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JP4406255B2 - Method for maintaining catalyst temperature of internal combustion engine - Google Patents

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JP4406255B2
JP4406255B2 JP2003351027A JP2003351027A JP4406255B2 JP 4406255 B2 JP4406255 B2 JP 4406255B2 JP 2003351027 A JP2003351027 A JP 2003351027A JP 2003351027 A JP2003351027 A JP 2003351027A JP 4406255 B2 JP4406255 B2 JP 4406255B2
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Description

本発明は、内燃機関の触媒温度維持方法に関する。   The present invention relates to a method for maintaining a catalyst temperature of an internal combustion engine.

内燃機関の排気通路にパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという。)を備えることにより、該フィルタで排気中の粒子状物質(以下、PMという。)を捕集することができる。そして、該フィルタの温度を高めることにより、捕集されたPMを酸化除去することができる。このようにフィルタに捕集されたPMを除去することをフィルタの再生という。   By providing a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) in the exhaust passage of the internal combustion engine, particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the exhaust can be collected by the filter. The collected PM can be oxidized and removed by increasing the temperature of the filter. Removing the PM collected by the filter in this way is called filter regeneration.

そして、フィルタの上流に酸化触媒を備え、フィルタの温度が低いときには、主噴射後の副噴射によりフィルタを昇温させ、フィルタの温度が高いときには、EGRの循環を停止させ、さらに、主噴射時期を進角及び過給の増強によりフィルタの温度を低下させ、NOによる連続酸化域である200℃から450℃に維持する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−89327号公報 特開2000−213332号公報 特開2001−164928号公報
An oxidation catalyst is provided upstream of the filter. When the temperature of the filter is low, the temperature of the filter is raised by the sub-injection after the main injection. When the temperature of the filter is high, the circulation of EGR is stopped, and the main injection timing is further increased. Is known to reduce the temperature of the filter by increasing the advance angle and supercharging, and maintaining the temperature from 200 ° C. to 450 ° C., which is a continuous oxidation region with NO 2 (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-89327 A JP 2000-213332 A JP 2001-164928 A

ところで、フィルタの再生中に内燃機関が低負荷運転に移行すると、例え、前記したようなフィルタの温度維持のための制御を行っていても、排気の温度が低いために、該フィルタの温度が上流側から次第に低下してしまうことがある。これにより、フィルタの再生を継続することが困難となる。   By the way, if the internal combustion engine shifts to a low load operation during the regeneration of the filter, even if the control for maintaining the temperature of the filter as described above is performed, the temperature of the filter is reduced because the temperature of the exhaust gas is low. It may gradually decrease from the upstream side. This makes it difficult to continue the regeneration of the filter.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の触媒温度維持方法において、フィルタの再生中に低負荷運転状態となっても該フィルタの温度を維持、若しくは上昇させることができる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in the catalyst temperature maintaining method of an internal combustion engine, the temperature of the filter is maintained or increased even when the filter is in a low load operation state during regeneration. It aims at providing the technology which can be made to do.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の触媒温度維持方法は、以下の手段を採用した。すなわち、
内燃機関の排気通路に備えられ触媒を担持したパティキュレートフィルタの温度を上昇若しくは維持する方法であって、
少なくとも、前記内燃機関に吸入される吸気量を減少させることにより前記パティキュレートフィルタの温度を、一酸化炭素酸化活性温度まで上昇させ得る第1の昇温工程と、
少なくとも、吸気行程での気筒内への燃料噴射により前記パティキュレートフィルタの温度を、炭化水素酸化活性温度まで上昇させ得る第2の昇温工程と、
少なくとも、気筒内への主噴射の後に行う副噴射により前記パティキュレートフィルタの温度を、粒子状物質酸化活性温度まで上昇させ得る第3の昇温工程と、
を同時期に実施する。
In order to achieve the above object, the method for maintaining the catalyst temperature of the internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is,
A method for raising or maintaining the temperature of a particulate filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and carrying a catalyst,
A first temperature raising step capable of raising the temperature of the particulate filter to at least a carbon monoxide oxidation activation temperature by reducing the amount of intake air taken into the internal combustion engine;
At least a second temperature raising step that can raise the temperature of the particulate filter to the hydrocarbon oxidation activation temperature by fuel injection into the cylinder during the intake stroke;
A third temperature raising step capable of increasing the temperature of the particulate filter to at least the particulate matter oxidation activation temperature by at least sub-injection performed after main injection into the cylinder;
Will be implemented at the same time.

本発明の最大の特徴は、排気温度の上昇、一酸化炭素濃度の上昇、炭化水素濃度の上昇、排気流量の低減を同時に行うことにより、フィルタの温度を維持若しくは上昇させることにある。   The greatest feature of the present invention is that the temperature of the filter is maintained or increased by simultaneously increasing the exhaust temperature, increasing the carbon monoxide concentration, increasing the hydrocarbon concentration, and reducing the exhaust flow rate.

ここで、一酸化炭素酸化活性温度(以下、CO酸化活性温度という。)とは、排気中の一酸化炭素(CO)を規定の率以上酸化することができるフィルタ若しくは排気の温度である。同様に、炭化水素酸化活性温度(以下、HC酸化活性温度という。)とは、排気中の炭化水素(HC)を規定の率以上酸化することができるフィルタの温度であり、粒子状物質酸化活性温度(以下、PM酸化活性温度という。)とは、フィルタに捕集された粒子状物質が規定の率以上酸化されるフィルタの温度である。   Here, the carbon monoxide oxidation activation temperature (hereinafter referred to as CO oxidation activation temperature) is the temperature of a filter or exhaust that can oxidize carbon monoxide (CO) in exhaust gas at a specified rate or more. Similarly, the hydrocarbon oxidation activation temperature (hereinafter referred to as HC oxidation activation temperature) is the temperature of a filter that can oxidize hydrocarbons (HC) in exhaust gas at a specified rate or more, and the particulate matter oxidation activity. The temperature (hereinafter referred to as PM oxidation activation temperature) is the temperature of the filter at which the particulate matter collected by the filter is oxidized by a specified rate or more.

このような内燃機関の触媒温度維持方法によれば、第1の昇温工程により、排気の温度をCO酸化活性温度まで上昇させることができる。そして、同時期に実行されている第2の昇温工程により、排気中にCOが多く含まれるが、このCOは第1の昇温工程によりCO酸化活性温度まで上昇された排気のため、フィルタにて酸化され熱を発生させる。さらに、同時期に実行されている第3の昇温工程により、排気中にHCが多く含まれるが、このHCは、第2の昇温工程により発生する熱により酸化される。そして、第1の昇温工程により、排気の流量が低減されているため、フィルタで発生した熱が排気に奪われて該フィルタの温度が低下することもない。このように、フィルタの再生途中に内燃機関の運転状態が低負荷運転状態に移行したとしても、排気中のHCを酸化させることができ、フィルタの温度をPM酸化活性温度に維持することが可能となる。これにより、フィルタの再生を継続して行うことが可能となる。   According to such a method for maintaining the catalyst temperature of the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas can be raised to the CO oxidation activation temperature by the first temperature raising step. Further, a large amount of CO is contained in the exhaust gas by the second temperature raising step that is executed at the same time. This CO is an exhaust gas that has been raised to the CO oxidation activation temperature by the first temperature raising step. Oxidized to generate heat. Furthermore, a large amount of HC is contained in the exhaust gas by the third temperature raising step executed at the same time, but this HC is oxidized by the heat generated in the second temperature raising step. And since the flow rate of the exhaust gas is reduced by the first temperature raising step, the heat generated in the filter is not lost to the exhaust gas and the temperature of the filter does not decrease. Thus, even if the operating state of the internal combustion engine shifts to a low load operating state during the regeneration of the filter, it is possible to oxidize HC in the exhaust gas and maintain the filter temperature at the PM oxidation activation temperature. It becomes. Thereby, it is possible to continuously perform the regeneration of the filter.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質が酸化され該パティキュレートフィルタの温度が上昇したとしても、該パティキュレートフィルタが過熱する温度までは上昇しないような該パティキュレートフィルタの昇温開始温度を求め、この温度以下のときに前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を実施することができる。   In the present invention, even if the particulate matter trapped in the particulate filter is oxidized and the temperature of the particulate filter rises, the particulate does not rise to a temperature at which the particulate filter is overheated. The temperature rising start temperature of the filter is obtained, and when the temperature is equal to or lower than this temperature, the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step can be performed.

