JP7024470B2 - Engine control - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device.

特許文献1には、排気通路に、NOxを吸蔵して還元浄化するNOx触媒と、微粒子状物質を捕集するPMフィルタとを備えたエンジンが開示されている。 Patent Document 1 discloses an engine provided with a NOx catalyst that occludes NOx and reduces and purifies it in an exhaust passage, and a PM filter that collects fine particle substances.

NOx触媒には、NOxに加えて排気中の硫黄成分も吸蔵されるため、硫黄成分を吸蔵した分NOxの吸蔵可能量が減少してしまう、いわゆるS被毒が生じる。NOx触媒によるNOxの吸蔵及び還元機能を高く維持するためには、NOx触媒から硫黄成分を脱離させてS被毒を解消する必要がある。NOx触媒から硫黄成分を脱離するNOx触媒再生制御では、排気の空燃比を理論空燃比よりリッチに設定し、還元剤として供給された未燃燃料等によってNOx触媒から硫黄成分を放出させて還元させる。 Since the NOx catalyst occludes the sulfur component in the exhaust gas in addition to the NOx, so-called S poisoning occurs in which the occlusable amount of the NOx decreases by the amount of the occluded sulfur component. In order to maintain a high NOx occlusion and reduction function by the NOx catalyst, it is necessary to desorb the sulfur component from the NOx catalyst to eliminate S poisoning. In the NOx catalyst regeneration control that desorbs the sulfur component from the NOx catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust is set richer than the theoretical air-fuel ratio, and the sulfur component is released from the NOx catalyst by the unburned fuel supplied as a reducing agent for reduction. Let me.

一方、PMフィルタの性能を維持するには、微粒子状物質の過度な堆積を防止する必要がある。PMフィルタから微粒子状物質を除去するPMフィルタ再生制御では、排気の空燃比を理論空燃比よりリーンとしてポスト噴射を実行することにより、PMフィルタに酸素と未燃燃料を供給し、これにより、微粒子状物質が燃焼されてPMフィルタから除去される。 On the other hand, in order to maintain the performance of the PM filter, it is necessary to prevent excessive deposition of fine particle substances. In the PM filter regeneration control that removes fine particles from the PM filter, oxygen and unburned fuel are supplied to the PM filter by performing post-injection with the air-fuel ratio of the exhaust as lean from the stoichiometric air-fuel ratio, thereby supplying fine particles. The substance is burned and removed from the PM filter.

特許4241032号Patent No. 4241032

特許文献1のエンジンでは、NOx触媒再生制御の実施中に、PMフィルタの微粒子状物質の堆積量が過大になると、PMフィルタ再生制御に切り替えられ、PMフィルタ再生制御は微粒子状物質の堆積量が所定量以下になるまで実施される。この場合、NOx触媒は、PMフィルタ再生制御が終了するまで高温である条件下に晒されることになる。 In the engine of Patent Document 1, if the accumulated amount of particulate matter of the PM filter becomes excessive during the implementation of NOx catalyst regeneration control, the PM filter regeneration control is switched to, and the PM filter regeneration control has the accumulated amount of particulate matter. It is carried out until it becomes less than a predetermined amount. In this case, the NOx catalyst will be exposed to high temperature conditions until the PM filter regeneration control is completed.

ここで、本願の発明者は、NOx触媒は、高温である条件下に晒されると、NOx触媒に担持された吸蔵剤が凝集してしまい、硫黄成分が還元剤と反応し難くなってしまう場合があり、この場合、NOx触媒再生制御によっても硫黄成分をNOx触媒から脱離させ難くなることを突き止めた。さらに、本願の発明者は、PMフィルタ再生制御の時間が長くなるほど及び/又は温度が高くなるほど、NOx触媒における吸蔵剤の凝集がさらに促進され、硫黄成分がより還元剤と反応し難くなってしまうことを確認した。 Here, the inventor of the present application states that when the NOx catalyst is exposed to a high temperature condition, the occlusion agent carried on the NOx catalyst aggregates and the sulfur component becomes difficult to react with the reducing agent. In this case, it was found that it is difficult to desorb the sulfur component from the NOx catalyst even by controlling the regeneration of the NOx catalyst. Furthermore, the inventor of the present application further promotes the aggregation of the occlusion agent in the NOx catalyst as the time for controlling the regeneration of the PM filter becomes longer and / or the temperature becomes higher, and the sulfur component becomes more difficult to react with the reducing agent. It was confirmed.

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、NOx触媒のS被毒をより効率的に解消可能なエンジンの制御装置及び制御方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made based on the above findings, and an object of the present invention is to provide an engine control device and a control method capable of more efficiently eliminating S poisoning of a NOx catalyst.

前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that it is configured as follows.

本願の請求項1に記載の、本発明の一態様は、
エンジンの排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタと、エンジンの気筒内に燃料を導入する燃料噴射弁とを備えたエンジンの制御装置であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル繰り返すことにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生制御を実施するNOx触媒再生制御部と、
前記PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生制御を実施するPMフィルタ再生制御部と、
を備え、
前記NOx触媒再生制御において、少なくとも、前記リッチステップ時に、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、該メイン噴射より遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射する追加噴射とが実施され、
前記NOx触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、前記追加噴射の噴射時期が進角側になるよう前記燃料噴射弁を制御する、ことを特徴としている。
One aspect of the present invention according to claim 1 of the present application is
In a lean state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the theoretical air-fuel ratio, which is provided in the exhaust passage of the engine and is provided integrally with the oxidation catalyst that can oxidize the unburned fuel in the exhaust or on the downstream side thereof. A NOx catalyst that absorbs NOx in the exhaust gas and reduces the stored NOx when the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and fine particles in the exhaust gas provided on the downstream side of the oxidation catalyst. An engine control device equipped with a PM filter capable of collecting state substances and a fuel injection valve for introducing fuel into the cylinder of the engine.
A rich step in which the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the NOx catalyst is set to a rich state where the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio and unburned fuel from the stoichiometric air-fuel ratio are the oxidation catalysts. A NOx catalyst regeneration control unit that performs NOx catalyst regeneration control for removing the sulfur component stored in the NOx catalyst by repeating a rich lean cycle including a lean step for setting the lean state to be introduced into the NOx catalyst.
The air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the PM filter is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the unburned fuel is introduced into the oxidation catalyst, and the collected fine particle-like substance is transferred from the PM filter. The PM filter regeneration control unit that implements the PM filter regeneration control to be removed,
Equipped with
In the NOx catalyst regeneration control, at least during the rich step, the main injection for injecting fuel for obtaining engine torque into the cylinder and the fuel being injected into the cylinder at a time retarded from the main injection. Additional injection is carried out,
The NOx catalyst regeneration control unit controls the fuel injection valve so that the injection timing of the additional injection is on the advance side in the cycle in which the execution time is earlier than in the cycle in which the execution time is later among the plurality of cycles. It is characterized by that.

また、請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載のエンジンの制御装置であって、
前記NOx触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、前記追加噴射の噴射時期が段階的に進角側になるよう前記燃料噴射弁を制御する、ことを特徴としている。
The invention according to claim 2 is the engine control device according to claim 1.
Among the plurality of cycles, the NOx catalyst regeneration control unit has the fuel injection valve so that the cycle in which the execution time is earlier is gradually advanced to the injection timing of the additional injection than the cycle in which the execution time is later. It is characterized by controlling.

また、請求項3に記載の発明は、前記請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置であって、
前記NOx触媒再生制御部は、前記リッチリーンサイクルを所定サイクル数繰り返した後、前記リッチステップにおける前記追加噴射の噴射時期が一定になるよう前記燃料噴射弁を制御する、ことを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the engine control device according to claim 1 or 2.
The NOx catalyst regeneration control unit is characterized in that after repeating the rich lean cycle for a predetermined number of cycles, the fuel injection valve is controlled so that the injection timing of the additional injection in the rich step becomes constant.

また、請求項4に記載の発明は、前記請求項1~3のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンは前記排気通路に、前記NOx触媒の下流側に設けられたSCR触媒と、前記NOx触媒と前記SCR触媒との間に、NHの原料あるいはNHからなるSCR用還元剤を供給するSCR用還元剤供給手段とを更に備え、
前記制御装置は、前記NOx触媒再生制御において前記リッチステップにおける前記追加噴射の噴射時期が進角側に設定されているほど、前記SCR用還元剤供給手段を、前記SCR用還元剤の供給量が少なくなるように制御する、ことを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the engine control device according to any one of claims 1 to 3.
The engine supplies an SCR catalyst provided on the downstream side of the NOx catalyst to the exhaust passage, and an SCR reducing agent composed of a raw material of NH 3 or NH 3 between the NOx catalyst and the SCR catalyst. Further equipped with a reducing agent supply means for SCR,
In the control device, the more the injection timing of the additional injection in the rich step is set to the advance side in the NOx catalyst regeneration control, the more the SCR reducing agent supply means is supplied with the SCR reducing agent. It is characterized by controlling it so that it is reduced.

また、請求項5に記載の発明は、前記請求項4に記載のエンジンの制御装置であって、
前記エンジンは前記排気通路に、前記SCR触媒の上流側及び下流側に設けられNOxの濃度を計測する一対のNOxセンサを、更に備え、
前記NOx触媒再生制御部は、
前記一対のNOxセンサにより検出された前記SCR触媒の上流側及び下流側におけるNOxの濃度差に基づいて、前記SCR触媒におけるNHの消費量を算出し、
前記NHの消費量と、前記SCR用還元剤の供給量とに基づいて、前記SCR触媒におけるNHの吸着量を算出し、
前記リッチステップにおける追加噴射の噴射時期を、前記SCR触媒における前記NHの前記吸着量が多いほど進角側に設定する度合いを抑制する、ことを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the engine control device according to claim 4.
The engine further comprises a pair of NOx sensors provided in the exhaust passage on the upstream side and the downstream side of the SCR catalyst to measure the concentration of NOx.
The NOx catalyst regeneration control unit is
The consumption of NH 3 in the SCR catalyst was calculated based on the difference in NOx concentration between the upstream side and the downstream side of the SCR catalyst detected by the pair of NOx sensors.
Based on the consumption amount of NH 3 and the supply amount of the reducing agent for SCR, the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst was calculated.
It is characterized in that the degree of setting the injection timing of the additional injection in the rich step to the advance angle side as the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst increases is suppressed.

また、請求項6に記載の発明は、前記請求項1~5のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置であって、
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記NOx触媒から吸蔵されたNOxを還元する、NOx触媒リッチパージ制御を実施するNOx触媒リッチパージ制御部を更に備え、
前記PMフィルタ再生制御部は、前記PMフィルタ再生制御を、前記NOx触媒リッチパージ制御の終了後に続いて開始する、ことを特徴としている。
The invention according to claim 6 is the engine control device according to any one of claims 1 to 5.
Further provided with a NOx catalyst rich purge control unit for performing NOx catalyst rich purge control, which reduces NOx occluded from the NOx catalyst by setting the air-fuel ratio to the rich state.
The PM filter regeneration control unit is characterized in that the PM filter regeneration control is subsequently started after the end of the NOx catalyst rich purge control.

また、請求項7に記載の、本発明の更なる他の態様は、
エンジンの排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタと、エンジンの気筒内に燃料を導入する燃料噴射弁とを備えたエンジンの制御方法であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル繰り返すことにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生ステップと、
前記PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生ステップと、
を有し、
前記NOx触媒再生ステップにおいて、少なくとも、前記リッチステップ時に、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、該メイン噴射より遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射する追加噴射とが実施され、
前記NOx触媒再生ステップにおいて、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、前記追加噴射の噴射時期が進角側になるよう前記燃料噴射弁が制御される、ことを特徴としている。
Further, another aspect of the present invention according to claim 7 is.
In a lean state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the theoretical air-fuel ratio, which is provided in the exhaust passage of the engine and is provided integrally with the oxidation catalyst that can oxidize the unburned fuel in the exhaust or on the downstream side thereof. A NOx catalyst that absorbs NOx in the exhaust gas and reduces the stored NOx when the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and fine particles in the exhaust gas provided on the downstream side of the oxidation catalyst. It is an engine control method equipped with a PM filter capable of collecting state substances and a fuel injection valve for introducing fuel into the cylinder of the engine.
A rich step in which the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the NOx catalyst is set to a rich state where the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio and unburned fuel from the stoichiometric air-fuel ratio are the oxidation catalysts. A NOx catalyst regeneration step for removing the sulfur component occluded in the NOx catalyst by repeating a rich lean cycle including a lean step for setting the lean state to be introduced into the NOx catalyst in a plurality of cycles.
The air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the PM filter is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the unburned fuel is introduced into the oxidation catalyst, and the collected fine particle-like substance is transferred from the PM filter. PM filter regeneration step to remove and
Have,
In the NOx catalyst regeneration step, at least during the rich step, the main injection for injecting fuel for obtaining engine torque into the cylinder and the fuel being injected into the cylinder at a time retarded from the main injection. Additional injection is carried out,
In the NOx catalyst regeneration step, the fuel injection valve is controlled so that the injection timing of the additional injection is on the advance side in the cycle in which the execution time is earlier than in the cycle in which the execution time is later. It is characterized by that.

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。 With the above configuration, according to the invention of each claim of the present application, the following effects can be obtained.

まず、請求項1に記載の発明によれば、NOx触媒再生制御の複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、追加噴射の噴射時期(適宜、追加噴射時期とも称する)がより進角側になるよう燃料噴射弁が制御されている。ここで、NOx触媒再生制御によるNOx触媒からの硫黄成分の脱離量は、NOx触媒に吸着されている硫黄成分が多いほど多く望める。また、NOx触媒再生制御において、追加噴射時期をより進角側に設定することで気筒内における追加噴射の燃焼が促進され、この結果、排温が上昇する。また、NOx触媒からの硫黄成分の脱離は温度が高い方が、効率がよく、追加噴射時期をより進角側に設定することにより、NOx触媒からの硫黄成分の脱離量が多く望める。 First, according to the invention of claim 1, among the plurality of cycles of NOx catalyst regeneration control, the cycle in which the execution time is early is the injection timing of the additional injection (appropriately, the additional injection timing is higher than the cycle in which the implementation time is late. The fuel injection valve is controlled so that (also referred to as) is closer to the advance side. Here, the amount of sulfur component desorbed from the NOx catalyst by controlling the regeneration of the NOx catalyst can be expected to increase as the amount of sulfur component adsorbed on the NOx catalyst increases. Further, in the NOx catalyst regeneration control, by setting the additional injection timing to the advance angle side, the combustion of the additional injection in the cylinder is promoted, and as a result, the exhaust temperature rises. Further, the higher the temperature, the more efficient the desorption of the sulfur component from the NOx catalyst, and by setting the additional injection timing to the advance angle side, a large amount of the sulfur component desorbed from the NOx catalyst can be expected.

すなわち、NOx触媒再生制御の複数サイクルのうち、NOx触媒に吸蔵された硫黄成分が最も多く、このため硫黄成分の脱離量が多く望める実施時期が早いサイクルにおいて、リッチステップにおける追加噴射時期をより進角側に設定することによって硫黄成分のNOx触媒からの脱離量を効率的に増大させることができる。 That is, among the multiple cycles of NOx catalyst regeneration control, the sulfur component occluded in the NOx catalyst is the largest, and therefore, in the cycle in which the amount of desorption of the sulfur component can be expected to be large and the implementation time is early, the additional injection timing in the rich step is set. By setting the lead angle side, the amount of the sulfur component desorbed from the NOx catalyst can be efficiently increased.

さらに、NOx触媒再生制御におけるリーン状態で、PMフィルタの再生を行えるため、PMフィルタの再生とNOx触媒の再生とを同時に行える。これによって、燃費に対して有利になる。 Further, since the PM filter can be regenerated in the lean state in the NOx catalyst regeneration control, the regeneration of the PM filter and the regeneration of the NOx catalyst can be performed at the same time. This is advantageous for fuel economy.

また、請求項2に記載の発明によれば、NOx触媒再生制御のリッチステップにおける追加噴射時期が長期にわたってより進角側に設定されることがないので、追加噴射時期をより進角側に設定したことによるスモークの増大が抑制される。 Further, according to the invention of claim 2, since the additional injection timing in the rich step of NOx catalyst regeneration control is not set to the advance angle side for a long period of time, the additional injection timing is set to the advance angle side. The increase in smoke due to this is suppressed.

また、請求項3に記載の発明によれば、NOx触媒における硫黄成分の堆積量が相対的に大きい、NOx触媒再生制御の初期段階において、リッチステップにおける追加噴射時期をより進角側に設定することにより、NOx触媒からの硫黄成分の脱離が促進される。一方、NOx触媒再生制御の初期段階以降は、硫黄成分の堆積量が相対的に減少するので、追加噴射時期を初期段階より遅角側である一定値に設定することにより、スモークの増大が抑制される。すなわち、NOx触媒から硫黄成分を効率的に脱離させつつ、スモークの増大が抑制される。 Further, according to the invention of claim 3, in the initial stage of NOx catalyst regeneration control in which the accumulated amount of the sulfur component in the NOx catalyst is relatively large, the additional injection timing in the rich step is set to the advance side. This promotes the desorption of the sulfur component from the NOx catalyst. On the other hand, after the initial stage of NOx catalyst regeneration control, the amount of sulfur component deposited decreases relatively, so by setting the additional injection timing to a constant value on the retard side from the initial stage, the increase in smoke is suppressed. Will be done. That is, the increase in smoke is suppressed while efficiently desorbing the sulfur component from the NOx catalyst.

また、請求項4に記載の発明によれば、NOx触媒再生制御において、リッチステップにおける追加噴射時期が進角側に設定されているほどSCR用還元剤の供給量が少なくなるように制御されている。ここで、NOx触媒再生制御のリッチステップでは、NOx触媒から硫黄成分に加えて窒素成分の脱離も促進され、脱離した窒素成分からNHが生じ得る。このとき、リッチステップにおける追加噴射時期がより進角側に設定されていると、窒素成分の脱離量も増大し、NHの発生量も増大する。 Further, according to the invention of claim 4, in the NOx catalyst regeneration control, the supply amount of the reducing agent for SCR is controlled so that the additional injection timing in the rich step is set to the advance angle side. There is. Here, in the rich step of NOx catalyst regeneration control, desorption of the nitrogen component in addition to the sulfur component from the NOx catalyst is also promoted, and NH 3 may be generated from the desorbed nitrogen component. At this time, if the additional injection timing in the rich step is set to the advance angle side, the amount of desorption of the nitrogen component also increases, and the amount of NH 3 generated also increases.

この場合、SCR用還元剤供給手段からNHを通常の供給量でSCR触媒に供給すると、NOx触媒から生じたNHが追加的に供給されることになるので、SCR触媒にNHが過剰に供給されることになる。しかしながら本構成によれば、NOx触媒再生制御において、リッチステップにおける追加噴射時期が進角側に設定されているほど、すなわちNOx触媒からのNHの生成量が多いほど、SCR用還元剤の供給量が少なくなるように制御されるので、SCR触媒にNHが過剰に供給されることが抑制される。 In this case, when NH 3 is supplied to the SCR catalyst in a normal supply amount from the reducing agent supply means for SCR, NH 3 generated from the NOx catalyst is additionally supplied, so that NH 3 is excessive in the SCR catalyst. Will be supplied to. However, according to this configuration, in the NOx catalyst regeneration control, the more the additional injection timing in the rich step is set to the advance side, that is, the larger the amount of NH 3 produced from the NOx catalyst, the more the reducing agent for SCR is supplied. Since the amount is controlled to be small, the excessive supply of NH 3 to the SCR catalyst is suppressed.

