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JP2009002192A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2009002192A
JP2009002192A JP2007162256A JP2007162256A JP2009002192A JP 2009002192 A JP2009002192 A JP 2009002192A JP 2007162256 A JP2007162256 A JP 2007162256A JP 2007162256 A JP2007162256 A JP 2007162256A JP 2009002192 A JP2009002192 A JP 2009002192A
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JP
Japan
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catalyst
amount
particulate filter
exhaust
dpf
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Pending
Application number
JP2007162256A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhisa Kitahara
靖久 北原
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】フィルタ温度の過度な上昇を抑制するに好適な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】HC供給手段により供給したHCを前段触媒20により反応させ、パティキュレートフィルタ21に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ21の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、劣化状態判定手段(ステップS3,S4)により前記前段触媒20の劣化状態を判定し、前段触媒20の劣化が判定された場合には、制御手段としてのコントロールユニット26により前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ21再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒20を通過して前記パティキュレートフィルタ21に流入するHC量をパティキュレートフィルタ21で許容されるHC量以下とするようにした。
【選択図】図2
An exhaust purification device for an internal combustion engine suitable for suppressing an excessive increase in filter temperature is provided.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine that reacts HC supplied by an HC supply means with a pre-catalyst 20 to remove particulate matter trapped by a particulate filter 21 and regenerate the filter 21. When the deterioration state of the front catalyst 20 is determined by the state determination means (steps S3 and S4), and the deterioration of the front catalyst 20 is determined, the particulate filter is controlled by the HC supply means by the control unit 26 as the control means. The amount of HC supplied during regeneration is reduced so that the amount of HC passing through the deteriorated pre-stage catalyst 20 and flowing into the particulate filter 21 is less than or equal to the amount of HC allowed by the particulate filter 21. did.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、酸化触媒等の前段触媒とパティキュレートフィルタとを備えた内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、フィルタ温度の過度な上昇を抑制するに好適な内燃機関の排気浄化装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a pre-stage catalyst such as an oxidation catalyst and a particulate filter, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine suitable for suppressing an excessive increase in filter temperature. .

従来からディーゼルエンジンの排気中に含まれる粒子状物質である煤に代表されるパティキュレートマター(Particulate Matter:以下、「PM」という)を除去するため、排気通路に酸化触媒等の前段触媒とその下流にPMの捕獲を行うパティキュレートフィルタ(以下、単に「フィルタ」または「DPF」という)とを備え、供給したHCにより排気ガス温度を前段触媒で、例えば、600℃以上に昇温させ、後段のフィルタに堆積したPMを燃焼除去することでフィルタを再生するパティキュレートフィルタの再生制御装置が知られている(特許文献1参照)。   Conventionally, in order to remove particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) typified by soot, which is particulate matter contained in the exhaust of a diesel engine, a pre-stage catalyst such as an oxidation catalyst and its A particulate filter (hereinafter simply referred to as “filter” or “DPF”) that captures PM is provided downstream, and the exhaust gas temperature is raised to, for example, 600 ° C. or higher by the supplied HC using the upstream catalyst. There is known a particulate filter regeneration control device for regenerating a filter by burning and removing PM accumulated on the filter (see Patent Document 1).

これは、DPF再生時には速やかに目標温度まで昇温して、目標温度近傍にDPF温度を維持し、PMの未燃焼による燃費悪化や、高温によるDPFの破損あるいは酸化触媒の劣化等を防止するため、ポスト噴射等の昇温操作を行って、DPFに堆積したPMを燃焼除去する際に、DPFの温度に応じて昇温操作の実施・停止の時間比率(Duty比)を変更することで、DOCに供給されるHC量を多段階あるいは連続的に制御して、DPFの温度を目標温度近傍に制御するものである。
特開2004−301013号公報
This is to quickly raise the temperature to the target temperature during DPF regeneration and maintain the DPF temperature in the vicinity of the target temperature to prevent deterioration of fuel consumption due to unburned PM, damage to the DPF due to high temperature, deterioration of the oxidation catalyst, and the like When performing the temperature raising operation such as post injection and burning and removing the PM accumulated in the DPF, by changing the time ratio (Duty ratio) of the execution / stop of the temperature raising operation according to the temperature of the DPF, The amount of HC supplied to the DOC is controlled in multiple steps or continuously, and the temperature of the DPF is controlled near the target temperature.
JP 2004-301013 A

ところで、上記従来例のように、DPF再生時に上流からHCを供給することにより、前段触媒に担持させた酸化触媒により目標温度まで排気ガスを昇温させて、DPFに捕集したPMを燃焼除去する排気浄化装置においては、前段触媒に担持させた酸化触媒の劣化が進行するにつれてその酸化能力が低下し、前段触媒で反応しないまま下流へ流出するHCが多くなり、DPFを目標温度まで昇温させるために必要なHC供給量も増加することとなる。   By the way, as in the above conventional example, by supplying HC from the upstream during DPF regeneration, the exhaust gas is heated to the target temperature by the oxidation catalyst supported on the preceding catalyst, and the PM collected in the DPF is burned and removed. In the exhaust purification system, the oxidation capacity of the oxidation catalyst carried on the front catalyst decreases as its oxidation capacity decreases, and more HC flows downstream without reacting with the front catalyst, and the DPF is raised to the target temperature. This also increases the amount of HC that is required to achieve this.

このように、酸化触媒が劣化した場合、反応しないまま下流へ流出するHCはDPFで反応することになるが、DPF内部の温度を直接検知できないことから、DPF再生中において排気ガス量が減少する運転状態、例えば、急減速運転状態に変化されると、DPFでの放熱量が急激に低下し、DPFの温度が急激に上昇する虞がある。   Thus, when the oxidation catalyst deteriorates, HC flowing downstream without reacting reacts with DPF, but the temperature inside the DPF cannot be directly detected, so the amount of exhaust gas decreases during DPF regeneration. When the operation state is changed to, for example, a rapid deceleration operation state, the amount of heat released from the DPF is rapidly decreased, and the temperature of the DPF may be rapidly increased.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、再生中におけるフィルタ温度の過度な上昇を抑制するに好適な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine exhaust gas purification device suitable for suppressing an excessive increase in filter temperature during regeneration.

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒と、前記前段触媒の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタと、前記前段触媒の上流からHCを供給するHC供給手段と、を備え、前記HC供給手段により供給したHCを前記前段触媒により反応させ、前記パティキュレートフィルタに捕獲された粒子状物質を除去してフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、劣化状態判定手段により前記前段触媒の劣化状態を判定し、前段触媒の劣化が判定された場合には、制御手段により前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するHC量をパティキュレートフィルタで許容されるHC量以下とするようにした。   The present invention relates to a pre-stage catalyst having an oxidizing ability provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a particulate filter provided downstream of the pre-stage catalyst and carrying a catalyst for capturing particulate matter in the exhaust, and the pre-stage catalyst. HC supply means for supplying HC from the upstream of the HC, and reacting the HC supplied by the HC supply means with the pre-catalyst to remove particulate matter trapped in the particulate filter and regenerate the filter. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs a deterioration state determination of the preceding catalyst by a deterioration state determining means, and when the deterioration of the preceding catalyst is determined, a particulate filter is being regenerated by the control means by the HC supply means The amount of HC passing through the deteriorated front catalyst and flowing into the particulate filter is reduced by reducing the amount of HC supplied to Allowed by tee filter was set as the amount of HC or less.