ここで、フィルタに粒子状物質が多く残存している状態で、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を同時期に実施すると、該粒子状物質が一斉に酸化し、このときに発生する熱によりフィルタが過熱する虞がある。このときには、粒子状物質の捕集されている量が多くなるほど、フィルタの温度上昇が大きくなる。従って、捕集されている粒子状物質が酸化されたとしても、フィルタが過熱しないようなフィルタの温度の初期値、すなわち前記第1から第3の昇温工程を開始する条件となるフィルタの温度を求め、この温度よりも現時点でのフィルタの温度が高い場合には前記第1から第3の昇温工程を実施しない。そして、フィルタが過熱する虞のない温度まで該フィルタの温度が低下した後に、前記第1から第3の昇温工程を実施して、フィルタの温度を維持する。このようにして、フィルタの過熱を抑制しつつ、フィルタの再生を継続して行うことができる。   Here, when the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step are performed at the same time in a state where much particulate matter remains in the filter, the particulate matter is There is a possibility that the filter is overheated due to the simultaneous oxidation and heat generated at this time. At this time, as the amount of particulate matter collected increases, the temperature rise of the filter increases. Therefore, even if the collected particulate matter is oxidized, the initial value of the filter temperature at which the filter does not overheat, that is, the filter temperature that is a condition for starting the first to third temperature raising steps. If the current filter temperature is higher than this temperature, the first to third temperature raising steps are not performed. Then, after the temperature of the filter is lowered to a temperature at which the filter is not overheated, the first to third temperature raising steps are performed to maintain the temperature of the filter. In this way, filter regeneration can be continued while suppressing overheating of the filter.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量が、該パティキュレートフィルタに捕集されている粒子状物質が酸化され該パティキュレートフィルタの温度が上昇したとしても該パティキュレートフィルタが過熱する温度までは上昇しないような排気の流量以上のときに前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を実施することができる。   In the present invention, even if the flow rate of the exhaust gas passing through the particulate filter is such that particulate matter trapped in the particulate filter is oxidized and the temperature of the particulate filter rises, the particulate filter is overheated. The first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step can be performed when the exhaust gas flow rate is higher than the exhaust gas flow rate so as not to rise to the temperature to be performed.

ここで、フィルタに粒子状物質が多く残存している状態で、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を同時期に実施すると、排気の流量が少ない状態で粒子状物質が一斉に酸化してしまい、このときに発生する熱によりフィルタが過熱する虞がある。このときには、粒子状物質の残存量が多いほど、若しくは排気の流量が少ないほど、フィルタの温度上昇が大きくなる。そこで、現時点でフィルタに捕集されている粒子状物質が酸化されたとしても、フィルタが過熱しないような排気の流量のときに限り第1から第3の昇温工程を同時期に実施することが重要となる。すなわち、前記フィルタが過熱しないような排気の流量よりも現時点での流量が低い場合には、前記第1から第3の昇温工程を
実施しない。そして、粒子状物質の酸化が進み、前記フィルタが過熱しないような排気の流量が現時点での排気の流量まで低下した後に、前記第1から第3の昇温工程を実施する。このようにして、フィルタの過熱を抑制しつつ、フィルタの再生を継続して行うことができる。
Here, if the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step are performed at the same time in a state where a large amount of particulate matter remains in the filter, the flow rate of the exhaust gas is small. In this state, the particulate matter is oxidized all at once, and the heat generated at this time may cause the filter to overheat. At this time, the temperature rise of the filter increases as the residual amount of the particulate matter increases or the flow rate of the exhaust gas decreases. Therefore, even if the particulate matter currently collected in the filter is oxidized, the first to third temperature raising steps should be performed at the same time only when the exhaust gas flow rate is such that the filter does not overheat. Is important. That is, when the current flow rate is lower than the exhaust gas flow rate so that the filter does not overheat, the first to third temperature raising steps are not performed. Then, after the oxidation of the particulate matter proceeds and the flow rate of the exhaust gas is reduced to the current exhaust gas flow rate so that the filter does not overheat, the first to third temperature raising steps are performed. In this way, filter regeneration can be continued while suppressing overheating of the filter.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタの温度が、前記炭化水素酸化活性温度と前記粒子状物質酸化活性温度との間となるように、前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を間欠的に実施することができる。   In the present invention, the first temperature raising step, the second temperature raising step, such that the temperature of the particulate filter is between the hydrocarbon oxidation activation temperature and the particulate matter oxidation activation temperature, And a 3rd temperature rising process can be implemented intermittently.

ここで、第1から第3の昇温工程を同時期に実施すると、排気の流量が少ない状態でHC濃度が高められ、排気通路やフィルタにHCが付着することがある。そして、このHCにより、白煙が発生することがある。その点、第1から第3の昇温工程を間欠的に実施する、すなわち、第1から第3の昇温工程を実行する期間と、実行を停止する期間とを設けることにより、実行を停止する期間において、排気通路やフィルタに付着したHCを徐々に蒸発させることができ、白煙の発生を抑制することができる。   Here, if the first to third temperature raising steps are performed at the same time, the HC concentration may be increased with a small flow rate of the exhaust, and HC may adhere to the exhaust passage and the filter. And this HC may generate white smoke. In that respect, the first to third temperature raising steps are intermittently performed, that is, the execution is stopped by providing a period for executing the first to third temperature raising steps and a period for stopping the execution. During this period, HC adhering to the exhaust passage and the filter can be gradually evaporated, and the generation of white smoke can be suppressed.

本発明においては、前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程による前記パティキュレートフィルタの温度上昇を停止している間は、前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を低減させることができる。   In the present invention, while the temperature rise of the particulate filter by the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step is stopped, it passes through the particulate filter. The flow rate of exhaust can be reduced.

前記したように、第1から第3の昇温工程を間欠的に実行すると、実行を停止している期間では、温度の低い排気がフィルタに流入し、該フィルタの温度が低下してしまう。その点、フィルタを通過する排気の流量を低減させることにより、温度の低い排気により奪われる熱量を低減させることができ、フィルタの温度の低下を抑制することができる。   As described above, if the first to third temperature raising steps are intermittently executed, the exhaust gas having a low temperature flows into the filter during the period in which the execution is stopped, and the temperature of the filter is lowered. In that regard, by reducing the flow rate of the exhaust gas that passes through the filter, the amount of heat taken away by the exhaust gas having a low temperature can be reduced, and a decrease in the temperature of the filter can be suppressed.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去している途中で内燃機関が低負荷運転状態若しくはアイドル運転状態に移行した場合に、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を実施することができる。   In the present invention, when the internal combustion engine shifts to a low load operation state or an idle operation state while oxidizing and removing the particulate matter collected by the particulate filter, the first temperature raising step, Two temperature raising steps and a third temperature raising step can be performed.

