JP2003254037A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンは経済性に優れてい
る反面、排気中に含まれる浮遊粒子状物質である煤に代
表されるパティキュレートマター（Particulate Matte
r：以下特に断らない限り「ＰＭ」という。）の除去が
重要な課題となっている。このため、大気中にＰＭが放
出されないようにディーゼルエンジンの排気系にＰＭの
捕集を行うパティキュレートフィルタ（以下、単に「フ
ィルタ」とする）を設ける技術が知られている。2. Description of the Related Art Diesel engines are excellent in economic efficiency, but on the other hand, particulate matter (Particulate Matte) typified by soot, which is a suspended particulate matter contained in exhaust gas.
r: Hereinafter referred to as "PM" unless otherwise specified. ) Is an important issue. For this reason, there is known a technique of providing a particulate filter (hereinafter, simply referred to as “filter”) for collecting PM in an exhaust system of a diesel engine so that PM is not released into the atmosphere.
【０００３】このフィルタにより排気中のＰＭが一旦捕
集され大気中へ放出されることを防止することができ
る。しかし、フィルタに捕集されたＰＭが該フィルタに
堆積するとフィルタの目詰まりを発生させることがあ
る。この目詰まりが発生すると、フィルタ上流の排気の
圧力が上昇し内燃機関の出力低下やフィルタの毀損を誘
発する虞がある。このようなときには、フィルタ上に堆
積したＰＭを着火燃焼せしめることにより該ＰＭを除去
することができる。このようにフィルタに堆積したＰＭ
を除去することをフィルタの再生という。This filter can prevent the PM in the exhaust gas from being once collected and released into the atmosphere. However, if the PM collected by the filter accumulates on the filter, the filter may be clogged. If this clogging occurs, the pressure of the exhaust gas upstream of the filter may increase, which may lead to a decrease in the output of the internal combustion engine or damage to the filter. In such a case, the PM accumulated on the filter can be removed by igniting and burning the PM. PM deposited on the filter in this way
Removing the filter is called filter regeneration.
【０００４】例えば、特開平８−１７０５２０号公報で
は、フィルタ上流に酸化触媒を設けて該酸化触媒に還元
剤を供給し、そのときに発生した熱により下流のフィル
タを加熱してＰＭを燃焼させフィルタの再生を行ってい
る。このように構成された内燃機関の排気浄化装置で
は、酸化触媒はＰＭ燃焼時の熱による該酸化触媒の熱劣
化を抑制することができ、一方、酸化触媒での燃焼熱に
より均一にフィルタを加熱することが可能となり、還元
剤の消費量を低減させることができる。For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-170520, an oxidation catalyst is provided upstream of a filter to supply a reducing agent to the oxidation catalyst, and heat generated at that time heats a downstream filter to burn PM. The filter is being regenerated. In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine configured as described above, the oxidation catalyst can suppress the thermal deterioration of the oxidation catalyst due to the heat at the time of PM combustion, while the combustion heat of the oxidation catalyst uniformly heats the filter. It is possible to reduce the consumption of the reducing agent.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように構
成された内燃機関の排気浄化装置では、酸化触媒を別途
設ける必要があるため、コスト高となる。また、設置す
る場所も必要となる。However, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, it is necessary to separately provide an oxidation catalyst, resulting in high cost. In addition, a place for installation is also required.
【０００６】また、フィルタに酸化機能を有する触媒を
担持させると、フィルタ上流端では排気に直接曝される
ため還元剤の燃焼熱による温度の上昇がほとんどない。
従って、排気の温度が低い場合には、フィルタ上流端に
ＰＭが堆積し易くなり、目詰まりが発生する虞がある。Further, when the catalyst having the oxidizing function is carried on the filter, the temperature is hardly increased due to the heat of combustion of the reducing agent at the upstream end of the filter because it is directly exposed to the exhaust gas.
Therefore, when the temperature of the exhaust gas is low, PM easily accumulates at the upstream end of the filter, which may cause clogging.
【０００７】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、内燃機関の排気浄化装置におい
て、フィルタ上流端の詰まりを回復することができる技
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 problems, and it is an object of the present invention to provide a technique capable of recovering clogging of an upstream end of a filter in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine. .
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採
用した。即ち、酸化機能を有する触媒を担持し排気中の
粒子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、前記フィルタ
へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記フィルタの
上流端に詰まりが発生しているか否かを判定する上流端
詰まり判定手段と、前記上流端詰まり判定手段によりフ
ィルタの上流端に詰まりが発生していると判定された場
合に、上流端の詰まりを回復させる上流端詰まり回復手
段と、を具備することを特徴とする。In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention employs the following means. That is, a filter that supports a catalyst having an oxidizing function and can temporarily capture particulate matter in exhaust gas, a reducing agent supply means that supplies a reducing agent to the filter, and whether the upstream end of the filter is clogged Upstream end clogging determining means for determining whether or not, and upstream end clogging recovery means for recovering clogging of the upstream end when it is determined by the upstream end clogging determining means that clogging occurs at the upstream end of the filter. , Are provided.
【０００９】本発明の最大の特徴は、内燃機関の排気浄
化装置において、フィルタの上流端に詰まりがあるか否
か判定し、詰まりがあると判定された場合には上流端の
詰まりを回復させることにある。The greatest feature of the present invention is that in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, it is judged whether or not the upstream end of the filter is clogged, and if it is judged that the filter is clogged, the upstream end clog is recovered. Especially.
【００１０】このように構成された内燃機関の排気浄化
装置では、酸化機能を有する触媒へ還元剤が供給される
と熱が発生し、フィルタに捕獲された粒子状物質が除去
される。しかし、フィルタの上流端では排気に直接曝さ
れるため温度が上昇せずに粒子状物質が残留し、フィル
タの詰まりが発生することがある。上流端詰まり判定手
段によりフィルタの上流端に詰まりが発生していると判
定された場合には、上流端詰まり回復手段によりフィル
タ上流端に堆積した粒子状物質を除去しフィルタ上流端
の詰まりを回復することが可能となる。In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as above, heat is generated when the reducing agent is supplied to the catalyst having an oxidizing function, and the particulate matter captured by the filter is removed. However, since the upstream end of the filter is directly exposed to the exhaust gas, the temperature does not rise and the particulate matter remains, which may cause clogging of the filter. If the upstream end clogging determination means determines that the upstream end of the filter is clogged, the upstream end clogging recovery means removes the particulate matter accumulated on the upstream end of the filter to recover the clogging of the upstream end of the filter. It becomes possible to do.
【００１１】本発明においては、前記フィルタに担持さ
れている酸化機能を有する触媒は、流入する排気の空燃
比がリーンのときにはＮＯxを吸蔵し流入する排気の空
燃比が低下したときに吸蔵したＮＯxをＮ2に還元する吸
蔵還元型ＮＯx触媒であっても良い。ここで、吸蔵還元
型ＮＯx触媒を担持させることによりＮＯxの浄化を可能
としつつ、ＮＯx還元時にフィルタに捕集された粒子状
物質を除去することが可能となる。In the present invention, the catalyst having an oxidizing function, which is carried by the filter, stores NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and stores NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases. An NOx storage reduction catalyst for reducing NO to N 2 may be used. Here, it becomes possible to remove the particulate matter trapped by the filter at the time of NOx reduction while enabling purification of NOx by supporting the NOx storage reduction catalyst.
