JP6569873B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスの空燃比をNOxを還元可能な目標空燃比に設定してNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust purification device that reduces NOx stored in a NOx catalyst by setting an air-fuel ratio of exhaust gas to a target air-fuel ratio that can reduce NOx.
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(1<λ)において、排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)或いは理論空燃比よりもリッチな状態(λ<1)において、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)と吸蔵したNOxを反応させて窒素(N2)に還元する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、空燃比をリーン状態に設定してエンジンを運転しているが、リーンな運転状態が継続した場合、NOx触媒のNOx吸蔵量が許容量を超えて飽和し、NOx触媒が排気ガス中のNOxを吸蔵できなくなる。
それ故、要求トルクに対応したメイン噴射量に加えて、膨張行程で別途燃料を噴射するポスト噴射を行うことで空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチな状態に設定し、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元することにより、適宜、NOx触媒を再生するようにしている。
Conventionally, in a lean state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (1 <λ), NOx in the exhaust gas is occluded and the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈ 1) Or, in a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1), NOx occlusion reduction type that reacts with carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) and occluded NOx to reduce it to nitrogen (N 2 ). NOx catalysts 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. However, if the lean operating state continues, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst exceeds the allowable amount. And the NOx catalyst cannot store NOx in the exhaust gas.
Therefore, in addition to the main injection amount corresponding to the required torque, the post-injection in which fuel is separately injected in the expansion stroke is performed to set the air-fuel ratio to a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio. By reducing the NOx stored in the catalyst, the NOx catalyst is regenerated as appropriate.
ところで、NOx触媒の温度が再生可能温度まで上昇したことにより、ポスト噴射によって空燃比を理論空燃比よりもリッチ状態にするリッチスパイク運転が可能な状況であっても、直前までの運転履歴によっては、空燃比のリッチ化に伴って比較的大量の黒煙を発生することがある。
特許文献1のエンジンの排気浄化装置は、運転履歴として、排気温度や給気温度等を気筒内の温度相関値として監視し、この温度が所定温度を超えているとき、気筒内の温度が上昇していると擬制してリッチスパイク運転を禁止している。
これにより、黒煙の発生量を迅速且つ確実に抑制している。
By the way, even if it is possible to perform rich spike operation in which the air-fuel ratio is made richer than the theoretical air-fuel ratio by post-injection because the temperature of the NOx catalyst has increased to a reproducible temperature, A relatively large amount of black smoke may be generated as the air-fuel ratio becomes richer.
The engine exhaust gas purification apparatus of Patent Document 1 monitors the exhaust temperature, the supply air temperature, etc. as the temperature correlation value in the cylinder as the operation history, and when this temperature exceeds a predetermined temperature, the temperature in the cylinder rises. It is forbidden to run rich spikes.
Thereby, the generation amount of black smoke is suppressed quickly and reliably.
排気通路の少なくとも一部を構成する排気管を交換した際、新規排気管を装着してからの所定期間に亙り白煙が発生するという現象が生じる。
これは、排気管が金属材料(例えば、スチール等)で製造されているため、新規排気管の場合、表面に防錆剤が塗布された状態で倉庫等に保管されていることが要因である。
つまり、防錆剤は、ベース成分である溶剤及び潤滑油と、添加成分である防錆添加剤、油膜調整剤、酸化防止剤、金属不活性化等によって構成されており、ベース成分である溶剤及び潤滑油の主成分が炭化水素類に相当しているためである。
そして、NOx触媒の再生のために膨張行程で空燃比を増加するポスト噴射を行った場合、排気ガス温度の急激な上昇に伴い、炭化水素を多く含む防錆剤が排気ガス中に蒸発することから、排気ガスの空燃比が目標空燃比を大幅に超え、排気ガス中の炭化水素が増加することに起因している。
When the exhaust pipe constituting at least a part of the exhaust passage is replaced, a phenomenon occurs in which white smoke is generated over a predetermined period after the new exhaust pipe is attached.
This is because the exhaust pipe is made of a metal material (for example, steel), and in the case of a new exhaust pipe, it is stored in a warehouse or the like with a rust inhibitor applied on the surface. .
That is, the rust preventive agent is composed of the base component solvent and lubricating oil, and the additive component rust preventive additive, oil film conditioner, antioxidant, metal deactivation, etc., and the base component solvent This is because the main component of the lubricating oil corresponds to hydrocarbons.
When post injection is performed to increase the air-fuel ratio in the expansion stroke for regeneration of the NOx catalyst, the rust preventive agent containing a large amount of hydrocarbons evaporates in the exhaust gas as the exhaust gas temperature rises rapidly. This is because the air-fuel ratio of the exhaust gas greatly exceeds the target air-fuel ratio and the hydrocarbons in the exhaust gas increase.
そこで、予め、防錆剤の蒸発を考慮したポスト噴射量を設定することが考えられる。
しかし、この白煙現象は、排気管に塗布された防錆剤が全て蒸発することにより終了するため、一様に防錆剤を考慮したポスト噴射量を設定した場合、防錆剤の蒸発終了後、NOx触媒の再生に必要な排気ガス中の炭化水素が不足し、再生不良になる虞がある。
また、排気管の交換直後であっても、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)の再生処理が実行された場合、高温の排気ガス温度により防錆剤が全て蒸発除去されるため、以後、白煙の発生は生じない。
即ち、エミッション上、NOx触媒の再生と白煙防止とを両立させる技術の早急な確立が要求されている。
Therefore, it is conceivable to set the post injection amount in consideration of evaporation of the rust preventive agent in advance.
However, this white smoke phenomenon ends when all of the rust preventive agent applied to the exhaust pipe evaporates. Therefore, when the post-injection amount considering the rust preventive agent is set uniformly, the evaporation of the rust preventive agent ends. Thereafter, the hydrocarbons in the exhaust gas necessary for regeneration of the NOx catalyst may be insufficient, resulting in poor regeneration.
In addition, even after the exhaust pipe has been replaced, if a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) regeneration process is performed, all of the rust inhibitor is removed by evaporation due to the high exhaust gas temperature. No white smoke is generated.
That is, in terms of emissions, there is a demand for the rapid establishment of a technology that achieves both regeneration of the NOx catalyst and prevention of white smoke.
本発明の目的は、NOx触媒の再生と白煙防止とを両立可能なエンジンの排気浄化装置等を提供することである。 An object of the present invention is to provide an engine exhaust purification device and the like that can achieve both regeneration of a NOx catalyst and prevention of white smoke.
請求項1のエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵すると共に吸蔵したNOxを排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍或いは理論空燃比よりもリッチ状態であるときに還元するNOx触媒と、前記NOx触媒の還元浄化条件が成立したとき、排気ガスの空燃比を前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を行うNOx還元制御手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、前記還元浄化条件は、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値以上になったことを含み、前記NOx還元制御手段は、前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が所定履歴よりも短いとき、NOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制するように前記開始閾値を小さくなるように変更することを特徴としている。 The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1 is provided in the exhaust passage of the engine and stores NOx in the exhaust gas and exhausts the stored NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The NOx catalyst that reduces when the air-fuel ratio of the gas is near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the reduction purification condition of the NOx catalyst is satisfied, the air-fuel ratio of the exhaust gas is occluded in the NOx catalyst In the engine exhaust purification apparatus, comprising NOx reduction control means for performing NOx reduction control for setting NOx that has been reduced to a target air-fuel ratio that can be reduced and reducing NOx stored in the NOx catalyst, the reduction purification condition is: includes the NOx occlusion amount occluded in said NOx catalyst becomes equal to or higher than the start threshold, the NOx reduction control means, wherein the NOx reduction control means, before When aged history reflecting the usage state of the exhaust passage is less than a predetermined history, it is characterized in that to change so as to decrease the starting threshold so as to suppress the increase in the exhaust gas temperature due to the NOx reduction.
このエンジンの排気浄化装置では、前記還元浄化条件は、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値以上になったことを含み、前記NOx還元制御手段は、前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が所定履歴よりも短いとき、NOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制するように前記開始閾値を小さくなるように変更するため、排気通路の使用状態、所謂防錆剤の塗布状態を反映した経年履歴によって排気管に塗布された防錆剤の除去状況を容易に判定することができ、この防錆剤の除去状況に基づいてNOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制することができる。
それ故、排気管に塗布された防錆剤が残留しているとき、NOx還元制御期間を短期化して、白煙の発生を抑制することができ、排気管に塗布された防錆剤が除去されたとき、NOx還元制御期間を短期化することなく、適正なNOx還元制御期間を用いてNOx触媒を再生することができる。しかも、NOxの吸蔵量が少ない状態でNOx触媒が再生処理されるため、NOx触媒の高い浄化性能を確保することができる。
In this engine exhaust purification system, the reduction purification condition includes that the NOx occlusion amount occluded in the NOx catalyst is equal to or greater than a start threshold value, the NOx reduction control means, the NOx reduction control means, When the aged history reflecting the use state of the exhaust passage is shorter than the predetermined history , the start threshold value is changed to be small so as to suppress an increase in the exhaust gas temperature due to NOx reduction. The removal status of the rust preventive agent applied to the exhaust pipe can be easily determined based on the aging history reflecting the application state of the rust preventive agent. The rise can be suppressed.
Therefore, when the rust inhibitor applied to the exhaust pipe remains, the NOx reduction control period can be shortened to suppress the generation of white smoke, and the rust inhibitor applied to the exhaust pipe is removed. When this is done, the NOx catalyst can be regenerated using an appropriate NOx reduction control period without shortening the NOx reduction control period. In addition, since the NOx catalyst is regenerated with the NOx occlusion amount being small, high purification performance of the NOx catalyst can be ensured.
請求項2の発明は、エンジンの排気通路に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵すると共に吸蔵したNOxを排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍或いは理論空燃比よりもリッチ状態であるときに還元するNOx触媒と、前記NOx触媒の還元浄化条件が成立したとき、排気ガスの空燃比を前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を行うNOx還元制御手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値以上になったときに前記NOx還元制御を開始させると共にNOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が終了閾値以下になったときに前記NOx還元制御を終了させることを前記還元浄化条件に含み、前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が所定履歴よりも短いとき、NOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制するように前記終了閾値を大きくなるように変更することを特徴としている。
これによれば、排気管に塗布された防錆剤が残留しているとき、NOx還元制御期間を短期化して、白煙の発生を抑制することができ、排気管に塗布された防錆剤が除去されたとき、NOx還元制御期間を短期化することなく、適正なNOx還元制御期間を用いてNOx触媒を再生することができる。しかも、NOxの吸蔵量が多い状態でNOx触媒が再生処理されるため、高い還元効率を確保することができる。
The invention according to claim 2 is provided in the exhaust passage of the engine and stores NOx in the exhaust gas and stores the stored NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. NOx catalyst that reduces when near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the NOx catalyst reduction purification condition is satisfied, the NOx occluded in the NOx catalyst is stored in the NOx catalyst. In an exhaust purification apparatus for an engine, comprising NOx reduction control means for performing NOx reduction control for reducing NOx occluded in the NOx catalyst by setting a reducible target air-fuel ratio, the NOx occlusion stored in the NOx catalyst When the NOx reduction control is started when the amount is equal to or greater than the start threshold, and the NOx occlusion amount stored in the NOx catalyst is equal to or less than the end threshold. Said method comprising terminating the serial NOx reduction control the reduction and purification conditions, the NOx reduction control means, when aged history reflecting the usage state of the exhaust passage is less than a predetermined history, rise in exhaust gas temperature due to the NOx reduction The end threshold value is changed so as to increase so as to suppress the above- described problem.
