operating state of the engine deviates from the active DeNOx execution region R12 during the fuel injection control in the active DeNOx control, the PCM 60 interrupts the fuel injection control and performs the normal fuel injection control. When the state enters the active DeNOx execution region R12, the fuel injection control in the active DeNOx control is resumed.

次いで、ステップS406では、PCM60は、ステップS401で取得されたDeNOx用ポスト噴射量が第2ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。この第2ポスト噴射量判定値は、上記の第1ポスト噴射量判定値(図8のステップS306参照)よりも大きな値に設定される。こうすることで、アクティブDeNOx制御においてパッシブDeNOx制御よりも多量のポスト噴射量を噴射できるようにし、エンジンEの運転状態によらずに(例えば加速時のような空燃比が低下するような状況でなくても)、排気ガスの空燃比を確実に目標空燃比に設定可能にする。   Next, in step S406, the PCM 60 determines whether or not the DeNOx post injection amount acquired in step S401 is less than the second post injection amount determination value. The second post injection amount determination value is set to a value larger than the first post injection amount determination value (see step S306 in FIG. 8). In this way, it is possible to inject a larger amount of post-injection in the active DeNOx control than in the passive DeNOx control, regardless of the operating state of the engine E (for example, in a situation where the air-fuel ratio decreases during acceleration). If not), the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reliably set to the target air-fuel ratio.

ステップS406の判定の結果、DeNOx用ポスト噴射量が第2ポスト噴射量判定値未満である場合(ステップS406:Yes)、処理はステップS407に進む。ステップS407では、PCM60は、ステップS401で取得されたDeNOx用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁20を制御する。実際には、PCM60は、このステップS407の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS410に進む。   As a result of the determination in step S406, when the DeNOx post injection amount is less than the second post injection amount determination value (step S406: Yes), the process proceeds to step S407. In step S407, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 to post-inject the DeNOx post injection amount acquired in step S401. Actually, the PCM 60 executes the process of step S407 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process proceeds to step S410.

他方で、DeNOx用ポスト噴射量が第2ポスト噴射量判定値以上である場合(ステップS406:No)、処理はステップS408に進む。ステップS408では、PCM60は、第2ポスト噴射量判定値を超えないポスト噴射量(具体的には第2ポスト噴射量判定値そのものをDeNOx用ポスト噴射量として適用する)によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定すべく、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を低下させる制御を行う。この場合、PCM60は、吸気シャッター弁7を閉弁方向に駆動する制御、EGRガス量を増加させる制御、及び、ターボ過給機5による過給圧を低下させる制御のうちの少なくともいずれかを実行して、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を低下させる、つまり充填量を低下させる。例えば、PCM60は、第2ポスト噴射量判定値を適用したDeNOx用ポスト噴射量によって排気ガスの空燃比を目標空燃比にするのに必要な過給圧を求め、この過給圧を実現するように、実際の過給圧(圧力センサ108によって検出された圧力)とEGRガス量に基づき、吸気シャッター弁7を閉側の所望の開度に制御する。そして、処理はステップS409に進む。
なお、吸気シャッター弁7は、通常のエンジンEの運転状態においては全開に設定される。他方で、DeNOx時、DPF再生時及びアイドル運転時などにおいては、基本的には、吸気シャッター弁7は予め定められたベース開度に設定される。また、EGRガスを導入しない運転状態においては、吸気シャッター弁7は過給圧に基づきフィードバック制御される。
On the other hand, when the DeNOx post injection amount is equal to or greater than the second post injection amount determination value (step S406: No), the process proceeds to step S408. In step S408, the PCM 60 sets the air-fuel ratio of the exhaust gas by the post injection amount that does not exceed the second post injection amount determination value (specifically, the second post injection amount determination value itself is applied as the DeNOx post injection amount). In order to set the target air-fuel ratio, control is performed to reduce the oxygen concentration of the air introduced into the engine E. In this case, the PCM 60 executes at least one of the control for driving the intake shutter valve 7 in the valve closing direction, the control for increasing the EGR gas amount, and the control for decreasing the supercharging pressure by the turbocharger 5. Thus, the oxygen concentration of the air introduced into the engine E is reduced, that is, the filling amount is reduced. For example, the PCM 60 obtains the supercharging pressure required to bring the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio by the DeNOx post-injection amount to which the second post-injection amount determination value is applied, and realizes this supercharging pressure. In addition, the intake shutter valve 7 is controlled to a desired opening on the closing side based on the actual supercharging pressure (pressure detected by the pressure sensor 108) and the EGR gas amount. Then, the process proceeds to step S409.
Note that the intake shutter valve 7 is set to be fully open in the normal operation state of the engine E. On the other hand, at the time of DeNOx, DPF regeneration, idle operation, etc., the intake shutter valve 7 is basically set to a predetermined base opening. In the operation state where EGR gas is not introduced, the intake shutter valve 7 is feedback-controlled based on the supercharging pressure.

ステップS409では、PCM60は、第2ポスト噴射量判定値をDeNOx用ポスト噴射量に適用して、つまりDeNOx用ポスト噴射量を第2ポスト噴射量判定値に設定して、このDeNOx用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁20を制御する。実際には、PCM60は、このステップS409の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS410に進む。   In step S409, the PCM 60 applies the second post injection amount determination value to the DeNOx post injection amount, that is, sets the DeNOx post injection amount to the second post injection amount determination value, and this DeNOx post injection amount. The fuel injection valve 20 is controlled to post-inject fuel. Actually, the PCM 60 executes the process of step S409 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process proceeds to step S410.

ステップS410では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったか否かを判定する。具体的には、PCM60は、エンジンEの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて推定したNOx吸蔵量がほぼ0になり、且つ、DPF46の直下流側に設けられたNOxセンサ116の検出値が変化した場合に、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったと判断する。NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になった場合(ステップS410:Yes)、処理は終了する。この場合、PCM60は、アクティブDeNOx制御を終了する。また、PCM60は、当該アクティブDeNOx制御フロー及び図7のアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローにおいて用いるNOx吸蔵量を0にリセットする。   In step S410, the PCM 60 determines whether or not the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 has become substantially zero. Specifically, in the PCM 60, the NOx occlusion amount estimated based on the operating state of the engine E, the flow rate of exhaust gas, the temperature of exhaust gas, and the like is almost zero, and the NOx provided immediately downstream of the DPF 46 When the detection value of the sensor 116 changes, it is determined that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 has become almost zero. When the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes almost zero (step S410: Yes), the process ends. In this case, the PCM 60 ends the active DeNOx control. Further, the PCM 60 resets the NOx occlusion amount used in the active DeNOx control flow and the active DeNOx control execution flag setting flow of FIG.

これに対して、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になっていない場合(ステップS410:No)、処理はステップS403に戻る。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御を継続する。つまり、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になるまで、アクティブDeNOx制御を継続する。特に、PCM60は、アクティブDeNOx制御中にアクティブDeNOx制御の実行条件(具体的にはステップS403の条件)が成立しなくなり、アクティブDeNOx制御を中止したとしても、その後にアクティブDeNOx制御の実行条件が成立したときにアクティブDeNOx制御を速やかに再開して、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になるようにする。   On the other hand, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is not substantially zero (step S410: No), the process returns to step S403. In this case, the PCM 60 continues the active DeNOx control. That is, the PCM 60 continues the active DeNOx control until the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero. In particular, the PCM 60 does not satisfy the execution condition of the active DeNOx control (specifically, the condition of step S403) during the active DeNOx control, and even if the active DeNOx control is stopped, the execution condition of the active DeNOx control is satisfied thereafter. In this case, the active DeNOx control is promptly restarted so that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero.