ここで、粒子状物質を酸化除去する際には前記パティキュレートフィルタが高温状態とされるが、酸化除去をしている最中に内燃機関が低負荷運転状態若しくはアイドル運転状態に移行すると、排気の温度が低下するため、該パティキュレートフィルタの温度も低下してしまう。その点、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を同時期に実施すれば、パティキュレートフィルタの温度を維持することが可能となり、速やかに粒子状物質を除去することが可能となる。ここで、低負荷運転状態とは、粒子状物質を酸化させることができない温度までパティキュレートフィルタの温度が低下する虞のある運転状態としても良い。   Here, when the particulate matter is oxidized and removed, the particulate filter is brought into a high temperature state, but if the internal combustion engine shifts to a low load operation state or an idle operation state during the oxidation removal, the exhaust gas is exhausted. Since the temperature of the particulate filter decreases, the temperature of the particulate filter also decreases. In that respect, if the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step are carried out at the same time, the temperature of the particulate filter can be maintained, and the particulate matter can be promptly obtained. Can be removed. Here, the low load operation state may be an operation state in which the temperature of the particulate filter may decrease to a temperature at which the particulate matter cannot be oxidized.

また、内燃機関の排気通路に備えられ触媒を担持したパティキュレートフィルタの温度を上昇若しくは維持する方法であって、
少なくとも、前記内燃機関に吸入される吸気量を減少させる第1の昇温手段と、
少なくとも、排気中のCO濃度を5000p.p.m.以上とする第2の昇温手段と、
少なくとも、排気中のHC濃度を10000p.p.m.以上とする第3の昇温手段と、
を同時期に実施するとしても良い。
Further, it is a method for increasing or maintaining the temperature of a particulate filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and carrying a catalyst,
At least first temperature raising means for reducing the amount of intake air taken into the internal combustion engine;
At least, the CO concentration in the exhaust is set to 5000 p. p. m. The second temperature raising means as described above;
At least, the HC concentration in the exhaust is set to 10,000 p. p. m. A third temperature raising means as described above;
May be implemented at the same time.

これにより、フィルタ温度を維持若しくは上昇させるための好適な状態を得ることができる。なお、吸気量は排気の量としても良い。   Thereby, a suitable state for maintaining or raising the filter temperature can be obtained. Note that the intake amount may be the amount of exhaust.

本発明に係る内燃機関の触媒温度維持方法では、パティキュレートフィルタの再生時に低負荷運転がなされても、該パティキュレートフィルタの温度を維持することができる。   In the catalyst temperature maintaining method for an internal combustion engine according to the present invention, the temperature of the particulate filter can be maintained even when a low load operation is performed during regeneration of the particulate filter.

以下、本発明に係る内燃機関の触媒温度維持方法の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of a method for maintaining a catalyst temperature of an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係る内燃機関の触媒温度維持方法を適用する内燃機関1とその吸・排気系の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which the catalyst temperature maintaining method for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied and its intake / exhaust system.

図1に示す内燃機関1は、水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。   The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine.

内燃機関1には、気筒2内へ軽油を噴射する燃料噴射弁3が備えられている。   The internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 3 that injects light oil into the cylinder 2.

また、内燃機関1には、吸気通路4が接続されている。吸気通路4には、該吸気通路4内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁5が設けられている。   An intake passage 4 is connected to the internal combustion engine 1. The intake passage 4 is provided with an intake throttle valve 5 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake passage 4.

内燃機関1には、燃焼室と連通する排気通路6が接続されている。この排気通路6は、下流にて大気へと通じている。   An exhaust passage 6 communicating with the combustion chamber is connected to the internal combustion engine 1. The exhaust passage 6 communicates with the atmosphere downstream.

前記排気通路6の途中には、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタ7(以下、フィルタ7という。)が備えられている。そして、該フィルタ7の下流の排気通路6には、該排気通路6を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ8が備えられている。   In the middle of the exhaust passage 6, a particulate filter 7 (hereinafter referred to as a filter 7) carrying an oxidation catalyst is provided. The exhaust passage 6 downstream of the filter 7 is provided with an exhaust temperature sensor 8 that detects the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 6.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU9が併設されている。このECU9は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 9 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 9 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

ECU9には、各種センサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。   Various sensors and the like are connected to the ECU 9 via electric wiring, and output signals from the sensors and the like are input.

一方、ECU9には、燃料噴射弁3及び吸気絞り弁5が電気配線を介して接続され、ECU9により制御することが可能になっている。   On the other hand, the fuel injection valve 3 and the intake throttle valve 5 are connected to the ECU 9 via electric wiring, and can be controlled by the ECU 9.

ここで、フィルタ7の再生は、複数の昇温工程を経て該フィルタ7の温度を例えば600℃まで高めて行われる。   Here, the regeneration of the filter 7 is performed by increasing the temperature of the filter 7 to, for example, 600 ° C. through a plurality of temperature raising steps.

例えば、内燃機関1の始動時や低負荷運転時であって、排気の温度やフィルタ7の温度が低い場合には、これらの温度をCO酸化活性温度(例えば、200℃)まで上昇させる。この方法として、吸気絞り弁5により吸気の量を減少させる方法が知られている。すなわち、吸気絞り弁5により吸気量を減少させることにより、排気の温度を上昇させ、この温度が上昇した排気をフィルタ7へ流通させてフィルタ7の温度を上昇させることができる。また、このときに、燃料噴射弁3から噴射させる燃料の噴射時期を通常よりも遅延させてもよい。燃料噴射時期を通常よりも遅延させると、通常の時期に燃料噴射された場合と比較して、ピストンの運動に消費されるエネルギ量が少なくなり、従って、排気の温度が高くなる。これら、排気の温度若しくはフィルタ7の温度をCO酸化活性温度まで上昇させる方法を以下、第1の昇温工程という。   For example, when the internal combustion engine 1 is started or during low-load operation and the temperature of the exhaust gas or the filter 7 is low, these temperatures are raised to the CO oxidation activation temperature (for example, 200 ° C.). As this method, a method of reducing the amount of intake by the intake throttle valve 5 is known. That is, by reducing the amount of intake air by the intake throttle valve 5, the temperature of the exhaust gas can be raised, and the exhaust gas whose temperature has risen can be circulated to the filter 7 to raise the temperature of the filter 7. At this time, the injection timing of the fuel injected from the fuel injection valve 3 may be delayed than usual. If the fuel injection timing is delayed from the normal time, the amount of energy consumed for the movement of the piston is reduced as compared with the case where fuel injection is performed at the normal time, and therefore the temperature of the exhaust gas is increased. Hereinafter, the method of raising the temperature of the exhaust gas or the temperature of the filter 7 to the CO oxidation activation temperature is referred to as a first temperature raising step.

また、フィルタ7の温度がHC酸化活性温度(例えば、300℃)まで上昇するように
、排気中のCO濃度を高める。このときのCO濃度は、例えば、5000p.p.m.以上とすることが望ましい。この方法として、排気上死点近傍で燃料を噴射させる方法(以下、第2の昇温工程という。)が知られている。この第2の昇温工程により発生したCOがCO酸化活性温度に達している酸化触媒にて酸化され、このときの反応熱でフィルタ7の温度がHC酸化活性温度まで上昇する。また、排気上死点近傍で燃料を噴射させることにより、燃焼状態を安定させることが可能となる。
Further, the CO concentration in the exhaust gas is increased so that the temperature of the filter 7 rises to the HC oxidation activation temperature (for example, 300 ° C.). The CO concentration at this time is preferably set to 5000 p.pm or more, for example. As this method, a method of injecting fuel in the vicinity of exhaust top dead center (hereinafter referred to as a second temperature raising step) is known. The CO generated in the second temperature raising step is oxidized by the oxidation catalyst that has reached the CO oxidation activation temperature, and the temperature of the filter 7 rises to the HC oxidation activation temperature by the reaction heat at this time. In addition, it is possible to stabilize the combustion state by injecting fuel near the exhaust top dead center.

