JP2007040221A - Exhaust emission control device - Google Patents

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Minehiro Murata
峰啓 村田
Yoshihisa Takeda
好央 武田
Nobuhiro Kondo
暢宏 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device capable of securing exhaust emission control performance through prompt temperature rise of a catalyst converter while suppressing the discharge of unburned fuel component. <P>SOLUTION: A front oxidation catalyst (30) is arranged in an exhaust passage (20) on the upstream side from a catalyst converter (38). When the temperature of the front oxidation catalyst (30) estimated on the basis of inlet side exhaust temperature of the catalyst converter (38) does not reach the light-off temperature, post injection is executed in the fuel supply amount set in accordance with the temperature of the front oxidation catalyst (30) and/or the angle of delay set in accordance with the temperature of the front oxidation catalyst (30). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特に触媒コンバータの上流に、この触媒コンバータが排気を浄化可能な温度となるように昇温するためのフロント触媒を備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device for purifying engine exhaust gas, and more particularly, to an exhaust gas purification system provided with a front catalyst for raising the temperature so that the catalytic converter can purify exhaust gas upstream of the catalytic converter. Relates to the device.

エンジンから排出される排気を浄化するための触媒コンバータが良好な排気浄化性能を発揮するためには、触媒コンバータが活性化温度に達している必要がある。しかし、エンジン始動直後や排気温度が低いアイドル運転時などでは、触媒コンバータが活性化温度に達しておらず、十分な排気浄化を行うことができない場合がある。
このような問題を解決するため、触媒コンバータの上流側で比較的エンジンに近い位置に、触媒コンバータを昇温するためのフロント触媒を設けることが知られている。この排気浄化装置では、エンジンの気筒内に主噴射を行った後の膨張行程または排気行程にポスト噴射を行うなどのエンジンの燃焼制御によりフロント酸化触媒にＨＣやＣＯを供給し、フロント酸化触媒でこのＨＣやＣＯが酸化することで高温となった排気によって触媒コンバータを活性化温度まで昇温する。 In order for a catalytic converter for purifying exhaust discharged from an engine to exhibit good exhaust purification performance, the catalytic converter needs to reach an activation temperature. However, there are cases where the catalytic converter does not reach the activation temperature immediately after the engine is started or during idling when the exhaust gas temperature is low, and sufficient exhaust gas purification cannot be performed.
In order to solve such a problem, it is known to provide a front catalyst for raising the temperature of the catalytic converter at a position relatively close to the engine on the upstream side of the catalytic converter. In this exhaust purification system, HC and CO are supplied to the front oxidation catalyst by engine combustion control such as post-injection in the expansion stroke or exhaust stroke after performing main injection into the cylinder of the engine. The catalytic converter is heated to the activation temperature by the exhaust gas that has become high temperature due to the oxidation of HC and CO.

このようなフロント酸化触媒を備えた排気浄化装置は、例えば特許文献１などに開示されている。
特開２００１−２２７３７９号公報 An exhaust emission control device provided with such a front oxidation catalyst is disclosed in, for example, Patent Document 1.
JP 2001-227379 A

フロント酸化触媒にポスト噴射でＨＣやＣＯを供給して触媒コンバータを活性化温度に昇温するようにした排気浄化装置では、昇温制御の開始直後などでフロント酸化触媒自体が活性化していない場合がある。この場合に、触媒コンバータを活性化温度に昇温するためのポスト噴射を実行すると、フロント酸化触媒でＨＣやＣＯが酸化されず、そのまま大気中に放出されてしまうという問題がある。   In an exhaust purification system that raises the catalytic converter to the activation temperature by supplying HC or CO to the front oxidation catalyst by post injection, the front oxidation catalyst itself is not activated immediately after the start of temperature rise control. There is. In this case, when post injection for raising the temperature of the catalytic converter to the activation temperature is executed, there is a problem that HC and CO are not oxidized by the front oxidation catalyst and are released into the atmosphere as they are.

図６は、エンジンがアイドル運転のときに、フロント酸化触媒が活性化していない状態で触媒コンバータの活性化温度への昇温に必要なポスト噴射を実行した場合の、フロント酸化触媒温度とフロント酸化触媒入口側の排気温度、並びにそのときフロント酸化触媒に供給されるＨＣ及びＣＯの量とフロント酸化触媒から排出されるＨＣ及びＣＯの量を時間の経過と共に示す図である。   FIG. 6 shows the front oxidation catalyst temperature and the front oxidation when the post-injection necessary for raising the temperature to the activation temperature of the catalytic converter is performed when the engine is in idle operation and the front oxidation catalyst is not activated. It is a figure which shows the exhaust temperature by the side of a catalyst inlet, the quantity of HC and CO supplied to a front oxidation catalyst at that time, and the quantity of HC and CO discharged | emitted from a front oxidation catalyst with progress of time.

ポスト噴射による昇温制御を開始する前の時点では、フロント酸化触媒温度が図中に一点鎖線で示すフロント酸化触媒のライトオフ温度（酸化を開始する温度）より低い状態にあり、図中のａの時点でポスト噴射による昇温制御が開始される。
ポスト噴射の開始により、触媒コンバータを活性化温度に昇温するのに必要な量のＨＣが気筒内に供給され、そのごく一部が排気中で燃焼してフロント酸化触媒入口側の排気温度が上昇することによりフロント酸化触媒の温度も徐々に上昇していく。このときポスト噴射で供給されたＨＣ及びＣＯは、ライトオフ温度に達していないフロント酸化触媒を通過し、触媒コンバータに達する。触媒コンバータも活性化温度に達していないため、これらＨＣ及びＣＯはそのまま大気中に排出されてしまうことになる。 At the time before starting the temperature increase control by post injection, the front oxidation catalyst temperature is lower than the light-off temperature (temperature at which oxidation starts) of the front oxidation catalyst indicated by the one-dot chain line in the figure, and a in the figure At this point, temperature increase control by post injection is started.
When the post-injection is started, an amount of HC necessary to raise the catalytic converter to the activation temperature is supplied into the cylinder, and a small part of the HC is burned in the exhaust, and the exhaust temperature on the front oxidation catalyst inlet side is increased. As the temperature rises, the temperature of the front oxidation catalyst gradually rises. At this time, HC and CO supplied by the post injection pass through the front oxidation catalyst that has not reached the light-off temperature, and reach the catalytic converter. Since the catalytic converter has not reached the activation temperature, these HC and CO are discharged into the atmosphere as they are.

