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JP2014222062A - Exhaust purification device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2014222062A JP2013102454A JP2013102454A JP2014222062A JP 2014222062 A JP2014222062 A JP 2014222062A JP 2013102454 A JP2013102454 A JP 2013102454A JP 2013102454 A JP2013102454 A JP 2013102454A JP 2014222062 A JP2014222062 A JP 2014222062A
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filter
burnout
bed temperature
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JP2013102454A
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Japanese (ja)
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英孝 柴田
Hidetaka Shibata
英孝 柴田
松下 智彦
Tomohiko Matsushita
智彦 松下
仲野 泰彰
Yasuaki Nakano
泰彰 仲野
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制する。
【解決手段】還元処理は焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いときに実行される。焼失処理の実行条件が成立したときには、還元処理を実行し、還元処理の実行により酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで焼失処理の開始時期を遅延させる。
【選択図】図3
Kind Code: A1 The present invention suppresses generation of white smoke from sulfate produced from sulfur oxide deposited on an oxidation catalyst.
The reduction process is executed when the catalyst bed temperature is lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the burn-out process. When the burnout process execution condition is satisfied, the reduction process is executed, and the start timing of the burnout process is delayed until the sulfur oxide deposition amount on the oxidation catalyst becomes equal to or less than the allowable amount due to the execution of the reduction process.
[Selection] Figure 3

Description

この発明は、酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが排気通路に設けられた内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine in which an oxidation catalyst and a filter for capturing particulate matter are provided in an exhaust passage.

排気浄化用の酸化触媒とフィルタとを排気通路に配設した排気浄化装置では、排気に含まれる未然成分を酸化触媒により酸化して浄化させるとともに、粒子状物質をフィルタにより捕捉するようにしている。そして、こうした排気浄化装置では、フィルタに捕捉された粒子状物質の堆積量が許容量より多いときに、排気通路に燃料を添加して触媒床温を上昇させ、排気の熱によりフィルタを昇温させて粒子状物質を焼失させるようにしている。   In an exhaust gas purification apparatus in which an exhaust gas oxidation catalyst and a filter are disposed in an exhaust passage, the components contained in the exhaust gas are oxidized and purified by the oxidation catalyst, and particulate matter is captured by the filter. . In such an exhaust purification device, when the amount of particulate matter trapped in the filter is larger than the allowable amount, fuel is added to the exhaust passage to raise the catalyst bed temperature, and the temperature of the filter is raised by the heat of the exhaust. The particulate matter is burned out.

また、内燃機関の排気には、未然成分や粒子状物質の他、硫黄酸化物が含まれている。こうした硫黄酸化物が酸化触媒に吸着されて堆積した状態が継続すると、触媒機能が低下するおそれがある。このため、排気浄化装置では、上述した粒子状物質の焼失処理に加えて、排気通路に燃料を添加し、酸化触媒の床温を上昇させるとともに同酸化触媒を酸素濃度の低い環境下におくことにより、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を添加された燃料により還元して脱離させるようにしている。   Further, the exhaust gas from the internal combustion engine contains sulfur oxides in addition to the components and particulate matter. If the state in which such sulfur oxides are adsorbed and deposited on the oxidation catalyst continues, the catalyst function may be lowered. For this reason, in the exhaust emission control device, in addition to the above-described treatment for burning out particulate matter, fuel is added to the exhaust passage to raise the bed temperature of the oxidation catalyst and place the oxidation catalyst in an environment with a low oxygen concentration. Thus, the sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst is reduced and desorbed by the added fuel.

例えば特許文献1に記載の排気浄化装置では、粒子状物質の焼失処理における触媒床温の昇温要求が硫黄酸化物の還元処理における昇温要求よりも高いときには、粒子状物質の焼失処理を行うことにより、フィルタで捕捉された粒子状物質を焼失させ、併せて硫黄酸化物の還元脱離を行うようにしている。   For example, in the exhaust emission control device described in Patent Document 1, when the temperature rise request for the catalyst bed temperature in the burning treatment of the particulate matter is higher than the temperature rise requirement in the reduction treatment for sulfur oxide, the particulate matter is burned out. Thus, the particulate matter captured by the filter is burned out, and the sulfur oxides are reduced and desorbed together.

特開2006−291823号JP 2006-291823 A

ところで、フィルタの上流に酸化触媒が配設される排気浄化装置において、上述したように粒子状物質の焼失処理と併せて硫黄酸化物の還元処理を行うようにした場合には、以下のような問題がある。   By the way, in the exhaust gas purification apparatus in which the oxidation catalyst is disposed upstream of the filter, when the sulfur oxide reduction process is performed together with the particulate matter burning process as described above, the following is performed: There's a problem.

すなわち、粒子状物質の焼失処理の実行中は酸化触媒の床温も上昇するため、酸化触媒において還元されて脱離した二酸化硫黄(SO2)が酸化触媒において再び酸化してしまうことがある。このように二酸化硫黄が酸化すると、サルフェート(三酸化硫黄SO3)が生成され、このサルフェートがフィルタをすり抜け白煙となって外部に排出されてしまうおそれがある。   That is, since the bed temperature of the oxidation catalyst also increases during execution of the particulate matter burnout process, sulfur dioxide (SO2) reduced and desorbed in the oxidation catalyst may be oxidized again in the oxidation catalyst. When sulfur dioxide is oxidized in this way, sulfate (sulfur trioxide SO3) is generated, and this sulfate may pass through the filter and be discharged to the outside as white smoke.

また、酸化触媒から脱離した二酸化硫黄がフィルタに流れ込み、同フィルタの熱により二酸化硫黄が再び酸化する場合にも、同様の問題が生じる。なお、燃料の添加量を多くし、フィルタを酸素濃度の低い環境下におくことにより、フィルタにおける二酸化硫黄の再酸化を抑制することはできる。しかし、この場合には燃費が悪化したり、未然燃料が白煙となって排出されたりする等の背反事項が存在するため、上記問題の解決方法としては適当ではない。   The same problem occurs when sulfur dioxide desorbed from the oxidation catalyst flows into the filter and sulfur dioxide is oxidized again by the heat of the filter. In addition, reoxidation of sulfur dioxide in the filter can be suppressed by increasing the amount of fuel added and placing the filter in an environment having a low oxygen concentration. However, in this case, there are contradictory matters such as deterioration of fuel economy and fuel being discharged as white smoke, which is not appropriate as a solution for the above problem.

また、上述したようなサルフェートの生成に起因する白煙の発生といった問題は、燃料に含まれる硫黄分が多く、還元処理すべき硫黄酸化物の量が多くなる場合に一層顕著になる。   Further, the problem of the generation of white smoke due to the generation of sulfate as described above becomes more prominent when the amount of sulfur contained in the fuel is large and the amount of sulfur oxide to be reduced increases.

この発明の目的は、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制することにある。   An object of the present invention is to suppress generation of white smoke from sulfate produced from sulfur oxides deposited on an oxidation catalyst.

上述した課題を解決するための排気浄化装置は、排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設されている。そして、この排気浄化装置は、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理や酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理を実行する。   In the exhaust emission control device for solving the above-described problems, an oxidation catalyst and a filter that captures particulate matter are sequentially arranged in the exhaust passage from the upstream side. In this exhaust purification device, by adding fuel upstream of the oxidation catalyst, burn-out treatment for burning off particulate matter trapped in the filter and sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst are reduced and desorbed. Perform reduction processing.

ここで、この排気浄化装置では、粒子状物質の焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことを硫黄酸化物の還元処理の実行条件としている。したがって、粒子状物質の焼失処理と併せて硫黄酸化物の還元処理を行うようにした場合と比較して、硫黄酸化物の還元処理は触媒床温やフィルタの温度が低い環境下で行われることとなる。   Here, in this exhaust purification device, the catalyst bed temperature is lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the burn-out treatment of the particulate matter, and the execution condition of the sulfur oxide reduction treatment is set. Therefore, the sulfur oxide reduction treatment should be performed in an environment where the catalyst bed temperature and the filter temperature are low as compared with the case where the sulfur oxide reduction treatment is performed together with the particulate matter burning-out treatment. It becomes.