ここで、NOxセンサ116の検出値に基づき、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったことを判断できる理由は、以下の通りである。NOxセンサ116は、酸素濃度センサとしての機能も有することから、NOxセンサ116の検出値は、NOxセンサ116に供給される排気ガスの空燃比に対応するものとなる。NOx触媒45の還元が行われている間は、つまりNOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になっていないときには、NOxが還元されることで生成された酸素がNOxセンサ116に供給される。一方で、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になると、そのような還元によって生成された酸素がNOxセンサ116に供給されなくなる。したがって、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったタイミングにおいて、NOxセンサ116に供給される排気ガスの空燃比が低下することで、NOxセンサ116の検出値が変化するのである。   Here, the reason why it is possible to determine that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 has become substantially zero based on the detection value of the NOx sensor 116 is as follows. Since the NOx sensor 116 also has a function as an oxygen concentration sensor, the detected value of the NOx sensor 116 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the NOx sensor 116. While the NOx catalyst 45 is being reduced, that is, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is not substantially zero, oxygen produced by the reduction of NOx is supplied to the NOx sensor 116. On the other hand, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero, oxygen generated by such reduction is not supplied to the NOx sensor 116. Therefore, at the timing when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero, the detected value of the NOx sensor 116 changes as the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the NOx sensor 116 decreases.

次に、図11を参照して、上記したように設定されたパッシブDeNOx制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御について説明する。図11は、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御を示すフローチャート(パッシブDeNOx制御フロー)である。このパッシブDeNOx制御フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図8に示したパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローと並行して実行される。   Next, the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention executed based on the passive DeNOx control execution flag set as described above will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart (passive DeNOx control flow) showing passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention. This passive DeNOx control flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3 and the passive DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG.

まず、ステップS501では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量(具体的にはパッシブDeNOx制御時に適用するものとして算出されたDeNOx用ポスト噴射量)と、図8に示したパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。   First, in step S501, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 performs at least the DeNOx post injection amount calculated in the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. 5 (specifically, the DeNOx post calculated as applied during passive DeNOx control). Injection amount) and the value of the passive DeNOx control execution flag set in the passive DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG.

次いで、ステップS502では、PCM60は、ステップS501で取得されたパッシブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、パッシブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、パッシブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS502:Yes)、処理はステップS503に進む。これに対して、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS502:No)、パッシブDeNOx制御を実行せずに、処理は終了する。   Next, in step S502, the PCM 60 determines whether or not the passive DeNOx control execution flag acquired in step S501 is “1”. That is, the PCM 60 determines whether or not it is a situation where passive DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the passive DeNOx control execution flag is “1” (step S502: Yes), the process proceeds to step S503. On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is “0” (step S502: No), the process ends without executing the passive DeNOx control.

次いで、ステップS503では、PCM60は、ステップS501で取得されたDeNOx用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁20を制御する。つまり、パッシブDeNOx制御を実行する。実際には、PCM60は、このステップS503の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS504に進む。   Next, in step S503, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 so as to post-inject the DeNOx post injection amount acquired in step S501. That is, passive DeNOx control is executed. Actually, the PCM 60 executes the process of step S503 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process proceeds to step S504.

ステップS504では、PCM60は、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」になったか否かを判定する。その結果、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」になった場合(ステップS504:Yes)、処理は終了する。この場合、PCM60は、パッシブDeNOx制御を終了する。これに対して、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」になっていない場合(ステップS504:No)、即ちパッシブDeNOx制御実行フラグが「1」に維持されている場合、処理はステップS503に戻る。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御を継続する。つまり、PCM60は、パッシブDeNOx制御実行フラグが「1」から「0」に切り替わるまで、パッシブDeNOx制御を継続する。   In step S504, the PCM 60 determines whether or not the passive DeNOx control execution flag has become “0”. As a result, when the passive DeNOx control execution flag becomes “0” (step S504: Yes), the process ends. In this case, the PCM 60 ends the passive DeNOx control. On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is not “0” (step S504: No), that is, when the passive DeNOx control execution flag is maintained at “1”, the process returns to step S503. In this case, the PCM 60 continues the passive DeNOx control. That is, the PCM 60 continues the passive DeNOx control until the passive DeNOx control execution flag is switched from “1” to “0”.

次に、図12を参照して、上記したように設定されたNH3供給DeNOx制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるNH3供給DeNOx制御について説明する。図12は、本発明の実施形態によるNH3供給DeNOx制御を示すフローチャート(NH3供給DeNOx制御フロー)である。このNH3供給DeNOx制御フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図9に示したNH3供給DeNOx制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。 Next, referring to FIG. 12, is executed based on the set NH 3 supplied DeNOx control execution flag as described above, it will be described NH 3 supply DeNOx control according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a flowchart (NH 3 supply DeNOx control flow) showing NH 3 supply DeNOx control according to the embodiment of the present invention. This NH 3 supply DeNOx control flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the NH 3 supply DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. Executed.

まず、ステップS701では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、NOx触媒温度と、SCR温度と、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量(具体的にはNH3供給DeNOx制御時に適用するものとして算出されたDeNOx用ポスト噴射量)と、図9に示したNH3供給DeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたNH3供給DeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。 First, in step S701, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 includes at least the engine load, the engine speed, the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the DeNOx post-injection amount calculated by the DeNOx post-injection amount calculation flow shown in FIG. and NH 3 DeNOx for post-injection amount calculated as being applied during the supply DeNOx control) Specifically, NH 3 is set at a feed DeNOx control execution flag setting flow the NH 3 supply DeNOx control execution flag shown in FIG. 9 Get the value of and.

次いで、ステップS702では、PCM60は、ステップS701で取得されたNOx触媒温度がNOx触媒45のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲(NOx触媒45の触媒温度の比較的低い温度範囲)内にあるか否かを判定する。つまり、PCM60は、NOxをNOx触媒45で浄化すべき状況(NOx触媒45の触媒温度の比較的低い状況)であるか、又はSCR触媒47で浄化すべき状況(SCR触媒47の触媒温度の比較的高い状況)であるか否かを判定する。なお、ステップS702では、PCM60は、ステップS701で取得されたSCR温度がSCR触媒47のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲(SCR触媒47の触媒温度の比較的高い温度範囲)内にあるか否かを判定してもよい。
この判定の結果、NOx触媒温度がNOx触媒45のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にない(及び/又はSCR温度がSCR触媒47のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にある)場合(ステップS702:No)、処理はステップS703に進む。これに対して、NOx触媒温度がNOx触媒45のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にある(及び/又はSCR温度がSCR触媒47のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲内にない)場合(ステップS702:Yes)、処理は、アクティブDeNOx制御又はパッシブDeNOx制御を実行するか否かの判定に進む。
すなわち、SCR温度がSCR触媒47のNOx浄化率の比較的高い領域と対応する温度範囲(SCR触媒47の触媒温度の比較的高い温度範囲)内にあるときに、NOx触媒45におけるNOxの浄化率が多少低下したとしてもNH3を発生させるために有効な後述するNH3供給DeNOx制御を実行する。なお、SCR触媒47のNOx浄化率の比較的高い領域においては、NOx触媒45におけるNOxの浄化率が多少低下したとしても、より下流側のSCR触媒47においてNOxが有効に浄化されるため排気ガス中のNOxの浄化性能は保たれる。
Next, in step S702, the PCM 60 determines that the NOx catalyst temperature acquired in step S701 corresponds to a temperature range in which the NOx catalyst 45 has a relatively high NOx purification rate (temperature range in which the catalyst temperature of the NOx catalyst 45 is relatively low). It is determined whether or not it is inside. That is, the PCM 60 is in a situation where NOx should be purified by the NOx catalyst 45 (a situation where the catalyst temperature of the NOx catalyst 45 is relatively low), or a situation where the PCM 60 should be purified by the SCR catalyst 47 (comparison of the catalyst temperature of the SCR catalyst 47). It is determined whether the situation is high). In step S702, the PCM 60 determines that the SCR temperature acquired in step S701 is in a temperature range corresponding to a region where the NOx purification rate of the SCR catalyst 47 is relatively high (temperature range where the catalyst temperature of the SCR catalyst 47 is relatively high). It may be determined whether or not.
As a result of this determination, the NOx catalyst temperature is not within the temperature range corresponding to the region where the NOx purification rate of the NOx catalyst 45 is relatively high (and / or the SCR temperature corresponds to the region where the NOx purification rate of the SCR catalyst 47 is relatively high). If it is within the temperature range (step S702: No), the process proceeds to step S703. On the other hand, the NOx catalyst temperature is in the temperature range corresponding to the region where the NOx purification rate of the NOx catalyst 45 is relatively high (and / or the SCR temperature corresponds to the region where the NOx purification rate of the SCR catalyst 47 is relatively high). If it is not within the temperature range (step S702: Yes), the process proceeds to a determination of whether to execute active DeNOx control or passive DeNOx control.
That is, when the SCR temperature is within a temperature range corresponding to a region where the NOx purification rate of the SCR catalyst 47 is relatively high (a temperature range where the catalyst temperature of the SCR catalyst 47 is relatively high), the NOx purification rate of the NOx catalyst 45. The NH 3 supply DeNOx control, which will be described later, is effective to generate NH 3 even if the voltage drops slightly. Note that, in the region where the NOx purification rate of the SCR catalyst 47 is relatively high, even if the NOx purification rate in the NOx catalyst 45 is somewhat reduced, NOx is effectively purified by the SCR catalyst 47 on the downstream side, so that the exhaust gas The NOx purification performance is maintained.