やがて排気温度の上昇により、ＨＣ及びＣＯの燃焼量も徐々に増加するため、フロント酸化触媒から排出されるＨＣとＣＯの量は減少し始め、図６中のｂ点でフロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達する。
フロント酸化触媒がライトオフ温度に達した後は、ポスト噴射により供給されたＨＣやＣＯがフロント酸化触媒で酸化されるため、フロント酸化触媒から排出されるＨＣやＣＯの量が急激に減少すると共に、フロント酸化触媒の温度は、ＨＣやＣＯの反応熱によって入口側排気温度より高温となって上昇していくことになる。 As the exhaust gas temperature rises, the combustion amount of HC and CO gradually increases, so the amount of HC and CO discharged from the front oxidation catalyst begins to decrease, and the temperature of the front oxidation catalyst at point b in FIG. The light-off temperature is reached.
After the front oxidation catalyst reaches the light-off temperature, HC and CO supplied by post-injection are oxidized by the front oxidation catalyst, so that the amount of HC and CO discharged from the front oxidation catalyst decreases rapidly. The temperature of the front oxidation catalyst rises higher than the inlet side exhaust temperature due to the reaction heat of HC and CO.

このように、フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していない状態で、触媒コンバータを活性化温度に昇温するのに必要なポスト噴射をそのまま実行してしまうと、図６中のａ点からｂ点までの間に、大量のＨＣとＣＯが大気中に放出されてしまうことになる。
特許文献１の排気浄化装置においても、フロント酸化触媒が活性化していない場合に排気温度を上昇させるために、ポスト噴射により一定量の燃料を供給するようにしているので、ポスト噴射でフロント酸化触媒に供給されたＨＣやＣＯがフロント酸化触媒で酸化されずにそのまま大気中に放出されることになる。 Thus, if the post-injection required to raise the catalytic converter to the activation temperature is executed as it is in a state where the temperature of the front oxidation catalyst has not reached the light-off temperature, point a in FIG. A large amount of HC and CO will be released into the atmosphere from point to point b.
Also in the exhaust purification device of Patent Document 1, in order to raise the exhaust gas temperature when the front oxidation catalyst is not activated, a certain amount of fuel is supplied by post injection. HC and CO supplied to the gas are not oxidized by the front oxidation catalyst and are released into the atmosphere as they are.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、未燃燃料成分の排出を抑えながら、触媒コンバータを迅速に昇温して排気浄化性能を確保できるようにした排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to quickly raise the temperature of the catalytic converter while ensuring the exhaust purification performance while suppressing the discharge of unburned fuel components. Another object of the present invention is to provide an exhaust emission control device.

前記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバータと、前記触媒コンバータより上流側の前記排気通路に配設されたフロント酸化触媒と、前記触媒コンバータの入口側排気温度を検出する排気温度検出手段と、前記排気温度検出手段によって検出された前記触媒コンバータの入口側排気温度に基づき推定した前記フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときに、前記フロント酸化触媒の温度に応じて設定される量の燃料を、前記エンジンの気筒内への主噴射の後のポスト噴射により前記気筒内に供給する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。   In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention includes a catalytic converter disposed in an exhaust passage of an engine for purifying exhaust gas of the engine, and a front disposed in the exhaust passage upstream of the catalytic converter. The temperature of the front oxidation catalyst estimated based on the oxidation catalyst, the exhaust temperature detecting means for detecting the inlet side exhaust temperature of the catalytic converter, and the inlet side exhaust temperature of the catalytic converter detected by the exhaust temperature detecting means is a light Control means for supplying an amount of fuel set according to the temperature of the front oxidation catalyst into the cylinder by post-injection after main injection into the cylinder of the engine when the off temperature has not been reached; (Claim 1).

このように構成された排気浄化装置によれば、触媒コンバータの入口側排気温度から推定したフロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときに、フロント酸化触媒の温度に応じて設定される量の燃料が、主噴射の後のポスト噴射により気筒内に供給される。
また、前記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバータと、前記触媒コンバータより上流側の前記排気通路に配設されたフロント酸化触媒と、前記触媒コンバータの入口側排気温度を検出する排気温度検出手段と、前記排気温度検出手段によって検出された前記触媒コンバータの入口側排気温度に基づき推定した前記フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときに、前記フロント酸化触媒の温度に応じて設定される遅角量で、前記エンジンの気筒内への主噴射の後のポスト噴射により前記気筒内に燃料を供給する制御手段とを備えたことを特徴とする（請求項２）。 According to the exhaust purification device configured as described above, when the temperature of the front oxidation catalyst estimated from the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter does not reach the light-off temperature, the exhaust purification device is set according to the temperature of the front oxidation catalyst. An amount of fuel is supplied into the cylinder by post-injection after main injection.
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention is provided in a catalyst converter disposed in an exhaust passage of an engine to purify the exhaust of the engine, and in the exhaust passage upstream of the catalytic converter. A front oxidation catalyst, an exhaust temperature detection means for detecting an inlet side exhaust temperature of the catalytic converter, and a temperature of the front oxidation catalyst estimated based on an inlet side exhaust temperature of the catalytic converter detected by the exhaust temperature detection means When the engine has not reached the light-off temperature, fuel is supplied into the cylinder by post-injection after main injection into the cylinder of the engine with a retard amount set according to the temperature of the front oxidation catalyst. And a control means for carrying out the invention (claim 2).