さらに、フィルタ7の温度がPM酸化活性温度(例えば、600℃)まで上昇するように、排気中のHC濃度を高める。このときのHC濃度は、例えば、10000から12000p.p.m.とすることが望ましい。この方法として、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、再度燃料噴射弁3から燃料を噴射させる副噴射を行う方法(以下、第3の昇温工程という。)が知られている。この第3の昇温工程によれば、気筒2内から未燃燃料であるHCが多く排出される。そして、このHCがHC酸化活性温度に達している酸化触媒にて酸化され、このときの反応熱によりフィルタ7の温度がPM酸化活性温度まで上昇する。   Further, the HC concentration in the exhaust is increased so that the temperature of the filter 7 rises to the PM oxidation activation temperature (for example, 600 ° C.). The HC concentration at this time is preferably, for example, 10,000 to 12000 p.p.m. As this method, during the expansion stroke or the exhaust stroke after the main injection from the fuel injection valve 3, a method of performing sub-injection in which fuel is injected again from the fuel injection valve 3 (hereinafter referred to as a third temperature raising step). )It has been known. According to the third temperature raising step, a large amount of unburned fuel HC is discharged from the cylinder 2. The HC is oxidized by the oxidation catalyst that has reached the HC oxidation activation temperature, and the temperature of the filter 7 rises to the PM oxidation activation temperature due to the reaction heat at this time.

このようにして、フィルタ7の温度をPM酸化活性温度まで上昇させ、フィルタ7に堆積しているPMを酸化除去することが可能となる。   In this way, the temperature of the filter 7 is raised to the PM oxidation activation temperature, and PM deposited on the filter 7 can be oxidized and removed.

ところで、フィルタ7の温度を例えば600℃として、フィルタ7を再生している途中に、内燃機関1の運転状態がアイドル状態等の低負荷状態に移行すると、排気の温度が例えば200℃よりも低くなり、この状態が継続すると、フィルタ7の温度が低下してしまう。これは、例えフィルタ7の温度を維持するために、前記副噴射を行っていても起こり得る。すなわち、副噴射により排気中のHC濃度を高めたとしても、低負荷により排気の温度が低いために、フィルタ7の上流側では、HCの反応熱による温度上昇よりも排気温度の低下の影響によりフィルタ7の温度が低下してしまう。そして、フィルタ7の上流側の温度が低下すると、該上流側でHCの反応速度が低下する。これにより、次第に下流側の温度も低下していき、下流側でもHCの反応速度が低下してしまい、最終的にはフィルタ7全体の温度がHC酸化活性温度以下となってしまう。このように、HC酸化活性温度以下となった場合には、副噴射を行ったとしてもフィルタ7の温度を上昇若しくは維持することができなくなってしまう。これにより、さらに温度が低下してしまう。   By the way, when the temperature of the filter 7 is set to 600 ° C., for example, and the operating state of the internal combustion engine 1 shifts to a low load state such as an idle state while the filter 7 is being regenerated, the temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C. If this state continues, the temperature of the filter 7 will decrease. This can occur even if the sub-injection is performed in order to maintain the temperature of the filter 7. That is, even if the HC concentration in the exhaust gas is increased by the sub-injection, the exhaust gas temperature is low due to the low load. Therefore, the upstream side of the filter 7 is affected by the lower exhaust gas temperature than the temperature increase caused by the HC reaction heat. The temperature of the filter 7 will fall. When the temperature on the upstream side of the filter 7 decreases, the reaction rate of HC decreases on the upstream side. As a result, the temperature on the downstream side gradually decreases, the reaction rate of HC also decreases on the downstream side, and finally the temperature of the entire filter 7 becomes equal to or lower than the HC oxidation activation temperature. Thus, when the temperature is lower than the HC oxidation activation temperature, the temperature of the filter 7 cannot be increased or maintained even if the sub-injection is performed. Thereby, temperature will fall further.

従って、フィルタ7の再生を行うには、もう一度HC酸化活性温度までフィルタ7の温度を上昇させ、さらに、PM酸化活性温度まで上昇させるという工程を経なければならず、フィルタ7の再生を完了させるまでに時間がかかってしまう。また、フィルタ7の昇温途中に、フィルタ7の再生を行うことができない内燃機関の運転状態に移行すると、フィルタ7の再生を行う機会を失うこととなる。   Therefore, in order to regenerate the filter 7, the process of raising the temperature of the filter 7 to the HC oxidation activation temperature once again and further to the PM oxidation activation temperature must be performed, and the regeneration of the filter 7 is completed. It takes time to complete. In addition, when the temperature of the filter 7 is increased, if the operation state of the internal combustion engine in which the regeneration of the filter 7 cannot be performed is entered, the opportunity to regenerate the filter 7 is lost.

その点、本実施例においては、フィルタ7の再生途中に内燃機関1の運転状態が、アイドル運転等の低負荷運転状態に移行した場合には、前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程の全てを同時期に実施する。すなわち、従来では、フィルタ7の再生途中に内燃機関1の運転状態が低負荷状態となった場合であっても、第3の昇温工程のみ実施していた。これにより、フィルタ7の上流側から該フィルタ7の温度が低下していた。これに対し、本実施例では、例え、フィルタ7の温度が600℃であったとしても、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程の全てを同時期に実施する。つまり、排気の温度を例えば200℃以上、排気中のCO濃度を例えば5000p.p.m.、排気中のHC濃度を例えば10000から12000p.p.m.としつつ、排気の流量を可及的に減少させる。   In this regard, in the present embodiment, when the operating state of the internal combustion engine 1 shifts to a low-load operating state such as an idle operation during the regeneration of the filter 7, the first temperature raising step, the second temperature rising step, and the like. All of the heating step and the third heating step are performed at the same time. That is, conventionally, only the third temperature raising step is performed even when the operating state of the internal combustion engine 1 becomes a low load state during the regeneration of the filter 7. As a result, the temperature of the filter 7 has decreased from the upstream side of the filter 7. On the other hand, in this embodiment, even if the temperature of the filter 7 is 600 ° C., all of the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step are performed simultaneously. To implement. That is, the exhaust gas flow rate is reduced as much as possible while the exhaust gas temperature is set to 200 ° C. or higher, the CO concentration in the exhaust gas is set to 5000 p.p.m., and the HC concentration in the exhaust gas is set to 10,000 to 12000 p.m.

ここで、吸気絞り弁5を閉じ側へ制御することにより、排気の流量を可及的に減少させ
ることができ、これにより、第2及び第3の昇温工程によりフィルタ7で発生した熱が排気に奪われて該フィルタ7の温度が低下することを抑制できる。
Here, by controlling the intake throttle valve 5 to the closed side, the flow rate of the exhaust gas can be reduced as much as possible, so that the heat generated in the filter 7 in the second and third temperature raising steps is reduced. It is possible to suppress the temperature of the filter 7 from being lowered due to exhaust.

また、本実施例によれば、低負荷運転状態であっても、排気の温度がCO酸化活性温度まで高められるため、フィルタ7の上流側において、COを酸化させることができる。この際、第2の昇温工程により排気中のCO濃度が高められているので、フィルタ7の上流側の温度は、少なくともHC酸化活性温度まで上昇される。さらに、第3の昇温工程により排気中のHC濃度が高められているので、フィルタ7の上流側でHCが酸化され、PM酸化活性温度まで上昇される。つまり、フィルタ7に高い温度の排気が流入すると共にCOとHCの酸化が同時期に行われ、フィルタ7の再生途中でフィルタ7の温度がPM酸化活性温度となっている場合には、フィルタ7の温度が低下することを抑制できる。   Further, according to the present embodiment, even in the low load operation state, the temperature of the exhaust is raised to the CO oxidation activation temperature, so that CO can be oxidized upstream of the filter 7. At this time, since the CO concentration in the exhaust gas is increased by the second temperature raising step, the temperature on the upstream side of the filter 7 is raised to at least the HC oxidation activation temperature. Further, since the HC concentration in the exhaust gas is increased by the third temperature raising step, HC is oxidized upstream of the filter 7 and raised to the PM oxidation activation temperature. That is, when exhaust gas having a high temperature flows into the filter 7 and oxidation of CO and HC is performed at the same time, and the temperature of the filter 7 becomes the PM oxidation activation temperature during the regeneration of the filter 7, the filter 7 It can suppress that temperature of this falls.