【００１２】本発明においては、前記フィルタに流入す
る排気の量を推定する排気流入量推定手段と、前記フィ
ルタに流入する排気の温度を検出する排気温度検出手段
と、を備え、前記上流端詰まり判定手段は、前記排気流
入量推定手段の推定値に比例し且つ前記排気温度検出手
段の検出値に反比例する値の積算値が所定値以上となっ
た場合にフィルタの上流端に詰まりが発生したと判定す
ることができる。ここで、排気温度が低い程、また排気
の流量が多い程フィルタの上流端面に詰まりが発生しや
すくなる。そこで、上流端詰まり判定手段は、排気流入
量に比例し且つ排気温度に反比例する値の積算値を判定
値として用い、この値が所定値以上となった場合にフィ
ルタの上流端に詰まりが発生したと判定することが可能
となる。In the present invention, there is provided exhaust gas inflow amount estimating means for estimating the amount of exhaust gas flowing into the filter, and exhaust gas temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the filter. The determination means is clogged at the upstream end of the filter when the integrated value of the values proportional to the estimated value of the exhaust gas inflow estimation means and inversely proportional to the detected value of the exhaust temperature detection means is equal to or greater than a predetermined value. Can be determined. Here, the lower the exhaust temperature and the higher the exhaust flow rate, the more likely the upstream end surface of the filter is clogged. Therefore, the upstream end clogging determination means uses an integrated value of a value that is proportional to the exhaust gas inflow amount and inversely proportional to the exhaust gas temperature as a determination value, and if this value becomes equal to or greater than a predetermined value, clogging occurs at the upstream end of the filter. It is possible to determine that it has been done.
【００１３】本発明においては、前記フィルタに詰まり
が発生しているか否かを判定する詰まり判定手段と、前
記フィルタの上流端以外の詰まりを回復可能な詰まり回
復手段と、を備え、前記上流端詰まり判定手段は、前記
詰まり回復手段がフィルタの詰まりを回復した後で詰ま
り判定手段がフィルタに詰まりがあることを判定した場
合には前記フィルタの上流端に詰まりが発生していると
判定することができる。このように構成された内燃機関
の排気浄化装置では、詰まり判定手段は、例えば、フィ
ルタ前後の差圧、若しくはフィルタ前の圧力、又は吸入
空気量等からフィルタに詰まりが発生しているか否か判
定する。しかし、この判定条件ではフィルタ全体に詰ま
りが発生しているのか、またはフィルタの上流端に詰ま
りが発生しているのか判定することが困難である。そこ
で、先ず詰まり回復手段によりフィルタ全体の詰まりを
回復させる。このときに、排気の温度が低い場合にはフ
ィルタ上流端で温度が上昇せずに捕獲された粒子状物質
が残留する。フィルタ全体の詰まりを回復させる処理を
実施した後に再度詰まり判定手段により詰まりの判定が
行われ、詰まりが回復していない場合には上流端詰まり
判定手段はフィルタ上流端に詰まりが発生していると判
定することが可能となる。According to the present invention, there is provided a clogging determination means for determining whether clogging has occurred in the filter, and clogging recovery means capable of recovering clogging other than the upstream end of the filter. When the clogging determination means determines that the filter is clogged after the clogging recovery means recovers the clogging of the filter, the clogging determination means determines that the upstream end of the filter is clogged. You can In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine configured as described above, the clogging determination means determines whether or not the filter is clogged based on, for example, the differential pressure before and after the filter, the pressure before the filter, or the intake air amount. To do. However, under this determination condition, it is difficult to determine whether the entire filter is clogged or the upstream end of the filter is clogged. Therefore, first, the clogging recovery means recovers the clogging of the entire filter. At this time, when the temperature of the exhaust gas is low, the temperature of the upstream end of the filter does not rise and the trapped particulate matter remains. After the process for recovering the clogging of the entire filter is performed, the clogging determination means determines the clogging again, and if the clogging is not recovered, the upstream end clogging determination means indicates that the upstream end of the filter is clogged. It becomes possible to judge.
【００１４】本発明においては、排気系と吸気系を連通
し排気の一部を還流させるＥＧＲ装置と、吸入される新
気の量を調整する吸気絞り弁と、を備え、前記上流端詰
まり回復手段はＥＧＲ装置によりＥＧＲガスを還流さ
せ、吸気絞り弁により新気の量を減量させて前記フィル
タの上流端の詰まりを回復させることができる。ここ
で、ＥＧＲガスを還流させると吸気の温度が上昇し、そ
れだけ排気の温度を上昇させることができる。しかし、
ＥＧＲガスを還流させても、軽負荷領域では排気の温度
があまり上昇せず、また、スモークが発生する虞があ
る。一方、吸気絞り弁を極力閉じることにより、燃料量
に対して新気の量が減少し、排気の温度を上昇させるこ
とができる。また、このときにＥＧＲガスの還流を停止
させると気筒内に吸入される新気の量が増加するため、
燃焼が促進され燃焼温度が上昇する。更に、ＥＧＲガス
の還流によるスモークの発生を防止することができる。
このように排気の温度を上昇させることにより、フィル
タ上流端に堆積している粒子状物質を燃焼除去すること
が可能となる。In the present invention, an EGR device that connects the exhaust system and the intake system to recirculate a part of the exhaust gas, and an intake throttle valve that adjusts the amount of fresh air taken in are provided, and the upstream end blockage recovery is performed. The means can recirculate the EGR gas by the EGR device and reduce the amount of fresh air by the intake throttle valve to recover the clogging of the upstream end of the filter. Here, when the EGR gas is recirculated, the temperature of the intake air rises, and the temperature of the exhaust gas can be raised accordingly. But,
Even if the EGR gas is recirculated, the exhaust gas temperature does not rise so much in the light load region, and smoke may be generated. On the other hand, by closing the intake throttle valve as much as possible, the amount of fresh air with respect to the amount of fuel is reduced, and the temperature of exhaust gas can be raised. Further, if the EGR gas recirculation is stopped at this time, the amount of fresh air drawn into the cylinder increases,
Combustion is promoted and the combustion temperature rises. Furthermore, it is possible to prevent the generation of smoke due to the recirculation of EGR gas.
By raising the temperature of the exhaust gas in this way, it becomes possible to burn and remove the particulate matter accumulated at the upstream end of the filter.
