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JP5983438B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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JP5983438B2
JP5983438B2 JP2013016805A JP2013016805A JP5983438B2 JP 5983438 B2 JP5983438 B2 JP 5983438B2 JP 2013016805 A JP2013016805 A JP 2013016805A JP 2013016805 A JP2013016805 A JP 2013016805A JP 5983438 B2 JP5983438 B2 JP 5983438B2
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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置として、フィルタに排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒(以下、「SCR触媒」と称する場合もある。)を担持させたものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。フィルタは、排気中の粒子状物質(以下、「PM」と称する)を捕集する。SCR触媒は、アンモ二ア(NH)を還元剤として排気中のNOxを還元する。以下、このようなSCR触媒を担持したフィルタを「SCRF」と称する。排気浄化装置としてSCRFを採用することで、フィルタとSCR触媒とを別々に排気通路に設けた場合に比べて排気浄化装置をコンパクト化でき、その搭載性を向上させることができる。また、SCRFを採用することで、排気通路においてより上流側にSCR触媒を配置することが可能となるため、該SCR触媒が排気の熱によって加熱され易くなり、以てSCR触媒の暖機性の向上や、SCR触媒におけるNOx浄化率の向上を図ることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as an exhaust gas purification device provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, a filter that carries a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter also referred to as “SCR catalyst”) that selectively reduces NOx in exhaust gas is supported. It has been developed (see, for example, Patent Document 1). The filter collects particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in the exhaust. The SCR catalyst reduces NOx in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ) as a reducing agent. Hereinafter, such a filter carrying the SCR catalyst is referred to as “SCRF”. By adopting SCRF as the exhaust purification device, it is possible to make the exhaust purification device more compact and improve its mountability than when the filter and the SCR catalyst are separately provided in the exhaust passage. Further, by adopting SCRF, it becomes possible to arrange the SCR catalyst on the upstream side in the exhaust passage, so that the SCR catalyst is easily heated by the heat of the exhaust, and thus the warm-up property of the SCR catalyst is improved. It is possible to improve the NOx purification rate in the SCR catalyst.

ここで、SCRFには、捕集されたPMが堆積する。そのため、SCRFを備えた排気浄化装置においては、堆積したPMを酸化除去するフィルタ再生処理を行う必要がある。このフィルタ再生処理は、SCRFよりも上流側の排気通路に設けられた酸化機能を有する酸化触媒に燃料を供給することで実現される。酸化触媒において燃料が酸化されると、SCRFに流入する排気が酸化熱によって加熱され、SCRFの温度を、捕集されたPMの酸化が促進されるフィルタ再生温度まで上昇させることができる。   Here, the collected PM is deposited on the SCRF. For this reason, in an exhaust purification device equipped with SCRF, it is necessary to perform a filter regeneration process for oxidizing and removing the deposited PM. This filter regeneration process is realized by supplying fuel to an oxidation catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage upstream of SCRF. When the fuel is oxidized in the oxidation catalyst, the exhaust gas flowing into the SCRF is heated by the oxidation heat, and the temperature of the SCRF can be raised to the filter regeneration temperature that promotes the oxidation of the collected PM.

特表2007−501353号公報Special table 2007-501353 gazette 特開2011−43160号公報JP 2011-43160 A 特開2009−228618号公報JP 2009-228618 A 特開2009−7982号公報JP 2009-7982 A

SCRFには、アンモニア又はアンモニアの前駆体が供給されることで、SCRFに担持されたSCR触媒において、アンモニアを還元剤として排気中のNOxが選択還元される。このようにNOxの還元浄化に使用されるアンモニアだが、このアンモニアが酸化されてしまうとNOxが生成される場合があるため、SCRFにおいては、酸化能力の高い触媒を担持させることは困難とされる。そのため、フィルタ機能を有するSCRFに担持されるSCR触媒の酸化能力は非常に低いのが一般であり、その結果、SCRFに捕集されたPMを酸化除去する能力も当然に低くならざるを得ない。   By supplying ammonia or an ammonia precursor to the SCRF, NOx in the exhaust gas is selectively reduced using ammonia as a reducing agent in the SCR catalyst supported on the SCRF. Although ammonia is used for NOx reduction purification as described above, NOx may be generated when the ammonia is oxidized. Therefore, in SCRF, it is difficult to support a catalyst having high oxidation ability. . For this reason, the oxidation capability of the SCR catalyst supported by the SCRF having the filter function is generally very low. As a result, the capability of oxidizing and removing PM collected by the SCRF must naturally be lowered. .

特に、内燃機関から排出される排気温度が低い場合、例えば、ディーゼルエンジンや、ガソリンエンジンでのリーン燃焼を行うような場合には、SCRFにおける酸化能力の相対的な低さによる影響が顕著となり、そこに捕集されたPMを酸化除去するためのフィルタ再生処理に比較的長い時間を要することになる。   In particular, when the exhaust temperature discharged from the internal combustion engine is low, for example, when performing lean combustion in a diesel engine or a gasoline engine, the influence due to the relative low oxidation capacity in SCRF becomes significant, A relatively long time is required for the filter regeneration process for oxidizing and removing the PM collected there.

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、SCRFを有する内燃機関の排気浄化装置において、速やかなフィルタ再生処理を実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize rapid filter regeneration processing in an exhaust purification device for an internal combustion engine having SCRF.

本発明において、上記課題を解決するために、SCRF(SCR触媒が担持されたフィルタ)に対してフィルタ再生処理を行う場合、SCRFに対してある程度の燃料成分(SOF)を送り込むことでSCRFにおける捕集PMの燃焼を促進させるとともに、SCRFに燃料成分が吸着することで生じる、SCR触媒によるNOx浄化率の低下を、EGRガス量の増量で補償する構成を採用することとした。このような構成を採用することで、SCRFでのPMの燃焼促進によるフィルタ再生処理時間の短縮化と、排気浄化装置としてのNOx浄化率の維持を好適に両立することが可能となる。   In the present invention, in order to solve the above-described problem, when performing filter regeneration processing on SCRF (a filter carrying an SCR catalyst), a certain amount of fuel component (SOF) is fed into SCRF to capture it in SCRF. A configuration is adopted in which combustion of the collected PM is promoted and a decrease in the NOx purification rate due to the SCR catalyst caused by the fuel component adsorbed on the SCRF is compensated by an increase in the EGR gas amount. By adopting such a configuration, it is possible to suitably achieve both a reduction in the filter regeneration processing time by promoting the combustion of PM in the SCRF and the maintenance of the NOx purification rate as the exhaust purification device.

具体的には、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する酸化触媒と、前記酸化触媒に対して、該酸化触媒に流れ込む排気を介して燃料成分を供給する燃料供給部と、前記酸化触媒より下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒が担持されたフィルタと、前記フィルタに対して、該フィルタに流れ込む排気を介してアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給するアンモニア供給部と、前記内燃機関からの排気の一部を吸気系に再循環するEGR装置と、前記燃料供給部によって前記酸化触媒に燃料が供給されることで、前記フィルタの温度を捕集された粒子状物質の酸化が促進される所定のフィルタ再生温度まで昇温させて、該粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理を行うフィルタ再生処理部と、を備える、内燃機関の排気浄化装置である。そして、前記フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われるとき、前記EGR装置によって吸気系に再循環されるEGRガス量を、該フィルタ再生処理が行われない場合のEGRガス量と比べて増量した状態で、前記燃料供給部は、該フィルタ再生処理時に前記酸化触媒で酸化可能な量より多い所定量の燃料成分を供給するように構成される。   Specifically, the present invention provides an oxidation catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a fuel supply unit that supplies fuel components to the oxidation catalyst via exhaust gas flowing into the oxidation catalyst And a filter that is provided in an exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and collects particulate matter in the exhaust, and carries a selective reduction type NOx catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust using ammonia as a reducing agent. An EGR that recirculates part of the exhaust from the internal combustion engine to the intake system, an ammonia supply unit that supplies ammonia or an ammonia precursor to the filter via exhaust flowing into the filter A predetermined filter regeneration in which oxidation of the particulate matter whose temperature is collected by the filter is promoted by supplying fuel to the oxidation catalyst by the apparatus and the fuel supply unit Allowed to warm to time, comprising a filter regeneration processing unit that performs filter regeneration process to oxidize and remove particulate matter, and an exhaust purification device for an internal combustion engine. When the filter regeneration processing is performed by the filter regeneration processing unit, the amount of EGR gas recirculated to the intake system by the EGR device is increased compared to the amount of EGR gas when the filter regeneration processing is not performed. In this state, the fuel supply unit is configured to supply a predetermined amount of fuel component larger than the amount that can be oxidized by the oxidation catalyst during the filter regeneration process.

本発明に係る排気浄化装置は、いわゆるSCRFであるフィルタが排気通路に設けられる構成により、主に排気中のNOxの還元除去と、排気中のPMの捕集が行われる。前者については、アンモニア供給部によって排気に供給されるアンモニア又はその前駆体により、フィルタに担持された選択還元型NOx触媒でアンモニアとNOxとの選択還元反応が生じ、NOxの浄化が行われる。一方、後者については、排気中のPMがフィルタにより捕集され、外部への放出が抑制されるが、その捕集量が所定量を超えるとフィルタの機能を維持することが困難となるため、フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われる。当該フィルタ再生処理は、燃料供給部によって供給された燃料が酸化触媒によって酸化され排気が昇温することで、下流に位置するフィルタの温度を所定のフィルタ再生温度まで上昇させて、捕集されたPMの酸化を促進させるものである。   The exhaust emission control apparatus according to the present invention is configured to mainly perform reduction removal of NOx in exhaust gas and collection of PM in exhaust gas by a configuration in which a so-called SCRF filter is provided in the exhaust passage. With respect to the former, ammonia or NOx supplied to the exhaust gas by the ammonia supply unit causes a selective reduction reaction between ammonia and NOx in the selective reduction type NOx catalyst supported on the filter, thereby purifying NOx. On the other hand, for the latter, PM in the exhaust is collected by the filter and the release to the outside is suppressed, but if the collected amount exceeds a predetermined amount, it becomes difficult to maintain the function of the filter, Filter regeneration processing is performed by the filter regeneration processing unit. In the filter regeneration process, the fuel supplied by the fuel supply unit is oxidized by the oxidation catalyst and the temperature of the exhaust gas is raised, and the temperature of the filter located downstream is raised to a predetermined filter regeneration temperature and collected. It promotes the oxidation of PM.