したがって、本発明では、劣化状態判定手段により前記前段触媒の劣化状態を判定し、前段触媒の劣化が判定された場合には、制御手段により前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するHC量をパティキュレートフィルタで許容されるHC量以下とすることにより、再生中におけるパティキュレートフィルタ温度の過度な上昇を抑制することができる。   Therefore, in the present invention, the deterioration state of the preceding catalyst is determined by the deterioration state determining means, and when the deterioration of the preceding catalyst is determined, the HC supplied during particulate filter regeneration by the HC supplying means by the control means. By reducing the supply amount, the amount of HC passing through the deteriorated pre-stage catalyst and flowing into the particulate filter is less than or equal to the amount of HC allowed by the particulate filter, thereby increasing the temperature of the particulate filter during regeneration. Increase can be suppressed.

以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を各実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, an exhaust emission control device for an internal combustion engine of the present invention will be described based on each embodiment.

(第1実施形態)
図1は、本発明を適用した内燃機関の排気浄化装置の第1実施形態を示す過給機付ディーゼルエンジンのシステム構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system configuration diagram of a supercharged diesel engine showing a first embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine to which the present invention is applied.

図1に示すように、エンジン本体1には、コモンレール2、燃料噴射弁3およびサプライポンプ4を構成要素とするコモンレール燃料噴射系が設けられており、高圧の燃料をエンジン本体1に供給する。前記燃料噴射弁3は、燃焼室5に燃料を直接噴射し、かつメイン噴射の前にパイロット噴射が可能であり、またコモンレール2内の設定燃料圧力を変更することにより、燃料噴射圧力を可変制御できる。   As shown in FIG. 1, the engine body 1 is provided with a common rail fuel injection system including a common rail 2, a fuel injection valve 3, and a supply pump 4, and supplies high-pressure fuel to the engine body 1. The fuel injection valve 3 directly injects fuel into the combustion chamber 5 and can perform pilot injection before main injection, and variably controls the fuel injection pressure by changing the set fuel pressure in the common rail 2. it can.

前記過給機10の排気タービン10Aは排気通路11に配置されて、エンジン本体1よりの排気により回転して、吸気通路12に配置されている過給機10のコンプレッサ10Bを駆動する。過給機10のコンプレッサ10Bは前記排気タービン10Aに駆動されて圧縮空気をエンジン本体1に供給している。本実施形態の過給機10は、可変容量型の形式が採用され、低速域においてはタービン10Aに側に設けた可変ノズル(ベーン)10Cを絞ってタービン効率を高め、高速域においてはこの可変ノズル10Cを開いてタービン容量を拡大させることにより、広い運転領域で高い過給効果を得るものとしている。   An exhaust turbine 10 </ b> A of the supercharger 10 is disposed in the exhaust passage 11, rotates by exhaust from the engine body 1, and drives a compressor 10 </ b> B of the supercharger 10 disposed in the intake passage 12. The compressor 10B of the supercharger 10 is driven by the exhaust turbine 10A to supply compressed air to the engine body 1. The turbocharger 10 of the present embodiment adopts a variable displacement type, and in the low speed range, the variable nozzle (vane) 10C provided on the side of the turbine 10A is narrowed to increase the turbine efficiency. By increasing the turbine capacity by opening the nozzle 10C, a high supercharging effect is obtained in a wide operation region.

前記吸気通路12には、前記過給機10のコンプレッサ10Bの上流側にエアフローメータ13、エアクリーナ14が配置され、下流側にインタークーラ15、スロットル弁16がそれぞれ介装されている。スロットル弁16は、例えば、ステップモータを用いて開度変更が可能な電子制御式のものであり、その開度に応じてエンジン本体1に吸入される吸入空気量を制御する。   In the intake passage 12, an air flow meter 13 and an air cleaner 14 are disposed on the upstream side of the compressor 10B of the supercharger 10, and an intercooler 15 and a throttle valve 16 are interposed on the downstream side, respectively. The throttle valve 16 is, for example, an electronic control type that can be changed in opening degree using a step motor, and controls the amount of intake air that is drawn into the engine body 1 in accordance with the opening degree.

前記排気通路11には、エンジン本体1と排気タービン10Aとの間から分岐して吸気通路12に接続するEGR通路6が設けられ、このEGR通路6にはEGR弁7が介装されている。前記EGR弁7は、例えば、ステップモータを用いた電子制御式のものであり、その開度に応じて吸気側に還流する排気の量、すなわち、エンジン本体1に吸入されるEGR量を制御する。排気通路11には、排気タービン10Aの下流側に前段触媒20およびパティキュレートフィルタ(以下「DPF」、または、単に「フィルタ」という。)21が順に設けられている。前記前段触媒20は、活性状態においてHC、COを酸化処理する酸化触媒(DOC)、若しくは、NOx触媒により構成される。DPF21は排気中のPM(微粒子状物質)を捕集する。捕集したPMは排気温度を高温化する再生制御により燃焼処理される。   The exhaust passage 11 is provided with an EGR passage 6 that branches from between the engine body 1 and the exhaust turbine 10 </ b> A and connects to the intake passage 12, and an EGR valve 7 is interposed in the EGR passage 6. The EGR valve 7 is, for example, an electronically controlled type using a step motor, and controls the amount of exhaust gas recirculated to the intake side according to the opening, that is, the EGR amount sucked into the engine body 1. . In the exhaust passage 11, a pre-stage catalyst 20 and a particulate filter (hereinafter referred to as “DPF” or simply “filter”) 21 are sequentially provided downstream of the exhaust turbine 10 </ b> A. The pre-stage catalyst 20 is composed of an oxidation catalyst (DOC) that oxidizes HC and CO in an active state, or a NOx catalyst. The DPF 21 collects PM (particulate matter) in the exhaust gas. The collected PM is combusted by regeneration control that raises the exhaust temperature.

各種状態を検出するセンサとして、吸入空気量を検出する前記エアフローメータ13、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ17、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ18、冷却水温を検出する水温センサ19、前記コモンレール2内の燃料圧力(すなわち、燃料噴射圧)を検出する図示しないレール圧センサ等が設けられる。また、それぞれ前記前段触媒20出口の排気ガス温度、およびDPF21の出口排気温度を検出する温度センサ22、23が設けられ、DPF21の入口と出口との圧力差を検出する差圧センサ24が設けられている。排気通路11のDPF21下流側には排気空燃比または酸素濃度を検出する排気センサ25が設けられている。   As sensors for detecting various states, the air flow meter 13 for detecting the intake air amount, a rotational speed sensor 17 for detecting the engine rotational speed, an accelerator opening sensor 18 for detecting the accelerator opening, and a water temperature sensor 19 for detecting the cooling water temperature. A rail pressure sensor (not shown) for detecting the fuel pressure (that is, fuel injection pressure) in the common rail 2 is provided. Further, temperature sensors 22 and 23 for detecting the exhaust gas temperature at the outlet of the preceding catalyst 20 and the outlet exhaust temperature of the DPF 21 are provided, and a differential pressure sensor 24 for detecting the pressure difference between the inlet and the outlet of the DPF 21 is provided. ing. An exhaust sensor 25 that detects the exhaust air-fuel ratio or the oxygen concentration is provided on the downstream side of the DPF 21 in the exhaust passage 11.