According to this, when the rust preventive agent applied to the exhaust pipe remains, the NOx reduction control period can be shortened to suppress the generation of white smoke, and the rust preventive agent applied to the exhaust pipe. When NO is removed, the NOx catalyst can be regenerated using an appropriate NOx reduction control period without shortening the NOx reduction control period. In addition, since the NOx catalyst is regenerated with a large amount of NOx occluded, high reduction efficiency can be ensured.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記排気通路に設けられ且つ排気ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、前記捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生手段とを備え、前記NOx還元制御手段は、前記再生手段により前記フィルタが再生されたとき、前記還元浄化条件の変更を禁止することを特徴としている。
これによれば、再生手段によるフィルタ再生をパラメータとして排気管に塗布された防錆剤の蒸発終了を確実に判定することができ、白煙を発生させることなく適正にNOx触媒を再生することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a filter that is provided in the exhaust passage and collects particulates in the exhaust gas, and a regeneration unit that burns and removes the collected particulates. And the NOx reduction control means prohibits the change of the reduction purification condition when the filter is regenerated by the regeneration means.
According to this, it is possible to reliably determine the end of evaporation of the rust inhibitor applied to the exhaust pipe using the filter regeneration by the regeneration means as a parameter, and to properly regenerate the NOx catalyst without generating white smoke. it can.
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記再生手段は、車両の累積走行距離が所定距離になったとき、前記フィルタの温度を上昇させて前記捕集されたパティキュレートを燃焼除去する馴染み再生処理を実行するように構成され、前記NOx還元制御手段は、前記再生手段が馴染み再生処理を実行したとき、前記還元浄化条件の変更を禁止することを特徴としている。
これによれば、再生手段によるフィルタの馴染み再生処理をパラメータとして排気管に塗布された防錆剤の蒸発終了を確実に判定することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, when the cumulative travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance, the regeneration means raises the temperature of the filter and burns and removes the collected particulates. The NOx reduction control means prohibits the change of the reduction purification condition when the regeneration means executes the familiar regeneration process.
According to this, it is possible to reliably determine the end of evaporation of the rust preventive agent applied to the exhaust pipe using the familiar regeneration process of the filter by the regeneration means as a parameter.
請求項5の発明は、請求項1の発明において、前記NOx還元制御手段は、車両の走行距離をパラメータとする前記経年履歴に基づいて前記NOxを還元可能な目標空燃比を補正することを特徴としている。
これによれば、防錆剤の除去状況を走行距離という簡単な構成で判定することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the NOx reduction control means corrects a target air-fuel ratio capable of reducing the NOx based on the aging history using a travel distance of a vehicle as a parameter. It is said.
According to this, the removal situation of a rust preventive agent can be determined with a simple configuration called a travel distance.
請求項6の発明は、請求項1の発明において、前記NOx還元制御手段は、新規排気通路装着時からの走行距離をパラメータとする前記経年履歴に基づいて前記NOxを還元可能な目標空燃比を補正することを特徴としている。
これによれば、対象から防錆剤が塗布されていない排気管を除外することができ、防錆剤の除去状況を正確に判定することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the NOx reduction control means determines a target air-fuel ratio that can reduce the NOx based on the aging history with a travel distance from when the new exhaust passage is mounted as a parameter. It is characterized by correction.
According to this, the exhaust pipe to which the rust preventive agent is not applied can be excluded from the target, and the removal status of the rust preventive agent can be accurately determined.
本発明のエンジンの排気浄化装置によれば、排気通路の状態を反映した経年履歴を用いることによって、排気管に塗布された防錆剤の除去状況を容易に判定することができ、NOx触媒の再生と白煙防止とを両立することができる。 According to the exhaust emission control device for an engine of the present invention, by using the aging history reflecting the state of the exhaust passage, it is possible to easily determine the removal status of the rust inhibitor applied to the exhaust pipe, and the NOx catalyst Both regeneration and white smoke prevention can be achieved.
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>
最初に、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、夫々、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(吸気マニホールドを含む)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金属製の排気通路41(排気マニホールドを含む)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 that introduces the intake air supplied from the intake passage 1 (including the intake manifold) into the combustion chamber 17, a fuel injection valve 20 that injects 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 a metal exhaust passage 41 (including an exhaust manifold). Further, the engine E is provided with a crank angle sensor 100 that detects a crank angle as a rotation angle with respect to a top dead center in the crankshaft 25, and the crank angle sensor 100 is provided at the detected crank angle. The corresponding detection signal S100 is output to the PCM 60, and the PCM 60 acquires the engine speed based on the detection signal S100.
燃料供給系FSは、燃料を貯蔵する燃料タンク30と、燃料タンク30から燃料噴射弁20に燃料を供給するための燃料供給通路38とを有する。燃料供給通路38には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ31と、高圧燃料ポンプ33と、コモンレール35とが設けられている。 The fuel supply system FS includes a fuel tank 30 that stores fuel, and a fuel supply passage 38 that supplies fuel from the fuel tank 30 to the fuel injection valve 20. In the fuel supply passage 38, a low-pressure fuel pump 31, a high-pressure fuel pump 33, and a common rail 35 are provided in order from the upstream side.
次に、排気系EXは、排気ガスが通過する排気通路41を有しており、この排気通路41上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機5のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路41上には、上流側から順に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒45と、排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel particulate filter)46と、DPF46の下流側の排気通路41中に尿素(典型的には尿素水)を噴射する尿素インジェクタ51と、尿素インジェクタ51から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを排気ガス中のNOxと反応(還元)させてNOxを浄化するSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒47と、SCR触媒47から放出されたアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒48と、が設けられている。尚、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 (typically urea water) into the exhaust passage 41 downstream of the DPF 46, and urea injected from the urea injector 51 SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst 47 which purifies NOx by reacting (reducing) this ammonia with NOx in the exhaust gas and oxidizing ammonia released from SCR catalyst 47. And a slip catalyst 48 to be purified. The urea injector 51 is controlled to inject urea into the exhaust passage 41 by a control signal S51 supplied from the DCU 70.
ここで、NOx触媒45及びSCR触媒47についてより具体的に説明する。
NOx触媒45は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(λ>1)において排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)において還元する、NOx吸蔵還元型触媒(NSC:NOx Storage Catalyst)である。NOx触媒45は、このように吸蔵したNOxを還元する際にアンモニアを発生し、発生したアンモニアを放出する。具体的には、NOx還元制御時に、NOx触媒45が吸蔵しているNOx中の「N」と、NOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」とが結合することで、アンモニア(NH3)が生成される。
また、NOx触媒45は、上記のNSCとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等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。
他方で、SCR触媒47は、尿素インジェクタ51から噴射された尿素より生成されたアンモニア、及び、NOx触媒45におけるNOxの還元により生成されたアンモニアを吸着し、こうして吸着したアンモニアを排気ガス中のNOxと反応させてNOxを還元浄化する。例えば、SCR触媒47は、アンモニアによってNOxを還元する触媒金属を、アンモニアをトラップするゼオライトに担持させて触媒成分を形成し、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られている。NOx還元用の触媒金属としては、Fe、Ti、Ce、Wなどが用いられる。
尚、上記したDCU70は、SCR触媒47によるNOx浄化性能の確保と、SCR触媒47からのアンモニアの放出(スリップ)の抑制とを両立する観点から、SCR触媒47に適量のアンモニアが吸着されるように、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。この場合、SCR触媒47の温度に応じてアンモニア吸着能力が変化するので(具体的にはSCR触媒47の温度が高くなるとSCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなる)、DCU70は、SCR触媒47の温度も考慮に入れて、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。
Here, the NOx catalyst 45 and the SCR catalyst 47 will be described more specifically.
The NOx catalyst 45 occludes NOx in the exhaust gas in a lean state (λ> 1) in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. This is a NOx storage reduction catalyst (NSC) that reduces in the vicinity (λ≈1) or in a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. The NOx catalyst 45 generates ammonia when reducing the NOx occluded in this way, and releases the generated ammonia. Specifically, during NOx reduction control, “N” in NOx stored by the NOx catalyst 45 and “H” in “HC” such as unburned fuel supplied as a reducing agent to the NOx catalyst 45. Is combined to produce ammonia (NH3).
The NOx catalyst 45 not only functions as the NSC described above, but also diesel that oxidizes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and the like using oxygen in the exhaust gas to change it into water and carbon dioxide. It also has a function as an oxidation 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.
On the other hand, the SCR catalyst 47 adsorbs ammonia produced from urea injected from the urea injector 51 and ammonia produced by NOx reduction in the NOx catalyst 45, and the adsorbed ammonia is adsorbed to NOx in the exhaust gas. To reduce and purify NOx. For example, the SCR catalyst 47 is made by supporting a catalyst metal that reduces NOx with ammonia on zeolite that traps ammonia to form a catalyst component, and supporting this catalyst component on the cell wall of the honeycomb carrier. . Fe, Ti, Ce, W or the like is used as the catalyst metal for NOx reduction.
The DCU 70 described above seems to adsorb an appropriate amount of ammonia to the SCR catalyst 47 from the viewpoint of both ensuring the NOx purification performance by the SCR catalyst 47 and suppressing the release (slip) of ammonia from the SCR catalyst 47. Next, control is performed to inject urea from the urea injector 51. In this case, since the ammonia adsorption capacity changes according to the temperature of the SCR catalyst 47 (specifically, when the temperature of the SCR catalyst 47 becomes high, ammonia is easily released from the SCR catalyst 47), the DCU 70 In consideration of the temperature, control is performed to inject urea from the urea injector 51.