ここで、上記排気浄化装置では、フィルタ再生処理が行われる際に、EGR装置によるEGRガス量を、フィルタ再生処理が行われない場合のEGRガス量と比べて増量した状態で、フィルタの昇温のための燃料供給部による燃料供給が、フィルタ再生処理時に酸化触媒で酸化可能な量より多い、所定量の燃料成分が供給されるように行われる。すなわち、フィルタ再生処理が行われる期間においてEGRガス量を増量することで、内燃機関からの排気中に含まれるNOx量を一時的に減少させた状態で、酸化触媒の酸化能力を超える燃料供給が行われる。酸化触媒の酸化能力を超えた所定量の燃料成分の供給が行われると、結果として、その一部の燃料成分が酸化触媒をすり抜けその下流側に位置するフィルタに送り込まれることになる。そして、フィルタに流れ込んだ燃料成分は、SCRFとしてのフィルタにおいて、NOx浄化の観点に立てば還元剤であるアンモニアが吸着することが好ましいとされる箇所に吸着することになる。この結果、フィルタでのアンモニアとのNOx還元反応が阻害されるため、フィルタによるNOx浄化率は低下するが、一方で、フィルタ再生処理の過程においてPMが燃料成分に包含されることになり、PMの酸化効率が向上する。   Here, in the exhaust purification device, when the filter regeneration process is performed, the temperature of the filter is increased while the EGR gas amount by the EGR device is increased compared to the EGR gas amount when the filter regeneration process is not performed. The fuel supply by the fuel supply unit is performed so as to supply a predetermined amount of fuel component that is greater than the amount that can be oxidized by the oxidation catalyst during the filter regeneration process. That is, by increasing the amount of EGR gas during the period during which the filter regeneration process is performed, fuel supply exceeding the oxidation capacity of the oxidation catalyst can be achieved while the amount of NOx contained in the exhaust from the internal combustion engine is temporarily reduced. Done. When a predetermined amount of fuel component exceeding the oxidation capability of the oxidation catalyst is supplied, as a result, a part of the fuel component passes through the oxidation catalyst and is sent to a filter located downstream thereof. Then, the fuel component that has flowed into the filter is adsorbed in the SCRF filter at a location where ammonia as a reducing agent is preferably adsorbed from the viewpoint of NOx purification. As a result, the NOx reduction reaction with ammonia in the filter is hindered, so the NOx purification rate by the filter decreases. On the other hand, PM is included in the fuel component in the process of the filter regeneration process, and PM This improves the oxidation efficiency.

したがって、上記のように一時的なEGRガスの増量状態の下で、酸化触媒の酸化能力を超える燃料成分の供給を行うことで、フィルタに担持された選択還元型NOx触媒によるNOx還元浄化の低下を補償しつつ、SCRFとしてのフィルタにおける捕集PMの酸化除去、すなわちフィルタ再生処理に要する時間を短縮化することが可能となる。アンモニアの酸化抑制の観点から相対的に酸化能力の低い触媒を担持せざるを得ないSCRFにおいて、そこに捕集されたPMの酸化効率を向上し得る本発明は、従来技術では解決できなかった課題を解決するものであり、極めて有用と考えられる。なお、フィルタ再生処理時に供給される所定量の燃料成分については、フィルタに吸着される燃料成分によるPMの酸化効率が好適な状態となる量であるのが好ましい。すなわち、フィルタに吸着される燃料成分の量が少なすぎると、効率的なPMの酸化除去を図ることが困難となり、また、燃料成分の量が多すぎるとフィルタが燃料被毒した状態となりかえってPMの酸化が阻害される点を踏まえ、例えば、フィルタに捕集されたPM量に対する燃料成分の量の比率を、好適な値に設定するのが好ましい。   Accordingly, by supplying fuel components exceeding the oxidation capacity of the oxidation catalyst under the temporary increase in EGR gas as described above, the reduction in NOx reduction purification by the selective reduction type NOx catalyst carried on the filter is reduced. It is possible to shorten the time required for the oxidation removal of the collected PM in the filter as the SCRF, that is, the filter regeneration process. The present invention that can improve the oxidation efficiency of PM trapped in the SCRF that has to carry a catalyst having a relatively low oxidation ability from the viewpoint of suppressing oxidation of ammonia has not been solved by the prior art. It solves the problem and is considered extremely useful. The predetermined amount of the fuel component supplied during the filter regeneration process is preferably an amount that provides a suitable state of PM oxidation efficiency by the fuel component adsorbed on the filter. That is, if the amount of the fuel component adsorbed on the filter is too small, it is difficult to efficiently remove the PM by oxidation. On the other hand, if the amount of the fuel component is too large, the filter will be in a poisoned state. For example, it is preferable that the ratio of the amount of the fuel component to the amount of PM collected by the filter is set to a suitable value.

また、本願発明においては、SCRFに供給される燃料成分については、内燃機関の燃料でもよく、内燃機関での熱に晒されて軽質化された燃料であってもよい。そして、SCRFに供給される燃料成分の量は、酸化触媒による酸化およびSCRFでのPMの酸化に要するエネルギーを供給する観点から決定されるものである。   In the present invention, the fuel component supplied to the SCRF may be a fuel of an internal combustion engine, or may be a fuel lightened by exposure to heat in the internal combustion engine. The amount of fuel component supplied to the SCRF is determined from the viewpoint of supplying energy required for oxidation by the oxidation catalyst and oxidation of PM by the SCRF.

ここで、上記排気浄化装置において、前記フィルタ再生処理時の前記EGRガス量の増量分は、前記所定量の燃料成分が供給されることで生じる前記フィルタでのNOx浄化率の低下分に応じて設定されてもよい。上記の通り、酸化触媒を経てフィルタに吸着された燃料成分によりPMの酸化効率は向上するものの、フィルタに担持された選択還元型NOx触媒によるNOx還元反応が阻害され、それに起因してNOxの浄化率(還元率)が低下する。そこで、このNOx浄化率の低下分を補償するために、EGRガス量の増加分が設定されることで、排気浄化装置全体のNOx浄化率を好適に維持することが可能となる。また、このようにEGRガス量の増加分を設定することで、一時的なEGRガス量の増加による影響、例えば、燃焼温度の低下や燃焼時の酸素濃度の低下等に起因する影響を可及的に抑制することが可能となる。   Here, in the exhaust gas purification apparatus, the increase in the EGR gas amount during the filter regeneration process is in accordance with the decrease in the NOx purification rate in the filter that is caused by supplying the predetermined amount of fuel component. It may be set. As described above, although the oxidation efficiency of PM is improved by the fuel component adsorbed on the filter through the oxidation catalyst, the NOx reduction reaction by the selective reduction type NOx catalyst supported on the filter is inhibited, and the NOx purification is thereby caused. The rate (reduction rate) decreases. Therefore, in order to compensate for the decrease in the NOx purification rate, an increase in the EGR gas amount is set, so that the NOx purification rate of the entire exhaust purification device can be suitably maintained. In addition, by setting the amount of increase in the EGR gas amount in this way, the influence due to the temporary increase in the EGR gas amount, for example, the influence due to the decrease in the combustion temperature, the decrease in the oxygen concentration at the time of combustion, etc. Can be suppressed.

また、上述までの排気浄化装置において、前記フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われるとき、前記EGR装置によって前記EGRガス量が増量された状態において、前記燃料供給部は、前記酸化触媒の上流側の排気通路に設けられた燃料供給弁による排気への燃料供給と、前記内燃機関での燃焼状態を制御することで排気空燃比をリッチ化するリッチ燃焼との少なくとも何れか一方により、前記所定量の燃料成分を供給してもよい。燃料供給弁による燃料供給で燃料成分の供給を行うと、排気に供給された燃料は燃焼雰囲気に晒されたものではないため、一般的には重質な燃料成分がフィルタに吸着することになる。一方で、リッチ燃焼による燃料供給は、一般には燃焼雰囲気に晒された軽質な燃料成分がフィルタに供給されることになる。このように性質の異なる燃料成分を供給することを可能にすることで、フィルタに捕集されたPMの酸化効率や、内燃機関での燃焼条件に応じた好適な燃料成分の供給が実現できる。   In the exhaust gas purification apparatus described above, when the filter regeneration processing is performed by the filter regeneration processing unit, the fuel supply unit is located upstream of the oxidation catalyst in a state where the EGR gas amount is increased by the EGR device. At least one of fuel supply to the exhaust gas by a fuel supply valve provided in the exhaust passage on the side and rich combustion that enriches the exhaust air-fuel ratio by controlling the combustion state in the internal combustion engine, A fixed amount of fuel component may be supplied. When the fuel component is supplied by the fuel supply by the fuel supply valve, the fuel supplied to the exhaust is not exposed to the combustion atmosphere, and therefore, generally the heavy fuel component is adsorbed to the filter. . On the other hand, in the fuel supply by rich combustion, generally, a light fuel component exposed to a combustion atmosphere is supplied to the filter. By making it possible to supply fuel components having different properties in this way, it is possible to realize a suitable supply of fuel components according to the oxidation efficiency of PM collected by the filter and the combustion conditions in the internal combustion engine.