このため、二酸化硫黄が酸化触媒で再酸化することに起因するサルフェートの生成を抑制することができるとともに、酸化触媒からフィルタに流れ込んだ二酸化硫黄が同フィルタで再び酸化することに起因するサルフェートの生成についても抑制することができる。   Therefore, it is possible to suppress the generation of sulfate caused by reoxidation of sulfur dioxide with an oxidation catalyst, and the generation of sulfate caused by oxidation of sulfur dioxide flowing from the oxidation catalyst into the filter again. Can also be suppressed.

また、この排気浄化装置では、粒子状物質の焼失処理の実行条件が成立したときには、硫黄酸化物の還元処理の実行により酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるまで粒子状物質の焼失処理の開始時期を遅延させるようにしている。このため、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで粒子状物質の焼失処理が行われることとなり、同焼失処理の実行中に酸化触媒からフィルタに流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。したがって、フィルタで二酸化硫黄の再酸化が生じたとしてもその再酸化量は少なくなり、こうした再酸化に起因するサルフェートの生成も抑制することができる。   Further, in this exhaust purification device, when the execution condition of the particulate matter burning-out process is established, the particulate matter is reduced until the sulfur oxide deposition amount in the oxidation catalyst becomes equal to or less than the allowable amount by executing the sulfur oxide reduction treatment. The start time of the burnout process is delayed. For this reason, the particulate matter is burnt down under a situation where the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst is small, and the amount of sulfur dioxide flowing into the filter from the oxidation catalyst during the burnout treatment is reduced. can do. Therefore, even if sulfur dioxide is reoxidized in the filter, the amount of reoxidation is reduced, and the production of sulfate due to such reoxidation can also be suppressed.

このように、上記排気浄化装置によれば、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制することができるようになる。
また、上記排気浄化装置では、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで粒子状物質の焼失処理の開始時期を遅延させることとしたが、これに代えて、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときに粒子状物質の焼失処理を禁止するようにしてもよい。あるいは、硫黄酸化物の還元処理の実行期間が所定期間に達するときまで粒子状物質の焼失処理の開始時期を遅延させるようにしてもよい。
Thus, according to the exhaust emission control device, it is possible to suppress the generation of white smoke due to the generation of sulfate from the sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst.
Further, in the above exhaust purification apparatus, the start timing of the burning treatment of the particulate matter is delayed until the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst becomes less than the allowable amount. You may make it prohibit a burning-out process of a particulate matter when the accumulation amount of a sulfur oxide is larger than an allowable amount. Or you may make it delay the start time of the burning-out process of a particulate matter until the execution period of the reduction process of a sulfur oxide reaches a predetermined period.

これら排気浄化装置によっても、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで粒子状物質の焼失処理が行われるため、同焼失処理の実行中に酸化触媒からフィルタに流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。したがって、フィルタで二酸化硫黄の再酸化が生じたとしてもその再酸化量は少なくなり、こうした再酸化に起因するサルフェートの生成を抑制することができる。   Even with these exhaust purification devices, the particulate matter is burned out under the condition that the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst is small, so the sulfur dioxide flowing into the filter from the oxidation catalyst during the burnout treatment is not removed. The amount can be reduced. Therefore, even if sulfur dioxide reoxidation occurs in the filter, the amount of reoxidation decreases, and the production of sulfate due to such reoxidation can be suppressed.

また、硫黄酸化物の還元処理において、触媒床温が酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度よりも高い場合には、酸化触媒における二酸化硫黄の再酸化が頻繁に生じ、上述したような白煙の要因となるサルフェートの生成が進行しやすい。一方で、触媒床温が上限温度以下である場合には、こうしたサルフェートの生成の点からみて二酸化硫黄の再酸化量は無視できる極めて少ない範囲に抑えられるようになる。このため、硫黄酸化物の還元処理は、触媒床温が酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度以下であるときに実行することが望ましい。こうした構成によれば、硫黄酸化物の還元処理が行われるときのサルフェートの生成を効果的に抑制することができる。   Further, in the reduction treatment of sulfur oxide, when the catalyst bed temperature is higher than the upper limit temperature at which sulfur dioxide desorbed in the oxidation catalyst is not reoxidized, sulfur dioxide reoxidation frequently occurs in the oxidation catalyst. The generation of sulfate that causes white smoke is likely to proceed. On the other hand, when the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature, the amount of sulfur dioxide reoxidized is suppressed to a negligible range in view of the formation of sulfate. For this reason, it is desirable to perform the reduction treatment of the sulfur oxide when the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature at which sulfur dioxide desorbed in the oxidation catalyst is not reoxidized. According to such a structure, the production | generation of sulfate when the reduction process of sulfur oxide is performed can be suppressed effectively.

上記排気浄化装置においては、フィルタの担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量を、酸化触媒の担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量よりも少なくすることが望ましい。このように白金系金属の各担持量の関係を設定すれば、フィルタの酸化力は相対的に低くなる一方、酸化触媒の酸化力は相対的に高くなる。   In the exhaust purification apparatus, it is desirable that the amount of platinum-based metal supported per unit volume of the filter carrier is smaller than the amount of platinum-based metal supported per unit volume of the oxidation catalyst carrier. If the relationship between the amounts of each platinum-based metal supported is set in this way, the oxidizing power of the filter becomes relatively low, while the oxidizing power of the oxidation catalyst becomes relatively high.

このため、酸化触媒では、その担体に吸着される二酸化硫黄の量が多くなり、酸化触媒に吸着されないままフィルタに流れ込む二酸化硫黄の量が少なくなる。したがって、昇温したフィルタに二酸化硫黄が流れ込むことに起因したサルフェートの生成を抑制することができるようになる。一方、フィルタでは、酸化触媒から二酸化硫黄が流れ込んだとしても、その酸化力が低いため、二酸化硫黄の再酸化を抑制することができる。したがって、こうした構成を採用することにより、フィルタから排出されるサルフェートの量を更に少なくすることができる。なお、フィルタについては、白金系金属が担持されていない担体を採用することもできる。   For this reason, in the oxidation catalyst, the amount of sulfur dioxide adsorbed on the carrier increases, and the amount of sulfur dioxide flowing into the filter without being adsorbed by the oxidation catalyst decreases. Therefore, it is possible to suppress the generation of sulfate due to the sulfur dioxide flowing into the heated filter. On the other hand, in the filter, even if sulfur dioxide flows from the oxidation catalyst, its oxidizing power is low, so that reoxidation of sulfur dioxide can be suppressed. Therefore, by employing such a configuration, the amount of sulfate discharged from the filter can be further reduced. In addition, about a filter, the support | carrier which does not carry | support platinum metal can also be employ | adopted.

また、上記排気浄化装置では、酸化触媒の担体がアルミナ系金属により形成されることが好ましい。この場合、酸化触媒の担体の1リットル当たりにおける白金系金属の担持量を3.0g以上とし、フィルタの担体の1リットル当たりにおける白金系金属の担持量が1.0g以下とすることが好ましい。   In the exhaust purification apparatus, the oxidation catalyst carrier is preferably formed of an alumina-based metal. In this case, it is preferable that the amount of platinum-based metal supported per liter of the oxidation catalyst carrier is 3.0 g or more, and the amount of platinum-based metal supported per liter of the filter carrier is 1.0 g or less.

内燃機関及びその排気浄化装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of an internal combustion engine and its exhaust gas purification device. 焼失処理及び還元処理の実行手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the execution procedure of a burning process and a reduction process. (a)は焼失処理の実行条件、(b)は燃料の添加量、(c)は触媒床温、(d)は酸化触媒からフィルタに流入する二酸化硫黄の量、(e)はフィルタから排出されるサルフェートの量、(f)は酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量、についてそれらの推移を示すタイムチャート。(A) is the burn-out process execution condition, (b) is the amount of fuel added, (c) is the catalyst bed temperature, (d) is the amount of sulfur dioxide flowing into the filter from the oxidation catalyst, and (e) is exhausted from the filter (F) is the time chart which shows those transitions about the quantity of the sulfate to be performed, (f) is the deposition amount of the sulfur oxide in an oxidation catalyst. 還元処理の実行手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the execution procedure of a reduction process. 焼失処理の実行手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the execution procedure of a burning-out process. (a)は走行距離、(b)は酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量、(c)は還元処理についての実行フラグ、(d)は焼失処理についての禁止フラグ、(e)は焼失処理の実行態様、についてそれらの推移を示すタイムチャート。(A) is the travel distance, (b) is the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst, (c) is the execution flag for the reduction process, (d) is the prohibition flag for the burnout process, and (e) is the burnout process. The time chart which shows those transitions about an execution mode.