次いで、ステップS703では、PCM60は、ステップS701で取得されたNH3供給DeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、NH3供給DeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、NH3供給DeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS703:Yes)、処理はステップS703に進む。これに対して、NH3供給DeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS703:No)、NH3供給DeNOx制御を実行せずに、処理はステップS701に戻る。 Next, in step S703, the PCM 60 determines whether or not the NH 3 supply DeNOx control execution flag acquired in step S701 is “1”. That is, the PCM 60 determines whether or not the NH 3 supply DeNOx control is to be executed. As a result of this determination, if the NH 3 supply DeNOx control execution flag is “1” (step S703: Yes), the process proceeds to step S703. In contrast, when the NH 3 supply DeNOx control execution flag is “0” (step S703: No), the process returns to step S701 without executing the NH 3 supply DeNOx control.

次いで、ステップS704では、PCM60は、NOx触媒45の温度が目標温度未満であるか否かを判定する。NOx触媒45の温度が目標温度に到達している場合には、NOx触媒45上において排気ガス中の「N」成分(窒素成分)と「H」成分(水素成分)とが結合してできるNH3の発生反応を促進させることができ、NOx触媒45からNH3を発生させやすくすることができる。従って、アクティブDeNOx制御とほぼ同様のポスト噴射タイミングによる空燃比リッチ化NOx還元制御を行う場合においても、アクティブDeNOx制御とほぼ同様のポスト噴射タイミングによる空燃比リッチ化NOx還元制御によりNOx触媒45から発生されるNH3の発生量よりも多くのNH3を発生させることができ、NOx触媒45から比較的大量のNH3をSCR触媒47に供給させることができる。NOx触媒45の温度が上昇するほど、NH3の発生反応が促進され、NH3の発生量が増大される。
ステップS704の判定の結果、NOx触媒45の温度が目標温度未満である場合(ステップS704:Yes)、処理はステップS705に進む。これに対して、NOx触媒45の温度が目標温度未満でない場合(ステップS704:No)、処理はステップS709に進む。
Next, in step S704, the PCM 60 determines whether or not the temperature of the NOx catalyst 45 is lower than the target temperature. When the temperature of the NOx catalyst 45 reaches the target temperature, NH formed by combining the “N” component (nitrogen component) and the “H” component (hydrogen component) in the exhaust gas on the NOx catalyst 45. 3 can be promoted, and NH 3 can be easily generated from the NOx catalyst 45. Therefore, even when the air-fuel ratio enriched NOx reduction control with the post injection timing substantially similar to the active DeNOx control is performed, the NOx catalyst 45 is generated by the air-fuel ratio enriched NOx reduction control with the post injection timing substantially similar to the active DeNOx control. More NH 3 than the amount of NH 3 generated can be generated, and a relatively large amount of NH 3 can be supplied from the NOx catalyst 45 to the SCR catalyst 47. As the temperature of the NOx catalyst 45 increases, the NH 3 generation reaction is promoted, and the amount of NH 3 generation is increased.
As a result of the determination in step S704, when the temperature of the NOx catalyst 45 is lower than the target temperature (step S704: Yes), the process proceeds to step S705. On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst 45 is not lower than the target temperature (step S704: No), the process proceeds to step S709.

ステップS705では、PCM60は、NH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミングを、通常のNOx還元制御、例えばアクティブDeNOx制御における第1ポスト噴射タイミングよりも遅角させた第2ポスト噴射タイミングに設定し、処理はステップS706に進む。 In step S705, the PCM 60 sets the post injection timing of the NH 3 supply DeNOx control to the second post injection timing that is retarded from the first post injection timing in the normal NOx reduction control, for example, the active DeNOx control. Advances to step S706.

図13に示すように、NH3供給DeNOx制御を実行する場合、PCM60は、NH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミングを、アクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングより遅角されたタイミング(ステップS705参照)又は、アクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングと同じタイミング(ステップS709参照)に設定している。NH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミングをアクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングと同じタイミングに設定する場合については、グラフG21、G22、G23に示され、アクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングの説明と同じとなるため説明を省略する。 As illustrated in FIG. 13, when executing the NH 3 supply DeNOx control, the PCM 60 delays the post injection timing of the NH 3 supply DeNOx control from the post injection timing of the active DeNOx control (see step S705) or The same timing as the post injection timing of active DeNOx control (see step S709). The case where the post injection timing of the NH 3 supply DeNOx control is set to the same timing as the post injection timing of the active DeNOx control is shown in graphs G21, G22, and G23, and is the same as the description of the post injection timing of the active DeNOx control. Therefore, explanation is omitted.