このように構成された排気浄化装置によれば、触媒コンバータの入口側排気温度から推定したフロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときに、フロント酸化触媒の温度に応じて設定される遅角量の噴射時期で実行されるポスト噴射により燃料が気筒内に供給される。
また、このような排気浄化装置において、前記制御手段は、前記ポスト噴射の燃料量を前記フロント酸化触媒の温度に応じて設定することを特徴とする（請求項３）。 According to the exhaust purification device configured as described above, when the temperature of the front oxidation catalyst estimated from the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter does not reach the light-off temperature, the exhaust purification device is set according to the temperature of the front oxidation catalyst. Fuel is supplied into the cylinder by post-injection executed at a retarded amount of injection timing.
In such an exhaust emission control device, the control means sets the fuel amount of the post injection according to the temperature of the front oxidation catalyst (claim 3).

このように構成された排気浄化装置では、ポスト噴射の際の燃料量についてもフロント酸化触媒の温度に応じて設定される。
また、これらの排気浄化装置のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記フロント酸化触媒の温度が前記ライトオフ温度に達した後は、前記触媒コンバータが前記排気を浄化可能な温度となるように、前記ポスト噴射を行うことを特徴とする（請求項４）。 In the exhaust emission control device configured as described above, the amount of fuel at the time of post injection is also set according to the temperature of the front oxidation catalyst.
Further, in any of these exhaust purification devices, the control means, after the temperature of the front oxidation catalyst reaches the light-off temperature, so that the catalytic converter becomes a temperature capable of purifying the exhaust, The post injection is performed (claim 4).

このように構成された排気浄化装置によれば、フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達した後は、ポスト噴射によってフロント酸化触媒に供給されたＨＣやＣＯがフロント酸化触媒で酸化されることにより、触媒コンバータが排気を浄化可能な温度とされる。   According to the exhaust purification apparatus configured as described above, after the temperature of the front oxidation catalyst reaches the light-off temperature, HC and CO supplied to the front oxidation catalyst by post injection are oxidized by the front oxidation catalyst. Thus, the catalytic converter is set to a temperature at which exhaust gas can be purified.

請求項１の排気浄化装置によれば、フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときには、フロント酸化触媒の温度に応じた量の燃料が主噴射の後のポスト噴射で気筒内に供給されるので、筒内での膨張行程後期における燃焼が可能で且つフロント触媒で反応可能な燃料量となるようにポスト噴射による燃料供給量を調整することが可能となり、例えばフロント酸化触媒の温度が低いほどポスト噴射による燃料供給量を少なくするように制御することが可能となる。   According to the exhaust emission control device of the first aspect, when the temperature of the front oxidation catalyst does not reach the light-off temperature, an amount of fuel corresponding to the temperature of the front oxidation catalyst is supplied into the cylinder by post injection after the main injection. Therefore, it is possible to adjust the amount of fuel supplied by post injection so that the amount of fuel that can be combusted in the later stage of the expansion stroke in the cylinder and react with the front catalyst can be adjusted. For example, the temperature of the front oxidation catalyst It is possible to control so that the fuel supply amount by the post injection is reduced as the value is lower.

このようなポスト噴射を行うことにより、ポスト噴射で供給されたＨＣやＣＯがフロント酸化触媒で酸化されずにそのまま大気中に放出されるといった問題を防止しながら、膨張行程後期における筒内燃焼によって排気を昇温させ、またフロント酸化触媒の微量の酸化反応によりフロント酸化触媒や触媒コンバータを迅速に昇温して活性化することができる。   By performing such post-injection, HC and CO supplied by post-injection are not oxidized by the front oxidation catalyst and are released into the atmosphere as they are, and by in-cylinder combustion at the later stage of the expansion stroke The temperature of the exhaust can be raised, and the front oxidation catalyst and the catalytic converter can be quickly heated and activated by a small amount of oxidation reaction of the front oxidation catalyst.

また、請求項２の排気浄化装置によれば、フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときには、フロント酸化触媒の温度に応じた遅角量の噴射時期で、主噴射の後のポスト噴射により気筒内に燃料が供給されるので、筒内で膨張行程後期にポスト噴射された燃料が燃焼しやすくなるようにポスト噴射時期の遅角量を調整することが可能となり、例えばフロント酸化触媒の温度が低いほどポスト噴射の遅角量を少なくして、フロント酸化触媒に達するＨＣやＣＯの量を低減させると共にフロント酸化触媒に供給される排気の温度を迅速に上昇させることが可能となる。   According to the exhaust emission control device of claim 2, when the temperature of the front oxidation catalyst has not reached the light-off temperature, the post-post injection after the main injection is performed at a retarded amount of injection timing according to the temperature of the front oxidation catalyst. Since the fuel is supplied into the cylinder by the injection, it becomes possible to adjust the retard amount of the post injection timing so that the fuel that is post-injected in the cylinder in the latter stage of the expansion stroke is easily combusted. The lower the temperature of the engine, the smaller the post-retarding retarded amount, the amount of HC and CO reaching the front oxidation catalyst, and the temperature of the exhaust gas supplied to the front oxidation catalyst can be quickly raised. .

このようなポスト噴射を行うことにより、ポスト噴射で供給されたＨＣやＣＯがフロント酸化触媒で酸化されずにそのまま大気中に放出されるといった問題を防止しながら、排気を昇温させ、またフロント酸化触媒の微量の酸化反応によりフロント酸化触媒や触媒コンバータを迅速に昇温して活性化することができる。
更に、請求項３の排気浄化装置によれば、ポスト噴射の遅角量をフロント酸化触媒の温度に応じて設定する際に、ポスト噴射の燃料量もフロント酸化触媒の温度に応じて設定するようにしたので、より一層良好にポスト噴射によるＨＣやＣＯの大気放出を抑制しながら、フロント酸化触媒や触媒コンバータを迅速に昇温して活性化することが可能となる。 By performing such post-injection, the temperature of the exhaust gas is raised while preventing the problem that HC and CO supplied by post-injection are not oxidized by the front oxidation catalyst and released into the atmosphere as they are, The front oxidation catalyst and the catalytic converter can be quickly heated and activated by a small amount of oxidation reaction of the oxidation catalyst.
Further, according to the exhaust emission control device of claim 3, when setting the retard amount of the post injection according to the temperature of the front oxidation catalyst, the fuel amount of the post injection is also set according to the temperature of the front oxidation catalyst. As a result, the front oxidation catalyst and the catalytic converter can be quickly heated and activated while suppressing the release of HC and CO into the atmosphere by post injection even better.

