JP6459004B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

Engine exhaust purification system Download PDF

Info

Publication number
JP6459004B2
JP6459004B2 JP2016137851A JP2016137851A JP6459004B2 JP 6459004 B2 JP6459004 B2 JP 6459004B2 JP 2016137851 A JP2016137851 A JP 2016137851A JP 2016137851 A JP2016137851 A JP 2016137851A JP 6459004 B2 JP6459004 B2 JP 6459004B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel ratio
air
nox
post
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016137851A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018009483A (en
Inventor
能将 山口
能将 山口
鐵野 雅之
雅之 鐵野
雅信 菅野
雅信 菅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2016137851A priority Critical patent/JP6459004B2/en
Publication of JP2018009483A publication Critical patent/JP2018009483A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6459004B2 publication Critical patent/JP6459004B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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、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触媒が知られている。通常の運転領域では、燃費を向上させる観点から、空燃比をリーンな状態(λ>1)に設定してエンジンを運転しているが、このリーンな運転状態が継続すると、NOx触媒のNOx吸蔵量が限界に達して、NOx触媒が排気ガス中のNOxを吸蔵できなくなる(この場合NOxが放出されてしまう)。そのため、空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチな状態(λ≦1)に適宜設定して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるようにしている。なお、「λ」は、理論空燃比を基準として表した空燃比を示す指標であり、いわゆる空気過剰率に相当する。   Conventionally, NOx in the exhaust gas is occluded in a lean state (λ> 1) where the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and this occluded NOx is stored in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. NOx occlusion reduction type NOx catalysts that reduce in a certain state (λ≈1) or a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio are known. In the normal operating range, from the viewpoint of improving fuel efficiency, the engine is operated with the air-fuel ratio set to a lean state (λ> 1). If this lean operating state continues, the NOx storage of the NOx catalyst is continued. When the amount reaches the limit, the NOx catalyst cannot store NOx in the exhaust gas (in this case, NOx is released). Therefore, the air-fuel ratio is appropriately set to a stoichiometric air-fuel ratio or a richer state (λ ≦ 1) than the stoichiometric air-fuel ratio, so that NOx occluded in the NOx catalyst is reduced. “Λ” is an index indicating the air-fuel ratio expressed with the theoretical air-fuel ratio as a reference, and corresponds to a so-called excess air ratio.

例えば、特許文献1には、NOx触媒のNOx吸蔵量が所定量以上である場合に、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元すべく、排気ガスの空燃比をリッチ化するように燃料噴射制御を行う技術が開示されている。他方で、例えば特許文献2に開示された技術では、NOx触媒の還元のための空燃比制御に起因する燃費の悪化を改善すべく、エンジンの加速運転時に、排気ガスの空燃比をλ≦1に設定する制御を行っている。   For example, in Patent Document 1, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is a predetermined amount or more, fuel injection control is performed so as to enrich the air-fuel ratio of the exhaust gas so as to reduce NOx occluded in the NOx catalyst. Techniques to do are disclosed. On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 2, for example, the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced to λ ≦ 1 during the acceleration operation of the engine in order to improve the deterioration of fuel consumption due to the air-fuel ratio control for the reduction of the NOx catalyst. Control to set to.

特開2004−360593号公報JP 2004-360593 A 特開平11−50884号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-50884

ところで、排気ガスの空燃比をNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比(以下では「目標空燃比」と呼ぶ。)に設定する制御方法の1つとして、所望の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の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング(典型的には膨張行程)において燃料を噴射するポスト噴射を行う方法が考えられる。このようなポスト噴射を行う場合、排気ガスの空燃比を目標空燃比に到達させるに当たって、ポスト噴射量を増加させることとなるが、ポスト噴射量を急激に増加させると、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になる可能性がある。この場合には、スモーク(煤)やHC(未燃燃料に対応する)などが発生してエミッションが悪化してしまうおそれがある。   By the way, as one of the control methods for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to an air-fuel ratio capable of reducing NOx stored in the NOx catalyst (hereinafter referred to as “target air-fuel ratio”), a desired engine torque is output. For this reason, a method of performing post-injection in which fuel is injected at a timing that does not contribute to the output of engine torque (typically an expansion stroke) after main injection in which fuel is injected into the cylinder can be considered. When performing such post-injection, the post-injection amount is increased in reaching the target air-fuel ratio of the exhaust gas. However, if the post-injection amount is increased rapidly, the air-fuel ratio of the exhaust gas is increased. There is a possibility of becoming richer than the target air-fuel ratio. In this case, smoke (soot), HC (corresponding to unburned fuel), etc. are generated, and the emission may be deteriorated.

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、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定するようにポスト噴射するNOx還元制御を実行するエンジンの排気浄化装置において、ポスト噴射量を適切に変化させることで、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制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 performs NOx reduction control in which post-injection is performed so as to set the NOx stored in the NOx catalyst to a target air-fuel ratio that can be reduced. An object of the present invention is to suppress the air-fuel ratio of the exhaust gas from becoming richer than the target air-fuel ratio by appropriately changing the post-injection amount in the engine exhaust purification device.

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、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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、NOx触媒のNOx吸蔵量が所定量以上である場合に、排気ガスの空燃比がNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な所定空燃比になるように燃料噴射弁からポスト噴射させる第1NOx還元制御を実行するNOx還元制御手段を有し、NOx還元制御手段は、第1NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度が所定変化速度未満になるよう制限を課し、また、NOx還元制御手段は、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触媒に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を所定空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第2NOx還元制御を更に実行し、第2NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、第1NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときよりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくし、第1NOx還元制御を第2NOx還元制御よりも長い時間実行する、ことを特徴とする。
このように構成された本発明によれば、第1NOx還元制御時に、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課すので、つまりポスト噴射量の変化速度が所定値を超えないように制御するので、このポスト噴射量の制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に精度良く設定することができる。この場合、ポスト噴射量の制御中に実空燃比が所定空燃比よりもリッチ側になること、つまり実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができる。その結果、第1NOx還元制御時に実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートしてスモークやHCが発生してしまうことを適切に抑制することができる。
また、本発明によれば、第2NOx還元制御時には、第1NOx還元制御時よりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくするので、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させることができる。これにより、第2NOx還元制御が行われる比較的短い期間(加速期間)において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、NOx触媒に吸蔵されたNOxの還元を確実に実行させることができる。
In order to achieve the above object, the present invention is provided on an exhaust passage of an engine, and stores NOx in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. An engine exhaust purification device that includes a NOx catalyst that reduces the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is close to or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst NOx reduction control for performing first NOx reduction control for post-injecting from the fuel injection valve so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a predetermined air-fuel ratio at which the NOx occluded in the NOx catalyst can be reduced when NO is greater than or equal to a predetermined amount The NOx reduction control means increases the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to a predetermined air-fuel ratio by the first NOx reduction control, and the post-injection at this time The NOx reduction control means imposes a limit so that the change rate of the amount becomes less than the predetermined change rate, and the NOx stored in the NOx catalyst when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to acceleration of the vehicle. In order to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas, a second NOx reduction control for post-injecting from the fuel injection valve so as to temporarily set the air-fuel ratio of the exhaust gas to a predetermined air-fuel ratio is further executed, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is predetermined by the second NOx reduction control When the post injection amount is increased so as to set the air / fuel ratio, the change rate of the post injection amount is higher than when the post injection amount is increased so as to set the air / fuel ratio of the exhaust gas to the predetermined air / fuel ratio by the first NOx reduction control. And the first NOx reduction control is executed for a longer time than the second NOx reduction control.
According to the present invention configured as described above, a limit is imposed on the rate of change of the post injection amount during the first NOx reduction control, that is, control is performed so that the rate of change of the post injection amount does not exceed a predetermined value. By controlling the post injection amount, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be accurately set to a predetermined air-fuel ratio. In this case, it is possible to appropriately suppress that the actual air-fuel ratio becomes richer than the predetermined air-fuel ratio during the post injection amount control, that is, the actual air-fuel ratio undershoots the predetermined air-fuel ratio. As a result, it is possible to appropriately suppress the occurrence of smoke and HC due to the actual air-fuel ratio undershooting the predetermined air-fuel ratio during the first NOx reduction control.
Further, according to the present invention, during the second NOx reduction control, the change rate of the post injection amount is made larger than during the first NOx reduction control, so that the actual air-fuel ratio can be made to coincide with the target air-fuel ratio quickly. Thereby, in a relatively short period (acceleration period) in which the second NOx reduction control is performed, the actual air-fuel ratio is immediately set to the target air-fuel ratio, and the reduction of NOx occluded in the NOx catalyst is surely executed. it can.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、排気ガスの空燃比が所定空燃比よりもリッチ側にならないようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す。
このように構成された本発明によれば、第1NOx還元制御時に実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートすることを確実に抑制して、スモークやHCが発生してしまうことを効果的に抑制することができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means imposes a limit on the change rate of the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas does not become richer than the predetermined air-fuel ratio.
According to the present invention configured as described above, the actual air-fuel ratio is reliably suppressed from undershooting the predetermined air-fuel ratio during the first NOx reduction control, and the occurrence of smoke and HC is effectively suppressed. can do.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、第1NOx還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの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。
このように構成された本発明によれば、第1NOx還元制御を実行する場合、HC(未燃燃料)の排出などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内で燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行うようにする。実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートした状態において、このようにポスト噴射された燃料を燃焼させるとスモークが発生する傾向にあるが、本発明では、上記のようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課してアンダーシュートを抑制するので、そのようなスモークの発生を適切に抑制することができる。
In the present invention, preferably, when the first NOx reduction control is executed, the NOx reduction control means performs the post injection at a timing when the post-injected fuel is burned in the cylinder of the engine.
According to the present invention configured as described above, when the first NOx reduction control is executed, from the viewpoint of suppressing the discharge of HC (unburned fuel) and the like, at the timing when the post-injected fuel is burned in the cylinder. Do post injection. In the state where the actual air-fuel ratio undershoots the target air-fuel ratio, smoke tends to be generated when the fuel injected in this way is combusted. In the present invention, however, the change rate of the post-injection amount is increased as described above. On the other hand, a restriction is imposed on the undershoot to suppress the occurrence of such smoke.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、第2NOx還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。
このように構成された本発明によれば、第2NOx還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料の燃焼により発生し得るスモークを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内で燃焼されずに未燃燃料として排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。そのため、上記のようにポスト噴射量の変化速度を大きくした結果、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしたとしても、スモークが発生することはない。
In the present invention, preferably, when the second NOx reduction control is performed, the NOx reduction control means performs post-injection at a timing at which post-injected fuel is discharged into the exhaust passage as unburned fuel without being burned in the cylinder of the engine. Perform the injection.
According to the present invention configured as described above, when the second NOx reduction control is executed, the post-injected fuel is burned in the cylinder from the viewpoint of suppressing smoke that may be generated by the combustion of the post-injected fuel. Post injection is performed at the timing when the fuel is discharged as unburned fuel. Therefore, even if the actual air-fuel ratio undershoots the target air-fuel ratio as a result of increasing the change rate of the post injection amount as described above, smoke does not occur.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、第2NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、このポスト噴射量の変化速度に対して制限を課さないようにする。
このように構成された本発明によれば、第2NOx還元制御時に、より速やかに実空燃比を所定空燃比に到達させることができる。
In the present invention, preferably, when the post-injection amount is increased so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to a predetermined air-fuel ratio by the second NOx reduction control, the NOx reduction control means corresponds to the change rate of the post-injection amount. Avoid imposing restrictions.
According to the present invention thus configured, the actual air-fuel ratio can be made to reach the predetermined air-fuel ratio more quickly during the second NOx reduction control.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、第1及び第2NOx還元制御を実行する場合、センサによって検出された排気ガスの空燃比と所定空燃比とに基づき、この所定空燃比が実現されるようにポスト噴射量をF/B制御し、第2NOx還元制御を実行するときには、第1NOx還元制御を実行するときよりも、F/B制御におけるゲインを大きくする。
このように構成された本発明では、第1及び第2NOx還元制御時に空燃比に基づきF/B制御によりポスト噴射量を変化させ、第1NOx還元制御時に行うF/B制御のゲインを、第2NOx還元制御時に行うF/B制御のゲインよりも小さくする。これにより、第1NOx還元制御時には実空燃比が所定空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができると共に、第2NOx還元制御時には実空燃比を所定空燃比に速やかに到達させることができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means realizes the predetermined air-fuel ratio based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the sensor and the predetermined air-fuel ratio when executing the first and second NOx reduction controls. Thus, when the post-injection amount is F / B controlled and the second NOx reduction control is executed, the gain in the F / B control is made larger than when the first NOx reduction control is executed.
In the present invention configured as described above, the post-injection amount is changed by F / B control based on the air-fuel ratio during the first and second NOx reduction control, and the gain of the F / B control performed during the first NOx reduction control is set to the second NOx. The gain is made smaller than the gain of the F / B control performed during the reduction control. As a result, the actual air-fuel ratio can be appropriately suppressed from undershooting the predetermined air-fuel ratio during the first NOx reduction control, and the actual air-fuel ratio can be quickly reached the predetermined air-fuel ratio during the second NOx reduction control. .