CPUおよびその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されたコントロールユニット26は、前記各種センサからの検出信号に基づいて燃料噴射量、噴射時期を設定して前記燃料噴射弁3の駆動を制御すると共に、前記スロットル弁16およびEGR弁7の開度制御を行う。   A control unit 26 constituted by a microcomputer comprising a CPU and its peripheral devices controls the driving of the fuel injection valve 3 by setting the fuel injection amount and the injection timing based on detection signals from the various sensors. The opening control of the throttle valve 16 and the EGR valve 7 is performed.

また、前記コントロールユニット26は、DPF21の入口と出口との圧力差を検出する差圧センサ24よりの信号に基づきDPF21に堆積されているPM量を推定し、予め設定した所定量のPMが堆積したと判定した場合には、DPF21の再生処理を実行する。   The control unit 26 estimates the amount of PM accumulated in the DPF 21 based on a signal from the differential pressure sensor 24 that detects the pressure difference between the inlet and the outlet of the DPF 21, and a predetermined amount of PM is accumulated. If it is determined that the DPF 21 has been reproduced, the regeneration process of the DPF 21 is executed.

前記DPF21の再生処理は、例えば、炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等を前段触媒20より上流から供給し、このときに該前段触媒20で発生する熱により温度上昇した排気をフィルタ21に流通させて行う。前段触媒20へHCを供給する方法としては、エンジン本体1で燃料噴射弁3からの主噴射の後の膨張行程中若しくは排気行程中に、再度燃料を噴射させるポスト噴射や過給機10の下流に燃料(HC)を噴射するインジェクタ27を例示することができる。このポスト噴射により噴射された燃料(HC)は、噴射時期によっては燃焼せずに燃焼室5から排出され、この排出されたHCは、主噴射による高温の燃焼ガスにより改質され、前段触媒20にて反応しやすい状態となる。また、前記インジェクタ27より噴射された燃料(HC)も同様に排気ガスの熱により蒸発して、前段触媒20にて反応しやすい状態となる。   In the regeneration process of the DPF 21, for example, hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), etc. are supplied from the upstream side of the front catalyst 20, and at this time, exhaust gas whose temperature has been increased by heat generated in the front catalyst 20 is filtered. 21. As a method of supplying HC to the pre-stage catalyst 20, post-injection in which fuel is injected again during the expansion stroke or exhaust stroke after the main injection from the fuel injection valve 3 in the engine body 1 or downstream of the supercharger 10. An injector 27 for injecting fuel (HC) can be exemplified. The fuel (HC) injected by the post injection is discharged from the combustion chamber 5 without being burned depending on the injection timing. The discharged HC is reformed by the high-temperature combustion gas by the main injection, and the front catalyst 20 It will be in the state which is easy to react with. Similarly, the fuel (HC) injected from the injector 27 is also evaporated by the heat of the exhaust gas, and is easily reacted by the pre-stage catalyst 20.

また、コントロールユニット26は、DPF21再生中において、前記前段触媒20の出口に配置した温度センサ22よりの排気ガス温度信号とポスト噴射量(若しくは、インジェクタ27よりの燃料噴射量)とに基づき、前段触媒20で反応しているHC量、前段触媒20を通過するHC量を推定し、前段触媒20の劣化状態を判定している。前段触媒20に劣化が生じてHCの酸化能力が低下すると、該前段触媒20で反応するHCが減少し、フィルタ21の上流側での温度上昇が緩慢となり、DPF21でのPMの燃焼(酸化)が困難となる。具体的には、ポスト噴射量(若しくは、インジェクタ27よりの燃料噴射量)に対してマップ等により設定している設定温度上昇率の下限値を超えて前段触媒20の出口排気ガス温度が上昇されない場合に、前段触媒20が劣化したと判定するようにしている。そして、前段触媒20の劣化が判定された場合には、ユーザに警告を発して前段触媒20の交換を促すとともに、前段触媒20を通過するHC量がDPF21で反応処理が可能なHC量(DPF許容値)となるまで、ポスト噴射量若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を減量させる。   Further, during regeneration of the DPF 21, the control unit 26 is based on the exhaust gas temperature signal from the temperature sensor 22 disposed at the outlet of the front catalyst 20 and the post injection amount (or the fuel injection amount from the injector 27). The amount of HC reacting with the catalyst 20 and the amount of HC passing through the pre-stage catalyst 20 are estimated, and the deterioration state of the pre-stage catalyst 20 is determined. When the pre-catalyst 20 is deteriorated and the HC oxidizing ability is reduced, the HC reacting with the pre-catalyst 20 is reduced, the temperature rise on the upstream side of the filter 21 is slowed, and PM is burned (oxidized) in the DPF 21. It becomes difficult. Specifically, the outlet exhaust gas temperature of the pre-catalyst 20 is not increased beyond the lower limit value of the set temperature increase rate set by a map or the like with respect to the post injection amount (or the fuel injection amount from the injector 27). In this case, it is determined that the pre-stage catalyst 20 has deteriorated. When the deterioration of the pre-stage catalyst 20 is determined, a warning is issued to the user to prompt the user to replace the pre-stage catalyst 20, and the amount of HC that passes through the pre-stage catalyst 20 can be reacted by the DPF 21 (DPF The post-injection amount or the fuel injection amount by the injector 27 is decreased until the allowable value) is reached.

図2は、第1の実施の形態に基づく再生制御のフローチャートである。この再生制御のフローチャートは、差圧センサ24よりの信号に基づきDPF21の入口と出口との圧力差が予め設定された所定値に達し、予め設定した所定量のPMが堆積したと判定した場合に実行されるDPF21の再生処理中において、所定時間毎にコントロールユニット26によって実行される。このDPF21の再生処理においては、エンジン本体1で燃料噴射弁3からの主噴射の後の膨張行程中に、再度燃料を噴射させるポスト噴射(若しくはインジェクタ27による燃料噴射)が実行されていることを前提としている。   FIG. 2 is a flowchart of the reproduction control based on the first embodiment. This regeneration control flowchart is based on a case where it is determined that the pressure difference between the inlet and the outlet of the DPF 21 reaches a predetermined value based on a signal from the differential pressure sensor 24 and a predetermined amount of PM has accumulated. During the regeneration process of the DPF 21 to be executed, the control unit 26 executes the process every predetermined time. In the regeneration process of the DPF 21, post-injection (or fuel injection by the injector 27) for injecting fuel again is executed during the expansion stroke after the main injection from the fuel injection valve 3 in the engine body 1. It is assumed.

コントロールユニット26は、先ずステップS1において、前段触媒劣化フラグ、ポスト噴射量、前段触媒20後の排ガス温度、DPF21前後の圧力差、を夫々読込み、ステップS2へ進む。   First, in step S1, the control unit 26 reads the pre-stage catalyst deterioration flag, the post injection amount, the exhaust gas temperature after the pre-stage catalyst 20, and the pressure difference before and after the DPF 21, and proceeds to step S2.

ステップS2では、前段触媒劣化フラグFが0か否かが判定され、前段触媒劣化フラグFが(F=1)となっている場合には前段触媒20の劣化後の処理となるステップS5へ進み、前段触媒劣化フラグFが(F=0)である場合には前段触媒20の劣化が判定基準に達していないと判断してステップS3へ進む。   In step S2, it is determined whether or not the pre-stage catalyst deterioration flag F is 0. If the pre-stage catalyst deterioration flag F is (F = 1), the process proceeds to step S5, which is a process after deterioration of the pre-stage catalyst 20. When the pre-stage catalyst deterioration flag F is (F = 0), it is determined that the deterioration of the pre-stage catalyst 20 has not reached the determination standard, and the process proceeds to step S3.