また、請求項４の排気浄化装置によれば、フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達した後は、ポスト噴射によってフロント酸化触媒に供給されたＨＣやＣＯがフロント酸化触媒で酸化されることにより、触媒コンバータが排気を浄化可能な温度とされるので、触媒コンバータによる排気の浄化を良好に維持することができる。
更に、触媒コンバータの入口側排気温度に基づきフロント酸化触媒の温度を推定するようにしているので、高負荷運転から低負荷運転への移行時などで実際のフロント酸化触媒の温度がライトオフ温度より低下した場合であっても、触媒コンバータの入口側排気温度に基づくフロント酸化触媒の推定温度がライトオフ温度以上であれば、引き続き触媒コンバータが排気を浄化可能な温度となるようにポスト噴射が行われる。この場合には、フロント酸化触媒ではポスト噴射によるＨＣやＣＯが十分に酸化されずに触媒コンバータに流入することになるが、触媒コンバータに流入する排気の温度が十分高温であるため、触媒コンバータでこれらのＨＣやＣＯが酸化され、大気中にＨＣやＣＯが放出されることがない。 According to the exhaust emission control device of claim 4, after the temperature of the front oxidation catalyst reaches the light-off temperature, HC and CO supplied to the front oxidation catalyst by post injection are oxidized by the front oxidation catalyst. As a result, the temperature at which the catalytic converter can purify the exhaust gas is set, so that the exhaust gas purification by the catalytic converter can be maintained well.
Furthermore, since the temperature of the front oxidation catalyst is estimated based on the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter, the actual temperature of the front oxidation catalyst is lower than the light-off temperature when shifting from high load operation to low load operation. Even if the temperature drops, if the estimated temperature of the front oxidation catalyst based on the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter is equal to or higher than the light-off temperature, post-injection is performed so that the catalytic converter can continue to achieve a temperature at which the exhaust gas can be purified. Is called. In this case, in the front oxidation catalyst, HC and CO by post injection are not sufficiently oxidized and flow into the catalytic converter. However, since the temperature of the exhaust gas flowing into the catalytic converter is sufficiently high, These HC and CO are not oxidized, and HC and CO are not released into the atmosphere.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排気浄化装置が適用される４気筒のディーゼルエンジン（以下、エンジンという）のシステム構成図を示しており、図１に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン１は各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備えており、燃料噴射ポンプ（図示せず）から供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料である軽油が、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給され、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. The exhaust emission control device according to the present invention is based on FIG. The structure of will be described.
The engine 1 includes a high-pressure accumulator chamber (hereinafter referred to as a common rail) 2 common to each cylinder, and light oil, which is high-pressure fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) and stored in the common rail 2, is supplied to each cylinder. The oil is supplied to the provided injectors 4, and light oil is injected from the injectors 4 into the respective cylinders.

吸気通路６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気通路６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入し、コンプレッサ８ａで過給された吸気はインタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入される。また、吸気通路６のコンプレッサ８ａより上流側には、エンジン１への吸入空気流量を検出するための吸気流量センサ１６が設けられている。   The intake passage 6 is equipped with a turbocharger 8. The intake air drawn from an air cleaner (not shown) flows into the compressor 8a of the turbocharger 8 from the intake passage 6, and the intake air supercharged by the compressor 8a is intercooler. 10 and the intake control valve 12 are introduced into the intake manifold 14. An intake flow rate sensor 16 for detecting the intake air flow rate to the engine 1 is provided upstream of the compressor 8 a in the intake passage 6.

一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド１８を介して排気管（排気通路）２０に接続されている。なお、排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲ弁２２を介して排気マニホールド１８と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２４が設けられている。
排気管２０はターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気絞り弁２６を介して排気後処理装置２８に接続されている。また、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排気を受けてコンプレッサ８ａを駆動する。 On the other hand, an exhaust port (not shown) through which exhaust is discharged from each cylinder of the engine 1 is connected to an exhaust pipe (exhaust passage) 20 via an exhaust manifold 18. An EGR passage 24 that communicates the exhaust manifold 18 and the intake manifold 14 via the EGR valve 22 is provided between the exhaust manifold 18 and the intake manifold 14.
The exhaust pipe 20 passes through the turbine 8 b of the turbocharger 8 and is connected to an exhaust aftertreatment device 28 via an exhaust throttle valve 26. The rotating shaft of the turbine 8b is connected to the rotating shaft of the compressor 8a, and the turbine 8b receives the exhaust flowing in the exhaust pipe 20 and drives the compressor 8a.

タービン８ｂの近傍下流側の排気通路２０には、フロント酸化触媒３０が設けられている。このフロント酸化触媒３０は、エンジン１のアイドル運転時などで排気温度が比較的低い場合に、排気中のＨＣやＣＯを酸化することにより排気温度を上昇させ、排気後処理装置２８の排気浄化機能を維持するために設けられている。
排気後処理装置２８は、上流側ケーシング３２と、上流側ケーシング３２の下流側に連通路３４で連通された下流側ケーシング３６とで構成される。 A front oxidation catalyst 30 is provided in the exhaust passage 20 on the downstream side in the vicinity of the turbine 8b. The front oxidation catalyst 30 raises the exhaust temperature by oxidizing HC and CO in the exhaust when the exhaust temperature is relatively low, such as during idling of the engine 1, and the exhaust purification function of the exhaust aftertreatment device 28. Is provided to maintain.
The exhaust aftertreatment device 28 includes an upstream casing 32 and a downstream casing 36 communicated with the downstream side of the upstream casing 32 through a communication passage 34.