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、エンジン負荷が第1所定負荷以上で且つ当該第1所定負荷よりも大きい第2所定負荷未満である中負荷域にある場合にのみ、第1NOx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、第1NOx還元制御を中負荷域でのみ実行するので、中負荷域以外で第1NOx還元制御を実行して、このNOx還元制御によりポスト噴射された燃料を燃焼させようとすることで発生するスモークやHCの発生を適切に抑制することができる。一方で、本発明では、中負荷域では第1NOx還元制御を実行することとし、中負荷域以外では第2NOx還元制御を実行するので、NOx還元制御による燃費の悪化を抑制しつつ、エンジンの運転領域全体でのエミッションを適切に改善することができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means performs the first NOx reduction only when the engine load is in a middle load range that is equal to or higher than the first predetermined load and less than a second predetermined load that is greater than the first predetermined load. Execute control.
According to the present invention configured as described above, since the first NOx reduction control is executed only in the medium load region, the first NOx reduction control is executed outside the intermediate load region, and the fuel that has been post-injected by this NOx reduction control. It is possible to appropriately suppress the generation of smoke and HC generated by trying to burn the gas. On the other hand, in the present invention, the first NOx reduction control is executed in the middle load range and the second NOx reduction control is executed outside the middle load range, so that the engine operation is suppressed while suppressing the deterioration of fuel consumption due to the NOx reduction control. Emissions in the entire area can be improved appropriately.

本発明において、好ましくは、エンジンの排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒を更に有する。
このように構成された本発明によれば、第1及び第2NOx還元制御を実行しない領域では、排気ガス中のNOxをSCR触媒によって適切に浄化させることができる。よって、エミッションを改善することができる。
In the present invention, it is preferable to further include an SCR catalyst that is provided on the exhaust passage of the engine and purifies NOx in the exhaust gas by reaction with ammonia.
According to the present invention configured as described above, NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst in the region where the first and second NOx reduction control is not executed. Therefore, emission can be improved.

本発明によれば、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定するようにポスト噴射するNOx還元制御を実行するエンジンの排気浄化装置において、ポスト噴射量を適切に変化させることで、排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制することができる。   According to the present invention, in an exhaust purification device for an engine that performs NOx reduction control for performing post-injection so as to set the target air-fuel ratio at which NOx stored in the NOx catalyst can be reduced, the post-injection amount is appropriately changed. Thus, it is possible to suppress the air-fuel ratio of the exhaust gas from becoming richer than the target air-fuel ratio.

本発明の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 embodiment of this invention. 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である。It is a flowchart which shows the post injection amount calculation process for DeNOx by embodiment of this invention. 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 embodiment of this invention. 本発明の実施形態においてDeNOx制御を行う温度範囲についての説明図である。It is explanatory drawing about the temperature range which performs DeNOx control in embodiment of this invention. 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である。It is a flowchart which shows the setting process of the passive DeNOx control execution flag by embodiment of this invention. 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である。It is a flowchart which shows the passive DeNOx control by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による第1ポスト噴射F/B制御の具体例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the specific example of the 1st post injection F / B control by the embodiment of the present invention. 本発明の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 embodiment of this invention. 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である。4 is a flowchart illustrating active DeNOx control according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による第2ポスト噴射F/B制御の具体例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the specific example of the 2nd post injection F / B control by embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、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>
まず、図1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、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から排出された未反応の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. A diesel particulate filter (DPF) 46, a urea injector 51 that injects urea into the exhaust passage 41 downstream of the DPF 46, and urea that is injected from the urea injector 51 are hydrolyzed to generate ammonia. SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst 47 for purifying NOx by reacting (reducing) this NOx with NOx in the exhaust gas, and slip catalyst 48 for oxidizing and purifying unreacted ammonia discharged from SCR catalyst 47 And 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。また、NOx触媒45は、この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)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、DOC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。   Here, the NOx catalyst 45 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 not only functions as this NSC, but also oxidizes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), etc. using oxygen in the exhaust gas to change them into water and carbon dioxide. It is comprised so that it may also have a function as a catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst). Specifically, the NOx catalyst 45 is made by coating the surface of a DOC catalyst material layer with an NSC catalyst material.

また、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。 In the exhaust system EX, a pressure sensor 109 for detecting the pressure of the exhaust gas and a temperature sensor 110 for detecting the temperature of the exhaust gas are provided on the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5. 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 sensor 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。なお、EGR通路43aは「第1EGR通路」に相当し、EGRクーラバイパス通路43dは「第2EGR通路」に相当する。   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. The EGR passage 43a corresponds to a “first EGR passage”, and the EGR cooler bypass passage 43d corresponds to a “second EGR passage”.

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を出力し、グロープラグ21に対する制御を行うべく制御信号S21を出力し、第1及び第2EGRバルブ43c、43eのそれぞれに対する制御を行うべく制御信号S431、S432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. Then, a control signal S21 is output to control the glow plug 21, and control signals S431 and S432 are output to control each of the first and second EGR valves 43c and 43e.

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。   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.

また、詳細は後述するが、PCM60は、「NOx還元制御手段」、「実行頻度算出手段」、「EGR制御手段」及び「グロー制御手段」等として機能する。   Although details will be described later, the PCM 60 functions as “NOx reduction control means”, “execution frequency calculation means”, “EGR control means”, “glow control means”, and the like.

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.

次に、図4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4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。   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. 4. FIG. 4 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.

まず、ステップS201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。加えて、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。 First, in step S201, 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. In addition, the PCM 60 also obtains 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.

次いで、ステップS202では、PCM60は、ステップS201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S203では、PCM60は、ステップS202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。   Next, in step S202, the PCM 60 calculates the amount of air (that is, the filling amount) introduced into the engine E based on the fresh air amount and the EGR gas amount acquired in step S201. In step S203, the PCM 60 calculates the oxygen concentration of the air introduced into the engine E from the filling amount calculated in step S202.

次いで、ステップS204では、PCM60は、メイン噴射に加えてポスト噴射することで、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるために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設定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S201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S203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。具体的には、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。 Next, in step S204, the PCM 60 performs post-injection in addition to main injection, so that the NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reduced, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is near or below the stoichiometric air-fuel ratio. A post injection amount (DeNOx post injection amount) necessary to set the air-fuel ratio is calculated. 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 considers the difference between the oxygen concentration acquired in step S201 (the oxygen concentration detected by the O 2 sensor 111) and the oxygen concentration calculated in step S203, and determines the post-injection amount for DeNOx. calculate. 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. Then, the 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.

<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.

(基本概念)
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。
(Basic concept)
First, the basic concept of DeNOx control according to an embodiment of the present invention will be described.

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(本発明における「第1NOx還元制御」に相当し、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。   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 in which post-injection is performed from the fuel injection valve 20 so as to continuously set the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or lower than the stoichiometric air-fuel ratio (“first NOx reduction in the present invention”). In the following, it is referred to as “active DeNOx control” as appropriate). 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(本発明における「第2NOx還元制御」に相当し、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, the DeNOx control (which corresponds to the “second NOx reduction control” in the present invention, which is post-injected from the fuel injection valve 20 so as to temporarily set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio, is described below. Appropriately called “passive DeNOx control”). 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 taking advantage of 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.

本実施形態では、このようなパッシブ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 such passive DeNOx control, DeNOx is performed at a high frequency while suppressing deterioration in fuel consumption 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。原則、このパッシブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングは、上記したアクティブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングよりも遅角側に設定される。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. In principle, the post-injection timing in the passive DeNOx control is set to be retarded from the post-injection timing in the active 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.

ここで、図5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5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5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. 5, 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. FIG. 5 shows the engine speed on the horizontal axis and the engine load on the vertical axis. In FIG. 5, a curve L1 indicates the maximum torque line of the engine E.

図5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. 5, in the present embodiment, the PCM 60 is in an intermediate load range 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5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 operating state of the engine changes as indicated by an arrow A11 in FIG. 5 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、図6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制御を行う温度範囲について説明する。図6は、触媒温度(横軸)と排気浄化率(縦軸)との関係を示している。   Next, a temperature range in which passive DeNOx control and active DeNOx control are performed in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the relationship between the catalyst temperature (horizontal axis) and the exhaust gas purification rate (vertical axis).