ステップS3では、前段触媒20後の実温度上昇率触媒劣化判定温度か否かにより、排気ガス温度信号とポスト噴射量(若しくはインジェクタ27による燃料噴射量)とに基づき、前段触媒20で反応しているHC量、前段触媒20を通過するHC量を推定し、前段触媒20の劣化状態を判定する。この判定において、前段触媒20後の実温度がポスト噴射量もしくはインジェクタ27による燃料噴射量に対応する劣化判定温度未満である場合には前段触媒20の劣化が所定以上進んでおり、ステップS4へ進んで前段触媒劣化フラグ(F=1)をセットし、ステップS5へ進み、前段触媒20後の実温度が十分高く、前段触媒20の劣化が進んでいない場合には今回の処理ステップを終了する。   In step S3, depending on whether the actual temperature increase rate after the pre-catalyst 20 is the catalyst deterioration determination temperature, the pre-catalyst 20 reacts based on the exhaust gas temperature signal and the post-injection amount (or the fuel injection amount by the injector 27). The amount of HC present and the amount of HC passing through the front catalyst 20 are estimated, and the deterioration state of the front catalyst 20 is determined. In this determination, if the actual temperature after the pre-stage catalyst 20 is less than the deterioration determination temperature corresponding to the post injection amount or the fuel injection amount by the injector 27, the deterioration of the pre-stage catalyst 20 has progressed more than a predetermined amount, and the process proceeds to step S4. In step S5, the pre-stage catalyst deterioration flag (F = 1) is set, and the process proceeds to step S5. When the actual temperature after the pre-stage catalyst 20 is sufficiently high and the pre-stage catalyst 20 has not deteriorated, the current processing step is terminated.

ステップS5では、前段触媒20の劣化が進んでいるため、ポスト噴射量(若しくはインジェクタ27による燃料噴射量)を減量して、ステップS6へ進む。   In step S5, since the deterioration of the pre-stage catalyst 20 has progressed, the post-injection amount (or the fuel injection amount by the injector 27) is reduced, and the process proceeds to step S6.

ステップS6では、前段触媒20を通過するHC量がDPF21の許容値を下回っているか否かが判定され、下回っていない場合にはステップS5へ戻ってポスト噴射量(若しくはインジェクタ27による燃料噴射量)を減量し、再びステップS6において、前段触媒20を通過するHC量がDPF21の許容値を下回っているか否かが判定される。この処理ステップが繰返されることにより、前段触媒20を通過するHC量がDPF21の許容値を下回ったと判定された場合に、今回の処理ステップを終了する。このように、DPF21へ供給されるHC量を制限することで、再生中DPF21のベッド温度が最大になる条件下にあってもDPF21に影響を及ぼさないようにしている。   In step S6, it is determined whether or not the amount of HC passing through the front catalyst 20 is below the allowable value of the DPF 21, and if not, the process returns to step S5 and the post injection amount (or the fuel injection amount by the injector 27). In step S6, it is determined again whether or not the amount of HC passing through the front catalyst 20 is below the allowable value of the DPF 21. By repeating this processing step, when it is determined that the amount of HC passing through the front catalyst 20 has fallen below the allowable value of the DPF 21, the current processing step is terminated. In this way, by limiting the amount of HC supplied to the DPF 21, the DPF 21 is not affected even under conditions where the bed temperature of the DPF 21 during regeneration is maximized.

図3に示すタイムチャートは、時点t1においてポスト噴射もしくはインジェクタ27による燃料噴射が開始されたDPF再生時における前段触媒20の温度およびDPF21の温度とPM堆積量の各時間的変化状態を示したものである。   The time chart shown in FIG. 3 shows each temporal change state of the temperature of the pre-catalyst 20 and the temperature of the DPF 21 and the PM accumulation amount at the time of DPF regeneration when the post injection or the fuel injection by the injector 27 is started at the time t1. It is.

前段触媒20が劣化していない状態においては、図中の実線で示すように、時点t1(B参照)でポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射が開始されると、先ず前段触媒20に排気ガス中に含まれるHCが流入してその燃焼(酸化)により前段触媒20の温度が上昇され(A参照)、前段触媒20を通過して温度上昇された排気ガスが流入することにより、DPF21の温度も連動して上昇される(C参照)。前段触媒20で酸化反応に利用されずに通過したHCはDPF21に流入してDPF21で酸化反応してDPF21の温度を上昇させる。前段触媒20およびDPF21の温度は前段触媒20通過後の排気ガス温度を検出する温度センサ22およびDPF21通過後の排気ガス温度を検出する温度センサ23により夫々フィードバックされる。   In a state where the pre-stage catalyst 20 is not deteriorated, as shown by the solid line in the figure, when the post-injection or fuel injection by the injector 27 is started at time t1 (see B), first, the pre-stage catalyst 20 is in the exhaust gas. The temperature of the front catalyst 20 is increased by the combustion (oxidation) of the HC contained in the catalyst (see A), and the exhaust gas that has passed through the front catalyst 20 and the temperature is increased flows, so that the temperature of the DPF 21 is also increased. It is raised in conjunction (see C). The HC that has passed through the upstream catalyst 20 without being used for the oxidation reaction flows into the DPF 21 and is oxidized by the DPF 21 to raise the temperature of the DPF 21. The temperatures of the front catalyst 20 and the DPF 21 are fed back by a temperature sensor 22 that detects the exhaust gas temperature after passing through the front catalyst 20 and a temperature sensor 23 that detects the exhaust gas temperature after passing through the DPF 21, respectively.

時点t2において、前段触媒20が活性化温度に到達して前段触媒20による酸化反応により通過する排気ガス温度は上昇されて、DPF21の温度がPM燃焼に必要な目標温度に到達すると、DPF21に堆積されているPMの燃焼が開始され、PM堆積量が減少され始める(D参照)。PM堆積量の減少はDPF21の入口と出口との圧力差を検出する差圧センサ24よりの信号によりフィードバックされる。このように、前段触媒20が劣化していない状態においては、供給されたHCは排気ガス温度の上昇に効率的に消費され、DPF21の再生が確実に実行される。   At the time t2, when the pre-stage catalyst 20 reaches the activation temperature and the exhaust gas temperature passing through the oxidation reaction by the pre-stage catalyst 20 is increased and the temperature of the DPF 21 reaches the target temperature necessary for PM combustion, it accumulates on the DPF 21. Combustion of the PM that has been started is started, and the amount of accumulated PM begins to decrease (see D). The decrease in the PM accumulation amount is fed back by a signal from a differential pressure sensor 24 that detects a pressure difference between the inlet and the outlet of the DPF 21. Thus, in the state where the pre-stage catalyst 20 is not deteriorated, the supplied HC is efficiently consumed for the rise of the exhaust gas temperature, and the regeneration of the DPF 21 is surely executed.

前段触媒20が劣化され始めると、前段触媒20によるHCの酸化反応が徐々に低下され、前段触媒20通過後の排気ガス温度が低下し始めるとともにDPF21入口HC濃度が上昇し始める。触媒劣化が判定されるまで前段触媒20通過後の排気ガス温度が低下される。図3中の破線は、前段触媒20が劣化したと判定された状態における、DPF21再生時における前段触媒20の温度およびDPF21の温度とPM堆積量の各時間的変化状態を示している。   When the pre-catalyst 20 starts to deteriorate, the HC oxidation reaction by the pre-catalyst 20 gradually decreases, the exhaust gas temperature after passing through the pre-catalyst 20 begins to decrease, and the DPF 21 inlet HC concentration starts to increase. The exhaust gas temperature after passing through the pre-stage catalyst 20 is decreased until catalyst deterioration is determined. The broken lines in FIG. 3 indicate the temporal change states of the temperature of the front-stage catalyst 20 and the temperature of the DPF 21 and the PM deposition amount at the time of regeneration of the DPF 21 when it is determined that the front-stage catalyst 20 has deteriorated.