NH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミング(NH3供給DeNOx制御中の空燃比リッチ化NOx還元制御のポスト噴射タイミング)をアクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングより遅角されたタイミングに設定する場合について説明する。NH3供給DeNOx制御のポスト噴射タイミングはアクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングより遅角された(リタードされた)タイミングに設定される。
NH3供給DeNOx制御の遅角されたポスト噴射タイミングは、エンジンの回転数が低回転数である場合には、グラフG21に対して遅角されたグラフH21によって例示され、エンジンの回転数が中回転数である場合には、グラフG22に対して遅角されたグラフH22によって例示され、エンジンの回転数が高回転数である場合には、グラフG23に対して遅角されたグラフH23によって例示される。グラフH21〜H23はあくまでも例示の仮想的なグラフであり、グラフG21〜G23に対して遅角されたグラフH21〜H23は、数度程度遅角された値としてPCM60により算出されている。グラフG21〜G23以外のアクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングに対しても、NH3供給DeNOx制御の遅角されたポスト噴射タイミングが設定される。
このように、アクティブDeNOx制御のポスト噴射タイミングよりも遅角させたポスト噴射タイミングによってNH3供給DeNOx制御中の空燃比リッチ化NOx還元制御を実行させる場合には、アクティブDeNOx制御における排気通路41上の未燃燃料量よりも多い未燃燃料量を排気通路41上に供給することができ、排気通路41上の排気ガス中に含まれる未燃燃料及びこの未燃燃料に含まれるHCを増大させ、NOx触媒45の酸化触媒に吸着されるHC量を増大させることができる。よって、NOx触媒45の酸化触媒におけるHCの酸化反応による反応熱が増大し、NOx触媒45の触媒温度の昇温が増大され且つ昇温が比較的速く生じ、NOx触媒45からNH3が比較的速いタイミングで発生しやすくなり、NOx触媒45から発生するNH3の発生量が増大されることができる。また、NOx触媒45に供給されるHCのH成分も増大されることから、NOx触媒45からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒45から発生するNH3の発生量が増大されることができる。
Explaining a case of setting NH 3 post injection timing of the supply DeNOx control (NH 3 air post injection timing of the rich NOx reduction control of the supply DeNOx control of) to retard timing from the post injection timing of the active DeNOx control . The post injection timing of the NH 3 supply DeNOx control is set to a timing delayed (retarded) from the post injection timing of the active DeNOx control.
The retarded post injection timing of the NH 3 supply DeNOx control is exemplified by the graph H21 retarded with respect to the graph G21 when the engine speed is low, and the engine speed is medium. In the case of the rotational speed, it is exemplified by a graph H22 retarded with respect to the graph G22, and when the engine speed is a high rotational speed, it is exemplified by a graph H23 retarded with respect to the graph G23. Is done. The graphs H21 to H23 are merely illustrative virtual graphs, and the graphs H21 to H23 retarded with respect to the graphs G21 to G23 are calculated by the PCM 60 as values that are retarded by several degrees. The post-injection timings in which the NH 3 supply DeNOx control is retarded are set for the post-injection timings in the active DeNOx control other than the graphs G21 to G23.
As described above, when the air-fuel ratio enriched NOx reduction control during the NH 3 supply DeNOx control is executed by the post injection timing delayed from the post injection timing of the active DeNOx control, the exhaust passage 41 on the active DeNOx control is controlled. An unburned fuel amount larger than the unburned fuel amount can be supplied onto the exhaust passage 41, and the unburned fuel contained in the exhaust gas on the exhaust passage 41 and the HC contained in the unburned fuel are increased. The amount of HC adsorbed by the oxidation catalyst of the NOx catalyst 45 can be increased. Therefore, NOx reaction heat due to oxidation reaction of HC in the oxidation catalyst of the catalyst 45 is increased, and is increased heating of the catalyst temperature of the NOx catalyst 45 is heated occurs relatively quickly, the NH 3 from the NOx catalyst 45 comparatively It becomes easy to generate at a fast timing, and the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 can be increased. Further, since the H component of HC supplied to the NOx catalyst 45 is also increased, the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 is easily increased, and the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 is increased. Can be.

PCM60は、NH3供給DeNOx制御におけるポスト噴射タイミングの遅角量を、低エンジン負荷の場合の遅角量が高エンジン負荷(又は中エンジン負荷)の場合の遅角量より大きくなるように決定する。例えば、エンジンの回転数が低回転数である場合において、グラフG21及びグラフH21により示すように、NH3供給DeNOx制御におけるポスト噴射タイミングの遅角量を、低エンジン負荷の場合の遅角量A1が高エンジン負荷(又は中エンジン負荷)の場合の遅角量A2より大きくなるように決定する。低エンジン負荷の場合においては、排気通路41上の排気ガス中に含まれる未燃燃料を増大させるように設定できる一方、高エンジン負荷の場合において、ポスト噴射タイミングをリタードしすぎることにより排気温度が高くなり、排気通路41中の他の部品の信頼性に影響を生じさせることを防ぐことができる。 The PCM 60 determines the retard amount of the post injection timing in the NH 3 supply DeNOx control so that the retard amount when the engine load is low is larger than the retard amount when the engine load is high (or medium engine load). . For example, when the engine speed is low, as shown by the graph G21 and the graph H21, the retard amount of the post injection timing in the NH 3 supply DeNOx control is set to the retard amount A1 in the case of a low engine load. Is determined to be larger than the retard amount A2 in the case of high engine load (or medium engine load). In the case of a low engine load, the unburned fuel contained in the exhaust gas on the exhaust passage 41 can be set to increase. On the other hand, in the case of a high engine load, the exhaust temperature is increased by retarding the post injection timing too much. Therefore, it is possible to prevent the reliability of other parts in the exhaust passage 41 from being affected.

また、PCM60は、低エンジン負荷の場合においてのみ、アクティブDeNOx制御におけるポスト噴射タイミングよりも遅角させたポスト噴射タイミングによってNH3供給DeNOx制御を実行させることができる。このように制御することで、低エンジン負荷の場合においてのみ、ポスト噴射タイミングをリタードさせ、アクティブDeNOx制御における排気通路41上の未燃燃料量よりも多い未燃燃料量を排気通路41上に供給することができる。また、高エンジン負荷の場合において、ポスト噴射タイミングをリタードすることにより排気温度が高くなり、排気通路41中の他の部品の信頼性に影響を生じさせることを防ぐことができる。 Further, the PCM 60 can execute the NH 3 supply DeNOx control by the post injection timing delayed from the post injection timing in the active DeNOx control only when the engine load is low. By controlling in this way, the post injection timing is retarded only in the case of a low engine load, and an unburned fuel amount larger than the unburned fuel amount on the exhaust passage 41 in the active DeNOx control is supplied to the exhaust passage 41. can do. Further, in the case of a high engine load, it is possible to prevent the exhaust temperature from becoming higher by retarding the post injection timing and affecting the reliability of other components in the exhaust passage 41.

また、PCM60は、NH3供給DeNOx制御におけるポスト噴射タイミングの遅角量を、エンジンが低回転数の場合の遅角量がエンジンが高回転数の場合の遅角量より大きくなるように決定する。例えば、エンジンが低回転数の場合において、グラフG21からグラフH21に遅角されるときの遅角量A1は、エンジンが中回転数の場合において、グラフG22からグラフH22に遅角されるときの遅角量A3より大きくなるように決定される。さらに、エンジンが低回転数の場合において、グラフG21からグラフH21に遅角されるときの遅角量A1は、エンジンが高回転数の場合において、グラフG23からグラフH23に遅角されるときの遅角量A4より大きくなるように決定される。エンジンが高回転数の場合において、ポスト噴射タイミングをリタードしすぎることにより排気温度が高くなり、排気通路41中の他の部品の信頼性に影響を生じさせることを防ぐことができる。 Further, the PCM 60 determines the retard amount of the post injection timing in the NH 3 supply DeNOx control so that the retard amount when the engine is at a low speed is larger than the retard amount when the engine is at a high speed. . For example, the retard amount A1 when the engine is retarded from the graph G21 to the graph H21 when the engine is at a low engine speed is the value when the engine is retarded from the graph G22 to the chart H22 when the engine is at a medium engine speed. It is determined to be larger than the retard amount A3. Further, the retard amount A1 when the engine is retarded from the graph G21 to the graph H21 when the engine is at a low engine speed is the value when the engine is retarded from the graph G23 to the chart H23. It is determined to be larger than the retard amount A4. When the engine has a high engine speed, it is possible to prevent the exhaust temperature from becoming high by retarding the post-injection timing and affecting the reliability of other components in the exhaust passage 41.

また、PCM60は、エンジンが低回転数の領域にある場合においてのみ、アクティブDeNOx制御におけるポスト噴射タイミングよりも遅角させたポスト噴射タイミングによってNH3供給DeNOx制御を実行させることができる。このように制御することで、エンジンが低回転数の領域にある場合においてのみ、ポスト噴射タイミングをリタードさせ、アクティブDeNOx制御における排気通路41上の未燃燃料量よりも多い未燃燃料量を排気通路41上に供給することができる。また、高エンジン負荷の場合において、ポスト噴射タイミングをリタードすることにより排気温度が高くなり、排気通路41中の他の部品の信頼性に影響を生じさせることを防ぐことができる。 Further, the PCM 60 can execute the NH 3 supply DeNOx control by the post injection timing delayed from the post injection timing in the active DeNOx control only when the engine is in the low rotation speed region. By controlling in this way, the post-injection timing is retarded only when the engine is in the low speed range, and the amount of unburned fuel that is larger than the amount of unburned fuel on the exhaust passage 41 in the active DeNOx control is exhausted. It can be supplied on the passage 41. Further, in the case of a high engine load, it is possible to prevent the exhaust temperature from becoming higher by retarding the post injection timing and affecting the reliability of other components in the exhaust passage 41.