例えば、前記燃料供給部は、前記リッチ燃焼により燃料成分を供給した後に前記燃料供給弁により燃料成分を供給することで、前記所定量の燃料成分の供給を行うようにしてもよい。このように燃料成分の供給を行うことで、フィルタに対して軽質な燃料成分を送り込みPMの酸化しやすい状況を形成した上で重質な燃料成分を送り込むことが可能となる。その結果、フィルタに捕集されたPMの酸化効率が向上し、フィルタ再生処理に要する時間の短縮化が期待できる。   For example, the fuel supply unit may supply the predetermined amount of the fuel component by supplying the fuel component by the fuel supply valve after supplying the fuel component by the rich combustion. By supplying the fuel component in this way, it is possible to send a light fuel component to the filter and form a situation in which PM is easily oxidized, and then send a heavy fuel component. As a result, the oxidation efficiency of PM collected by the filter can be improved, and the time required for the filter regeneration process can be shortened.

また、燃料供給部による所定量の燃料成分の供給に関し別法として、前記燃料供給部は、前記所定量の値が、前記リッチ燃焼が行われた場合にスモークを生じ得るスモーク発生閾値を超える場合には、該リッチ燃焼による燃料成分の供給を行わず、前記燃料供給弁により燃料成分を供給してもよい。リッチ燃焼による燃料成分の供給によれば、軽質な燃料成分をフィルタに送り込むことができるため、PMの酸化効率を高めることが期待されるが、一方で内燃機関の燃焼を介した燃料成分の供給であるため、供給量が多くなるとスモークの発生が懸念される。そこで、フィルタ再生処理のために、スモークの発生が想定される燃料成分の供給量、すなわちスモーク発生閾値を超える量の燃料成分の供給を行う必要がある場合には、リッチ燃焼による燃料成分の供給を行わず、燃料供給弁による供給を行うことで、スモーク発生を抑制することが可能となる。   Further, as another method for supplying a predetermined amount of fuel component by the fuel supply unit, the fuel supply unit has a case in which the value of the predetermined amount exceeds a smoke generation threshold that can cause smoke when the rich combustion is performed. Alternatively, the fuel component may be supplied by the fuel supply valve without supplying the fuel component by the rich combustion. According to the supply of fuel components by rich combustion, light fuel components can be sent to the filter, so it is expected to improve the oxidation efficiency of PM. On the other hand, supply of fuel components through combustion of the internal combustion engine Therefore, there is a concern about the generation of smoke when the supply amount increases. Therefore, if it is necessary to supply a fuel component that is expected to generate smoke, that is, an amount that exceeds the smoke generation threshold, for the filter regeneration process, supply of the fuel component by rich combustion By performing the supply by the fuel supply valve without performing the above, it is possible to suppress the generation of smoke.

ここで、上述までの排気浄化装置において、前記所定量の燃料成分は、前記フィルタ再生処理部によって酸化除去される粒子状物質の捕集量が多いほど、増量されてもよい。これにより、フィルタに捕集されたPMの酸化除去を効果的に行うことができる。また、フィルタ再生処理のために供給される燃料成分の増量限度に関し、前記所定量の燃料成分は、前記フィルタ再生処理時に前記フィルタでの粒子状物質の酸化可能な量を上限として増量されてもよい。このように燃料成分の増量限度が設定されることで、過度な燃料成分の供給による影響、例えば、燃料被毒によるPMの酸化効率の低下や燃料成分の外部への放出等を抑制することができる。   Here, in the exhaust gas purification apparatus described above, the predetermined amount of fuel component may be increased as the amount of particulate matter that is oxidized and removed by the filter regeneration processing unit increases. Thereby, the oxidation removal of PM collected by the filter can be performed effectively. Further, regarding the increase limit of the fuel component supplied for the filter regeneration process, the predetermined amount of the fuel component may be increased up to an amount that can oxidize the particulate matter in the filter during the filter regeneration process. Good. By setting the increase limit of the fuel component in this way, it is possible to suppress the influence caused by the excessive supply of the fuel component, for example, the decrease in the oxidation efficiency of PM due to fuel poisoning or the release of the fuel component to the outside. it can.

また、上述までの排気浄化装置において、前記所定量の燃料成分は、前記フィルタに流れ込む排気の空燃比がリーン側の空燃比であるほど少なく設定されてもよい。これは、排気空燃比がリーン側の空燃比であるほど、フィルタには多くの酸素が供給されているため、より少ない燃料成分でPMの酸化効率を好適に維持することが可能となることによる。   In the exhaust gas purification apparatus described above, the predetermined amount of fuel component may be set to be smaller as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter is the leaner air-fuel ratio. This is because, as the exhaust air-fuel ratio is the leaner air-fuel ratio, more oxygen is supplied to the filter, so that it is possible to favorably maintain the PM oxidation efficiency with fewer fuel components. .

本発明によれば、SCRFを有する内燃機関の排気浄化装置において、速やかなフィルタ再生処理が実現され得る。   According to the present invention, rapid filter regeneration processing can be realized in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having SCRF.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of an exhaust-air-purification device of an internal-combustion engine concerning the present invention. 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において実行される、フィルタ再生処理制御に関する第一のフローチャートである。3 is a first flowchart regarding filter regeneration processing control executed in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. 図2に示すフィルタ再生処理制御で算出される燃料成分の供給量に関し、該供給量の決定過程を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a determination process of the supply amount with respect to the supply amount of the fuel component calculated by the filter regeneration processing control shown in FIG. 2. 図2に示すフィルタ再生処理制御で算出されるEGRガスの増量分に関し、該増量分の決定過程を説明するための第一の図である。FIG. 3 is a first diagram for explaining a determination process of an increase amount of EGR gas calculated by the filter regeneration processing control shown in FIG. 2. 図2に示すフィルタ再生処理制御で算出されるEGRガスの増量分に関し、該増量分の決定過程を説明するための第二の図である。FIG. 6 is a second diagram for explaining a determination process of the increase amount of the EGR gas calculated by the filter regeneration process control shown in FIG. 2. 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において実行される、フィルタ再生処理制御に関する第二のフローチャートである。It is a 2nd flowchart regarding the filter regeneration process control performed in the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention. 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において実行される、フィルタ再生処理制御に関する第三のフローチャートである。6 is a third flowchart regarding filter regeneration processing control executed in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の排気系および一部の吸気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。   An embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings attached to the present specification. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust system and a part of an intake system of an internal combustion engine according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle. However, the internal combustion engine according to the present invention is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine or the like.

内燃機関1には吸気通路15および排気通路2が接続されている。吸気通路15には、エアフローメータ16及びスロットル弁17が設けられている。エアフローメータ16は内燃機関1の吸入空気量を検知する。スロットル弁17は内燃機関1の吸入空気量を調整する。   An intake passage 15 and an exhaust passage 2 are connected to the internal combustion engine 1. An air flow meter 16 and a throttle valve 17 are provided in the intake passage 15. The air flow meter 16 detects the intake air amount of the internal combustion engine 1. The throttle valve 17 adjusts the intake air amount of the internal combustion engine 1.

また、排気通路2には、排気中のNOxをアンモニアを還元剤として選択還元する選択還元NOx触媒(以下、単に「SCR触媒」という)が、排気中の粒子状物質(PM)を捕集するウォールフロー型のフィルタに担持されて形成されるSCRF4が設けられている。そして、SCRF4に担持されたSCR触媒おいて還元剤として作用するアンモニアを生成するために、尿素タンク8に貯留されている、アンモニアの前駆体である尿素水が、SCRF4の上流側に位置する供給弁7によって排気中に供給される。供給弁7から供給された尿素水が排気の熱で加水分解されて、アンモニアが生成され、当該アンモニアがSCRF4に担持されたSCR触媒に吸着することで、アンモニアと排気中のNOxとの還元反応が生じ、NOxの浄化が行われる。本実施例では、上記の通り供給弁7から尿素水が供給されるが、それに代えて、アンモニア又はアンモニア水を直接排気に供給してもよい。   In the exhaust passage 2, a selective reduction NOx catalyst (hereinafter simply referred to as “SCR catalyst”) that selectively reduces NOx in the exhaust using ammonia as a reducing agent collects particulate matter (PM) in the exhaust. SCRF4 formed by being supported by a wall flow type filter is provided. Then, in order to generate ammonia that acts as a reducing agent in the SCR catalyst supported on the SCRF 4, urea water that is a precursor of ammonia stored in the urea tank 8 is located upstream of the SCRF 4. It is supplied into the exhaust by a valve 7. The urea water supplied from the supply valve 7 is hydrolyzed by the heat of the exhaust to generate ammonia, and the ammonia is adsorbed on the SCR catalyst supported on the SCRF 4, thereby reducing the ammonia and NOx in the exhaust. And NOx purification is performed. In the present embodiment, urea water is supplied from the supply valve 7 as described above, but ammonia or ammonia water may be directly supplied to the exhaust gas instead.

SCRF4の下流側に、SCRF4からスリップしてくるアンモニアを酸化するための酸化触媒(以下、「ASC触媒」)5が設けられている。また、ASC触媒5は、酸化触媒と、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元するSCR触媒とを組み合わせることで構成された触媒であってもよい。この場合、例えば、酸化アルミニウム(Al)やゼオライト等を材料とする担体に白金(Pt)等の貴金属を担持させることで酸化触媒を形成し、ゼオライトを材料とする担体に銅(Cu)や鉄(Fe)等の卑金属を担持させることでSCR触媒を形成してもよい。ASC触媒5をこのような構成の触媒とすることで、排気中のHC、CO、及びアンモニアを酸化させることができ、さらに、アンモニアの一部を酸化させることでNOxを生成すると共に該生成されたNOxを、余剰のアンモニアで還元することもできる。 An oxidation catalyst (hereinafter referred to as “ASC catalyst”) 5 for oxidizing ammonia slipping from SCRF 4 is provided downstream of SCRF 4. The ASC catalyst 5 may be a catalyst configured by combining an oxidation catalyst and an SCR catalyst that reduces ammonia in exhaust gas using ammonia as a reducing agent. In this case, for example, an oxidation catalyst is formed by supporting a noble metal such as platinum (Pt) on a carrier made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zeolite, or the like, and copper (Cu SCR catalyst may be formed by supporting a base metal such as iron or iron (Fe). By using the ASC catalyst 5 as a catalyst having such a configuration, HC, CO, and ammonia in the exhaust can be oxidized, and further, NOx is generated and generated by oxidizing a part of ammonia. NOx can also be reduced with excess ammonia.