劣化した前段触媒20では、その温度上昇に遅延を伴い、例えば、時点t3の段階において、触媒活性化温度に到達して、排気ガス中に含まれるHCの酸化反応が遅延を伴って活発となる。したがって、DPF21の温度上昇も時点t3まで遅延され、堆積されたPM燃焼も時点t3から徐々に開始される。前段触媒20が活性化されるまでに前段触媒20を通過する排気ガス中に含まれているHCは、前段触媒20での酸化能力が低下しているため、酸化反応されることなくDPF21に流入する量が多くなり、DPF21内で反応することになる。したがって、この場合には、DPF21内でのHCの酸化反応とPMの燃焼とが重なり合って、DPF21の温度上昇が過度に大きくなる虞がある。   In the deteriorated pre-stage catalyst 20, the temperature rise is delayed, for example, at the stage of time t3, the catalyst activation temperature is reached, and the oxidation reaction of HC contained in the exhaust gas becomes active with a delay. . Therefore, the temperature rise of the DPF 21 is also delayed until time t3, and the accumulated PM combustion is also gradually started from time t3. The HC contained in the exhaust gas that passes through the pre-stage catalyst 20 before the pre-stage catalyst 20 is activated flows into the DPF 21 without being oxidized because the oxidation ability of the pre-stage catalyst 20 is reduced. As a result, the amount to be reacted increases and reacts in the DPF 21. Therefore, in this case, there is a possibility that the HC oxidation reaction in the DPF 21 and the PM combustion overlap, and the temperature rise of the DPF 21 becomes excessively large.

前記DPF21の温度上昇が過度に大きくなる場合とは、DPF21を通過する排気ガス量が大きく減少する運転状態、例えば、車両速度30〜40[km/h]の走行状態からブレーキペダルを踏み込んでの減速運転状態若しくはアクセルペダルの踏み込みをオフした運転状態では、DPF21を他面では冷却する機能を備えている、DPF21を通過する排気ガスの流量が大きく減少する(Eの鎖線参照)ために、DPF21の過度の温度上昇を抑制する機能がなくなる場合であり、このような場合には、堆積していたPMが急激に燃焼され(Dの鎖線参照)、DPF21の温度が鎖線(C参照)で示すように異常に上昇する虞がある。   The case where the temperature rise of the DPF 21 becomes excessively large means that the brake pedal is depressed from an operating state where the amount of exhaust gas passing through the DPF 21 is greatly reduced, for example, a traveling state where the vehicle speed is 30 to 40 [km / h]. In the decelerating operation state or the operation state in which the depression of the accelerator pedal is turned off, the flow rate of the exhaust gas passing through the DPF 21 having a function of cooling the DPF 21 on the other side is greatly reduced (refer to the chain line E). In such a case, the accumulated PM is rapidly burned (see the chain line D), and the temperature of the DPF 21 is shown by the chain line (C). There is a risk of abnormally rising.

しかしながら、本実施形態においては、前記したように前段触媒20を通過するHC量がDPF21許容値となるまでポスト噴射量もしくはインジェクタ27による燃料噴射量が低減され(前段触媒20の劣化の進行とともに低減)、それに伴いDPF21入口HC濃度が所定濃度に維持される。したがって、DPF21の温度が過度に上昇されるのを抑制できる。   However, in the present embodiment, as described above, the post-injection amount or the fuel injection amount by the injector 27 is reduced until the amount of HC passing through the front-stage catalyst 20 reaches the DPF 21 allowable value (decreases as the deterioration of the front-stage catalyst 20 progresses. Accordingly, the DPF 21 inlet HC concentration is maintained at a predetermined concentration. Therefore, it can suppress that the temperature of DPF21 rises too much.

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。   In the present embodiment, the following effects can be achieved.

(ア)内燃機関の排気通路11に設けられた酸化能力を有する前段触媒20と、前記前段触媒20の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタ21と、前記前段触媒20の上流からHCを供給するHC供給手段としてのポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射手段と、を備え、前記HC供給手段により供給したHCを前記前段触媒20により反応させ、前記パティキュレートフィルタ21に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ21の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、劣化状態判定手段(ステップS3,S4)により前記前段触媒20の劣化状態を判定し、前段触媒20の劣化が判定された場合には、制御手段としてのコントロールユニット26により前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ21再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒20を通過して前記パティキュレートフィルタ21に流入するHC量をパティキュレートフィルタ21で許容されるHC量以下とするようにした。このため、再生中におけるパティキュレートフィルタ21の温度の過度な上昇を抑制することができる。   (A) a pre-stage catalyst 20 having an oxidizing ability provided in the exhaust passage 11 of the internal combustion engine, and a particulate filter 21 carrying a catalyst provided downstream of the pre-stage catalyst 20 and capturing particulate matter in the exhaust; Post-injection as HC supply means for supplying HC from upstream of the upstream catalyst 20, or fuel injection means by the injector 27, and reacting the HC supplied by the HC supply means with the upstream catalyst 20, and the particulates. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that removes particulate matter captured by the filter 21 and regenerates the filter 21, and determines the deterioration state of the pre-stage catalyst 20 by deterioration state determination means (steps S3 and S4). When the deterioration of the pre-stage catalyst 20 is determined, the HC supply is performed by the control unit 26 as a control means. The amount of HC supplied during regeneration of the particulate filter 21 is reduced by the stage, and the amount of HC passing through the deteriorated pre-stage catalyst 20 and flowing into the particulate filter 21 is allowed by the particulate filter 21. The following was set. For this reason, an excessive increase in the temperature of the particulate filter 21 during regeneration can be suppressed.

(第2実施形態)
図4は、本発明を適用した排気浄化装置の第2実施形態を示すコントローラによる制御フローチャートである。本実施形態においては、前段触媒の劣化を検知した後に、DPFの目標入口排気温度を低下補正する構成を第1実施形態に追加したものである。なお、第1実施形態と同一装置・部材等には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a control flowchart by the controller showing a second embodiment of the exhaust purification system to which the present invention is applied. In the present embodiment, a configuration for correcting the decrease in the target inlet exhaust temperature of the DPF after detecting the deterioration of the pre-stage catalyst is added to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus, member, etc. as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted or simplified.