[第1の実施形態]
[排気浄化装置の構成]
以下、排気浄化装置の第1の実施形態について図1〜図3を参照して説明する。
[First Embodiment]
[Configuration of exhaust purification system]
Hereinafter, a first embodiment of an exhaust emission control device will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、内燃機関10には、その燃焼室11に燃料を噴射する噴射弁12が設けられている。排気通路13には、その上流側から順に、排気通路13に燃料を添加する添加弁20、排気に含まれる未然燃料を酸化して浄化する酸化触媒21、排気に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタ22が設けられている。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 is provided with an injection valve 12 that injects fuel into the combustion chamber 11. In the exhaust passage 13, in order from the upstream side thereof, an addition valve 20 for adding fuel to the exhaust passage 13, an oxidation catalyst 21 for oxidizing and purifying the fuel contained in the exhaust, and particulate matter contained in the exhaust are captured. A filter 22 is provided.

酸化触媒21は、アルミナ系金属により担体が形成され、その担体には1リットル当たり3.5gの白金粒子(Pt)が担持されている。一方、フィルタ22は、例えばコージェライトや炭化珪素により担体が形成され、その担体には1リットル当たり0.5gの白金粒子が担持されている。   The oxidation catalyst 21 has a carrier formed of an alumina-based metal, and the carrier carries 3.5 g of platinum particles (Pt) per liter. On the other hand, the filter 22 has a carrier formed of, for example, cordierite or silicon carbide, and 0.5 g of platinum particles per liter is carried on the carrier.

また、酸化触媒21にはその担体の温度、すなわち触媒床温を検出する床温センサ30が取り付けられている。フィルタ22にはその担体の温度を検出するフィルタ温センサ31が取り付けられている。また、排気通路13には、フィルタ22より上流の部位と下流の部位との内圧の差を検出する差圧センサ32が設けられている。これらセンサ類の検出信号は、排気浄化装置の制御部40に取り込まれる。制御部40は、これらセンサ類の検出信号に基づき、噴射弁12や添加弁20などのアクチュエータ類を駆動することで排気浄化にかかる各種制御を行っている。   The oxidation catalyst 21 is provided with a bed temperature sensor 30 for detecting the temperature of the carrier, that is, the catalyst bed temperature. A filter temperature sensor 31 for detecting the temperature of the carrier is attached to the filter 22. The exhaust passage 13 is provided with a differential pressure sensor 32 that detects a difference in internal pressure between the upstream portion and the downstream portion of the filter 22. The detection signals of these sensors are taken into the control unit 40 of the exhaust purification device. Based on the detection signals of these sensors, the control unit 40 performs various controls related to exhaust purification by driving actuators such as the injection valve 12 and the addition valve 20.

[粒子状物質の焼失処理]
例えば、制御部40は、フィルタ22に捕捉されている粒子状物質を燃焼して焼失させることにより、粒子状物質の捕捉能力を回復させる焼失処理を実行する。この焼失処理では、その実行条件が成立したときに、添加弁20から排気通路13に燃料を添加して酸化触媒21の床温をその目標温度にまで上昇させ、排気の熱によってフィルタ22を昇温させて、同フィルタ22に堆積した粒子状物質を焼失させるようにしている。
[Burning treatment of particulate matter]
For example, the control unit 40 performs a burning process for recovering the capturing ability of the particulate matter by burning and burning the particulate matter captured by the filter 22. In this burning process, when the execution condition is satisfied, fuel is added from the addition valve 20 to the exhaust passage 13 to raise the bed temperature of the oxidation catalyst 21 to its target temperature, and the filter 22 is raised by the heat of the exhaust. The particulate matter deposited on the filter 22 is burned out by heating.

ここで、フィルタ22における粒子状物質の堆積量(ΣPM)は、例えば以下の式(1)による演算を所定周期で繰り返すことにより求められる。

ΣPM(i)←ΣPM(i−1)+PMadd−PMsub …(1)

上式(1)において、「ΣPM(i)」は今回の演算タイミングに求められる堆積量、「ΣPM(i−1)」は前回の演算タイミングで求められた堆積量である。また、「PMadd」は前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間にフィルタ22に新たに堆積した粒子状物質の量であり、「PMsub」は同じく上記期間にフィルタ22で燃焼して焼失した粒子状物質の量である。これら新規堆積量PMadd及び焼失量PMsubは、機関運転状態と相関するパラメータ、例えば燃料噴射量、回転速度、添加弁20の燃料添加量、フィルタ22の温度、触媒床温等々を用いたマップ演算等を通じて求められる。
Here, the accumulation amount (ΣPM) of the particulate matter in the filter 22 is obtained, for example, by repeating the calculation according to the following equation (1) at a predetermined period.

ΣPM (i) ← ΣPM (i−1) + PMadd−PMsub (1)

In the above equation (1), “ΣPM (i)” is the accumulation amount obtained at the current computation timing, and “ΣPM (i−1)” is the accumulation amount obtained at the previous computation timing. “PMadd” is the amount of particulate matter newly deposited on the filter 22 during the period from the previous calculation timing to the current calculation timing, and “PMsub” is also burned and burned out by the filter 22 during the above period. The amount of particulate matter. These new accumulation amount PMadd and burnout amount PMsub are parameters that correlate with the engine operating state, such as map calculation using fuel injection amount, rotational speed, fuel addition amount of addition valve 20, temperature of filter 22, catalyst bed temperature, etc. Sought through.

また、焼失処理は、上式(1)により求められる粒子状物質の堆積量が許容量より多いこと、差圧センサ32により検出される差圧が所定値以上であること、の少なくとも一方が成立することをその実行条件としている。   In addition, the burn-out treatment is established by at least one of the accumulation amount of the particulate matter calculated by the above formula (1) being larger than the allowable amount and the differential pressure detected by the differential pressure sensor 32 being a predetermined value or more. The execution condition is to do.

そして、実行条件が成立して焼失処理が開始されると、添加弁20から燃料が添加されて触媒床温が上昇するが、制御部40は、触媒床温が上記目標温度と一致するように、またフィルタ22の温度が過度に上昇しないように、触媒床温とフィルタ温を監視しつつ、添加弁20による燃料の添加態様を制御する。例えば、制御部40は燃料を間欠的に添加し、その添加期間と休止期間の長さを調節することにより、触媒床温を上記目標温度に一致させる。   When the execution condition is satisfied and the burnout process is started, fuel is added from the addition valve 20 and the catalyst bed temperature rises. However, the control unit 40 makes the catalyst bed temperature coincide with the target temperature. Further, the fuel addition mode by the addition valve 20 is controlled while monitoring the catalyst bed temperature and the filter temperature so that the temperature of the filter 22 does not rise excessively. For example, the control unit 40 intermittently adds fuel and adjusts the lengths of the addition period and the rest period to make the catalyst bed temperature coincide with the target temperature.

[硫黄酸化物の還元処理]
また、内燃機関の運転時には、排気に含まれる二酸化硫黄が酸化され、硫黄酸化物、例えばAl2(SO4)3等の硫酸アルミニウムのかたちで酸化触媒21に吸着されて堆積する。このため、制御部40は、このように酸化触媒21に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理を実行する。
[Reduction treatment of sulfur oxide]
Further, during operation of the internal combustion engine, sulfur dioxide contained in the exhaust is oxidized and adsorbed and deposited on the oxidation catalyst 21 in the form of sulfur oxide, for example, aluminum sulfate such as Al 2 (SO 4) 3. Therefore, the control unit 40 performs a reduction process for reducing and desorbing the sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 in this way.