【００１５】本発明においては、前記フィルタの上流端
の詰まりを回復しているときに還元剤の供給を禁止する
還元剤供給禁止手段を備え、前記上流端詰まり回復手段
は、詰まりの回復を開始してから所定温度以上で所定時
間以上経過したときに前記フィルタの上流端詰まりが回
復したと判定することができる。このように構成された
内燃機関の排気浄化装置では、上流端詰まり回復手段が
フィルタの上流端の詰まりを回復させているときには、
還元剤供給禁止手段により還元剤の供給が禁止され、還
元剤がフィルタ上流端を冷却してしまうことを防止する
ことができる。そして、フィルタ上流端の温度が所定温
度以上となると粒子状物質の燃焼が始まり、所定時間以
上この温度が継続したときに粒子状物質の燃焼が完了す
る。従って、上流端詰まり判定手段は、所定温度以上の
排気が所定時間以上フィルタに流入したときにフィルタ
上流端の詰まりが回復したと判定することが可能とな
る。In the present invention, there is provided a reducing agent supply prohibiting means for prohibiting the supply of the reducing agent when the clogging of the upstream end of the filter is being recovered, and the upstream end clogging recovery means starts recovery of the clogging. After that, it is possible to determine that the clogging of the upstream end of the filter has recovered when a predetermined temperature or more and a predetermined time or more elapse. In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine configured as above, when the upstream end clogging recovery means is recovering from clogging of the upstream end of the filter,
It is possible to prevent the reducing agent from being cooled by the reducing agent supply prohibiting means and to cool the upstream end of the filter. Then, when the temperature of the upstream end of the filter becomes equal to or higher than a predetermined temperature, combustion of the particulate matter starts, and when the temperature continues for a predetermined time or longer, the combustion of the particulate matter is completed. Therefore, the upstream end clogging determination means can determine that the clogging of the filter upstream end has been recovered when the exhaust gas having a temperature equal to or higher than the predetermined temperature flows into the filter for the predetermined time or longer.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関の具
体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここ
では、本発明に係る内燃機関を車両駆動用のディーゼル
機関に適用した場合を例に挙げて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a case where the internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example.
【００１７】図１は、本実施の形態に係るエンジンとそ
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 engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment.
【００１８】図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を
有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。The engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.
【００１９】エンジン１は、各気筒２の燃焼室に直接燃
料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁
３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレー
ル）４と接続されている。The engine 1 has a fuel injection valve 3 for injecting fuel directly into the combustion chamber of each cylinder 2. Each fuel injection valve 3 is connected to a pressure accumulator (common rail) 4 that accumulates fuel to a predetermined pressure.
【００２０】前記コモンレール４は、燃料供給管５を介
して燃料ポンプ６と連通している。この燃料ポンプ６
は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａがエン
ジン１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられた
クランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されてい
る。The common rail 4 communicates with a fuel pump 6 via a fuel supply pipe 5. This fuel pump 6
Is a pump that operates using the rotational torque of the output shaft (crankshaft) of the engine 1 as a drive source. A pump pulley 6a attached to the input shaft of the fuel pump 6 is attached to the output shaft (crankshaft) of the engine 1. The crank pulley 1a is connected to the crank pulley 1a via a belt 7.
【００２１】このように構成された燃料噴射系では、ク
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ６の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ６は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ６の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。In the fuel injection system thus constructed, when the rotational torque of the crankshaft is transmitted to the input shaft of the fuel pump 6, the fuel pump 6 is transmitted from the crankshaft to the input shaft of the fuel pump 6. The fuel is discharged at a pressure according to the rotating torque.
【００２２】前記燃料ポンプ６から吐出された燃料は、
燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給され、コモ
ンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴
射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、その結果、燃
料噴射弁３から気筒２内へ燃料が噴射される。The fuel discharged from the fuel pump 6 is
It is supplied to the common rail 4 through the fuel supply pipe 5, accumulated in the common rail 4 up to a predetermined pressure, and distributed to the fuel injection valve 3 of each cylinder 2. When a drive current is applied to the fuel injection valve 3, the fuel injection valve 3 opens, and as a result, fuel is injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder 2.
【００２３】また、エンジン１には、吸気枝管８が接続
されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室
と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。An intake branch pipe 8 is connected to the engine 1. Each branch pipe of the intake branch pipe 8 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 through an intake port (not shown). .
【００２４】前記吸気枝管８は、吸気管９に接続され、
該吸気管９の途中には、排気の熱エネルギを駆動源とし
て作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコン
プレッサハウジング１５ａが設けられている。また、タ
ーボチャージャの上流の吸気管９には、該吸気管９内を
流通する吸気の質量に対応した電気信号を出力するエア
フローメータ１１が取り付けられている。The intake branch pipe 8 is connected to the intake pipe 9,
In the middle of the intake pipe 9, a compressor housing 15a of a centrifugal supercharger (turbocharger) 15 that operates by using heat energy of exhaust gas as a drive source is provided. An air flow meter 11 that outputs an electric signal corresponding to the mass of intake air flowing through the intake pipe 9 is attached to the intake pipe 9 upstream of the turbocharger.
【００２５】このように構成された吸気系では、吸気は
吸気管９を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入
する。In the intake system thus constructed, the intake air flows into the compressor housing 15a via the intake pipe 9.
【００２６】コンプレッサハウジング１５ａに流入した
吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮された後、吸
気枝管８に流入する。吸気枝管８に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２の
燃料噴射弁３から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。The intake air that has flowed into the compressor housing 15a is compressed by the rotation of the compressor wheel installed in the compressor housing 15a, and then flows into the intake branch pipe 8. The intake air that has flowed into the intake branch pipe 8 is distributed to the combustion chamber of each cylinder 2 through each branch pipe, and is burned using the fuel injected from the fuel injection valve 3 of each cylinder 2 as an ignition source.
【００２７】一方、エンジン１には、排気枝管１８が接
続され、排気枝管１８の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒２の燃焼室と連通している。On the other hand, an exhaust branch pipe 18 is connected to the engine 1, and each branch pipe of the exhaust branch pipe 18 communicates with a combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port (not shown).
【００２８】前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５
のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タ
ービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続され、こ
の排気管１９は、下流にてマフラー（図示省略）に接続
されている。The exhaust branch pipe 18 serves as the centrifugal supercharger 15.
Is connected to the turbine housing 15b. The turbine housing 15b is connected to an exhaust pipe 19, and the exhaust pipe 19 is connected downstream to a muffler (not shown).
【００２９】前記排気管１９の途中には、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒を担持したパティキュレートフィルタ（以下、
単にフィルタという。）２０が設けられている。フィル
タ２０は、ＰＭを捕獲するとともに、流入する排気の空
燃比がリーンのときに還元剤の存在下において吸蔵した
ＮＯxをＮ2に還元する機能を有する。前記ターボチャー
ジャ１５の下流で且つフィルタ２０より上流の排気管１
９には、該排気管１９内を流通する排気の温度に対応し
た電気信号を出力する排気温度センサ１２が取り付けら
れている。また、フィルタ２０上流には排気を導入する
上流側導入管１０ａの一端が接続され、フィルタ２０下
流には下流側導入管１０ｂの一端が接続される。上流側
導入管１０ａの他端及び下流側導入管１０ｂの他端は差
圧センサ１０に接続されている。差圧センサ１０は、上
流側導入管１０ａ及び下流側導入管１０ｂから導入され
た排気の差圧に対応した電気信号を出力する。An occlusion reduction type N is provided in the middle of the exhaust pipe 19.
A particulate filter carrying an Ox catalyst (hereinafter,
Simply called a filter. ) 20 are provided. The filter 20 has a function of capturing PM and reducing NOx stored in the presence of a reducing agent to N 2 when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. Exhaust pipe 1 downstream of the turbocharger 15 and upstream of the filter 20
An exhaust gas temperature sensor 12 that outputs an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is attached to the exhaust pipe 9. Further, one end of an upstream introduction pipe 10a for introducing exhaust gas is connected upstream of the filter 20, and one end of a downstream introduction pipe 10b is connected downstream of the filter 20. The other end of the upstream introduction pipe 10a and the other end of the downstream introduction pipe 10b are connected to the differential pressure sensor 10. The differential pressure sensor 10 outputs an electric signal corresponding to the differential pressure of the exhaust gas introduced from the upstream introduction pipe 10a and the downstream introduction pipe 10b.