また、請求項5に記載の発明によれば、SCR触媒におけるNHの吸着量が多いほど、NOx触媒再生制御のリッチステップにおける追加噴射時期をより進角側に設定する度合いが抑制される。これにより、NOx触媒から放出されるNHの量が少なくなるので、SCR触媒にNHが過剰に供給されることが抑制される。 Further, according to the invention of claim 5, the larger the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst, the more the degree to which the additional injection timing in the rich step of the NOx catalyst regeneration control is set to the advance side is suppressed. As a result, the amount of NH 3 released from the NOx catalyst is reduced, so that excessive supply of NH 3 to the SCR catalyst is suppressed.

また、請求項6に記載の発明によれば、NOx触媒リッチパージ制御において、酸化触媒における未燃燃料の酸化により生じる熱により、この下流側に配設されたPMフィルタの温度が高温に維持される。このため、NOx触媒リッチパージ制御の終了後に続いてPMフィルタ再生制御を実施すると、PMフィルタを、微粒子状物質を除去可能な温度に早期に昇温させやすく、PMフィルタを昇温させるのに要する未燃燃料の供給量を低減できる。 Further, according to the invention of claim 6, in the NOx catalyst rich purge control, the temperature of the PM filter disposed on the downstream side is maintained at a high temperature by the heat generated by the oxidation of the unburned fuel in the oxidation catalyst. To. Therefore, if the PM filter regeneration control is subsequently performed after the NOx catalyst rich purge control is completed, it is easy to raise the temperature of the PM filter to a temperature at which fine particle substances can be removed at an early stage, and it is necessary to raise the temperature of the PM filter. The amount of unburned fuel supplied can be reduced.

また、請求項7に記載の発明によれば、請求項1に記載の効果が、エンジンの制御方法において実現される。 Further, according to the invention of claim 7, the effect of claim 1 is realized in the engine control method.

すなわち、本発明に係るエンジンの制御装置及び制御方法によれば、NOx触媒のS被毒をより効率的に解消できる。 That is, according to the engine control device and control method according to the present invention, the S poisoning of the NOx catalyst can be eliminated more efficiently.

本発明の実施形態に係るエンジンの制御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。It is a schematic block diagram of the engine system to which the control device of the engine which concerns on embodiment of this invention is applied. DPFを概略的に示す図である。It is a figure which shows DPF schematically. NOx触媒におけるNOx及びSOxの吸着を概念的に示す図である。It is a figure which conceptually shows the adsorption of NOx and SOx in a NOx catalyst. エンジンシステムの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine system. パッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御の制御マップを示した図である。It is a figure which showed the control map of the passive DeNOx control and the active DeNOx control. DeNOx制御、DPF制御、DeSOx制御の流れを示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the flow of DeNOx control, DPF control, and DeSOx control. DeSOx制御の流れを示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the flow of DeSOx control. NOx触媒における硫黄成分の凝集を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the aggregation of the sulfur component in a NOx catalyst. DeSOx制御等を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示したタイムチャートである。It is a time chart which shows the time change of each parameter when DeSOx control or the like is performed. SCR触媒におけるNHの吸着量とDeSOx制御のリッチステップにおけるポスト噴射時期との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the adsorption amount of NH3 in an SCR catalyst, and the post-injection timing in a rich step of DeSOx control.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンの制御装置について説明する。 Hereinafter, the engine control device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)全体構成
図1は、本実施形態のエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム100の概略構成図である。
(1) Overall Configuration FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system 100 to which the engine control device of the present embodiment is applied.

エンジンシステム100は、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に空気(吸気)を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1から外部に排気を排出するための排気通路40と、第1ターボ過給機51と、第2ターボ過給機52とを備えている。このエンジンシステム100は車両に設けられ、エンジン本体1は車両の駆動源として用いられる。エンジン本体1は、例えば、ディーゼルエンジンであり、図1の紙面に直交する方向に並ぶ4つの気筒2を有する。 The engine system 100 includes a 4-stroke engine main body 1, an intake passage 20 for introducing air (intake) into the engine main body 1, an exhaust passage 40 for exhausting exhaust gas from the engine main body 1 to the outside, and a first. It includes a turbocharger 51 and a second turbocharger 52. The engine system 100 is provided in the vehicle, and the engine body 1 is used as a drive source for the vehicle. The engine body 1 is, for example, a diesel engine and has four cylinders 2 arranged in a direction orthogonal to the paper surface of FIG.

エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。 The engine body 1 has a cylinder block 3 in which a cylinder 2 is formed, a cylinder head 4 provided on the upper surface of the cylinder block 3, and a piston 5 inserted into the cylinder 2 so as to be reciprocally slidable. There is. A combustion chamber 6 is formed above the piston 5.

ピストン5はクランク軸7と連結されており、ピストン5の往復運動に応じてクランク軸7はその中心軸回りに回転する。 The piston 5 is connected to the crank shaft 7, and the crank shaft 7 rotates around its central axis according to the reciprocating motion of the piston 5.

シリンダヘッド4には、燃焼室6内(気筒2内)に燃料を噴射するインジェクタ10と、燃焼室6内の燃料と空気の混合気を昇温するためのグロープラグ11とが、各気筒2につきそれぞれ1組ずつ設けられている。 The cylinder head 4 includes an injector 10 for injecting fuel into the combustion chamber 6 (inside the cylinder 2) and a glow plug 11 for raising the temperature of the fuel-air mixture in the combustion chamber 6 in each cylinder 2. There is one set for each.

図1に示した例では、インジェクタ10は、燃焼室6の天井面の中央に、燃焼室6を上方から臨むように設けられている。また、グロープラグ11は、通電されることで発熱する発熱部を先端に有しており、この発熱部が、インジェクタ10の先端部分の近傍に位置するように燃焼室6の天井面に取り付けられている。例えば、インジェクタ10は、その先端に複数の噴口を備え、グロープラグ11は、その発熱部がインジェクタ10の複数の噴口からの複数の噴霧の間に位置して燃料の噴霧と直接接触しないように、配置されている。 In the example shown in FIG. 1, the injector 10 is provided in the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6 so as to face the combustion chamber 6 from above. Further, the glow plug 11 has a heat generating portion at its tip that generates heat when energized, and this heat generating portion is attached to the ceiling surface of the combustion chamber 6 so as to be located near the tip portion of the injector 10. ing. For example, the injector 10 is provided with a plurality of nozzles at its tip, and the glow plug 11 is such that the heat generating portion is located between the plurality of sprays from the plurality of jets of the injector 10 so as not to come into direct contact with the fuel spray. , Have been placed.

インジェクタ10は、主としてエンジントルクを得るために実施される噴射であって圧縮上死点付近で燃焼する燃料を燃焼室6内に噴射するメイン噴射と、メイン噴射よりも遅角側であって燃焼してもその燃焼エネルギーがエンジントルクにほとんど寄与しない時期に燃焼室6内に燃料を噴射するポスト噴射(追加噴射)とを実施できるようになっている。 The injector 10 is an injection mainly performed to obtain engine torque, and is a main injection that injects fuel that burns near the compression top dead point into the combustion chamber 6 and a combustion that is on the retard side of the main injection. Even so, it is possible to carry out post-injection (additional injection) in which fuel is injected into the combustion chamber 6 at a time when the combustion energy hardly contributes to the engine torque.

シリンダヘッド4には、吸気通路20から供給される空気を各気筒2の燃焼室6に導入するための吸気ポートと、吸気ポートを開閉する吸気弁12と、各気筒2の燃焼室6で生成された排気を排気通路40に導出するための排気ポートと、排気ポートを開閉する排気弁13とが設けられている。 The cylinder head 4 has an intake port for introducing air supplied from the intake passage 20 into the combustion chamber 6 of each cylinder 2, an intake valve 12 for opening and closing the intake port, and a combustion chamber 6 of each cylinder 2. An exhaust port for leading the exhausted exhaust to the exhaust passage 40 and an exhaust valve 13 for opening and closing the exhaust port are provided.

吸気通路20には、上流側から順に、エアクリーナ21、第1ターボ過給機51のコンプレッサ51a(以下、適宜、第1コンプレッサ51aという)、第2ターボ過給機52のコンプレッサ52a(以下、適宜、第2コンプレッサ52aという)、インタークーラ22、スロットルバルブ23、サージタンク24が設けられている。また、吸気通路20には、第2コンプレッサ52aをバイパスする吸気側バイパス通路25と、これを開閉する吸気側バイパスバルブ26とが設けられている。吸気側バイパスバルブ26は、駆動装置(不図示)によって全閉の状態と全開の状態とに切り替えられる。 In the intake passage 20, in order from the upstream side, the air cleaner 21, the compressor 51a of the first turbocharger 51 (hereinafter, appropriately referred to as the first compressor 51a), and the compressor 52a of the second turbocharger 52 (hereinafter, appropriately referred to as appropriate). , The second compressor 52a), the intercooler 22, the throttle valve 23, and the surge tank 24 are provided. Further, the intake passage 20 is provided with an intake-side bypass passage 25 that bypasses the second compressor 52a and an intake-side bypass valve 26 that opens and closes the intake-side bypass passage 25. The intake side bypass valve 26 is switched between a fully closed state and a fully open state by a drive device (not shown).

排気通路40には、上流側から順に、第2ターボ過給機52のタービン52b、第1ターボ過給機51のタービン51b、第1触媒43、排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するDPF(Diesel Particulate Filter)44、尿素インジェクタ(SCR用還元剤供給手段)45、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒46、スリップ触媒47、が設けられている。 In the exhaust passage 40, in order from the upstream side, the turbine 52b of the second turbocharger 52, the turbine 51b of the first turbocharger 51, the first catalyst 43, and the particulate matter (PM: Particulate Matter) in the exhaust gas. A DPF (Diesel Particulate Filter) 44, a urea injector (reducing agent supplying means for SCR) 45, an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst 46, and a slip catalyst 47 are provided.

SCR触媒46は、尿素インジェクタ45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中のNOxと反応(還元)させて浄化する。 The SCR catalyst 46 hydrolyzes the urea injected from the urea injector 45 to generate ammonia, and reacts (reduces) this ammonia with NOx in the exhaust to purify it.

DPF44は、排気中の微粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集する。図2は、DPF44を概略的に示す排気流路に沿った断面図である。DPF44は、多孔質のセラミックス等で格子状に多数の通路が形成されており、複数の通路は、排気上流側が開口しており排気下流側が閉塞した通路44aと、排気上流側が閉塞しており排気下流側が開口した通路44bとが交互に千鳥状に配設されている。通路44aに入った排気ガスは、通路同士を隔てる隔壁44cを通過して通路44bへ抜ける。このとき、隔壁44cが、通路44bへの微粒子状物質の抜けを防止するフィルタとして機能して、微粒子状物質が隔壁44cに捕集される。 DPF44 collects particulate matter (PM: Particulate Matter) in the exhaust. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along an exhaust flow path schematically showing the DPF 44. In the DPF 44, a large number of passages are formed in a grid pattern with porous ceramics or the like, and the plurality of passages are a passage 44a in which the exhaust upstream side is open and the exhaust downstream side is closed, and a passage 44a in which the exhaust upstream side is closed and the exhaust is exhausted. The passages 44b opened on the downstream side are alternately arranged in a staggered manner. The exhaust gas that has entered the passage 44a passes through the partition wall 44c that separates the passages and exits to the passage 44b. At this time, the partition wall 44c functions as a filter for preventing the fine particle substance from coming out to the passage 44b, and the fine particle substance is collected in the partition wall 44c.

また、DPF44の隔壁44cには、酸化触媒層44dがコーティングされている。酸化触媒層44dには、炭化水素(HC)すなわち未燃燃料や一酸化炭素(CO)等が吸着されるようになっており、これらが排気中の酸素により水と二酸化炭素に酸化される。酸化触媒層44dで生じるこの酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒層44dで酸化反応が生じると排気の温度は高められる。 Further, the partition wall 44c of the DPF 44 is coated with the oxidation catalyst layer 44d. Hydrocarbons (HC), that is, unburned fuel, carbon monoxide (CO), and the like are adsorbed on the oxidation catalyst layer 44d, and these are oxidized to water and carbon dioxide by oxygen in the exhaust gas. This oxidation reaction occurring in the oxidation catalyst layer 44d is an exothermic reaction, and when the oxidation reaction occurs in the oxidation catalyst layer 44d, the temperature of the exhaust gas is raised.

DPF44に捕集されたPMは、高温に晒され且つ酸素の供給を受けることで燃焼し、DPF44から除去される。PMが効率的に燃焼してDPF44から除去される温度は600℃程度と比較的高温である。従って、PMを燃焼させてDPF44から除去するためには、DPF44の温度を比較的高温にする必要がある。 The PM collected in the DPF44 is burned by being exposed to a high temperature and being supplied with oxygen, and is removed from the DPF44. The temperature at which PM is efficiently burned and removed from DPF44 is relatively high, about 600 ° C. Therefore, in order to burn PM and remove it from DPF44, it is necessary to raise the temperature of DPF44 to a relatively high temperature.

第1触媒43は、NOxを浄化するNOx触媒41と、酸化触媒(DOC: Diesel Oxidation Catalyst)42とを含む。 The first catalyst 43 includes a NOx catalyst 41 for purifying NOx and an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 42.

酸化触媒42は、排気中の酸素を用いて炭化水素(HC)すなわち未燃燃料や一酸化炭素(CO)などを酸化して水と二酸化炭素に変化させる。ここで、酸化触媒42で生じるこの酸化反応は発熱反応であり、酸化触媒42で酸化反応が生じると排気の温度は高められる。 The oxidation catalyst 42 uses oxygen in the exhaust gas to oxidize hydrocarbons (HC), that is, unburned fuel, carbon monoxide (CO), and the like to change them into water and carbon dioxide. Here, this oxidation reaction generated in the oxidation catalyst 42 is an exothermic reaction, and when the oxidation reaction occurs in the oxidation catalyst 42, the temperature of the exhaust gas is raised.

図3(a)に概念的に示すように、NOx触媒41には、触媒金属41aが担持されており、触媒金属41aとしては、例えば、プラチナ(Pt)、ロジウム(Rh)等の貴金属が採用される。また、NOx触媒41には、吸蔵剤41bが担持されており、吸蔵剤41bとしては、例えば、アルカリ土類金属あるいはアルカリ金属、希土類が採用される。より具体的には、吸蔵剤41bとしては、例えば、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、マグネシウム(Mg)等が採用され、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン状態(空気過剰率λ>1)において排気中のNOxが触媒金属41aにより酸化されて、吸蔵剤41bに吸蔵される。また、図3(b)に示すように、NOx触媒41においては、排気の空燃比がリーン状態であるときに、排気中のSOxも触媒金属41aにより酸化されて吸蔵剤41bに吸蔵される。 As conceptually shown in FIG. 3 (a), the catalyst metal 41a is supported on the NOx catalyst 41, and as the catalyst metal 41a, for example, a noble metal such as platinum (Pt) or rhodium (Rh) is adopted. Will be done. Further, the storage agent 41b is carried on the NOx catalyst 41, and as the storage agent 41b, for example, an alkaline earth metal, an alkali metal, or a rare earth is adopted. More specifically, as the occlusion agent 41b, for example, barium (Ba), strontium (Sr), magnesium (Mg) and the like are adopted, and the air-fuel ratio of the exhaust is leaner than the theoretical air-fuel ratio (air). When the excess ratio λ> 1), NOx in the exhaust is oxidized by the catalyst metal 41a and stored in the occlusion agent 41b. Further, as shown in FIG. 3B, in the NOx catalyst 41, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the lean state, the SOx in the exhaust gas is also oxidized by the catalyst metal 41a and stored in the occlusion agent 41b.

NOx触媒に吸蔵されたNOx及びSOxは、排気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)、つまり、NOx触媒41を通過する排気が未燃のHCを多量に含む還元雰囲気下において放出されて還元される。したがって、NOx触媒41は、NOx吸蔵還元型触媒(NSC:NOx Storage Catalyst)である。 The NOx and SOx occluded in the NOx catalyst have a state in which the air-fuel ratio of the exhaust is close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈1) or a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the NOx catalyst 41. The passing exhaust gas is released and reduced in a reducing atmosphere containing a large amount of unburned HC. Therefore, the NOx catalyst 41 is a NOx storage-reducing catalyst (NSC: NOx Storage Catalyst).

詳細には、NOx触媒41は、排気ガスの空気過剰率λが1よりも大きいリーンな状態で、排気ガスに含まれる酸素を吸蔵できるように構成されている。例えば、NOx触媒41は、酸素吸蔵能を有するセリア等を含む。そして、NOx触媒41は、排気ガス中のNOを、排気ガスに含まれる酸素および吸蔵している酸素を用いて酸化し(NOとし)、これを吸蔵する。 Specifically, the NOx catalyst 41 is configured to be able to occlude oxygen contained in the exhaust gas in a lean state in which the excess air ratio λ of the exhaust gas is larger than 1. For example, the NOx catalyst 41 contains ceria and the like having an oxygen occlusion ability. Then, the NOx catalyst 41 oxidizes NO in the exhaust gas using the oxygen contained in the exhaust gas and the stored oxygen (referred to as NO 2 ), and stores the NO.

また、NOx触媒41は、吸蔵していたNOxを還元する際に、NH3(アンモニア)を発生して放出するようになっている。具体的には、NOx還元時に、NOx触媒41が吸蔵していたNOx中の「N」およびNOx触媒41を通過するNOxと、NOx触媒41に導入された還元剤であるH等が結合することで、NH3が生成される。 Further, the NOx catalyst 41 is adapted to generate and release NH3 (ammonia) when reducing the stored NOx. Specifically, at the time of NOx reduction, "N" in NOx stored in the NOx catalyst 41 and NOx passing through the NOx catalyst 41 are bound to H or the like which is a reducing agent introduced into the NOx catalyst 41. Then, NH3 is generated.

第1触媒43は、例えば、DOCの触媒材層の表面に、NSCの触媒材がコーティングされることで形成されている。 The first catalyst 43 is formed, for example, by coating the surface of the catalyst material layer of DOC with the catalyst material of NSC.

なお、本実施形態では、排気通路に別途空気や燃料を供給する装置が設けられておらず、排気の空燃比と燃焼室6内の混合気の空燃比とは対応する。つまり、燃焼室6内の混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに排気の空燃比もリーンとなり、燃焼室6内の混合気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)のときに排気の空燃比も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)になる。 In this embodiment, the exhaust passage is not provided with a separate device for supplying air or fuel, and the air-fuel ratio of the exhaust corresponds to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6. That is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust is also lean, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ). When ≈1) or a rich state smaller than the theoretical air-fuel ratio (λ <1), the air-fuel ratio of the exhaust is also near the theoretical air-fuel ratio (λ≈1) or a rich state smaller than the theoretical air-fuel ratio (λ). It becomes <1).

図1に示すように、尿素インジェクタ45は、DPF44の下流側の排気通路40中に尿素を噴射する。尿素インジェクタ45は、尿素供給経路45aおよび尿素送出ポンプ45bを介して尿素タンク45cに接続されており、尿素送出ポンプ45bにより尿素タンク45cから圧送された尿素を排気通路40内に噴射する。本実施形態では、尿素の凍結を防止するためのヒーター45dが設けられている。尿素インジェクタ45から噴射された尿素はSCR触媒46に導入される。 As shown in FIG. 1, the urea injector 45 injects urea into the exhaust passage 40 on the downstream side of the DPF 44. The urea injector 45 is connected to the urea tank 45c via the urea supply path 45a and the urea delivery pump 45b, and the urea pumped from the urea tank 45c by the urea delivery pump 45b is injected into the exhaust passage 40. In this embodiment, a heater 45d is provided to prevent the urea from freezing. The urea injected from the urea injector 45 is introduced into the SCR catalyst 46.