なお、PCM60は、NH3供給DeNOx制御におけるポスト噴射タイミングの遅角量を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させる範囲内のポスト噴射タイミングの遅角量に設定することができる。このとき、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるエンジンオイル希釈を抑制することができる。 The PCM 60 can set the retard amount of the post injection timing in the NH 3 supply DeNOx control to the retard amount of the post injection timing within a range in which the post-injected fuel is combusted in the cylinder of the engine. At this time, post-injected fuel can be discharged as unburned fuel as it is, and engine oil dilution by post-injected fuel can be suppressed.

ステップS706では、PCM60は、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御の実行を開始する。ここで、第一目標空燃比は、アクティブDeNOx制御において設定されているNOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比である。第二目標空燃比は、図6において示されるように、NH3供給DeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比である。第二目標空燃比は、図6において示されるように、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対し、第一目標空燃比よりもリッチ化された目標空燃比に設定されている。空燃比リッチ化NOx還元制御は、排気ガスの空燃比を第二目標空燃比までリッチ化させることにより、エンジンの筒内燃焼を行わせる場合及び未燃燃料を排気通路に排出させる場合のいずれの場合においても、NOx触媒45に供給されるH成分が増大され、NOx触媒45からNH3が発生する量を増加させやすくすることができる。
ステップS706では、PCM60は、ステップS705において設定された第2ポスト噴射タイミングによるポスト噴射を実施させる。図5に示すように、このときのポスト噴射量はステップS115において決定されている。
よって、PCM60は、アクティブDeNOx制御における排気通路上の未燃燃料量よりも多い未燃燃料量を排気通路上に供給させ、且つ空燃比を第二目標空燃比となるまでリッチ化させた排気ガスを排気通路41上に供給させる空燃比リッチ化NOx還元制御を実行し、処理はステップS707に進む。
In step S706, the PCM 60 performs the air-fuel ratio enriched NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched until the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the second target air-fuel ratio enriched with respect to the first target air-fuel ratio. Start execution. Here, the first target air-fuel ratio is a target air-fuel ratio that can reduce NOx stored in the NOx catalyst 45 set in the active DeNOx control. As shown in FIG. 6, the second target air-fuel ratio is a target air-fuel ratio that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 when the NH 3 supply DeNOx control is executed. As shown in FIG. 6, the second target air-fuel ratio is set to a target air-fuel ratio that is richer than the first target air-fuel ratio with respect to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. In the air-fuel ratio enriched NOx reduction control, either the in-cylinder combustion of the engine or the unburned fuel is discharged to the exhaust passage by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas to the second target air-fuel ratio. Even in this case, the H component supplied to the NOx catalyst 45 is increased, and the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 can be easily increased.
In step S706, the PCM 60 performs post injection at the second post injection timing set in step S705. As shown in FIG. 5, the post injection amount at this time is determined in step S115.
Therefore, the PCM 60 supplies the unburned fuel amount larger than the unburned fuel amount on the exhaust passage in the active DeNOx control to the exhaust passage, and the exhaust gas enriched until the air-fuel ratio becomes the second target air-fuel ratio. The air-fuel ratio enriched NOx reduction control for supplying the gas to the exhaust passage 41 is executed, and the process proceeds to step S707.

ステップS707では、PCM60は、排気通路上の排気ガス中に含まれる未燃燃料に含まれるHCがNOx触媒45の温度を目標温度まで昇温させるために必要な分量まで酸化触媒45aに供給(又は吸着)されたか否かを判定する。ステップS707の判定の結果、HCが昇温させるために必要な分量まで酸化触媒45aに供給(又は吸着)された場合(ステップS707:Yes)、処理はステップS708に進む。これに対して、HCが昇温させるために必要な分量まで酸化触媒45aに供給されていない場合(ステップS707:No)、処理はステップS706に戻る。   In Step S707, the PCM 60 supplies the HC contained in the unburned fuel contained in the exhaust gas on the exhaust passage to the oxidation catalyst 45a to an amount necessary for raising the temperature of the NOx catalyst 45 to the target temperature (or It is determined whether or not it has been absorbed. As a result of the determination in step S707, when HC is supplied (or adsorbed) to the oxidation catalyst 45a to an amount necessary for increasing the temperature (step S707: Yes), the process proceeds to step S708. On the other hand, when HC is not supplied to the oxidation catalyst 45a to an amount necessary for increasing the temperature (step S707: No), the process returns to step S706.

ステップS708では、PCM60は、空燃比リッチ化NOx還元制御を停止(中断)させることにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比λ1よりもリーンな状態となる通常の運転状態(NOx還元制御を実行していないエンジンの運転状態)に戻ることによって空燃比リーン運転制御を実行させる。空燃比リーン運転制御においては、排気ガス中に供給される酸素の量が多くなり、酸化触媒45aに吸着されたHCと酸素との酸化反応により反応熱が生じる。よって、酸化触媒45aが反応熱により昇温され、NOx触媒45中において酸化触媒45aと近接して配置されているNOx触媒45についても、この反応熱により昇温される。
なお、PCM60は、空燃比リッチ化NOx還元制御を停止させることにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態となる他の運転状態に変更させて空燃比リーン運転制御を実現してもよい。なお、PCM60は、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーン側の状態となる他の運転状態に変更させて空燃比リーン運転制御を実現してもよい。PCM60は、空燃比リッチ化NOx還元制御を停止させるという非常に簡単な制御のみにより、排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御から目標空燃比よりもリーン側の状態となる空燃比リーン運転制御に切替えてを実行させることができ、酸化触媒45aに吸着されたHCと酸素との反応により、酸化触媒45aとNOx触媒45の温度を比較的容易に上昇させることができる。
In step S708, the PCM 60 stops (interrupts) the air-fuel ratio enriched NOx reduction control, so that the normal operating state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio λ1 (executes the NOx reduction control). The air-fuel ratio lean operation control is executed by returning to the engine operating state). In the air-fuel ratio lean operation control, the amount of oxygen supplied into the exhaust gas increases, and reaction heat is generated by the oxidation reaction between HC and oxygen adsorbed on the oxidation catalyst 45a. Therefore, the temperature of the oxidation catalyst 45a is raised by the reaction heat, and the temperature of the NOx catalyst 45 disposed in the vicinity of the oxidation catalyst 45a in the NOx catalyst 45 is also raised by the reaction heat.
Note that the PCM 60 realizes air-fuel ratio lean operation control by stopping the air-fuel ratio enriched NOx reduction control to change to another operating state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. May be. Note that the PCM 60 may realize air-fuel ratio lean operation control by changing the exhaust gas air-fuel ratio to another operating state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the target air-fuel ratio. The PCM 60 performs the control on the lean side of the target air-fuel ratio from the air-fuel ratio enriched NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched only by very simple control of stopping the air-fuel ratio enriched NOx reduction control. Thus, the temperature of the oxidation catalyst 45a and the NOx catalyst 45 can be raised relatively easily by the reaction between HC adsorbed on the oxidation catalyst 45a and oxygen. .