更に、SCRF4および供給弁7の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒3が設けられている。そして、酸化触媒3に流れ込む排気を介して酸化触媒3に内燃機関1の燃料を供給可能な燃料供給弁6が、当該酸化触媒3の上流側に配置されている。燃料供給弁6から排気に供給された燃料は、酸化触媒3により酸化され、下流に位置するSCRF4に流れ込む排気の温度を昇温させ得る。   Furthermore, an oxidation catalyst 3 having an oxidation function is provided upstream of the SCRF 4 and the supply valve 7. A fuel supply valve 6 that can supply the fuel of the internal combustion engine 1 to the oxidation catalyst 3 through the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 3 is disposed on the upstream side of the oxidation catalyst 3. The fuel supplied to the exhaust from the fuel supply valve 6 is oxidized by the oxidation catalyst 3, and the temperature of the exhaust flowing into the SCRF 4 located downstream can be raised.

さらに、酸化触媒3の下流側には、酸化触媒3から流れ出る排気の温度を検出する温度センサ9が設けられ、SCRF4の上流側には、SCRF4に流れ込む排気中のNOxを検出するNOxセンサ10が設けられ、SCRF4の下流側には、SCRF4から流れ出る排気中のNOxを検出するNOxセンサ11と、その排気温度を検出する温度センサ12が設けられている。そして、内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されており、該ECU20は内燃機関1の運転状態や排気浄化装置等を制御するユニットである。ECU20には、上述した温度センサ9、12、NOxセンサ10、11の他、エアフローメータ16、クランクポジションセンサ21及びアクセル開度センサ22が電気的に接続され、各センサの検出値がECU20に渡される。したがって、ECU20は、エアフローメータの検出値に基づく吸入空気量や、クランクポジションセンサ21の検出
に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ22の検出に基づく機関負荷等の内燃機関1の運転状態を把握可能である。
Further, a temperature sensor 9 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the oxidation catalyst 3 is provided on the downstream side of the oxidation catalyst 3, and a NOx sensor 10 for detecting NOx in the exhaust gas flowing into the SCRF 4 is provided on the upstream side of the SCRF 4. Provided on the downstream side of the SCRF 4 are a NOx sensor 11 for detecting NOx in the exhaust gas flowing out from the SCRF 4 and a temperature sensor 12 for detecting the exhaust gas temperature. The internal combustion engine 1 is also provided with an electronic control unit (ECU) 20 that controls the operating state of the internal combustion engine 1, an exhaust purification device, and the like. In addition to the temperature sensors 9 and 12 and the NOx sensors 10 and 11 described above, the ECU 20 is electrically connected to an air flow meter 16, a crank position sensor 21, and an accelerator opening sensor 22, and detection values of the sensors are passed to the ECU 20. It is. Therefore, the ECU 20 determines the operating state of the internal combustion engine 1 such as the intake air amount based on the detected value of the air flow meter, the engine speed based on the detection of the crank position sensor 21, and the engine load based on the detection of the accelerator opening sensor 22. It is possible to grasp.

なお、本実施例では、SCRF4に流れ込む排気中のNOxはNOxセンサ10によって検出可能であるが、内燃機関1から排出される排気(SCRF4に浄化される前の排気であり、すなわちSCRF4に流れ込む排気)に含まれるNOxは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関1の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ECU20は、温度センサ9もしくは酸化触媒3の上流側に設けられた温度センサ(図示せず)によって検出される排気温度に基づいて、酸化触媒3の温度を推定することが可能であり、また、温度センサ12もしくはSCRF4の上流側に設けられた温度センサ(図示せず)によって検出される排気温度に基づいて、SCRF4およびASC触媒5の温度を推定することが可能である。   In this embodiment, the NOx in the exhaust gas flowing into the SCRF 4 can be detected by the NOx sensor 10, but the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine 1 (the exhaust gas before being purified by the SCRF 4, that is, the exhaust gas flowing into the SCRF 4). NOx included in the internal combustion engine 1 is related to the operation state of the internal combustion engine, and can be estimated based on the operation state of the internal combustion engine 1. Further, the ECU 20 can estimate the temperature of the oxidation catalyst 3 based on the exhaust temperature detected by the temperature sensor 9 or a temperature sensor (not shown) provided on the upstream side of the oxidation catalyst 3. Further, it is possible to estimate the temperatures of the SCRF 4 and the ASC catalyst 5 based on the exhaust temperature detected by the temperature sensor 12 or a temperature sensor (not shown) provided on the upstream side of the SCRF 4.

そして、このように検出、推定される排気中のNOx量(NOx濃度)に応じて、ECU20は供給弁7に指示を出し、NOxの還元浄化に必要な量の尿素水が排気中に供給される。詳細には、以下の式1で決定されるSCRF4によるNOx浄化率が、所定の範囲(図4Aに示すPmin〜Pmaxの範囲)に収まるように、供給弁7からの尿素水供給が制御される。
NOx浄化率 = 1−(NOxセンサ11の検出値)/(NOxセンサ10の検出値) ・・・(式1)
なお、SCRF4が活性された状態にない場合には、供給された尿素水を用いてのNOx浄化を効果的に行えないことから、供給弁7からの尿素水供給は、推定されるSCRF4の温度が、該触媒が活性状態にある所定温度以上となっている場合に行われる。
Then, according to the NOx amount (NOx concentration) in the exhaust gas detected and estimated in this way, the ECU 20 issues an instruction to the supply valve 7, and an amount of urea water necessary for NOx reduction purification is supplied into the exhaust gas. The Specifically, the urea water supply from the supply valve 7 is controlled so that the NOx purification rate by the SCRF 4 determined by the following equation 1 falls within a predetermined range (Pmin to Pmax shown in FIG. 4A). .
NOx purification rate = 1- (detected value of NOx sensor 11) / (detected value of NOx sensor 10) (Expression 1)
Note that when the SCRF 4 is not in an activated state, NOx purification using the supplied urea water cannot be performed effectively, so the urea water supply from the supply valve 7 is the estimated temperature of the SCRF 4 Is carried out when the catalyst is at or above a predetermined temperature at which it is active.

また、排気通路2における燃料供給弁6よりも上流側には、EGR通路13の一端が接続されている。EGR通路13の他端は、吸気通路15におけるスロットル弁17よりも下流側に接続されている。また、EGR通路13にはEGR弁14が設けられている。このような構成により、内燃機関1から排出された排気の一部がEGRガスとしてEGR通路13を通して吸気通路15に導入される。これにより、EGRガスが内燃機関1に供給され、内燃機関1での燃焼温度等の制御を介して排気中のNOx量の抑制等が図られる。なお、EGR通路13を通して吸気通路15に導入されるEGRガス量は、ECU20に電気的に接続されたEGR弁14によって調整される。   Further, one end of the EGR passage 13 is connected to the exhaust passage 2 upstream of the fuel supply valve 6. The other end of the EGR passage 13 is connected downstream of the throttle valve 17 in the intake passage 15. Further, an EGR valve 14 is provided in the EGR passage 13. With such a configuration, a part of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is introduced into the intake passage 15 through the EGR passage 13 as EGR gas. Thereby, the EGR gas is supplied to the internal combustion engine 1, and the amount of NOx in the exhaust gas is suppressed through the control of the combustion temperature and the like in the internal combustion engine 1. The amount of EGR gas introduced into the intake passage 15 through the EGR passage 13 is adjusted by an EGR valve 14 that is electrically connected to the ECU 20.

このように構成される内燃機関1の排気浄化装置において、SCRF4により、排気中のNOx浄化およびPM除去が行われる。ここで、SCRF4には、捕集されたPMが徐々に堆積し、その堆積量がある程度の量を超えると、内燃機関1の運転に支障を及ぼし得る。そこで、本実施例においては、ECU20によって、SCRF4に堆積したPMを除去するためのフィルタ再生処理が実行される。本実施例に係るフィルタ再生処理は、燃料供給弁6から燃料を供給し、それによって燃料を酸化触媒3に供給することで実現される。酸化触媒3において燃料が酸化されると酸化熱が生じる。この酸化熱によってSCRF4に流入する排気が加熱され、SCRF4の温度が上昇する。フィルタ再生処理の実行時においては、燃料供給弁6からの燃料供給量を制御することで、SCRF4の温度をPMの酸化が促進される所定のフィルタ再生温度(例えば、600〜650℃)まで上昇させる。その結果、SCRF4に堆積したPMが酸化除去され、SCRF4のPM捕集能力が再生される。   In the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine 1 configured as described above, the NOx purification and PM removal in the exhaust gas are performed by the SCRF 4. Here, when the collected PM gradually accumulates on the SCRF 4 and the accumulated amount exceeds a certain amount, the operation of the internal combustion engine 1 may be hindered. Therefore, in the present embodiment, the filter regeneration process for removing the PM deposited on the SCRF 4 is executed by the ECU 20. The filter regeneration process according to the present embodiment is realized by supplying fuel from the fuel supply valve 6 and thereby supplying the fuel to the oxidation catalyst 3. When the fuel is oxidized in the oxidation catalyst 3, heat of oxidation is generated. The exhaust heat flowing into SCRF 4 is heated by this oxidation heat, and the temperature of SCRF 4 rises. At the time of executing the filter regeneration process, the temperature of the SCRF 4 is raised to a predetermined filter regeneration temperature (for example, 600 to 650 ° C.) that promotes the oxidation of PM by controlling the amount of fuel supplied from the fuel supply valve 6. Let As a result, the PM deposited on SCRF4 is oxidized and removed, and the PM collection ability of SCRF4 is regenerated.