また、図1に示すように、排気系EXにおいては、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ109及び排気ガスの温度を検出する温度センサ110が設けられ、ターボ過給機5のタービンの直下流側の排気通路41上には酸素濃度を検出するO2センサ111が設けられている。更に、排気系EXには、NOx触媒45の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ112と、NOx触媒45とDPF46との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ113と、DPF46の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ114と、DPF46の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ115と、DPF46の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ116と、SCR触媒47の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ117と、SCR触媒47の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ118と、スリップ触媒48の直上流側の排気ガス中のPMを検出するPMセンサ119と、が設けられている。これらの排気系EXに設けられた各種センサセンサ109〜119は、夫々、検出したパラメータに対応する検出信号S109〜S119をPCM60に出力する。 As shown in FIG. 1, in the exhaust system EX, a pressure sensor 109 that detects the pressure of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas are detected on the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5. A temperature sensor 110 is provided, and an O 2 sensor 111 for detecting the oxygen concentration is provided on the exhaust passage 41 immediately downstream of the turbine of the turbocharger 5. Further, the exhaust system EX includes a temperature sensor 112 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the NOx catalyst 45, a temperature sensor 113 for detecting the temperature of the exhaust gas between the NOx catalyst 45 and the DPF 46, and the DPF 46. Differential pressure sensor 114 for detecting the pressure difference between the exhaust gas immediately upstream and the downstream side, a temperature sensor 115 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately downstream of the DPF 46, and the exhaust gas immediately downstream of the DPF 46 NOx sensor 116 for detecting the concentration of NOx in the exhaust gas, temperature sensor 117 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the SCR catalyst 47, and the concentration of NOx in the exhaust gas immediately downstream of the SCR catalyst 47 And a PM sensor 119 for detecting PM in the exhaust gas immediately upstream of the slip catalyst 48. Various 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。 The engine system 200 according to the present embodiment further includes an EGR device 43. The EGR device 43 connects the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5 and the intake passage 1 downstream of the compressor of the turbocharger 5 (specifically, downstream of the intercooler 8). The passage 43a, the EGR cooler 43b that cools the exhaust gas that passes through the EGR passage 43a, the first EGR valve 43c that adjusts the flow rate of the exhaust gas that passes through the EGR passage 43a, and the EGR cooler 43b are bypassed to flow the exhaust gas. The EGR cooler bypass passage 43d and the second EGR valve 43e for adjusting the flow rate of the exhaust gas passing through the EGR cooler bypass passage 43d are provided.
次に、図2を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図2は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。 Next, with reference to FIG. 2, the electrical configuration of the exhaust emission control device for an engine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施形態によるPCM60は、上述した各種センサ100〜119の検出信号S100〜S119に加えて、アクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ150、及び車速を検出する車速センサ151の夫々が出力した検出信号S150、S151に基づいて、主に、燃料噴射弁20に対する制御を行うべく制御信号S20を出力し、吸気シャッター弁7に対する制御を行うべく制御信号S7を出力する。 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 sensor 151, the control signal S20 is mainly output to control the fuel injection valve 20, and the control signal S7 is output to control the intake shutter valve 7. To do.
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。尚、「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、「アンモニア吸着量取得手段」及び「NOx
還元制御手段」として機能する。
尚、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。
Further, although details will be described later, the PCM 60 is divided into “ammonia adsorption amount acquisition means” and “NOx”.
It functions as a “reduction control means”.
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 to realize a specific function), programs, and various data. It is configured by a computer having an internal memory such as a ROM or RAM for storing.
<燃料噴射制御>
次に、図3を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。
図3は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート(燃料噴射制御フロー)である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてPCM60に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。
<Fuel injection control>
Next, the fuel injection control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a flowchart (fuel injection control flow) showing the fuel injection control according to the embodiment of the present invention. This fuel injection control flow is started when the ignition of the vehicle is turned on and the PCM 60 is turned on, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.
まず、ステップS101では、PCM60は、車両の運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、アクセル開度センサ150が検出したアクセル開度、車速センサ151が検出した車速、クランク角センサ100が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。 First, in step S101, the PCM 60 acquires the driving state of the vehicle. Specifically, the PCM 60 is currently set to at least the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 150, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 151, the crank angle detected by the crank angle sensor 100, and the transmission of the vehicle. Get the gear position.
次いで、ステップS102では、PCM60は、ステップS101で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、PCM60は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ(予め作成されてメモリなどに記憶されている)の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。 Next, in step S102, the PCM 60 sets a target acceleration based on the driving state of the vehicle including the operation of the accelerator pedal acquired in step S101. Specifically, the PCM 60 determines the acceleration corresponding to the current vehicle speed and gear stage from acceleration characteristic maps (created in advance and stored in a memory or the like) defined for various vehicle speeds and various gear stages. A characteristic map is selected, and a target acceleration corresponding to the current accelerator opening is determined with reference to the selected acceleration characteristic map.
次いで、ステップS103では、PCM60は、ステップS102で決定された目標加速度を実現するためのエンジンEの目標トルクを決定する。この場合、PCM60は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンEが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。 Next, in step S103, the PCM 60 determines a target torque of the engine E for realizing the target acceleration determined in step S102. In this case, the PCM 60 determines a target torque within the range of torque that can be output by the engine E based on the current vehicle speed, gear stage, road surface gradient, road surface μ, and the like.
次いで、ステップS104では、PCM60は、ステップS103で決定された目標トルクをエンジンEから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁20から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量(メイン噴射量)である。 Next, in step S104, the PCM 60 calculates the fuel injection amount to be injected from the fuel injection valve 20 based on the target torque and the engine speed so as to output the target torque determined in step S103 from the engine E. . This fuel injection amount is a fuel injection amount (main injection amount) applied in main injection.
他方で、上記したステップS102〜S104の処理と並行して、ステップS105において、PCM60は、エンジンEの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、PCM60は、上記したDeNOx制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。
この場合、PCM60は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量(ポスト噴射量)や、ポスト噴射を行うタイミング(ポスト噴射タイミングなど)も決定する。これらについては、詳細は後述する。
On the other hand, in parallel with the processing of steps S102 to S104 described above, in step S105, the PCM 60 sets a fuel injection pattern according to the operating state of the engine E. Specifically, when performing the above-described DeNOx control, the PCM 60 sets a fuel injection pattern for performing at least post injection in addition to main injection.
In this case, the PCM 60 also determines the fuel injection amount (post injection amount) applied in the post injection and the timing (post injection timing etc.) for performing the post injection. Details of these will be described later.
ステップS104及びS105の後、ステップS106に進み、PCM60は、ステップS104で算出されたメイン噴射量及びステップS105で設定された燃料噴射パターンに基づき(ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む)、燃料噴射弁20を制御する。つまり、PCM60は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁20を制御する。 After steps S104 and S105, the process proceeds to step S106, where the PCM 60 is based on the main injection amount calculated in step S104 and the fuel injection pattern set in step S105 (when post injection is performed, the post injection amount or post injection). The fuel injection valve 20 is controlled. That is, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 so that a desired amount of fuel is injected in a desired fuel injection pattern.
<DeNOx制御>
以下では、本発明の実施形態によるDeNOx制御について具体的に説明する。
<DeNOx control>
Hereinafter, DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.
最初に、本発明の実施形態によるDeNOx制御の基本概念について説明する。
本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が開始閾値に相当する第1吸蔵量判定値α1以上である場合、例えば、NOx触媒45の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を終了閾値に相当する略零になるまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「アクティブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。
こうすることで、NOx触媒45に多量に吸蔵されたNOxを強制的に還元して、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。
尚、基本の第1吸蔵量判定値α1は、NOx触媒45のNOx吸蔵量の限界付近に相当するため、NOx触媒45の性能に基づき予め求められている。
First, the basic concept of DeNOx control according to an embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the PCM 60, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is equal to or greater than the first occlusion amount determination value α1 corresponding to the start threshold, for example, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is near the limit, In order to reduce the NOx stored in the NOx catalyst 45 until it becomes substantially zero corresponding to the end threshold value, the air-fuel ratio of the exhaust gas is continuously set to a target air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio or below the stoichiometric air-fuel ratio. DeNOx control for post-injection from the fuel injection valve 20 (hereinafter referred to as “active DeNOx control” as appropriate) is executed.
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.
The basic first occlusion amount determination value α1 corresponds to the vicinity of the limit of the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45, and is thus obtained in advance based on the performance of the NOx catalyst 45.
ここで、破損等により、排気マニホールドを含めて排気通路41の少なくとも一部を新規の排気通路41に交換した場合、ポスト噴射による排気ガス温度の急激な上昇によって交換された新規排気通路41に塗布されている防錆剤が蒸発し、NOx触媒45に供給される排気ガスの空燃比が目標空燃比よりもリッチになり、白煙の発生を招く虞がある。
PCM60は、車両の走行距離と閾値β(0<β≦α1)との相関関係を規定したマップを備え、新規排気通路41に交換したときからの走行距離を累積演算している。
このPCM60は、新規排気通路41に交換したときからの累積走行距離に基づき、閾値βを決定し、決定された閾値βを前述した第1吸蔵量判定値α1に設定する還元浄化条件の変更を行っている。具体的には、図4に示すように、閾値βは、排気通路41の交換時からの累積走行距離が所定値X以下の領域では、距離が大きい程1次関数状に増加し、所定値Xを超えた領域では、距離に拘らずα1に設定されている。
尚、累積走行距離である所定値Xは、一般的な走行条件・環境にて、排気通路41に塗布された防錆剤が完全に蒸発される走行距離を予め実験等により求めている。
Here, when at least a part of the exhaust passage 41 including the exhaust manifold is replaced with a new exhaust passage 41 due to breakage or the like, it is applied to the new exhaust passage 41 replaced by a rapid rise in exhaust gas temperature due to post injection. The rust preventive that has been evaporated evaporates, and the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the NOx catalyst 45 becomes richer than the target air-fuel ratio, which may cause white smoke.
The PCM 60 has a map that defines the correlation between the travel distance of the vehicle and the threshold value β (0 <β ≦ α1), and cumulatively calculates the travel distance from when the new exhaust passage 41 is replaced.
The PCM 60 determines the threshold value β based on the accumulated travel distance from when the new exhaust passage 41 is replaced, and changes the reduction and purification condition for setting the determined threshold value β to the first occlusion amount determination value α1 described above. Is going. Specifically, as shown in FIG. 4, the threshold value β increases in a linear function as the distance increases in a region where the cumulative travel distance from the replacement of the exhaust passage 41 is equal to or less than a predetermined value X. In the region exceeding X, α1 is set regardless of the distance.
The predetermined value X, which is the cumulative travel distance, is obtained in advance through experiments or the like for the travel distance at which the rust inhibitor applied to the exhaust passage 41 is completely evaporated under general travel conditions and environments.
また、DPF46の再生時、排気ガス温度が急激に上昇するため、累積走行距離が所定値X以下の領域であっても、排気通路41に塗布された防錆剤の蒸発が終了する。
それ故、PCM60は、新規排気管装着後におけるDPF46の再生処理以降には、前述した還元浄化条件の変更を禁止している。
尚、このDPF46の再生には、新車時、DPF特性を馴染ませるために所定の走行距離(例えば10km以下の所定距離)の走行完了時、強制的に再生処理を行う馴染み再生処理を含んでいる。
Further, when the DPF 46 is regenerated, the exhaust gas temperature rises abruptly, so that the evaporation of the rust preventive agent applied to the exhaust passage 41 ends even when the cumulative travel distance is in the region of the predetermined value X or less.