ステップS708においては、空燃比リッチ化NOx還元制御を停止させ且つ空燃比リーン運転制御を実行する状態を、予め定めた終了条件が成立するまで継続させる。予め定めた終了条件は、例えば、酸化触媒45aに供給されるHCの供給量の推定値に基づいて算出されるHCと酸素との反応が完了すると想定される反応時間が経過することとする。酸化触媒45aに供給されるHCの供給量の推定値に基づいて算出されるHCと酸素との反応が完了すると想定される反応時間が経過するまで、空燃比リーン運転制御を実行することにより、酸化触媒45aに吸着されたHCのほぼ全てを、酸素と反応させてNOx触媒45を昇温させるために有効に消費することができ、また、酸化触媒45aにHCが吸着されている分だけ、空燃比リーン運転制御を実行し、NOx触媒45を効率的に昇温させることができる。このように、ステップS705及びS706及びS707の空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、及びステップS708の空燃比リーン運転制御を実行することにより上記NOx触媒45を昇温させる制御を昇温制御と称する。すなわち、昇温制御は、空燃比リッチ化NOx還元制御と、空燃比リーン運転制御を備えている。PCM60は、所定の反応時間が経過した場合に、空燃比リッチ化NOx還元制御を終了させるとともに空燃比リーン運転制御の実行を終了させ、処理はステップS711に進む。   In step S708, the state in which the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is stopped and the air-fuel ratio lean operation control is executed is continued until a predetermined end condition is satisfied. The predetermined termination condition is, for example, that a reaction time that is assumed to complete the reaction between HC and oxygen calculated based on an estimated value of the supply amount of HC supplied to the oxidation catalyst 45a. By executing the air-fuel ratio lean operation control until the reaction time assumed to be completed when the reaction between HC and oxygen calculated based on the estimated value of the supply amount of HC supplied to the oxidation catalyst 45a is completed, Almost all of the HC adsorbed on the oxidation catalyst 45a can be effectively consumed to react with oxygen to raise the temperature of the NOx catalyst 45, and the HC is adsorbed on the oxidation catalyst 45a, By executing the air-fuel ratio lean operation control, the NOx catalyst 45 can be efficiently heated. Thus, after the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control in steps S705, S706, and S707 is executed, and the air-fuel ratio lean operation control in step S708 is executed, the control for raising the temperature of the NOx catalyst 45 is controlled as the temperature rise control. Called. That is, the temperature raising control includes air-fuel ratio enriched NOx reduction control and air-fuel ratio lean operation control. When the predetermined reaction time has elapsed, the PCM 60 ends the air-fuel ratio enriched NOx reduction control and ends the execution of the air-fuel ratio lean operation control, and the process proceeds to step S711.

次いで、ステップS711では、PCM60は、SCR触媒47に吸着されるNH3の吸着量の推定値が所定値に到達しているか否かを判定する。
ステップS711の判定の結果、SCR触媒47に吸着されるNH3の吸着量の推定値が所定値に到達している場合(ステップS711:Yes)、NOx触媒45からNH3をSCR触媒47に供給させるNH3供給NOx還元制御は終了され、処理はステップS701に戻る。
これに対して、SCR触媒47に吸着されるNH3の吸着量の推定値が所定値に到達していない場合(ステップS711:No)、処理はステップS703に戻る。
Next, in step S711, the PCM 60 determines whether or not the estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 has reached a predetermined value.
As a result of the determination in step S711, when the estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 has reached a predetermined value (step S711: Yes), NH 3 is supplied from the NOx catalyst 45 to the SCR catalyst 47. The NH 3 supply NOx reduction control to be performed is terminated, and the process returns to step S701.
On the other hand, when the estimated value of the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 has not reached the predetermined value (step S711: No), the process returns to step S703.

その後、ステップS703からステップS704に進む。ステップS704において、NOx触媒45の温度が目標温度未満である場合(ステップS704:Yes)、処理は、再び、ステップS705に進む。このように、NOx触媒45の温度がNH3を発生させやすくなるような目標温度に到達するまで、空燃比リッチ化NOx還元制御と空燃比リーン運転制御とからなる昇温制御を繰り返すこととなる。 Thereafter, the process proceeds from step S703 to step S704. In step S704, when the temperature of the NOx catalyst 45 is lower than the target temperature (step S704: Yes), the process proceeds to step S705 again. As described above, the temperature increase control including the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control and the air-fuel ratio lean operation control is repeated until the temperature of the NOx catalyst 45 reaches a target temperature at which NH 3 is likely to be generated. .

その後、ステップS703からステップS704に進み、ステップS704において、PCM60が、NOx触媒45の温度が目標温度未満でないと判断する場合、すなわち、NOx触媒45の温度が目標温度以上であると判断する場合(ステップS704:No)、昇温制御を実行せずに、処理はステップS709に進む。   Thereafter, the process proceeds from step S703 to step S704. In step S704, the PCM 60 determines that the temperature of the NOx catalyst 45 is not lower than the target temperature, that is, determines that the temperature of the NOx catalyst 45 is equal to or higher than the target temperature ( Step S704: No), without performing the temperature increase control, the process proceeds to step S709.

次いで、ステップS709では、PCM60は、空燃比リッチ化NOx還元制御において、通常のNOx還元制御、例えばアクティブDeNOx制御におけるポスト噴射タイミングと同じ(遅角されていない)ポスト噴射タイミングを設定し、処理はステップS710に進む。   Next, in step S709, the PCM 60 sets the same post-injection timing (not retarded) in normal NOx reduction control, for example, active DeNOx control, in the air-fuel ratio enriched NOx reduction control. Proceed to step S710.

ステップS710では、PCM60は、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御の実行を開始する。ここで、第一目標空燃比は、アクティブDeNOx制御において設定されているNOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比である。第二目標空燃比は、図6において示されるように、NH3供給DeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比である。第二目標空燃比は、図6において示されるように、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対し、第一目標空燃比よりもリッチ化された目標空燃比に設定されている。空燃比リッチ化NOx還元制御は、排気ガスの空燃比を第二目標空燃比までリッチ化させることにより、エンジンの筒内燃焼を行わせる場合及び未燃燃料を排気通路に排出させる場合のいずれの場合においても、NOx触媒45に供給されるH成分が増大され、NOx触媒45からNH3が発生する量を増加させやすくすることができる。
ステップS710では、PCM60は、ステップS709において設定された第1ポスト噴射タイミングによるポスト噴射を実施させる。図5に示すように、このときのポスト噴射量はステップS115において決定されている。
よって、PCM60は、アクティブDeNOx制御と同じ第1ポスト噴射タイミングにおいて基本的には筒内燃焼を行うため未燃燃料の排気通路への供給を抑制しており、且つ空燃比を第二目標空燃比となるまでリッチ化させた排気ガスを排気通路上に供給させる空燃比リッチ化NOx還元制御を実行し、処理はステップS711に進む。
In step S710, the PCM 60 performs the air-fuel ratio enriched NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched until the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the second target air-fuel ratio enriched with respect to the first target air-fuel ratio. Start execution. Here, the first target air-fuel ratio is an air-fuel ratio capable of reducing NOx stored in the NOx catalyst 45 set in the active DeNOx control. As shown in FIG. 6, the second target air-fuel ratio is a target air-fuel ratio that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 when the NH 3 supply DeNOx control is executed. As shown in FIG. 6, the second target air-fuel ratio is set to a target air-fuel ratio that is richer than the first target air-fuel ratio with respect to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. In the air-fuel ratio enriched NOx reduction control, either the in-cylinder combustion of the engine or the unburned fuel is discharged to the exhaust passage by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas to the second target air-fuel ratio. Even in this case, the H component supplied to the NOx catalyst 45 is increased, and the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 can be easily increased.
In step S710, the PCM 60 performs post injection at the first post injection timing set in step S709. As shown in FIG. 5, the post injection amount at this time is determined in step S115.
Therefore, since the PCM 60 basically performs in-cylinder combustion at the same first post-injection timing as in the active DeNOx control, the supply of unburned fuel to the exhaust passage is suppressed, and the air-fuel ratio is set to the second target air-fuel ratio. Then, air-fuel ratio enriched NOx reduction control is performed in which the exhaust gas enriched until it reaches is supplied to the exhaust passage, and the process proceeds to step S711.