具体的には、グラフG11は、NOx触媒45の温度(以下では「NOx触媒温度」と呼ぶ。)と、NOx触媒45によるNOx浄化率との関係を示し、グラフG12は、SCR触媒47の温度(以下では「SCR温度」と呼ぶ。)と、SCR触媒47によるNOx浄化率との関係を示している。また、符号R21で示す範囲は、グラフG11に示すようなNOx触媒45のNOx浄化特性に応じた、NOx触媒45により所定以上のNOx浄化率が得られる温度範囲を示し、符号R22で示す範囲は、グラフG12に示すようなSCR触媒47のNOx浄化特性に応じた、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を示している。後者の温度範囲R22は、SCR触媒47の温度T11によって規定される。この温度T11は、SCR触媒47の活性温度域に少なくとも含まれる温度であり、例えば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R12の下側の境界値に相当する。以下では、温度T11を適宜「SCR判定温度」と呼ぶ。   Specifically, the graph G11 shows the relationship between the temperature of the NOx catalyst 45 (hereinafter referred to as “NOx catalyst temperature”) and the NOx purification rate by the NOx catalyst 45, and the graph G12 shows the temperature of the SCR catalyst 47. (Hereinafter referred to as “SCR temperature”) and the NOx purification rate by the SCR catalyst 47 are shown. Further, the range indicated by the symbol R21 indicates a temperature range in which the NOx catalyst 45 can obtain a NOx purification rate equal to or higher than a predetermined value according to the NOx purification characteristics of the NOx catalyst 45 as shown in the graph G11. The range indicated by the symbol R22 The temperature range in which the SCR catalyst 47 obtains a NOx purification rate equal to or higher than a predetermined value according to the NOx purification characteristics of the SCR catalyst 47 as shown in the graph G12 is shown. The latter temperature range R22 is defined by the temperature T11 of the SCR catalyst 47. This temperature T11 is a temperature that is at least included in the activation temperature range of the SCR catalyst 47, and corresponds to, for example, a lower boundary value of the temperature range R12 at which the SCR catalyst 47 obtains a predetermined or higher NOx purification rate. Hereinafter, the temperature T11 is appropriately referred to as “SCR determination temperature”.

図6に示すように、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は比較的高温域においてNOx浄化性能を発揮する。したがって、排気ガスが比較的低温域にある場合にはNOx触媒45によって排気ガス中のNOxを浄化させるようにし、排気ガスが比較的高温域にある場合にはSCR触媒47によって排気ガス中のNOxを浄化させるようにするのがよい。   As shown in FIG. 6, the NOx catalyst 45 exhibits NOx purification performance in a relatively low temperature range, and the SCR catalyst 47 exhibits NOx purification performance in a relatively high temperature range. Therefore, NOx in the exhaust gas is purified by the NOx catalyst 45 when the exhaust gas is in a relatively low temperature region, and NOx in the exhaust gas is purified by the SCR catalyst 47 when the exhaust gas is in a relatively high temperature region. It is better to purify.

本実施形態では、PCM60は、SCR温度がSCR判定温度T11未満である場合にのみ、パッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御を実行し、SCR温度がSCR判定温度T11以上である場合には、パッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御の実行を禁止する。こうするのは、SCR温度がSCR判定温度T11以上である場合には、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、NOx触媒45によるNOxの浄化性能を確保すべくDeNOx制御を敢えて行う必要がないからである。そのため、本実施形態では、SCR温度がSCR判定温度T11以上である場合には、DeNOx制御の実行を禁止して、DeNOx制御の実行に起因する燃費悪化を抑制するようにしている。   In the present embodiment, the PCM 60 executes passive DeNOx control and active DeNOx control only when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature T11. When the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature T11, the PCM 60 performs passive DeNOx control. In addition, execution of active DeNOx control is prohibited. This is because when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature T11, NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, so that the NOx purification performance by the NOx catalyst 45 should be ensured. This is because there is no need to perform DeNOx control. Therefore, in the present embodiment, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature T11, execution of the DeNOx control is prohibited, and deterioration in fuel consumption caused by the execution of the DeNOx control is suppressed.

以下では、上記した本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御について具体的に説明する。   Hereinafter, the passive DeNOx control and the active DeNOx control according to the above-described embodiment of the present invention will be specifically described.

(パッシブDeNOx制御)
最初に、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御について具体的に説明する。
(Passive DeNOx control)
First, the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

まず、図7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7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及び図4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローと並行して実行される。   First, with reference to FIG. 7, the setting process of the passive DeNOx control execution flag used in order to determine the necessity of execution of the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 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 and the DeNOx post-injection amount calculation flow shown in FIG. The

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4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、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制御実行フラグの値と、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。また、アクティブDeNOx制御実行フラグは、後述するアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フロー(図10参照)で設定される。
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 obtained DeNOx post injection amount, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45, and the value of the active DeNOx control execution flag used for determining whether or not the active DeNOx control needs to be executed are acquired. 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. The active DeNOx control execution flag is set in an active DeNOx control execution flag setting flow (see FIG. 10) described later.
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T11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T11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T11以上である場合には(ステップS302:No)、処理はステップS309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S309)。そして、処理は終了する。
なお、ステップS302において、SCR温度がSCR判定温度T11未満であるか否かを判定すると共に、排気ガス流量が所定量以上であるか否かを判定してもよい。この場合、SCR温度がSCR判定温度T11以上であっても、排気ガス流量が所定量以上であると判定された場合には、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定しないようにするのがよい。こうするのは、排気ガス量が多くなるとSCR触媒47のNOx浄化率が低下することを考慮して、パッシブDeNOx制御を行ってNOx触媒45のNOx浄化性能を確保するためである。
Next, in step S302, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S301 is lower than the SCR determination temperature T11. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature T11 (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 T11 (step S302: No), the process proceeds to step S309. 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 S309). Then, the process ends.
In step S302, it may be determined whether or not the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature T11 and whether or not the exhaust gas flow rate is a predetermined amount or more. In this case, even when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature T11, if it is determined that the exhaust gas flow rate is equal to or higher than the predetermined amount, the passive DeNOx control execution flag is not set to “0”. Good. This is because the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 is ensured by performing passive DeNOx control in consideration of the decrease in the NOx purification rate of the SCR catalyst 47 as the exhaust gas amount increases.

次いで、ステップS303では、PCM60は、ステップS301で取得された目標トルクが所定トルク以上であるか否かを判定する。この判定は、目標トルクに対応する燃料を噴射させたときの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か否かを判定していることに相当する。換言すると、燃費悪化などを抑制しつつパッシブDeNOx制御を実行することができる運転状態(所定の加速状態)であるか否かを判定していることに相当する。ステップS303の判定の結果、目標トルクが所定トルク以上である場合(ステップS303:Yes)、処理はステップS304に進む。これに対して、目標トルクが所定トルク未満である場合(ステップS303:No)、処理はステップS309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などを抑制すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS309)。そして、処理は終了する。   Next, in step S303, the PCM 60 determines whether or not the target torque acquired in step S301 is equal to or greater than a predetermined torque. This determination corresponds to determining whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas when the fuel corresponding to the target torque is injected falls below a predetermined value on the rich side. In other words, this is equivalent to determining whether or not the driving state (predetermined acceleration state) is such that passive DeNOx control can be executed while suppressing deterioration in fuel consumption. If the result of determination in step S303 is that the target torque is greater than or equal to the predetermined torque (step S303: Yes), processing proceeds to step S304. On the other hand, when the target torque is less than the predetermined torque (step S303: No), the process proceeds to step S309. 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 in fuel consumption caused by the execution of the passive DeNOx control (step S309). . Then, the process ends.

次いで、ステップS304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S304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S304:Yes)、処理はステップS305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S304:No)、処理はステップS309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S309)。   Next, in step S304, the PCM 60 determines whether 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 S304, when the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S304: Yes), the process proceeds to step S305. On the other hand, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the frequency determination value (step S304: No), the process proceeds to step S309. In this case, the PCM 60 sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the passive DeNOx control (step S309).

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S304: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S304:Yes)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止しない。   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 S304: 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 S304: Yes), the execution of the passive DeNOx control is not prohibited.

次いで、ステップS305では、ステップS301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吸蔵量の限界値のほぼ半分の値に設定される。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S305:Yes)、処理はステップS306に進む。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S305:No)、処理はステップS309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S309)。そして、処理は終了する。   Next, in step S305, it is determined whether or not the NOx occlusion amount acquired in step S301 is greater than or equal to the first occlusion amount determination value. For example, the first storage amount determination value is set to a value that is approximately half the limit value of the NOx storage amount. As a result of this determination, when the NOx storage amount is equal to or greater than the first storage amount determination value (step S305: Yes), the process proceeds to step S306. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the first storage amount determination value (step S305: No), the process proceeds to step S309. 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 due to the execution of passive DeNOx control (step S309). ). 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S306:Yes)、処理はステップS307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S306:No)、処理はステップS309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S309)。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 S306, 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 S306: Yes), the process proceeds to step S307. On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is not “0”, that is, when it is “1” (step S306: No), the process proceeds to step S309. 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 S309). 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S307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S307:Yes)、処理はステップS308に進む。ステップS307における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という条件は、基本的には、車両が加速しているときに成立することとなる(詳しくは車両が加速していることが当該条件の成立する前提となる)。この場合には、上記したステップS302〜S307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S308)。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S307:No)、処理はステップS309に進む。この場合には、比較的多量の燃料をポスト噴射することとなり、オイル希釈が生じる可能性が高くなるので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して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S309)。そして、処理は終了する。   Next, in step S307, 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. As a result of the determination, when the DeNOx post injection amount is less than the first post injection amount determination value (step S307: Yes), the process proceeds to step S308. The condition that the DeNOx post injection amount in step S307 is less than the first post injection amount determination value is basically satisfied when the vehicle is accelerating (specifically, the vehicle is accelerating). (This is the premise that the condition is satisfied). In this case, since all of the above-described conditions of steps S302 to S307 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 S308). 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 S307: No), the process proceeds to step S309. In this case, since a relatively large amount of fuel is post-injected and the possibility of oil dilution increases, the PCM 60 controls the passive DeNOx control in order to inhibit the oil dilution by prohibiting the execution of the passive DeNOx control. The execution flag is set to “0” (step S309). Then, the process ends.