本実施例では、前回のフィルタ再生処理の実行が終了してから所定時間が経過する毎にフィルタ再生処理の実行が要求されてもよく、別法として、内燃機関1を搭載した車両が所定の走行距離を走行する毎にフィルタ再生処理の実行を要求してもよい。また、SCRF4におけるPM堆積量が所定の堆積量に達する毎にフィルタ再生処理の実行を要求して
もよい。なお、SCRF4におけるPM堆積量は、内燃機関1での燃料噴射量、SCRF4に流入する排気の流量、及びSCRF4の温度等の履歴に基づいて推定することができる。そして、フィルタ再生処理の実行が要求された時に、酸化触媒3の温度が所定の活性温度以上の場合、フィルタ再生処理が実行される(即ち、燃料供給弁6からの燃料供給が実行される)。当該所定の活性温度は、燃料供給弁6から供給された燃料を酸化触媒3においてある程度酸化させることが可能な温度である。この所定の活性温度は、酸化触媒3の種類及び構成に応じて定まる温度であり、実験等に基づいて予め定められている。
In the present embodiment, the execution of the filter regeneration processing may be requested every time a predetermined time has elapsed since the previous execution of the filter regeneration processing has ended. As an alternative, a vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted is predetermined. You may request | require execution of a filter reproduction | regeneration process every time it travels a travel distance. Alternatively, the filter regeneration process may be requested every time the PM deposition amount in the SCRF 4 reaches a predetermined deposition amount. Note that the PM accumulation amount in the SCRF 4 can be estimated based on the history of the fuel injection amount in the internal combustion engine 1, the flow rate of the exhaust gas flowing into the SCRF 4, the temperature of the SCRF 4, and the like. When execution of the filter regeneration process is requested, if the temperature of the oxidation catalyst 3 is equal to or higher than a predetermined activation temperature, the filter regeneration process is performed (that is, fuel supply from the fuel supply valve 6 is performed). . The predetermined activation temperature is a temperature at which the fuel supplied from the fuel supply valve 6 can be oxidized to some extent in the oxidation catalyst 3. This predetermined activation temperature is a temperature determined according to the type and configuration of the oxidation catalyst 3, and is determined in advance based on experiments and the like.

ここで、SCRF4に担持されているSCR触媒は、還元反応に供するアンモニアが酸化されにくくするために、その酸化能力は非常に低く設定されている。そのため、上記の通り、SCRF4に捕集されているPMを酸化除去するために要するフィルタ再生処理に比較的長い時間を要する傾向がある。そこで、本実施例では、ECU20が、図2に示すSCRF4に捕集されたPMを酸化除去するためのフィルタ再生処理制御を実行することで、フィルタ再生処理に要する時間の短縮化と、その際の内燃機関1の排気浄化装置全体のNOx浄化率の維持が図られる。当該制御は、ECU20に格納された制御プログラムが実行することで、行われる。   Here, the SCR catalyst supported on the SCRF 4 is set to have a very low oxidation capacity in order to make it difficult for the ammonia used for the reduction reaction to be oxidized. Therefore, as described above, there is a tendency that a relatively long time is required for the filter regeneration process required for oxidizing and removing the PM collected by the SCRF 4. Therefore, in this embodiment, the ECU 20 executes filter regeneration processing control for oxidizing and removing PM collected by the SCRF 4 shown in FIG. 2, thereby reducing the time required for the filter regeneration processing. The NOx purification rate of the whole exhaust gas purification device of the internal combustion engine 1 is maintained. The control is performed by executing a control program stored in the ECU 20.

先ず、S101では、フィルタ再生処理を実行するための条件が成立しているか否かが判定される。例えば、上記の通り、前回のフィルタ再生処理の実行が終了してから所定時間が経過したことをもって、当該条件が成立していると判断することができる。S101で肯定判定されるとS102へ進み、否定判定されると再びS101の処理が行われる。なお、その他のフィルタ再生処理の実行条件については、内燃機関1を搭載した車両が所定の走行距離を走行した場合や、内燃機関1の運転履歴(燃料噴射量、排気流量、SCRF4の温度等の履歴)から推定されるSCRF4でのPM堆積量が所定の堆積量に達した場合に、当該条件が成立したと判定してもよい。   First, in S101, it is determined whether a condition for executing the filter regeneration process is satisfied. For example, as described above, it can be determined that the condition is satisfied when a predetermined time has elapsed since the previous execution of the filter regeneration process was completed. If a positive determination is made in S101, the process proceeds to S102, and if a negative determination is made, the process of S101 is performed again. As for other conditions for executing the filter regeneration processing, the vehicle mounted with the internal combustion engine 1 travels a predetermined travel distance, the operation history of the internal combustion engine 1 (fuel injection amount, exhaust flow rate, SCRF 4 temperature, etc.). When the PM deposition amount at SCRF 4 estimated from the history reaches a predetermined deposition amount, it may be determined that the condition is satisfied.

次に、S102では、フィルタ再生処理において、SCRF4における捕集PMを酸化除去するために要する、燃料供給弁6からの燃料成分の供給量X0が算出される。ここで、図3に基づいて、燃料成分の供給量の算出について説明する。上記の通り、SCRF4に捕集されたPMを酸化除去するためには、SCRF4に流入する排気の温度を昇温させて、SCRF4の温度をPM酸化が促進される所定のフィルタ再生温度にまで上昇させる必要がある。しかしながら、本願発明者は、SCRF4でのPM酸化において、単にSCRF4の温度を上昇させるのではなく、SCRF4に捕集されているPMを所定量の燃料成分と併存させた状態でSCRF4の温度を上昇させた方が、フィルタ再生処理に要する時間を短縮化できることに着目した。これは、SCRF4に吸着された燃料成分がPMに対してある程度存在することで、PMが効率的に酸化されることによるものと考えられる。なお、本実施例では、このようにフィルタ再生処理時にSCRF4においてPMと併存する燃料成分を、「併存燃料」と称する。   Next, in S102, the supply amount X0 of the fuel component from the fuel supply valve 6 required for oxidizing and removing the collected PM in the SCRF 4 is calculated in the filter regeneration process. Here, calculation of the supply amount of the fuel component will be described with reference to FIG. As described above, in order to oxidize and remove PM collected by SCRF4, the temperature of the exhaust gas flowing into SCRF4 is raised, and the temperature of SCRF4 is increased to a predetermined filter regeneration temperature at which PM oxidation is promoted. It is necessary to let However, the present inventor does not simply increase the temperature of SCRF4 in PM oxidation at SCRF4, but increases the temperature of SCRF4 in a state where PM collected in SCRF4 coexists with a predetermined amount of fuel components. We focused on the fact that the time required for the filter regeneration processing can be shortened. This is considered to be due to the fact that the fuel component adsorbed on SCRF 4 is present to some extent with respect to PM, so that PM is efficiently oxidized. In this embodiment, the fuel component coexisting with PM in SCRF 4 during the filter regeneration process is referred to as “coexisting fuel”.

そこで、S102においては、燃料成分の供給量X0は、フィルタ再生処理が行われる時点において酸化触媒3により酸化可能な燃料成分量X1を、量X2超える量として算出される(図3を参照)。すなわち、量X1の燃料成分は、酸化触媒3によって酸化されることで排気温度を上昇させるものと想定される燃料成分であり、本実施例では、「排気昇温燃料」と称する。供給量X0の燃料成分のうち排気昇温燃料の量X1を超える、量X2の燃料成分は、酸化触媒3によって酸化されないため、酸化触媒3をすり抜けてその下流に位置するSCRF4に流れ込み、PM酸化の促進に供される併存燃料となるものと想定される。   Therefore, in S102, the fuel component supply amount X0 is calculated as an amount exceeding the amount X2 of the fuel component amount X1 that can be oxidized by the oxidation catalyst 3 at the time when the filter regeneration process is performed (see FIG. 3). That is, the fuel component of the amount X1 is a fuel component that is assumed to raise the exhaust gas temperature by being oxidized by the oxidation catalyst 3, and is referred to as “exhaust temperature rising fuel” in this embodiment. The fuel component of the amount X2, which exceeds the amount X1 of the exhaust temperature rising fuel among the fuel components of the supply amount X0, is not oxidized by the oxidation catalyst 3, and thus flows through the oxidation catalyst 3 and flows into the SCRF 4 located downstream thereof, and PM oxidation It is assumed that it will be a co-existing fuel for promotion of

より詳細には、排気昇温燃料の量X1は、温度センサ9の検出値に基づいて推定される酸化触媒3の温度に基づいて設定される。一般には、酸化触媒3の温度が活性温度に到達
していれば、酸化触媒3の温度が高いほど、排気昇温燃料の量X1は大きくなる。一方で、併存燃料の量X2は、SCRF4に捕集されているPMの酸化除去に応じた量とされる。なお、本願発明者は、SCRF4に捕集されているPM量に対して所定割合の燃料成分が、併存燃料として供給されたときに、捕集PMが特に効率的に酸化除去されることを見出した。そこで、本実施例では、SCRF4に関して当該所定割合を事前の実験等で決定しておき、フィルタ再生処理制御が行われる時点でSCRF4に捕集されているPM量と、この所定割合とに基づいて、併存燃料の量X2を算出するようにする。
More specifically, the amount X1 of the exhaust gas temperature raising fuel is set based on the temperature of the oxidation catalyst 3 estimated based on the detection value of the temperature sensor 9. In general, if the temperature of the oxidation catalyst 3 has reached the activation temperature, the higher the temperature of the oxidation catalyst 3, the greater the amount X1 of the exhaust temperature raising fuel. On the other hand, the amount X2 of the coexisting fuel is set to an amount corresponding to the oxidation removal of PM collected in the SCRF4. The inventor of the present application finds that the collected PM is oxidized and removed particularly efficiently when a predetermined ratio of the fuel component to the amount of PM collected in the SCRF 4 is supplied as the coexisting fuel. It was. Therefore, in this embodiment, the predetermined ratio for SCRF4 is determined by a prior experiment or the like, and based on the amount of PM collected in SCRF4 at the time when filter regeneration processing control is performed, and this predetermined ratio. The amount X2 of the coexisting fuel is calculated.