この還元処理では、排気通路13に燃料を添加し、触媒床温を上昇させるとともに酸化触媒21を酸素濃度の低い環境下におくことにより、酸化触媒21に堆積した硫黄酸化物を添加された燃料により還元して脱離させる。   In this reduction process, fuel is added to the exhaust passage 13 to raise the catalyst bed temperature, and the oxidation catalyst 21 is placed in an environment with a low oxygen concentration, so that the sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is added. Reduced and eliminated.

また、この排気浄化装置で行われる還元処理は、触媒床温が上述した焼失処理における触媒床温の目標温度よりも低い温度域で推移しているときに実行される。具体的には、還元処理は、上記目標温度よりも低い温度を上記温度域の上限温度とし、触媒床温がこの上限温度以下であることを条件として実行される。   Further, the reduction process performed in this exhaust purification device is executed when the catalyst bed temperature is changing in a temperature range lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the above-described burnout process. Specifically, the reduction process is executed on the condition that the temperature lower than the target temperature is set as the upper limit temperature of the temperature range, and the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature.

ここで、この上限温度は、酸化触媒21から脱離した二酸化硫黄が同酸化触媒21において再酸化しない温度である。すなわち、触媒床温がこの上限温度よりも高い場合には、酸化触媒21において二酸化硫黄の再酸化が頻繁に生じ、上述したような白煙の要因となるサルフェートの生成が進行しやすい。これに対して、触媒床温が上限温度以下である場合には、こうしたサルフェートの生成の点からみて二酸化硫黄の再酸化量は無視できる極めて少ない範囲に抑えられるようになる。   Here, the upper limit temperature is a temperature at which sulfur dioxide desorbed from the oxidation catalyst 21 is not reoxidized in the oxidation catalyst 21. That is, when the catalyst bed temperature is higher than the upper limit temperature, sulfur dioxide re-oxidation frequently occurs in the oxidation catalyst 21, and the generation of sulfate that causes white smoke as described above easily proceeds. On the other hand, when the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature, the amount of sulfur dioxide reoxidized can be suppressed to an extremely small range that can be ignored from the viewpoint of the formation of sulfate.

また、実行条件が成立して還元処理が開始されると触媒床温が上昇するが、制御部40は、この触媒床温を監視しつつ、同触媒床温が上記上限温度以下の温度域で推移するように添加弁20による燃料の添加態様を制御する。例えば、制御部40は、燃料を間欠的に添加し、その添加期間と休止期間の長さを調節することにより、触媒床温を上記上限温度以下の温度域で推移させる。そして、こうした還元処理が行われることにより、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が減少するようになる。   Further, when the execution condition is satisfied and the reduction process is started, the catalyst bed temperature rises, but the control unit 40 monitors the catalyst bed temperature, and the catalyst bed temperature is in a temperature range below the upper limit temperature. The fuel addition mode by the addition valve 20 is controlled so as to change. For example, the control unit 40 intermittently adds fuel, and adjusts the length of the addition period and the rest period, thereby causing the catalyst bed temperature to change in a temperature range equal to or lower than the upper limit temperature. By performing such a reduction process, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is reduced.

ここで、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量(ΣSO)は、例えば以下の式(2)による演算を所定周期で繰り返すことにより求められる。

ΣSO(i)←ΣSO(i−1)+SOadd−SOsub …(2)

上式(2)において、「ΣSO(i)」は今回の演算タイミングに求められる堆積量、「ΣSO(i−1)」は前回の演算タイミングで求められた堆積量である。また、「SOadd」は前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間に酸化触媒21に新たに堆積した硫黄酸化物の量、「SOsub」は同じく上記期間に酸化触媒21で還元されて脱離した硫黄酸化物の量である。これら新規堆積量SOadd及び脱離量SOsubは、機関運転状態と相関するパラメータ、例えば燃料噴射量、回転速度、添加弁20の燃料添加量、フィルタ22の温度、触媒床温等々に加え、現在使用している燃料の硫黄分の濃度と相関するパラメータとを用いたマップ演算等を通じて求められる。
Here, the accumulation amount (ΣSO) of the sulfur oxide in the oxidation catalyst 21 is obtained, for example, by repeating the calculation according to the following equation (2) at a predetermined period.

ΣSO (i) ← ΣSO (i−1) + SOadd−SOsub (2)

In the above equation (2), “ΣSO (i)” is the accumulation amount obtained at the current computation timing, and “ΣSO (i−1)” is the accumulation amount obtained at the previous computation timing. “SOadd” is the amount of sulfur oxide newly deposited on the oxidation catalyst 21 during the period from the previous calculation timing to the current calculation timing, and “SOsub” is also reduced by the oxidation catalyst 21 during the above period and desorbed. The amount of sulfur oxide. These new accumulation amount SOadd and desorption amount SOsub are currently used in addition to parameters correlated with engine operating conditions, such as fuel injection amount, rotational speed, fuel addition amount of addition valve 20, temperature of filter 22, catalyst bed temperature, etc. It is obtained through map calculation using parameters correlating with the concentration of sulfur in the fuel.

[焼失処理及び還元処理の実行手順]
次に、上述した焼失処理及び還元処理の詳細な実行手順について、図2を参照して説明する。
[Execution procedure for burnout and reduction]
Next, detailed execution procedures of the above-described burnout process and reduction process will be described with reference to FIG.

図2に示すように、焼失処理の実行条件が成立しているときには(ステップS201:YES)、次に触媒床温が上述した上限温度以下であるかを判断する(ステップS202)。   As shown in FIG. 2, when the burnout execution condition is satisfied (step S201: YES), it is next determined whether the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature described above (step S202).

触媒床温が上限温度以下であるときには(ステップS202:YES)、還元処理を実行する(ステップS203)。次に、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量を算出する(ステップS204)。そして、この堆積量が許容量以下である場合(ステップS205:YES)、焼失処理を開始する(ステップS206)。なお、焼失処理は、フィルタ22における粒子状物質の堆積量が「0」になるまで継続して実行される。   When the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature (step S202: YES), a reduction process is executed (step S203). Next, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is calculated (step S204). If the accumulation amount is equal to or less than the allowable amount (step S205: YES), the burnout process is started (step S206). The burn-out process is continuously executed until the amount of particulate matter deposited on the filter 22 becomes “0”.

ここで、上述した許容量は、焼失処理が開始されて触媒昇温が上昇し、酸化触媒21から脱離した二酸化硫黄がフィルタ22に流れ込んで再酸化されたとしても、それが白煙の発生に影響を及ぼすことがないように、焼失処理の実行中における硫黄酸化物の堆積量を制限するための閾値である。   Here, the above-described allowable amount is such that even if the burning process is started and the catalyst temperature rises, and sulfur dioxide desorbed from the oxidation catalyst 21 flows into the filter 22 and is re-oxidized, it does not generate white smoke. This is a threshold value for limiting the amount of sulfur oxide deposited during the burn-out process so as not to affect the process.

一方、焼失処理の実行条件が成立していない場合、触媒床温が上限温度よりも高い場合、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多い場合(ステップS201:NO、ステップS202:NO、ステップS205:NO)には、いずれもこの一連の処理を終了する。   On the other hand, when the burnout execution condition is not satisfied, when the catalyst bed temperature is higher than the upper limit temperature, or when the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is larger than the allowable amount (step S201: NO, step S202: (NO, step S205: NO), this series of processes ends.

[排気浄化装置の作用]
次に、この排気浄化装置の作用について図3を参照して説明する。
図3に示すように、タイミングt1において、焼失処理の実行条件が成立すると(図3(a))、触媒床温が上限温度を下回っているため、還元処理が開始され、添加弁20による間欠的な燃料の添加が開始される(図3(b))。このように燃料の添加が行われると、触媒床温が徐々に上昇する(図3(c))。
[Operation of exhaust purification system]
Next, the operation of this exhaust purification device will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, when the execution condition for the burnout process is satisfied at timing t <b> 1 (FIG. 3A), the catalyst bed temperature is lower than the upper limit temperature, so the reduction process is started and intermittently performed by the addition valve 20. Fuel addition is started (FIG. 3B). When the fuel is added in this way, the catalyst bed temperature gradually rises (FIG. 3 (c)).