SCR触媒46は、NH3(アンモニア)を排気ガス中のNOxと反応(還元)させて浄化する。SCR触媒46は、尿素インジェクタ45から噴射された尿素を加水分解してNH3を生成し(CO(NH2)2+H2O→CO2+2NH3)、生成されたNH3を排気ガス中のNOxと反応(還元)させてNOxを浄化する。 The SCR catalyst 46 purifies NH3 (ammonia) by reacting (reducing) it with NOx in the exhaust gas. The SCR catalyst 46 hydrolyzes urea injected from the urea injector 45 to generate NH3 (CO (NH2) 2 + H2O → CO2 + 2NH3), and reacts (reduces) the generated NH3 with NOx in the exhaust gas to produce NOx. Purify.

このように、本実施形態では、尿素インジェクタ45により排気通路40に噴射(供給)される尿素が、請求項におけるNH3原料およびSCR用還元剤として機能する。 As described above, in the present embodiment, the urea injected (supplied) into the exhaust passage 40 by the urea injector 45 functions as the NH3 raw material and the reducing agent for SCR in the claims.

詳細には、SCR触媒46では、導入されたNH3が吸着され、この吸着されたNH3とNOxとが反応することでNOxが還元される。また、前記のように、NOx触媒41におけるNOxの還元時には、このNOx触媒41からもNH3が放出されるようになっており、SCR触媒46は、NOx触媒41から放出されたNH3を排気中のNOxと反応(還元)させることによってもNOxを浄化する。 Specifically, in the SCR catalyst 46, the introduced NH3 is adsorbed, and NOx is reduced by the reaction between the adsorbed NH3 and NOx. Further, as described above, when NOx is reduced in the NOx catalyst 41, NH3 is also released from the NOx catalyst 41, and the SCR catalyst 46 is exhausting the NH3 released from the NOx catalyst 41. NOx is also purified by reacting (reducing) with NOx.

例えば、SCR触媒46は、NH3によってNOxを還元する機能を有する触媒金属(Fe、Ti、Ce、W等)を、NH3をトラップする機能を有するゼオライトに担持させて触媒成分とし、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る。 For example, in the SCR catalyst 46, a catalyst metal (Fe, Ti, Ce, W, etc.) having a function of reducing NOx by NH3 is supported on a zeolite having a function of trapping NH3 to serve as a catalyst component, and this catalyst component is used as a catalyst component. It is made by supporting it on the cell wall of a honeycomb carrier.

SCR触媒46とNOx触媒41とは、いずれもNOxを浄化可能であるが、これらは浄化率(NOx吸蔵率)が高くなる温度が互いに異なっており、SCR触媒46のNOx浄化率(NOx吸蔵率)は排気の温度が比較的高温のときに高くなり、NOx触媒41のNOx浄化率は排気の温度が比較的低温のときに高くなる。 Both the SCR catalyst 46 and the NOx catalyst 41 can purify NOx, but they have different temperatures at which the purification rate (NOx storage rate) becomes high, and the NOx purification rate (NOx storage rate) of the SCR catalyst 46 is different. ) Increases when the exhaust temperature is relatively high, and the NOx purification rate of the NOx catalyst 41 increases when the exhaust temperature is relatively low.

つまり、本実施形態では、NOx触媒41とSCR触媒46との両方を用いてNOxの
浄化を行う。具体的には、SCR触媒46の温度が第1温度未満であり、SCR触媒46
によるNOx浄化率が低いときには、NOx触媒41のみによってNOx浄化が行われ、
SCR触媒46の温度が第2温度以上(第2温度は第1温度よりも高い)であってSCR
触媒46によるNOx浄化率が高いときにはSCR触媒46のみによってNOx浄化を行
う。そして、SCR触媒46の温度が第1温度と第2温度との間であるときには、NOx
触媒41とSCR触媒46との両方によってNOx浄化を行う。また、排気ガス流量が大
きく、SCR触媒46によるNOx浄化率が低くなるときにも、NOx触媒41とSCR
触媒46との両方によってNOx浄化を行う。
That is, in the present embodiment, NOx is purified by using both the NOx catalyst 41 and the SCR catalyst 46. Specifically, the temperature of the SCR catalyst 46 is lower than the first temperature, and the SCR catalyst 46
When the NOx purification rate is low, NOx purification is performed only by the NOx catalyst 41.
The temperature of the SCR catalyst 46 is equal to or higher than the second temperature (the second temperature is higher than the first temperature) and the SCR
When the NOx purification rate by the catalyst 46 is high, NOx purification is performed only by the SCR catalyst 46. Then, when the temperature of the SCR catalyst 46 is between the first temperature and the second temperature, NOx
NOx purification is performed by both the catalyst 41 and the SCR catalyst 46. Further, even when the exhaust gas flow rate is large and the NOx purification rate by the SCR catalyst 46 is low, the NOx catalyst 41 and the SCR
NOx purification is performed with both the catalyst 46 and the catalyst 46.

スリップ触媒47は、SCR触媒46から排出された未反応のNH3を酸化させて浄化
する。
The slip catalyst 47 oxidizes and purifies unreacted NH3 discharged from the SCR catalyst 46.

排気通路40には、第2タービン52bをバイパスする排気側バイパス通路48と、これを開閉する排気側バイパスバルブ49と、第1タービン51bをバイパスするウエストゲート通路53と、これを開閉するウエストゲートバルブ54とが設けられている。これら排気側バイパスバルブ49とウエストゲートバルブ54とは、それぞれ、駆動装置(不図示)によって全閉と全開の状態に切り替えられるとともに、これらの間の任意の開度に変更される。 The exhaust passage 40 includes an exhaust side bypass passage 48 that bypasses the second turbine 52b, an exhaust side bypass valve 49 that opens and closes the exhaust passage, a wastegate passage 53 that bypasses the first turbine 51b, and a wastegate that opens and closes the wastegate passage 53. A valve 54 is provided. The exhaust side bypass valve 49 and the wastegate valve 54 are switched to a fully closed state and a fully open state by a drive device (not shown), respectively, and are changed to an arbitrary opening degree between them.

本実施形態によるエンジンシステム100は、排気の一部を吸気に還流させるEGR装置55を有する。EGR装置55は、排気通路40のうち排気側バイパス通路48の上流端よりも上流側の部分と、吸気通路20のうちスロットルバルブ23とサージタンク24との間の部分とを接続するEGR通路56と、これを開閉する第1EGRバルブ57と、EGR通路56を通過する排気を冷却するEGRクーラー58とを有する。また、EGR装置55は、EGRクーラー58をバイパスするEGRクーラバイパス通路59と、これを開閉する第2EGRバルブ60とを有する。 The engine system 100 according to the present embodiment includes an EGR device 55 that recirculates a part of the exhaust gas to the intake air. The EGR device 55 connects the portion of the exhaust passage 40 upstream of the upstream end of the exhaust side bypass passage 48 and the portion of the intake passage 20 between the throttle valve 23 and the surge tank 24. A first EGR valve 57 that opens and closes the valve, and an EGR cooler 58 that cools the exhaust gas passing through the EGR passage 56. Further, the EGR device 55 has an EGR cooler bypass passage 59 that bypasses the EGR cooler 58, and a second EGR valve 60 that opens and closes the EGR cooler bypass passage 59.

(2)制御系
図4を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。車両には、主として尿素インジェクタ45を制御するためのDCU(Dosing Control Unit)300と、その他の各部を制御するためのPCM(Power-train Control Module)200と、が設けられている。PCM200およびDCU300は、それぞれ、CPU、ROM、RAM、I/F等から構成されるマイクロプロセッサである。本実施形態では、これらPCM200とDCU300とが、請求項における制御装置を構成する。また、PCM200は、後述する、DeNOx制御(NOx触媒リッチパージ制御)、DeSOx制御(NOx触媒再生制御)、及びDPF再生制御(PMフィルタ再生制御)をそれぞれ実施する、NOx触媒リッチパージ制御部201と、NOx触媒再生制御部202と、PMフィルタ再生制御部203とを備えている。
(2) Control system The control system of the engine system will be described with reference to FIG. The vehicle is mainly provided with a DCU (Dosing Control Unit) 300 for controlling the urea injector 45 and a PCM (Power-train Control Module) 200 for controlling other parts. The PCM200 and the DCU300 are microprocessors composed of a CPU, a ROM, a RAM, an I / F, and the like, respectively. In the present embodiment, the PCM 200 and the DCU 300 constitute the control device according to the claim. Further, the PCM 200 has a NOx catalyst rich purge control unit 201 that implements DeNOx control (NOx catalyst rich purge control), DeSOx control (NOx catalyst regeneration control), and DPF regeneration control (PM filter regeneration control), which will be described later. , NOx catalyst regeneration control unit 202 and PM filter regeneration control unit 203.

PCM200には、各種センサからの情報が入力される。例えば、PCM200は、クランク軸7の回転数つまりエンジン回転数を検出する回転数センサSN1、エアクリーナ21付近に設けられて吸気通路20を流通する新気(空気)の量である吸入空気量を検出するエアフローセンサSN2、サージタンク24に設けられてターボ過給機51、52によって過給された後のサージタンク24内の吸気の圧力つまり過給圧を検出する吸気圧センサSN3、排気通路40のうち第1ターボ過給機51と第1触媒43との間の部分の酸素濃度を検出する排気O2センサSN4等と電気的に接続されており、これらのセンサSN1~SN4からの入力信号を受け付ける。また、車両には、運転者により操作されるアクセルペダル(不図示)の開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサSN5や、車速を検出する車速センサSN6等が設けられており、これらのセンサSN5、SN6による検出信号もPCM200に入力される。PCM200は、各センサ(SN1~SN6等)からの入力信号に基づいて種々の演算等を実行して、インジェクタ10等を制御する。 Information from various sensors is input to the PCM 200. For example, the PCM 200 detects the amount of intake air, which is the amount of fresh air (air) flowing through the intake passage 20 provided in the vicinity of the rotation speed sensor SN1 for detecting the rotation speed of the crank shaft 7, that is, the engine rotation speed, and the air cleaner 21. Airflow sensor SN2, intake pressure sensor SN3, exhaust passage 40 that detects the pressure of intake air in the surge tank 24 after being supercharged by the turbochargers 51 and 52 provided in the surge tank 24, that is, the boost pressure. Of these, it is electrically connected to the exhaust O2 sensor SN4 or the like that detects the oxygen concentration in the portion between the first turbocharger 51 and the first catalyst 43, and receives input signals from these sensors SN1 to SN4. .. Further, the vehicle is provided with an accelerator opening sensor SN5 for detecting the accelerator opening, which is the opening of the accelerator pedal (not shown) operated by the driver, a vehicle speed sensor SN6 for detecting the vehicle speed, and the like. The detection signals from these sensors SN5 and SN6 are also input to the PCM200. The PCM 200 controls the injector 10 and the like by executing various operations and the like based on the input signals from the sensors (SN1 to SN6 and the like).

DCU300とPCM200とは双方向に通信可能に接続されている。DCU300は、PCM200での演算結果等を用いて尿素インジェクタ45によって排気通路40に噴射させる尿素の量を算出し、尿素インジェクタ45を制御する。また、DCU300は、尿素送出ポンプ45bやヒーター45dの制御も行う。 The DCU300 and the PCM200 are connected so as to be able to communicate in both directions. The DCU 300 calculates the amount of urea to be injected into the exhaust passage 40 by the urea injector 45 using the calculation result of the PCM 200 and the like, and controls the urea injector 45. The DCU300 also controls the urea delivery pump 45b and the heater 45d.

(2-1)通常制御
DeNOx制御、DeSOx制御およびDPF再生制御を実施しない通常運転時に実施する通常制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室6内の混合気の空燃比(以下、単に、混合気の空燃比という場合がある)が理論空燃比よりもリーン(λ>1)にされる。例えば、通常制御では、混合気の空気過剰率λはλ=1.7程度とされる。また、通常制御では、ポスト噴射は停止されてメイン噴射のみが実施される。また、通常制御では、グロープラグ11の作動は停止される。また、通常制御では、第1EGRバルブ57、第2EGRバルブ60、吸気側バイパスバルブ26、排気側バイパスバルブ49、ウエストゲートバルブ54は、それぞれ、エンジン本体1の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、EGR率および過給圧がそれぞれ適切な値になるように制御される。
(2-1) Normal control In the normal control performed during normal operation in which DeNOx control, DeSOx control and DPF regeneration control are not performed, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 (hereinafter, simply mixed) is performed in order to improve fuel efficiency. The air-fuel ratio of Qi) is made leaner (λ> 1) than the theoretical air-fuel ratio. For example, in normal control, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture is about λ = 1.7. Further, in the normal control, the post injection is stopped and only the main injection is performed. Further, in normal control, the operation of the glow plug 11 is stopped. Further, in normal control, the first EGR valve 57, the second EGR valve 60, the intake side bypass valve 26, the exhaust side bypass valve 49, and the wastegate valve 54 are the operating states of the engine body 1, for example, the engine rotation speed and the engine, respectively. The EGR rate and the boost pressure are controlled to be appropriate values according to the load and the like.

(2-2)DeNOx制御
NOx触媒リッチパージ制御部201により実施される、NOx触媒41に吸蔵されたNOx(以下、適宜、吸蔵NOxという)をNOx触媒41から放出(脱離)させるための制御であるDeNOx制御(NOx触媒リッチパージ制御)について説明する。
(2-2) DeNOx Control Control for releasing (desorbing) NOx stored in the NOx catalyst 41 (hereinafter, appropriately referred to as storage NOx) from the NOx catalyst 41, which is carried out by the NOx catalyst rich purge control unit 201. DeNOx control (NOx catalyst rich purge control) is described.

前記のように、NOx触媒41では、排気の空燃比ひいては混合気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、吸蔵NOxが還元される。従って、吸蔵NOxを還元するためには、排気の空燃比および混合気の空燃比を通常運転時(通常制御の実施時)よりも低減させる必要がある。 As described above, in the NOx catalyst 41, in a state where the air-fuel ratio of the exhaust gas and thus the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈1) or in a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. The storage NOx is reduced. Therefore, in order to reduce the storage NOx, it is necessary to reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture as compared with those during the normal operation (when the normal control is performed).

混合気の空気過剰率λ(排気ガスの空気過剰率λ)を低減する一つの方法として、燃焼室6に導入される新気(空気)の量を少なくすることが考えられる。しかし、新気の量を単純に少なくするとエンジントルクを適切に得ることができないおそれがある。特に、加速時に新気の量が低減されると加速性が悪化するおそれがある。また、新気の量を調整する場合では、混合気の空気過剰率λを精度よく制御することが比較的困難である。 As one method of reducing the excess air ratio λ of the air-fuel mixture (the excess air ratio λ of the exhaust gas), it is conceivable to reduce the amount of fresh air (air) introduced into the combustion chamber 6. However, if the amount of fresh air is simply reduced, the engine torque may not be obtained properly. In particular, if the amount of fresh air is reduced during acceleration, acceleration may deteriorate. Further, when adjusting the amount of fresh air, it is relatively difficult to accurately control the excess air ratio λ of the air-fuel mixture.

そこで、本実施形態では、新気の量を低減させることなく、あるいは、新気の量の低減量を少なく抑えつつ、混合気の空燃比を低減させるべく、ポスト噴射を実施する。つまり、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、インジェクタ10にメイン噴射に加えてポスト噴射を実施させることで排気の空燃比を低減する。例えば、DeNOx制御では、混合気および排気の空気過剰率λをλ=0.94~1.06程度にする。 Therefore, in the present embodiment, post-injection is performed in order to reduce the air-fuel ratio of the air-fuel mixture without reducing the amount of fresh air or while suppressing the reduction amount of the amount of fresh air to a small amount. That is, the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) reduces the air-fuel ratio of the exhaust gas by causing the injector 10 to perform post injection in addition to main injection. For example, in DeNOx control, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture and the exhaust gas is set to about λ = 0.94 to 1.06.

本実施形態では、このように吸蔵NOxを還元するためにポスト噴射を実施するDeNOx制御を、図5に示す第1領域R1と第2領域R2とでのみ実施する。第1領域R1は、エンジン回転数が予め設定された第1基準回転数N1以上且つ予め設定された第2基準回転数N2以下で、エンジン負荷が予め設定された第1基準負荷Tq1以上且つ予め設定された第2基準負荷Tq2以下の領域である。第2領域R2は、第1領域R1よりもエンジン負荷が高い領域であって、エンジン負荷が予め設定された第3基準負荷Tq3以上となる領域である。 In the present embodiment, DeNOx control for carrying out post-injection in order to reduce the occluded NOx is carried out only in the first region R1 and the second region R2 shown in FIG. In the first region R1, the engine speed is equal to or higher than the preset first reference speed N1 and the preset second reference speed N2 or less, and the engine load is equal to or higher than the preset first reference load Tq1 and in advance. It is a region of the set second reference load Tq2 or less. The second region R2 is a region where the engine load is higher than that of the first region R1 and the engine load is equal to or higher than the preset third reference load Tq3.

また、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、第1領域R1では、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼するタイミングでポスト噴射を実施するアクティブDeNOx制御を実施する。ポスト噴射の噴射タイミングは予め設定されており、例えば、膨張行程の前半であって、圧縮上死点後30~70°CAの間の時期に設定されている。本実施形態では、アクティブDeNOx制御では、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進するためにグロープラグ11を通電して混合気を加熱する。 Further, the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) performs active DeNOx control in the first region R1 to perform post-injection at the timing when the post-injected fuel burns in the combustion chamber 6. The injection timing of the post injection is set in advance, for example, in the first half of the expansion stroke, which is set between 30 and 70 ° CA after the compression top dead center. In the present embodiment, in active DeNOx control, the glow plug 11 is energized to heat the air-fuel mixture in order to promote the combustion of the post-injected fuel.

また、アクティブDeNOx制御では、EGRガスを燃焼室6に導入しつつ第1EGRバルブ57および第2EGRバルブ60の開度を通常運転時よりも小さく(閉じ側に)、つまり、仮にアクティブDeNOx制御を実施しなかったとしたときの開度よりも小さくする。本実施形態では、アクティブDeNOx制御において、第1EGRバルブ57は全閉とされ、第2EGRバルブ60は開弁されるもののその開度が通常運転時よりも小さくされる。 Further, in the active DeNOx control, the opening degree of the first EGR valve 57 and the second EGR valve 60 is smaller (closed side) than in the normal operation while introducing the EGR gas into the combustion chamber 6, that is, the active DeNOx control is tentatively performed. Make it smaller than the opening when it was not done. In the present embodiment, in the active DeNOx control, the first EGR valve 57 is fully closed and the second EGR valve 60 is opened, but the opening degree thereof is smaller than in the normal operation.