Therefore, the PCM 60 prohibits the change of the reduction purification condition described above after the regeneration process of the DPF 46 after the new exhaust pipe is attached.
The regeneration of the DPF 46 includes a familiar regeneration process in which a regeneration process is forcibly performed at the time of completion of a predetermined travel distance (for example, a predetermined distance of 10 km or less) in order to familiarize the DPF characteristics with a new vehicle. .
また、本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1未満であっても、開始閾値に相当する第2吸蔵量判定値α2以上である場合、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「パッシブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。例えば、第2吸蔵量判定値α2は、NOx吸蔵量の限界値(第1吸蔵量判定値α1)の1/3程度の値に設定されている。それ故、パッシブDeNOx制御では、アクティブDeNOx制御のように、還元浄化条件の変更を行わない。
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。
In the present embodiment, the PCM 60 determines that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is less than the first occlusion amount judgment value α1, but is greater than or equal to the second occlusion amount judgment value α2 corresponding to the start threshold value. When the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to acceleration, the fuel injection valve 20 is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily set to the target air-fuel ratio in order to reduce the NOx stored in the NOx catalyst 45. DeNOx control (hereinafter, referred to as “passive DeNOx control” as appropriate) is executed. For example, the second storage amount determination value α2 is set to a value of about 1/3 of the limit value of the NOx storage amount (first storage amount determination value α1). Therefore, in the passive DeNOx control, the reduction and purification conditions are not changed as in the active 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難くなるので、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。
このようなポスト噴射タイミングをパッシブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク(煤)が発生することを抑制するようにしている。
On the other hand, in the present embodiment, when the above-described passive DeNOx control is performed, the PCM 60 causes the post-injected fuel to be discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without burning in the cylinder of the engine E. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio.
In this case, the PCM 60 performs the post-injection at the timing when the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without being burned in the cylinder.
Specifically, the PCM 60 sets a predetermined timing in the latter half of the expansion stroke of the engine E as a post injection timing in the passive DeNOx control.
By applying such post-injection timing in passive DeNOx control, it is possible to prevent the post-injected fuel from burning in the cylinder and generating smoke.
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制御の夫々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稼ぐようにし、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 time until the post-injected fuel burns is made as much as possible, that is, ignition occurs in a state where air and fuel are properly mixed to suppress the generation of smoke and HC. 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.
尚、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。尚、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。
尚、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 burned 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.
次に、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御を行う温度範囲について説明する。基本的には、NOx触媒45は、比較的低温域においてNOx浄化性能を発揮し、SCR触媒47は、比較的高温域、具体的にはNOx触媒45のNOx浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域においてNOx浄化性能を発揮する。本実施形態では、SCR触媒47により所定以上のNOx浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を判定温度(以下では「SCR判定温度」と呼ぶ。)として用い、PCM60は、SCR触媒47の温度(以下では「SCR温度」と呼ぶ。)がSCR判定温度未満である場合にのみ、パッシブDeNOx制御又はアクティブDeNOx制御を実行し、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、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。 Next, the temperature range in which passive DeNOx control and active DeNOx control are performed in the embodiment of the present invention will be described. Basically, the NOx catalyst 45 exhibits NOx purification performance in a relatively low temperature range, and the SCR catalyst 47 has a relatively high temperature range, specifically, a temperature range where the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 is exhibited. It exhibits NOx purification performance in a high temperature range. In the present embodiment, the temperature near the lower boundary value of the temperature range in which the NOx purification rate equal to or higher than a predetermined value is obtained by the SCR catalyst 47 is used as the determination temperature (hereinafter referred to as “SCR determination temperature”). Passive DeNOx control or active DeNOx control is executed only when the temperature of the SCR catalyst 47 (hereinafter referred to as “SCR temperature”) is lower than the SCR determination temperature, and when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature. The execution of the passive DeNOx control and the active DeNOx control is prohibited. This is because, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature, the 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 is ensured. This is because there is no need to perform control. Therefore, in the present embodiment, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature, the execution of DeNOx control is prohibited, and the deterioration of fuel consumption due to the execution of DeNOx control is suppressed.
次に、図6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6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 a 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. 6.
FIG. 6 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S111では、PCM60は、エンジンEの運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エアフローセンサ101によって検出された吸入空気量(新気量)、O2センサ111によって検出された排気ガスの酸素濃度、図3のステップS104で算出されたメイン噴射量を取得する。
また、PCM60は、所定のモデルなどにより求められた、EGR装置43によって吸気系INに還流される排気ガス量(EGRガス量)も取得する。加えて、SCR触媒47に吸着されたアンモニアの量であるアンモニア吸着量を取得する。この場合、PCM60は、推定したアンモニア吸着量を取得する。アンモニア吸着量の推定方法については、詳細は後述する(図11参照)。
First, in step S111, the PCM 60 acquires the operating state of the engine E. Specifically, the PCM 60 performs at least the intake air amount (fresh air amount) detected by the airflow sensor 101, the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the O2 sensor 111, and the main injection calculated in step S104 of FIG. Get the quantity.
Further, the PCM 60 also acquires an exhaust gas amount (EGR gas amount) recirculated to the intake system IN by the EGR device 43, which is obtained by a predetermined model or the like. In addition, an ammonia adsorption amount that is the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst 47 is acquired. In this case, the PCM 60 acquires the estimated ammonia adsorption amount. The method for estimating the ammonia adsorption amount will be described later in detail (see FIG. 11).
次いで、ステップS112では、PCM60は、ステップS111で取得したSCR触媒47のアンモニア吸着量に基づいて、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元するために適用する目標空燃比を設定する。具体的には、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比と、パッシブDeNOx制御を実行する場合に適用する目標空燃比の夫々を、SCR触媒47のアンモニア吸着量に基づき設定する。この目標空燃比の設定方法について、図7を参照して具体的に説明する。 Next, in step S112, the PCM 60 sets a target air-fuel ratio to be applied to reduce NOx stored in the NOx catalyst 45 based on the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 acquired in step S111. Specifically, the PCM 60 sets the target air-fuel ratio applied when executing the active DeNOx control and the target air-fuel ratio applied when executing the passive DeNOx control based on the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. To do. A method for setting the target air-fuel ratio will be specifically described with reference to FIG.
図7は、本発明の実施形態による目標空燃比の設定方法についての説明図である。
図7は、横軸にSCR触媒47のアンモニア吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram for a target air-fuel ratio setting method according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 7, the horizontal axis indicates the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47, and the vertical axis indicates the target air-fuel ratio.
図7において、「λ1」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ1よりもリッチ側の空燃比の領域R21は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ1よりもリーン側の空燃比の領域R22は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、グラフG11は、パッシブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、グラフG12は、アクティブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示している。
これらのグラフG11、G12は、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を規定したマップに相当する。
In FIG. 7, “λ1” indicates the stoichiometric air-fuel ratio, and an air-fuel ratio region R21 richer than the stoichiometric air-fuel ratio λ1 indicates an air-fuel ratio range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. An air-fuel ratio region R22 that is leaner than the theoretical air-fuel ratio λ1 indicates an air-fuel ratio range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 cannot be reduced. The graph G11 shows the target air-fuel ratio that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 when the passive DeNOx control is executed, and the graph G12 shows the SCR catalyst 47 when the active DeNOx control is executed. The target air-fuel ratio to be set according to the ammonia adsorption amount is shown.
These graphs G11 and G12 correspond to maps defining the target air-fuel ratio to be set according to the ammonia adsorption amount.
基本的には、目標空燃比を領域R21内においてリーン側に設定すると、NOx触媒45に供給される還元剤(HC等)の量が少なくなり、NOx触媒45におけるNOxの還元効率(NOx触媒45に吸蔵されたNOxが還元する速度に相当する。以下同様とする。)は低下するが、NOx触媒45からのアンモニア発生量が減少する。これを考慮して、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合及びアクティブDeNOx制御を実行する場合の両方とも、SCR触媒47のアンモニア吸着量が多くなるほど、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲内(領域R21)において目標空燃比をリーン側に設定する。例えば、0.98程度の目標空燃比に設定される。
SCR触媒47のアンモニア吸着量が多い場合に、このようなリーン側の目標空燃比をDeNOx制御に適用することで、NOx触媒45におけるNOx還元効率をある程度確保しつつ、このNOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことを抑制している。
Basically, when the target air-fuel ratio is set to the lean side in the region R21, the amount of reducing agent (HC, etc.) supplied to the NOx catalyst 45 decreases, and the NOx reduction efficiency (NOx catalyst 45) in the NOx catalyst 45 decreases. This corresponds to the rate at which NOx occluded in the catalyst is reduced. The same applies hereinafter), but the amount of ammonia generated from the NOx catalyst 45 decreases. In consideration of this, in the present embodiment, as shown in the graphs G11 and G12, as the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 increases in both the case where the passive DeNOx control is executed and the case where the active DeNOx control is executed, The target air-fuel ratio is set to the lean side within the air-fuel ratio range (region R21) in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. For example, the target air-fuel ratio is set to about 0.98.
When the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is large, such a target air-fuel ratio on the lean side is applied to the DeNOx control, so that the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 is secured to some extent and the NOx catalyst 45 is obtained by this NOx reduction. The SCR catalyst 47 prevents the ammonia generated from the catalyst from being completely absorbed and released.
これに対して、目標空燃比をリッチ側に設定すると、NOx触媒45に供給される還元剤(HCなど)の量が多くなり、NOx触媒45からのアンモニア発生量は増加するが、NOx触媒45におけるNOx還元効率が向上する。そのため、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合及びアクティブDeNOx制御を実行する場合の両方とも、SCR触媒47のアンモニア吸着量が少なくなるほど、目標空燃比をリッチ側に設定する。例えば、0.96程度の目標空燃比に設定される。SCR触媒47のアンモニア吸着量が少ない場合には、NOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されるまでに時間がかかるので、この場合には、リッチ側の目標空燃比をDeNOx制御に適用することで、NOx触媒45からのアンモニア発生の抑制よりも、NOx触媒45におけるNOx還元効率の向上を優先するようにしている。 On the other hand, when the target air-fuel ratio is set to the rich side, the amount of reducing agent (such as HC) supplied to the NOx catalyst 45 increases and the amount of ammonia generated from the NOx catalyst 45 increases, but the NOx catalyst 45 NOx reduction efficiency is improved. Therefore, in the present embodiment, as shown in the graphs G11 and G12, the target air-fuel ratio is reduced as the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 decreases in both the case where the passive DeNOx control is executed and the case where the active DeNOx control is executed. Set to rich side. For example, the target air-fuel ratio is set to about 0.96. When the amount of ammonia adsorbed by the SCR catalyst 47 is small, it takes time until the ammonia generated from the NOx catalyst 45 due to NOx reduction is not completely adsorbed by the SCR catalyst 47 and is released. In this case, the rich side By applying this target air-fuel ratio to DeNOx control, priority is given to improving the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 rather than suppressing the generation of ammonia from the NOx catalyst 45.