このように、フィルタ7の再生中に低負荷運転状態に移行した場合、第3の昇温工程のみを実施していると、フィルタ7の上流側から次第にフィルタ7の温度が低下していくが、第1から第3の昇温工程全てを同時期に実施することにより、フィルタ7の上流側の温度をPM酸化活性温度に保つことができる。   Thus, when the low-load operation state is shifted during regeneration of the filter 7, if only the third temperature raising step is performed, the temperature of the filter 7 gradually decreases from the upstream side of the filter 7. By performing all the first to third temperature raising steps at the same time, the temperature on the upstream side of the filter 7 can be maintained at the PM oxidation activation temperature.

以上説明したように、本実施例によれば、フィルタ7の温度低下を抑制しフィルタ7の再生を継続して行うことができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress the temperature drop of the filter 7 and continuously perform the regeneration of the filter 7.

なお、第1の昇温工程は、排気通路2に排気の流量を調整する排気絞り弁を備え、該排気絞り弁を閉弁側へ制御することにより、排気の流量を減少させても良い。また、前記副噴射を行う時期を、主噴射に近づけて該副噴射した燃料を燃焼させるようにして、排気の温度を上昇させるようにしても良い。   In the first temperature raising step, the exhaust passage 2 may be provided with an exhaust throttle valve for adjusting the exhaust flow rate, and the exhaust throttle valve may be controlled to the closed side to reduce the exhaust flow rate. Further, the temperature of the exhaust gas may be raised by burning the sub-injected fuel close to the main injection when the sub-injection is performed.

また、第2の昇温工程は、排気中のCOの濃度を高めるものであればよく、例えば、第1の昇温工程で採用される吸気絞り弁5による吸気の低減によっても排気中のCO濃度が高まるため、この吸気絞り弁5による吸気の低減を第2の昇温工程に含めても良い。   The second temperature raising step only needs to increase the concentration of CO in the exhaust gas. For example, CO 2 in the exhaust gas can be reduced by reducing the intake air by the intake throttle valve 5 employed in the first temperature raising step. Since the concentration increases, the reduction of intake air by the intake throttle valve 5 may be included in the second temperature raising step.

さらに、第3の昇温工程は、排気中のHC濃度を高めるものであればよく、例えば、第2の昇温工程で採用される排気上死点近傍での燃料噴射によってもHC濃度が高まるため、これを第3の昇温工程に含めても良い。さらに、排気中の燃料添加を採用しても良い。   Further, the third temperature raising step only needs to increase the HC concentration in the exhaust. For example, the HC concentration is increased by fuel injection near the exhaust top dead center employed in the second temperature raising step. Therefore, this may be included in the third temperature raising step. Furthermore, fuel addition in the exhaust may be employed.

また、フィルタに酸化触媒を担持せず、該フィルタの上流に酸化触媒を備えるようにしても良い。   Further, the oxidation catalyst may not be carried on the filter, and the oxidation catalyst may be provided upstream of the filter.

本実施例では、フィルタ7が過熱しないように、PMの堆積量を考慮して該フィルタ7の温度制御を行う。その他の構成については実施例1と同様なので、説明を省略する。   In this embodiment, the temperature of the filter 7 is controlled in consideration of the PM accumulation amount so that the filter 7 does not overheat. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

ここで、フィルタ7にPMが多く堆積しているときに、第1から第3の昇温工程が実施されると、排気の流量が低下されるので、該フィルタ7で発生した熱によりフィルタ7が過熱する虞がある。   Here, when a large amount of PM is accumulated on the filter 7, if the first to third temperature raising steps are performed, the flow rate of the exhaust gas is reduced. May overheat.

そこで、本実施例では、(1)PMの堆積量を算出し、このPMが酸化したとしてもフィルタ7が過熱しないような、前記第1から第3の昇温工程の実施を開始するときのフィルタ7の温度(以下、OT回避可能温度とする。)を算出する。(2)低負荷運転移行後、OT回避可能温度までは、フィルタ7の昇温制御を行わない。(3)フィルタ7の温度がOT回避可能温度まで低下した後、実施例1による昇温制御、すなわち、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を同時期に実施する。このときに、副噴射の量
若しくは排気上死点近傍での燃料噴射量を調整して、フィルタ7の温度をOT回避可能温度に維持する。これら燃料噴射量の調整は、排気温度センサ8により検出される排気の温度がOT回避可能温度となるように、フィードバック制御により行う。
Therefore, in this embodiment, (1) when the amount of accumulated PM is calculated and the first to third temperature raising steps are started so that the filter 7 does not overheat even if the PM is oxidized. The temperature of the filter 7 (hereinafter referred to as “OT avoidable temperature”) is calculated. (2) After the transition to the low load operation, the temperature rise control of the filter 7 is not performed until the temperature at which OT avoidance is possible. (3) After the temperature of the filter 7 has decreased to the OT avoidable temperature, the temperature increase control according to the first embodiment, that is, the first temperature increase step, the second temperature increase step, and the third temperature increase step are the same. Implement at the time. At this time, the amount of the sub-injection or the fuel injection amount in the vicinity of the exhaust top dead center is adjusted, and the temperature of the filter 7 is maintained at the OT avoidable temperature. Adjustment of these fuel injection amounts is performed by feedback control so that the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 8 becomes the temperature at which OT avoidance is possible.

次に、本実施例による触媒温度維持制御のフローについて説明する。   Next, the flow of catalyst temperature maintenance control according to this embodiment will be described.

図2は、本実施例による触媒温度維持制御のフローを示したフローチャート図である。本フローは、所定の時間毎に実行される。   FIG. 2 is a flowchart showing a flow of catalyst temperature maintenance control according to this embodiment. This flow is executed every predetermined time.

ステップS101では、フィルタ7に堆積しているPM量を算出する。   In step S101, the amount of PM deposited on the filter 7 is calculated.

フィルタ7に堆積しているPMの量は、例えば、フィルタ7前後の差圧を検出する差圧センサを排気通路6に取り付けて、該差圧センサの検出値に応じたPM量を予め実験等により求めておくことにより求めることができる。また、内燃機関1の運転状態(排気温度、燃料噴射量、機関回転数)に応じたPM捕集量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップにより求められるPM捕集量を積算してPMの堆積量とすることもできる。更に、車両走行距離若しくは走行時間に応じてPMの堆積量を推定しても良い。   As for the amount of PM accumulated in the filter 7, for example, a differential pressure sensor for detecting the differential pressure before and after the filter 7 is attached to the exhaust passage 6, and the PM amount corresponding to the detection value of the differential pressure sensor is previously tested It can be obtained by obtaining in advance. Further, the PM collection amount corresponding to the operation state (exhaust temperature, fuel injection amount, engine speed) of the internal combustion engine 1 is obtained in advance by experiments and mapped, and the PM collection amount obtained from this map is integrated. Thus, the amount of accumulated PM can also be obtained. Furthermore, the PM accumulation amount may be estimated according to the vehicle travel distance or travel time.

ステップS102では、フィルタ7の再生が必要なほどPMが堆積しているか否か判定する。   In step S102, it is determined whether or not PM is accumulated to the extent that the filter 7 needs to be regenerated.

これは、ステップS101で算出されたPMの堆積量(PM)が、フィルタ7の再生が必要とされる堆積量(PMMAX)よりも多いか否かにより判定される。 This is determined based on whether or not the PM deposition amount (PM) calculated in step S101 is larger than the deposition amount (PM MAX ) for which the filter 7 needs to be regenerated.

ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS101へ戻る。   If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, whereas if a negative determination is made, the process returns to step S101.

ステップS103では、フィルタ7の昇温制御が行われる。   In step S103, the temperature rise control of the filter 7 is performed.