上流側ケーシング３２内には、吸蔵型のＮＯｘ触媒（触媒コンバータ）３８が収容されると共に、ＮＯｘ触媒３８の下流側にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）４０が収容されている。
この吸蔵型のＮＯｘ触媒３８は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチであるときに、吸蔵しているＮＯｘを放出して還元する機能を有している。 In the upstream casing 32, an occlusion-type NOx catalyst (catalytic converter) 38 is accommodated, and a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) 40 is accommodated downstream of the NOx catalyst 38.
The storage-type NOx catalyst 38 has a function of storing NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releasing and reducing the stored NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich. is doing.

また、フィルタ４０はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、排気中のパティキュレートを捕集することによりエンジン１の排気を浄化する。
ＮＯｘ触媒３８へのＮＯｘ吸蔵量が限界量を超えて吸蔵されなくなった排気中のＮＯｘはフィルタ４０に流入し、フィルタ４０に捕捉されて堆積したパティキュレートに対して酸化剤として作用することにより、パティキュレートを酸化してフィルタ４０から除去してフィルタ４０を連続再生すると共にＮ２となって大気中に排出される。 The filter 40 is made of a honeycomb-type ceramic carrier, and has a large number of passages communicating with the upstream side and the downstream side, and the upstream side opening and the downstream side opening of the passage are alternately closed, The exhaust of the engine 1 is purified by collecting the particulates inside.
The NOx in the exhaust gas whose NOx occlusion amount in the NOx catalyst 38 exceeds the limit amount and is no longer occluded flows into the filter 40 and acts as an oxidant on the particulates trapped and accumulated in the filter 40. oxidizing the particulates is discharged into the atmosphere becomes N 2 with removed from the filter 40 to continuously regenerate the filter 40.

上流側ケーシング３２内には、フィルタ４０の前後に、フィルタ４０上流側の排気圧力を検出する上流圧力センサ４２と、フィルタ４０下流側の排気圧力を検出する下流圧力センサ４４とが設けられている。
下流側ケーシング３６内には、後段酸化触媒４６が収容されている。後段酸化触媒４６は、フロント酸化触媒３０やＮＯｘ触媒３８で浄化されずに排気中に残留するＨＣやＣＯを酸化するほか、ＮＯｘ触媒３８のＮＯｘ還元のための間欠的なリッチ運転の際にスリップするＨＣ及びＣＯの浄化や、後述するフィルタ４０の強制再生でスリップしたＨＣ及びＣＯを酸化したり、フィルタ４０の強制再生でパティキュレートが焼却される際に発生するＣＯを酸化し、ＣＯ２として大気中に排出する機能などを有している。 An upstream pressure sensor 42 that detects the exhaust pressure upstream of the filter 40 and a downstream pressure sensor 44 that detects the exhaust pressure downstream of the filter 40 are provided in the upstream casing 32 before and after the filter 40. .
A downstream oxidation catalyst 46 is accommodated in the downstream casing 36. The post-stage oxidation catalyst 46 oxidizes HC and CO remaining in the exhaust gas without being purified by the front oxidation catalyst 30 or the NOx catalyst 38, and slips during intermittent rich operation for NOx reduction of the NOx catalyst 38. HC and CO that are slipped by the purification of HC and CO to be performed and forced regeneration of the filter 40, which will be described later, or the CO that is generated when particulates are incinerated by forced regeneration of the filter 40 are converted into CO 2 It has a function to discharge into the atmosphere.

排気絞り弁２６と排気後処理装置２８との間の排気管２０には、排気後処理装置２８に流入する排気、即ちＮＯｘ触媒３８に流入する排気の温度を検出する排気温度センサ（排気温度検出手段）４８と、燃料噴射ポンプ（図示せず）から燃料が供給され、排気管２０内の排気中に燃料を噴射する燃料添加弁５０とが設けられている。
ＮＯｘ触媒３８に流入する排気中に燃料添加弁５０から燃料を噴射して排気空燃比をリッチにすることにより、ＮＯｘ触媒３８に吸蔵されているＮＯｘが放出され還元される。また、後述するフィルタ４０の強制再生の際にも、燃料添加弁５０から排気中に燃料を噴射し、フィルタ４０の昇温を行う。 An exhaust pipe 20 between the exhaust throttle valve 26 and the exhaust aftertreatment device 28 is provided with an exhaust temperature sensor (exhaust temperature detection) for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust aftertreatment device 28, that is, the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 38. Means) 48 and a fuel addition valve 50 for supplying fuel from a fuel injection pump (not shown) and injecting the fuel into the exhaust pipe 20.
By injecting fuel from the fuel addition valve 50 into the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 38 to make the exhaust air-fuel ratio rich, the NOx stored in the NOx catalyst 38 is released and reduced. In addition, also during forced regeneration of the filter 40 described later, fuel is injected into the exhaust gas from the fuel addition valve 50, and the temperature of the filter 40 is increased.

ＥＣＵ（制御手段）５２は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ＥＣＵ５２の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ１６、上流圧力センサ４２、下流圧力センサ４４、及び排気温度センサ４８のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ５４、及びアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ５６などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２、ＥＧＲ弁２２、排気絞り弁２６、及び燃料添加弁５０などの各種デバイス類が接続されている。 The ECU (control means) 52 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1, and includes a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and calculates various control amounts. Various devices are controlled based on the control amount.
In addition to the intake flow sensor 16, the upstream pressure sensor 42, the downstream pressure sensor 44, and the exhaust gas temperature sensor 48 described above, in order to collect information necessary for various types of control, on the input side of the ECU 52, the rotation for detecting the engine speed is detected. Various sensors such as a number sensor 54 and an accelerator opening sensor 56 for detecting the depression amount of the accelerator pedal are connected, and on the output side, the injector 4 for each cylinder to be controlled based on the calculated control amount, the intake air Various devices such as the control valve 12, the EGR valve 22, the exhaust throttle valve 26, and the fuel addition valve 50 are connected.

エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ５２によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量（主噴射量）は、回転数センサ５４によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ５６によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。   The ECU 52 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and fuel supply control from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount (main injection amount) necessary for the operation of the engine 1 is stored in advance based on the engine speed detected by the speed sensor 54 and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 56. Read from the map and decide. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open in a driving time corresponding to the determined fuel amount, and main injection is performed in each cylinder. Thus, the amount of fuel necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

またＥＣＵ５２は、フィルタ４０を強制再生するための制御も行う。フィルタ４０に堆積したパティキュレートは、前述したようにフィルタ４０に流入するＮＯ２との反応による連続再生によって酸化除去されるが、このような連続再生だけでは、堆積したパティキュレートが十分に酸化除去されない場合がある。このような状態が継続すると、フィルタ４０内にパティキュレートが過剰に堆積し、フィルタ４０が目詰まりを起こすおそれがあるため、フィルタ４０におけるパティキュレートの堆積状況に応じて、適宜フィルタ４０の強制再生が行われる。 The ECU 52 also performs control for forcibly regenerating the filter 40. The particulates deposited on the filter 40 are oxidized and removed by continuous regeneration by the reaction with NO 2 flowing into the filter 40 as described above, but the deposited particulates are sufficiently oxidized and removed only by such continuous regeneration. May not be. If such a state continues, particulates excessively accumulate in the filter 40 and the filter 40 may be clogged. Therefore, the forced regeneration of the filter 40 is appropriately performed according to the particulate accumulation state in the filter 40. Is done.

即ち、上流圧力センサ４２及び下流圧力センサ４４や吸気流量センサ１６の検出値などに基づきフィルタ４０へのパティキュレート堆積量が所定量に達したと判断すると、強制再生の制御が開始される。
この強制再生制御では、吸気制御弁１２や排気絞り弁２６を閉方向に制御することにより排気温度を上昇させると共に、インジェクタ４からのポスト噴射や燃料添加弁５０からの排気中への燃料噴射により、パティキュレートを焼却可能な温度までフィルタ４０を昇温する。即ち、燃料添加弁５０によって供給された燃料はＮＯｘ触媒３８に達し、ＮＯｘ触媒３８でのＨＣの酸化反応によって温度の上昇した高温の排気がフィルタ４０内に流入する。フィルタ４０に堆積したパティキュレートは高温の排気により焼却されフィルタ４０から除去される。 That is, when it is determined that the particulate accumulation amount on the filter 40 has reached a predetermined amount based on the detection values of the upstream pressure sensor 42, the downstream pressure sensor 44, and the intake flow rate sensor 16, the forced regeneration control is started.
In this forced regeneration control, the exhaust temperature is raised by controlling the intake control valve 12 and the exhaust throttle valve 26 in the closing direction, and also by the post injection from the injector 4 and the fuel injection into the exhaust from the fuel addition valve 50. The filter 40 is heated to a temperature at which the particulates can be incinerated. That is, the fuel supplied by the fuel addition valve 50 reaches the NOx catalyst 38, and high-temperature exhaust gas whose temperature has increased due to the oxidation reaction of HC in the NOx catalyst 38 flows into the filter 40. Particulates deposited on the filter 40 are incinerated by high-temperature exhaust and removed from the filter 40.

以上のように構成された排気浄化装置を備えるエンジン１がアイドル運転状態にある場合には、エンジン１から排出される排気の温度が低く、ＮＯｘ触媒３８が活性化していない場合がある。このような場合には、早急にＮＯｘ触媒を昇温して活性化させ、ＮＯｘが大気中に放出されるのを防止する必要があるため、各気筒の主噴射の後、膨張行程や排気行程でポスト噴射を実行することにより、ＮＯｘ触媒３８の昇温制御を行う。   When the engine 1 including the exhaust gas purification device configured as described above is in an idle operation state, the temperature of the exhaust gas exhausted from the engine 1 may be low and the NOx catalyst 38 may not be activated. In such a case, it is necessary to quickly raise the temperature of the NOx catalyst to activate it and prevent NOx from being released into the atmosphere. Therefore, after the main injection of each cylinder, the expansion stroke and the exhaust stroke By performing post-injection, the temperature rise control of the NOx catalyst 38 is performed.

このＮＯｘ触媒３８の昇温制御では、ポスト噴射によりフロント酸化触媒３０にＨＣ及びＣＯを供給し、フロント酸化触媒３０でのＨＣやＣＯの酸化反応によって温度が上昇した排気をＮＯｘ触媒３８に導入することで、ＮＯｘ触媒３８を昇温して活性化させる。
このようなＮＯｘ触媒３８の昇温制御は、図２に示すフローチャートに従って、所定の制御周期で行われる。 In this temperature increase control of the NOx catalyst 38, HC and CO are supplied to the front oxidation catalyst 30 by post-injection, and exhaust gas whose temperature has increased due to the oxidation reaction of HC and CO in the front oxidation catalyst 30 is introduced into the NOx catalyst 38. Thus, the NOx catalyst 38 is heated to be activated.
Such temperature increase control of the NOx catalyst 38 is performed in a predetermined control cycle according to the flowchart shown in FIG.

