JP2009002192A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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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2An 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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
22, 23
Claims (3)
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.
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.
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)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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2007
- 2007-06-20 JP JP2007162256A patent/JP2009002192A/en active Pending
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