図4において、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置は、第1実施形態の制御フローチャートにおけるステップS6のポスト噴射量若しくはインジェクタ27による燃料噴射量の減量補正処理を実行した後に、実行される次回の処理ステップにおいて、DPF21の目標入口排気温度を低下補正する処理ステップS7〜S9を追加するようにしたものである。その他の構成は、第1実施形態と同様に構成している。   In FIG. 4, the exhaust purification device for the internal combustion engine of the present embodiment is executed next after the post-injection amount reduction processing of the post injection amount or the fuel injection amount by the injector 27 in step S6 in the control flowchart of the first embodiment. In this processing step, processing steps S7 to S9 for lowering the target inlet exhaust temperature of the DPF 21 are added. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

前記ステップS7においては、前段触媒20の劣化フラグFがF=0からF=1に変更されたか否かが判定され、前回の処理ステップにおいて前段触媒20の劣化フラグFが変更されたものである場合にはステップS8へ進み、ステップS8において、DPF21の目標入口排気温度を低下補正して、今回の処理を終了する。また、前回の処理ステップにおいて前段触媒20の劣化フラグFが変更されたものでない、即ち、前々回の処理ステップにおいて変更されたものである場合にはステップS9へ進み、ステップS9において、DPF21の入口排気温度が前記補正目標温度となるように、ポスト噴射量若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を制御する。この場合の補正量は、ステップS5およびS6で実行した前段触媒20を通り抜けるHC量がDPF21許容値の範囲内に収れんするまで低下させた場合に、前段触媒20の下流で得られる排気ガス温度を基準に設定する。この排気ガス温度は、予め前段触媒20の劣化の進行に伴って低下する前段触媒20でのHC反応量の変化を測定し、そのHC反応量で得られる排気ガス温度の上昇割合に基づいたマップ等により設定する。したがって、この補正量は前段触媒20の劣化が進行するにつれて前段触媒20を通過するHC量が増加してゆくため、それをDPF21許容値に減量するよう変化される。   In step S7, it is determined whether or not the deterioration flag F of the front catalyst 20 has been changed from F = 0 to F = 1, and the deterioration flag F of the front catalyst 20 has been changed in the previous processing step. In this case, the process proceeds to step S8. In step S8, the target inlet exhaust temperature of the DPF 21 is corrected to decrease, and the current process ends. Further, if the deterioration flag F of the pre-stage catalyst 20 is not changed in the previous processing step, that is, if it is changed in the previous processing step, the process proceeds to step S9, and in step S9, the inlet exhaust of the DPF 21 The post injection amount or the fuel injection amount by the injector 27 is controlled so that the temperature becomes the corrected target temperature. The correction amount in this case is the exhaust gas temperature obtained downstream of the front catalyst 20 when the amount of HC passing through the front catalyst 20 executed in steps S5 and S6 is reduced to fall within the allowable range of the DPF 21. Set as standard. The exhaust gas temperature is a map based on the rate of increase in exhaust gas temperature obtained by measuring the change in the HC reaction amount at the pre-catalyst 20 that decreases in advance as the deterioration of the pre-catalyst 20 progresses. Set by etc. Therefore, this correction amount is changed so that the amount of HC passing through the front catalyst 20 increases as the deterioration of the front catalyst 20 progresses, so that it is reduced to the DPF 21 allowable value.

この実施形態は、前段触媒20の所定以上の劣化をステップS3により判定した場合においては、先ず、ステップS4〜S6によりポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を、DPF21が許容するHC流入量まで削減して、DPF21の温度上昇を抑制する。そして、ステップS8において、DPF21の入口目標排気温度を低下補正して今回の処理を終了する。そして、次回以降の処理ステップにおいては、ステップS2からステップS7、S9へ進んで、補正されたDPF21の入口目標排気温度になるように前段触媒20の排気ガス出口温度が制御される。即ち、前段触媒20の排気ガス出口温度は温度センサ22によりフィードバックされ、前段触媒20の排気ガス出口温度が補正されたDPF21の入口目標排気温度になるよう、ポスト噴射量若しくはインジェクタ27による燃料噴射量が制御(減量)される。このように、DPF21へ供給されるHC量を制限することで、再生中DPF21のベッド温度が最大になる条件下、例えば、前記したように排気ガス量が低下する運転状態においても、DPF21に影響を及ぼさないようにすることができる。   In this embodiment, when it is determined in step S3 that the pre-stage catalyst 20 has deteriorated beyond a predetermined level, first, in steps S4 to S6, the fuel injection amount by the post injection or the injector 27 is reduced to the HC inflow amount allowed by the DPF 21. Thus, the temperature rise of the DPF 21 is suppressed. In step S8, the target inlet exhaust gas temperature of the DPF 21 is corrected to decrease, and the current process is terminated. In the subsequent processing steps, the process proceeds from step S2 to steps S7 and S9, and the exhaust gas outlet temperature of the pre-stage catalyst 20 is controlled so that the corrected inlet target exhaust temperature of the DPF 21 is obtained. That is, the exhaust gas outlet temperature of the front catalyst 20 is fed back by the temperature sensor 22, and the post injection amount or the fuel injection amount by the injector 27 so that the exhaust gas outlet temperature of the front catalyst 20 becomes the corrected target inlet exhaust gas temperature of the DPF 21. Is controlled (decreased). In this way, by limiting the amount of HC supplied to the DPF 21, the DPF 21 is affected even under conditions where the bed temperature of the DPF 21 during regeneration is maximized, for example, in an operating state where the exhaust gas amount decreases as described above. Can be prevented.

なお、上記実施形態において、ポスト噴射量若しくはインジェクタ27による燃料噴射量の減量目標として、前段触媒20の劣化を判定した初期の処理ステップにおいては、ポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を、DPF21が許容するHC流入量まで削減し、次に、DPF21の入口目標排気温度を低下補正することによりポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を減量補正するものについて説明した。しかし、図示はしないが、前段触媒20の劣化を判定した初期の処理ステップにおいて、DPF21の入口目標排気温度を低下補正することによりポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を減量補正するものであってもよい。   In the above embodiment, as a target for reducing the post-injection amount or the fuel injection amount by the injector 27, the DPF 21 determines the fuel injection amount by the post-injection or the injector 27 in the initial processing step in which the deterioration of the front catalyst 20 is determined. A description has been given of reducing the fuel injection amount by post injection or the injector 27 by reducing the inlet target exhaust gas temperature of the DPF 21 by reducing it to an allowable HC inflow amount, and then correcting the decrease. However, although not shown, in the initial processing step in which the deterioration of the pre-stage catalyst 20 is determined, the post-injection or the fuel injection amount by the injector 27 is corrected to decrease by correcting the decrease in the target exhaust gas temperature of the DPF 21. Also good.

本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)に加えて以下に記載した効果を奏することができる。   In the present embodiment, in addition to the effect (a) in the first embodiment, the following effects can be achieved.

(イ)内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒20と、前記前段触媒20の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタ21と、前記前段触媒20の上流からHCを供給するHC供給手段としてのポスト噴射手段やインジェクタ27による燃料噴射手段と、を備え、前記HC供給手段により供給したHCを前記前段触媒20により反応させ、前記パティキュレートフィルタ21に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ21の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、前記前段触媒20の劣化状態を判定する劣化状態判定手段(ステップS3,S4)と、前記パティキュレートフィルタ21の再生時にパティキュレートフィルタ21へ供給する排気目標入口温度を設定する排気目標入口温度設定手段(ステップS8)と、前記劣化状態判定手段による前段触媒20の劣化が判定された場合に、前記排気目標入口温度設定手段により設定している排気目標入口温度を低下補正し、前記低下補正させた排気目標入口温度に維持されるよう前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ21の再生中に供給するHC供給量を制御する制御手段としてのコントロールユニット26と、を備える。このため、再生中におけるパティキュレートフィルタ21の温度の過度な上昇を抑制することができる。   (A) a pre-stage catalyst 20 having an oxidizing ability provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a particulate filter 21 carrying a catalyst provided downstream of the pre-stage catalyst 20 and capturing particulate matter in the exhaust; A post-injection means as an HC supply means for supplying HC from the upstream side of the upstream catalyst 20 and a fuel injection means by the injector 27, and the particulates reacted by the upstream catalyst 20 are reacted with the HC supplied by the HC supply means. An exhaust purification device for an internal combustion engine that removes particulate matter captured by the filter 21 and regenerates the filter 21; and a deterioration state determination means (steps S3 and S4) for determining the deterioration state of the front catalyst 20; An exhaust target inlet temperature to be supplied to the particulate filter 21 during regeneration of the particulate filter 21 is set. When the deterioration of the pre-stage catalyst 20 is determined by the target air inlet temperature setting means (step S8) and the deterioration state determining means, the exhaust target inlet temperature set by the exhaust target inlet temperature setting means is corrected to decrease. And a control unit 26 as a control means for controlling the amount of HC supplied during regeneration of the particulate filter 21 by the HC supply means so as to maintain the exhaust gas target inlet temperature corrected for the decrease. For this reason, an excessive increase in the temperature of the particulate filter 21 during regeneration can be suppressed.