なお、ステップS307の判定で用いる第1ポスト噴射量判定値は、1つの例では、オイル希釈が発生する可能性が高いポスト噴射量に基づき設定するのがよい。他の例では、オイル希釈抑制の観点に加えて、パッシブDeNOx制御の実行に起因する燃費悪化などを抑制する観点から、第1ポスト噴射量判定値を設定してもよい。そうした場合、ステップS307において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とは、目標トルクに対応する燃料を噴射させたときの排気ガスの空燃比が所定値以下まで低下するか否かを判定することに相当する。換言すると、ステップS303での目標トルクが所定トルク以上であるか否かを判定することとほぼ同義である。そのため、ステップS303の判定とステップS307の判定とが重複するものとなるので、例えばステップS303の判定を行わずにステップS307の判定のみを行って、パッシブDeNOx制御実行フラグを設定してもよい。
また、第1ポスト噴射量判定値を固定値とすることに限定はされず、筒内温度に応じて第1ポスト噴射量判定値を変更してもよい。具体的には、筒内温度が高くなるほど、第1ポスト噴射量判定値を大きな値に変更すればよい。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ので、パッシブDeNOx制御を行うに当たってのDeNOx用ポスト噴射量についての制限を緩和すればよい、つまりDeNOx用ポスト噴射量の上限を大きくすればよい。
Note that the first post-injection amount determination value used in the determination in step S307 is preferably set based on the post-injection amount that is highly likely to cause oil dilution in one example. In another example, the first post-injection amount determination value may be set from the viewpoint of suppressing deterioration in fuel consumption caused by the execution of passive DeNOx control in addition to the viewpoint of suppressing oil dilution. In such a case, it is determined in step S307 whether or not the DeNOx post injection amount is less than the first post injection amount determination value because the air-fuel ratio of the exhaust gas when the fuel corresponding to the target torque is injected is predetermined. This is equivalent to determining whether or not the value drops to a value or less. In other words, it is almost synonymous with determining whether or not the target torque in step S303 is equal to or greater than a predetermined torque. For this reason, the determination in step S303 and the determination in step S307 overlap. For example, the determination in step S307 may be performed without performing the determination in step S303, and the passive DeNOx control execution flag may be set.
The first post injection amount determination value is not limited to a fixed value, and the first post injection amount determination value may be changed according to the in-cylinder temperature. Specifically, the first post injection amount determination value may be changed to a larger value as the in-cylinder temperature becomes higher. As the in-cylinder temperature rises, the post-injected fuel is vaporized and oil dilution is less likely to occur. Therefore, the restriction on the DeNOx post-injection amount in performing the passive DeNOx control may be relaxed, that is, the DeNOx post What is necessary is just to enlarge the upper limit of the injection amount.

次に、図8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8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、図4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フロー及び図7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, which is executed based on the passive DeNOx control execution flag set as described above, will be described with reference to FIG. FIG. 8 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 the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. 4, and the passive DeNOx control shown in FIG. It is executed in parallel with the execution flag setting flow.

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、図4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量と、図7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 S401, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 at least sets the DeNOx post injection amount calculated in the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. 4 and the passive DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. And the value of the DeNOx control execution flag.

次いで、ステップS402では、PCM60は、ステップS401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S402:Yes)、処理はステップS403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S402:No)、パッシブ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 passive DeNOx control execution flag acquired in step S401 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 S402: Yes), the process proceeds to step S403. On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is “0” (step S402: No), the process ends without executing the passive DeNOx control.

次いで、ステップS403では、PCM60は、パッシブDeNOx制御において適用するポスト噴射タイミングを設定する。このポスト噴射タイミングを設定方法について、具体的に説明する。   Next, in step S403, the PCM 60 sets the post injection timing to be applied in the passive DeNOx control. A method for setting the post injection timing will be specifically described.

上述したように、本実施形態では、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の燃焼によるスモークを抑制する観点から、ポスト噴射させた燃料を筒内で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している。そのようにポスト噴射させた燃料を筒内で燃焼させずに未燃燃料として排出させるためには、膨張行程において比較的遅角させた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遅角させ過ぎると、ポスト噴射によるオイル希釈が発生してしまう。したがって、本実施形態では、基本的には、スモーク及びオイル希釈を抑制する観点から、膨張行程後半における適当なタイミングを、パッシブDeNOx制御におけるポスト噴射タイミングとして採用している。そして、本実施形態では、そのような少なくとも膨張行程後半にあるポスト噴射タイミングを、筒内温度が高くなるほど、より遅角側に設定する。こうしているのは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射タイミングをより遅角させても、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。   As described above, in the present embodiment, when the passive DeNOx control is executed, the post-injected fuel is not burned in the cylinder without being burned from the viewpoint of suppressing smoke caused by the combustion of the post-injected fuel. By discharging the fuel into the exhaust passage 41 as fuel, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. In order to discharge such post-injected fuel as unburned fuel without burning in the cylinder, post-injection may be performed at a relatively retarded timing in the expansion stroke. However, if the post injection timing is delayed too much, oil dilution by post injection occurs. Therefore, in this embodiment, from the viewpoint of suppressing smoke and oil dilution, an appropriate timing in the latter half of the expansion stroke is basically adopted as the post injection timing in the passive DeNOx control. In this embodiment, the post-injection timing at least in the latter half of the expansion stroke is set to be more retarded as the in-cylinder temperature becomes higher. This is because when the in-cylinder temperature becomes high, the post-injected fuel is further vaporized and oil dilution is less likely to occur even if the post injection timing is delayed.

なお、上述したように、筒内温度をセンサで検出したり、筒内温度を精度良く推定したりすることが困難であるので、PCM60は、筒内温度を反映する種々の指標を用いて、ポスト噴射タイミングを設定すればよい。例えば、PCM60は、エンジン水温及び/又は吸気温度に基づき、ポスト噴射タイミングを設定する。この例では、PCM60は、エンジン水温が高くなるほどポスト噴射タイミングを遅角させたり、吸気温度が高くなるほどポスト噴射タイミングを遅角させたりする。   As described above, since it is difficult to detect the in-cylinder temperature with a sensor or accurately estimate the in-cylinder temperature, the PCM 60 uses various indexes that reflect the in-cylinder temperature, What is necessary is just to set a post injection timing. For example, the PCM 60 sets the post injection timing based on the engine water temperature and / or the intake air temperature. In this example, the PCM 60 retards the post injection timing as the engine water temperature increases, or retards the post injection timing as the intake air temperature increases.

また、上記では筒内温度に応じてポスト噴射タイミングを変化させていたが、他の例では、筒内温度等に応じてポスト噴射タイミングを変化させずに、ポスト噴射タイミングとして固定値(つまり膨張行程後半における固定のタイミング)を適用してもよい。   Further, in the above, the post injection timing is changed according to the in-cylinder temperature, but in another example, the post injection timing is not changed according to the in-cylinder temperature or the like, but a fixed value (that is, expansion) (Fixed timing in the second half of the stroke) may be applied.

次いで、ステップS404では、PCM60は、ステップS401で取得されたDeNOx用ポスト噴射量を、ステップS403で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁20を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるようにする。具体的には、PCM60は、種々のセンサの検出ばらつきや、燃料噴射弁20の燃料噴射量のばらつきなどに対処すべく、排気通路41上に設けられたO2センサ111の検出値に対応する空燃比(実空燃比)と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する。以下では、このパッシブDeNOx制御時に行うポスト噴射量のF/B制御を適宜「第1ポスト噴射F/B制御」と呼ぶ。なお、この第1ポスト噴射F/B制御時にはF/B制御だけでなくF/F制御も行われるが、主としてF/B制御が行われるため、説明の便宜上、「F/B制御」の文言を用いている。
詳しくは、PCM60は、まず、比較的小さな空燃比(リッチ度合いが比較的大きい空燃比)を目標値に設定して、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/F制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的大きなF/Bゲインを用いて、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する。こうすることで、比較的短い時間行われるパッシブDeNOx制御時に、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるようにしている。
なお、実際には、PCM60は、上記のステップ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。
Next, in step S404, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 to inject the DeNOx post-injection amount acquired in step S401 at the post-injection timing set in step S403, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is reached. Is set to the target air-fuel ratio, and NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reduced. Specifically, the PCM 60 corresponds to the detection value of the O 2 sensor 111 provided on the exhaust passage 41 in order to cope with detection variations of various sensors and variations in the fuel injection amount of the fuel injection valve 20. Based on the air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) and the target air-fuel ratio, the post-injection amount injected from the fuel injection valve 20 is F / B controlled so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio. Hereinafter, the F / B control of the post injection amount performed during the passive DeNOx control is appropriately referred to as “first post injection F / B control”. In this first post-injection F / B control, not only F / B control but also F / F control is performed. However, because F / B control is mainly performed, the term “F / B control” is used for convenience of explanation. Is used.
Specifically, the PCM 60 first sets a relatively small air-fuel ratio (an air-fuel ratio with a relatively large rich degree) as a target value, and performs F / F control on the post-injection amount to be injected from the fuel injection valve 20, and thereafter Based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, the post-injection amount injected from the fuel injection valve 20 is F / B controlled using a relatively large F / B gain. In this way, the actual air-fuel ratio is made to quickly coincide with the target air-fuel ratio during passive DeNOx control that is performed for a relatively short time.
Actually, the PCM 60 executes the process of step S404 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG.

次いで、ステップS405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。つまり、PCM60は、パッシブDeNOx制御を終了す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「0」になった場合(ステップS405: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S405: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S403に戻り、ステップS403以降の処理を再度行う。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。   Next, in step S405, the PCM 60 determines whether or not the passive DeNOx control execution flag has become “0”. That is, the PCM 60 determines whether or not to end the passive DeNOx control. As a result of this determination, when the passive DeNOx control execution flag becomes “0” (step S405: 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 S405: No), that is, when the passive DeNOx control execution flag is maintained at “1”, the process returns to step S403, The processes after step S403 are performed again. 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9を参照して、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御時に行われる第1ポスト噴射F/B制御の具体例について説明する。図9は、本発明の実施形態による第1ポスト噴射F/B制御の具体例を示すタイムチャートである。図9は、上から順に、パッシブDeNOx制御実行フラグ、ポスト噴射量、実空燃比(λ)を示している。   Next, a specific example of the first post injection F / B control performed during the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a time chart showing a specific example of the first post-injection F / B control according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 shows, in order from the top, the passive DeNOx control execution flag, the post injection amount, and the actual air-fuel ratio (λ).