ここでは、フィルタ7の温度がCO酸化活性温度、HC酸化活性温度、若しくはPM酸化活性温度よりも低い場合があるので、第1の昇温工程、第2の昇温工程、第3の昇温工程を同時期に行う制御は行わない。従って、第1から第3の昇温工程を順に行うなどしてフィルタ7の温度をPM酸化活性温度まで上昇させる。   Here, since the temperature of the filter 7 may be lower than the CO oxidation activation temperature, the HC oxidation activation temperature, or the PM oxidation activation temperature, the first temperature increase step, the second temperature increase step, and the third temperature increase No control is performed to perform the process at the same time. Therefore, the temperature of the filter 7 is raised to the PM oxidation activation temperature by sequentially performing the first to third temperature raising steps.

ステップS104では、フィルタ7のPM堆積量(PM)が、フィルタ7の再生が完了したとすることができるPM堆積量(PMMIN)よりも多いか否か判定する。 In step S104, it is determined whether or not the PM accumulation amount (PM) of the filter 7 is larger than the PM accumulation amount (PM MIN ) that can be regarded as the regeneration of the filter 7 being completed.

フィルタ7のPM堆積量(PM)は、例えば、フィルタ7の再生が行われた期間からPMの除去量を求め、ステップS101で算出されたPM堆積量から、この除去量を減じて求めることができる。   The PM deposition amount (PM) of the filter 7 can be obtained, for example, by obtaining the PM removal amount from the period during which the filter 7 is regenerated and subtracting this removal amount from the PM deposition amount calculated in step S101. it can.

ステップS104で肯定判定がなされた場合にはステップS105へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。   If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S105. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is terminated.

ステップS105では、内燃機関1の運転状態がアイドル状態であるか否か判定する。例えば、内燃機関1の回転数が規定の値以下であり、且つ、運転者がアクセルを全く踏んでいない状態である場合にアイドル状態であると判定される。   In step S105, it is determined whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is an idle state. For example, when the number of revolutions of the internal combustion engine 1 is not more than a specified value and the driver does not step on the accelerator at all, it is determined that the engine is in the idle state.

ステップS105で肯定判定がなされた場合にはステップS106へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS104に戻る。   If an affirmative determination is made in step S105, the process proceeds to step S106, whereas if a negative determination is made, the process returns to step S104.

ステップS106では、OT回避可能温度Totを算出する。ここでは、吸気絞り弁5を絞ったとしてもフィルタ7が過熱しない温度を、該フィルタ7に堆積したPMの量から算出する。ここで、PMの堆積量とOT回避可能温度との関係を予め実験等により求めマップ化しておいても良い。また、PMの堆積量は、例えば、フィルタ7よりも上流と下流との排気の圧力差を検出し該圧力差に基づいて求めても良く、フィルタ7の再生が行われた時間から求めても良い。   In step S106, an OT avoidable temperature Tot is calculated. Here, the temperature at which the filter 7 does not overheat even when the intake throttle valve 5 is throttled is calculated from the amount of PM deposited on the filter 7. Here, the relationship between the PM accumulation amount and the OT avoidable temperature may be obtained in advance through experiments or the like and mapped. Further, the PM accumulation amount may be obtained, for example, by detecting the pressure difference between the upstream and downstream of the filter 7 and based on the pressure difference, or from the time when the filter 7 is regenerated. good.

ステップS107では、排気温度センサ8により検出される温度からフィルタ7の温度Tfを得る。   In step S107, the temperature Tf of the filter 7 is obtained from the temperature detected by the exhaust temperature sensor 8.

ステップS108では、フィルタの温度TfがOT回避可能温度Totよりも低いか否か判定する。   In step S108, it is determined whether or not the filter temperature Tf is lower than the OT avoidable temperature Tot.

ステップS108で肯定判定がなされた場合にはステップS109へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS110へ進む。   If an affirmative determination is made in step S108, the process proceeds to step S109. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step S110.

ステップS109では、フィルタ7の昇温制御が行われる。   In step S109, the temperature rise control of the filter 7 is performed.

ここでは、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程の全てを同時期に行う。このときには、ステップS103での昇温制御によりフィルタ7の温度はHC酸化活性温度以上とされている。そのため、第1から第3の昇温工程の全てを同時期に行ってもCO及びHCの酸化が可能である。   Here, all of the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step are performed at the same time. At this time, the temperature of the filter 7 is set to the HC oxidation activation temperature or higher by the temperature increase control in step S103. Therefore, CO and HC can be oxidized even if all of the first to third temperature raising steps are performed simultaneously.

ステップS110では、昇温制御が停止され、その後ステップS106へ戻る。   In step S110, the temperature rise control is stopped, and then the process returns to step S106.

このようにして、フィルタ7の温度がOT回避可能温度よりも低い場合に限り昇温制御を実施することにより、フィルタ7の温度をOT回避可能温度で維持し、フィルタ7の過熱を抑制することができる。   In this way, the temperature rise control is performed only when the temperature of the filter 7 is lower than the OT avoidable temperature, thereby maintaining the temperature of the filter 7 at the OT avoidable temperature and suppressing the overheating of the filter 7. Can do.

なお、本実施例においては、OT回避可能温度は、例えば、500℃程度の温度で一定としても良い。   In this embodiment, the OT avoidable temperature may be constant at a temperature of about 500 ° C., for example.

本実施例では、フィルタ7が過熱しないように、PMの堆積量を考慮して該フィルタ7の温度制御を行う。その他の構成については実施例1と同様なので、説明を省略する。また、実施例2では、OT回避可能温度に基づいて、フィルタ7の温度制御を行ったが、本実施例においては、第1から第3の昇温工程を同時期に行い排気の流量が減少したとしても、フィルタ7が過熱する虞のないときに限り該第1から第3の昇温工程を同時期に行う。   In this embodiment, the temperature of the filter 7 is controlled in consideration of the PM accumulation amount so that the filter 7 does not overheat. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. In the second embodiment, the temperature of the filter 7 is controlled based on the OT avoidable temperature. However, in this embodiment, the first to third temperature raising steps are performed at the same time to reduce the flow rate of the exhaust gas. Even if it does, only when there is no possibility that the filter 7 is overheated, the first to third temperature raising steps are performed at the same time.

ここで、フィルタ7にPMが多く堆積しているときに、実施例1の第1の昇温工程によるフィルタ7の昇温が行われると、排気流量が低下され、フィルタ7が過熱する虞がある。   Here, when a large amount of PM is accumulated on the filter 7, if the temperature of the filter 7 is increased in the first temperature increasing process of the first embodiment, the exhaust flow rate is decreased and the filter 7 may be overheated. is there.

そこで、本実施例では、(1)PMの堆積量を算出し、このPMが酸化したとしてもフィルタ7が過熱しないような排気の流量(以下、OT回避可能排気流量とする。)を算出する。実際の排気の流量が、このOT回避可能排気流量以上のときには、第1から第3の昇温工程を同時期に実施しても、フィルタ7の過熱は起こらない。(2)低負荷運転移行後、OT回避可能排気流量がフィルタ7を通過する排気の流量よりも多い場合には、フィ
ルタ7の昇温制御を行わない。(3)OT回避可能排気流量がフィルタ7を通過する排気の流量まで低下した後、実施例1による昇温制御、すなわち、第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を同時期に行う制御を実施する。
Therefore, in this embodiment, (1) the amount of accumulated PM is calculated, and an exhaust flow rate (hereinafter referred to as an OT avoidable exhaust flow rate) is calculated so that the filter 7 does not overheat even if the PM is oxidized. . When the actual exhaust gas flow rate is equal to or higher than the OT avoidable exhaust gas flow rate, the filter 7 is not overheated even if the first to third temperature raising steps are performed at the same time. (2) After the shift to the low load operation, if the exhaust flow rate capable of OT avoidance is larger than the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 7, the temperature rise control of the filter 7 is not performed. (3) After the OT avoidable exhaust flow rate has decreased to the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 7, the temperature increase control according to the first embodiment, that is, the first temperature increase step, the second temperature increase step, and the third Control to perform the temperature raising process at the same time.