これは、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進しつつこの燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えるためである。具体的には、ポスト噴射された燃料の燃焼時、燃焼室6内にはEGRガスに加えてメイン噴射によって生成された燃焼後のガスが存在することになる。そのため、多量のEGRガスが導入されているとポスト噴射された燃料と空気との混合が不十分となり煤が多量に生成されるおそれがある。一方、ポスト噴射は燃焼室6内の温度圧力が比較的低いタイミングで実施されるため、燃焼安定性が悪化しやすい。そこで、前記のように、アクティブDeNOx制御において、第1EGRバルブ57を閉弁してEGRクーラー58を通過した低温のEGRガスの導入は停止し、第2EGRバルブ60を開弁して高温のEGRガスを導入して、ポスト噴射された燃料の燃焼を促進して燃焼安定性を高めつつ、この第2EGRバルブ60の開度を通常運転時よりも小さい開度にして煤の生成量を少なく抑える。 This is to reduce the amount of soot produced by this combustion while promoting the combustion of the post-injected fuel. Specifically, when the post-injected fuel is burned, the post-combustion gas generated by the main injection is present in the combustion chamber 6 in addition to the EGR gas. Therefore, if a large amount of EGR gas is introduced, the post-injected fuel and air may be insufficiently mixed and a large amount of soot may be generated. On the other hand, since the post injection is performed at the timing when the temperature and pressure in the combustion chamber 6 are relatively low, the combustion stability tends to deteriorate. Therefore, as described above, in the active DeNOx control, the first EGR valve 57 is closed, the introduction of the low temperature EGR gas that has passed through the EGR cooler 58 is stopped, the second EGR valve 60 is opened, and the high temperature EGR gas is opened. Is introduced to promote the combustion of the post-injected fuel and improve the combustion stability, while making the opening degree of the second EGR valve 60 smaller than that during normal operation to reduce the amount of soot generated.

詳細には、PCM200には、アクティブDeNOx制御時の第1EGRバルブ57の開度および第2EGRバルブ60の開度と、通常運転時の第1EGRバルブ57の開度および第2EGRバルブ60の開度とが、エンジン回転数とエンジン負荷等とについてのマップで記憶されており、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、実行している制御に対応するマップから値を抽出して第1EGRバルブ57および第2EGRバルブ60の開度を設定する。そして、同じエンジン回転数とエンジン負荷等において、アクティブDeNOx制御用のマップの値の方が通常制御用のマップの値よりも小さく設定されている。 Specifically, the PCM200 includes the opening degree of the first EGR valve 57 and the opening degree of the second EGR valve 60 during active DeNOx control, and the opening degree of the first EGR valve 57 and the opening degree of the second EGR valve 60 during normal operation. However, it is stored in a map of engine speed, engine load, etc., and the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) extracts a value from the map corresponding to the control being executed and the first EGR valve 57. And the opening degree of the second EGR valve 60 is set. At the same engine speed and engine load, the value of the map for active DeNOx control is set smaller than the value of the map for normal control.

一方、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、第2領域R2では、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼しないタイミング(膨張行程の後半、例えば、圧縮上死点後100°CA~120°CA)でポスト噴射を実施するパッシブDeNOx制御を実施する。また、パッシブDeNOx制御では、ポスト噴射された未燃燃料に起因するデポジットによってEGRクーラー58等が閉塞するのを回避するべく、第1EGRバルブ57および第2EGRバルブ60を全閉にする。 On the other hand, in the second region R2, the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) determines that the post-injected fuel does not burn in the combustion chamber 6 (the latter half of the expansion stroke, for example, 100 ° CA after the compression top dead center). Passive DeNOx control is performed to perform post-injection at ~ 120 ° CA). Further, in the passive DeNOx control, the first EGR valve 57 and the second EGR valve 60 are fully closed in order to prevent the EGR cooler 58 and the like from being blocked by the deposit caused by the post-injected unburned fuel.

前記のように、第1領域R1と第2領域R2とでDeNOx制御の制御内容を変更しているのは、次の理由による。 As described above, the control content of the DeNOx control is changed between the first region R1 and the second region R2 for the following reason.

エンジン負荷が低い、あるいは、エンジン負荷は比較的高いがエンジン回転数が低い領域では、排気の温度が低いことに伴ってNOx触媒41の温度が吸蔵NOxを還元できる温度よりも低くなりやすい。そこで、本実施形態では、この領域ではDeNOx制御を停止する。 In a region where the engine load is low or the engine load is relatively high but the engine speed is low, the temperature of the NOx catalyst 41 tends to be lower than the temperature at which the storage NOx can be reduced as the exhaust temperature is low. Therefore, in the present embodiment, DeNOx control is stopped in this region.

また、前記のようにDeNOx制御ではポスト噴射を実施するが、ポスト噴射された燃料が燃焼せずにそのまま排気通路40に排出されると、この未燃燃料に起因するデポジットによってEGRクーラー58等が閉塞するおそれがある。そのため、ポスト噴射された燃料は燃焼室6内で燃焼させるのが好ましい。しかしながら、エンジン負荷が高い、あるいは、エンジン負荷は比較的低いがエンジン回転数が高い領域では、燃焼室6内の温度が高いこと、あるいは、1クランク角度あたりの時間が短いことに伴って、燃焼室6内のガスが排気されるまでの間にポスト噴射された燃料と空気とを十分に混合させることが難しく、ポスト噴射された燃料を燃焼室6内で十分に燃焼させることができないおそれがある。また、前記混合が不十分でることによって煤が増大するおそれがある。従って、このような領域では基本的にDeNOx制御を停止する。 Further, as described above, post-injection is performed in DeNOx control, but if the post-injected fuel is discharged to the exhaust passage 40 as it is without burning, the EGR cooler 58 or the like is generated by the deposit caused by this unburned fuel. There is a risk of blockage. Therefore, it is preferable to burn the post-injected fuel in the combustion chamber 6. However, in a region where the engine load is high or the engine load is relatively low but the engine speed is high, combustion occurs due to the high temperature in the combustion chamber 6 or the short time per crank angle. It is difficult to sufficiently mix the post-injected fuel and air until the gas in the chamber 6 is exhausted, and the post-injected fuel may not be sufficiently burned in the combustion chamber 6. be. Insufficient mixing may increase soot. Therefore, DeNOx control is basically stopped in such a region.

ただし、エンジン負荷が非常に高い第2領域R2では、メイン噴射の噴射量(以下、適宜、メイン噴射量という)が多いことに伴って通常運転時であっても混合気の空燃比が小さく抑えられる。そのため、第2領域R2では、吸蔵NOxを還元するために必要なポスト噴射の噴射量(以下、適宜、ポスト噴射量という)を小さくして、未燃燃料が排気通路40に排出されることによる前記影響を小さく抑えることができる。 However, in the second region R2 where the engine load is very high, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is kept small even during normal operation due to the large injection amount of the main injection (hereinafter, appropriately referred to as the main injection amount). Be done. Therefore, in the second region R2, the injection amount of the post injection required for reducing the storage NOx (hereinafter, appropriately referred to as the post injection amount) is reduced, and the unburned fuel is discharged to the exhaust passage 40. The influence can be suppressed to a small extent.

そこで、本実施形態では、エンジン負荷およびエンジン回転数のいずれもが低すぎず且つ高すぎない第1領域R1では、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼するアクティブDeNOx制御を実施し、第2領域R2では、ポスト噴射された燃料を燃焼室6内で燃焼させないパッシブDeNOx制御を実施する。なお、第2領域R2は、排気の温度が十分に高く酸化触媒42が十分に活性化する領域である。そのため、排気通路40に排出された未燃燃料はこの酸化触媒42によって浄化される。また、このように、中回転中負荷域でのみDeNOx制御を許可することで、DeNOx制御実施時のポスト噴射の燃焼安定性を確保して排気性能の悪化を抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, in the first region R1 where neither the engine load nor the engine rotation speed is too low and not too high, active DeNOx control is performed in which the post-injected fuel is burned in the combustion chamber 6. In the second region R2, passive DeNOx control is performed so that the post-injected fuel is not burned in the combustion chamber 6. The second region R2 is a region where the exhaust temperature is sufficiently high and the oxidation catalyst 42 is sufficiently activated. Therefore, the unburned fuel discharged to the exhaust passage 40 is purified by the oxidation catalyst 42. Further, by permitting DeNOx control only in the load range during medium rotation in this way, it is possible to secure the combustion stability of the post injection when the DeNOx control is executed and suppress the deterioration of the exhaust performance.

アクティブDeNOx制御およびパッシブDeNOx制御は、それぞれ、SCR触媒46の温度が所定の温度未満、NOx触媒41の温度が所定の温度以上、かつ、NOx触媒41が吸蔵しているNOx量であるNOx吸蔵量が所定量以上であると、実施が許可される。ただし、前記のように、アクティブDeNOx制御は、エンジン本体1が第1領域R1で運転されているときにのみ実施され、パッシブDeNOx制御は、エンジン本体1が第2領域R2で運転されているときにのみ実施される。また、本実施形態では、実施が許可されるNOx吸蔵量の最小値は、パッシブDeNOx制御の方がアクティブDeNOx制御よりも小さい値に設定されている。 In the active DeNOx control and the passive DeNOx control, the temperature of the SCR catalyst 46 is lower than the predetermined temperature, the temperature of the NOx catalyst 41 is equal to or higher than the predetermined temperature, and the NOx storage amount is the amount of NOx stored in the NOx catalyst 41, respectively. Is more than the prescribed amount, the implementation is permitted. However, as described above, the active DeNOx control is performed only when the engine body 1 is operated in the first region R1, and the passive DeNOx control is performed when the engine body 1 is operated in the second region R2. It is carried out only in. Further, in the present embodiment, the minimum value of the NOx storage amount permitted to be carried out is set to a value smaller in the passive DeNOx control than in the active DeNOx control.

本実施形態では、アクティブDeNOx制御は、後述するように、エンジン本体1が第1領域R1で運転されている状態でDPF再生制御が開始されるときにこのDPF再生制御の実施前に行われるが、これに代えて、DPF再生制御の実施時であるかどうかによらず、NOx吸蔵量が非常に高い場合にはアクティブDeNOx制御を行うようにしてもよい。ただし、この場合であっても、エンジン本体1が第1領域R1で運転されているときにアクティブDeNOx制御を実施する。また、前記場合においても、SCR触媒46の温度がSCR触媒46にてNOxを浄化可能な温度にまで高められているときには、SCR触媒46によってNOxを浄化できるためアクティブDeNOx制御は実施しない。また、前記場合においても、NOx触媒41の温度が吸蔵NOxを還元可能な温度まで高められていないときは、アクティブDeNOx制御を実施しない。 In the present embodiment, as will be described later, the active DeNOx control is performed before the implementation of the DPF regeneration control when the DPF regeneration control is started in the state where the engine main body 1 is being operated in the first region R1. Instead of this, active DeNOx control may be performed when the NOx storage amount is very high, regardless of whether or not the DPF regeneration control is performed. However, even in this case, active DeNOx control is performed while the engine body 1 is being operated in the first region R1. Also in the above case, when the temperature of the SCR catalyst 46 is raised to a temperature at which the NOx can be purified by the SCR catalyst 46, the NOx can be purified by the SCR catalyst 46, so active DeNOx control is not performed. Further, even in the above case, if the temperature of the NOx catalyst 41 is not raised to a temperature at which the stored NOx can be reduced, the active DeNOx control is not performed.

なお、NOx触媒41の温度は、例えば、NOx触媒41の直上流側に設けられた温度センサによって検出された温度に基づいて推定される。SCR触媒46の温度は、例えば、SCR触媒46の直上流側に設けられた温度センサによって検出された温度に基づいて推定される。NOx吸蔵量は、例えば、エンジン本体1の運転状態や排気の流量および温度等に基づいて推定された排気中のNOx量を積算していくことで推定される。 The temperature of the NOx catalyst 41 is estimated based on, for example, the temperature detected by the temperature sensor provided immediately upstream of the NOx catalyst 41. The temperature of the SCR catalyst 46 is estimated based on, for example, the temperature detected by the temperature sensor provided immediately upstream of the SCR catalyst 46. The NOx storage amount is estimated by, for example, integrating the amount of NOx in the exhaust gas estimated based on the operating state of the engine body 1, the flow rate of the exhaust gas, the temperature, and the like.

(2-3)DPF再生制御
本実施形態では、PMフィルタ再生制御部203は、DPF44に捕集されたPMを除去してDPF44の浄化能力を再生するための制御であるDPF再生制御(PMフィルタ再生制御)を実施する。
(2-3) DPF regeneration control In the present embodiment, the PM filter regeneration control unit 203 is a control for removing the PM collected in the DPF 44 and regenerating the purification capacity of the DPF 44 (PM filter). Playback control) is carried out.

DPF再生制御は、酸化触媒42が所定の温度となって酸化反応が可能となり、且つ、DPF44に捕集されているPMの量(以下、単に、PM堆積量という)が予め設定された再生開始堆積量以上になると開始される。PM堆積量は、例えば、DPF44の上流側および下流側に設けられた圧力センサから算出されるDPF44の前後差圧(DPF44よりも上流側の圧力と下流側の圧力との差)等から算出される。また、再生開始堆積量は、DPF44が捕集可能なPM堆積量の最大量よりも所定量小さい値に設定されている。 In the DPF regeneration control, the oxidation catalyst 42 reaches a predetermined temperature to enable an oxidation reaction, and the amount of PM collected in the DPF 44 (hereinafter, simply referred to as PM deposition amount) is set in advance to start regeneration. It starts when the amount of deposit is exceeded. The PM deposit amount is calculated from, for example, the front-rear differential pressure of the DPF 44 (difference between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side of the DPF 44) calculated from the pressure sensors provided on the upstream side and the downstream side of the DPF 44. To. Further, the regeneration start deposit amount is set to a value smaller than the maximum amount of PM deposits that can be collected by DPF44.

前記のように、DPF44に捕集されているPMは、高温下で燃焼除去することができる。これに対して、DPF44の上流側に設けられた第1触媒43に含まれる酸化触媒42においてHC等つまり未燃燃料を酸化反応させれば、DPF44に流入する排気の温度ひいてはDPF44の温度を高めることができる。さらにまた、DPF44の酸化触媒層44dにおいても未燃燃料を酸化反応させることにより、DPF44の温度を高めることができる。 As described above, PM collected in DPF44 can be burned off at a high temperature. On the other hand, if HC or the like, that is, unburned fuel is oxidized in the oxidation catalyst 42 contained in the first catalyst 43 provided on the upstream side of the DPF 44, the temperature of the exhaust gas flowing into the DPF 44 and thus the temperature of the DPF 44 are increased. be able to. Furthermore, the temperature of the DPF 44 can be raised by causing the unburned fuel to undergo an oxidation reaction also in the oxidation catalyst layer 44d of the DPF 44.

そこで、本実施形態では、DPF再生制御として、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつポスト噴射を行って、酸化触媒42に空気と未燃燃料とを流入させてこれらを酸化触媒42で酸化させる制御を実施する。具体的には、DPF再生制御では、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼しないタイミング(膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後100°CA~120°CA)でポスト噴射を実施する。例えば、DPF再生制御では、混合気および排気の空気過剰率λがλ=1.2~1.4程度とされる。 Therefore, in the present embodiment, as DPF regeneration control, post-injection is performed while making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and air and unburned fuel are made to flow into the oxidation catalyst 42 to make them an oxidation catalyst. Control to oxidize at 42 is carried out. Specifically, in the DPF regeneration control, the post-injected fuel is posted at the timing when it does not burn in the combustion chamber 6 (in the latter half of the expansion stroke, for example, 100 ° CA to 120 ° CA after the compression top dead center). Carry out the injection. For example, in the DPF regeneration control, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture and the exhaust gas is set to about λ = 1.2 to 1.4.

また、DPF再生制御では、未燃燃料がEGR通路56およびEGRクーラー58に流入してこれらが閉塞されるのを回避するべく第1EGRバルブ57および第2EGRバルブ60を全閉とする。また、DPF再生制御では、ポスト噴射を燃焼させる必要がないためグロープラグ11への通電は停止する。 Further, in the DPF regeneration control, the first EGR valve 57 and the second EGR valve 60 are fully closed in order to prevent unburned fuel from flowing into the EGR passage 56 and the EGR cooler 58 and blocking them. Further, in the DPF regeneration control, since it is not necessary to burn the post injection, the energization to the glow plug 11 is stopped.

(2-4)DeSOx制御
NOx触媒再生制御部202により実施される、NOx触媒41に吸蔵されたSOx(硫黄成分、以下、適宜、吸蔵SOxという)を還元して除去するための制御であるDeSOx制御(NOx触媒再生制御)について次に説明する。
(2-4) DeSOx control DeSOx, which is a control carried out by the NOx catalyst regeneration control unit 202 to reduce and remove SOx (sulfur component, hereinafter appropriately referred to as occluded SOx) stored in the NOx catalyst 41. The control (NOx catalyst regeneration control) will be described below.

前記のように、NOx触媒41では、排気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、吸蔵SOxが還元される。これに伴い、DeSOx制御でも、混合気の空燃比を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)にするべく、メイン噴射に加えてポスト噴射を実施する。 As described above, in the NOx catalyst 41, the occluded SOx is reduced in a state where the air-fuel ratio of the exhaust is close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈1) or in a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. .. Along with this, even with DeSOx control, in addition to the main injection, in order to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture close to the stoichiometric air-fuel ratio (λ≈1) or richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1). Perform post injection.

ただし、SOxはNOxに比べて結合力が強いため、吸蔵SOxを還元するためには、DeNOx制御時よりもNOx触媒41の温度ひいてはこれを通過する排気の温度をより高温(600℃程度)にする必要がある。これに対して、前記のように、酸化触媒42において未燃燃料を酸化反応させれば第1触媒43ひいてはNOx触媒41を通過する排気の温度を高めることができる。 However, since SOx has a stronger binding force than NOx, in order to reduce the occluded SOx, the temperature of the NOx catalyst 41 and the temperature of the exhaust gas passing through the NOx catalyst 41 are set to a higher temperature (about 600 ° C.) than during DeNOx control. There is a need to. On the other hand, as described above, if the unburned fuel is oxidized in the oxidation catalyst 42, the temperature of the exhaust gas passing through the first catalyst 43 and the NOx catalyst 41 can be increased.

そこで、本実施形態では、DeSOx制御として、DeNOx制御と同様にポスト噴射を行って排気の空燃比を通常運転時よりもリッチにして理論空燃比近傍あるいはこれよりも小さくする(以下、適宜、単にリッチにするという)リッチステップと、排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつ(以下、適宜、単にリーンにするという)ポスト噴射を行って酸化触媒42に空気と未燃の燃料とを供給してこれらを酸化触媒42で酸化させるリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数回実施する。 Therefore, in the present embodiment, as DeSOx control, post-injection is performed in the same manner as in DeNOx control to make the air-fuel ratio of the exhaust richer than in normal operation and to be near or smaller than the theoretical air-fuel ratio (hereinafter, as appropriate, simply). The rich step (to make it rich) and post-injection while making the air-fuel ratio of the exhaust leaner than the theoretical air-fuel ratio (hereinafter, simply referred to as lean) are performed to feed air and unburned fuel to the oxidation catalyst 42. A plurality of rich lean cycles are performed, including a lean step of feeding and oxidizing them with the oxidation catalyst 42.

リッチステップでは、アクティブDeNOx制御と同様に、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼するタイミング(膨張行程の前半であって、例えば、圧縮上死点後30~70°CA)でポスト噴射を実施する。 In the rich step, similar to the active DeNOx control, the post-injected fuel is post-injected at the timing of combustion in the combustion chamber 6 (the first half of the expansion stroke, for example, 30 to 70 ° CA after the compression top dead center). To carry out.