【００３０】前記したフィルタ２０より下流の排気管１
９には、該排気管１９内を流通する排気の流量を調節す
る排気絞り弁１６が設けられている。この排気絞り弁１
６には、ステップモータ等で構成されて該排気絞り弁１
６を開閉駆動する排気絞り用アクチュエータ１７が取り
付けられている。Exhaust pipe 1 downstream of the above-mentioned filter 20
An exhaust throttle valve 16 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 is provided on the valve 9. This exhaust throttle valve 1
The exhaust throttle valve 1 is composed of a step motor and the like.
An exhaust throttle actuator 17 for opening and closing 6 is attached.
【００３１】このように構成された排気系では、エンジ
ン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気
ポートを介して排気枝管１８へ排出され、次いで排気枝
管１８から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂ
へ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気
は、該排気が持つエネルギを利用してタービンハウジン
グ１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを
回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。In the exhaust system thus constructed, the air-fuel mixture (burnt gas) burned in each cylinder 2 of the engine 1 is discharged to the exhaust branch pipe 18 through the exhaust port, and then the exhaust branch pipe 18 is exhausted. Turbine housing 15b of centrifugal supercharger 15
Flow into. The exhaust gas flowing into the turbine housing 15b uses the energy of the exhaust gas to rotate the turbine wheel rotatably supported in the turbine housing 15b. At that time, the rotational torque of the turbine wheel is transmitted to the compressor wheel of the compressor housing 15a described above.
【００３２】前記タービンハウジング１５ｂから排出さ
れた排気は、排気管１９を介してフィルタ２０へ流入
し、排気中のＰＭが捕集され且つ有害ガス成分が除去又
は浄化された後マフラーを介して大気中に放出される。The exhaust gas discharged from the turbine housing 15b flows into the filter 20 through the exhaust pipe 19, PM in the exhaust gas is collected, and harmful gas components are removed or purified, and then the air is exhausted through the muffler. Released inside.
【００３３】また、排気枝管１８と吸気枝管８とは、排
気枝管１８内を流通する排気の一部を吸気枝管８へ再循
環させる排気再循環通路（以下、ＥＧＲ通路とする。）
２１を介して連通されている。このＥＧＲ通路２１の途
中には、電磁弁などで構成され、印加電力の大きさに応
じて前記ＥＧＲ通路２１内を流通する排気（以下、ＥＧ
Ｒガスとする。）の流量を変更する流量調整弁（以下、
ＥＧＲ弁とする。）２２が設けられている。The exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8 are exhaust gas recirculation passages (hereinafter referred to as EGR passages) for recirculating a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8. )
It is connected via 21. In the middle of the EGR passage 21, an exhaust valve, which is composed of a solenoid valve or the like, flows through the EGR passage 21 according to the magnitude of the applied power (hereinafter, referred to as EG
R gas. ) Flow rate adjustment valve (hereinafter,
Use EGR valve. ) 22 is provided.
【００３４】前記ＥＧＲ通路２１の途中でＥＧＲ弁２２
より上流には、該ＥＧＲ通路２１内を流通するＥＧＲガ
スを冷却するＥＧＲクーラ２３が設けられている。前記
ＥＧＲクーラ２３には、冷却水通路（図示省略）が設け
られエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環す
る。An EGR valve 22 is provided in the middle of the EGR passage 21.
An EGR cooler 23 that cools the EGR gas flowing through the EGR passage 21 is provided further upstream. A cooling water passage (not shown) is provided in the EGR cooler 23, and a part of the cooling water for cooling the engine 1 circulates.
【００３５】このように構成された排気再循環機構で
は、ＥＧＲ弁２２が開弁されると、ＥＧＲ通路２１が導
通状態となり、排気枝管１８内を流通する排気の一部が
前記ＥＧＲ通路２１へ流入し、ＥＧＲクーラ２３を経て
吸気枝管８へ導かれる。In the exhaust gas recirculation mechanism constructed as described above, when the EGR valve 22 is opened, the EGR passage 21 is brought into conduction, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 18 is part of the EGR passage 21. To the intake branch pipe 8 via the EGR cooler 23.
【００３６】ＥＧＲ通路２１を介して排気枝管１８から
吸気枝管８へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管８の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼
室へ導かれる。The EGR gas recirculated from the exhaust branch pipe 18 to the intake branch pipe 8 through the EGR passage 21 is introduced into the combustion chamber of each cylinder 2 while being mixed with the fresh air flowing from the upstream side of the intake branch pipe 8. Get burned.
【００３７】以上述べたように構成されたエンジン１に
は、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット
（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２７が併設され
ている。このＥＣＵ２７は、エンジン１の運転条件や運
転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユ
ニットである。The engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 27 for controlling the engine 1. The ECU 27 is a unit that controls the operating state of the engine 1 according to the operating conditions of the engine 1 and the driver's request.
【００３８】ＥＣＵ２７には、各種センサが電気配線を
介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣ
Ｕ２７に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２
７には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１
４、排気絞り用アクチュエータ１７、ＥＧＲ弁２２、還
元剤噴射弁２４、遮断弁２６等が電気配線を介して接続
され、制御することが可能になっている。また、前記Ｅ
ＣＵ２７は、各種アプリケーションプログラム及び各種
制御マップを記憶している。Various sensors are connected to the ECU 27 through electrical wiring, and the output signals of the various sensors described above are EC.
It is designed to be input to U27. On the other hand, the ECU 2
7, a fuel injection valve 3 and an intake throttle actuator 1
4, the exhaust throttle actuator 17, the EGR valve 22, the reducing agent injection valve 24, the shutoff valve 26, etc. are connected via electrical wiring and can be controlled. Also, the above E
The CU 27 stores various application programs and various control maps.
【００３９】尚、本実施の形態では、フィルタ２０より
上流の排気管１９を流通する排気中に還元剤たる燃料
（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤
供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、フィ
ルタ２０に流入する排気の酸素濃度を低下させるととも
に還元剤の濃度を高めるようにした。In this embodiment, a reducing agent supply mechanism for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 19 upstream of the filter 20 is provided. By adding fuel to the filter 20, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 is reduced and the concentration of the reducing agent is increased.
【００４０】還元剤供給機構は、図１に示されるよう
に、その噴孔が排気枝管１８内に臨むように取り付けら
れ、ＥＣＵ２７からの信号により開弁して燃料を噴射す
る還元剤噴射弁２４と、前述した燃料ポンプ６から吐出
された燃料を前記還元剤噴射弁２４へ導く還元剤供給路
２５と、還元剤供給路２５に設けられて該還元剤供給路
２５内の燃料の流通を遮断する遮断弁２６と、を備えて
いる。As shown in FIG. 1, the reducing agent supply mechanism is mounted so that its injection hole faces the inside of the exhaust branch pipe 18, and is opened by a signal from the ECU 27 to inject fuel. 24, a reducing agent supply path 25 that guides the fuel discharged from the fuel pump 6 to the reducing agent injection valve 24, and a distribution of fuel in the reducing agent supply path 25 that is provided in the reducing agent supply path 25. And a shutoff valve 26 for shutting off.