また、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、アクティブDeNOx制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定する。こうする理由は以下の通りである。パッシブDeNOx制御は、空燃比が一時的に低下する加速時に行われるものであるので、アクティブDeNOx制御よりも実行継続時間が短いため、NOx触媒45から発生されるアンモニア量(積算量)が少なくなる。そのため、アンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出される可能性は低い。他方で、DeNOx制御の開始時においては、DeNOx制御によりNOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」が、NOx触媒45に吸蔵された酸素の「O」と先に反応して消費され、NOx触媒45からアンモニアは発生しない。実行継続時間が短いパッシブDeNOx制御は、このようなNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの期間内に終了して、NOx触媒45からアンモニア量がほとんど発生されないか、或いは、パッシブDeNOx制御の実行期間の大部分が、NOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの期間内に含まれることとなり、NOx触媒45から発生されるアンモニア量が少なくなる。 In this embodiment, as shown in the graphs G11 and G12, when the passive DeNOx control is executed, the target air-fuel ratio to be applied at the same ammonia adsorption amount is made richer than when the active DeNOx control is executed. Set to. The reason for this is as follows. Since the passive DeNOx control is performed at the time of acceleration when the air-fuel ratio temporarily decreases, the amount of ammonia (integrated amount) generated from the NOx catalyst 45 is reduced because the execution duration is shorter than that of the active DeNOx control. . Therefore, there is a low possibility that ammonia is not completely absorbed by the SCR catalyst 47 and is released. On the other hand, at the start of DeNOx control, “H” in “HC” such as unburned fuel supplied as a reducing agent to the NOx catalyst 45 by DeNOx control is replaced by “O” of oxygen stored in the NOx catalyst 45. ”And is consumed first, and ammonia is not generated from the NOx catalyst 45. The passive DeNOx control with a short execution duration ends within a period until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed, and the ammonia amount is hardly generated from the NOx catalyst 45, or the passive DeNOx control is performed. Most of the control execution period is included in the period until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed, and the amount of ammonia generated from the NOx catalyst 45 is reduced.
以上の理由より、本実施形態では、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、アクティブDeNOx制御を実行する場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比をリッチ側に設定している。こうすることで、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、NOx触媒45からのアンモニア発生の抑制よりも、NOx触媒45におけるNOx還元効率の向上を優先するようにしている。
尚、パッシブDeNOx制御において適用するリッチ側の目標空燃比の最大値は、DeNOx制御時のHCによるガス通路の閉塞を抑制すべく、ポスト噴射された燃料に対応するHCの発生量が所定量以下となるような空燃比に設定するのが良い。
For the above reasons, in the present embodiment, when the passive DeNOx control is executed, the target air-fuel ratio to be applied at the same ammonia adsorption amount is set to the richer side than when the active DeNOx control is executed. In this way, when passive DeNOx control is executed, priority is given to improving the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 over suppression of ammonia generation from the NOx catalyst 45.
Note that the maximum value of the target air-fuel ratio on the rich side applied in the passive DeNOx control is such that the amount of HC generated corresponding to the post-injected fuel is less than a predetermined amount in order to suppress the blockage of the gas passage by HC during the DeNOx control. It is better to set the air-fuel ratio so that
また、本実施形態では、グラフG11、G12に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合及びアクティブDeNOx制御を実行する場合の両方とも、アンモニア吸着量が比較的多い領域において適用する目標空燃比を略一定にしている。具体的には、アンモニア吸着量が比較的多い領域の全体において、目標空燃比をリーン側の最小値に設定している。こうする理由は以下の通りである。
SCR触媒47のアンモニア吸着能力は、エンジンEの運転状態やSCR温度などによって変化する。例えば、SCR温度が高くなると、SCR触媒47のアンモニア吸着能力が低下して、SCR触媒47の最大のアンモニア吸着量が低下する傾向にある。
従って、本実施形態では、アンモニア吸着能力が低下するような状況であっても、DeNOxによりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことを確実に抑制すべく、余裕を見て、アンモニア吸着量に関する比較的広い範囲について、目標空燃比をリーン側の最小値に設定している。
In this embodiment, as shown in the graphs G11 and G12, the target air-fuel ratio to be applied in a region where the ammonia adsorption amount is relatively large in both the case where the passive DeNOx control is executed and the case where the active DeNOx control is executed. It is almost constant. Specifically, the target air-fuel ratio is set to the minimum value on the lean side in the entire region where the ammonia adsorption amount is relatively large. The reason for this is as follows.
The ammonia adsorption capacity of the SCR catalyst 47 varies depending on the operating state of the engine E, the SCR temperature, and the like. For example, when the SCR temperature increases, the ammonia adsorption capacity of the SCR catalyst 47 decreases, and the maximum ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 tends to decrease.
Therefore, in the present embodiment, even in a situation where the ammonia adsorption capacity is lowered, it is possible to reliably suppress that the ammonia generated from the NOx catalyst 45 by DeNOx is not completely adsorbed by the SCR catalyst 47 and is released. Therefore, with a margin, the target air-fuel ratio is set to the minimum value on the lean side for a relatively wide range regarding the ammonia adsorption amount.
尚、上記のようにSCR温度によりSCR触媒47のアンモニア吸着能力が変化することを考慮して、SCR温度に基づき、アンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を更に変化させても良い。具体的には、SCR温度が高い場合には、SCR温度が低い場合よりも、同一のアンモニア吸着量において適用する目標空燃比を領域R21内においてリーン側に設定するのが良い。こうするのは、SCR温度が高くなると、SCR触媒47のアンモニア吸着能力が低下して、SCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなるからである。 In consideration of the fact that the ammonia adsorption capacity of the SCR catalyst 47 varies with the SCR temperature as described above, the target air-fuel ratio to be set according to the ammonia adsorption amount may be further varied based on the SCR temperature. Specifically, when the SCR temperature is high, it is better to set the target air-fuel ratio to be applied at the same ammonia adsorption amount to the lean side in the region R21 than when the SCR temperature is low. This is because when the SCR temperature increases, the ammonia adsorption ability of the SCR catalyst 47 decreases and ammonia is easily released from the SCR catalyst 47.
図6に戻って、ステップS113以降の処理について説明する。ステップS113では、PCM60は、ステップS111で取得された新気量及びEGRガス量に基づき、エンジンEに導入される空気量(つまり充填量)を算出する。そして、ステップS114では、PCM60は、ステップS113で算出された充填量から、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を算出する。 Returning to FIG. 6, the processing after step S113 will be described. In step S113, the PCM 60 calculates the amount of air (that is, the charging amount) introduced into the engine E based on the fresh air amount and the EGR gas amount acquired in step S111. In step S114, the PCM 60 calculates the oxygen concentration of the air introduced into the engine E from the filling amount calculated in step S113.
次いで、ステップS115では、PCM60は、ステップS112で設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量(DeNOx用ポスト噴射量)を算出する。
つまり、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すれば良いかを決定する。
この場合、PCM60は、ステップS112で設定したアクティブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量と、ステップS112で設定したパッシブDeNOx制御を行う場合の目標空燃比を実現するためのポスト噴射量を夫々算出する。
Next, in step S115, the PCM 60 calculates a post injection amount (DeNOx post injection amount) necessary to realize the target air-fuel ratio set in step S112.
That is, the PCM 60 determines how much post-injection amount should be applied in addition to the main injection amount in order to set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio.
In this case, the PCM 60 realizes the post-injection amount for realizing the target air-fuel ratio when the active DeNOx control set in step S112 is performed and the target air-fuel ratio when the passive DeNOx control set in step S112 is performed. The post-injection amount is calculated respectively.
そして、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、排気管交換時の白煙の発生を抑制しつつ、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定し、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを確実に還元するようにしている。 Then, 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, and the exhaust gas The post-injection amount for DeNOx for setting the air / fuel ratio of the engine 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 while suppressing the generation of white smoke at the time of exhaust pipe replacement by post-injection in DeNOx control. The NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reliably reduced.
以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御及びパッシブDeNOx制御について具体的に説明する。 Hereinafter, the active DeNOx control and the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.
まず、図8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8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等と並行して実行される。 First, with reference to FIG. 8, the setting process of the active DeNOx control execution flag used for determining whether or not the execution of the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention is necessary will be described. FIG. 8 is a flowchart (active DeNOx control execution flag setting flow) showing the setting process of the active DeNOx control execution flag. This active DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG.
最初に、ステップS201では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、第1吸蔵量判定値α1と、新規排気管装着時からの走行距離と、走行距離と開始閾値βとの相関関係等を取得する。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を用いても良い)。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等に基づいて、排気ガス中のNOx量を推定し、このNOx量を積算していくことで求められる。 First, in step S201, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 includes at least the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45, the first occlusion amount determination value α1, the travel distance from when the new exhaust pipe is attached, and the travel distance. And the correlation between the start threshold value β and the like. 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 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. 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 exhaust gas flow rate, the exhaust gas temperature, and the like, and integrating the NOx amount. It is done.
次いで、ステップS202では、PCM60は、ステップS201で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満である場合(ステップS202:Yes)、処理はステップS203に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合(ステップS202:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS206)。そして、処理は終了する。 Next, in step S202, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S201 is lower than the SCR determination temperature. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature (step S202: Yes), the process proceeds to step S203. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature (step S202: No), the process proceeds to step S209. In this case, since NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control ( Step S206). Then, the process ends.
次いで、ステップS203では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx触媒温度が所定温度を超え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を殆ど還元しない。従ってステップS203では、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップS203の判定で用いる所定温度は、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能なNOx触媒温度に基づき設定される。ステップS203の判定の結果、NOx触媒温度が所定温度を超える場合(ステップS203:Yes)、処理はステップS204に進む。これに対して、NOx触媒温度が所定温度以下である場合(ステップS203:No)、処理はステップS209に進む。 Next, in step S203, the PCM 60 determines whether or not the NOx catalyst temperature acquired in step S201 exceeds a predetermined temperature. When the NOx catalyst temperature is low, the NOx catalyst 45 hardly reduces the stored NOx even if the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. Therefore, in step S203, it is determined whether or not the NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. Therefore, the predetermined temperature used in the determination in step S203 is set based on the NOx catalyst temperature that can reduce the NOx stored in the NOx catalyst 45. As a result of the determination in step S203, if the NOx catalyst temperature exceeds the predetermined temperature (step S203: Yes), the process proceeds to step S204. On the other hand, when the NOx catalyst temperature is equal to or lower than the predetermined temperature (step S203: No), the process proceeds to step S209.