図9に示すように、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」から「1」に切り替わると、PCM60は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、実空燃比を目標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るパッシブDeNOx制御を開始する。具体的には、PCM60は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるように第1ポスト噴射F/B制御を実行する。詳しくは、PCM60は、まず、比較的小さな空燃比(リッチ度合いが比較的大きい空燃比)を目標値に設定して、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/F制御する(矢印A21参照)。これにより、ポスト噴射量が大きく増加し、実空燃比がリッチ側に速やかに変化する。この後、PCM60は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的大きなF/Bゲインを用いて、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する(矢印A22参照)。これにより、ポスト噴射量が大きく変化することで、実空燃比が目標空燃比よりも一旦リッチ側になった後、つまり実空燃比が目標空燃比を一時的にアンダーシュートした後(矢印A23参照)、実空燃比が目標空燃比に一致するようになる。   As shown in FIG. 9, when the passive DeNOx control execution flag is switched from “0” to “1”, the PCM 60 sets the actual air-fuel ratio to the target air-fuel ratio in order to reduce NOx occluded in the NOx catalyst 45. Thus, passive DeNOx control for post-injection from the fuel injection valve 20 is started. Specifically, the PCM 60 performs the first post-injection F / B control based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio so that the actual air-fuel ratio quickly matches the target air-fuel ratio. Specifically, the PCM 60 first sets a relatively small air-fuel ratio (an air-fuel ratio with a relatively high degree of richness) as a target value, and performs F / F control on the post-injection amount injected from the fuel injection valve 20 (arrow A21). reference). As a result, the post injection amount is greatly increased, and the actual air-fuel ratio is rapidly changed to the rich side. Thereafter, the PCM 60 performs F / B control of the post-injection amount to be injected from the fuel injection valve 20 using a relatively large F / B gain based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio (see arrow A22). As a result, the post-injection amount greatly changes, so that the actual air-fuel ratio once becomes richer than the target air-fuel ratio, that is, after the actual air-fuel ratio temporarily undershoots the target air-fuel ratio (see arrow A23). ), The actual air-fuel ratio becomes equal to the target air-fuel ratio.

このように、本実施形態では、パッシブDeNOx制御時に第1ポスト噴射F/B制御を実行することで、ポスト噴射量を大きく変化させて、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させるようにしている。こうすることで、パッシブDeNOx制御が行われる短い期間において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxの還元を確実に実行させるようにしている。   As described above, in the present embodiment, the first post-injection F / B control is executed during the passive DeNOx control, so that the post-injection amount is greatly changed so that the actual air-fuel ratio can be quickly matched with the target air-fuel ratio. ing. By doing so, the actual air-fuel ratio is immediately set to the target air-fuel ratio in a short period in which passive DeNOx control is performed, and the reduction of NOx occluded in the NOx catalyst 45 is surely executed.

なお、上記のように実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすると、エンジンEから排気通路41へと排出される未燃燃料量が多くなるが、パッシブDeNOx制御時にはNOx触媒45のHCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が十分に確保されているので、また、パッシブDeNOx制御の実行期間が比較的短いので、このように排出された未燃燃料をNOx触媒45で適切に浄化させることができ、特に問題とならない。   Note that when the actual air-fuel ratio undershoots the target air-fuel ratio as described above, the amount of unburned fuel discharged from the engine E to the exhaust passage 41 increases, but the HC purification performance of the NOx catalyst 45 during passive DeNOx control. Since the HC purification performance by the DOC in the NOx catalyst 45 is sufficiently secured, and since the execution period of the passive DeNOx control is relatively short, the unburned fuel discharged in this way is transferred to the NOx catalyst 45. It can be properly purified and does not cause any problems.

(アクティブDeNOx制御)
次に、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御について具体的に説明する。
(Active DeNOx control)
Next, the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

まず、図10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10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、図4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フロー及び図7に示したパッシブ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。   First, with reference to FIG. 10, an active DeNOx control execution flag setting process used to determine whether or not active DeNOx control is necessary according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an active DeNOx control execution flag setting process (active DeNOx control execution flag setting flow). The active DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. 4, and the flow shown in FIG. It is executed in parallel with the passive DeNOx control execution flag setting flow.

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、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。なお、NOx触媒温度、SCR温度及びNOx吸蔵量の求め方は、上記の「パッシブDeNOx制御」のセクションにおいてステップS301の説明で述べた通りである。   First, in step S501, 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. Note that the method for obtaining the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the NOx occlusion amount is as described in the description of step S301 in the “passive DeNOx control” section.

次いで、ステップS502では、PCM60は、ステップS501で取得されたSCR温度がSCR判定温度T11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T11未満である場合(ステップS502:Yes)、処理はステップS503に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度T11以上である場合(ステップS502:No)、処理はステップS509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S509)。そして、処理は終了する。   Next, in step S502, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S501 is lower than the SCR determination temperature T11. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature T11 (step S502: Yes), the process proceeds to step S503. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature T11 (step S502: No), the process proceeds to step S509. 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 S509). Then, the process ends.

次いで、ステップS503では、PCM60は、ステップS501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S503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S503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S503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S503:Yes)、処理はステップS504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S503:No)、処理はステップS509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S509)。   Next, in step S503, the PCM 60 determines whether or not the NOx catalyst temperature acquired in step S501 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 S503, 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 S503 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 S503, when the NOx catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (step S503: Yes), the process proceeds to step S504. On the other hand, when the NOx catalyst temperature is lower than the predetermined temperature (step S503: No), the process proceeds to step S509. In this case, the PCM 60 sets an active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of active DeNOx control (step S509).

次いで、ステップS504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S504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S507の実行条件及びステップS508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S505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S504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S504:Yes)、処理はステップS505に進む。   Next, in step S504, the PCM 60 determines whether or not active DeNOx control has never been executed after the engine is started. In step S504, if the active DeNOx control has never been executed after the engine is 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 is 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 S507 and the execution conditions of step S508, which are relatively severe, are used, whereas the active DeNOx control is executed after the engine is started. Is not executed at all, only the execution condition of step S505, which is relatively mild, is used (details thereof will be described later). As a result of the determination in step S504, when the active DeNOx control is not executed after the engine is started (step S504: Yes), the process proceeds to step S505.

次いで、ステップS505では、PCM60は、ステップS501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。例えば、第2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2吸蔵量判定値以上である場合(ステップS505:Yes)、処理はステップS506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S506)。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2吸蔵量判定値未満である場合(ステップS505:No)、処理はステップS509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S509)。そして、処理は終了する。   Next, in step S505, the PCM 60 determines whether or not the NOx storage amount acquired in step S501 is greater than or equal to the second storage amount determination value. For example, the second 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 second storage amount determination value (step S505: Yes), the process proceeds to step S506. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “1” in order to permit execution of the active DeNOx control (step S506). 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, if the NOx occlusion amount is less than the second occlusion amount determination value (step S505: No), the process proceeds to step S509. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of useless active DeNOx control (step S509). Then, the process ends.

他方で、ステップS504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S504:No)、処理はステップS507に進む。ステップS507では、PCM60は、ステップS501で取得されたNOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値(第2吸蔵量判定値よりも大きな値)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吸蔵量の限界値付近の値に設定される。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S507:Yes)、処理はステップS508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S507:No)、処理はステップS509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S509)。そして、処理は終了する。   On the other hand, if the result of determination in step S504 is that active DeNOx control has been executed after engine startup (step S504: No), the process proceeds to step S507. In step S507, the PCM 60 determines whether or not the NOx storage amount acquired in step S501 is equal to or greater than a third storage amount determination value (a value greater than the second storage amount determination value). For example, the third storage amount determination value is set to a value near the limit value of the NOx storage amount. As a result of this determination, if the NOx storage amount is equal to or greater than the third storage amount determination value (step S507: Yes), the process proceeds to step S508. On the other hand, when the NOx occlusion amount is less than the third occlusion amount determination value (step S507: No), the process proceeds to step S509. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of useless active DeNOx control (step S509). Then, the process ends.

次いで、ステップS508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S508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S508:Yes)、処理はステップS506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S506)。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S508:No)、処理はステップS509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S509)。そして、処理は終了する。   Next, in step S508, the PCM 60 determines whether the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is equal to or greater than a predetermined determination distance. As a result of the determination in step S508, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is equal to or greater than the determination distance (step S508: Yes), the process proceeds to step S506. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “1” in order to permit execution of the active DeNOx control (step S506). 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 S508: No), the process proceeds to step S509. In this case, the PCM 60 sets an active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of active DeNOx control (step S509). 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S508: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S508:Yes)、アクティブDeNOx制御の実行を禁止しない。   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 S508: No), the execution of the active DeNOx control is prohibited and the post injection in the active DeNOx control is performed. 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 more than the determination distance (step S508: Yes), the execution of the active DeNOx control is not prohibited.

次に、図11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11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、図4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フロー及び図10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. 11 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 the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. 4, and the active DeNOx control shown in FIG. It is executed in parallel with the execution flag setting flow.

ここで、本実施形態によるアクティブDeNOx制御フローにおいては、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御(排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためにポスト噴射を行う燃料噴射制御)と並行して、グロープラグ21に対する制御(グロー制御)と、EGRガスの制御(EGR制御)とが行われる。グロー制御は、アクティブDeNOx制御中にグロープラグ21に通電する制御を行って、このグロープラグ21の熱により、アクティブDeNOx制御においてポスト噴射した燃料の着火性を向上させるために行っている。また、EGR制御は、アクティブDeNOx制御中に適量のEGRガスを還流させる制御を行って、ポスト噴射した燃料の着火を遅延させることで、このポスト噴射した燃料の燃焼安定性を確保してスモークの発生を抑制するために行っている。そして、本実施形態では、このようなグロー制御及びEGR制御によるグロープラグ21の状態及びEGRガスの状態のそれぞれが安定してから、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御を開始する。   Here, in the active DeNOx control flow according to the present embodiment, in parallel with fuel injection control in active DeNOx control (fuel injection control in which post-injection is performed in order to set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio), Control for plug 21 (glow control) and EGR gas control (EGR control) are performed. The glow control is performed in order to improve the ignitability of the post-injected fuel in the active DeNOx control by controlling the energization of the glow plug 21 during the active DeNOx control. In addition, the EGR control controls the recirculation of an appropriate amount of EGR gas during the active DeNOx control, and delays the ignition of the post-injected fuel, thereby ensuring the combustion stability of the post-injected fuel and reducing the smoke. This is done to suppress the occurrence. In this embodiment, the fuel injection control in the active DeNOx control is started after the state of the glow plug 21 and the state of the EGR gas by the glow control and the EGR control are stabilized.

図11のアクティブDeNOx制御フローについて具体的に説明すると、まず、ステップS601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4に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量と、図10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。また、PCM60は、推定により得られた筒内酸素濃度を取得する。   The active DeNOx control flow in FIG. 11 will be specifically described. First, in step S601, the PCM 60 acquires various types of information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 includes at least the engine load, the engine speed, the NOx catalyst temperature, the DeNOx post injection amount calculated in 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. Further, the PCM 60 acquires the in-cylinder oxygen concentration obtained by the estimation.