【００４１】このような還元剤供給機構では、燃料ポン
プ６から吐出された高圧の燃料が還元剤供給路２５を介
して還元剤噴射弁２４へ印加される。そして、ＥＣＵ２
７からの信号により該還元剤噴射弁２４が開弁して排気
枝管１８内へ還元剤としての燃料が噴射される。In such a reducing agent supply mechanism, the high-pressure fuel discharged from the fuel pump 6 is applied to the reducing agent injection valve 24 via the reducing agent supply passage 25. And the ECU 2
The reducing agent injection valve 24 is opened by a signal from 7 and fuel as a reducing agent is injected into the exhaust branch pipe 18.
【００４２】還元剤噴射弁２４から排気枝管１８内へ噴
射された還元剤は、排気枝管１８の上流から流れてきた
排気の酸素濃度を低下させる。The reducing agent injected from the reducing agent injection valve 24 into the exhaust branch pipe 18 reduces the oxygen concentration of the exhaust gas flowing from the upstream side of the exhaust branch pipe 18.
【００４３】その後、ＥＣＵ２７からの信号により還元
剤噴射弁２４が閉弁し、排気枝管１８内への還元剤の添
加が停止される。After that, the reducing agent injection valve 24 is closed by a signal from the ECU 27, and the addition of the reducing agent into the exhaust branch pipe 18 is stopped.
【００４４】このようにして、フィルタ２０に還元剤が
供給された結果、フィルタ２０に流入する排気は、比較
的に短い周期で酸素濃度が変化することになる。そし
て、フィルタ２０に流入した燃料により活性酸素が放出
されることによって、ＰＭが酸化されやすいものに変質
し単位時間あたりの酸化除去可能量が向上する。また、
燃料添加により、触媒の酸素被毒が除去され、触媒の活
性が上がるため活性酸素を放出し易くなる。更に、燃料
の酸化反応によりフィルタ２０の温度が上昇する。そし
て、活性酸素によりＰＭは酸化燃焼され除去される。As a result of supplying the reducing agent to the filter 20 in this manner, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the filter 20 changes in a relatively short cycle. Then, the active oxygen is released by the fuel that has flowed into the filter 20, so that the PM is transformed into a substance that is easily oxidized, and the amount that can be oxidized and removed per unit time is improved. Also,
By adding fuel, oxygen poisoning of the catalyst is removed and the activity of the catalyst is increased, so that active oxygen is easily released. Further, the temperature of the filter 20 rises due to the oxidation reaction of fuel. Then, PM is oxidatively burned and removed by the active oxygen.
【００４５】また、フィルタ２０に流入した酸素濃度の
低い排気は、フィルタ２０に吸蔵されていた窒素酸化物
（ＮＯx）を窒素（Ｎ2）に還元する。Further, the exhaust gas having a low oxygen concentration flowing into the filter 20 reduces the nitrogen oxides (NOx) stored in the filter 20 to nitrogen (N 2 ).
【００４６】ところで、フィルタ２０に供給された還元
剤はフィルタ２０に担持された吸蔵還元型ＮＯx触媒で
熱を発生させる。By the way, the reducing agent supplied to the filter 20 causes the occlusion reduction type NOx catalyst carried by the filter 20 to generate heat.
【００４７】ここで、図２は、還元剤供給時のフィルタ
内部の温度分布を示した図である。Here, FIG. 2 is a diagram showing the temperature distribution inside the filter when the reducing agent is supplied.
【００４８】還元剤の反応により発生した熱は、下流へ
と流れフィルタ２０の温度を上昇させるが、フィルタ２
０の上流端では排気に曝されているため排気の温度と略
等しい温度となる。従って、排気の温度が低いディーゼ
ル機関等では、フィルタ２０の上流端に堆積したＰＭを
燃焼除去することが困難となり、上流端でフィルタ２０
の詰まりが発生する虞がある。The heat generated by the reaction of the reducing agent flows downstream and raises the temperature of the filter 20.
At the upstream end of 0, the temperature is substantially equal to the temperature of exhaust gas because it is exposed to exhaust gas. Therefore, in a diesel engine or the like where the temperature of exhaust gas is low, it becomes difficult to burn and remove the PM accumulated at the upstream end of the filter 20, and the PM at the upstream end is removed.
May be clogged.
【００４９】このような問題に対し、従来の内燃機関の
排気浄化装置では、フィルタ２０の上流に酸化機能を有
する触媒を設け、該酸化機能を有する触媒で還元剤を反
応させて下流のフィルタの温度を上昇させていた。この
ように構成された、内燃機関の排気浄化装置では、フィ
ルタ上流端にも温度の高い排気を供給することができる
ので、フィルタの詰まりを回復させることが可能であっ
た。In order to solve such a problem, in the conventional exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, a catalyst having an oxidizing function is provided upstream of the filter 20, and the reducing agent is reacted with the catalyst having the oxidizing function so that the filter of the downstream filter is activated. It was raising the temperature. In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine configured as described above, exhaust gas having a high temperature can be supplied also to the upstream end of the filter, so that it is possible to recover the clogging of the filter.
【００５０】しかし、フィルタ詰まりを回復させるため
に別途酸化機能を有する触媒を設けなくてはならず、コ
スト高となる。また、車両搭載時には取り付けスペース
が限られているため、小型化することが望ましい。However, in order to recover the filter clogging, it is necessary to separately provide a catalyst having an oxidizing function, which results in high cost. Further, since the mounting space is limited when mounted on a vehicle, it is desirable to reduce the size.
【００５１】そこで、本実施の形態では、フィルタ２０
に吸蔵還元型ＮＯx触媒を担持させつつ、フィルタ２０
の上流端の詰まりを判定し、詰まりが発生していた場合
には、上流端に堆積したＰＭの除去を行う。Therefore, in the present embodiment, the filter 20
While supporting the NOx storage reduction catalyst on the filter 20,
The clogging of the upstream end is determined, and if clogging occurs, the PM accumulated at the upstream end is removed.
【００５２】図３は、フィルタ上流端の温度とフィルタ
上流端のＰＭ堆積量との関係を示した図である。フィル
タ上流端温度が高くなるほどフィルタ上流端に堆積して
いたＰＭの燃焼が促進される。フィルタ上流端の温度が
ａで示される温度となったときに詰まりが回復されてい
る。この図より、排気の流量にはほとんど関係なく、所
定の温度ａとなった場合にフィルタの再生が可能となっ
ている。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the temperature at the upstream end of the filter and the PM accumulation amount at the upstream end of the filter. The combustion of PM deposited on the upstream end of the filter is accelerated as the temperature of the upstream end of the filter increases. The clogging is recovered when the temperature at the upstream end of the filter reaches the temperature indicated by a. From this figure, it is possible to regenerate the filter when the temperature reaches the predetermined temperature a regardless of the flow rate of the exhaust gas.
【００５３】次に、図４は、排気の流量とフィルタ入ガ
ス温度との関係を示した図である。Next, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the flow rate of exhaust gas and the temperature of gas entering the filter.