上述した本発明の一実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、尿素インジェクタ51からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合において、NOx還元制御手段は、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行するので、空燃比リッチ化NOx還元制御が、エンジンEの筒内燃焼を行わせる場合及び未燃燃料を排気通路に排出させる場合のいずれの場合においても、NOx触媒45に供給されるH成分を増大させる。よって、NOx触媒45からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NOx触媒45から比較的大量のNH3をSCR触媒47に供給させることができる。従って、尿素インジェクタ51からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合においても、SCR触媒47に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒47において排気ガス中のNOxを浄化することができないことを抑制するとともに、SCR触媒47におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒47における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができ、NOxの排出量を抑制させることができる。 According to the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention described above, when it is determined that the urea injection from the urea injector 51 is not normally performed, the NOx reduction control means determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is Since the air-fuel ratio enriched NOx reduction control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched until the second target air-fuel ratio is enriched than the first target air-fuel ratio is executed, the air-fuel ratio enriched NOx reduction control is performed. In both cases where the in-cylinder combustion of the engine E is performed and when unburned fuel is discharged into the exhaust passage, the H component supplied to the NOx catalyst 45 is increased. Therefore, the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 can be easily increased, and a relatively large amount of NH 3 can be supplied from the NOx catalyst 45 to the SCR catalyst 47. Therefore, even when it is determined that the urea injection from the urea injector 51 cannot be performed normally, the SCR catalyst 47 purifies NOx in the exhaust gas due to the lack of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47. It is possible to increase the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 and to increase the purification rate of NOx in the exhaust gas on the SCR catalyst 47, thereby suppressing the NOx emission amount. it can.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、NOx還元制御手段は、空燃比リッチ化NOx還元制御の第二目標空燃比のリッチ化される度合いを、SCR触媒47に吸着されたNH3の吸着量に応じて変更するので、第二目標空燃比のリッチ化される度合いに応じて、NOx触媒45に供給されるH成分を増大させ、NOx触媒45からNH3が発生する量を変更させることができ、NH3供給制御として、SCR触媒47に吸着されたNH3の吸着量に応じて変更されるNH3をNOx触媒45からSCR触媒47に供給させることができる。 Further, according to the engine exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment, the NOx reduction control means determines the degree to which the second target air-fuel ratio of the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is enriched by NH adsorbed by the SCR catalyst 47. since change in accordance with the amount of adsorption of 3, depending on the degree of the enrichment of the second target air-fuel ratio, to increase the H component supplied to the NOx catalyst 45, the amount of NH 3 is generated from the NOx catalyst 45 it can be changed, as NH 3 supply control, it is possible to supply the NH 3 to be changed according to the amount of adsorption of NH 3 adsorbed in the SCR catalyst 47 from the NOx catalyst 45 in SCR catalyst 47.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、NOx還元制御手段は、第二目標空燃比を、理論空燃比よりもリッチ側且つ所定の限度空燃比までの範囲内で決定するので、未燃燃料がEGR装置43に供給されてしまうことによるEGR装置43の信頼性の低下の問題が生じることを抑制することができる。   Further, according to the engine exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment, the NOx reduction control means determines the second target air-fuel ratio within a range richer than the theoretical air-fuel ratio and up to a predetermined limit air-fuel ratio. It can suppress that the problem of the reliability fall of the EGR apparatus 43 by unburned fuel being supplied to the EGR apparatus 43 arises.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、NOx還元制御手段は、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が第一目標空燃比よりもリーン側の状態となる空燃比リーン運転制御を実行するので、酸化触媒45aに吸着されたHCと酸素とを反応させ、NOx触媒45中の酸化触媒45aとNOx触媒45の温度を上昇させることができる。NOx触媒45の温度が上昇した状態で、NOx還元制御を実行することにより、NOx触媒45からNH3が発生しやすくなり、NOx触媒45から比較的大量のNH3をSCR触媒47に供給させることができる。 Further, according to the engine exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment, the NOx reduction control means executes the air-fuel ratio enriched NOx reduction control, and then the exhaust gas air-fuel ratio is in a leaner state than the first target air-fuel ratio. Since the air-fuel ratio lean operation control is executed, the HC adsorbed on the oxidation catalyst 45a reacts with oxygen, and the temperatures of the oxidation catalyst 45a and the NOx catalyst 45 in the NOx catalyst 45 can be raised. By executing the NOx reduction control while the temperature of the NOx catalyst 45 is increased, NH 3 is likely to be generated from the NOx catalyst 45, and a relatively large amount of NH 3 is supplied from the NOx catalyst 45 to the SCR catalyst 47. Can do.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリーンな状態となる空燃比リーン運転制御を実行し、空燃比リーン運転制御終了後、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行するので、空燃比リーン運転制御により、NOx触媒45の温度が上昇した状態で、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することとなり、NOx触媒45からNH3が発生しやすくなるのみならず、空燃比リッチ化NOx還元制御が、NOx触媒45に供給されるH成分を増大させる。よって、NOx触媒45からNH3が発生する量を増加させやすくなり、NH3供給制御として、NOx触媒45から比較的大量のNH3をSCR触媒47に供給させることができる。 In addition, according to the engine exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment, after executing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control, the air-fuel ratio lean operation control is performed in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the target air-fuel ratio. Since the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed after the air-fuel ratio lean operation control is completed, the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is executed with the temperature of the NOx catalyst 45 increased by the air-fuel ratio lean operation control. Thus, not only NH 3 is likely to be generated from the NOx catalyst 45, but also the air-fuel ratio enriched NOx reduction control increases the H component supplied to the NOx catalyst 45. Therefore, the amount of NH 3 generated from the NOx catalyst 45 can be easily increased, and a relatively large amount of NH 3 can be supplied from the NOx catalyst 45 to the SCR catalyst 47 as the NH 3 supply control.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、尿素インジェクタ51に供給される尿素が凍結している場合においても、SCR触媒47に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒47において排気ガス中のNOxを浄化することができないことを抑制するとともに、SCR触媒47におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒47における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができ、NOxの排出量を抑制させることができる。 Further, according to the engine exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment, even when the urea supplied to the urea injector 51 is frozen, the NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is insufficient, so that the SCR catalyst 47 While suppressing the inability to purify NOx in the exhaust gas, increasing the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst 47 can increase the purification rate of NOx in the exhaust gas in the SCR catalyst 47, The amount of NOx emission can be suppressed.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、NOx還元制御手段は、空燃比リーン運転制御終了後、空燃比リッチ化NOx還元制御を実行する場合には、空燃比リッチ化NOx還元制御におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定するので、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制することができる。   Further, according to the engine exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the NOx reduction control means performs the air-fuel ratio enriched NOx reduction control when the air-fuel ratio enriched NOx reduction control is executed after the air-fuel ratio lean operation control ends. Because the post-injection time in the engine is set to the post-injection time in which the post-injected fuel is combusted in the cylinder of the engine, the post-injected fuel is discharged as it is as unburned fuel, or the post-injected fuel Oil dilution can be suppressed.

また、本実施形態によるエンジンの排気浄化装置によれば、NOx還元制御手段は、排気ガスの温度が比較的高く且つこの排気ガス中のNOxをSCR触媒47により浄化することが求められる場合において、尿素インジェクタ51からの尿素噴射が正常に行えていないと判断されるとき、NH3供給NOx還元制御を実行することができ、SCR触媒47に吸着されたNH3が不足することによりSCR触媒47において排気ガス中のNOxを浄化することができないことを抑制するとともに、SCR触媒47におけるNH3の吸着量を増大させることによりSCR触媒47における排気ガス中のNOxの浄化率を上昇させることができ、NOxの排出量を抑制させることができる。 Further, according to the exhaust purification device for an engine according to the present embodiment, the NOx reduction control means, when the temperature of the exhaust gas is relatively high and the NOx in the exhaust gas is required to be purified by the SCR catalyst 47, When it is determined that the urea injection from the urea injector 51 is not normally performed, the NH 3 supply NOx reduction control can be executed, and in the SCR catalyst 47, the NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 47 is insufficient. While suppressing the inability to purify NOx in the exhaust gas, increasing the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst 47 can increase the purification rate of NOx in the exhaust gas in the SCR catalyst 47, The amount of NOx emission can be suppressed.