具体的には、リッチステップにおけるポスト噴射時期(追加噴射時期)は、最初のリッチリーンサイクルにおいて最も進角側の初期ポスト噴射時期に設定されており、後続するリッチリーンサイクルにおいてポスト噴射時期が段階的に遅角側に設定された後、最終的に最終ポスト噴射時期に一定に維持される。例えば、初期ポスト噴射時期が圧縮上死点後40°CAに設定されており、最終ポスト噴射時期が圧縮上死点後70°CAに設定され、この間に2回のリッチリーンサイクルが設定されている場合に、この間のポスト噴射時期は、初期ポスト噴射時期から最終ポスト噴射時期へ向かって段階的に遅くなるように、圧縮上死点後50°CA及び60°CAにそれぞれ設定されている。 Specifically, the post injection timing (additional injection timing) in the rich step is set to the initial post injection timing on the most advanced angle side in the first rich lean cycle, and the post injection timing is set in the subsequent rich lean cycle. After being set to the retard side, it is finally maintained constant at the final post injection timing. For example, the initial post injection timing is set to 40 ° CA after compression top dead center, the final post injection timing is set to 70 ° CA after compression top dead center, and two rich lean cycles are set during this period. If so, the post-injection timing during this period is set to 50 ° CA and 60 ° CA after the compression top dead center so as to be gradually delayed from the initial post-injection timing to the final post-injection timing, respectively.

そして、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λを1.0程度として混合気および排気の空燃比を理論空燃比近傍にする。例えば、リッチステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ=0.94~1.06程度とする。 Then, in the rich step, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the exhaust is set to be close to the stoichiometric air-fuel ratio by setting the excess air ratio λ of the air-fuel mixture and the exhaust to about 1.0. For example, in the rich step, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture and the exhaust gas is set to about λ = 0.94 to 1.06.

また、リッチステップでは、アクティブDeNOx制御と同様に、ポスト噴射された燃料の燃焼に伴う煤を抑制しつつこの燃焼の安定性を高めるべく、第1EGRバルブ57を全閉にする一方、第2EGRバルブ60を開弁させ且つ第2EGRバルブ60の開度を通常運転時よりも小さくする。また、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、混合気の空燃比が低くなるように、スロットルバルブ23、排気側バイパスバルブ49およびウエストゲートバルブ54を、それぞれ、吸入空気量が通常運転時よりも減少するように制御する。 Further, in the rich step, as in the case of active DeNOx control, the first EGR valve 57 is fully closed while the second EGR valve is fully closed in order to improve the stability of this combustion while suppressing the soot associated with the combustion of the post-injected fuel. The valve 60 is opened and the opening degree of the second EGR valve 60 is made smaller than in normal operation. Further, the PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) sets the throttle valve 23, the exhaust side bypass valve 49 and the wastegate valve 54 so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is low, respectively, when the intake air amount is smaller than that during normal operation. Is also controlled to decrease.

一方、リーンステップでは、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼しないタイミング(膨張行程の後半であって、例えば、圧縮上死点後100°CA~120°CA)でポスト噴射を実施する。そして、混合気および排気の空気過剰率λを1以上として混合気および排気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする。例えば、リーンステップでは、混合気および排気の空気過剰率λをλ=1.2~1.4程度とする。また、リーンステップでは、未燃燃料に起因するデポジットによってEGRクーラー等が閉塞するのを防止するべく、第1EGRバルブ57および第2EGRバルブ60を全閉にする。 On the other hand, in the lean step, post-injection is performed at a timing when the post-injected fuel does not burn in the combustion chamber 6 (in the latter half of the expansion stroke, for example, 100 ° CA to 120 ° CA after the compression top dead center). .. Then, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the exhaust is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio by setting the excess air ratio λ of the air-fuel mixture and the exhaust to 1 or more. For example, in the lean step, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture and the exhaust gas is set to about λ = 1.2 to 1.4. Further, in the lean step, the first EGR valve 57 and the second EGR valve 60 are fully closed in order to prevent the EGR cooler and the like from being blocked by the deposit caused by the unburned fuel.

このようにDeSOx制御では燃焼室6内の混合気の空燃比をリーンにする必要がある。そのため、エンジン負荷が高く混合気の空燃比を十分にリーンにできない第2領域R2ではDeSOx制御を実施するのは難しい。一方、前記のように、ポスト噴射を燃焼させる制御は第1領域R1で行われるのが好ましい。そこで、本実施形態では、第1領域(特定運転領域)R1でエンジン本体1が運転されているときにのみDeSOx制御を実施する。 As described above, in DeSOx control, it is necessary to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 lean. Therefore, it is difficult to perform DeSOx control in the second region R2 where the engine load is high and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture cannot be sufficiently lean. On the other hand, as described above, the control for burning the post injection is preferably performed in the first region R1. Therefore, in the present embodiment, DeSOx control is performed only when the engine main body 1 is operated in the first region (specific operation region) R1.

なお、PCM200は、アクセル開度等から算出される要求トルクに対応する燃料噴射量をメイン噴射量として算出する。次に、PCM200は、第1触媒43(NOx触媒41)の上流側に設けられた排気O2センサSN4によって検出された排気の酸素濃度と、エアフローセンサSN2によって検出された吸入空気量と、燃焼室6に導入されるEGRガスの量とに基づいて燃焼室6内の酸素濃度(燃焼前の酸素濃度)を推定する。そして、推定した燃焼室6内の酸素濃度つまり吸気の酸素濃度に基づいてポスト噴射量の基本的な値を算出する。なお、EGRガスの量はエンジンの運転状態やEGRバルブ57、60の前後差圧等から推定される。次に、PCM200は、この基本的なポスト噴射量を、排気O2センサSN4によって検出された排気の酸素濃度とメイン噴射の量等に基づいてフィードバック補正する。つまり、PCM200は、検出された排気の酸素濃度に対応する排気の空燃比が目標の空燃比となるようにポスト噴射量をフィードバック制御し、これにより排気の空燃比を適切な値にする。このように、本実施形態では、ポスト噴射の噴射量を変更することで排気ガスの空気過剰率λを変更する。 The PCM200 calculates the fuel injection amount corresponding to the required torque calculated from the accelerator opening and the like as the main injection amount. Next, the PCM200 has an exhaust oxygen concentration detected by the exhaust O2 sensor SN4 provided on the upstream side of the first catalyst 43 (NOx catalyst 41), an intake air amount detected by the airflow sensor SN2, and a combustion chamber. The oxygen concentration (oxygen concentration before combustion) in the combustion chamber 6 is estimated based on the amount of EGR gas introduced into 6. Then, the basic value of the post injection amount is calculated based on the estimated oxygen concentration in the combustion chamber 6, that is, the oxygen concentration of the intake air. The amount of EGR gas is estimated from the operating state of the engine, the front-rear differential pressure of the EGR valves 57 and 60, and the like. Next, the PCM 200 feedback-corrects this basic post-injection amount based on the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the exhaust O2 sensor SN4, the amount of the main injection, and the like. That is, the PCM 200 feedback-controls the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust corresponding to the detected oxygen concentration of the exhaust becomes the target air-fuel ratio, thereby making the air-fuel ratio of the exhaust an appropriate value. As described above, in the present embodiment, the excess air ratio λ of the exhaust gas is changed by changing the injection amount of the post injection.

ここで、前記のように、燃焼室6内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし且つポスト噴射をその燃料を燃焼させることなく実施すれば、PMを燃焼除去することができるため、リーンステップの実施時にPMの燃焼除去が可能となる。そして、本実施形態では、リーンステップの実施時にPMの燃焼除去が可能となるように、リーンステップにおける混合気の空燃比を、前記のように、DPF再生制御時の空燃比と同じ値となるように(空気過剰率λがλ=1.2~1.4となるように)している。 Here, as described above, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the post-injection is performed without burning the fuel, PM can be burned and removed. , PM combustion can be removed when the lean step is performed. Then, in the present embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the lean step is set to the same value as the air-fuel ratio in the DPF regeneration control as described above so that the combustion of PM can be removed when the lean step is performed. (So that the air-fuel ratio λ is λ = 1.2 to 1.4).

(2-5)尿素水の噴射制御
次に、尿素インジェクタ45の噴射制御について説明する。以下では、適宜、尿素インジェクタ45から噴射される尿素の量を、尿素噴射量という。前記のように、尿素インジェクタ45の噴射制御は、PCM200からの情報を得ながらDCU300が実施する。
(2-5) Injection Control of Urea Water Next, the injection control of the urea injector 45 will be described. Hereinafter, the amount of urea injected from the urea injector 45 is appropriately referred to as a urea injection amount. As described above, the injection control of the urea injector 45 is carried out by the DCU 300 while obtaining the information from the PCM 200.

NOx還元持、すなわちDeNOx制御持若しくはDeSOx制御持には、NOx触媒41から、NHが放出されてSCR触媒46に導入される。そのため、DeNOx制御若しくはDeSOx制御の実施時の尿素噴射量を、これらの制御を実施していないときの尿素噴射量と同じ量にすると、SCR触媒46に供給されるNHの量が過大となり、SCR触媒46よりも下流側にNHがすり抜けるおそれがある。そこで、DeNOx制御時及びDeSOx制御持はこれらの制御を実施していない時よりも尿素噴射量を少なくする。 For NOx reduction, that is, DeNOx control or DeSOx control, NH 3 is released from the NOx catalyst 41 and introduced into the SCR catalyst 46. Therefore, if the urea injection amount when DeNOx control or DeSOx control is performed is the same as the urea injection amount when these controls are not performed, the amount of NH 3 supplied to the SCR catalyst 46 becomes excessive. There is a risk that NH 3 will slip on the downstream side of the SCR catalyst 46. Therefore, when DeNOx is controlled and when DeSOx is controlled, the urea injection amount is smaller than when these controls are not performed.

しかしながら、DeNOx制御時及びDeSOx制御持の尿素噴射量を、運転条件によらず単純にこれらの制御を実施していない時よりも少ない所定の量に制御しただけでは、SCR触媒46に供給されるNHの量が、過大になるあるいは不足して、SCR触媒46よりも下流側に多くのNHがすり抜け若しくはSCR触媒46において適切にNOxが浄化されないおそれがあることが分かった。したがって、本実施形態では、DCU300によって、DeNOx制御持及びDeSOx制御持にNOx触媒41から放出されるNH量が推定され、推定されたNH量が多いほど尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ45が制御されている。 However, if the urea injection amount during DeNOx control and DeSOx control is controlled to a predetermined amount that is smaller than that when these controls are simply not performed regardless of the operating conditions, the urea injection amount is supplied to the SCR catalyst 46. It has been found that the amount of NH 3 may be excessive or insufficient, and a large amount of NH 3 may slip through the downstream side of the SCR catalyst 46 or NOx may not be properly purified in the SCR catalyst 46. Therefore, in the present embodiment, the DCU300 estimates the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 for DeNOx control and DeSOx control, and the larger the estimated NH 3 amount , the smaller the urea injection amount. The injector 45 is controlled.

以下に、NOx触媒41から放出されるNH量の推定手順について説明する。 The procedure for estimating the amount of NH3 released from the NOx catalyst 41 will be described below.

本実施形態では、DCU300に、機能的に、第1推定部301と、第2推定部302とが設けられている。 In the present embodiment, the DCU 300 is functionally provided with a first estimation unit 301 and a second estimation unit 302.

第1推定部301は、DeNOx制御時及びDeSOx制御持において、NOx触媒41に吸蔵されていたNOxと、還元剤であるH等が結合することで生成されたNH(以下、適宜、第1NHという)の量を推定する。 The first estimation unit 301 is NH 3 generated by binding NOx stored in the NOx catalyst 41 with H or the like as a reducing agent during DeNOx control and DeSOx control (hereinafter, appropriately, the first NH). 3 ) is estimated.

第2推定部302は、DeNOx制御時及びDeSOx制御時に、エンジン本体1で生成されてNOx触媒41に流入したNOx(以下、適宜、RawNOx)と還元剤であるH等がNOx触媒41にて結合することで生成されたNH(以下、適宜、第2NHという)の量を推定する。 In the second estimation unit 302, NOx (hereinafter, appropriately, RawNOx) generated in the engine body 1 and flowing into the NOx catalyst 41 and H or the like as a reducing agent are combined by the NOx catalyst 41 during DeNOx control and DeSOx control. The amount of NH 3 produced by this (hereinafter, appropriately referred to as the second NH 3 ) is estimated.

第1推定部301は、まず、NOx触媒41の現在のNOx吸蔵量を推定する。次に、第1推定部301は、このNOx吸蔵量の推定値に、第1温度係数β1、第1流量係数β2、第1A/F係数β3、および、第1熱劣化係数β4をそれぞれ掛けることで、第1NHの量を算出する。 The first estimation unit 301 first estimates the current NOx storage amount of the NOx catalyst 41. Next, the first estimation unit 301 multiplies the estimated value of the NOx storage amount by the first temperature coefficient β1, the first flow coefficient β2, the first A / F coefficient β3, and the first thermal deterioration coefficient β4, respectively. Then, the amount of the first NH 3 is calculated.

第1温度係数β1は、NOx触媒41の温度に応じて設定される。具体的には、温度係数β1は、NOx触媒41の温度が高いほど小さい値とされる。つまり、NOx触媒41の温度が高い方がNOx触媒41に吸蔵されているNOxがHNに変換される反応が促進されることがわかっており、NOx触媒41の温度が高い方が第1NH量が大きく算出されるように、第1温度係数β1が設定されている。 The first temperature coefficient β1 is set according to the temperature of the NOx catalyst 41. Specifically, the temperature coefficient β1 is set to a smaller value as the temperature of the NOx catalyst 41 increases. That is, it is known that the higher the temperature of the NOx catalyst 41, the more the reaction in which the NOx occluded in the NOx catalyst 41 is converted into HN 3 is promoted, and the higher the temperature of the NOx catalyst 41, the first NH 3 The first temperature coefficient β1 is set so that the amount is calculated to be large.

第1流量係数β2は、排気流量に応じて設定される。具体的には、第1流量係数β2は、排気流量が多いほど大きい値とされる。つまり、排気流量が多いほどNOx触媒41に流入する還元材の量が多くなりNOx触媒41から放出されるHN量は増大するので、これに対応して、排気流量が多い方が第1NH量が大きく算出されるように第1流量係数β2が設定されている。 The first flow coefficient β2 is set according to the exhaust flow rate. Specifically, the first flow coefficient β2 is set to a larger value as the exhaust flow rate increases. That is, as the exhaust flow rate increases , the amount of the reducing material flowing into the NOx catalyst 41 increases and the amount of HN 3 released from the NOx catalyst 41 increases. The first flow coefficient β2 is set so that the amount is calculated to be large.

第1A/F係数β3は、排気ガスの空燃比(A/F)に応じて設定される。具体的には、A/F係数β3は、排気ガスの空燃比が小さい(リッチ)ほど大きい値とされる。つまり、排気ガスの空燃比がリッチであるほどNOx触媒41に流入する還元材の量が多くなりNOx触媒41から放出されるNH量は増大するので、これに対応して、排気流量が多い方が第1NH量が大きく算出されるように第1A/F係数β3が設定されている。 The first A / F coefficient β3 is set according to the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas. Specifically, the A / F coefficient β3 is set to a larger value as the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller (richer). That is, the richer the air-fuel ratio of the exhaust gas, the larger the amount of the reducing material flowing into the NOx catalyst 41 and the larger the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41. The first A / F coefficient β3 is set so that the first NH3 amount is calculated to be larger.

第1熱劣化係数β4は、NOx触媒41の劣化度合いに応じて設定される係数である。PCM200は、車両の走行時間やDeNOx制御の実施回数等に基づいてNOx触媒41の劣化度合いを推定しており、熱劣化係数β4は、この推定された劣化度合いが高いほど(劣化が進んでいるほど)、大きい値とされる。つまり、NOx触媒41の劣化度合いが高い方がNOx触媒41に吸蔵されているNOxがNHに変換される反応が促進されることがわかっており、これに対応して劣化度合いが高い方が第1NH量が大きく算出されるように、熱劣化係数β4が設定されている。 The first thermal deterioration coefficient β4 is a coefficient set according to the degree of deterioration of the NOx catalyst 41. The PCM200 estimates the degree of deterioration of the NOx catalyst 41 based on the traveling time of the vehicle, the number of times DeNOx control is performed, and the like, and the thermal deterioration coefficient β4 increases as the estimated degree of deterioration increases (deterioration progresses). Approximately), it is considered to be a large value. That is, it is known that the higher the degree of deterioration of the NOx catalyst 41 is, the more the reaction in which the NOx occluded in the NOx catalyst 41 is converted into NH 3 is promoted, and the higher the degree of deterioration is correspondingly. The thermal deterioration coefficient β4 is set so that the amount of the first NH 3 is calculated to be large.

第2推定部302は、まず、エンジン本体1から排出されるRawNOxの量(流量)を推定する。本実施形態では、RawNOxの流量は、排気流量と混合気の空気過剰率λ等から推定される。次に、第2推定部302は、この吸蔵NOx量の推定値に、第2流量係数β22および第2A/F係数β23をそれぞれ掛けることで、第2NHの量を算出する。 The second estimation unit 302 first estimates the amount (flow rate) of RawNOx discharged from the engine body 1. In the present embodiment, the flow rate of RawNOx is estimated from the exhaust flow rate, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture, and the like. Next, the second estimation unit 302 calculates the amount of the second NH 3 by multiplying the estimated value of the storage NOx amount by the second flow coefficient β22 and the second A / F coefficient β23, respectively.

第2流量係数β22は、排気流量に応じて設定される。具体的には、第2流量係数β22は、第1流量係数β2と同様に、排気流量が多いほど大きい値とされる。ただし、NOx触媒41に吸蔵されていたNOxと異なり、RawNOxに対してNOx触媒41の温度が与える影響はNOx触媒41の温度が所定温度以上になると同等となり、第2流量係数β22はNOx触媒41の温度が所定温度以上では一定値とされる。 The second flow coefficient β22 is set according to the exhaust flow rate. Specifically, the second flow coefficient β22, like the first flow coefficient β2, has a larger value as the exhaust flow rate increases. However, unlike NOx stored in the NOx catalyst 41, the effect of the temperature of the NOx catalyst 41 on RawNOx becomes equivalent when the temperature of the NOx catalyst 41 becomes a predetermined temperature or higher, and the second flow rate coefficient β22 is the NOx catalyst 41. When the temperature of is above a predetermined temperature, it is a constant value.

第2A/F係数β23は、排気ガスの空燃比(A/F)に応じて設定される。具体的には、第2A/F係数β23は、第2A/F係数β3と同様に、排気ガスの空燃比が小さい(リッチ)ほど大きい値とされる。ただし、NOx触媒41に吸蔵されていたNOxと異なり、RawNOxに対して排気ガスの空燃比が与える影響は排気の空燃比が所定値以下になると同等となり、第2A/F係数β23は排気ガスの空燃比が所定値以上では一定値とされる。 The second A / F coefficient β23 is set according to the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas. Specifically, the second A / F coefficient β23 is set to a larger value as the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller (rich), similarly to the second A / F coefficient β3. However, unlike NOx stored in the NOx catalyst 41, the effect of the air-fuel ratio of the exhaust gas on RawNOx is equivalent when the air-fuel ratio of the exhaust is equal to or less than a predetermined value, and the second A / F coefficient β23 is that of the exhaust gas. When the air-fuel ratio is equal to or higher than a predetermined value, it is a constant value.

このようにして、本実施形態では、第1NHの量と第2NHの量とが推定される。
そして、DCU300は、これら第1NHの量と第2NHの量とを合わせた量を、D
eNOx制御時及びDeSOx制御時に、NOx触媒41から放出されるNHとして算出する。
In this way, in this embodiment, the amount of the first NH 3 and the amount of the second NH 3 are estimated.
Then, the DCU300 sets the total amount of the first NH 3 and the second NH 3 to D.
It is calculated as NH 3 released from the NOx catalyst 41 during eNOx control and DeSOx control.