なお、当該併存燃料の量X2の算出にあたっては、SCRF4で酸化可能な燃料成分の量が上限値として設定されている。これは、SCRF4で酸化可能な量を超える燃料成分が併存燃料としてSCRF4に供給されると、SCRF4に担持されているSCR触媒が燃料被毒し、NOxの浄化率が著しく低下するとともに、併存燃料自身も十分に酸化されず、かえってPMの酸化除去が効果的に行われなくなるからである。そこで、具体的には、温度センサ12の検出値に基づいて推定されるSCRF4の温度に従って、SCRF4の酸化能力に応じた上限値X3が設定される(図3を参照)。そして、上記の通り捕集PM量と所定割合に基づいて算出された併存燃料の量X2が、当該上限値を超えない場合には、その算出量が最終的な併存燃料の量とされ、一方で、算出された併存燃料の量X2が当該上限値を超えた場合には、その上限値の量(X3)が最終的な併存燃料の量とされる。   In calculating the amount X2 of the coexisting fuel, the amount of the fuel component that can be oxidized by the SCRF 4 is set as the upper limit value. This is because when the fuel component exceeding the amount that can be oxidized by SCRF4 is supplied to SCRF4 as the coexisting fuel, the SCR catalyst carried on SCRF4 is poisoned by the fuel, the NOx purification rate is remarkably lowered, and the coexisting fuel This is because the oxidization and removal of PM cannot be effectively performed. Therefore, specifically, an upper limit value X3 corresponding to the oxidation capability of SCRF4 is set according to the temperature of SCRF4 estimated based on the detection value of temperature sensor 12 (see FIG. 3). When the amount X2 of the coexisting fuel calculated based on the collected PM amount and the predetermined ratio as described above does not exceed the upper limit, the calculated amount is set as the final amount of the coexisting fuel, When the calculated amount X2 of the coexisting fuel exceeds the upper limit value, the amount (X3) of the upper limit value is set as the final coexisting fuel amount.

S102の処理が終了すると、S103へ進む。S103では、フィルタ再生処理時におけるEGRガス量を、フィルタ再生処理を行っていないとき(非フィルタ再生処理時)のEGRガス量より増量すべく、その増量分ΔYが算出される。上述したように、本実施例では、捕集されたPMの燃焼を促進させるためにSCRF4に併存燃料が送り込まれる。このとき、SCRF4に到達した併存燃料は、本来であればNOx還元のためにアンモニアが吸着するSCR触媒のサイト上に吸着することになる。その結果、PMの酸化効率を向上させる一方で、図4Aに示すようにSCRF4によるNOx浄化能を低下させることになる。図4Aにおいては、低下したSCRF4のNOx浄化率(NOx浄化能に相当)はΔPで表わされ、低下後のNOx浄化率はP1となり、排気浄化装置としてあるべきNOx浄化率の範囲(Pmin〜Pmax)から逸脱した状態となる。そこで、このNOx浄化率の低下分ΔPを補償するために、EGRガスの増量分ΔYがS103で算出されることになる。   When the process of S102 ends, the process proceeds to S103. In S103, the increase amount ΔY is calculated in order to increase the EGR gas amount during the filter regeneration process from the EGR gas amount when the filter regeneration process is not performed (during the non-filter regeneration process). As described above, in this embodiment, the coexisting fuel is fed into the SCRF 4 in order to promote the combustion of the collected PM. At this time, the coexisting fuel that has reached SCRF4 is adsorbed on the SCR catalyst site where ammonia is adsorbed for NOx reduction. As a result, while improving the oxidation efficiency of PM, the NOx purification ability by SCRF4 is reduced as shown in FIG. 4A. In FIG. 4A, the reduced NOx purification rate (corresponding to the NOx purification capacity) of SCRF4 is represented by ΔP, the reduced NOx purification rate becomes P1, and the range of the NOx purification rate (Pmin˜ Pmax). Therefore, in order to compensate for the decrease ΔP in the NOx purification rate, the increase amount ΔY of EGR gas is calculated in S103.

具体的には、併存燃料の量X2が多くなるほど、SCRF4によるNOx浄化率の低下分ΔPが大きくなると考えられることから、図4Bに示すように、併存燃料X2が多くなるほどEGRガスの増量分ΔYを多くする。これにより、内燃機関1の燃焼に供されるEGRガス量が、非フィルタ再生処理時の量よりも増量されて、排気中のNOx量を低減することができる。このEGRガスの増量によるNOx量低減が、上述した併存燃料によるNOx浄化率の低下を補償することとなる。なお、一般に、EGRガス量は、内燃機関1の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に基づいて、燃焼に適した量のEGRガスが供給される。そのため、上記のようにNOx浄化能の補償のためにEGRガス量を増加させた場合、その影響が少なからず現れる可能性がある。しかし、当該EGRガスの増量はフィルタ再生処理中に一時的に行われるものであるから、当該影響の及ぶ範囲を可及的に小さくすることができる。また、仮にNOx浄化能の補償のためのEGRガスの増量が内燃機関1の運転状態に好ましくない影響を与え得る場合には、許容し得る影響の範囲において最大限のEGRガスの増量を行えばよい。   Specifically, it is considered that the decrease ΔP of the NOx purification rate due to SCRF4 increases as the amount X2 of the coexisting fuel increases. Therefore, as shown in FIG. 4B, the increase ΔY in the EGR gas as the coexisting fuel X2 increases. To increase. As a result, the amount of EGR gas provided for combustion of the internal combustion engine 1 is increased from the amount during non-filter regeneration processing, and the amount of NOx in the exhaust can be reduced. The reduction in the NOx amount due to the increase in the EGR gas compensates for the decrease in the NOx purification rate due to the above-mentioned coexisting fuel. In general, the EGR gas amount is supplied with an amount of EGR gas suitable for combustion based on the operating state of the internal combustion engine 1, such as the engine load and the engine speed. Therefore, when the amount of EGR gas is increased to compensate for the NOx purification ability as described above, there is a possibility that the influence will appear not a little. However, since the increase in the EGR gas is temporarily performed during the filter regeneration process, the affected range can be made as small as possible. Further, if an increase in EGR gas for compensating the NOx purification capacity can adversely affect the operating state of the internal combustion engine 1, the maximum increase in EGR gas can be performed within the allowable range of influence. Good.

S103の処理が終了すると、S104へ進む。S104では、S102で算出された供給量X0(X1+X2)の燃料成分の供給を行うべく、燃料供給弁6からの燃料供給を行うとともに、S103で算出された増量分ΔYのEGRガスの増量を行うべく、EGR
弁14の開度調整を行うことで、本実施例におけるフィルタ再生処理が実行される。そして、S105では、そのフィルタ再生処理の終了タイミングか否かが判定される。具体的には、フィルタ再生処理が開始されてからの経過時間や、温度センサ12で検出される排気温度推移等に基づいて、フィルタ再生処理の終了タイミングが判定される。S105で肯定判定されると、S106へ進み、否定判定されると再度S105の判定が行われる。
When the process of S103 ends, the process proceeds to S104. In S104, fuel is supplied from the fuel supply valve 6 in order to supply the fuel component of the supply amount X0 (X1 + X2) calculated in S102, and the EGR gas is increased by ΔY calculated in S103. EGR
By performing the opening degree adjustment of the valve 14, the filter regeneration process in the present embodiment is executed. In S105, it is determined whether or not it is the end timing of the filter regeneration process. Specifically, the end timing of the filter regeneration process is determined based on the elapsed time from the start of the filter regeneration process, the exhaust gas temperature transition detected by the temperature sensor 12, and the like. If a positive determination is made in S105, the process proceeds to S106, and if a negative determination is made, the determination in S105 is performed again.

S106では、S104で実行開始されたフィルタ再生処理のための、燃料供給弁6からの燃料供給とEGRガスの増量が中止される。これにより、内燃機関1におけるEGRガス量は、非フィルタ再生処理時の内燃機関1の運転状態に応じた量に戻されることになる。S106の処理が終了すると、再び本制御が繰り返される。   In S106, the fuel supply from the fuel supply valve 6 and the increase in EGR gas for the filter regeneration process started in S104 are stopped. Thereby, the amount of EGR gas in the internal combustion engine 1 is returned to an amount corresponding to the operating state of the internal combustion engine 1 during the non-filter regeneration process. When the process of S106 ends, this control is repeated again.

本制御によれば、SCRF4に併存燃料として積極的に燃料成分を供給することで、SCRF4に捕集されたPMを効率的に燃焼するとともに、併存燃料に起因するSCRF4によるNOx浄化能の低下を、EGRガスの一時的な増量で補償することで、排気浄化装置全体としてのNOx浄化能を好適に維持することを可能とする。したがって、排気浄化装置によるNOx浄化能を悪化させることなく、SCRF4のフィルタ再生処理に要する時間を短縮化することが可能となる。   According to this control, the fuel component is positively supplied to the SCRF 4 as a coexisting fuel, whereby the PM trapped in the SCRF 4 is efficiently burned, and the NOx purification ability by the SCRF 4 due to the coexisting fuel is reduced. By compensating for the temporary increase in the EGR gas, it is possible to suitably maintain the NOx purification ability of the entire exhaust gas purification device. Therefore, it is possible to shorten the time required for the filter regeneration process of the SCRF 4 without deteriorating the NOx purification ability of the exhaust purification device.