つまり、PMの酸化によりフィルタ7の温度が上昇したとしても、排気の流量が多ければ、該フィルタ7の過熱を抑制することができる。また、フィルタ7の温度の上昇度合いは、該フィルタ7に堆積しているPMの量により異なる。そして、フィルタ7の再生が進み該フィルタ7に堆積しているPMの量が減少すれば、OT回避可能排気流量は低下する。OT回避可能排気流量が現時点での排気の流量以下まで低下した場合には、フィルタ7の過熱を抑制し得る量の排気が該フィルタ7を通過していることとなる。このような量の排気がフィルタ7を通過しているときに限り、第1から第3の昇温工程を同時期に行うようにすることで、フィルタ7の過熱を抑制することができる。   That is, even if the temperature of the filter 7 rises due to oxidation of PM, overheating of the filter 7 can be suppressed if the flow rate of the exhaust gas is large. Further, the degree of temperature rise of the filter 7 varies depending on the amount of PM deposited on the filter 7. If the regeneration of the filter 7 progresses and the amount of PM deposited on the filter 7 decreases, the exhaust flow rate that can avoid OT decreases. When the OT avoidable exhaust flow rate decreases to a current exhaust flow rate or less, an amount of exhaust gas that can suppress overheating of the filter 7 passes through the filter 7. Only when such an amount of exhaust gas passes through the filter 7, overheating of the filter 7 can be suppressed by performing the first to third temperature raising steps at the same time.

ここで、フィルタ7を通過する排気の流量は、吸気の流量を測定するエアフローメータ等により得ることができる。また、内燃機関1の回転数と負荷と排気の流量との関係を予め求めマップ化したものを用いても良い。   Here, the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 7 can be obtained by an air flow meter or the like that measures the flow rate of the intake air. Alternatively, a map obtained by previously obtaining the relationship between the rotational speed of the internal combustion engine 1, the load, and the flow rate of the exhaust gas may be used.

次に、本実施例による触媒通過排気流量制御のフローについて説明する。   Next, the flow of catalyst passing exhaust gas flow control according to this embodiment will be described.

図3は、本実施例による触媒通過排気流量制御のフローを示したフローチャート図である。本フローは、所定の時間毎に実行される。なお、図2に示すフローと同じ処理がなされるステップについては同じ番号を付し、説明を省略する。   FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the catalyst passage exhaust gas flow rate control according to this embodiment. This flow is executed every predetermined time. In addition, the same number is attached | subjected about the step in which the same process as the flow shown in FIG. 2 is performed, and description is abbreviate | omitted.

ステップS206では、OT回避可能排気流量Qotを算出する。ここでは、フィルタ7の再生開始からの経過時間から、該フィルタ7に残存するPMの量を求め、このPMが酸化したとしてもフィルタ7が過熱しないような排気の流量を算出する。フィルタ7に残存するPMの量と、OT回避可能排気流量Qotとの関係は、予め求めマップ化しておいても良い。また、フィルタ7に残存するPM量は、前記ステップS104と同様にして求めても良い。   In step S206, an OT avoidable exhaust flow rate Qot is calculated. Here, the amount of PM remaining in the filter 7 is obtained from the elapsed time from the start of regeneration of the filter 7, and the exhaust gas flow rate is calculated so that the filter 7 does not overheat even if the PM is oxidized. The relationship between the amount of PM remaining in the filter 7 and the OT avoidable exhaust flow rate Qot may be obtained and mapped in advance. Further, the amount of PM remaining in the filter 7 may be obtained in the same manner as in step S104.

ステップS207では、フィルタ7を通過する排気の流量Qaを求める。これは、前記したようにエアフローメータ等から得ることができる。   In step S207, the flow rate Qa of the exhaust gas passing through the filter 7 is obtained. This can be obtained from an air flow meter or the like as described above.

ステップS208では、OT回避可能排気流量Qotがフィルタ7を通過する排気の流量Qa以下であるか否か判定する。   In step S208, it is determined whether or not the OT avoidable exhaust flow rate Qot is equal to or lower than the flow rate Qa of the exhaust gas passing through the filter 7.

ステップS208で肯定判定がなされた場合にはステップS109へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS110へ進む。   If an affirmative determination is made in step S208, the process proceeds to step S109. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step S110.

このようにして、OT回避可能排気流量がフィルタ7を通過する排気の流量以下のときに限り第1から第3の昇温工程を同時期に行い、フィルタ7の過熱を抑制しつつ、該フィルタ7の温度を維持することができる。   In this way, the first to third temperature raising steps are performed at the same time only when the OT avoidable exhaust flow rate is equal to or lower than the exhaust flow rate passing through the filter 7, while suppressing overheating of the filter 7. A temperature of 7 can be maintained.

本実施例では、フィルタ7の再生中に該フィルタ7に付着したHCによる白煙の発生を抑制する。その他の構成については実施例1と同様なので、説明を省略する。   In this embodiment, generation of white smoke due to HC adhering to the filter 7 during regeneration of the filter 7 is suppressed. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

ここで、アイドル運転等の低負荷時に、実施例1で説明した昇温制御、すなわち、第1、2、3の昇温工程を同時期に行う昇温制御を連続して実施すると、フィルタ7において局所的にHC酸化可能量よりもHC供給量が上回り、HCの供給量が過多となる結果、こ
のHC供給過多となった箇所にHCが付着することがある。また、排気通路2の壁面にもHCが付着し得る。このHCの付着量が多くなると、アイドル運転後に加速が行われたときに、付着していたHCが一斉に脱離し、白煙が発生する虞がある。これは特に、フィルタ7の上流側や外周部等の温度が低い場所で起こり得る。
Here, when the temperature increase control described in the first embodiment, that is, the temperature increase control in which the first, second, and third temperature increase steps are performed simultaneously at the time of low load such as idle operation, the filter 7 In this case, the HC supply amount locally exceeds the HC oxidizable amount, and the HC supply amount becomes excessive. As a result, HC may adhere to the portion where the HC supply is excessive. Further, HC can also adhere to the wall surface of the exhaust passage 2. When the amount of HC attached increases, when acceleration is performed after the idle operation, the attached HC may be desorbed all at once and white smoke may be generated. This can occur particularly in places where the temperature is low, such as the upstream side of the filter 7 or the outer periphery.

その点、本実施例においては、第1、2、3の昇温工程を同時期に行う昇温制御を断続的に実施する。   In this respect, in this embodiment, the temperature raising control for performing the first, second, and third temperature raising steps at the same time is performed intermittently.

図4は、本実施例による昇温制御を行ったときのフィルタ7の床温の時間推移を示したタイムチャート図である。   FIG. 4 is a time chart showing the time transition of the bed temperature of the filter 7 when the temperature raising control according to this embodiment is performed.

本実施例では、昇温制御を例えば1分行い、その後昇温制御を例えば2分停止する等予め設定した時間に基づいて制御を行っても良い。また、フィルタ7の温度が例えば600℃となった場合に昇温制御を停止し、400℃以下となった場合に昇温制御を実施する等フィルタ7の温度に基づいて制御を行っても良い。   In this embodiment, the temperature increase control may be performed, for example, for 1 minute, and then the temperature increase control may be performed based on a preset time such as, for example, stopping for 2 minutes. Further, the temperature increase control may be stopped when the temperature of the filter 7 becomes 600 ° C., for example, and the temperature increase control may be performed when the temperature becomes 400 ° C. or lower. .

このように、昇温制御を停止する期間を設けることにより、排気中のHC濃度が低下され、前記昇温制御中にフィルタ7等に付着したHCが、この停止期間中に徐々に蒸発し、更には酸化されるので、白煙の発生を抑制することが可能となる。   Thus, by providing the period for stopping the temperature rise control, the HC concentration in the exhaust gas is reduced, and the HC adhering to the filter 7 or the like during the temperature rise control gradually evaporates during this stop period, Furthermore, since it is oxidized, generation | occurrence | production of white smoke can be suppressed.