(第3実施形態)
図5は、本発明を適用した排気浄化装置の第3実施形態を示すコントローラによる制御フローチャートである。本実施形態においては、前段触媒の劣化を検知した後に、DPF再生開始の目標PM堆積量を減量補正する構成を第1実施形態に追加したものである。なお、第1実施形態と同一装置・部材等には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a control flowchart by the controller showing a third embodiment of the exhaust emission control system to which the present invention is applied. In this embodiment, after detecting the deterioration of the pre-stage catalyst, a configuration for reducing the target PM accumulation amount at the start of DPF regeneration is added to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus, member, etc. as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted or simplified.

図5において、本実施形態の内燃機関の排気浄化装置は、第1実施形態の制御フローチャートにおけるステップS6のポスト噴射量若しくはインジェクタ27による燃料噴射量の減量補正処理を実行し、今回のDPF21再生が完了するまで、追加したステップS10によりDPF21再生を実行させ、その後に追加したステップS11によりDPF21再生開始の目標PM堆積量を減量させる補正を実行する。したがって、次回のDPF21再生処理は、減量補正した目標PM堆積量に到達した段階でDPF21再生を開始するようにしたものである。その他の構成は、第1実施形態と同様に構成している。   In FIG. 5, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment executes the post-injection amount reduction processing of the post injection amount or the fuel injection amount by the injector 27 in step S6 in the control flowchart of the first embodiment. Until completion, the DPF 21 regeneration is executed in the added step S10, and the correction for reducing the target PM accumulation amount for starting the DPF 21 regeneration is executed in the added step S11 thereafter. Accordingly, in the next DPF 21 regeneration process, the regeneration of the DPF 21 is started when the target PM accumulation amount corrected for the decrease is reached. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

前記ステップS11において実行する減量補正するDPF21再生開始の目標PM堆積量は、予め実験などにより、排気ガス量が大きく減少される運転状態において堆積させたPMが、前段触媒20を通過して流入するHC量と共に、急激に燃焼された場合においても、DPF21に影響を及ぼさない数値をシミュレーションすることにより設定する。   The target PM accumulation amount at the start of regeneration of the DPF 21 that performs the decrease correction executed in the step S11 is the PM accumulated in advance in an operating state in which the exhaust gas amount is greatly reduced through experiments or the like and flows through the front catalyst 20. Along with the amount of HC, a value that does not affect the DPF 21 even when burned rapidly is set by simulating.

したがって、この実施形態では、前段触媒20の所定以上の劣化をステップS3により判定した場合においては、先ず、ステップS4〜S6によりポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射量を、DPF21が許容するHC流入量まで削減して、DPF21の温度上昇を抑制して、DPF21が焼損したりクラックを生ずることを防止する。そして、ステップS10により今回のDPF21再生が完了するまでDPF21再生を実行させる。次いで、ステップS11において、DPF21の目標PM堆積量を減量補正して今回の処理を終了する。次回以降のDPF21処理においては、前回の処理ルーチンにおけるステップS11で減量補正して設定したDPF21再生開始の目標PM堆積量に到達した段階で、DPF21の再生を開始する。   Therefore, in this embodiment, when it is determined in step S3 that the pre-stage catalyst 20 has deteriorated more than a predetermined level, first, in steps S4 to S6, the fuel injection amount by the post-injection or the injector 27 is allowed by the DPF 21. To prevent the DPF 21 from being burned out or cracked. In step S10, the DPF 21 regeneration is executed until the current DPF 21 regeneration is completed. Next, in step S11, the target PM accumulation amount of the DPF 21 is corrected to decrease, and the current process is terminated. In the DPF 21 processing after the next time, regeneration of the DPF 21 is started when the target PM accumulation amount for starting the regeneration of the DPF 21 set by correcting the decrease in step S11 in the previous processing routine is reached.

この実施形態においては、次回以降のDPF21再生は、DPF21のPM堆積量が前記ステップS11により減量補正しているため、再生中DPF21のベッド温度が最大になる条件下、例えば、前記したように排気ガス量が低下する運転状態においても、DPF21に影響を及ぼさないようにすることができる。   In this embodiment, the DPF 21 regeneration after the next time is performed under the condition that the bed temperature of the DPF 21 during regeneration is maximized, for example, as described above, because the PM accumulation amount of the DPF 21 is corrected to decrease by the step S11. Even in an operating state in which the gas amount decreases, the DPF 21 can be prevented from being affected.

本実施形態においては、第1実施形態における効果(ア)に加えて、以下に記載する効果を奏することができる。   In the present embodiment, in addition to the effect (a) in the first embodiment, the following effects can be achieved.

(ウ)内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒20と、前記前段触媒20の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタ21と、前記前段触媒20の上流からHCを供給するHC供給手段としてのポスト噴射若しくはインジェクタ27による燃料噴射手段と、を備え、前記HC供給手段により供給したHCを前記前段触媒20により反応させ、前記パティキュレートフィルタ21に捕獲された粒子状物質を除去してフィルタ21の再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、前記前段触媒20の劣化状態を判定する劣化状態判定手段(ステップS3,S4)と、パティキュレートフィルタ21の再生を開始する粒子状物質の目標捕集量を設定する目標捕集量設定手段(ステップS11)と、これらの制御手段としてのコントロールユニット26と、を備え、前記制御手段は、前記劣化状態判定手段による前段触媒20の劣化が判定された場合に、判定後のパティキュレートフィルタ21の再生時においては、前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ21再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒20を通過して前記パティキュレートフィルタ21に流入するHC量をパティキュレートフィルタ21で許容されるHC量以下とし、以降のパティキュレートフィルタ21の再生時においては、前記目標捕集量設定手段による再生開始の目標捕集量を減量補正するようにした。このため、再生中DPF21のベッド温度が最大になる条件下、例えば、排気ガス量が低下する運転状態においても、DPF21に影響を及ぼさないようにすることができる。   (C) a pre-stage catalyst 20 having an oxidizing ability provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a particulate filter 21 carrying a catalyst provided downstream of the pre-stage catalyst 20 and capturing particulate matter in the exhaust; Post-injection as HC supply means for supplying HC from upstream of the front stage catalyst 20 or fuel injection means by the injector 27, and reacting the HC supplied by the HC supply means with the front stage catalyst 20, and the particulate filter 21 is an exhaust purification device for an internal combustion engine that removes the particulate matter captured by 21 and regenerates the filter 21; deterioration state determining means (steps S3 and S4) for determining the deterioration state of the pre-stage catalyst 20; Target collection amount setting means (step for setting a target collection amount of particulate matter for starting regeneration of the curate filter 21 11) and a control unit 26 as these control means. The control means regenerates the particulate filter 21 after the determination when the deterioration of the pre-stage catalyst 20 is determined by the deterioration state determination means. In some cases, the amount of HC supplied during regeneration of the particulate filter 21 is reduced by the HC supply means, and the amount of HC passing through the deteriorated pre-stage catalyst 20 and flowing into the particulate filter 21 is reduced to the particulate filter. The amount of HC allowed by 21 is set to be equal to or less than that, and at the time of regeneration of the particulate filter 21 thereafter, the target collection amount at the start of regeneration by the target collection amount setting means is reduced and corrected. For this reason, it is possible to prevent the DPF 21 from being affected under conditions where the bed temperature of the DPF 21 during regeneration is maximized, for example, even in an operating state where the exhaust gas amount is reduced.