【００５４】ＥＧＲガスの還流及び吸気絞り弁による吸
入空気量の減少により、フィルタ入ガス温度を上昇させ
ることができる。しかし、吸気絞り弁によるほうがより
温度上昇率が大きいため、本実施の形態では、吸気絞り
弁によりフィルタ入ガス温度の上昇を行う。ここで、吸
気絞り弁により、吸入空気量を減少させると、排気の流
量が減少するが、図３により排気の流量が低下したとし
てもＰＭの除去にはほとんど影響がない。By recirculating the EGR gas and reducing the intake air amount by the intake throttle valve, the temperature of the gas entering the filter can be raised. However, since the rate of temperature rise is higher with the intake throttle valve, in the present embodiment, the temperature of the gas entering the filter is increased with the intake throttle valve. Here, when the intake air amount is reduced by the intake throttle valve, the flow rate of exhaust gas decreases, but even if the flow rate of exhaust gas decreases as shown in FIG. 3, there is almost no effect on PM removal.
【００５５】次に、フィルタ上流端に詰まりが発生して
いるか否かの判定方法について説明する。Next, a method of determining whether or not the upstream end of the filter is clogged will be described.
【００５６】図５は、通常の詰まり回復制御前後の排気
の流量とフィルタ圧力損失との関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas flow rate and the filter pressure loss before and after the normal clogging recovery control.
【００５７】フィルタ内部（セル間の隔壁内部）及び上
流端に詰まりが発生している場合には、フィルタ内部の
みに詰まりが発生している場合よりも上流端の詰まり分
だけフィルタの圧力損失が大きくなる。また、通常の詰
まり回復制御を実施すると、フィルタ内部のＰＭは除去
されるが、上流端に堆積したＰＭは前記した理由により
除去されないので、詰まり回復制御実施後、上流端に詰
まりが発生していた場合のほうがフィルタの圧力損失が
大きくなる。When the inside of the filter (inside the partition wall between cells) and the upstream end are clogged, the pressure loss of the filter is smaller than that when only inside the filter is clogged. growing. Further, when the normal clogging recovery control is performed, PM inside the filter is removed, but PM accumulated at the upstream end is not removed for the reason described above, and therefore clogging occurs at the upstream end after the clogging recovery control is performed. If this happens, the pressure loss of the filter becomes larger.
【００５８】従って、通常の詰まり回復制御後にフィル
タの圧力損失が所定値以上の場合には、フィルタの上流
端に詰まりが発生していると判定することができる。Therefore, when the pressure loss of the filter is equal to or greater than the predetermined value after the normal clogging recovery control, it can be determined that clogging has occurred at the upstream end of the filter.
【００５９】ここで、フィルタの圧力損失は、フィルタ
前後の差圧を検出する差圧センサ１０の出力信号により
求まる。また、判定条件となる所定値は、予め実験等に
より求めておき、ＥＣＵ２７に記憶させておく。Here, the pressure loss of the filter is obtained from the output signal of the differential pressure sensor 10 which detects the differential pressure before and after the filter. Further, the predetermined value serving as the determination condition is obtained in advance by experiments or the like and stored in the ECU 27.
【００６０】通常の詰まり回復制御では、フィルタ２０
に還元剤が供給される。このような還元剤を供給する方
法としては、前記したように排気中への燃料添加や、再
循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加し
て最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低
温燃焼（特許第３１１６８７６号）、機関出力のための
燃料を噴射させる主噴射の後の膨張行程若しくは排気行
程中に再度燃料を噴射させる副噴射等の方法が考えられ
る。In the normal clogging recovery control, the filter 20
Is supplied with a reducing agent. As a method of supplying such a reducing agent, as described above, after the fuel is added to the exhaust gas or the amount of recirculated EGR gas is increased to increase the soot generation amount to the maximum, the EGR is further performed. Methods such as low temperature combustion (Japanese Patent No. 3116876) for increasing the amount of gas, secondary injection for injecting fuel again during the expansion stroke or exhaust stroke after main injection for injecting fuel for engine output are possible.
【００６１】そして、フィルタの上流端に詰まりが発生
していると判定された場合には、その詰まりを回復させ
るためのフィルタ上流端詰まり回復制御を行う。If it is determined that the upstream end of the filter is clogged, the filter upstream end clogging recovery control for recovering the clogging is performed.
【００６２】フィルタ上流端詰まり回復制御では、ＥＧ
Ｒ弁２２が閉弁される。また、吸気絞り弁１３が極力閉
じられる。ここで、ＥＧＲガスの還流を停止させると気
筒２内に吸入される新気の量が増加するため、燃焼が促
進され燃焼温度が上昇する。また、ＥＧＲガスの還流に
よるスモークの発生を防止することができる。更に、吸
気絞り弁１３を極力閉じることにより、燃料量に対して
新気の量が減少するため、排気の温度が上昇する。この
ように排気の温度を上昇させることにより、フィルタ上
流端に堆積しているＰＭを燃焼除去することが可能とな
る。In the filter upstream end clogging recovery control, EG
The R valve 22 is closed. Further, the intake throttle valve 13 is closed as much as possible. Here, when the recirculation of the EGR gas is stopped, the amount of fresh air drawn into the cylinder 2 increases, so that combustion is promoted and the combustion temperature rises. Further, it is possible to prevent the generation of smoke due to the recirculation of EGR gas. Further, by closing the intake throttle valve 13 as much as possible, the amount of fresh air decreases with respect to the amount of fuel, so the temperature of exhaust gas rises. By increasing the temperature of the exhaust gas in this way, it becomes possible to burn and remove the PM accumulated at the upstream end of the filter.
【００６３】尚、本実施の形態では、フィルタ上流端詰
まり回復制御実行中には、還元剤の供給を停止する。こ
のようにして、還元剤の供給によりフィルタ上流端の冷
却を防止し、詰まり回復に必要となる温度まで上昇させ
ることができる。In this embodiment, the supply of the reducing agent is stopped while the filter upstream end clogging recovery control is being executed. In this way, the supply of the reducing agent can prevent the upstream end of the filter from being cooled, and can raise the temperature to the level required for clogging recovery.
【００６４】また、本実施の形態では、フィルタ上流端
詰まり回復制御を開始してからの経過時間が所定時間以
上となった場合に、フィルタ上流端の詰まりが回復した
として、フィルタ上流端詰まり回復制御を終了させる。
このときの判定条件となる所定時間は、予め実験とによ
り求めておき、ＥＣＵ２７に記憶させておく。Further, in the present embodiment, when the elapsed time from the start of the filter upstream end clogging recovery control becomes a predetermined time or more, it is considered that the clogging of the filter upstream end is recovered, and the filter upstream end clogging recovery is performed. Terminate control.
The predetermined time, which is the determination condition at this time, is obtained in advance by an experiment and stored in the ECU 27.
【００６５】尚、本実施の形態では、フィルタ２０を通
過する排気の量に比例し、且つフィルタ２０に流入する
排気の温度に反比例する値を積算した値が所定値以上と
なった場合に、フィルタ上流端に詰まりが発生している
と判定しても良い。In the present embodiment, when the integrated value of the value proportional to the amount of exhaust gas passing through the filter 20 and inversely proportional to the temperature of exhaust gas flowing into the filter 20 is equal to or greater than a predetermined value, It may be determined that the upstream end of the filter is clogged.