次いで、ステップS602では、PCM60は、ステップS601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S602:Yes)、処理はステップS603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S602: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 S602, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S601 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 S602: Yes), the process proceeds to step S603. On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S602: No), the process ends without executing the active DeNOx control.

次いで、ステップS603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5参照)に含まれているか否かを判定する。この場合、PCM60は、NOx触媒温度が所定温度以上である場合、及び/又は、NOx吸蔵量が所定量以上である場合には、アクティブDeNOx実行領域R12を高負荷側及び高回転側に拡大するとよい。ステップS603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S603:Yes)、処理はステップS605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S603:No)、処理はステップS604に進む。   Next, in step S603, 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. 5). In this case, the PCM 60 expands the active DeNOx execution region R12 to the high load side and the high rotation side when the NOx catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature and / or when the NOx occlusion amount is equal to or higher than the predetermined amount. Good. As a result of the determination in step S603, if the engine operating state is included in the active DeNOx execution region R12 (step S603: Yes), the process proceeds to step S605. On the other hand, when the operating state of the engine is not included in the active DeNOx execution region R12 (step S603: No), the process proceeds to step S604.

ステップS604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S604)。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S604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S603に戻って、上記したステップS603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。   In step S604, 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 S604). 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 S604 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. And a process returns to step S603 and performs determination of above-described step S603 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S605では、PCM60は、上記したグロー制御によりグロープラグ21に通電してから所定時間が経過したか否かを判定する、つまりグロープラグ21の通電時間が所定時間に達したか否かを判定する。このステップS605では、通電されたグロープラグ21が安定状態になったか否かを判定している。また、ステップS605で用いる所定時間は、例えば、グロープラグ21が所望の温度に達するのに要する通電時間に基づき設定される。このようなステップS605の判定の結果、グロープラグ21の通電時間が所定時間に達している場合(ステップS605:Yes)、処理はステップS606に進む。これに対して、グロープラグ21の通電時間が所定時間に達していない場合(ステップS605:No)、処理はステップS603に戻る。この場合には、グロープラグ21の通電時間が所定時間に達するまで待機する。   Next, in step S605, the PCM 60 determines whether or not a predetermined time has passed since the glow plug 21 was energized by the glow control described above, that is, whether or not the energization time of the glow plug 21 has reached a predetermined time. Determine. In step S605, it is determined whether or not the energized glow plug 21 is in a stable state. The predetermined time used in step S605 is set based on the energization time required for the glow plug 21 to reach a desired temperature, for example. As a result of the determination in step S605, when the energization time of the glow plug 21 has reached the predetermined time (step S605: Yes), the process proceeds to step S606. On the other hand, when the energization time of the glow plug 21 has not reached the predetermined time (step S605: No), the process returns to step S603. In this case, it waits until the energization time of the glow plug 21 reaches a predetermined time.

次いで、ステップS606では、PCM60は、上記したEGR制御によって、推定により得られた筒内酸素濃度が、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御(ポスト噴射を含む)において設定されるべき目標筒内酸素濃度にほぼ到達したか否かを判定している。例えば、PCM60は、筒内酸素濃度と目標筒内酸素濃度との差(絶対値)が所定値以下になったか否かを判定する。このステップS606では、EGR制御により導入されたEGRガス量が安定状態になったか否か、換言すると所望の流量のEGRガスが導入されたか否かを判定している。ステップS606の判定の結果、EGR制御により筒内酸素濃度がほぼ目標筒内酸素濃度に到達している場合(ステップS606:Yes)、処理はステップS607に進む。これに対して、筒内酸素濃度がほぼ目標筒内酸素濃度に到達していない場合(ステップS606:No)、処理はステップS603に戻る。この場合には、EGR制御により筒内酸素濃度がほぼ目標筒内酸素濃度に到達するまで待機する。   Next, in step S606, the PCM 60 causes the in-cylinder oxygen concentration obtained by the above-described EGR control to be the target in-cylinder oxygen concentration to be set in the fuel injection control (including post injection) in the active DeNOx control. It is determined whether or not it has almost reached. For example, the PCM 60 determines whether or not the difference (absolute value) between the in-cylinder oxygen concentration and the target in-cylinder oxygen concentration has become a predetermined value or less. In step S606, it is determined whether or not the amount of EGR gas introduced by the EGR control has reached a stable state, in other words, whether or not EGR gas having a desired flow rate has been introduced. As a result of the determination in step S606, if the in-cylinder oxygen concentration has substantially reached the target in-cylinder oxygen concentration by EGR control (step S606: Yes), the process proceeds to step S607. On the other hand, when the in-cylinder oxygen concentration has not substantially reached the target in-cylinder oxygen concentration (step S606: No), the process returns to step S603. In this case, the system waits until the in-cylinder oxygen concentration substantially reaches the target in-cylinder oxygen concentration by EGR control.

次いで、ステップS607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を設定する。このポスト噴射タイミングを設定方法について、具体的に説明する。   Next, in step S607, the PCM 60 sets a post injection timing to be applied in the active DeNOx control. A method for setting the post injection timing will be specifically described.

上述したように、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、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。   As described above, in the present embodiment, when executing the active DeNOx control, 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. 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、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。   In the present embodiment, the post injection timing is set to the advance side as the engine speed increases, that is, the degree of delay 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.

次いで、ステップS608では、PCM60は、ステップS601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、上記のパッシブDeNOx制御で用いた第1ポスト噴射量判定値(図7のステップS307参照)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 S608, the PCM 60 determines whether or not the DeNOx post injection amount acquired in step S601 is less than a 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 S307 in FIG. 7) used in the above passive DeNOx control. 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S608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S608:Yes)、処理はステップS609に進む。ステップS609では、PCM60は、ステップS601で取得されたDeNOx用ポスト噴射量を、ステップS607で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁20を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるようにする。具体的には、PCM60は、種々のセンサの検出ばらつきや、燃料噴射弁20の燃料噴射量のばらつきなどに対処すべく、排気通路41上に設けられたO2センサ111の検出値に対応する空燃比(実空燃比)と目標空燃比とに基づき、実空燃比を目標空燃比に一致させるように、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する。以下では、このアクティブDeNOx制御時に行うポスト噴射量のF/B制御を適宜「第2ポスト噴射F/B制御」と呼ぶ。なお、この第2ポスト噴射F/B制御時にはF/B制御だけでなくF/F制御も行われるが、主としてF/B制御が行われるため、説明の便宜上、「F/B制御」の文言を用いている。
詳しくは、PCM60は、まず、比較的大きな空燃比(リッチ度合いが比較的小さい空燃比)を目標値に設定して、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/F制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的小さなF/Bゲインを用いて、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する。こうすることで、アクティブDeNOx制御時に実空燃比を目標空燃比に向けて緩やかに変化させて、実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になることを抑制している、つまり実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを抑制している。
なお、実際には、PCM60は、上記のステップS609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。
As a result of the determination in step S608, when the DeNOx post injection amount is less than the second post injection amount determination value (step S608: Yes), the process proceeds to step S609. In step S609, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 to inject the DeNOx post-injection amount acquired in step S601 at the post-injection timing set in step S607, and targets the air-fuel ratio of the exhaust gas. The air-fuel ratio is set so that the NOx stored in the NOx catalyst 45 is reduced. Specifically, the PCM 60 corresponds to the detection value of the O 2 sensor 111 provided on the exhaust passage 41 in order to cope with detection variations of various sensors and variations in the fuel injection amount of the fuel injection valve 20. Based on the air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) and the target air-fuel ratio, the post-injection amount injected from the fuel injection valve 20 is F / B controlled so that the actual air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio. Hereinafter, the F / B control of the post injection amount performed during the active DeNOx control is appropriately referred to as “second post injection F / B control”. In this second post-injection F / B control, not only the F / B control but also the F / F control is performed. However, since the F / B control is mainly performed, the term “F / B control” is used for convenience of explanation. Is used.
Specifically, the PCM 60 first sets a relatively large air-fuel ratio (an air-fuel ratio with a relatively small rich degree) as a target value, performs F / F control on the post-injection amount to be injected from the fuel injection valve 20, and thereafter Based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, the post-injection amount injected from the fuel injection valve 20 is F / B controlled using a relatively small F / B gain. By so doing, the actual air-fuel ratio is gradually changed toward the target air-fuel ratio during active DeNOx control, and the actual air-fuel ratio is prevented from becoming richer than the target air-fuel ratio. Undershooting the target air-fuel ratio is suppressed.
Actually, the PCM 60 executes the process of step S609 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG.

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S608:No)、処理はステップS610に進む。ステップS610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S611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 S608: No), the process proceeds to step S610. In step S610, 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 S611.
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.

次いで、ステップS611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、ステップS607で設定されたポスト噴射タイミングにおいて噴射するように燃料噴射弁20を制御して、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるようにする。具体的には、PCM60は、ステップS609と同様にして、第2ポスト噴射F/B制御を行う。つまり、PCM60は、まず、比較的大きな空燃比(リッチ度合いが比較的小さい空燃比)を目標値に設定して、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/F制御し、この後、実空燃比と目標空燃比とに基づき、比較的小さなF/Bゲインを用いて、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する。なお、実際には、PCM60は、上記のステップS611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。   Next, in step S611, 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. The fuel injection valve 20 is controlled so that the injection amount is injected at the post injection timing set in step S607, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio, and the NOx stored in the NOx catalyst 45 is stored. Try to reduce. Specifically, the PCM 60 performs the second post-injection F / B control as in step S609. That is, the PCM 60 first sets a relatively large air-fuel ratio (an air-fuel ratio with a relatively small rich degree) as a target value, and performs F / F control on the post-injection amount to be injected from the fuel injection valve 20, and thereafter Based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, the post-injection amount injected from the fuel injection valve 20 is F / B controlled using a relatively small F / B gain. Actually, the PCM 60 executes the process of step S611 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG.

上記のステップS609又はステップS611の後、処理はステップS612に進む。ステップS612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S612: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10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。   After step S609 or step S611 described above, the process proceeds to step S612. In step S612, 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 S612: 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.

他方で、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S612:No)、処理はステップS603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(例えばステップS603の条件など)が成立しなくなり、アクティブDeNOx制御を中断したとしても、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 S612: No), the process returns to step S603. 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 (for example, the condition in step S603) during the active DeNOx control, and when the execution condition of the active DeNOx control is satisfied after that even if the active DeNOx control is interrupted. Then, the active DeNOx control is restarted promptly 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.