次いで、ステップS204では、PCM60は、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満か否かを判定する。新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満の場合には、排気通路41の一部を構成する排気管に塗布された防錆剤が残留しているため、DeNOx用ポスト噴射を実行すると、排気ガス温度が上昇し、炭化水素を多く含む防錆剤が蒸発することから、白煙の発生を引き起こす。そのために、累積走行距離をパラメータとして排気通路41の状態を反映した経年履歴、所謂排気管に残留する防錆剤の状態を判定している。この判定の結果、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満の場合(ステップS204:Yes)、処理はステップS205に進む。
これに対して、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X以上の場合(ステップS204:No)、処理はステップS210に進む。
Next, in step S204, the PCM 60 determines whether or not the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted is less than a predetermined value X. When the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted is less than the predetermined value X, the rust preventive agent applied to the exhaust pipe constituting a part of the exhaust passage 41 remains, so the DeNOx post injection is executed. As a result, the exhaust gas temperature rises and the rust preventive agent containing a large amount of hydrocarbons evaporates, causing white smoke to be generated. For this purpose, the aging history reflecting the state of the exhaust passage 41, that is, the state of the so-called rust inhibitor remaining in the exhaust pipe is determined using the cumulative travel distance as a parameter. As a result of this determination, when the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted is less than the predetermined value X (step S204: Yes), the process proceeds to step S205.
On the other hand, when the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted is equal to or greater than the predetermined value X (step S204: No), the process proceeds to step S210.
次いで、ステップS205では、PCM60は、新規排気管装着後においてDPF46の再生処理が未だ行われていないか否かを判定する。DPF46の通常の再生処理、或いは馴染み再生処理が実行された場合には、排気ガス温度が高温になるため、新規排気管装着時からの走行距離が所定値X未満であっても、防錆剤は完全に蒸発し、排気通路41には残留しない。そのために、DPF46の再生処理を判定している。
この判定の結果、DPF46の再生処理が未だ行われていない場合(ステップS205:Yes)、処理はステップS206に進む。この場合、新規排気管装着時からの累積走行距離が短く、また、DPF再生処理も実行されていないため、新規排気管に防錆剤が残留している。それ故、還元浄化条件を変更するため、新規排気管装着時からの累積走行距離に基づいた閾値βを第1吸蔵量判定値α1に設定する(ステップS206)。
これに対して、DPF46の再生処理が既に実行されている場合(ステップS205:No)、処理はステップS210に進む。この場合、排気通路41に残留する防錆剤が存在しないため、還元浄化条件を変更することなく、予め設定された第1吸蔵量判定値α1を維持する(ステップS210)。還元浄化条件変更前の基本的な第1吸蔵量判定値α1は、予め保有している。
Next, in step S205, the PCM 60 determines whether or not the regeneration process of the DPF 46 has not been performed after the new exhaust pipe is attached. When the normal regeneration process or the familiar regeneration process of the DPF 46 is executed, the exhaust gas temperature becomes high. Therefore, even if the travel distance from when the new exhaust pipe is installed is less than the predetermined value X, the rust inhibitor Evaporates completely and does not remain in the exhaust passage 41. Therefore, the regeneration process of the DPF 46 is determined.
As a result of this determination, when the regeneration process of the DPF 46 has not been performed yet (step S205: Yes), the process proceeds to step S206. In this case, since the cumulative travel distance from when the new exhaust pipe is attached is short and the DPF regeneration process is not executed, the rust preventive agent remains in the new exhaust pipe. Therefore, in order to change the reduction and purification condition, the threshold value β based on the cumulative travel distance from when the new exhaust pipe is attached is set to the first occlusion amount determination value α1 (step S206).
On the other hand, when the regeneration process of the DPF 46 has already been executed (step S205: No), the process proceeds to step S210. In this case, since there is no rust preventive agent remaining in the exhaust passage 41, the preset first storage amount determination value α1 is maintained without changing the reduction purification condition (step S210). The basic first occlusion amount determination value α1 before the reduction and purification condition change is held in advance.
次いで、ステップS207では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1を超えるか否かを判定する。
この判定の結果、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1を超える場合(ステップS208:Yes)、処理はステップS208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S208)。こうすることで、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行してNOx触媒45にある程度吸蔵されたNOxを強制的に還元することで、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。
これに対して、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値α1以下である場合(ステップS209:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、無駄なアクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。
Next, in step S207, the PCM 60 determines whether the NOx storage amount acquired in step S201 exceeds the first storage amount determination value α1.
As a result of this determination, when the NOx storage amount exceeds the first storage amount determination value α1 (step S208: Yes), the process proceeds to step S208. In this case, the PCM 60 sets an active DeNOx control execution flag to “1” in order to allow execution of active DeNOx control (step S208). In this way, the active DeNOx control is executed after the engine is started to forcibly reduce NOx occluded in the NOx catalyst 45 to some extent, thereby ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 reliably.
On the other hand, when the NOx occlusion amount is equal to or less than the first occlusion amount determination value α1 (step S209: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of useless active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.
次に、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9は、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(パッシブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図8に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フロー等と並行して実行される。
Next, with reference to FIG. 9, 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. 9 is a flowchart (passive DeNOx control execution flag setting flow) showing the setting process of the passive DeNOx control execution flag according to the embodiment of the present invention. This passive DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. Is done.
まず、ステップS301では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、図3に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、図8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。尚、NOx触媒温度、SCR温度及びNOx吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップS301では、PCM60は、所定期間内におけるパッシブDeNOx制御の実行頻度も取得する。具体的には、PCM60は、所定期間(例えば数秒間又は数分間)の間にパッシブDeNOx制御を実行した回数を、パッシブDeNOx制御の実行頻度として取得する。
First, in step S301, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 has at least the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, the target torque determined by the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45, and the values shown in FIG. The value of the active DeNOx control execution flag set in the active DeNOx control execution flag setting flow is acquired. The method for obtaining the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the NOx occlusion amount is as described above.
In addition, in step S301, the PCM 60 also acquires the execution frequency of passive DeNOx control within a predetermined period. Specifically, the PCM 60 acquires, as the execution frequency of the passive DeNOx control, the number of times that the passive DeNOx control has been executed during a predetermined period (for example, several seconds or several minutes).
次いで、ステップS302では、PCM60は、ステップS301で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満か否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満の場合には(ステップS302:Yes)、処理はステップS303に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には(ステップS302:No)、処理はステップS307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S307)。そして、処理は終了する。 Next, in step S302, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S301 is lower than the SCR determination temperature. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature (step S302: Yes), the process proceeds to step S303. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature (step S302: No), the process proceeds to step S307. 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 S307). Then, the process ends.
次いで、ステップS303では、PCM60は、ステップS301で取得されたパッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値である所定値未満であるか否かを判定する。ステップS303の判定の結果、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値未満である場合(ステップS303:Yes)、処理はステップS304に進む。これに対して、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値以上である場合(ステップS303:No)、処理はステップS307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S307)。 Next, in step S303, the PCM 60 determines whether or not the execution frequency of the passive DeNOx control acquired in step S301 is less than a predetermined value that is a frequency determination value. If the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the predetermined value as a result of the determination in step S303 (step S303: Yes), the process proceeds to step S304. On the other hand, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the predetermined value (step S303: No), the process proceeds to step S307. 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 S307).
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制御の実行頻度が所定値以上である場合には(ステップS303:No)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブDeNOx制御がこれまでに殆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制御の実行頻度が所定値未満である場合には(ステップS303:Yes)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなる程、ステップS303で用いる頻度判定用所定値を大きな値に設定する。所定値が大きな値である場合には、所定値が小さな値である場合よりも、パッシブDeNOx制御の実行頻度が所定値未満(ステップS303:Yes)になる可能性が高くなる。従って、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブDeNOx制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。
When the passive DeNOx control has been performed relatively frequently so far, when the passive DeNOx control is executed from now on, there is a high possibility that oil dilution due to post injection occurs. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the predetermined value (step S303: No), the execution of the passive DeNOx control is prohibited and the oil dilution caused by the post injection in the passive DeNOx control is performed. I try to suppress it. 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 passive DeNOx control is less than a predetermined value (step S303: Yes), execution of passive DeNOx control is not prohibited.
In this embodiment, the predetermined value for frequency determination used in step S303 is set to a larger value as the in-cylinder temperature becomes higher. When the predetermined value is a large value, the possibility that the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the predetermined value (step S303: Yes) is higher than when the predetermined value is a small value. Therefore, in this embodiment, the higher the in-cylinder temperature is, the more the restriction on the control according to the execution frequency of the passive DeNOx control is relaxed. This is because as the in-cylinder temperature increases, the post-injected fuel is more vaporized and oil dilution is less likely to occur.
次いで、ステップS304では、ステップS301で取得されたNOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値α2を超えるか否かを判定する。例えば、第2吸蔵量判定値α2は、NOx吸蔵量の限界値の1/3程度の固定値に設定されている。それ故、アクティブDeNOx制御のように、吸蔵量判定値を変更する還元浄化条件の変更は行わない。
この判定の結果、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値α2を越える場合(ステップS304:Yes)、処理はステップS305に進む。
これに対して、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値α2以下である場合(ステップS304:No)、処理はステップS307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S307)。そして、処理は終了する。
Next, in step S304, it is determined whether or not the NOx storage amount acquired in step S301 exceeds the second storage amount determination value α2. For example, the second storage amount determination value α2 is set to a fixed value of about 1/3 of the limit value of the NOx storage amount. Therefore, the reduction purification condition for changing the occlusion amount determination value is not changed as in the active DeNOx control.
As a result of this determination, if the NOx storage amount exceeds the second storage amount determination value α2 (step S304: Yes), the process proceeds to step S305.
On the other hand, when the NOx occlusion amount is equal to or less than the second occlusion amount determination value α2 (step S304: No), the process proceeds to step S307. 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 fuel consumption deterioration caused by the execution of the passive DeNOx control (step S307). ). Then, the process ends.
次いで、ステップS305では、PCM60は、ステップS301で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「0」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS305:Yes)、処理はステップS306に進む。この場合には、上記したステップS302〜S305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S306)。そして、処理は終了する。
これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」でない場合、つまり「1」である場合(ステップS305:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、アクティブDeNOx制御を優先的に実行すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS307)。つまり、例えパッシブDeNOx制御の実行条件が成立したとしても、アクティブDeNOx制御の実行条件が成立した場合には、アクティブDeNOx制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。
Next, in step S305, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S301 is “0”. That is, the PCM 60 determines whether or not the situation is that the active DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S305: Yes), the process proceeds to step S306. In this case, since all of the above-described conditions of steps S302 to S305 are satisfied, the PCM 60 sets the passive DeNOx control execution flag to “1” in order to permit the execution of the passive DeNOx control (step S306). Then, the process ends.