ここで、本願発明者は、本実施例に関する以下の実験を行い、その効果を確認した。
(1)実験方法
βゼオライトを担持して形成されるSCRFにカーボンブラックを均等に充填した後に、フィルタ再生処理を想定してSCRFに流れ込む排気温度を150℃から800℃に上昇させる。このとき、本実施例に係るSCRFでは、排気温度上昇前に下記に示す燃料成分の供給を行い、比較例に係るSCRFでは、排気温度上昇前の燃料成分の供給は行わない。

Figure 0005983438
(2)結果
SCRFにおける酸化除去されたPM量は、SCRFから流れ出る排気に含まれる二酸化炭素および一酸化炭素の量から算出した。したがって、排気に本来的に含まれている二酸化炭素等の影響が下記の実施例1と比較例1の実験結果には含まれているが、両者を比べるにあったては、支障はないと考えられる。
Figure 0005983438
Here, this inventor performed the following experiment regarding a present Example, and confirmed the effect.
(1) Experimental method After uniformly filling carbon black into SCRF formed by supporting β zeolite, the exhaust temperature flowing into SCRF is raised from 150 ° C. to 800 ° C. assuming filter regeneration processing. At this time, in the SCRF according to this embodiment, the following fuel components are supplied before the exhaust temperature rises, and in the SCRF according to the comparative example, the fuel components before the exhaust temperature rises are not supplied.
Figure 0005983438
(2) Results The amount of PM removed by oxidation in SCRF was calculated from the amounts of carbon dioxide and carbon monoxide contained in the exhaust gas flowing out from SCRF. Therefore, the influence of carbon dioxide and the like inherently contained in the exhaust gas is included in the experimental results of Example 1 and Comparative Example 1 below, but there is no problem in comparing the two. Conceivable.
Figure 0005983438

この結果、本実施例のようにSCRFに対して併存燃料を供給した状態で排気温度を上昇させることで、PMの酸化除去が効率的に行われることが理解できる。これは、フィルタ再生処理に要する時間の短縮化に資するものである。また、SCRFに併存燃料を供給することに起因して、SCRFのNOx浄化能が低下することになるが、このNOx浄化能の低下を、EGRガスを一時的に増量することで補償可能であることを、本願発明者は実験で確認している。   As a result, it can be understood that the PM is efficiently oxidized and removed by raising the exhaust gas temperature while supplying the coexisting fuel to the SCRF as in this embodiment. This contributes to shortening the time required for the filter regeneration process. Further, the supply of coexisting fuel to the SCRF results in a decrease in the SCRF NOx purification capacity, but this decrease in the NOx purification capacity can be compensated by temporarily increasing the EGR gas. The present inventors have confirmed this through experiments.

<変形例>
上記のフィルタ再生処理制御において、S102で燃料成分の供給量X0を算出するにあたり、SCRF4に流れ込む排気の空燃比を考慮して、供給量X0を補正してもよい。一般には、排気中の酸素量が増えれば、SCRF4に捕集されているPMの酸化効率は良くなると考えられる。そこで、SCRF4に流れ込む排気空燃比がリーン側の空燃比になるほど、燃料成分の供給量X0を減らすように補正してもよい。このようにすることで、フィルタ再生処理に消費される燃料成分の量を抑制することができる。
<Modification>
In the filter regeneration processing control described above, the supply amount X0 may be corrected in consideration of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SCRF 4 when calculating the fuel component supply amount X0 in S102. In general, it is considered that if the amount of oxygen in the exhaust gas increases, the oxidation efficiency of PM collected in SCRF 4 is improved. Therefore, the fuel component supply amount X0 may be corrected so as to decrease as the exhaust air-fuel ratio flowing into the SCRF 4 becomes a leaner air-fuel ratio. By doing in this way, the quantity of the fuel component consumed for filter regeneration processing can be controlled.

上記実施例1では、SCRF4への燃料成分の供給に関しては、燃料供給弁6を介して行われたが、それに代えて、もしくはそれとともに、内燃機関1から排出される排気の空燃比がリッチ側の空燃比となるように燃焼条件を変更してリッチ燃焼を行うことで、排気中により多くの燃料成分(SOF)を含ませ、SCRF4に併存燃料としての燃料成分を届けるようにしてもよい。リッチ燃焼の一例としては、内燃機関1における燃料噴射時期を遅角化することが挙げられる。   In the first embodiment, the fuel component is supplied to the SCRF 4 via the fuel supply valve 6, but instead of or together with it, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is rich. By performing rich combustion by changing the combustion conditions so that the air / fuel ratio becomes the same, it is possible to include more fuel components (SOF) in the exhaust and deliver the fuel components as the coexisting fuel to the SCRF 4. One example of rich combustion is retarding the fuel injection timing in the internal combustion engine 1.

以上を踏まえ、本実施例では、燃料供給弁6を介した燃料成分の供給と、内燃機関1でのリッチ燃焼を介した燃料成分の供給を行うフィルタ再生処理制御について、図5に基づいて説明する。なお、図5に示すフィルタ再生処理制御において行われる処理のうち、図2に示すフィルタ再生処理制御において行われる処理と同一の処理については、同じ参照番号を付すことでその詳細な説明は省略する。   Based on the above, in this embodiment, filter regeneration processing control for supplying fuel components via the fuel supply valve 6 and supplying fuel components via rich combustion in the internal combustion engine 1 will be described with reference to FIG. To do. Of the processes performed in the filter regeneration process control shown in FIG. 5, the same processes as those performed in the filter regeneration process control shown in FIG. .

図5に示す制御では、S103の処理が終了すると、S201へ進む。S201では、S103で算出されたEGRガスの増量分ΔYに従い、EGRガスの増量が実行される。そして、このようにEGRガスの増量が行われた状態において、以降のS202およびS203の処理が行われる。先ず、S202では、リッチ燃焼による燃料成分の供給が行われる。リッチ燃焼によって供給される燃料成分は、内燃機関1での燃焼環境に晒されているため、比較的軽質な燃料成分となる。したがって、酸化触媒3をすり抜けてSCRF4に到達する、リッチ燃焼による燃料成分は、SCRF4の内部に入り込みやすく、捕集されたPMを内部から酸化除去するのに資するものと考えられる。   In the control shown in FIG. 5, when the process of S103 is completed, the process proceeds to S201. In S201, the EGR gas increase is executed according to the EGR gas increase ΔY calculated in S103. Then, in the state where the amount of EGR gas is increased in this way, the subsequent processes of S202 and S203 are performed. First, in S202, a fuel component is supplied by rich combustion. Since the fuel component supplied by rich combustion is exposed to the combustion environment in the internal combustion engine 1, it becomes a relatively light fuel component. Therefore, the fuel component by rich combustion that passes through the oxidation catalyst 3 and reaches the SCRF 4 easily enters the inside of the SCRF 4 and is considered to contribute to oxidizing and removing the collected PM from the inside.

そして、S202の後に行われるS203では、燃料供給弁6による燃料成分の供給が行われる。燃料供給弁6によって供給される燃料成分は、内燃機関1での燃焼環境に晒されていないため、比較的重質な燃料成分となる。したがって、先のS202でSCRF4の内部に到達した軽質な燃料成分とともに捕集されたPMが、重質な燃料成分に包まれ、軽質な燃料成分によって酸化されつつあるPMを、重質な燃料成分で速やかに酸化除去することが期待できる。S203の処理が終了すると、S105以降の処理が行われることになる。   In S203 performed after S202, the fuel component is supplied by the fuel supply valve 6. Since the fuel component supplied by the fuel supply valve 6 is not exposed to the combustion environment in the internal combustion engine 1, it becomes a relatively heavy fuel component. Therefore, the PM collected together with the light fuel component that has reached the inside of the SCRF 4 in S202 is wrapped in the heavy fuel component, and the PM being oxidized by the light fuel component is converted into the heavy fuel component. Can be expected to be oxidized and removed quickly. When the process of S203 is completed, the processes after S105 are performed.

これらのS202およびS203の処理は、S201においてEGRガスが増量された状態で行われるため、SCRF4に併存燃料としての燃料成分が到達しても、排気浄化装置としてのNOx浄化率は好適に維持される。なお、S202での燃料成分の供給量とS203での燃料成分の供給量は、SCRF4に供給される燃料成分の量が、S102で算出された供給量X0のうち併存燃料の量X2(図3を参照のこと)となるように、適宜調整されればよい。特に、リッチ燃焼により燃料成分を供給する場合、内燃機関1での燃焼条件を変更する必要があるため、燃焼条件次第では、十分な燃料成分を供給することが困難となる場合がある。そのような場合には、相対的に、リッチ燃焼により供給される燃料成分の量を減量すればよい。   Since the processing of S202 and S203 is performed in the state where the amount of EGR gas is increased in S201, even if the fuel component as the coexisting fuel reaches SCRF4, the NOx purification rate as the exhaust purification device is suitably maintained. The The fuel component supply amount in S202 and the fuel component supply amount in S203 are the same as the amount X2 of the coexisting fuel in the supply amount X0 calculated in S102 (FIG. 3). It is sufficient to adjust appropriately so that In particular, when fuel components are supplied by rich combustion, it is necessary to change the combustion conditions in the internal combustion engine 1, and therefore it may be difficult to supply sufficient fuel components depending on the combustion conditions. In such a case, the amount of fuel component supplied by rich combustion may be relatively reduced.