そして、酸化触媒21に吸着されている硫黄酸化物が燃料により還元され脱離して二酸化硫黄が発生し、その二酸化硫黄が酸化触媒21からフィルタ22に流れ込む(図3(d))。ここで、触媒床温は上限温度を下回っているため、酸化触媒21における二酸化硫黄の再酸化は抑制される。また、フィルタ22の温度も低いため、同フィルタ22に流れ込んだ二酸化硫黄の再酸化についても抑制される。   The sulfur oxide adsorbed on the oxidation catalyst 21 is reduced and desorbed by the fuel to generate sulfur dioxide, and the sulfur dioxide flows into the filter 22 from the oxidation catalyst 21 (FIG. 3 (d)). Here, since the catalyst bed temperature is below the upper limit temperature, reoxidation of sulfur dioxide in the oxidation catalyst 21 is suppressed. Moreover, since the temperature of the filter 22 is low, the reoxidation of sulfur dioxide flowing into the filter 22 is also suppressed.

このように酸化触媒21から二酸化硫黄が脱離すると、同酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が徐々に減少する(図3(f))。そして、タイミングt2において、硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になると、還元処理は終了し、焼失処理が開始される。その結果、触媒床温は更に上昇して焼失処理の目標温度に徐々に収束する(図3(c))。このように焼失処理が行われて触媒昇温が上昇しても、同焼失処理に先立って行われた還元処理により酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量は少なくなっているため、酸化触媒21から昇温したフィルタ22に流れ込む二酸化硫黄もごく限られた量になる。したがって、フィルタ22においてサルフェートが生成されることに起因する白煙の排出が抑制されるようになる(図3(e))。   When sulfur dioxide is desorbed from the oxidation catalyst 21 in this way, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 gradually decreases (FIG. 3 (f)). At timing t2, when the amount of sulfur oxide deposited becomes equal to or less than the allowable amount, the reduction process ends and the burnout process starts. As a result, the catalyst bed temperature further rises and gradually converges to the target temperature for the burnout treatment (FIG. 3 (c)). Even if the burnout process is performed and the catalyst temperature rises, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is reduced by the reduction process performed prior to the burnout process. The amount of sulfur dioxide flowing into the filter 22 whose temperature has been increased from the above becomes a very limited amount. Accordingly, the emission of white smoke due to the generation of sulfate in the filter 22 is suppressed (FIG. 3 (e)).

このように、この排気浄化装置では、焼失処理の実行条件が成立したときには、還元処理の実行により硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで焼失処理の開始時期を遅延させるようにしている。   As described above, in this exhaust purification apparatus, when the burnout process execution condition is satisfied, the start timing of the burnout process is delayed until the sulfur oxide deposition amount becomes equal to or less than the allowable amount due to the execution of the reduction process. Yes.

[排気浄化装置の効果]
以上説明した排気浄化装置は以下の効果を奏することができる。
(1a)焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いときに、還元処理を実行することとした。このため、焼失処理と併せて還元処理を行うようにした場合と比較して、還元処理は触媒床温やフィルタ温が低い環境下で行われることとなる。したがって、二酸化硫黄が酸化触媒21で再酸化することに起因するサルフェートの生成を抑制することができる。さらに、酸化触媒21からフィルタ22に流れ込んだ二酸化硫黄が同フィルタ22で再び酸化することに起因するサルフェートの生成についても抑制することができる。
[Effect of exhaust purification system]
The exhaust purification device described above can achieve the following effects.
(1a) When the catalyst bed temperature is lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the burnout process, the reduction process is executed. For this reason, compared with the case where the reduction process is performed together with the burning process, the reduction process is performed in an environment where the catalyst bed temperature and the filter temperature are low. Therefore, it is possible to suppress the generation of sulfate due to the reoxidation of sulfur dioxide by the oxidation catalyst 21. Furthermore, it is possible to suppress the generation of sulfate due to the sulfur dioxide flowing into the filter 22 from the oxidation catalyst 21 being oxidized again by the filter 22.

(1b)また、焼失処理の実行条件が成立したときには、還元処理の実行により酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるまで焼失処理の開始時期を遅延させるようにしている。このため、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理が行われることとなり、同焼失処理の実行中に酸化触媒21からフィルタ22に流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。このため、フィルタ22で二酸化硫黄が再び酸化することに起因するサルフェートの生成も抑制することができるようになる。   (1b) Further, when the execution condition of the burnout process is satisfied, the start timing of the burnout process is delayed until the sulfur oxide deposition amount on the oxidation catalyst 21 becomes equal to or less than the allowable amount by executing the reduction process. For this reason, the burn-out process is performed under a situation where the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is small, and the amount of sulfur dioxide flowing into the filter 22 from the oxidation catalyst 21 during the burn-out process is reduced. be able to. For this reason, the production | generation of the sulfate resulting from sulfur dioxide oxidizing again with the filter 22 can also be suppressed now.

したがって、本排気浄化装置によれば、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制することができる。
(2)また、触媒床温が酸化触媒21から脱離した二酸化硫黄が同酸化触媒21において再酸化しない上限温度以下であるときに還元処理を実行することとした。このため、酸化触媒21における二酸化硫黄の再酸化量を無視できる極めて少ない範囲に抑えることができ、還元処理が行われるときのサルフェートの生成を効果的に抑制することができる。
Therefore, according to the present exhaust purification device, it is possible to suppress the generation of white smoke due to the generation of sulfate from the sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst.
(2) Further, the reduction treatment is executed when the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature at which sulfur dioxide desorbed from the oxidation catalyst 21 is not reoxidized in the oxidation catalyst 21. For this reason, the reoxidation amount of sulfur dioxide in the oxidation catalyst 21 can be suppressed to an extremely small range that can be ignored, and the generation of sulfate when the reduction treatment is performed can be effectively suppressed.

(3)フィルタ22の担体の単位体積当たりにおける白金粒子の担持量を、酸化触媒21の担体の単位体積当たりにおける白金粒子の担持量よりも少なくしたため、フィルタ22の酸化力は相対的に低くなる一方、酸化触媒21の酸化力は相対的に高くなる。   (3) Since the supported amount of platinum particles per unit volume of the carrier of the filter 22 is smaller than the supported amount of platinum particles per unit volume of the carrier of the oxidation catalyst 21, the oxidizing power of the filter 22 becomes relatively low. On the other hand, the oxidizing power of the oxidation catalyst 21 is relatively high.

したがって、酸化触媒21では、その担体に吸着される二酸化硫黄の量が多くなり、酸化触媒21に吸着されないままフィルタ22に流れ込む二酸化硫黄の量が少なくなる。その結果、昇温したフィルタ22に二酸化硫黄が流れ込むことに起因したサルフェートの生成を抑制することができるようになる。一方、フィルタ22では、酸化触媒21から二酸化硫黄が流れ込んだとしても、その酸化力が低いため、二酸化硫黄の再酸化を抑制することができる。したがって、フィルタ22から排出されるサルフェートの量を更に少なくすることができる。   Therefore, in the oxidation catalyst 21, the amount of sulfur dioxide adsorbed on the carrier increases, and the amount of sulfur dioxide that flows into the filter 22 without being adsorbed on the oxidation catalyst 21 decreases. As a result, it is possible to suppress the generation of sulfate due to the sulfur dioxide flowing into the heated filter 22. On the other hand, in the filter 22, even if sulfur dioxide flows from the oxidation catalyst 21, the oxidizing power thereof is low, so that reoxidation of sulfur dioxide can be suppressed. Therefore, the amount of sulfate discharged from the filter 22 can be further reduced.

(4)また、酸化触媒21の担体をアルミナ系金属により形成するようにしたため、排気に含まれる二酸化硫黄を効率的にその担体に吸着させることができる。したがって、焼失処理の実行中に、昇温したフィルタ22に酸化触媒21から二酸化硫黄が流れ込むことを抑制することができ、フィルタ22においてサルフェートが生成されてしまうことを抑制することができる。   (4) Further, since the support of the oxidation catalyst 21 is formed of an alumina-based metal, sulfur dioxide contained in the exhaust can be efficiently adsorbed on the support. Therefore, it is possible to prevent sulfur dioxide from flowing from the oxidation catalyst 21 into the heated filter 22 during the burning process, and to suppress the generation of sulfate in the filter 22.