なお、上記したアクティブDeNOx制御フローで用いた第2ポスト噴射量判定値を固定値とすることに限定はされず、筒内温度に応じて第2ポスト噴射量判定値を変更してもよい。具体的には、上述した第1ポスト噴射量判定値と同様に、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、第2ポスト噴射量判定値を大きな値に変更すればよい。   The second post injection amount determination value used in the above-described active DeNOx control flow is not limited to a fixed value, and the second post injection amount determination value may be changed according to the in-cylinder temperature. Specifically, in the same way as the first post-injection amount determination value described above, the in-cylinder temperature is reduced in consideration that the fuel in the post-injection is vaporized and oil dilution is less likely to occur as the in-cylinder temperature increases. What is necessary is just to change a 2nd post injection amount determination value to a large value, so that it becomes high.

次に、図12を参照して、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御時に行われる第2ポスト噴射F/B制御の具体例について説明する。図12は、本発明の実施形態による第2ポスト噴射F/B制御の具体例を示すタイムチャートである。図12は、上から順に、アクティブDeNOx制御実行フラグ、ポスト噴射量、実空燃比(λ)を示している。   Next, with reference to FIG. 12, a specific example of the second post-injection F / B control performed during the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a time chart showing a specific example of the second post injection F / B control according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 shows the active DeNOx control execution flag, the post injection amount, and the actual air-fuel ratio (λ) in order from the top.

図12に示すように、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」から「1」に切り替わると、PCM60は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、実空燃比を目標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るアクティブDeNOx制御を開始する。具体的には、PCM60は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、実空燃比を緩やかに変化させて実空燃比を目標空燃比に一致させるように第2ポスト噴射F/B制御を実行する。詳しくは、PCM60は、まず、上記した第1ポスト噴射F/B制御(図9参照)よりも小さな空燃比(リッチ度合いが大きい空燃比)を目標値に設定して、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/F制御する(矢印A31参照)。これにより、ポスト噴射量が緩やかに増加し、実空燃比がリッチ側に緩やかに変化する(矢印A33参照)。この後、PCM60は、実空燃比と目標空燃比とに基づき、上記した第1ポスト噴射F/B制御(図9参照)よりも小さなF/Bゲインを用いて、燃料噴射弁20から噴射させるポスト噴射量をF/B制御する(矢印A32参照)。これにより、ポスト噴射量が更に緩やかに増加して、実空燃比が目標空燃比に向けて緩やかに変化することで、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることなく(矢印A34参照)、実空燃比が目標空燃比に一致するようになる。   As shown in FIG. 12, when the active DeNOx control execution flag is switched from “0” to “1”, the PCM 60 sets the actual air-fuel ratio to the target air-fuel ratio in order to reduce NOx stored in the NOx catalyst 45. Thus, active DeNOx control for post-injection from the fuel injection valve 20 is started. Specifically, the PCM 60 performs the second post-injection F / B control so as to make the actual air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio by gradually changing the actual air-fuel ratio based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio. To do. Specifically, the PCM 60 first sets an air-fuel ratio (air-fuel ratio with a large rich degree) smaller than the above-described first post-injection F / B control (see FIG. 9) as a target value and injects from the fuel injection valve 20. The post injection amount to be performed is F / F controlled (see arrow A31). As a result, the post injection amount gradually increases, and the actual air-fuel ratio gradually changes to the rich side (see arrow A33). Thereafter, the PCM 60 causes the fuel injection valve 20 to inject based on the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio using an F / B gain smaller than the first post-injection F / B control (see FIG. 9). The post-injection amount is F / B controlled (see arrow A32). As a result, the post-injection amount increases more gradually, and the actual air-fuel ratio gradually changes toward the target air-fuel ratio, so that the actual air-fuel ratio does not undershoot the target air-fuel ratio (see arrow A34). The actual air fuel ratio becomes equal to the target air fuel ratio.

このように、本実施形態では、アクティブDeNOx制御時に第2ポスト噴射F/B制御を実行することで、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、つまりポスト噴射量の変化速度が所定速度以上にならないようにする。特に、この第2ポスト噴射F/B制御では、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしないように、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す。原則、アクティブDeNOx制御時に行う第2ポスト噴射F/B制御では、上記したパッシブDeNOx制御時に行う第2ポスト噴射F/B制御よりも、ポスト噴射量の変化速度が小さくなるようにする(換言すると、パッシブDeNOx制御時に行う第2ポスト噴射F/B制御では、アクティブDeNOx制御時に行う第2ポスト噴射F/B制御よりも、ポスト噴射量の変化速度が大きくなるようにする)。本実施形態では、このような第2ポスト噴射F/B制御を実行することで、アクティブDeNOx制御時に実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートして多量のスモーク及びHCが発生してしまうことを確実に抑制するようにしている。   As described above, in the present embodiment, the second post-injection F / B control is executed during the active DeNOx control, so that the post-injection amount change speed is limited, that is, the post-injection amount change speed is a predetermined speed. Do not exceed this. In particular, in the second post-injection F / B control, a limit is imposed on the change rate of the post-injection amount so that the actual air-fuel ratio does not undershoot the target air-fuel ratio. In principle, in the second post-injection F / B control performed during active DeNOx control, the change rate of the post-injection amount is made smaller than in the second post-injection F / B control performed during passive DeNOx control (in other words, In the second post-injection F / B control performed during the passive DeNOx control, the change rate of the post-injection amount is made larger than that in the second post-injection F / B control performed during the active DeNOx control. In the present embodiment, by executing such second post-injection F / B control, the actual air-fuel ratio undershoots the target air-fuel ratio during active DeNOx control, and a large amount of smoke and HC are generated. I try to suppress it reliably.

<作用効果>
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の作用効果について説明する。
<Effect>
Next, the operation and effect of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

本実施形態によれば、アクティブDeNOx制御時に第2ポスト噴射F/B制御を実行して、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課すので、ポスト噴射量の制御中に実空燃比が目標空燃比よりもリッチ側になること、つまり実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができる。その結果、アクティブDeNOx制御時に実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしてスモークやHCが発生してしまうことを適切に抑制することができる。   According to the present embodiment, the second post-injection F / B control is executed during the active DeNOx control to limit the rate of change of the post-injection amount, so that the actual air-fuel ratio is the target during the post-injection amount control. It is possible to appropriately suppress the rich side from the air-fuel ratio, that is, the actual air-fuel ratio undershooting the target air-fuel ratio. As a result, it is possible to appropriately suppress the occurrence of smoke and HC due to the actual air-fuel ratio undershooting the target air-fuel ratio during active DeNOx control.

また、本実施形態によれば、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筒内で燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートした状態で、ポスト噴射された燃料を燃焼させるとスモークが発生する傾向にあるが、本実施形態では、上記のようにポスト噴射量の変化速度に対して制限を課してアンダーシュートを抑制するので、そのようなスモークの発生を適切に抑制することができる。   Further, according to the present embodiment, when the active DeNOx control is executed, the post injection is performed at the timing when the post-injected fuel is burned in the cylinder. When the post-injected fuel is burned with the actual air-fuel ratio undershooting the target air-fuel ratio, smoke tends to be generated, but in the present embodiment, as described above, the post-injection amount changes with respect to the change rate. Since a restriction is imposed to suppress undershoot, occurrence of such smoke can be appropriately suppressed.

また、本実施形態によれば、パッシブDeNOx制御時には第1ポスト噴射F/B制御を実行して、アクティブDeNOx制御時よりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくするので、実空燃比を目標空燃比に速やかに一致させることができる。これにより、パッシブDeNOx制御が行われる比較的短い期間(加速機関)において、実空燃比を即座に目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxの還元を確実に実行させることができる。   Further, according to the present embodiment, the first post-injection F / B control is executed during the passive DeNOx control, and the change rate of the post-injection amount is made larger than during the active DeNOx control. It is possible to quickly match the fuel ratio. Thus, in a relatively short period (acceleration engine) in which passive DeNOx control is performed, the actual air-fuel ratio is immediately set to the target air-fuel ratio, and the NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reliably reduced. it can.

また、本実施形態によれば、パッシブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料が筒内で燃焼されずに未燃燃料として排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行うので、上記のようにポスト噴射量の変化速度を大きくした結果、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートしても、スモークが発生することはない。また、実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすると、排出される未燃燃料が多くなるが、パッシブDeNOx制御時にはNOx触媒45の浄化性能が十分に確保されているので、また、パッシブDeNOx制御の実行期間が比較的短いので、このように排出された未燃燃料をNOx触媒45で適切に浄化させることができ、特に問題とならない。   Further, according to the present embodiment, when the passive DeNOx control is performed, the post-injected fuel is discharged without being burned in the cylinder and discharged as unburned fuel. As a result of increasing the change rate of the injection amount, smoke does not occur even if the actual air-fuel ratio undershoots the target air-fuel ratio. Further, when the actual air-fuel ratio undershoots the target air-fuel ratio, the amount of unburned fuel that is discharged increases. However, since the purification performance of the NOx catalyst 45 is sufficiently ensured during the passive DeNOx control, Since the execution period is relatively short, the unburned fuel discharged in this way can be appropriately purified by the NOx catalyst 45, and there is no particular problem.

また、本実施形態では、アクティブDeNOx制御時には空燃比に基づき第2ポスト噴射F/B制御によりポスト噴射量を変化させ、パッシブDeNOx制御時には空燃比に基づき第1ポスト噴射F/B制御によりポスト噴射量を変化させる。そして、本実施形態では、アクティブDeNOx制御時に行う第2ポスト噴射F/B制御のF/Bゲインを、パッシブDeNOx制御時に行う第1ポスト噴射F/B制御のF/Bゲインよりも小さくする。これにより、アクティブDeNOx制御時には実空燃比が目標空燃比をアンダーシュートすることを適切に抑制することができると共に、パッシブDeNOx制御時には実空燃比を目標空燃比に速やかに到達させることができる。   In the present embodiment, the post-injection amount is changed by the second post-injection F / B control based on the air-fuel ratio during active DeNOx control, and the post-injection is performed by the first post-injection F / B control based on the air-fuel ratio during passive DeNOx control. Change the amount. In this embodiment, the F / B gain of the second post injection F / B control performed during the active DeNOx control is made smaller than the F / B gain of the first post injection F / B control performed during the passive DeNOx control. Thus, it is possible to appropriately suppress the actual air-fuel ratio from undershooting the target air-fuel ratio during active DeNOx control, and it is possible to quickly reach the target air-fuel ratio during passive DeNOx control.