上記実施例2では、フィルタ再生処理制御において、燃料供給弁6を介した燃料成分の供給と、内燃機関1でのリッチ燃焼を介した燃料成分の供給がともに行われたが、本実施例では、フィルタ再生処理時のスモーク抑制の観点から、燃料供給弁6を介した燃料成分の供給と、内燃機関1でのリッチ燃焼を介した燃料成分の供給を選択的に行うフィルタ再生処理制御について、図6に基づいて説明する。なお、図6に示すフィルタ再生処理制御において行われる処理のうち、図2に示すフィルタ再生処理制御において行われる処理と同一の処理については、同じ参照番号を付すことでその詳細な説明は省略する。   In the second embodiment, in the filter regeneration processing control, the fuel component is supplied through the fuel supply valve 6 and the fuel component is supplied through the rich combustion in the internal combustion engine 1. From the viewpoint of suppressing smoke during the filter regeneration process, the filter regeneration process control for selectively supplying the fuel component via the fuel supply valve 6 and the fuel component via the rich combustion in the internal combustion engine 1 will be described. This will be described with reference to FIG. Of the processes performed in the filter regeneration process control shown in FIG. 6, the same processes as those performed in the filter regeneration process control shown in FIG. .

図6に示す制御では、S103の処理が終了すると、S301へ進む。S301では、上記S201と同じように、S103で算出されたEGRガスの増量分ΔYに従い、EGRガスの増量が実行される。そして、このようにEGRガスの増量が行われた状態において、以降のS302〜S304の処理が行われる。そして、S302では、S102で算出された燃料成分の供給量X0が、スモーク発生の基準量であるXsmkより多いか否かが判定される。リッチ燃焼による燃料成分の供給を行う場合、その供給量が多くなり過ぎるとスモークが発生する可能性がある。そこで、内燃機関1においてスモークが発生する可能性のある燃料成分の供給量の閾値を、事前に実験等で算出しておき、基準量Xsmkとして設定しておく。S302において肯定判定されるとS303へ進み、否定判定されるとS304へ進む。そして、S303に進んだ場合には、燃料供給弁6によって、供給量X0の燃料成分が供給される。また、S304に進んだ場合には、内燃機関1でのリッチ燃焼によって、供給量X0の燃料成分が供給される。S303又はS304が終了すると、S105以降の処理が行われる。   In the control shown in FIG. 6, when the process of S103 is completed, the process proceeds to S301. In S301, as in S201, the EGR gas increase is executed according to the EGR gas increase ΔY calculated in S103. Then, in the state where the amount of EGR gas is increased in this way, the following processes of S302 to S304 are performed. In S302, it is determined whether or not the fuel component supply amount X0 calculated in S102 is larger than the reference amount Xsmk for generating smoke. When the fuel component is supplied by rich combustion, smoke may be generated if the supply amount is too large. Therefore, the threshold value of the supply amount of the fuel component that may cause smoke in the internal combustion engine 1 is calculated in advance by experiments or the like and set as the reference amount Xsmk. If a positive determination is made in S302, the process proceeds to S303, and if a negative determination is made, the process proceeds to S304. When the process proceeds to S303, the fuel supply valve 6 supplies the fuel component of the supply amount X0. When the routine proceeds to S304, the fuel component of the supply amount X0 is supplied by the rich combustion in the internal combustion engine 1. When S303 or S304 ends, the processing after S105 is performed.

本制御によれば、S303およびS304の処理は、S301においてEGRガスが増量された状態で行われるため、SCRF4に併存燃料としての燃料成分が到達しても、排気浄化装置としてのNOx浄化率は好適に維持される。そして、その際にスモークの発生を考慮して、燃料供給弁6による燃料成分の供給、又はリッチ燃焼による燃料成分の供給の何れかが行われることで、スモークの発生を抑制しながら速やかなPMの酸化除去が実現されることになる。   According to this control, the processing of S303 and S304 is performed in a state where the amount of EGR gas is increased in S301. Therefore, even if the fuel component as the coexisting fuel reaches SCRF4, the NOx purification rate as the exhaust purification device is Preferably maintained. In this case, considering the generation of smoke, either the supply of the fuel component by the fuel supply valve 6 or the supply of the fuel component by rich combustion is performed, so that the PM can be promptly suppressed while suppressing the generation of smoke. Oxidation removal of is realized.

1 内燃機関
2 排気通路
3 酸化触媒
4 選択還元型NOx触媒(SCR触媒)
5 ASC触媒
6 燃料供給弁
7 供給弁
9、12 温度センサ
10、11 NOxセンサ
13 EGR通路
14 EGR弁
20 ECU
21 クランクポジションセンサ
22 アクセル開度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Oxidation catalyst 4 Selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst)
5 ASC catalyst 6 Fuel supply valve 7 Supply valve 9, 12 Temperature sensor 10, 11 NOx sensor 13 EGR passage 14 EGR valve 20 ECU
21 Crank position sensor 22 Accelerator position sensor

Claims (8)

内燃機関の排気通路に設けられ、酸化機能を有する酸化触媒と、
前記酸化触媒に対して、該酸化触媒に流れ込む排気を介して燃料成分を供給する燃料供給部と、
前記酸化触媒より下流側の排気通路に設けられ、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒が担持されたフィルタと、
前記フィルタに対して、該フィルタに流れ込む排気を介してアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給するアンモニア供給部と、
前記内燃機関からの排気の一部を吸気系に再循環するEGR装置と、
前記燃料供給部によって前記酸化触媒に燃料が供給されることで、前記フィルタの温度を捕集された粒子状物質の酸化が促進される所定のフィルタ再生温度まで昇温させて、該粒子状物質を酸化除去するフィルタ再生処理を行うフィルタ再生処理部と、を備え、
前記フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われるとき、前記EGR装置によって吸気系に再循環されるEGRガス量を、該フィルタ再生処理が行われない場合のEGRガス量と比べて増量した状態で、前記燃料供給部は、該フィルタ再生処理時に前記酸化触媒で酸化可能な量より多い所定量の燃料成分を供給する、
内燃機関の排気浄化装置。
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxidation function;
A fuel supply unit that supplies fuel components to the oxidation catalyst via exhaust gas flowing into the oxidation catalyst;
A filter that is provided in an exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and collects particulate matter in the exhaust, and carries a selective reduction type NOx catalyst that selectively reduces NOx in the exhaust using ammonia as a reducing agent. Filters,
An ammonia supply unit for supplying ammonia or an ammonia precursor to the filter via exhaust flowing into the filter;
An EGR device that recirculates part of the exhaust from the internal combustion engine to an intake system;
When the fuel is supplied to the oxidation catalyst by the fuel supply unit, the temperature of the filter is raised to a predetermined filter regeneration temperature that promotes oxidation of the collected particulate matter, and the particulate matter A filter regeneration processing unit that performs a filter regeneration process for oxidizing and removing
When the filter regeneration processing is performed by the filter regeneration processing unit, the amount of EGR gas recirculated to the intake system by the EGR device is increased in comparison with the amount of EGR gas when the filter regeneration processing is not performed. The fuel supply unit supplies a predetermined amount of fuel component larger than the amount that can be oxidized by the oxidation catalyst during the filter regeneration process.
An exhaust purification device for an internal combustion engine.
前記フィルタ再生処理時の前記EGRガス量の増量分は、前記所定量の燃料成分が供給されることで生じる前記フィルタでのNOx浄化率の低下分に応じて設定される、
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The increased amount of the EGR gas amount at the time of the filter regeneration process is set according to a decrease in the NOx purification rate in the filter that is caused by supplying the predetermined amount of fuel component.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記フィルタ再生処理部によりフィルタ再生処理が行われるとき、前記EGR装置によって前記EGRガス量が増量された状態において、前記燃料供給部は、前記酸化触媒の上流側の排気通路に設けられた燃料供給弁による排気への燃料供給と、前記内燃機関での燃焼状態を制御することで排気空燃比をリッチ化するリッチ燃焼との少なくとも何れか一方により、前記所定量の燃料成分を供給する、
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
When the filter regeneration processing is performed by the filter regeneration processing unit, the fuel supply unit provides a fuel supply provided in an exhaust passage upstream of the oxidation catalyst in a state where the EGR gas amount is increased by the EGR device. Supplying the predetermined amount of fuel component by at least one of fuel supply to exhaust by a valve and rich combustion to enrich the exhaust air-fuel ratio by controlling the combustion state in the internal combustion engine;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
前記燃料供給部は、前記リッチ燃焼により燃料成分を供給した後に前記燃料供給弁により燃料成分を供給することで、前記所定量の燃料成分の供給を行う、
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The fuel supply unit supplies the predetermined amount of the fuel component by supplying the fuel component by the fuel supply valve after supplying the fuel component by the rich combustion.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3.
前記燃料供給部は、前記所定量の値が、前記リッチ燃焼が行われた場合にスモークを生じ得るスモーク発生閾値を超える場合には、該リッチ燃焼による燃料成分の供給を行わず、前記燃料供給弁により燃料成分を供給する、
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The fuel supply unit does not supply the fuel component by the rich combustion and does not supply the fuel component when the value of the predetermined amount exceeds a smoke generation threshold value that may cause smoke when the rich combustion is performed. Supplying fuel components by valves,
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3.
前記所定量の燃料成分は、前記フィルタ再生処理部によって酸化除去される粒子状物質の捕集量が多いほど、増量される、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The predetermined amount of fuel component is increased as the amount of particulate matter collected by oxidation removal by the filter regeneration processing unit increases.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.
前記所定量の燃料成分は、前記フィルタ再生処理時に前記フィルタでの粒子状物質の酸化可能な量を上限として増量される、
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The predetermined amount of fuel component is increased up to an amount that can oxidize particulate matter in the filter during the filter regeneration process,
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6.
前記所定量の燃料成分は、前記フィルタに流れ込む排気の空燃比がリーン側の空燃比であるほど少なく設定される、
請求項1から請求項7の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The predetermined amount of fuel component is set to be smaller as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter is the lean-side air-fuel ratio.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7.
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