[第2の実施形態]
次に、排気浄化装置の第2の実施形態について図4〜図6を参照して説明する。なお、添加弁20、酸化触媒21、フィルタ22等々の排気浄化装置の構成、粒子状物質の堆積量を算出する際の方法、硫黄酸化物の堆積量を算出する際の方法、並びに焼失処理や還元処理における燃料の添加態様については第1の実施形態と同等であるため、その説明を割愛する。また、この例では、排気浄化装置が適用される内燃機関が車両に搭載されることを前提としている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the exhaust emission control device will be described with reference to FIGS. It should be noted that the configuration of the exhaust gas purification device such as the addition valve 20, the oxidation catalyst 21, the filter 22, etc., the method for calculating the amount of particulate matter deposited, the method for calculating the amount of sulfur oxide deposited, Since the fuel addition mode in the reduction process is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. In this example, it is assumed that the internal combustion engine to which the exhaust emission control device is applied is mounted on a vehicle.

第1の実施形態の排気浄化装置では、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで焼失処理の開始時期を遅延させることとしたが、本実施形態の排気浄化装置では、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときに焼失処理を禁止するようにしている。   In the exhaust gas purification apparatus of the first embodiment, the start timing of the burnout process is delayed until the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 becomes equal to or less than the allowable amount, but in the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, The burn-out process is prohibited when the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is larger than the allowable amount.

また、第1の実施形態の排気浄化装置では、焼失処理の実行条件が成立しているときに、所定の状況のもとで還元処理を実行するようにしたが、本実施形態の排気浄化装置では、車両が所定距離走行する毎に、還元処理を実行するようにしている。   Further, in the exhaust purification apparatus of the first embodiment, the reduction process is executed under a predetermined condition when the burnout process execution condition is satisfied, but the exhaust purification apparatus of the present embodiment Then, every time the vehicle travels a predetermined distance, a reduction process is executed.

以下、図4及び図5を参照して、本実施形態の排気浄化装置により行われる還元処理及び焼失処理を説明する。
[還元処理の実行手順]
まず、還元処理の詳細な実行手順について説明する。
Hereinafter, with reference to FIG.4 and FIG.5, the reduction | restoration process and burning process performed by the exhaust gas purification apparatus of this embodiment are demonstrated.
[Reduction process execution procedure]
First, a detailed execution procedure of the reduction process will be described.

図4に示すように、車両の走行距離が所定距離に達すると(ステップS401:YES)、走行距離を「0」にリセットする(ステップS402)。そして、還元処理についての実行フラグを「ON」に設定し(ステップS403)、処理をステップS404に進める。一方、車両の走行距離が所定距離に達していない場合(ステップS401:NO)には、同じく処理をステップS404に進める。   As shown in FIG. 4, when the travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance (step S401: YES), the travel distance is reset to “0” (step S402). Then, the execution flag for the reduction process is set to “ON” (step S403), and the process proceeds to step S404. On the other hand, when the travel distance of the vehicle has not reached the predetermined distance (step S401: NO), the process similarly proceeds to step S404.

ここで、上記所定距離は、フィルタ22に堆積する粒子状物質の量が「0」から許容量に達するまでの期間に車両が走行する平均的な距離よりも十分に短い値に設定されている。   Here, the predetermined distance is set to a value sufficiently shorter than the average distance traveled by the vehicle in the period from the amount of particulate matter deposited on the filter 22 to the allowable amount from “0”. .

ステップS404では、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量を算出する。そして、この堆積量が許容量より多い場合には(ステップS405:YES)、焼失処理についての禁止フラグを「ON」に設定する(ステップS406)。次に、実行フラグが「ON」であるときには(ステップS407:YES)、さらに触媒床温が上限温度以下であるか否かを判断する(ステップS408)。そして、触媒床温が上限温度以下であるときには(ステップS408:YES)、還元処理を実行する(ステップS409)。   In step S404, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is calculated. If the accumulation amount is larger than the allowable amount (step S405: YES), the prohibition flag for the burnout process is set to “ON” (step S406). Next, when the execution flag is “ON” (step S407: YES), it is further determined whether or not the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature (step S408). When the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature (step S408: YES), a reduction process is executed (step S409).

また、実行フラグが「OFF」であるとき(ステップS407:NO)、触媒床温が上限温度より高いとき(ステップS408:NO)には、いずれも処理を終了する。
一方、堆積量が許容量以下であるときには(ステップS405:NO)、禁止フラグを「OFF」に設定し(ステップS416)、さらに実行フラグを「OFF」に設定してこの処理を終了する(ステップS417)。
Further, when the execution flag is “OFF” (step S407: NO), and when the catalyst bed temperature is higher than the upper limit temperature (step S408: NO), the processing is terminated.
On the other hand, when the accumulation amount is equal to or less than the allowable amount (step S405: NO), the prohibition flag is set to “OFF” (step S416), the execution flag is set to “OFF”, and this process ends (step S416). S417).

このように、本排気浄化装置において、焼失処理についての禁止フラグは、堆積量が許容量より多いときに「ON」に設定され、同堆積量が許容量以下であるときに「OFF」に設定される。また、還元処理についての実行フラグは、車両の走行距離が所定距離に達したときに「ON」に設定され、堆積量が許容量以下であるときに「OFF」に設定される。   As described above, in the exhaust purification apparatus, the burn-in prohibition flag is set to “ON” when the accumulation amount is larger than the allowable amount, and is set to “OFF” when the accumulation amount is less than the allowable amount. Is done. Further, the execution flag for the reduction process is set to “ON” when the travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance, and is set to “OFF” when the accumulation amount is equal to or less than the allowable amount.

[焼失処理の実行手順]
次に、焼失処理の詳細な実行手順について説明する。
図5に示すように、焼失処理の実行条件が成立しているときには(ステップS501:YES)、次に先の還元処理において設定した禁止フラグが「OFF」であるか否かを判断する(ステップS502)。禁止フラグが「OFF」であるときには、焼失処理を開始する。第1の実施形態と同様、焼失処理は、フィルタ22における粒子状物質の堆積量が「0」になるまで継続して実行される。
[Execution procedure for burnout processing]
Next, a detailed execution procedure of the burnout process will be described.
As shown in FIG. 5, when the burnout process execution condition is satisfied (step S501: YES), it is next determined whether or not the prohibition flag set in the previous reduction process is "OFF" (step S501). S502). When the prohibition flag is “OFF”, the burnout process is started. As in the first embodiment, the burnout process is continuously executed until the amount of particulate matter deposited on the filter 22 reaches “0”.

一方、焼失処理の実行条件が成立していない場合(ステップS501:NO)、禁止フラグが「ON」である場合(ステップS502:NO)には、いずれもこの一連の処理を終了する。すなわち、焼失処理の上述した実行条件が成立していても(ステップS501:YES)、禁止フラグが「ON」である場合には(ステップS502:NO)、焼失処理は実行されない。すなわち、この排気浄化装置では、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多い場合には焼失処理が禁止される。   On the other hand, when the execution condition for the burnout process is not satisfied (step S501: NO), and when the prohibition flag is “ON” (step S502: NO), the series of processes ends. That is, even if the execution condition described above for the burnout process is satisfied (step S501: YES), if the prohibition flag is “ON” (step S502: NO), the burnout process is not executed. That is, in this exhaust purification apparatus, when the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is larger than the allowable amount, the burnout process is prohibited.

[排気浄化装置の作用]
次に、この排気浄化装置の作用について図6を参照して説明する。
図6に示すように、タイミングt1において、走行距離が所定距離に達すると(図6(a))、還元処理についての実行フラグが「OFF」から「ON」に切り替えられる(図6(c))。したがって、還元処理の他の実行条件が成立していれば、還元処理が実行される。
[Operation of exhaust purification system]
Next, the operation of this exhaust purification device will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, when the travel distance reaches a predetermined distance at timing t1 (FIG. 6A), the execution flag for the return process is switched from “OFF” to “ON” (FIG. 6C). ). Therefore, if other execution conditions for the reduction process are satisfied, the reduction process is executed.