20 燃料噴射弁
41 排気通路
43 EGR装置
43a EGR通路
43b EGRクーラ
43c 第1EGRバルブ
43d EGRクーラバイパス通路
43e 第2EGRバルブ
45 NOx触媒
45a ディーゼル酸化触媒
47 SCR触媒
51 尿素インジェクタ
53 尿素供給経路
54 尿素送出ポンプ
55 尿素タンク
56 尿素供給経路圧力センサ
57 尿素経路ヒータ
58 尿素レベルセンサ
59 尿素温度センサ
61 尿素タンクヒータ
200 エンジンシステム
E エンジン
EX 排気系
FS 燃料供給系
IN 吸気系
λ1 理論空燃比
λ2 限度空燃比
20 fuel injection valve 41 exhaust passage 43 EGR device 43a EGR passage 43b EGR cooler 43c first EGR valve 43d EGR cooler bypass passage 43e second EGR valve 45 NOx catalyst 45a diesel oxidation catalyst 47 SCR catalyst 51 urea injector 53 urea supply passage 54 urea delivery pump 55 urea tank 56 urea supply path pressure sensor 57 urea path heater 58 urea level sensor 59 urea temperature sensor 61 urea tank heater 200 engine system E engine EX exhaust system FS fuel supply system IN intake system λ1 theoretical air fuel ratio λ2 limit air fuel ratio

Claims (8)

エンジンの排気通路上に設けられ且つ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するNOx触媒であって、HCを酸化する酸化触媒としての機能も有するNOx触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記NOx触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、NH3との反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、
上記SCR触媒に尿素を供給するように上記尿素を上記エンジンの排気通路に噴射する尿素噴射弁と、
燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、
排気ガスの空燃比をリッチ化させ、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な第一目標空燃比に設定して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、を備え、
上記NOx還元制御手段は、上記尿素噴射弁からの尿素噴射が正常に行えていないと判断される場合には、排気ガスの空燃比が上記第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、上記NOx触媒からNH3を上記SCR触媒に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
NOx in the exhaust gas is occluded when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, provided on the exhaust passage of the engine, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is theoretically stored. An exhaust purification device for an engine comprising a NOx catalyst that reduces when it is in the vicinity of the air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and also has a function as an oxidation catalyst that oxidizes HC,
An SCR catalyst provided on the exhaust passage downstream of the NOx catalyst and purifying NOx in the exhaust gas by reaction with NH 3 ;
A urea injection valve for injecting the urea into the exhaust passage of the engine so as to supply urea to the SCR catalyst;
Fuel injection control means for controlling the fuel injection valve;
NOx for performing NOx reduction control for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas, setting NOx stored in the NOx catalyst to a first target air-fuel ratio that can be reduced, and reducing NOx stored in the NOx catalyst Reduction control means,
When it is determined that the urea injection from the urea injection valve is not normally performed, the NOx reduction control means determines that the second target in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is made richer than the first target air-fuel ratio. by performing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control the air-fuel ratio of the exhaust gas was enriched until the air-fuel ratio, executes the NH 3 supply NOx reduction control to supply the NH 3 to the SCR catalyst from the NOx catalyst An exhaust emission control device for an engine.
さらに、上記SCR触媒に吸着されたNH3の吸着量を推定又は検出して取得するNH3吸着量取得手段を備え、上記NOx還元制御手段は、上記空燃比リッチ化NOx還元制御の上記第二目標空燃比のリッチ化される度合いを、上記SCR触媒に吸着されたNH3の吸着量に応じて変更する、請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。 Furthermore, it comprises NH 3 adsorption amount acquisition means for estimating or detecting the adsorption amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst, and the NOx reduction control means is the second of the air-fuel ratio enriched NOx reduction control. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the degree of enrichment of the target air-fuel ratio is changed according to the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst. 上記NOx還元制御手段は、上記第二目標空燃比を、理論空燃比よりもリッチ側且つ所定の限度空燃比までの範囲内で決定する、請求項1又は2に記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1 or 2, wherein the NOx reduction control means determines the second target air-fuel ratio within a range that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and reaches a predetermined limit air-fuel ratio. 上記NOx還元制御手段は、上記空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が上記第一目標空燃比よりもリーン側の状態となる空燃比リーン運転制御を実行し、空燃比リーン運転制御終了後、上記NOx還元制御を実行することにより、上記NOx触媒からNH3を上記SCR触媒に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行する、請求項1乃至3の何れか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。 The NOx reduction control means executes air-fuel ratio lean operation control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the first target air-fuel ratio after executing the air-fuel ratio enriched NOx reduction control, after fuel ratio lean operation control end, by executing the NOx reduction control, the NH 3 from the NOx catalyst to perform the NH 3 supply NOx reduction control is supplied to the SCR catalyst, any one of claims 1 to 3 An exhaust emission control device for an engine according to 1. 上記NOx還元制御手段は、上記空燃比リッチ化NOx還元制御を実行した後、排気ガスの空燃比が上記目標空燃比よりもリーンな状態となる空燃比リーン運転制御を実行し、上記空燃比リーン運転制御終了後、上記空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、上記NOx触媒からNH3を上記SCR触媒に供給させるNH3供給制御を実行する、請求項1乃至4の何れか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。 The NOx reduction control means executes air-fuel ratio lean operation control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the target air-fuel ratio after executing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control, and the air-fuel ratio lean after the operation control end, by executing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control, the NH 3 from the NOx catalyst to perform the NH 3 supply control for supplying to the SCR catalyst, any one of claims 1 to 4 An exhaust emission control device for an engine according to 1. 上記NOx還元制御手段は、上記尿素噴射弁に供給される尿素が凍結している場合には排気ガスの空燃比が上記第一目標空燃比よりもリッチ化された第二目標空燃比となるまで排気ガスの空燃比をリッチ化させた空燃比リッチ化NOx還元制御を実行することにより、上記NOx触媒からNH3を上記SCR触媒に供給させるNH3供給NOx還元制御を実行する、請求項1乃至5の何れか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。 When the urea supplied to the urea injection valve is frozen, the NOx reduction control means until the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a second target air-fuel ratio that is richer than the first target air-fuel ratio. by performing the air-fuel ratio enrichment NOx reduction control is enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas, to run the NH 3 supply NOx reduction control for the NH 3 from the NOx catalyst is supplied to the SCR catalyst, to claim 1 The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of 5. 上記NOx還元制御手段は、上記空燃比リーン運転制御終了後、上記空燃比リッチ化NOx還元制御を実行する場合には、上記空燃比リッチ化NOx還元制御におけるポスト噴射時期を、ポスト噴射させた燃料をエンジンの筒内において燃焼させるポスト噴射時期に設定する、請求項1乃至6の何れか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。   When the NOx reduction control means executes the air-fuel ratio enriched NOx reduction control after the air-fuel ratio lean operation control ends, the post-injection timing in the air-fuel ratio enriched NOx reduction control is the post-injected fuel. The exhaust emission control device for an engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the engine is set to a post-injection timing for burning the fuel in the cylinder of the engine. 上記NOx還元制御手段は、排気ガスの温度が比較的高く且つこの排気ガス中のNOxを上記SCR触媒により浄化することが求められる場合に、上記NH3供給NOx還元制御を実行させる、請求項1乃至7の何れか1項に記載のエンジンの排気浄化装置。 The NOx reduction control means executes the NH 3 supply NOx reduction control when the temperature of the exhaust gas is relatively high and the NOx in the exhaust gas is required to be purified by the SCR catalyst. The exhaust emission control device for an engine according to any one of claims 1 to 7.
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