本発明の一実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置を備える過給機付ディーゼルエンジンのシステム構成図。The system block diagram of the diesel engine with a supercharger provided with the exhaust gas purification device of the internal combustion engine which shows one Embodiment of this invention. 同じくコントローラによる再生制御のフローチャート。The flowchart of the reproduction | regeneration control by a controller similarly. ポスト噴射もしくはインジェクタによる燃料噴射が開始されたDPF再生時における前段触媒の温度およびDPFの温度とPM堆積量の各時間的変化状態を示すタイムチャート。The time chart which shows each time change state of the temperature of a front | former stage catalyst, the temperature of DPF, and PM deposition amount at the time of DPF reproduction | regeneration in which fuel injection by the post injection or the injector was started. 本発明の第2実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置における再生制御のフローチャート。The flowchart of the regeneration control in the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which shows 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態を示す内燃機関の排気浄化装置における再生制御のフローチャート。The flowchart of the regeneration control in the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which shows 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関、エンジン本体
2 コモンレール
3 燃料噴射弁
4 サプライポンプ
5 燃焼室
6 EGR通路
7 EGR弁
10 過給機
10A 排気タービン、タービン
10B コンプレッサ
10C 可変ノズル
11 排気通路
12 吸気通路
20 前段触媒、酸化触媒
21 パティキュレートフィルタ、フィルタ、DPF
22、23 温度センサ
24 差圧センサ
26 コントロールユニット
27 インジェクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine, engine main body 2 Common rail 3 Fuel injection valve 4 Supply pump 5 Combustion chamber 6 EGR passage 7 EGR valve 10 Supercharger 10A Exhaust turbine, turbine 10B Compressor 10C Variable nozzle 11 Exhaust passage 12 Intake passage 20 Pre-stage catalyst, oxidation catalyst 21 Particulate filter, filter, DPF
22, 23 Temperature sensor 24 Differential pressure sensor 26 Control unit 27 Injector

Claims (3)

内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒と、前記前段触媒の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタと、前記前段触媒の上流からHCを供給するHC供給手段と、を備え、前記HC供給手段により供給したHCを前記前段触媒により反応させ、前記パティキュレートフィルタに捕獲された粒子状物質を除去してフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、
前記前段触媒の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
前記劣化状態判定手段による前段触媒の劣化が判定された場合に、前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するHC量をパティキュレートフィルタで許容されるHC量以下とする制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A pre-stage catalyst having an oxidizing ability provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a particulate filter provided downstream of the pre-stage catalyst and carrying a catalyst that captures particulate matter in the exhaust, and HC from the upstream of the pre-stage catalyst An internal combustion engine that regenerates the filter by causing the HC supplied by the HC supply means to react with the preceding catalyst, removing particulate matter captured by the particulate filter, and regenerating the filter. An exhaust purification device,
A deterioration state determining means for determining a deterioration state of the preceding catalyst;
When the deterioration of the pre-stage catalyst is determined by the deterioration state determining means, the amount of HC supplied during particulate filter regeneration is reduced by the HC supply means, and the particulate is passed through the deteriorated pre-stage catalyst. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: control means for setting an HC amount flowing into the filter to be equal to or less than an HC amount allowed by the particulate filter.
パティキュレートフィルタの再生を開始する粒子状物質の目標捕集量を設定する目標捕集量設定手段を備え、
前記制御手段は、前記劣化状態判定手段による前段触媒の劣化が判定された場合に、判定後のパティキュレートフィルタの再生時においては、前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するHC供給量を減量させて、劣化した前記前段触媒を通過して前記パティキュレートフィルタに流入するHC量をパティキュレートフィルタで許容されるHC量以下とし、以降のパティキュレートフィルタの再生時においては、前記目標捕集量設定手段による再生開始の目標捕集量を減量補正することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
A target collection amount setting means for setting a target collection amount of the particulate matter for starting regeneration of the particulate filter;
When the deterioration of the pre-stage catalyst is determined by the deterioration state determination means, the control means supplies the HC supply amount supplied during the regeneration of the particulate filter by the HC supply means during regeneration of the particulate filter after the determination. The amount of HC passing through the deteriorated pre-stage catalyst and flowing into the particulate filter is made equal to or less than the amount of HC allowed by the particulate filter, and the target trapping is performed during the subsequent regeneration of the particulate filter. 2. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target collection amount at the start of regeneration by the collection amount setting means is corrected to decrease.
内燃機関の排気通路に設けられた酸化能力を有する前段触媒と、前記前段触媒の下流に設けられ排気中の粒子状物質を捕獲する触媒を担持したパティキュレートフィルタと、前記前段触媒の上流からHCを供給するHC供給手段と、を備え、前記HC供給手段により供給したHCを前記前段触媒により反応させ、前記パティキュレートフィルタに捕獲された粒子状物質を除去してフィルタの再生を行う内燃機関の排気浄化装置であり、
前記前段触媒の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
前記パティキュレートフィルタの再生時にパティキュレートフィルタへ供給する排気目標入口温度を設定する排気目標入口温度設定手段と、
前記劣化状態判定手段による前段触媒の劣化が判定された場合に、前記排気目標入口温度設定手段により設定している排気目標入口温度を低下補正し、前記低下補正させた排気目標入口温度に維持されるよう前記HC供給手段によりパティキュレートフィルタ再生中に供給するHC供給量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A pre-stage catalyst having an oxidizing ability provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a particulate filter provided downstream of the pre-stage catalyst and carrying a catalyst that captures particulate matter in the exhaust, and HC from the upstream of the pre-stage catalyst An internal combustion engine that regenerates the filter by causing the HC supplied by the HC supply means to react with the preceding catalyst, removing particulate matter captured by the particulate filter, and regenerating the filter. An exhaust purification device,
A deterioration state determining means for determining a deterioration state of the preceding catalyst;
Exhaust target inlet temperature setting means for setting an exhaust target inlet temperature to be supplied to the particulate filter during regeneration of the particulate filter;
When the deterioration of the pre-catalyst is determined by the deterioration state determining means, the exhaust target inlet temperature set by the exhaust target inlet temperature setting means is corrected to be lowered and maintained at the exhaust target inlet temperature corrected for the decrease. An exhaust purification device for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling an HC supply amount supplied during regeneration of the particulate filter by the HC supply means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010203238A (en) * 2009-02-27 2010-09-16 Denso Corp Catalyst abnormality detection device
JP2012241617A (en) * 2011-05-19 2012-12-10 Toyota Motor Corp Device for suppressing degradation in particulate filter
JP2014118911A (en) * 2012-12-18 2014-06-30 Volvo Lastvagnar Aktiebolag Exhaust pipe injection device of engine

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