ここで、焼失処理についての禁止フラグは「ON」であるため(図6(d))、その実行条件が成立していたとしても、焼失処理は実行されない(図6(e))。すなわち、本実施形態においては、上述した粒子状物質の堆積量が許容量より多いこと、差圧センサ32により検出される差圧が所定値以上であること、の少なくとも一方が成立していることを前提条件とし、その前提条件の成立に加え、禁止フラグが「OFF」であることが焼失処理の実質的な実行条件となっている。   Here, since the prohibition flag for the burnout process is “ON” (FIG. 6D), even if the execution condition is satisfied, the burnout process is not executed (FIG. 6E). That is, in the present embodiment, at least one of the above-described accumulation amount of the particulate matter is larger than the allowable amount and that the differential pressure detected by the differential pressure sensor 32 is a predetermined value or more is established. As a precondition, in addition to the establishment of the precondition, the prohibition flag being “OFF” is a substantial execution condition of the burnout process.

そして、還元処理が行われることにより、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が徐々に減少し(図6(b))、タイミングt2において、同堆積量が許容量以下になると、実行フラグが「OFF」に設定され、還元処理が終了する。一方、タイミングt2において、禁止フラグが「OFF」に設定される。したがって、上述した焼失処理の前提条件が成立している場合には、焼失処理が開始されるようになる。   As the reduction process is performed, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 gradually decreases (FIG. 6 (b)). When the amount deposited becomes equal to or less than the allowable amount at timing t2, the execution flag is set. “OFF” is set, and the reduction process ends. On the other hand, at the timing t2, the prohibition flag is set to “OFF”. Therefore, when the above-mentioned preconditions for the burnout process are established, the burnout process is started.

[排気浄化装置の効果]
以上説明したように、この排気浄化装置によれば、第1の実施形態における(1a)、(2)〜(4)に加え、さらに以下の効果を奏することができる。
[Effect of exhaust purification system]
As described above, according to this exhaust gas purification apparatus, in addition to (1a) and (2) to (4) in the first embodiment, the following effects can be further achieved.

(1c)酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときには、焼失処理の実行を禁止するようにしている。このため、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理が行われることとなり、同焼失処理の実行中に酸化触媒21からフィルタ22に流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。このため、フィルタ22で二酸化硫黄が再び酸化することに起因するサルフェートの生成も抑制することができるようになる。   (1c) When the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is larger than the allowable amount, the burning process is prohibited. For this reason, the burn-out process is performed under a situation where the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is small, and the amount of sulfur dioxide flowing into the filter 22 from the oxidation catalyst 21 during the burn-out process is reduced. be able to. For this reason, the production | generation of the sulfate resulting from sulfur dioxide oxidizing again with the filter 22 can also be suppressed now.

(5)還元処理は触媒床温が上限温度以下であるときに実行されるため、焼失処理の実行条件が成立しているときに還元処理の実行が可能となる第1の実施形態では、還元処理の実行機会を十分に確保できないことが懸念される。   (5) Since the reduction process is executed when the catalyst bed temperature is equal to or lower than the upper limit temperature, the reduction process can be executed when the burnout process execution condition is satisfied. There is a concern that sufficient processing opportunities cannot be secured.

一方、本実施形態では、車両が所定距離走行する毎に還元処理を実行することとし、この所定距離をフィルタ22に堆積する粒子状物質の量が「0」から許容量に達するまでの期間に車両が走行する平均的な距離よりも十分に短い値に設定した。このため、焼失処理の実行条件が不成立となってから同実行条件が成立するまでの期間に、還元処理の実行機会が複数回到来するようになる。その結果、還元処理の実行機会を増やすことができ、ひいては焼失処理の実行機会を増やすことができるようになる。   On the other hand, in this embodiment, the reduction process is executed every time the vehicle travels a predetermined distance, and the amount of the particulate matter deposited on the filter 22 during this predetermined distance is a period from “0” to the allowable amount. The value was set to be sufficiently shorter than the average distance traveled by the vehicle. For this reason, there are multiple opportunities for execution of the reduction process during the period from when the execution condition for the burnout process is not satisfied until the execution condition is satisfied. As a result, it is possible to increase the execution opportunity of the reduction process, and thus increase the execution opportunity of the burnout process.

[その他の実施形態]
上述した各実施形態は以下のような態様で実施することもできる。また、各実施形態及び以下に示す各変形構成を適宜組み合わせて実施することもできる。
[Other Embodiments]
Each embodiment mentioned above can also be implemented in the following modes. Moreover, it can also implement combining each embodiment and each deformation | transformation structure shown below suitably.

・第1の実施形態では、焼失処理の実行条件が成立したときには、硫黄酸化物の堆積量を監視して同堆積量が許容量以下となるときまで、焼失処理の開始時期を遅延させることとしたが、例えば、還元処理の実行期間が所定期間に達するときまで、焼失処理の開始時期を遅延させることとしてもよい。こうした構成でも、上記所定期間を硫黄酸化物の堆積量が減少するのに十分な期間に設定することにより、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理を行うことができる。このため、第1の実施形態と同等の効果を得ることができる。   In the first embodiment, when the burnout process execution condition is satisfied, the amount of sulfur oxide deposited is monitored, and the start timing of the burnout process is delayed until the deposition amount falls below the allowable amount. However, for example, the start timing of the burnout process may be delayed until the execution period of the reduction process reaches a predetermined period. Even in such a configuration, the predetermined period is set to a period sufficient to reduce the amount of sulfur oxide deposited, so that the burn-out process is performed under a situation where the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is small. Can do. For this reason, the effect equivalent to 1st Embodiment can be acquired.

・上記変形例において、還元処理が間欠的に実行される場合には、その実行期間の累積値が所定期間に達するときまで焼失処理の開始時期を遅延させるのが望ましい。あるいは、還元処理が継続して実行された期間が所定期間に達するときまで焼失処理の開始時期を遅延させるようにすることもできる。   In the above modification, when the reduction process is executed intermittently, it is desirable to delay the start timing of the burnout process until the accumulated value of the execution period reaches a predetermined period. Alternatively, the start timing of the burnout process can be delayed until the period in which the reduction process is continuously executed reaches a predetermined period.

・また、上記変形例において、還元処理が開始されたときの硫黄酸化物の堆積量に応じて上記所定期間を変更するようにしてもよい。すなわち、堆積量が多いときほど所定期間を長くすることとすれば、硫黄酸化物の堆積量の多少に関わらず、還元処理を通じて堆積量を適切に減少させることができるため、硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理を行うことができる。   -Moreover, in the said modification, you may make it change the said predetermined period according to the deposition amount of the sulfur oxide when a reduction process is started. That is, if the predetermined period is made longer as the amount of deposition increases, the amount of deposition can be appropriately reduced through the reduction treatment regardless of the amount of sulfur oxide deposited. Burnout treatment can be performed under conditions where the amount is small.

・各実施形態では、酸化触媒21に堆積する硫黄酸化物の量を監視するようにしたが、例えば酸化触媒21及びフィルタ22の双方に堆積する硫黄酸化物の総量を監視することとしてもよい。酸化触媒21及びフィルタ22の双方に堆積する硫黄酸化物の総量は、酸化触媒21に堆積する硫黄酸化物の量と相関を有しているため、同総量に基づいて各実施形態の制御を実行した場合でも、各実施形態の効果を得ることはできる。   In each embodiment, the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 is monitored. However, for example, the total amount of sulfur oxide deposited on both the oxidation catalyst 21 and the filter 22 may be monitored. Since the total amount of sulfur oxide deposited on both the oxidation catalyst 21 and the filter 22 has a correlation with the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21, the control of each embodiment is executed based on the total amount. Even in this case, the effect of each embodiment can be obtained.

・添加弁20を用いて還元処理や焼失処理における燃料添加を行うようにしたが、この添加弁20による燃料添加に加え、排気行程に行われる噴射弁12の噴射(アフター噴射ともいう)により排気通路13に燃料を添加することもできる。また、添加弁20を備えていない排気浄化装置であれば、噴射弁12のアフター噴射により燃料添加を行うことができる。   The fuel is added in the reduction process or the burnout process using the addition valve 20, but in addition to the fuel addition by the addition valve 20, the exhaust is performed by the injection of the injection valve 12 (also referred to as after injection) performed in the exhaust stroke. Fuel can also be added to the passage 13. Further, if the exhaust purification device does not include the addition valve 20, fuel can be added by after-injection of the injection valve 12.