【００６６】ここで、フィルタ２０に流入する排気の量
が多くなる程、フィルタ２０に流入するＰＭの量が多く
なる。また、フィルタ２０に流入する排気の温度が低い
程、ＰＭが燃焼せずに堆積する。従って、フィルタ２０
を通過する排気の量に比例し、且つフィルタ２０に流入
する排気の温度に反比例する値は、そのときにフィルタ
に捕集されるＰＭの量と相関関係がある。この値を積算
していき、積算値が所定値以上となった場合に詰まりが
発生したと判定する。ここで、判定条件となる所定値
は、予め実験等により求めておく。また、判定式は例え
ば次式により表すことができる。Here, as the amount of exhaust gas flowing into the filter 20 increases, the amount of PM flowing into the filter 20 increases. Further, as the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 20 is lower, PM is deposited without burning. Therefore, the filter 20
The value that is proportional to the amount of exhaust gas that passes through and is inversely proportional to the temperature of the exhaust gas that flows into the filter 20 has a correlation with the amount of PM that is trapped in the filter at that time. This value is integrated, and when the integrated value is equal to or larger than a predetermined value, it is determined that clogging has occurred. Here, the predetermined value serving as the determination condition is obtained in advance by experiments or the like. Further, the judgment formula can be expressed by the following formula, for example.
【００６７】Σ（Ｇｇ／Ｔ）・α
ここで、αは定数若しくは運転状態により定まる値であ
り、予め実験等により求めておく。Ｇｇは、フィルタ２
０に流入する排気の量であり、エアフローメータ１１の
出力信号から求める。Ｔは、フィルタ２０に流入する排
気の温度であり、排気温度センサ１２の出力信号から求
まる。Σ (Gg / T) · α Here, α is a constant or a value determined by the operating state, and is obtained in advance by experiments or the like. Gg is the filter 2
It is the amount of exhaust gas flowing into 0, and is obtained from the output signal of the air flow meter 11. T is the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 20, which is obtained from the output signal of the exhaust gas temperature sensor 12.
【００６８】上記判定式によりフィルタ２０に詰まりが
発生している場合には、前記フィルタ上流端詰まり回復
制御を実施する。When the filter 20 is clogged according to the above-mentioned determination formula, the filter upstream end clogging recovery control is executed.
【００６９】ここで、従来の内燃機関の排気浄化装置で
は、フィルタ上流に酸化機能を有する触媒を設けてフィ
ルタ上流端を加熱し詰まりを抑制していた。従って、取
り付けスペースが余計に必要となり、また、コスト高と
なっていた。Here, in the conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, a catalyst having an oxidizing function is provided upstream of the filter to heat the upstream end of the filter to suppress clogging. Therefore, an extra installation space is required and the cost is high.
【００７０】その点、本実施の形態による内燃機関の排
気浄化装置では、フィルタ上流端に詰まりが発生してい
ることを検出することができ、通常のフィルタ再生とは
異なる処理により、フィルタ上流端に堆積したＰＭを除
去することができる。In this respect, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment can detect that the filter upstream end is clogged, and the filter upstream end can be processed by a process different from normal filter regeneration. It is possible to remove the PM deposited on the.
【００７１】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、フィルタ上流端にＰＭが堆積していることを検出
し、堆積しているＰＭを除去することができる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to detect that PM has accumulated at the upstream end of the filter and remove the accumulated PM.
【００７２】[0072]
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の排気浄化装置で
は、フィルタ上流端の詰まりを検出することができる。
また、フィルタ上流端に堆積した粒子状物質を除去する
ことができる。In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it is possible to detect clogging at the upstream end of the filter.
Further, the particulate matter deposited on the upstream end of the filter can be removed.
【００７３】従って、上流に酸化機能を有する触媒を設
けることなく、フィルタの詰まりを回復させることがで
きる。Therefore, the clogging of the filter can be recovered without providing a catalyst having an oxidizing function upstream.
【図１】 本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄
化装置を適用するエンジンとその吸排気系とを併せ示す
概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied and an intake / exhaust system thereof.
【図２】 還元剤供給時のフィルタ内部の温度分布を示
した図である。FIG. 2 is a diagram showing a temperature distribution inside a filter when a reducing agent is supplied.
【図３】 フィルタ上流端の温度とフィルタ上流端のＰ
Ｍ堆積量との関係を示した図である。[Fig. 3] Temperature at the upstream end of the filter and P at the upstream end of the filter
It is a figure showing the relation with the amount of M accumulation.
【図４】 排気の流量とフィルタ入ガス温度との関係を
示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a flow rate of exhaust gas and a temperature of gas entering a filter.
【図５】 通常の詰まり回復制御前後の排気の流量とフ
ィルタ圧力損失との関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between exhaust gas flow rate and filter pressure loss before and after normal clogging recovery control.
１・・・・エンジン ２・・・・気筒 ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・コモンレール ５・・・・燃料供給管 ６・・・・燃料ポンプ ７・・・・ベルト ８・・・・吸気枝管 ９・・・・吸気管 １０・・・差圧センサ １１・・・エアフローメータ １２・・・排気温度センサ １３・・・吸気絞り弁 １４・・・吸気絞り用アクチュエータ １５・・・ターボチャージャ １６・・・排気絞り弁 １７・・・排気絞り用アクチュエータ １８・・・排気枝管 １９・・・排気管 ２０・・・パティキュレートフィルタ ２１・・・ＥＧＲ通路 ２２・・・ＥＧＲ弁 ２３・・・ＥＧＲクーラ ２４・・・還元剤噴射弁 ２５・・・還元剤供給路 ２６・・・遮断弁 ２７・・・ＥＣＵ 1 ... Engine 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Common rail 5 ... Fuel supply pipe 6 ... Fuel pump 7 ... Belt 8 ... Intake branch pipe 9 ... Intake pipe 10 ... Differential pressure sensor 11 ... Air flow meter 12 ... Exhaust temperature sensor 13 ... Intake throttle valve 14 ... Intake throttle actuator 15 ... Turbocharger 16 ... Exhaust throttle valve 17 ... Exhaust throttle actuator 18 ... Exhaust branch pipe 19 ... Exhaust pipe 20 ... Particulate filter 21 ... EGR passage 22 ... EGR valve 23 ... EGR cooler 24 ... Reducing agent injection valve 25 ... Reductant supply path 26 ... Shut-off valve 27 ... ECU
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ ３Ｇ０９２ Ｓ ３Ｇ３０１ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ ４Ｄ０５８ 3/36 3/36 Ｂ Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｑ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ａ ３０１Ｂ ３０１Ｄ 41/04 ３６０ 41/04 ３６０Ａ ３８５ ３８５Ａ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｋ ３０１Ｎ ３０１Ｔ ３０１Ｗ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｚ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ｊ // Ｂ０１Ｄ 46/44 Ｂ０１Ｄ 46/44 (72)発明者 林 孝太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 曲田 尚史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小林 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 大介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大羽 孝宏 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 根上 秋彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岡田 晋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 BA06 CA06 DA01 DA02 EA10 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA05 FA23 GA01 GA09 GA22 3G065 AA01 AA03 AA04 AA09 CA12 DA04 EA07 FA02 GA05 GA06 GA08 HA06 KA02 3G084 AA01 AA03 BA05 BA08 BA09 BA11 BA15 BA18 BA19 BA20 BA24 DA10 DA27 EA11 EB22 FA07 FA10 FA27 FA33 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 CB25 DA04 DA09 DA12 EA05 EA06 EA07 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB13 BA00 BA14 BA15 BA19 BA38 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA08 DB06 DB10 EA05 EA17 EA32 HA14 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 AB20 BA01 BA07 BB01 BB06 BB13 DB03 DC03 DC08 DC12 DC15 DE01S DE03S DF01 DF02 DF06 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 EA14 FA17 