DCU300は、DeNOx制御時およびDeSOx制御持においてNOx触媒41から放出されるNH量を推定し、これを、これらの制御が実施されていないときの尿素噴射量から減算し、その値を最終的な尿素噴射量として尿素インジェクタ45を制御する。 The DCU300 estimates the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 during DeNOx control and with DeSOx control, subtracts this from the urea injection amount when these controls are not performed, and finally the value is obtained. The urea injector 45 is controlled as a urea injection amount.

(2-6)制御の流れ
次に、アクティブDeNOx制御、DPF再生制御およびDeSOx制御の流れについて図6のフローチャートを用いて説明する。
(2-6) Control Flow Next, the flow of active DeNOx control, DPF regeneration control, and DeSOx control will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS1では、PCM200は、DPF再生許可フラグが1であるか否かを判定する。この判定がNOであれば、ステップS20に進み、PCM200は通常制御を実施した後、処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、ステップS1の判定がYESであれば、ステップS2に進む。DPF再生許可フラグは、DPF44の再生が許可されると1となり、DPFの再生を禁止するときに0となるフラグである。本実施形態では、DPF再生許可フラグは、DPF44のPM堆積量が前記再生開始堆積量以上になると1とされ、PM堆積量が再生終了堆積量以下になると0とされる。再生終了堆積量は、もはやDPF44からPMを除去することが必要ない程度にまで低下したPM堆積量であり、例えば、0付近の値に設定されている。 In step S1, the PCM 200 determines whether or not the DPF regeneration permission flag is 1. If this determination is NO, the process proceeds to step S20, the PCM200 performs normal control, and then ends the process (returns to step S1). On the other hand, if the determination in step S1 is YES, the process proceeds to step S2. The DPF regeneration permission flag is a flag that becomes 1 when the regeneration of the DPF 44 is permitted and becomes 0 when the regeneration of the DPF is prohibited. In the present embodiment, the DPF regeneration permission flag is set to 1 when the PM accumulation amount of the DPF44 is equal to or greater than the regeneration start accumulation amount, and is set to 0 when the PM accumulation amount is equal to or less than the regeneration end accumulation amount. The regeneration end deposit amount is a PM deposit amount reduced to such an extent that it is no longer necessary to remove PM from the DPF44, and is set to a value near 0, for example.

ステップS2にて、PCM200は、エンジン本体1が第1領域R1で運転されているか否かを判定する。この判定がNOであれば、ステップS20に進み、PCM200は通常制御を実施した後、処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、ステップS2の判定がYESであれば、ステップS3に進む。 In step S2, the PCM 200 determines whether or not the engine body 1 is being operated in the first region R1. If this determination is NO, the process proceeds to step S20, the PCM200 performs normal control, and then ends the process (returns to step S1). On the other hand, if the determination in step S2 is YES, the process proceeds to step S3.

ステップS3では、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、アクティブDeNOx制御を実施する。 In step S3, the PCM 200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) carries out active DeNOx control.

ステップS3の後はステップS4に進む。ステップS4では、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、吸蔵NOx量が予め設定されたDeNOx終了判定量以下であるか否か、つまり、アクティブDeNOx制御の実施に伴って吸蔵NOx量がDeNOx終了判定量以下まで低下したか否かを判定する。この判定がNOであれば、ステップS2に戻る。一方、この判定がYESであれば、ステップS5に進む。つまり、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、吸蔵NOx量がDeNOx終了判定量以下となりステップS4の判定がYESとなるまで、アクティブDeNOx制御を継続する。DeNOx終了判定量は、例えば、0付近の値に設定されている。 After step S3, the process proceeds to step S4. In step S4, the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) determines whether or not the storage NOx amount is equal to or less than the preset DeNOx end determination amount, that is, the storage NOx amount is DeNOx as the active DeNOx control is performed. It is determined whether or not the amount has dropped to the end determination amount or less. If this determination is NO, the process returns to step S2. On the other hand, if this determination is YES, the process proceeds to step S5. That is, the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) continues the active DeNOx control until the storage NOx amount is equal to or less than the DeNOx end determination amount and the determination in step S4 is YES. The DeNOx end determination amount is set to a value near 0, for example.

なお、DeNOx制御の実施中に、DCU300は、NOx触媒41から放出されるNHの量を推定し、該推定量が多いほど尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ45を制御する。 During the DeNOx control, the DCU 300 estimates the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41, and controls the urea injector 45 so that the larger the estimated amount, the smaller the urea injection amount.

そして、ステップS4の判定がYESとなると、PCM200(NOx触媒リッチパージ制御部201)は、ステップS5に進む。ステップS5では、PCM200は、アクティブDeNOx制御を停止してDPF再生制御を実施(開始)する。ステップS5の次は、ステップS6に進む。 Then, when the determination in step S4 is YES, the PCM200 (NOx catalyst rich purge control unit 201) proceeds to step S5. In step S5, the PCM 200 stops the active DeNOx control and implements (starts) the DPF regeneration control. Following step S5, the process proceeds to step S6.

ステップS6では、PCM200(PMフィルタ再生制御部203)は、PM堆積量が予め設定されたDeSOx開始堆積量(基準量)以下か否かを判定する。この判定がNOであれば、PCM200(PMフィルタ再生制御部203)は、ステップS5に戻る。つまり、PCM200(PMフィルタ再生制御部203)は、PM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低下するまでDPF再生制御を継続する。DeSOx開始堆積量は、再生開始堆積量の10%以上20%以下の量に設定されており、本実施形態では再生開始堆積量の10%に設定されている。 In step S6, the PCM 200 (PM filter regeneration control unit 203) determines whether or not the PM deposit amount is equal to or less than the preset DeSOx start deposit amount (reference amount). If this determination is NO, the PCM 200 (PM filter reproduction control unit 203) returns to step S5. That is, the PCM200 (PM filter regeneration control unit 203) continues the DPF regeneration control until the PM deposition amount drops below the DeSOx start deposition amount. The DeSOx start deposit amount is set to an amount of 10% or more and 20% or less of the regeneration start deposit amount, and in this embodiment, it is set to 10% of the regeneration start deposit amount.

そして、PM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低下してステップS6の判定がYESとなると、PCM200は、ステップS7に進む。ステップS7では、PCM200は、エンジン本体1が第1領域R1で運転されているか否かを判定する。この判定がNOであれば、ステップS20に進み、PCM200は通常制御を実施した後、処理を終了する(ステップS1に戻る)。 Then, when the PM deposit amount decreases to the DeSOx start deposit amount or less and the determination in step S6 becomes YES, the PCM 200 proceeds to step S7. In step S7, the PCM 200 determines whether or not the engine body 1 is being operated in the first region R1. If this determination is NO, the process proceeds to step S20, the PCM200 performs normal control, and then ends the process (returns to step S1).

一方、ステップS7の判定がYESであれば、ステップS100に進み、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、DeSOx制御を開始する。すなわち、PM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低下するとDeSOx制御に切り替わるので、NOx触媒41が、DPF44を再生させるのに適したDPF再生条件、すなわち理論空燃比よりリーンとされ且つ高温の条件下に晒されることが抑制される。 On the other hand, if the determination in step S7 is YES, the process proceeds to step S100, and the PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) starts DeSOx control. That is, when the PM deposition amount drops below the DeSOx start deposition amount, the control is switched to DeSOx control. Exposure to is suppressed.

ここで、本願の発明者は、NOx触媒41が、DPF再生条件下に長く晒されると、DeSOx制御によっても吸蔵SOxを脱離させ難くなることを突き止めた。DeSOx制御によっても吸蔵SOxを脱離させ難くなるのは次の理由によると考えられる。図7に模式的に示すように、吸蔵SOxは、NOx触媒41上で例えば吸蔵剤41bに吸蔵されている。図7(a)に示すように、NOx触媒41がDPF再生条件下に晒されると、吸蔵剤41bが凝集しやすくなる。 Here, the inventor of the present application has found that when the NOx catalyst 41 is exposed to the DPF regeneration condition for a long time, it becomes difficult to desorb the occluded SOx even by the DeSOx control. It is considered that the reason why it is difficult to desorb the occlusion SOx even by the DeSOx control is as follows. As schematically shown in FIG. 7, the occluded SOx is occluded on the NOx catalyst 41, for example, in the occluded agent 41b. As shown in FIG. 7A, when the NOx catalyst 41 is exposed to the DPF regeneration condition, the occlusion agent 41b tends to aggregate.

さらにNOx触媒41がDPF再生条件の下より高温若しくはより長時間晒されると、図7(b)に示すように吸蔵剤41bの凝集がさらに促進されて、吸蔵SOxが触媒金属41aと反応し難くなってしまう。なお、DPF44の再生には一般に長時間を要するため、NOx触媒41はDPF再生条件下に長時間晒されやすい。この結果、吸蔵SOxは、DeSOx制御によっても、NOx触媒41から脱離させ難くなる。 Further, when the NOx catalyst 41 is exposed to a higher temperature or a longer time under the DPF regeneration conditions, the aggregation of the occlusal agent 41b is further promoted as shown in FIG. 7 (b), and the occlusal SOx is less likely to react with the catalyst metal 41a. turn into. Since the regeneration of the DPF 44 generally takes a long time, the NOx catalyst 41 is easily exposed to the DPF regeneration conditions for a long time. As a result, the occluded SOx is difficult to be desorbed from the NOx catalyst 41 even by the DeSOx control.

これに対して、本実施形態では、上述したように、PM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低下するとDeSOx制御が開始されるので、NOx触媒41がDPF再生条件下に長時間晒されることが抑制される。この結果、NOx触媒41における吸蔵剤41bの凝集が抑制されるので、後続するDeSOx制御によって、SOxをNOx触媒41から容易に脱離させやすい。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, when the PM deposition amount drops below the DeSOx start deposition amount, the DeSOx control is started, so that the NOx catalyst 41 is exposed to the DPF regeneration condition for a long time. It is suppressed. As a result, the aggregation of the occlusion agent 41b in the NOx catalyst 41 is suppressed, so that SOx can be easily desorbed from the NOx catalyst 41 by the subsequent DeSOx control.

図8を参照して、ステップS100に係るDeSOx制御を説明する。PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、ステップS101において、DeSOxサイクル数nが1か否かを判定する。ここで、DeSOxサイクル数nとは、DeSOx制御において、次に実施されるリッチリーンサイクルが何回目の実施回数であるかを示している。すなわち、DeSOxサイクル数nが1であれば、DPF再生制御からDeSOx制御に切り替えられて、最初のリッチリーンサイクルであることを意味している。 DeSOx control according to step S100 will be described with reference to FIG. The PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) determines in step S101 whether or not the DeSOx cycle number n is 1. Here, the DeSOx cycle number n indicates the number of times the next rich lean cycle is executed in the DeSOx control. That is, if the DeSOx cycle number n is 1, it means that the DPF regeneration control is switched to the DeSOx control and the cycle is the first rich lean cycle.

ステップS101の判定がYES、すなわち最初のリッチリーンサイクルである場合、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、ステップS103に進み、リッチステップのポスト噴射時期を初期ポスト噴射時期に設定する。本実施形態では、初期ポスト噴射時期は圧縮上死点後40°CAに設定されており、このポスト噴射時期は、全てのリッチリーンサイクルにおいて最も進角側に設定されている。 If the determination in step S101 is YES, that is, the first rich lean cycle, the PCM 200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) proceeds to step S103 and sets the post injection timing of the rich step to the initial post injection timing. In the present embodiment, the initial post-injection timing is set to 40 ° CA after the compression top dead center, and this post-injection timing is set to the most advanced side in all rich lean cycles.

ステップS101の判定がNOであれば、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、ステップS102に進み、DeSOxサイクル数nが所定サイクル数n0未満か否かを判定する。ここで所定サイクル数n0とは、リッチステップにおけるポスト噴射時期が最終ポスト噴射時期より進角側に設定されるサイクル数を意味している。 If the determination in step S101 is NO, the PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) proceeds to step S102 and determines whether or not the DeSOx cycle number n is less than the predetermined cycle number n0. Here, the predetermined number of cycles n0 means the number of cycles in which the post injection timing in the rich step is set to the advance angle side from the final post injection timing.

ステップS102の判定がYESであれば、リッチステップにおけるポスト噴射時期は1回前のリッチリーンサイクルのリッチステップにおけるポスト噴射時期より遅角側に設定される。ステップS102の判定がNOであれば、リッチステップにおけるポスト噴射時期は、最終ポスト噴射時期に設定される。 If the determination in step S102 is YES, the post injection timing in the rich step is set to the retard side from the post injection timing in the rich step of the rich lean cycle one time before. If the determination in step S102 is NO, the post injection timing in the rich step is set to the final post injection timing.

本実施形態では、所定サイクル数n0は3に設定されている。すなわち、DeSOx制御において、3回目のリッチリーンサイクルまで、リッチステップにおけるポスト噴射時期が段階的に遅角側に設定され、4回目以降は最終ポスト噴射時期に一定に維持される。例えば、リッチステップにおけるポスト噴射時期は、最初が最も進角側の噴射時期である圧縮上死点後40°CAに設定され、その後、リッチリーンサイクルの回数が増大するにつれて、圧縮上死点後50°CA、60°CAと段階的に増大し、4回目以降に圧縮上死点後70°CAに一定に維持される。 In this embodiment, the predetermined number of cycles n0 is set to 3. That is, in the DeSOx control, the post injection timing in the rich step is set to the retard side stepwise until the third rich lean cycle, and is maintained constant at the final post injection timing after the fourth injection. For example, the post-injection timing in the rich step is initially set to 40 ° CA after compression top dead center, which is the most advanced injection timing, and then after compression top dead center as the number of rich lean cycles increases. It gradually increases to 50 ° CA and 60 ° CA, and is maintained constant at 70 ° CA after the compression top dead center after the fourth time.

ステップS103~S105の後はいずれも、ステップS106に進む。ステップS106ではリッチステップが所定時間実施され、次にステップS107に進む。ステップS107ではリーンステップが所定時間実施され、次にステップS108に進む。ステップS108では、DeSOxサイクル数nがn+1にカウントアップされ、すなわちDeSOxサイクル数が1つ増大する。 After steps S103 to S105, the process proceeds to step S106. In step S106, the rich step is executed for a predetermined time, and then the process proceeds to step S107. In step S107, a lean step is performed for a predetermined time, and then the process proceeds to step S108. In step S108, the number of DeSOx cycles n is counted up to n + 1, that is, the number of DeSOx cycles is increased by one.

ステップS108の後はステップS8に進む。前記のように、DeSOx制御では、リッチステップとリーンステップとを含むリッチリーンサイクルが複数サイクル数実施され、リッチステップでは吸蔵SOxが脱離され、リーンステップではNOx触媒の温度が高く維持されるともにDPF44からPMが燃焼除去される。すなわち、リッチステップにおいて吸蔵SOxが減少し、リーンステップにおいてPMが減少する。 After step S108, the process proceeds to step S8. As described above, in DeSOx control, a plurality of rich lean cycles including a rich step and a lean step are carried out, the occluded SOx is desorbed in the rich step, and the temperature of the NOx catalyst is maintained high in the lean step. PM is burned off from DPF44. That is, the occluded SOx decreases in the rich step, and the PM decreases in the lean step.

また、DeSOx制御の実施中に、DCU300は、NOx触媒41から放出されたNHの量を推定し、該推定量が多いほど尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ45を制御する。 Further, during the implementation of DeSOx control, the DCU 300 estimates the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41, and controls the urea injector 45 so that the larger the estimated amount, the smaller the urea injection amount.

ここで、本実施形態では、DeSOx制御時に、最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期が最も進角側の噴射時期である初期ポスト噴射時期に設定されており、この結果、ポスト噴射による燃料を気筒内で燃焼させやすく排温が上昇するので、NOx触媒41から放出されるNHの量が増大しやすい。後続するリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップのポスト噴射時期が段階的に遅くなるので、NOx触媒41から放出されるNH3の量が段階的に減少する。したがって、DCU300は、リッチステップにおけるポスト噴射時期が進角側に設定されているほど、尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ45を制御する。 Here, in the present embodiment, during DeSOx control, the post injection timing of the rich step in the first rich lean cycle is set to the initial post injection timing, which is the injection timing on the most advanced side, and as a result, the post injection is performed. Since the fuel is easily burned in the cylinder and the exhaust temperature rises, the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 tends to increase. In the subsequent rich lean cycle, the post-injection timing of the rich step is gradually delayed, so that the amount of NH3 released from the NOx catalyst 41 is gradually reduced. Therefore, the DCU 300 controls the urea injector 45 so that the urea injection amount decreases as the post injection timing in the rich step is set to the advance angle side.

ステップS9では、PM堆積量が予め設定された再生終了堆積量以下か否かを判定する。この判定がNOであれば、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、ステップS7に戻る。つまり、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、PM堆積量が再生終了堆積量以下に低下するまでDeSOx制御を継続、すなわちリッチリーンサイクルを繰り返す。一方、この判定がYESであれば、PCM200(NOx触媒再生制御部202)は、ステップS20に進み、PCM200は通常制御を実施した後、処理を終了する。 In step S9, it is determined whether or not the PM deposit amount is equal to or less than the preset regeneration end deposit amount. If this determination is NO, the PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) returns to step S7. That is, the PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) continues DeSOx control until the PM deposition amount drops below the regeneration end deposition amount, that is, repeats the rich lean cycle. On the other hand, if this determination is YES, the PCM200 (NOx catalyst regeneration control unit 202) proceeds to step S20, and the PCM200 performs normal control and then ends the process.

図9は、前記の制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。 FIG. 9 is a diagram schematically showing the time change of each parameter when the above control is performed.

時刻t1にてDPF再生許可フラグが0から1に変化すると、アクティブDeNOx制御が実施される。具体的には、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされるとともにポスト噴射が実施される。このとき、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼するように、ポスト噴射の噴射タイミングが比較的進角側(膨張行程前半)とされる。また、第1EGRバルブ57が全閉とされるとともに、第2EGRバルブ60の開度が通常運転時すなわち時刻t1直前の開度よりも小さく(閉じ側に)、ただし、全閉よりも開き側にされる。 When the DPF regeneration permission flag changes from 0 to 1 at time t1, active DeNOx control is executed. Specifically, the air-fuel ratio of the exhaust is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and post-injection is performed. At this time, the injection timing of the post injection is relatively advanced (first half of the expansion stroke) so that the post-injected fuel burns in the combustion chamber 6. Further, the first EGR valve 57 is fully closed, and the opening degree of the second EGR valve 60 is smaller than the opening degree during normal operation, that is, immediately before time t1 (to the closed side), but to the open side rather than the fully closed side. Will be done.

アクティブDeNOx制御の実施に伴い、時刻t1以後、NOx吸蔵量は徐々に低下していく。また、ポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼することで排気の温度が増大することに伴い、時刻t1以後、DPF44の温度が徐々に増大する。また、図示していないが、酸化触媒42の温度も徐々に増大する。 With the implementation of active DeNOx control, the NOx storage amount gradually decreases after time t1. Further, as the post-injected fuel burns in the combustion chamber 6 and the temperature of the exhaust gas increases, the temperature of the DPF 44 gradually increases after the time t1. Although not shown, the temperature of the oxidation catalyst 42 also gradually increases.