本実施例では、実施例4と同様に、昇温制御の停止期間を設け、更に、この停止期間中にフィルタ7の温度が低下することを抑制するために、排気の流量を低減させる。この排気の流量の低減は、例えば、排気再循環(以下、EGRという。)、吸気絞り、排気絞り等により行う。その他の構成については実施例1と同様なので、説明を省略する。ここで、EGRを行うためには内燃機関1にEGR装置を備え、また、排気絞りを行う場合には、排気の流量を調整する排気絞り弁を排気通路2に備える。   In the present embodiment, as in the fourth embodiment, a temperature increase control stop period is provided, and the exhaust gas flow rate is reduced in order to prevent the temperature of the filter 7 from decreasing during the stop period. The reduction of the flow rate of the exhaust gas is performed by, for example, exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR), an intake throttle, an exhaust throttle, or the like. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. Here, in order to perform EGR, the internal combustion engine 1 is provided with an EGR device, and in the case of exhaust throttling, an exhaust throttle valve for adjusting the flow rate of the exhaust is provided in the exhaust passage 2.

ここで、EGR、吸気絞り、排気絞り等を行うと、排気の流量が低下する。つまり、EGRは、排気を吸気通路へ再循環させるため、その分排気の流量が減少する。また、吸気絞りは、吸気絞り弁5により吸気の流量を減少させることであり、吸気の流量が減少するのに伴い排気の流量も減少する。さらに、排気絞りにより排気の流量が減少する。このように、排気の流量を減少させることにより、昇温制御停止中、すなわち通常のアイドル時に排出される温度の低い排気がフィルタ7を多く通過することを抑制し、フィルタ7の温度が低下することを抑制できる。従って、EGR、吸気絞り、排気絞り等の他にもフィルタ7を通過する排気の流量を低減し得るものであれば本実施例において適用することができる。   Here, when EGR, intake throttle, exhaust throttle, etc. are performed, the flow rate of exhaust gas decreases. That is, since EGR recirculates the exhaust gas to the intake passage, the flow rate of the exhaust gas is reduced accordingly. The intake throttle is to reduce the intake flow rate by the intake throttle valve 5, and the exhaust flow rate decreases as the intake flow rate decreases. Further, the exhaust flow rate is reduced by the exhaust throttle. Thus, by reducing the flow rate of the exhaust gas, the temperature of the filter 7 is decreased by suppressing the exhaust gas having a low temperature discharged during the temperature increase control stop, that is, during normal idling, from passing a lot through the filter 7. This can be suppressed. Therefore, in addition to EGR, intake throttle, exhaust throttle, etc., any apparatus that can reduce the flow rate of the exhaust gas passing through the filter 7 can be applied in this embodiment.

図5は、本実施例による昇温制御を行ったときのフィルタ7の床温の時間推移を示したタイムチャート図である。実線が本実施例による排気の流量を低減する制御を行った場合を示し、破線が本実施例による排気の流量を低減する制御を行わなかった場合、すなわち、実施例4による場合を示している。   FIG. 5 is a time chart showing the time transition of the bed temperature of the filter 7 when the temperature raising control according to this embodiment is performed. The solid line indicates the case where the control for reducing the exhaust flow rate according to the present embodiment is performed, and the broken line indicates the case where the control for reducing the exhaust flow rate according to the present embodiment is not performed, that is, the case according to the fourth embodiment. .

このように、フィルタ7の温度低下を抑制し、さらに、昇温制御を停止する期間を長くすることができるので、フィルタ7の昇温に要する燃料を減少させることができ、燃費を向上させることができる。   As described above, the temperature decrease of the filter 7 can be suppressed, and the period during which the temperature raising control is stopped can be lengthened, so that the fuel required for raising the temperature of the filter 7 can be reduced and the fuel consumption can be improved. Can do.

尚、多気筒機関においては、燃料の燃焼供給を行わない気筒を設けて内燃機関を運転する減筒運転を行って排気の流量を低減させても良い。   In a multi-cylinder engine, a cylinder that does not supply fuel for combustion may be provided, and a reduced-cylinder operation that operates the internal combustion engine may be performed to reduce the exhaust gas flow rate.

実施例に係る内燃機関の触媒温度維持方法を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which applies the catalyst temperature maintenance method of the internal combustion engine which concerns on an Example, and its intake / exhaust system. 実施例2による触媒温度維持制御のフローを示したフローチャート図であるIt is the flowchart figure which showed the flow of the catalyst temperature maintenance control by Example 2. 実施例3による触媒通過排気流量制御のフローを示したフローチャート図である。FIG. 9 is a flowchart showing a flow of catalyst passage exhaust gas flow control according to a third embodiment. 実施例4による昇温制御を行ったときのフィルタの床温の時間推移を示したタイムチャート図である。FIG. 10 is a time chart showing the time transition of the bed temperature of the filter when the temperature raising control according to Example 4 is performed. 実施例5による昇温制御を行ったときのフィルタの床温の時間推移を示したタイムチャート図である。FIG. 10 is a time chart showing the time transition of the bed temperature of the filter when the temperature raising control according to Example 5 is performed.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 気筒
3 燃料噴射弁
4 吸気通路
5 吸気絞り弁
6 排気通路
7 パティキュレートフィルタ
8 排気温度センサ
9 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Fuel injection valve 4 Intake passage 5 Intake throttle valve 6 Exhaust passage 7 Particulate filter 8 Exhaust temperature sensor 9 ECU

Claims (2)

内燃機関の排気通路に備えられ触媒を担持したパティキュレートフィルタの温度を上昇若しくは維持する方法であって、
少なくとも、前記内燃機関に吸入される吸気量を減少させることにより前記パティキュレートフィルタの温度を、一酸化炭素酸化活性温度まで上昇させ得る第1の昇温工程と、
少なくとも、吸気行程での気筒内への燃料噴射により前記パティキュレートフィルタの温度を、炭化水素酸化活性温度まで上昇させ得る第2の昇温工程と、
少なくとも、気筒内への主噴射の後に行う副噴射により前記パティキュレートフィルタの温度を、粒子状物質酸化活性温度まで上昇させ得る第3の昇温工程と、
を同時期に実施し、
さらに、前記パティキュレートフィルタの温度が、前記炭化水素酸化活性温度と前記粒子状物質酸化活性温度との間となるように、前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程を間欠的に実施することを特徴とする内燃機関の触媒温度維持方法。
A method for raising or maintaining the temperature of a particulate filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and carrying a catalyst,
A first temperature raising step capable of raising the temperature of the particulate filter to at least a carbon monoxide oxidation activation temperature by reducing the amount of intake air taken into the internal combustion engine;
At least a second temperature raising step that can raise the temperature of the particulate filter to the hydrocarbon oxidation activation temperature by fuel injection into the cylinder during the intake stroke;
A third temperature raising step capable of increasing the temperature of the particulate filter to at least the particulate matter oxidation activation temperature by at least sub-injection performed after main injection into the cylinder;
At the same time ,
Furthermore, the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature so that the temperature of the particulate filter is between the hydrocarbon oxidation activation temperature and the particulate matter oxidation activation temperature. A method for maintaining the catalyst temperature of an internal combustion engine, wherein the temperature raising step is intermittently performed .
前記第1の昇温工程、第2の昇温工程、及び第3の昇温工程による前記パティキュレートフィルタの温度上昇を停止している間は、前記パティキュレートフィルタを通過する排気の流量を低減させることを特徴とする請求項に記載の内燃機関の触媒温度維持方法。 While the temperature increase of the particulate filter by the first temperature raising step, the second temperature raising step, and the third temperature raising step is stopped, the flow rate of the exhaust gas passing through the particulate filter is reduced. The method for maintaining a catalyst temperature of an internal combustion engine according to claim 1 , wherein:
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