On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is not “0”, that is, “1” (step S305: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits the execution of the passive DeNOx control and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to preferentially execute the active DeNOx control (step S307). That is, even if the execution condition for the passive DeNOx control is satisfied, if the execution condition for the active DeNOx control is satisfied, the active DeNOx control is executed with priority. Then, the process ends.
次に、図10を参照して、本発明の実施形態によるメイン噴射及びポスト噴射の燃料噴射量補正制御について説明する。図10は、本発明の実施形態による燃料噴射量補正制御処理を示すフローチャート(燃料噴射量補正制御フロー)である。この燃料噴射量補正制御フローは、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6に示したDeNOx用ポスト噴射制御フローや図8,図9に示した各DeNOx制御実行フラグ設定フロー等と並行して実行される。 Next, the fuel injection amount correction control for main injection and post injection according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart (fuel injection amount correction control flow) showing the fuel injection amount correction control processing according to the embodiment of the present invention. This fuel injection amount correction control flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is shown in FIG. 3, the fuel injection control flow shown in FIG. 6, the DeNOx post injection control flow shown in FIG. It is executed in parallel with each DeNOx control 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、エンジン回転数と、エンジン負荷と、アクティブDeNOx制御実行フラグの値と、パッシブDeNOx制御実行フラグの値と、メイン噴射量と、DeNOx用ポスト噴射量(具体的にはアクティブDeNOx制御時及びパッシブDeNOx制御時に適用するものとして算出されたDeNOx用ポスト噴射量)を取得する。 First, in step S401, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60, at least, the engine speed, the engine load, the value of the active DeNOx control execution flag, the value of the passive DeNOx control execution flag, the main injection amount, and the DeNOx post injection amount (specifically Is obtained as a post-injection amount for DeNOx calculated as applied during active DeNOx control and passive DeNOx control.
次いで、ステップS402では、PCM60は、ステップS401で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。
この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS402:Yes)、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況であるため、処理はステップS403に進む。PCM60は、既に設定されたメイン噴射とアクティブDeNOx用ポスト噴射を実行し(ステップS403)、ステップS404に進む。
これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS402:No)、処理はステップS405に進む。
Next, in step S402, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S401 is “1”. That is, the PCM 60 determines whether or not it is a situation in which active DeNOx control should be executed.
As a result of this determination, if the active DeNOx control execution flag is “1” (step S402: Yes), the process proceeds to step S403 because active DeNOx control is to be executed. The PCM 60 executes the already set main injection and post-injection for active DeNOx (step S403), and proceeds to step S404.
On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S402: No), the process proceeds to step S405.
次いで、ステップS404では、PCM60は、NOx触媒のNOx吸蔵量が略零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吸蔵量が略零になり、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吸蔵量が略零になったと判断する。NOx触媒45のNOx吸蔵量が略零になった場合(ステップS404:Yes)、処理は終了する。この場合、PCM60は、各制御フローにおいて用いるNOx吸蔵量を零にリセットする。
これに対して、NOx触媒45のNOx吸蔵量が略零になっていない場合(ステップS404:No)、処理はステップS402に戻る。
Next, in step S404, the PCM 60 determines whether or not the NOx occlusion amount of the NOx catalyst has become substantially zero. Specifically, the PCM 60 has a 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, and is provided on the downstream side of the DPF 46. When the detected value 116 changes, it is determined that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 has become substantially zero. When the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero (step S404: Yes), the process ends. In this case, the PCM 60 resets the NOx occlusion amount used in each control flow to zero.
On the other hand, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is not substantially zero (step S404: No), the process returns to step S402.
次いで、ステップS405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S405:Yes)、パッシブDeNOx制御を実行すべき状況であるため、処理はステップS403に進む。PCM60は、既に設定されたメイン噴射とパッシブDeNOx用ポスト噴射を実行する(ステップS403)。
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S405:No)、DeNOx制御を実行すべき状況ではないため、処理はステップS406に進む。PCM60は、既に設定されたメイン噴射を実行し(ステップS406)、終了する。
Next, in step S405, 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.
If the result of this determination is that the passive DeNOx control execution flag is “1” (step S405: Yes), the process proceeds to step S403 because passive DeNOx control is to be executed. The PCM 60 executes the already set main injection and passive DeNOx post-injection (step S403).
On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is “0” (step S405: No), the process proceeds to step S406 because the DeNOx control is not to be executed. The PCM 60 executes the already set main injection (step S406) and ends.
<アンモニア吸着量の推定方法>
次に、図11を参照して、本発明の実施形態によるSCR触媒47のアンモニア吸着量の推定方法について説明する。図11は、本発明の実施形態によるアンモニア吸着量の推定方法を説明するためのブロック図である。このアンモニア吸着量の推定方法は、PCM60によって実行される。
<Ammonia adsorption amount estimation method>
Next, a method for estimating the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram for explaining an ammonia adsorption amount estimation method according to an embodiment of the present invention. This ammonia adsorption amount estimation method is executed by the PCM 60.
まず、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、尿素インジェクタ51からの尿素噴射によりSCR触媒47に供給された単位時間当たりのアンモニア供給量を求める。また、PCM60は、エンジンEの運転状態、及びNOx触媒温度やNOx吸蔵量などのNOx触媒45の状態に基づき、DeNOx制御時にNOx触媒45から発生した単位時間当たりのアンモニア発生量を求める。また、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度や排気ガス中のNOx濃度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、SCR触媒47においてNOxの還元浄化により消費された単位時間当たりのアンモニア消費量を求める。 First, the PCM 60 per unit time supplied to the SCR catalyst 47 by urea injection from the urea injector 51 based on the exhaust gas state such as the exhaust gas amount and the exhaust gas temperature and the state of the SCR catalyst 47 such as the SCR temperature. Find the ammonia supply. Further, the PCM 60 obtains the ammonia generation amount per unit time generated from the NOx catalyst 45 during DeNOx control based on the operating state of the engine E and the state of the NOx catalyst 45 such as the NOx catalyst temperature and the NOx occlusion amount. Further, the PCM 60 is consumed by the reduction and purification of NOx in the SCR catalyst 47 based on the exhaust gas state such as the exhaust gas amount, the exhaust gas temperature and the NOx concentration in the exhaust gas, and the state of the SCR catalyst 47 such as the SCR temperature. Find the ammonia consumption per unit time.
この後、PCM60は、これらのアンモニア供給量、アンモニア発生量及びアンモニア消費量から、SCR触媒47における単位時間当たりの吸着アンモニア変化量(アンモニア吸着量の変化量)を求める。具体的には、PCM60は、「アンモニア供給量+アンモニア発生量−アンモニア消費量」より、単位時間当たりの吸着アンモニア変化量を求める。そして、PCM60は、求められた吸着アンモニア変化量を、現在のアンモニア吸着量、つまり前回推定されたアンモニア吸着量に適用することで、今回のアンモニア吸着量を求める。具体的には、PCM60は、吸着アンモニア変化量が正値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量に加算して今回のアンモニア吸着量を求め(この場合アンモニア吸着量は増加する)、吸着アンモニア変化量が負値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量から減算して今回のアンモニア吸着量を求める(この場合アンモニア吸着量は減少する)。
尚、SCR触媒47のアンモニア吸着量を推定する例を示したが、SCR触媒47のアンモニア吸着量を所定のセンサを用いて検出してもよい。
Thereafter, the PCM 60 obtains an adsorption ammonia change amount (amount of change in the ammonia adsorption amount) per unit time in the SCR catalyst 47 from these ammonia supply amount, ammonia generation amount, and ammonia consumption amount. Specifically, the PCM 60 calculates the amount of change in adsorbed ammonia per unit time from “ammonia supply amount + ammonia generation amount−ammonia consumption amount”. Then, the PCM 60 obtains the current ammonia adsorption amount by applying the obtained adsorption ammonia change amount to the current ammonia adsorption amount, that is, the previously estimated ammonia adsorption amount. Specifically, if the amount of change in adsorbed ammonia is a positive value, the PCM 60 adds the amount of adsorbed ammonia to the previously estimated amount of adsorbed ammonia to obtain the current amount of adsorbed ammonia (in this case, ammonia adsorbed amount). If the amount of change in adsorbed ammonia is negative, the amount of adsorbed ammonia is subtracted from the amount of adsorbed ammonia estimated last time to obtain the current amount of adsorbed ammonia (in this case, the amount of adsorbed ammonia is Decrease).
In addition, although the example which estimates the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 was shown, you may detect the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 using a predetermined sensor.
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。
本実施形態によれば、排気通路41の使用状態を反映した経年履歴に相当する車両の走行距離に基づいてNOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制するように還元浄化条件(NOx還元制御の開始閾値である吸蔵量判定値)を変更するため、排気通路41の使用状態を反映した車両の走行距離によって排気通路41に塗布された防錆剤の除去状況を容易に判定することができ、この防錆剤の除去状況に基づいてNOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制することができる。それ故、図12に示すように、排気通路41に塗布された防錆剤が残留しているとき(図中左側参照)、NOx還元制御期間を短期化して、白煙の発生を抑制することができ、排気通路41に塗布された防錆剤が除去されたとき(図中右側参照)、NOx還元制御期間を短期化することなく、適正なNOx還元制御期間を用いてNOx触媒を再生することができる。
Next, the operation and effect of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
According to the present embodiment, the reduction purification condition (start of NOx reduction control) is performed so as to suppress an increase in the exhaust gas temperature due to NOx reduction based on the travel distance of the vehicle corresponding to the aging history reflecting the usage state of the exhaust passage 41. (Occupation amount determination value that is a threshold value) is changed, and the removal status of the rust preventive agent applied to the exhaust passage 41 can be easily determined based on the travel distance of the vehicle reflecting the use state of the exhaust passage 41. An increase in exhaust gas temperature due to NOx reduction can be suppressed based on the removal status of the rust inhibitor. Therefore, as shown in FIG. 12, when the rust inhibitor applied to the exhaust passage 41 remains (see the left side in the figure), the NOx reduction control period is shortened to suppress the generation of white smoke. When the rust preventive agent applied to the exhaust passage 41 is removed (see the right side in the figure), the NOx catalyst is regenerated using an appropriate NOx reduction control period without shortening the NOx reduction control period. be able to.
NOx触媒45に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値である吸蔵量判定値以上になったことを還元浄化条件に含み、NOx還元制御手段は、車両の走行距離が所定距離よりも短いとき、吸蔵量判定値を小さくなるように変更している。
これにより、NOxの吸蔵量が少ない状態でNOx触媒45が再生処理されるため、NOx触媒の高い浄化性能を確保することができる。
The reduction purification condition includes that the NOx occlusion amount occluded in the NOx catalyst 45 is equal to or greater than the occlusion amount judgment value that is the start threshold value, and the NOx reduction control means occludes when the travel distance of the vehicle is shorter than the predetermined distance. The amount judgment value is changed to be smaller.