FA18 FA20 FA36 FA37 FA38 FB06 HA01X HA01Y HD01Y HD01Z HD08Y HD08Z HE01Y HE01Z HF08Y HF08Z 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JA33 JB09 JB10 LA03 LB11 MA01 MA18 MA26 NE01 NE06 PA01A PA01B PA01Z PD11B PD11Z PD14B PD14Z PE01B PE01Z PF03B PF03Z 4D058 NA10 PA05 PA08 SA08 TA06─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) F01N 3/24 F01N 3/24 E 3G092 S 3G301 3/28 301 3/28 301C 4D058 3/36 3/36 B F02D 9/02 F02D 9/02 Q 21/08 301 21/08 301A 301B 301D 41/04 360 41/04 360A 385 385A 43/00 301 43/00 301J 301K 301N 301T 301W 45/00 314 45/00 314Z F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R 570 570J // B01D 46/44 B01D 46/44 (72) Inventor Kotaro Hayashi 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. Naofumi Toyota City, Toyota City, Aichi Prefecture (72) Inventor Masaaki Kobayashi 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Daisuke Shibata 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Takahiro Oha 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Akihiko Negami 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor, Susumu Okada 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Motor Co., Ltd. (reference) 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 BA06 CA06 DA01 DA02 EA10 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA05 FA23 GA01 GA09 GA22 3G065 AA01 AA03 AA04 AA09 CA12 A08 A05 A08 BA04 A08 A04 A08 A04 A08 A04 A08 A04 A08 A04 A08 A04 A08 A08 A04 BA09 BA11 BA15 BA18 BA19 BA20 BA24 DA10 DA27 EA11 EB22 FA07 FA10 FA27 FA33 3G090 AA03 BA01 CA01 CA02 CB25 DA04 DA09 DA12 EA05 EA06 EA07 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB02 AB08 AB18 EA05 EA17 EA32 HA14 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 AB20 BA01 BA07 BB01 BB06 BB13 DB03 DC03 DC08 DC12 DC15 DE01S DE03S DF01 DF02 DF06 EA01 EA02 YA02 FA01 HD07Y01010102 HF08Z 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JA26 JA33 JB09 JB10 LA03 LB11 MA01 MA18 MA26 NE01 NE06 PA01A PA01B PA01Z PD11B PD11Z PD14B PD14Z PE01B PE01Z PF03B PF03Z 4D058 NA10 PA05 PA08 SA08 TA06 TA08
Claims (6)
子状物質を一時捕獲可能なフィルタと、 前記フィルタへ還元剤を供給する還元剤供給手段と、 前記フィルタの上流端に詰まりが発生しているか否かを
判定する上流端詰まり判定手段と、 前記上流端詰まり判定手段によりフィルタの上流端に詰
まりが発生していると判定された場合に、上流端の詰ま
りを回復させる上流端詰まり回復手段と、 を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。1. A filter which carries a catalyst having an oxidizing function and can temporarily capture particulate matter in exhaust gas, a reducing agent supply means for supplying a reducing agent to the filter, and a clogging occurs at an upstream end of the filter. Upstream end clogging determining means for determining whether or not, and when it is determined by the upstream end clogging determining means that the upstream end of the filter is clogged, the upstream end clogging for recovering the clogging of the upstream end An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a recovery means.
有する触媒は、流入する排気の空燃比がリーンのときに
はＮＯxを吸蔵し流入する排気の空燃比が低下したとき
に吸蔵したＮＯxをＮ2に還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒
であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排
気浄化装置。2. The catalyst having an oxidizing function, which is carried by the filter, stores NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and stores NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is reduced to N 2 The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust reduction device is an NOx storage reduction catalyst that reduces the exhaust gas.
る排気流入量推定手段と、前記フィルタに流入する排気
の温度を検出する排気温度検出手段と、を備え、前記上
流端詰まり判定手段は、前記排気流入量推定手段の推定
値に比例し且つ前記排気温度検出手段の検出値に反比例
する値の積算値が所定値以上となった場合にフィルタの
上流端に詰まりが発生したと判定することを特徴とする
請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。3. An exhaust gas inflow amount estimating means for estimating an amount of exhaust gas flowing into the filter, and an exhaust gas temperature detecting means for detecting a temperature of exhaust gas flowing into the filter, wherein the upstream end clogging judging means is provided. , It is determined that the upstream end of the filter is clogged when the integrated value of the values proportional to the estimated value of the exhaust gas inflow estimation means and inversely proportional to the detected value of the exhaust gas temperature detection means becomes a predetermined value or more. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that.
かを判定する詰まり判定手段と、前記フィルタの上流端
以外の詰まりを回復可能な詰まり回復手段と、を備え、
前記上流端詰まり判定手段は、前記詰まり回復手段がフ
ィルタの詰まりを回復した後で詰まり判定手段がフィル
タに詰まりがあることを判定した場合には前記フィルタ
の上流端に詰まりが発生していると判定することを特徴
とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の排気
浄化装置。4. A clogging determination means for determining whether clogging has occurred in the filter, and a clogging recovery means capable of recovering clogging other than the upstream end of the filter,
The upstream end clogging determination means, when the clogging determination means determines that the filter is clogged after the clogging recovery means recovers the clogging of the filter, the upstream end of the filter is clogged. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a determination is made.
させるＥＧＲ装置と、吸入される新気の量を調整する吸
気絞り弁と、を備え、前記上流端詰まり回復手段はＥＧ
Ｒ装置によりＥＧＲガスを還流させ、吸気絞り弁により
新気の量を減量させて前記フィルタの上流端の詰まりを
回復させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに
記載の内燃機関の排気浄化装置。5. An EGR device that connects the exhaust system and the intake system to recirculate a part of the exhaust gas, and an intake throttle valve that adjusts the amount of fresh air taken in, wherein the upstream end clogging recovery means is EG.
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the R device recirculates the EGR gas, and the intake throttle valve reduces the amount of fresh air to recover from clogging at the upstream end of the filter. Exhaust purification device.
いるときに還元剤の供給を禁止する還元剤供給禁止手段
を備え、前記上流端詰まり回復手段は、詰まりの回復を
開始してから所定温度以上で所定時間以上経過したとき
に前記フィルタの上流端詰まりが回復したと判定するこ
とを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装
置。6. A reducing agent supply prohibiting means for prohibiting the supply of a reducing agent when the clogging of the upstream end of the filter is being recovered, and the upstream end clogging recovery means is provided after starting the clogging recovery. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein it is determined that the upstream end clogging of the filter is recovered when a predetermined time or more has passed at a predetermined temperature or higher.
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| WO2014118951A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | Fault detection device for internal combustion engine |
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- 2002-02-28 JP JP2002053659A patent/JP4161591B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2014118951A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | Fault detection device for internal combustion engine |
| JP5880739B2 (en) * | 2013-01-31 | 2016-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | Abnormality detection device for internal combustion engine |
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