また、本実施形態では、アクティブDeNOx制御を中負荷・中回転域としてのアクティブDeNOx実行領域R12でのみ実行するので、アクティブDeNOx実行領域R12外でアクティブDeNOx制御を実行して、このDeNOx制御によりポスト噴射された燃料を燃焼させようとすることで発生するスモークやHCの発生を適切に抑制することができる。一方で、本実施形態では、アクティブDeNOx実行領域R12ではアクティブDeNOx制御を実行することとし、アクティブDeNOx実行領域R12以外ではパッシブDeNOx制御を実行するので、DeNOx制御による燃費の悪化を抑制しつつ、エンジンEの運転領域全体でのエミッションを適切に改善することができる。特に、本実施形態では、NOx触媒45に加えてSCR触媒47を排気通路41上に設けているので、パッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御を実行しない領域において、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。   Further, in the present embodiment, since the active DeNOx control is executed only in the active DeNOx execution region R12 as the medium load / medium rotation region, the active DeNOx control is executed outside the active DeNOx execution region R12, and the post is performed by this DeNOx control. Smoke and HC generated by trying to burn the injected fuel can be appropriately suppressed. On the other hand, in this embodiment, active DeNOx control is executed in the active DeNOx execution region R12, and passive DeNOx control is executed outside the active DeNOx execution region R12. Emission in the entire operation region of E can be appropriately improved. In particular, in the present embodiment, since the SCR catalyst 47 is provided on the exhaust passage 41 in addition to the NOx catalyst 45, NOx in the exhaust gas is converted by the SCR catalyst 47 in a region where the passive DeNOx control and the active DeNOx control are not executed. It can be properly purified.

<変形例>
上記した実施形態では、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パッシブDeNOx制御の実行を完全に禁止していたが、こうすることに限定はされない。要は、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、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と比べて、パッシブDeNOx制御の実行を適宜制限すればよい。例えば、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、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よりも、ポスト噴射を行う回数を減らしてもよい。
同様に、アクティブDeNOx制御を前回実行してからの走行距離が判定距離未満である場合、又はアクティブDeNOx制御を前回実行してからの経過時間が判定時間未満である場合に、アクティブDeNOx制御の実行を完全に禁止することに限定はされず、アクティブDeNOx制御の実行を適宜制限してもよい。
<Modification>
In the above-described embodiment, the execution of the passive DeNOx control is completely prohibited when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the frequency determination value. However, the present invention is not limited to this. In short, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the frequency determination value, the execution of the passive DeNOx control may be appropriately limited as compared with the case where the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value. For example, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the frequency determination value, the number of post injections may be reduced as compared with the case where the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value.
Similarly, when the travel distance since the previous execution of the active DeNOx control is less than the determination distance, or when the elapsed time since the previous execution of the active DeNOx control is less than the determination time, the execution of the active DeNOx control is performed. Is not limited to completely prohibiting, and execution of active DeNOx control may be appropriately limited.

また、上記した実施形態では、パッシブDeNOx制御時に吸気系INへのEGRガスの還流を完全に禁止していたが、EGRガスの還流に起因するデポジットによる通路などの閉塞が生じない範囲内において、パッシブDeNOx制御時に少量のEGRガスを還流させてもよい。この場合、少なくとも、パッシブDeNOx制御時にはアクティブDeNOx制御時よりもEGRガス量を小さくするのがよい。   Further, in the above-described embodiment, the EGR gas recirculation to the intake system IN is completely prohibited during the passive DeNOx control. However, within the range in which the passage due to the deposit caused by the recirculation of the EGR gas does not occur. A small amount of EGR gas may be refluxed during passive DeNOx control. In this case, at least during passive DeNOx control, the EGR gas amount should be smaller than during active DeNOx control.

1 吸気通路
5 ターボ過給機
7 吸気シャッター弁
17 燃焼室
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
46 DPF
47 SCR触媒
60 PCM
111 O2センサ
116 NOxセンサ
200 エンジンシステム
E エンジン
EX 排気系
IN 吸気系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake passage 5 Turbocharger 7 Intake shutter valve 17 Combustion chamber 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 2nd EGR valve 45 NOx catalyst 46DP
47 SCR catalyst 60 PCM
111 O 2 sensor 116 NOx sensor 200 Engine system E Engine EX Exhaust system IN Intake system

Claims (8)

エンジンの排気通路上に設けられ、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触媒を備えたエンジンの排気浄化装置であって、
上記NOx触媒のNOx吸蔵量が所定量以上である場合に、排気ガスの空燃比が上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な所定空燃比になるように燃料噴射弁からポスト噴射させる第1NOx還元制御を実行するNOx還元制御手段を有し、
上記NOx還元制御手段は、上記第1NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させ、このときのポスト噴射量の変化速度が所定変化速度未満になるよう制限を課し、
また、上記NOx還元制御手段は、
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、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁からポスト噴射させる第2NOx還元制御を更に実行し、
上記第2NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、上記第1NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときよりも、ポスト噴射量の変化速度を大きくし、
上記第1NOx還元制御を上記第2NOx還元制御よりも長い時間実行する、
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. An engine exhaust purification device comprising a NOx catalyst that reduces when the fuel is in the vicinity of the fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio,
When the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is greater than or equal to a predetermined amount, the first NOx is post-injected from the fuel injection valve so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the predetermined air-fuel ratio that can reduce the NOx occluded in the NOx catalyst. NOx reduction control means for executing reduction control,
The NOx reduction control means increases the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the predetermined air-fuel ratio by the first NOx reduction control, and the change rate of the post injection amount at this time is less than the predetermined change rate Impose restrictions to be
The NOx reduction control means includes
When the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to acceleration of the vehicle, the fuel is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily set to the predetermined air-fuel ratio so as to reduce the NOx stored in the NOx catalyst. Further executing second NOx reduction control for post injection from the injection valve;
When increasing the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the predetermined air-fuel ratio by the second NOx reduction control, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the predetermined air-fuel ratio by the first NOx reduction control. Increase the rate of change of the post injection amount than when increasing the post injection amount,
Executing the first NOx reduction control for a longer time than the second NOx reduction control;
An exhaust emission control device for an engine.
上記NOx還元制御手段は、排気ガスの空燃比が上記所定空燃比よりもリッチ側にならないように上記ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課す、請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。   2. The engine exhaust purification device according to claim 1, wherein the NOx reduction control means imposes a limit on a change speed of the post injection amount so that an air-fuel ratio of the exhaust gas does not become richer than the predetermined air-fuel ratio. . 上記NOx還元制御手段は、上記第1NOx還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの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、請求項1又は2に記載のエンジンの排気浄化装置。   3. The engine exhaust purification according to claim 1, wherein when performing the first NOx reduction control, the NOx reduction control means performs post injection at a timing at which post-injected fuel is combusted in a cylinder of the engine. apparatus. 上記NOx還元制御手段は、上記第2NOx還元制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がエンジンの筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。   The NOx reduction control means, when executing the second NOx reduction control, performs post injection at a timing when the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage as unburned fuel without being burned in the cylinder of the engine. Item 4. The engine exhaust gas purification device according to any one of Items 1 to 3. 上記NOx還元制御手段は、上記第2NOx還元制御によって排気ガスの空燃比を上記所定空燃比に設定するようにポスト噴射量を増加させるときには、ポスト噴射量の変化速度に対して制限を課さないようにする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。   The NOx reduction control means does not impose a limit on the change rate of the post injection amount when increasing the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the predetermined air-fuel ratio by the second NOx reduction control. The exhaust emission control device for an engine according to any one of claims 1 to 4. 上記NOx還元制御手段は、上記第1及び第2NOx還元制御を実行する場合、センサによって検出された排気ガスの空燃比と上記所定空燃比とに基づき、この所定空燃比が実現されるようにポスト噴射量をF/B制御し、上記第2NOx還元制御を実行するときには、上記第1NOx還元制御を実行するときよりも、上記F/B制御におけるゲインを大きくする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。   When performing the first and second NOx reduction controls, the NOx reduction control means performs post-processing so as to realize the predetermined air-fuel ratio based on the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the sensor and the predetermined air-fuel ratio. 6. The gain in the F / B control is made larger when the injection amount is F / B controlled and the second NOx reduction control is executed than when the first NOx reduction control is executed. The exhaust emission control device for an engine according to one item. 上記NOx還元制御手段は、エンジン負荷が第1所定負荷以上で且つ当該第1所定負荷よりも大きい第2所定負荷未満である中負荷域にある場合にのみ、上記第1NOx還元制御を実行する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。   The NOx reduction control means executes the first NOx reduction control only when the engine load is in a middle load range that is equal to or higher than the first predetermined load and less than a second predetermined load that is greater than the first predetermined load. The exhaust emission control device for an engine according to any one of claims 1 to 6. エンジンの排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒を更に有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising an SCR catalyst that is provided on an engine exhaust passage and purifies NOx in the exhaust gas by reaction with ammonia.
JP2016137851A 2016-07-12 2016-07-12 Engine exhaust purification system Active JP6459004B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016137851A JP6459004B2 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Engine exhaust purification system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016137851A JP6459004B2 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Engine exhaust purification system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018009483A JP2018009483A (en) 2018-01-18
JP6459004B2 true JP6459004B2 (en) 2019-01-30

Family

ID=60994274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016137851A Active JP6459004B2 (en) 2016-07-12 2016-07-12 Engine exhaust purification system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6459004B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3829811B2 (en) * 2003-02-24 2006-10-04 いすゞ自動車株式会社 Engine air-fuel ratio control method
JP2007051605A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP5002171B2 (en) * 2006-03-14 2012-08-15 日産自動車株式会社 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2008309080A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Denso Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2010031703A (en) * 2008-07-25 2010-02-12 Toyota Motor Corp Control device for engine
JP5158437B2 (en) * 2008-09-30 2013-03-06 マツダ株式会社 ENGINE SYSTEM CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE
US10227940B2 (en) * 2012-07-17 2019-03-12 Honda Motor Co., Ltd. Control device for internal combustion engine
KR101684502B1 (en) * 2013-11-22 2016-12-08 현대자동차 주식회사 System and method of purifying exhaust gas

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018009483A (en) 2018-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6331231B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6268684B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6278343B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6230005B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6278344B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6270247B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6230006B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6230002B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6268682B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6270248B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6270246B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6459004B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6300190B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6268683B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6300189B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6230007B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6230008B1 (en) Engine exhaust purification system
JP2018009486A (en) Exhaust emission control device for engine
JP6230010B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6230004B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6268681B2 (en) Engine exhaust purification system
JP6270245B1 (en) Engine exhaust purification system
JP6230003B1 (en) Engine exhaust purification system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180918

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6459004

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150