昇温制御がスタートすると、まずステップＳ２で、排気温度センサ４８によって検出されたＮＯｘ触媒３８の入口側排気温度に基づき、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆを推定する。本実施形態では、ＮＯｘ触媒３８の入口側排気温度を、そのままフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆとしている。
次に、ステップＳ４に進むと、ステップＳ２で推定したフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆがフロント酸化触媒３０のライトオフ温度（所定の酸化反応を開始する温度）以上であるか否かを判定する。 When the temperature raising control starts, first, in step S2, the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 is estimated based on the inlet side exhaust temperature of the NOx catalyst 38 detected by the exhaust temperature sensor 48. In this embodiment, the inlet side exhaust temperature of the NOx catalyst 38 is set as the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 as it is.
Next, in step S4, it is determined whether or not the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 estimated in step S2 is equal to or higher than the light-off temperature of the front oxidation catalyst 30 (temperature at which a predetermined oxidation reaction is started).

昇温制御の開始時点などでは、フロント酸化触媒３０自体も低温の排気により活性化していない可能性がある。フロント酸化触媒３０が活性化していない状態でＮＯｘ触媒３８を活性温度とするのに必要な量の燃料をポスト噴射で供給してしまうと、フロント酸化触媒３０に供給されたＨＣやＣＯが酸化せずにそのままフロント酸化触媒３０から排出されてしまうことになる。   There is a possibility that the front oxidation catalyst 30 itself is not activated by the low temperature exhaust gas at the start of the temperature rise control. If the amount of fuel necessary to bring the NOx catalyst 38 to the activation temperature is supplied by post injection while the front oxidation catalyst 30 is not activated, HC and CO supplied to the front oxidation catalyst 30 are oxidized. Without being discharged from the front oxidation catalyst 30 as it is.

そこで、ステップＳ４ではフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆがライトオフ温度に達しているか否かによって制御を切り換えるようにしているのである。
ステップＳ４でフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆがライトオフ温度に達していないと判定した場合はステップＳ６に進み、ステップＳ２で推定したフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに対応するポスト噴射の燃料量を、予め記憶したポスト噴射量マップから読み出して設定する。 Therefore, in step S4, the control is switched depending on whether or not the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 has reached the light-off temperature.
If it is determined in step S4 that the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 has not reached the light-off temperature, the process proceeds to step S6, and the post-injection fuel amount corresponding to the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 estimated in step S2 is determined. It reads and sets from the post injection amount map memorize | stored beforehand.

このポスト噴射量マップでは、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆとポスト噴射の燃料量との関係が図３のように設定されている。図中のＱｐはフロント酸化触媒３０が活性化しているときに、ＮＯｘ触媒３８を活性化温度まで昇温するのに必要な燃料量であって、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達していない場合には、ポスト噴射による燃料供給量がこのＱｐより少なく、かつフロント酸化触媒３０の温度上昇と共に増大するようになっている。また、このときにポスト噴射で供給される燃料量は、筒内での膨張行程後期における燃焼が可能で且つフロント酸化触媒３０で適度の酸化反応が可能なＨＣ及びＣＯの量に対応するものとなっている。   In this post injection amount map, the relationship between the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 and the post injection fuel amount is set as shown in FIG. Qp in the figure is the amount of fuel required to raise the NOx catalyst 38 to the activation temperature when the front oxidation catalyst 30 is activated, and the front oxidation catalyst 30 has not reached the light-off temperature. In this case, the amount of fuel supplied by post injection is less than this Qp, and increases as the temperature of the front oxidation catalyst 30 rises. In addition, the amount of fuel supplied by post injection at this time corresponds to the amount of HC and CO that can be combusted in the later stage of the expansion stroke in the cylinder and can be appropriately oxidized by the front oxidation catalyst 30. It has become.

従って、ステップＳ６では、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに対応して図３中のＱｐより少ない燃料供給量が設定される。
このようにしてステップＳ６でポスト噴射により燃料供給量を設定した後、ステップＳ８に進んで、ステップＳ２で推定したフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに対応するポスト噴射時期の遅角量を、予め記憶したポスト噴射遅角量マップから読み出して設定する。 Accordingly, in step S6, a fuel supply amount smaller than Qp in FIG. 3 is set corresponding to the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30.
After the fuel supply amount is set by post injection in step S6 in this way, the process proceeds to step S8, and the retard amount of the post injection timing corresponding to the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 estimated in step S2 is stored in advance. It is read out from the post-injection retardation amount map and set.

このポスト噴射遅角量マップでは、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆとポスト噴射時期の遅角量との関係が図４のように設定されている。図中のＲｐはフロント酸化触媒３０が活性化しているときに、ＮＯｘ触媒３８を活性化温度まで昇温するのに適切な遅角量であって、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達していない場合には、ポスト噴射時期の遅角量がこのＲｐより少なく、かつフロント酸化触媒３０の温度上昇と共に増大するようになっている。   In this post injection retard amount map, the relationship between the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 and the retard amount of the post injection timing is set as shown in FIG. Rp in the figure is an appropriate retardation amount for raising the NOx catalyst 38 to the activation temperature when the front oxidation catalyst 30 is activated, and the front oxidation catalyst 30 has reached the light-off temperature. If not, the retard amount of the post-injection timing is less than this Rp and increases as the temperature of the front oxidation catalyst 30 rises.

昇温制御におけるポスト噴射は、各気筒の膨張行程から排気行程の間に行われるが、比較的早い時期にポスト噴射を行った場合には、主噴射による燃料が燃焼した後の経過時間が短く燃焼後の排気温度の低下が少ないため、ポスト噴射で供給された燃料が筒内で燃焼しやすくなる。
フロント酸化触媒３０が活性化していない状態では、フロント酸化触媒３０にＨＣを供給するのではなく、主に筒内で積極的に燃焼させて排気温度を上昇させ、フロント酸化触媒を活性化する必要がある。このような観点から、図４に示すように、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆが低いほどポスト噴射時期の遅角量を少なくしている。 Post injection in the temperature rise control is performed between the expansion stroke and the exhaust stroke of each cylinder. However, when post injection is performed at a relatively early time, the elapsed time after combustion of fuel by main injection is short. Since there is little decrease in the exhaust gas temperature after combustion, the fuel supplied by post injection becomes easy to burn in the cylinder.
In the state where the front oxidation catalyst 30 is not activated, it is necessary not to supply HC to the front oxidation catalyst 30, but mainly to actively burn in the cylinder to raise the exhaust temperature and activate the front oxidation catalyst. There is. From such a viewpoint, as shown in FIG. 4, the retard amount of the post injection timing is decreased as the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 is lower.