Thereby, since the NOx catalyst 45 is regenerated in a state where the amount of NOx stored is small, it is possible to ensure high purification performance of the NOx catalyst.
排気通路41に設けられ且つ排気ガス中のパティキュレートを捕集するDPF46と、捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生手段とを備え、PCM60は、再生手段によりDPF46が再生されたとき、還元浄化条件の変更を禁止するため、再生手段によるDPF46の再生をパラメータとして排気通路41に塗布された防錆剤の蒸発終了を確実に判定することができ、白煙を発生させることなく適正にNOx触媒45を再生することができる。 A DPF 46 provided in the exhaust passage 41 and collecting particulates in the exhaust gas, and a regeneration means for burning and removing the collected particulates, and the PCM 60 is reduced when the DPF 46 is regenerated by the regeneration means. In order to prohibit the change of the purification conditions, it is possible to reliably determine the end of evaporation of the rust preventive agent applied to the exhaust passage 41 using the regeneration of the DPF 46 by the regeneration means as a parameter, and appropriately NOx without generating white smoke. The catalyst 45 can be regenerated.
再生手段は、車両の累積走行距離が所定距離になったとき、DPF46の温度を上昇させて捕集されたパティキュレートを燃焼除去する馴染み再生処理を実行するように構成され、PCM60は、再生手段が馴染み再生処理を実行したとき、還元浄化条件の変更を禁止するため、再生手段によるDPF46の馴染み再生処理をパラメータとして排気通路41に塗布された防錆剤の蒸発終了を確実に判定することができる。 The regeneration means is configured to execute a familiar regeneration process in which the collected particulates are burned and removed by raising the temperature of the DPF 46 when the cumulative travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance. When the familiar regeneration process is executed, it is possible to reliably determine the end of evaporation of the rust inhibitor applied to the exhaust passage 41 using the familiar regeneration process of the DPF 46 by the regeneration means as a parameter in order to prohibit the change of the reduction purification condition. it can.
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施形態においては、新規排気通路(排気管)装着時からの走行距離をパラメータとして排気通路の使用状態を反映した経年履歴を検出した例を説明したが、少なくとも防錆剤の蒸発状況(防錆剤の塗布状態)を検出できれば良く、新規排気通路装着時からの経過時間、イグニッションONの累積時間、排気ガスの累積流量等何れをパラメータとして検出しても良く、また、複数を併用することも可能である。
Next, a modified example in which the embodiment is partially changed will be described.
1] In the above embodiment, an example in which an aged history reflecting the use state of the exhaust passage is detected using the travel distance from when the new exhaust passage (exhaust pipe) is mounted as a parameter has been described. It is only necessary to be able to detect (application state of rust preventive agent), and it is possible to detect any parameters such as the elapsed time since the installation of a new exhaust passage, the cumulative time of ignition ON, the cumulative flow rate of exhaust gas, etc. It is also possible to do.
2〕前記実施形態においては、NOx還元制御の開始閾値(吸蔵量判定値)を変更し、終了閾値を固定値にした例を説明したが、終了閾値を変更しても良い。具体的には、NOx触媒45に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値以上になったときにNOx還元制御を開始させると共にNOx触媒45に吸蔵されたNOx吸蔵量が終了閾値以下になったときにNOx還元制御を終了させることを還元浄化条件に含み、PCM60は、車両の走行距離が所定距離よりも短いとき、終了閾値を大きくなるように変更する。
これにより、図13に示すように、排気管に塗布された防錆剤が残留しているとき(図中左側参照)、NOx還元制御期間を短期化して、白煙の発生を抑制することができ、排気管に塗布された防錆剤が除去されたとき(図中右側参照)、NOx還元制御期間を短期化することなく、適正なNOx還元制御期間を用いてNOx触媒を再生することができる。しかも、NOxの吸蔵量が多い状態でNOx触媒が再生処理されるため、高い還元効率を確保することができる。
2] In the embodiment changes the start threshold of the NOx reduction control (storage amount judgment value), a description has been given of an example in which the end threshold value to a fixed value, may be changed to exit threshold. Specifically, when the NOx occlusion amount stored in the NOx catalyst 45 becomes equal to or higher than the start threshold value, the NOx reduction control is started and the NOx occlusion amount occluded in the NOx catalyst 45 becomes equal to or less than the end threshold value. Completing the NOx reduction control is included in the reduction purification condition, and the PCM 60 changes the end threshold value to be larger when the travel distance of the vehicle is shorter than a predetermined distance.
As a result, as shown in FIG. 13, when the rust inhibitor applied to the exhaust pipe remains (see the left side in the figure), the NOx reduction control period can be shortened to suppress the generation of white smoke. When the rust inhibitor applied to the exhaust pipe is removed (see the right side in the figure), the NOx catalyst can be regenerated using an appropriate NOx reduction control period without shortening the NOx reduction control period. it can. In addition, since the NOx catalyst is regenerated with a large amount of NOx occluded, high reduction efficiency can be ensured.
3〕前記実施形態においては、NOx還元制御期間を変更した例を説明したが、PCM60は、車両の走行距離をパラメータとする経年履歴に基づいてNOxを還元可能な目標空燃比を補正しても良い。これにより、防錆剤の除去状況を走行距離という簡単な構成で判定することができる。
また、PCM60は、新規排気管装着時からの走行距離をパラメータとする経年履歴に基づいてNOxを還元可能な目標空燃比を補正しても良い。これにより、対象から防錆剤が塗布されていない排気管を除外することができ、防錆剤の除去状況を正確に判定することができる。
3] In the above-described embodiment, the example in which the NOx reduction control period is changed has been described. However, the PCM 60 may correct the target air-fuel ratio that can reduce NOx based on the aging history using the travel distance of the vehicle as a parameter. good. Thereby, the removal condition of a rust preventive agent can be determined with the simple structure of a travel distance.
Further, the PCM 60 may correct the target air-fuel ratio that can reduce NOx based on the aging history with the travel distance from when the new exhaust pipe is mounted as a parameter. Thereby, the exhaust pipe to which the rust preventive agent is not applied can be excluded from the target, and the removal status of the rust preventive agent can be accurately determined.
4〕前記実施形態においては、アクティブDeNOxの判定閾値である第1吸蔵判定閾値を経年履歴に基づき補正し、パッシブDeNOxの判定閾値である第2吸蔵判定閾値の補正を行わない例を説明したが、第2吸蔵判定閾値を第1吸蔵判定閾値と同様に経年履歴に基づき補正しても良い。この際、第2吸蔵判定閾値も、所定距離まで第1吸蔵判定閾値と同様に走行距離に比例して増加し、所定距離以降一定値になる特性とする。 4) In the above-described embodiment, the first occlusion determination threshold that is the active DeNOx determination threshold is corrected based on the aging history, and the second occlusion determination threshold that is the passive DeNOx determination threshold is not corrected. The second occlusion determination threshold value may be corrected based on the aging history in the same manner as the first occlusion determination threshold value. At this time, the second occlusion determination threshold is also set to a characteristic that increases in proportion to the travel distance up to a predetermined distance in the same manner as the first occlusion determination threshold and becomes a constant value after the predetermined distance.
5〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 5] In addition, those skilled in the art can implement the present invention in a form in which various modifications are added to the above-described embodiment or in a form in which each embodiment is combined without departing from the spirit of the present invention. Various modifications are also included.
20 燃料噴射弁
41 排気通路
45 NOx触媒
46 DPF
60 PCM
E エンジン
20 Fuel injection valve 41 Exhaust passage 45 NOx catalyst 46 DPF
60 PCM
E engine
Claims (6)
前記還元浄化条件は、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値以上になったことを含み、
前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が所定履歴よりも短いとき、NOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制するように前記開始閾値を小さくなるように変更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 stored when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and is stored in the exhaust passage of the engine. The NOx catalyst that reduces when it is richer than the air-fuel ratio, and when the reduction purification condition of the NOx catalyst is satisfied, the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to a target air-fuel ratio that can reduce NOx stored in the NOx catalyst In an engine exhaust purification device comprising NOx reduction control means for performing NOx reduction control for setting and reducing NOx stored in the NOx catalyst,
The reduction purification condition includes that the NOx occlusion amount occluded in the NOx catalyst is equal to or greater than a start threshold value,
The NOx reduction control means changes the start threshold value to be small so as to suppress an increase in exhaust gas temperature due to NOx reduction when an aged history reflecting the use state of the exhaust passage is shorter than a predetermined history. An exhaust purification device for an engine characterized by the above.
前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が開始閾値以上になったときに前記NOx還元制御を開始させると共にNOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が終了閾値以下になったときに前記NOx還元制御を終了させることを前記還元浄化条件に含み、
前記NOx還元制御手段は、前記排気通路の使用状態を反映した経年履歴が所定履歴よりも短いとき、NOx還元による排気ガス温度の上昇を抑制するように前記終了閾値を大きくなるように変更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 stored when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and is stored in the exhaust passage of the engine. The NOx catalyst that reduces when it is richer than the air-fuel ratio, and when the reduction purification condition of the NOx catalyst is satisfied, the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed to a target air-fuel ratio that can reduce NOx stored in the NOx catalyst In an engine exhaust purification device comprising NOx reduction control means for performing NOx reduction control for setting and reducing NOx stored in the NOx catalyst,
The NOx reduction control is started when the NOx occlusion amount stored in the NOx catalyst becomes equal to or higher than the start threshold value, and the NOx reduction control is performed when the NOx occlusion amount stored in the NOx catalyst becomes equal to or less than the end threshold value. Including termination in the reduction and purification conditions,
The NOx reduction control means changes the end threshold value so as to increase so as to suppress an increase in exhaust gas temperature due to NOx reduction when an aged history reflecting the use state of the exhaust passage is shorter than a predetermined history. exhaust purification device characteristics and to Rue engine a.
前記捕集されたパティキュレートを燃焼除去する再生手段とを備え、
前記NOx還元制御手段は、前記再生手段により前記フィルタが再生されたとき、前記還元浄化条件の変更を禁止することを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの排気浄化装置。 A filter that is provided in the exhaust passage and collects particulates in the exhaust gas;
Regenerating means for burning and removing the collected particulates,
3. The engine exhaust purification system according to claim 1, wherein the NOx reduction control unit prohibits the change of the reduction purification condition when the filter is regenerated by the regeneration unit.
前記NOx還元制御手段は、前記再生手段が馴染み再生処理を実行したとき、前記還元浄化条件の変更を禁止することを特徴とする請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置。 The regeneration means is configured to execute a familiar regeneration process in which when the cumulative travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance, the temperature of the filter is increased to burn and remove the collected particulates.
4. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 3 , wherein the NOx reduction control unit prohibits the change of the reduction purification condition when the regeneration unit executes a familiar regeneration process .
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