さらに、図示は省略するが、DeNOx制御の実施により、NOx触媒41からNHが放出され、尿素噴射量が、DeNOx制御を実施していない場合に比して少なくなるように、尿素インジェクタ45が制御される。 Further, although not shown, the urea injector 45 releases NH 3 from the NOx catalyst 41 by implementing DeNOx control, and the urea injection amount is smaller than that in the case where DeNOx control is not performed. Be controlled.

時刻t2にて、吸蔵NOx量がDeNOx終了判定量以下になると、アクティブDeN
Ox制御は停止され、続いて、DPF再生制御が開始される(PMフィルタ再生ステップ)。
When the amount of occluded NOx becomes equal to or less than the amount of DeNOx end determination at time t2, the active DeN
The Ox control is stopped, and then the DPF regeneration control is started (PM filter regeneration step).

具体的には、時刻t2にて、排気の空燃比は理論空燃比よりもリーンに切り替えられる。また、時刻t2以後もポスト噴射が実施されるが、このポスト噴射の噴射タイミングは遅角側のタイミング(膨張行程後半)とされ、ポスト噴射された燃料は燃焼室6内で燃焼せずに排気通路40に排出される。また、第1EGRバルブ57に加えて第2EGRバルブ60が全閉とされる。 Specifically, at time t2, the air-fuel ratio of the exhaust gas is switched to leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the post injection is carried out after the time t2, but the injection timing of this post injection is set to the timing on the retard side (the latter half of the expansion stroke), and the post-injected fuel is exhausted without being burned in the combustion chamber 6. It is discharged to the passage 40. Further, the second EGR valve 60 is fully closed in addition to the first EGR valve 57.

この制御により、酸化触媒42及び酸化触媒層44dにおける酸化反応によって排気の温度が上昇し、これによりDPF44の温度がさらに増大する。 By this control, the temperature of the exhaust gas rises due to the oxidation reaction in the oxidation catalyst 42 and the oxidation catalyst layer 44d, which further increases the temperature of the DPF 44.

図例では、時刻t2にてDPF44の温度がまだPMを燃焼させることができる温度にまで到達しておらず、時刻t3にてこの温度に到達することでPM堆積量が低下し始める。また、図例では、DPF44の温度がPMを燃焼させることができる温度に到達すると、ポスト噴射量を低減する。 In the illustrated example, the temperature of DPF44 has not yet reached the temperature at which PM can be burned at time t2, and when this temperature is reached at time t3, the PM deposition amount begins to decrease. Further, in the illustrated example, when the temperature of the DPF 44 reaches a temperature at which PM can be burned, the post injection amount is reduced.

時刻t4にてPM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低下、すなわち再生開始堆積量から10%低下すると、DeSOx制御が開始される(NOx触媒再生ステップ)。具体的には、時刻t4にてまずリッチステップが実施されて、噴射時期が比較的進角側であって噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼するように設定されたポスト噴射が実施されるとともに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされる。また、第2EGRバルブ60が開弁される。ただし、アクティブDeNOx制御と同様に、リッチステップにおいても第2EGRバルブ60の開度は、通常運転時の開度つまり時刻t1直前の開度よりも小さく(閉じ側に)される。本実施形態では、リッチステップ時とアクティブDeNOx制御時とで第2EGRバルブ60の開度はほぼ同じとされる。なお、第1EGRバルブ57は全閉に維持される。 When the PM deposition amount drops below the DeSOx start deposit amount at time t4, that is, 10% lower than the regeneration start deposit amount, DeSOx control is started (NOx catalyst regeneration step). Specifically, the rich step is first carried out at time t4, and the post injection is carried out in which the injection timing is relatively advanced and the injected fuel is set to burn in the combustion chamber 6. At the same time, the air-fuel ratio of the exhaust is made richer than the theoretical air-fuel ratio. Further, the second EGR valve 60 is opened. However, similarly to the active DeNOx control, the opening degree of the second EGR valve 60 is made smaller (closed side) than the opening degree during normal operation, that is, the opening degree immediately before time t1 even in the rich step. In the present embodiment, the opening degree of the second EGR valve 60 is substantially the same between the rich step and the active DeNOx control. The first EGR valve 57 is kept fully closed.

次に、時刻t5にてリーンステップが実施されて、噴射時期が比較的遅角側であって噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼しないように設定されたポスト噴射が実施されるとともに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされる。また、第2EGRバルブ60が再び全閉とされる。なお、このときも、第1EGRバルブ57は全閉に維持される。 Next, a lean step is carried out at time t5, and post-injection is carried out in which the injection timing is relatively retarded and the injected fuel is set so as not to burn in the combustion chamber 6. The air-fuel ratio of the exhaust is leaner than the theoretical air-fuel ratio. Further, the second EGR valve 60 is fully closed again. Also at this time, the first EGR valve 57 is kept fully closed.

そして、このリッチステップとリーンステップとが繰り返され、これにより時刻t4以後、吸蔵SOx量は低減していく。詳細には、リッチステップの実施に伴って吸蔵SOx量は低減していく。また、リーンステップの実施によってPM堆積量も低下していく。 Then, the rich step and the lean step are repeated, and as a result, the amount of occluded SOx decreases after the time t4. Specifically, the amount of occluded SOx decreases with the implementation of the rich step. In addition, the amount of PM deposited will decrease due to the implementation of the lean step.

このとき、最初のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップにおけるポスト噴射時期が最も進角した初期ポスト噴射時期に設定されている。以降のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップにおけるポスト噴射時期は、段階的に遅角側に設定され、所定サイクル数n0である4回目以降のリッチリーンサイクルにおいて最終ポスト噴射時期に一定に設定されている。 At this time, in the first rich lean cycle, the post injection timing in the rich step is set to the initial post injection timing with the most advanced angle. In the subsequent rich lean cycle, the post injection timing in the rich step is set to the retard side stepwise, and is set to be constant at the final post injection timing in the fourth and subsequent rich lean cycles having a predetermined number of cycles n0. ..

また、図示は省略するが、DeSOx制御の実施により、NOx触媒41からNHが放出され、尿素噴射量が、DeSOx制御を実施していない場合に比して少なくなるように、尿素インジェクタ45が制御される。 Although not shown, the urea injector 45 releases NH 3 from the NOx catalyst 41 by implementing DeSOx control, and the urea injection amount is smaller than that when DeSOx control is not performed. Be controlled.

ここで、本実施形態では、DeSOx制御時に、最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期が最も進角側である初期ポスト噴射時期に設定されており、この結果、ポスト噴射による燃料を気筒内で燃焼させやすく排温が上昇するので、NOx触媒41から放出されるNHの量が増大しやすい。後続するリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップのポスト噴射時期が段階的に遅くなるので、NOx触媒41から放出されるNHの量が段階的に減少する。したがって、NOx触媒41から放出されるNHの量は、リッチリーンサイクル数が進むにつれて段階的に減少するので、尿素インジェクタ45による尿素噴射量は段階的に増大する。 Here, in the present embodiment, at the time of DeSOx control, the post injection timing of the rich step in the first rich lean cycle is set to the initial post injection timing which is the most advanced side, and as a result, the fuel by the post injection is used in the cylinder. Since it is easy to burn inside and the exhaust temperature rises, the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 tends to increase. In the subsequent rich lean cycle, the post-injection timing of the rich step is gradually delayed, so that the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 is gradually reduced. Therefore, the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 decreases stepwise as the number of rich lean cycles progresses, so that the amount of urea injected by the urea injector 45 increases stepwise.

そして、時刻t6にてSOx吸蔵量がもはやDeSOx制御を必要としない量(例えばゼロ付近)まで低下するが、PM堆積量はまだ再生終了堆積量より多いのでDeSOx制御が継続される。 Then, at time t6, the SOx occlusion amount decreases to an amount that no longer requires DeSOx control (for example, near zero), but the PM accumulation amount is still larger than the regeneration end accumulation amount, so the DeSOx control is continued.

その後、時刻t7にてPM堆積量が再生終了堆積量以下に低下することに伴い、DeSOx制御が終了されて通常制御に切り替わる。具体的には、ポスト噴射量が0とされてポスト噴射が停止される。また、第1EGRバルブ57が開弁されるとともに、第2EGRバルブ60の開度がDeNOx制御時およびDeSOx制御のリッチステップ時よりも大きく(開側)にされる。また、DPF再生フラグが0とされる。 After that, as the PM deposit amount decreases to the regeneration end deposit amount or less at time t7, the DeSOx control is terminated and the control is switched to the normal control. Specifically, the post injection amount is set to 0 and the post injection is stopped. Further, the first EGR valve 57 is opened, and the opening degree of the second EGR valve 60 is made larger (open side) than during the DeNOx control and the DeSOx control rich step. Further, the DPF regeneration flag is set to 0.

なお、本実施形態では、DeSOx制御において、リッチステップでNOx触媒から吸蔵SOxが減少し、リーンステップでDPF44からPMが燃焼除去されるが、この場合にPM堆積量が再生終了堆積量まで低減する前にS被毒が解消するようにNOx触媒41及びDPF44の容量が適切に設定されている。また、NOx触媒41は、SCR触媒46の上流側に設けたNOxセンサによりNOx触媒41からのNOxのすり抜け量を検出しており、NOxのすり抜け量に基づいて、NOx触媒41がS被毒によりNOx吸蔵量が問題となる状態まで低下していないか間接的に検出可能に構成されている。 In the present embodiment, in the DeSOx control, the occluded SOx is reduced from the NOx catalyst in the rich step, and PM is burned and removed from the DPF44 in the lean step. In this case, the PM deposition amount is reduced to the regeneration end deposition amount. The capacities of the NOx catalyst 41 and the DPF 44 are appropriately set so that the S poisoning is eliminated before. Further, the NOx catalyst 41 detects the amount of NOx slipping from the NOx catalyst 41 by a NOx sensor provided on the upstream side of the SCR catalyst 46, and the NOx catalyst 41 is poisoned by S based on the amount of NOx slipping through. It is configured so that it can be indirectly detected whether the NOx storage amount has decreased to a problematic state.

(3)作用等
以上のように、本実施形態では、最初のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップのポスト噴射時期が最も進角側の初期ポスト噴射時期に設定されている。ここで、DeSOx制御によるNOx触媒41からのSOxの脱離量は、NOx触媒41に吸着されているSOxが多いほど多く望める。また、DeSOx制御において、リッチステップのポスト噴射時期をより進角側に設定することによってポスト噴射による燃料を気筒内で燃焼させやすくこれにより排温が上昇するので、これによってもNOx触媒41からのSOxの脱離量が多く望める。
(3) Action, etc. As described above, in the first rich lean cycle, the post injection timing of the rich step is set to the initial post injection timing on the most advanced angle side in the present embodiment. Here, the amount of SOx desorbed from the NOx catalyst 41 by DeSOx control can be expected to increase as the amount of SOx adsorbed on the NOx catalyst 41 increases. Further, in the DeSOx control, by setting the post injection timing of the rich step to the advance angle side, the fuel produced by the post injection can be easily burned in the cylinder, which raises the exhaust temperature. A large amount of SOx desorption can be expected.

すなわち、NOx触媒41に吸蔵されたSOxが最も多く、このためSOxの脱離量が多く望めるDeSOx制御の開始時において、リッチステップのポスト噴射時期を最も進角側である初期ポスト噴射時期に設定することによってSOxのNOx触媒41からの脱離量を効率的に増大させることができる。 That is, at the start of DeSOx control in which the amount of SOx occluded in the NOx catalyst 41 is the largest and therefore the amount of SOx desorption can be expected to be large, the post injection timing of the rich step is set to the initial post injection timing which is the most advanced side. By doing so, the amount of SOx desorbed from the NOx catalyst 41 can be efficiently increased.

また、リッチステップのポスト噴射時期を段階的に遅らせることにより、DeSOx制御におけるリッチステップのポスト噴射時期が長期にわたってより進角側に設定されることがないので、ポスト噴射時期を進角側に設定したことによるスモークの増大が抑制される。 Further, by delaying the post injection timing of the rich step stepwise, the post injection timing of the rich step in DeSOx control is not set to the advance angle side for a long period of time, so that the post injection timing is set to the advance angle side. The increase in smoke due to this is suppressed.

また、リッチステップのポスト噴射時期は、所定サイクル数n0以降は、最終ポスト噴射時期に一定に維持されるので、NOx触媒41におけるSOxの堆積量が相対的に大きい、DeSOx制御の初期段階において、リッチステップのポスト噴射時期をより進角側に設定することにより、NOx触媒41からのSOxの脱離が促進される。一方、DeSOx制御の初期段階以降は、SOxの堆積量が相対的に減少するので、リッチステップのポスト噴射時期を初期段階より遅い最終ポスト噴射時期に一定に維持することにより、スモークの増大が抑制される。すなわち、NOx触媒41からSOxを効率的に脱離させつつ、スモークの増大が抑制される。 Further, since the post-injection timing of the rich step is maintained constant at the final post-injection timing after the predetermined number of cycles n0, in the initial stage of DeSOx control in which the amount of SOx deposited in the NOx catalyst 41 is relatively large. By setting the post injection timing of the rich step to the advance angle side, the desorption of SOx from the NOx catalyst 41 is promoted. On the other hand, since the amount of SOx deposited decreases relatively after the initial stage of DeSOx control, the increase in smoke is suppressed by keeping the post injection timing of the rich step constant at the final post injection timing later than the initial stage. Will be done. That is, the increase in smoke is suppressed while efficiently desorbing SOx from the NOx catalyst 41.

また、DeSOx制御において、リッチステップのポスト噴射時期が進角側に設定されているほど、すなわちNOx触媒41からのNHの放出量が多いほど、尿素噴射量が少なくなるように尿素インジェクタ45は制御されるので、SCR触媒46にNHが過剰に供給されて、スリップ触媒47にすり抜けることが抑制される。 Further, in the DeSOx control, the urea injector 45 reduces the urea injection amount as the post injection timing of the rich step is set to the advance side, that is, as the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 increases. Since it is controlled, it is suppressed that NH 3 is excessively supplied to the SCR catalyst 46 and slips through the slip catalyst 47.

PM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低下したとき、すなわちDPF再生制御の開始後の比較的早いタイミングで、DeSOx制御が開始されるので、NOx触媒41がDPF再生条件に晒される時間が制限される。この結果、NOx触媒41における吸蔵剤41bの凝集が抑制されるので、SOxが触媒金属41aと反応し難くなることが抑制される。よって、NOx触媒再生制御において、NOx触媒41から吸蔵SOxを脱離させやすく、NOx触媒41をS被毒から効率的に回復させることができる。 Since the DeSOx control is started when the PM deposition amount drops below the DeSOx start deposition amount, that is, at a relatively early timing after the start of the DPF regeneration control, the time during which the NOx catalyst 41 is exposed to the DPF regeneration condition is limited. To. As a result, the aggregation of the occlusion agent 41b in the NOx catalyst 41 is suppressed, so that it is suppressed that SOx does not easily react with the catalyst metal 41a. Therefore, in the NOx catalyst regeneration control, the occluded SOx can be easily desorbed from the NOx catalyst 41, and the NOx catalyst 41 can be efficiently recovered from S poisoning.

さらに、DeSOx制御は、DPF44に堆積しているPMがある程度除去された後に実施されるので、DeSOx制御におけるDPF44の温度が過度に昇温することが抑制される。 Further, since the DeSOx control is performed after the PM deposited on the DPF44 is removed to some extent, the temperature of the DPF44 in the DeSOx control is suppressed from being excessively raised.

なぜなら、NOx触媒再生制御におけるリッチ状態では未燃燃料がDPF44に付着しやすく、該未燃燃料がリーン状態において供給される酸素と反応してDPF44の温度が上昇しやすい。このとき、DPF44に多量のPMが堆積していると、DPF44の温度上昇に伴って、PMの燃焼が連鎖的に促進され、これによりDPF44の温度が過度に上昇してしまうおそれがある。しかしながら、本発明によれば、DPF44におけるPM堆積量をある程度減らした後に、DeSOx制御が実施されるので、DeSOx制御によりDPPF44の温度が過度に上昇することが抑制される。 This is because, in the rich state in the NOx catalyst regeneration control, the unburned fuel tends to adhere to the DPF44, and the unburned fuel reacts with the oxygen supplied in the lean state, and the temperature of the DPF44 tends to rise. At this time, if a large amount of PM is deposited on the DPF 44, the combustion of the PM is promoted in a chain reaction as the temperature of the DPF 44 rises, which may cause the temperature of the DPF 44 to rise excessively. However, according to the present invention, since the DeSOx control is performed after the PM deposit amount in the DPF44 is reduced to some extent, the DeSOx control suppresses the excessive increase in the temperature of the DPPF44.

また、アクティブDeNOx制御時において、ポスト噴射された燃料を燃焼室6内で燃焼させるとともに、アクティブDeNOx制御の後にこれと連続してDPF再生制御を実施している。 Further, during the active DeNOx control, the post-injected fuel is burned in the combustion chamber 6, and the DPF regeneration control is continuously performed after the active DeNOx control.

そのため、アクティブDeNOx制御時に排気の温度を高めて、これにより酸化触媒42を活性化させることおよびDPF44の温度を高めることができ、その後のDPF再生制御時においてDPF44に捕集されているPMをより早いタイミングから燃焼させることができる。従って、アクティブDeNOx制御とDPF再生制御とをそれぞれ異なるタイミングで実施する場合に比べて、DPF再生制御を開始してからDPF44の温度がPMが燃焼する温度に到達するまでの時間を短くすることができ、この温度上昇のために酸化触媒42に供給せねばならない未燃の燃料量を少なく抑えて燃費性能を高めることができる。 Therefore, the temperature of the exhaust gas can be raised during active DeNOx control, thereby activating the oxidation catalyst 42 and raising the temperature of the DPF 44, and the PM collected in the DPF 44 can be further increased during the subsequent DPF regeneration control. It can be burned from an early timing. Therefore, it is possible to shorten the time from the start of the DPF regeneration control until the temperature of the DPF 44 reaches the temperature at which the PM burns, as compared with the case where the active DeNOx control and the DPF regeneration control are performed at different timings. Therefore, the amount of unburned fuel that must be supplied to the oxidation catalyst 42 due to this temperature rise can be suppressed to a small amount, and the fuel efficiency can be improved.

さらに、DPF再生制御の実施前にNOx触媒41に吸蔵されたNOxが還元されていることで、DPF再生制御の実施によってNOx触媒41の温度が上昇しても、この温度上昇に伴ってNOx触媒41から多量のNOxが離脱するのを防止できるため、排気性能を良好にすることができる。 Further, since the NOx occluded in the NOx catalyst 41 is reduced before the implementation of the DPF regeneration control, even if the temperature of the NOx catalyst 41 rises due to the implementation of the DPF regeneration control, the NOx catalyst accompanies this temperature rise. Since it is possible to prevent a large amount of NOx from leaving 41, the exhaust performance can be improved.

また、本実施形態では、アクティブDeNOx制御時においてポスト噴射された燃料が燃焼室6内で燃焼するように構成されていることで、ポスト噴射をその燃料が燃焼室6内で燃焼しない遅角側のタイミングで実施する場合に比べて、ポスト噴射された燃料が燃焼室6からクランクケース側に漏えいしてエンジンオイルに混入する量を少なく抑えることができるともに、未燃燃料に起因するデポジットによって排気通路に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できる。 Further, in the present embodiment, since the post-injected fuel is configured to burn in the combustion chamber 6 during active DeNOx control, the post-injection is performed on the retard side where the fuel does not burn in the combustion chamber 6. Compared to the case where the post-injected fuel leaks from the combustion chamber 6 to the crankcase side, the amount mixed in the engine oil can be suppressed to a small amount, and the fuel is exhausted by the deposit caused by the unburned fuel. It is possible to prevent various devices provided in the passage from being blocked.