・還元処理や焼失処理では、燃料の添加を間欠的に行うようにし、添加期間及び休止期間の長さを調節することにより、触媒床温やフィルタ温を制御するようにしたが、燃料の添加態様はこれに限られない。例えば、添加弁20による燃料の添加量や、アフター噴射であれば噴射弁12の噴射量を調節することにより触媒床温やフィルタ温を制御するようにしてもよい。   ・ In the reduction process and the burnout process, fuel is added intermittently, and the catalyst bed temperature and filter temperature are controlled by adjusting the length of the addition period and the rest period. The aspect is not limited to this. For example, the catalyst bed temperature or the filter temperature may be controlled by adjusting the amount of fuel added by the addition valve 20 or the injection amount of the injection valve 12 in the case of after injection.

・第2の実施形態では、車両の走行距離が所定距離に達する毎に、還元処理の実行機会が到来するようにしたが、例えば内燃機関10の累積運転時間が所定時間に達する毎に、還元処理の実行機会を設けるようにしてもよい。あるいは、酸化触媒21における硫黄酸化物の堆積量が所定量(>許容量)以上にまで増大したことや、触媒床温が上限温度以下となったことを契機に、還元処理を実行するようにしてもよい。   In the second embodiment, every time the travel distance of the vehicle reaches a predetermined distance, an opportunity for execution of the reduction process arrives. However, for example, every time the cumulative operation time of the internal combustion engine 10 reaches a predetermined time, An opportunity to execute processing may be provided. Alternatively, the reduction process is performed when the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst 21 has increased to a predetermined amount (> allowable amount) or more, or when the catalyst bed temperature has become the upper limit temperature or less. May be.

・酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度以下であることを還元処理の実行条件として含むこととしたが、焼失処理における触媒床温の目標温度よりも低いのであれば、触媒床温が上限温度よりも高いときに還元処理を実行するようにしてもよい。こうした構成であっても、第1の実施形態に示した(2)を除く、各効果を奏することはできる。   ・ It was decided that the condition that the sulfur dioxide desorbed in the oxidation catalyst was below the upper limit temperature at which it was not reoxidized was included as the reduction treatment execution condition, but if the catalyst bed temperature was lower than the target temperature in the burnout treatment, The reduction process may be executed when the temperature is higher than the upper limit temperature. Even with such a configuration, it is possible to achieve each effect except for (2) shown in the first embodiment.

・酸化触媒21では、1リットル当たり3.5gの白金粒子(Pt)が担持された担体を採用したが、この担持量は3.0g以上であれば適宜変更することができる。また、フィルタ22では、1リットル当たり0.5gの白金粒子(Pt)が担持された担体を採用したが、この担持量は1.0g以下であれば適宜変更することができる。また、フィルタ22については、白金粒子が全く担持されていない担体を採用することもできる。   The oxidation catalyst 21 employs a carrier on which 3.5 g of platinum particles (Pt) are supported per liter, but the amount supported can be appropriately changed as long as it is 3.0 g or more. The filter 22 employs a carrier carrying 0.5 g of platinum particles (Pt) per liter, but this carrying amount can be appropriately changed as long as it is 1.0 g or less. For the filter 22, a carrier on which no platinum particles are supported can be used.

・さらに、フィルタ22の担体における白金粒子の担持量は、酸化触媒21の担持量と等しい、あるいは多くてもよい。こうした構成であっても、第1の実施形態に示した(3)を除く、各効果を奏することはできる。なお、酸化触媒21やフィルタ22の担体に担持される白金粒子は、パラジウム(Pd)やロジウム(Rh)等、他の白金系金属の粒子であってもよい。   Furthermore, the amount of platinum particles supported on the carrier of the filter 22 may be equal to or greater than the amount of oxidation catalyst 21 supported. Even with such a configuration, it is possible to achieve each effect except for (3) shown in the first embodiment. The platinum particles carried on the carrier of the oxidation catalyst 21 and the filter 22 may be particles of other platinum-based metals such as palladium (Pd) and rhodium (Rh).

・酸化触媒21では、アルミナ系金属の担体を採用したが、例えば酸化チタン等、他の金属からなる担体を採用することもできる。   In the oxidation catalyst 21, an alumina-based metal carrier is used, but a carrier made of another metal such as titanium oxide can also be adopted.

10…内燃機関、11…燃焼室、12…噴射弁、13…排気通路、20…添加弁、21…酸化触媒、22…フィルタ、30…床温センサ、31…フィルタ温センサ、32…差圧センサ、40…制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Combustion chamber, 12 ... Injection valve, 13 ... Exhaust passage, 20 ... Addition valve, 21 ... Oxidation catalyst, 22 ... Filter, 30 ... Bed temperature sensor, 31 ... Filter temperature sensor, 32 ... Differential pressure Sensor, 40 ... control unit.

Claims (6)

排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設され、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理と酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元処理は前記焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことをその実行条件として含み、
前記焼失処理の実行条件が成立したときには、前記還元処理の実行により酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで前記焼失処理の開始時期を遅延させる
内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst and a filter that traps particulate matter are arranged in order from the upstream side in the exhaust passage, and a burnout process that burns away particulate matter trapped in the filter by adding fuel upstream of the oxidation catalyst; In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs a reduction process for reducing and desorbing sulfur oxides deposited on an oxidation catalyst,
The reduction treatment includes, as its execution condition, that the catalyst bed temperature is lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the burnout treatment,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that delays the start timing of the burnout process until the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst becomes equal to or less than an allowable amount due to the execution of the reduction process when the execution condition of the burnout process is satisfied.
排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設され、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理と酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元処理は前記焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことをその実行条件として含み、
酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときには前記焼失処理の実行を禁止する
内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst and a filter that traps particulate matter are arranged in order from the upstream side in the exhaust passage, and a burnout process that burns away particulate matter trapped in the filter by adding fuel upstream of the oxidation catalyst; In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs a reduction process for reducing and desorbing sulfur oxides deposited on an oxidation catalyst,
The reduction treatment includes, as its execution condition, that the catalyst bed temperature is lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the burnout treatment,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that prohibits the execution of the burn-out process when the amount of sulfur oxide deposited on the oxidation catalyst is larger than an allowable amount.
排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設され、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理と酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元処理は前記焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことをその実行条件として含み、
前記焼失処理の実行条件が成立したときには、前記還元処理の実行期間が所定期間に達するときまで前記焼失処理の開始時期を遅延させる
内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst and a filter that traps particulate matter are arranged in order from the upstream side in the exhaust passage, and a burnout process that burns away particulate matter trapped in the filter by adding fuel upstream of the oxidation catalyst; In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that performs a reduction process for reducing and desorbing sulfur oxides deposited on an oxidation catalyst,
The reduction treatment includes, as its execution condition, that the catalyst bed temperature is lower than the target temperature of the catalyst bed temperature in the burnout treatment,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that delays the start timing of the burnout process until the execution period of the reduction process reaches a predetermined period when the execution condition of the burnout process is satisfied.
前記還元処理は、触媒床温が前記目標温度よりも低く且つ酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度以下であることをその実行条件として含む
請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. The reduction treatment includes, as its execution condition, that the catalyst bed temperature is lower than the target temperature and not more than an upper limit temperature at which sulfur dioxide desorbed in the oxidation catalyst is not reoxidized. 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 1.
フィルタの担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量は、酸化触媒の担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量よりも少ない
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The amount of platinum-based metal supported per unit volume of the carrier of the filter is smaller than the amount of platinum-based metal supported per unit volume of the carrier of the oxidation catalyst. Exhaust purification device.
酸化触媒は、その担体がアルミナ系金属であって同担体の1リットル当たりにおける白金系金属の担持量が3.0g以上であり、フィルタは、その担体の1リットル当たりにおける白金系金属の担持量が1.0g以下である
請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
In the oxidation catalyst, the carrier is an alumina-based metal, and the supported amount of platinum-based metal per liter of the carrier is 3.0 g or more. The filter is supported in the amount of platinum-based metal per liter of the carrier. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein:
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