また、本実施形態では、DPF再生制御を開始した後、PM堆積量がDeSOx開始堆積量以下に低減すると、リーンステップを含むDeSOx制御が開始されるようになっている。そのため、DeSOx制御の実施によって、NOx触媒に吸蔵されているSOxを還元および除去しつつDPF44のPMをも燃焼および除去することができ、効率よくNOx触媒41とDPF44の浄化性能を高い状態に戻すことができる。つまり、DPF再生制御とDeSOx制御とを個別に実施する場合に比べて、DPF44の再生制御に係る時間を短くすることができ、DPF44のPMの燃焼に必要な燃料の量を少なく抑えて燃費性能をより一層高めることができる。 Further, in the present embodiment, when the PM deposition amount is reduced to the DeSOx start deposition amount or less after the DPF regeneration control is started, the DeSOx control including the lean step is started. Therefore, by implementing DeSOx control, PM of DPF44 can be burned and removed while reducing and removing SOx occluded in the NOx catalyst, and the purification performance of NOx catalyst 41 and DPF44 is efficiently returned to a high state. be able to. That is, compared to the case where the DPF regeneration control and the DeSOx control are individually performed, the time required for the regeneration control of the DPF44 can be shortened, and the amount of fuel required for combustion of the PM of the DPF44 can be suppressed to a small amount to achieve fuel efficiency. Can be further enhanced.

また、本実施形態では、DeSOx制御のリッチステップの実施時において、EGRバルブ57、60の開度を通常運転時(つまり、仮にDeSOx制御を実施しないとしたとき)よりも閉じ側の開度に制御するとともに、DPF再生制御において、EGRバルブ60を全閉(つまり、DeSOx制御の実施時よりもさらに閉じ側の開度)に制御している。 Further, in the present embodiment, when the DeSOx control rich step is performed, the opening degree of the EGR valves 57 and 60 is set to the opening side on the closed side as compared with the normal operation (that is, when DeSOx control is not performed). In addition to controlling, the EGR valve 60 is controlled to be fully closed (that is, the opening on the closed side further than when the DeSOx control is performed) in the DPF regeneration control.

そのため、DPF再生制御の実施時において、排気通路40に排出された未燃燃料に起因するデポジットによってEGRクーラー58等の排気通路40に設けられた各種装置が閉塞するのを抑制できるとともに、DeSOx制御のリッチステップの実施時において、ポスト噴射された燃料の燃焼安定性を高めつつポスト噴射された燃料の燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えることができる。 Therefore, when the DPF regeneration control is performed, it is possible to prevent the various devices provided in the exhaust passage 40 such as the EGR cooler 58 from being blocked by the deposit caused by the unburned fuel discharged in the exhaust passage 40, and the DeSOx control. During the implementation of the rich step, the amount of soot produced by the combustion of the post-injected fuel can be suppressed while improving the combustion stability of the post-injected fuel.

同様に、本実施形態では、アクティブDeNOx制御の実施時において、EGRバルブ57、60の開度を通常運転時(つまり、仮にアクティブDeNOx制御を実施しないとしたとき)よりも閉じ側の開度に制御している。そのため、DeNOx制御の実施時において、ポスト噴射された燃料の燃焼安定性を高めつつポスト噴射された燃料の燃焼によって生成される煤の量を少なく抑えることができる。 Similarly, in the present embodiment, when the active DeNOx control is performed, the opening degree of the EGR valves 57 and 60 is set to the opening on the closed side as compared with the normal operation (that is, when the active DeNOx control is not performed). I'm in control. Therefore, when the DeNOx control is performed, the amount of soot generated by the combustion of the post-injected fuel can be suppressed to a small amount while improving the combustion stability of the post-injected fuel.

また、本実施形態では、DPF再生制御の度にDeSOx制御を実施するようにしたため、SOx堆積量を少ない状態に維持しやすく、凝集によりSOxが取り込まれることが抑制されて、高いNOx浄化効率を確保できる。 Further, in the present embodiment, since DeSOx control is performed every time the DPF regeneration control is performed, it is easy to maintain the SOx deposition amount in a small state, SOx is suppressed from being taken in by aggregation, and high NOx purification efficiency is achieved. Can be secured.

(4)変形例
前記実施形態に加えて、SCR触媒46におけるNHの吸着量に基づいて、DeSOx制御におけるリッチステップのポスト噴射時期を調整してもよい。具体的には、SCR触媒46におけるNHの吸着量が多い場合には、NOx触媒41から放出されるNHの量を抑制するように、DeSOx制御時のリッチステップにおけるポスト噴射時期を進角側に設定する度合いを抑制してもよい。
(4) Modification Example In addition to the above embodiment, the post injection timing of the rich step in DeSOx control may be adjusted based on the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst 46. Specifically, when the amount of NH 3 adsorbed by the SCR catalyst 46 is large, the post injection timing in the rich step during DeSOx control is advanced so as to suppress the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41. The degree of setting on the side may be suppressed.

すなわち、図10に示すように、SCR触媒46におけるNHの吸着量が多いほど、DeSOx制御時のリッチステップにおけるポスト噴射時期を進角側に設定する度合いを抑制すればよく、所定サイクル数n0以降は、最終ポスト噴射時期に一定に維持すればよい。これによって、リッチステップにおいてNOx触媒41から放出されるNHの量を抑制しながらSOxを脱離させ、リーンステップにおいてPMを燃焼させてDPFの再生44から除去できる。 That is, as shown in FIG. 10, the larger the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst 46, the more the degree of setting the post injection timing in the rich step during DeSOx control to the advance angle side may be suppressed, and the predetermined number of cycles n0. After that, it may be maintained constant at the final post injection timing. Thereby, SOx can be desorbed while suppressing the amount of NH 3 released from the NOx catalyst 41 in the rich step, and PM can be burned in the lean step to be removed from the regeneration 44 of the DPF.

ここで、SCR触媒46におけるNHの吸着量は、インジェクタ45によりSCR触媒46に供給される尿素噴射量に、上述した推定により算出されたNOx触媒41から放出されるNOxの放出量を加算し、これからSCR触媒46におけるNHの消費量を減じればよい。SCR触媒46におけるNHの消費量は、SCR触媒46の直上流側及び直下流側に一対に設けたNOxセンサに基づいて、SCR触媒46におけるNOxの浄化量を算出し、該量のNOxを浄化するのに要するNHの量として算出される。 Here, the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst 46 is obtained by adding the amount of NOx released from the NOx catalyst 41 calculated by the above estimation to the amount of urea injected to the SCR catalyst 46 by the injector 45. From now on, the consumption of NH 3 in the SCR catalyst 46 may be reduced. For the consumption of NH 3 in the SCR catalyst 46, the purification amount of NOx in the SCR catalyst 46 is calculated based on a pair of NOx sensors provided on the immediately upstream side and the immediately downstream side of the SCR catalyst 46, and the NOx in that amount is calculated. It is calculated as the amount of NH 3 required for purification.

前記実施形態では、最初のリッチリーンサイクルにおいて、リッチステップのポスト噴射時期が最も進角側の初期ポスト噴射時期に設定されており、後続するサイクルにおいて段階的に遅角側に設定され、所定サイクル数n0以降のサイクルでは最終ポスト噴射時期に一定に設定されている。しかしながら、実施時期が早いサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期が、実施時期が遅いサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期よりも進角側であればよく、例えば、所定サイクル数n0までのサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期が、所定サイクル数n0以降のサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期に比して進角側に設定されていればよく、必ずしも最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期を最も進角側に設定しなくてもよい。例えば、所定サイクル数n0までのサイクルにおいて、最初のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期よりも、2回目のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期をより進角側に設定してもよい。また、所定のサイクル数n0は複数でなくてもよく、1であってもよい。この場合、最初のリッチリーンサイクルのみ、リッチステップのポスト噴射時期が、これ以降のリッチリーンサイクルにおけるリッチステップのポスト噴射時期よりも進角側に設定される。 In the above embodiment, in the first rich lean cycle, the post injection timing of the rich step is set to the initial post injection timing on the most advanced angle side, and in the subsequent cycle, the post injection timing is gradually set to the retarded angle side, and the predetermined cycle. In the cycle after the number n0, the final post injection timing is set to be constant. However, the post-injection timing of the rich step in the cycle in which the implementation time is early may be on the advance side of the post-injection timing of the rich step in the cycle in which the implementation timing is late. The post-injection timing of the It is not necessary to set it on the advance side. For example, in the cycle up to a predetermined number of cycles n0, the post injection timing of the rich step in the second rich lean cycle may be set to the advance side more than the post injection timing of the rich step in the first rich lean cycle. .. Further, the predetermined number of cycles n0 does not have to be plural, and may be 1. In this case, only in the first rich lean cycle, the post injection timing of the rich step is set to the advance angle side with respect to the post injection timing of the rich step in the subsequent rich lean cycle.

また、前記実施形態では、第1領域R1でエンジン本体1が運転されているときに、アクティブDeNOx制御およびこれに続くDPF再生制御およびDeSOx制御が実施される場合について説明したが、これらの制御は、第1領域R1以外で実施されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the active DeNOx control and the subsequent DPF regeneration control and DeSOx control are performed while the engine main body 1 is being operated in the first region R1 has been described. , May be carried out in a region other than the first region R1.

また、前記実施形態では、DPF再生制御時に第2EGRバルブ60が全閉にされる場合について説明したが、DPF再生制御時に第2EGRバルブ60を開弁させてもよい。ただし、この場合であっても、DPF再生制御ではポスト噴射された燃料が燃焼しないため、EGRクーラー等の閉塞を防止するために、DPF再生制御時の第2EGRバルブ60の開度は、通常運転時、アクティブDeSOx制御時およびDeNOx制御のリッチステップ時のいずれよりも小さくするのが好ましい。また、DeNOx制御時とDeSOx制御時とにおいて、第2EGRバルブ60の開度を異なる開度としてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the second EGR valve 60 is fully closed during the DPF regeneration control has been described, but the second EGR valve 60 may be opened during the DPF regeneration control. However, even in this case, since the post-injected fuel does not burn in the DPF regeneration control, the opening degree of the second EGR valve 60 during the DPF regeneration control is set to normal operation in order to prevent the EGR cooler and the like from being blocked. It is preferable that the time is smaller than that of the active DeSOx control and the DeNOx control rich step. Further, the opening degree of the second EGR valve 60 may be different between the time of DeNOx control and the time of DeSOx control.

1 エンジン本体(エンジン)
2 気筒
6 燃焼室
10 インジェクタ(燃料噴射装置)
40 排気通路
41 NOx触媒
42 酸化触媒
44 DPF(PMフィルタ)
200 PCM(制御手段)
201 NOx触媒リッチパージ制御部
202 NOx触媒再生制御部
203 PMフィルタ再生制御部
1 Engine body (engine)
2 cylinders 6 combustion chamber 10 injectors (fuel injection device)
40 Exhaust passage 41 NOx catalyst 42 Oxidation catalyst 44 DPF (PM filter)
200 PCM (control means)
201 NOx catalyst rich purge control unit 202 NOx catalyst regeneration control unit 203 PM filter regeneration control unit

Claims (7)

エンジンの排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタと、エンジンの気筒内に燃料を導入する燃料噴射弁とを備えたエンジンの制御装置であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル繰り返すことにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生制御を実施するNOx触媒再生制御部と、
前記PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生制御を実施するPMフィルタ再生制御部と、
を備え、
前記NOx触媒再生制御において、少なくとも、前記リッチステップ時に、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、該メイン噴射より遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射する追加噴射とが実施され、
前記NOx触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、前記追加噴射の噴射時期が進角側になるよう前記燃料噴射弁を制御する、エンジンの制御装置。
In a lean state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the theoretical air-fuel ratio, which is provided in the exhaust passage of the engine and is provided integrally with the oxidation catalyst that can oxidize the unburned fuel in the exhaust or on the downstream side thereof. A NOx catalyst that absorbs NOx in the exhaust gas and reduces the stored NOx when the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and fine particles in the exhaust gas provided on the downstream side of the oxidation catalyst. An engine control device equipped with a PM filter capable of collecting state substances and a fuel injection valve for introducing fuel into the cylinder of the engine.
A rich step in which the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the NOx catalyst is set to a rich state where the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio and unburned fuel from the stoichiometric air-fuel ratio are the oxidation catalysts. A NOx catalyst regeneration control unit that performs NOx catalyst regeneration control for removing the sulfur component stored in the NOx catalyst by repeating a rich lean cycle including a lean step for setting the lean state to be introduced into the NOx catalyst.
The air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the PM filter is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the unburned fuel is introduced into the oxidation catalyst, and the collected fine particle-like substance is transferred from the PM filter. The PM filter regeneration control unit that implements the PM filter regeneration control to be removed,
Equipped with
In the NOx catalyst regeneration control, at least during the rich step, the main injection for injecting fuel for obtaining engine torque into the cylinder and the fuel being injected into the cylinder at a time retarded from the main injection. Additional injection is carried out,
The NOx catalyst regeneration control unit controls the fuel injection valve so that the injection timing of the additional injection is on the advance side in the cycle in which the execution time is earlier than in the cycle in which the execution time is later among the plurality of cycles. , Engine control device.
前記NOx触媒再生制御部は、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、前記追加噴射の噴射時期が段階的に進角側になるよう前記燃料噴射弁を制御する、
請求項1に記載のエンジンの制御装置。
Among the plurality of cycles, the NOx catalyst regeneration control unit has the fuel injection valve so that the cycle in which the execution time is earlier is gradually advanced to the injection timing of the additional injection than the cycle in which the execution time is later. To control,
The engine control device according to claim 1.
前記NOx触媒再生制御部は、前記リッチリーンサイクルを所定サイクル数繰り返した後、前記リッチステップにおける前記追加噴射の噴射時期が一定になるよう前記燃料噴射弁を制御する、
請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置。
The NOx catalyst regeneration control unit controls the fuel injection valve so that the injection timing of the additional injection in the rich step becomes constant after repeating the rich lean cycle for a predetermined number of cycles.
The engine control device according to claim 1 or 2.
前記エンジンは前記排気通路に、前記NOx触媒の下流側に設けられたSCR触媒と、前記NOx触媒と前記SCR触媒との間に、NHの原料あるいはNHからなるSCR用還元剤を供給するSCR用還元剤供給手段とを更に備え、
前記制御装置は、前記NOx触媒再生制御において前記リッチステップにおける前記追加噴射の噴射時期が進角側に設定されているほど、前記SCR用還元剤供給手段を、前記SCR用還元剤の供給量が少なくなるように制御する、
請求項1~3のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置。
The engine supplies an SCR catalyst provided on the downstream side of the NOx catalyst to the exhaust passage, and an SCR reducing agent composed of a raw material of NH 3 or NH 3 between the NOx catalyst and the SCR catalyst. Further equipped with a reducing agent supply means for SCR,
In the control device, the more the injection timing of the additional injection in the rich step is set to the advance side in the NOx catalyst regeneration control, the more the SCR reducing agent supply means is supplied with the SCR reducing agent. Control to reduce,
The engine control device according to any one of claims 1 to 3.
前記エンジンは前記排気通路に、前記SCR触媒の上流側及び下流側に設けられNOxの濃度を計測する一対のNOxセンサを、更に備え、
前記NOx触媒再生制御部は、
前記一対のNOxセンサにより検出された前記SCR触媒の上流側及び下流側におけるNOxの濃度差に基づいて、前記SCR触媒におけるNHの消費量を算出し、
前記NHの消費量と、前記SCR用還元剤の供給量とに基づいて、前記SCR触媒におけるNHの吸着量を算出し、
前記リッチステップにおける追加噴射の噴射時期を、前記SCR触媒における前記NHの前記吸着量が多いほど進角側に設定する度合いを抑制する、
請求項4に記載のエンジンの制御装置。
The engine further comprises a pair of NOx sensors provided in the exhaust passage on the upstream side and the downstream side of the SCR catalyst to measure the concentration of NOx.
The NOx catalyst regeneration control unit is
The consumption of NH 3 in the SCR catalyst was calculated based on the difference in NOx concentration between the upstream side and the downstream side of the SCR catalyst detected by the pair of NOx sensors.
Based on the consumption amount of NH 3 and the supply amount of the reducing agent for SCR, the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst was calculated.
The degree to which the injection timing of the additional injection in the rich step is set to the advance angle side as the adsorption amount of NH 3 in the SCR catalyst increases is suppressed.
The engine control device according to claim 4.
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記NOx触媒から吸蔵されたNOxを還元する、NOx触媒リッチパージ制御を実施するNOx触媒リッチパージ制御部を更に備え、
前記PMフィルタ再生制御部は、前記PMフィルタ再生制御を、前記NOx触媒リッチパージ制御の終了後に続いて開始する、
請求項1~5のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置。
Further provided with a NOx catalyst rich purge control unit for performing NOx catalyst rich purge control, which reduces NOx occluded from the NOx catalyst by setting the air-fuel ratio to the rich state.
The PM filter regeneration control unit starts the PM filter regeneration control after the end of the NOx catalyst rich purge control.
The engine control device according to any one of claims 1 to 5.
エンジンの排気通路に設けられ、排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられ排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタと、エンジンの気筒内に燃料を導入する燃料噴射弁とを備えたエンジンの制御方法であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態に設定するリッチステップと、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態に設定するリーンステップとを含むリッチリーンサイクルを複数サイクル繰り返すことにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生ステップと、
前記PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生ステップと、
を有し、
前記NOx触媒再生ステップにおいて、少なくとも、前記リッチステップ時に、エンジントルクを得るための燃料を前記気筒内に噴射するメイン噴射と、該メイン噴射より遅角側の時期に前記気筒内に燃料を噴射する追加噴射とが実施され、
前記NOx触媒再生ステップにおいて、前記複数サイクルのうち、実施時期が早いサイクルの方が実施時期が遅いサイクルよりも、前記追加噴射の噴射時期が進角側になるよう前記燃料噴射弁が制御される、エンジンの制御方法。
In a lean state where the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the theoretical air-fuel ratio, which is provided in the exhaust passage of the engine and is provided integrally with the oxidation catalyst that can oxidize the unburned fuel in the exhaust or on the downstream side thereof. A NOx catalyst that absorbs NOx in the exhaust gas and reduces the stored NOx when the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and fine particles in the exhaust gas provided on the downstream side of the oxidation catalyst. It is an engine control method equipped with a PM filter capable of collecting state substances and a fuel injection valve for introducing fuel into the cylinder of the engine.
A rich step in which the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the NOx catalyst is set to a rich state where the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio and unburned fuel from the stoichiometric air-fuel ratio are the oxidation catalysts. A NOx catalyst regeneration step for removing the sulfur component occluded in the NOx catalyst by repeating a rich lean cycle including a lean step for setting the lean state to be introduced into the NOx catalyst in a plurality of cycles.
The air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the PM filter is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the unburned fuel is introduced into the oxidation catalyst, and the collected fine particle-like substance is transferred from the PM filter. PM filter regeneration step to remove and
Have,
In the NOx catalyst regeneration step, at least during the rich step, the main injection for injecting fuel for obtaining engine torque into the cylinder and the fuel being injected into the cylinder at a time retarded from the main injection. Additional injection is carried out,
In the NOx catalyst regeneration step, the fuel injection valve is controlled so that the injection timing of the additional injection is on the advance side in the cycle in which the execution time is earlier than in the cycle in which the execution time is later. , How to control the engine.
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