従って、ステップＳ８では、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに対応して図４中のＲｐより少ないポスト噴射時期の遅角量が設定される。
このようにしてステップＳ８でポスト噴射時期の遅角量を設定すると、次のステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、ステップＳ６で設定した量の燃料を、ステップＳ８で設定した遅角量の噴射時期で、各インジェクタ４から各気筒内にポスト噴射し、今回の制御周期を終了する。 Accordingly, in step S8, a retard amount of the post injection timing that is smaller than Rp in FIG. 4 is set corresponding to the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30.
When the retard amount of the post injection timing is set in step S8 in this way, the process proceeds to the next step S14. In step S14, the amount of fuel set in step S6 is post-injected into each cylinder from each injector 4 at the retard amount injection timing set in step S8, and the current control cycle ends.

このようにしてポスト噴射された燃料は、筒内で膨張行程後期に燃焼し、フロント酸化触媒３０に流入する排気の温度を上昇させる。
次の制御周期以降も、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆがライトオフ温度に達していない場合には、その制御周期のステップＳ２で推定したフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに基づき、ステップＳ６でポスト噴射量マップから読み出した供給量の燃料を、ステップＳ８でポスト噴射遅角量マップから読み出した遅角量の噴射時期において、ステップＳ１４でポスト噴射する。 The fuel that has been post-injected in this way is combusted in the latter part of the expansion stroke in the cylinder and raises the temperature of the exhaust gas flowing into the front oxidation catalyst 30.
If the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 has not reached the light-off temperature after the next control cycle, the post-injection is performed in step S6 based on the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 estimated in step S2 of the control cycle. The fuel of the supply amount read from the amount map is post-injected in step S14 at the injection timing of the retard amount read from the post-injection delay amount map in step S8.

このようにして、フロント酸化触媒３０が活性化しているときにＮＯｘ触媒３８を昇温するのに必要なポスト噴射の燃料供給量Ｑｐ及びポスト噴射時期の遅角量Ｒｐに対し、より少ない供給量の燃料をより少ない遅角量で、制御周期ごとに繰り返しポスト噴射することにより、フロント酸化触媒３０の温度を徐々に上昇させる。また、このときポスト噴射で供給されたＨＣ及びＣＯは筒内やフロント酸化触媒３０で燃焼可能な量となるように制限されているので、大気中へのＨＣやＣＯの排出が抑制される。   In this way, a smaller supply amount than the post-injection fuel supply amount Qp and the post-injection timing retard amount Rp required to raise the temperature of the NOx catalyst 38 when the front oxidation catalyst 30 is activated. The fuel is gradually post-injected for each control cycle with a smaller retardation amount, so that the temperature of the front oxidation catalyst 30 is gradually increased. Further, at this time, the HC and CO supplied by the post injection are limited so as to be combustible in the cylinder and the front oxidation catalyst 30, so that the discharge of HC and CO into the atmosphere is suppressed.

このときの、フロント酸化触媒３０の温度とフロント酸化触媒３０の入口側排気温度、並びにフロント酸化触媒３０に供給されるＨＣ及びＣＯの量とフロント酸化触媒３０から排出されるＨＣ及びＣＯの量の変化を図５に示す。
図５のａ点において昇温制御が開始され、上述のようにしてポスト噴射により燃料が供給されることにより、筒内での膨張行程後期の燃焼でフロント酸化触媒３０に流入する排気の温度が徐々に上昇していく。このとき、フロント酸化触媒３０はまだライトオフ温度に達していないので、フロント酸化触媒３０の温度は排気温度の上昇とほぼ同様にして徐々に上昇していく。 At this time, the temperature of the front oxidation catalyst 30, the exhaust gas temperature on the inlet side of the front oxidation catalyst 30, the amount of HC and CO supplied to the front oxidation catalyst 30, and the amount of HC and CO discharged from the front oxidation catalyst 30 are as follows. The change is shown in FIG.
The temperature increase control is started at point a in FIG. 5 and the fuel is supplied by post injection as described above, so that the temperature of the exhaust gas flowing into the front oxidation catalyst 30 by the combustion in the latter stage of the expansion stroke in the cylinder is changed. It gradually rises. At this time, since the front oxidation catalyst 30 has not yet reached the light-off temperature, the temperature of the front oxidation catalyst 30 gradually increases in substantially the same manner as the exhaust temperature increases.

また、このときポスト噴射により供給されるＨＣ及びＣＯはそのほとんどが筒内の膨張行程後期に燃焼するため、フロント酸化触媒３０に供給されてそのまま排出されるＨＣやＣＯの量はわずかである。
こうしてフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆが上昇し、図２のステップＳ４でフロント酸化触媒３０の温度Ｔｆがライトオフ温度以上であると判定するとステップＳ１０に進む。 At this time, most of the HC and CO supplied by the post-injection is combusted in the latter stage of the expansion stroke in the cylinder, so that the amount of HC and CO supplied to the front oxidation catalyst 30 and discharged as it is is small.
Thus, the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 rises, and if it is determined in step S4 of FIG. 2 that the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 is equal to or higher than the light-off temperature, the process proceeds to step S10.

ステップＳ１０では、フロント酸化触媒３０が既にライトオフ温度に達しているので、ＮＯｘ触媒３８を昇温するために必要な燃料供給量Ｑｐを、今回の制御周期におけるポスト噴射量として設定し、次のステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、同様にフロント酸化触媒３０が既にライトオフ温度に達しているので、ＮＯｘ触媒３８を昇温するために適切なポスト噴射時期の遅角量Ｒｐを、今回の制御周期におけるポスト噴射量の遅角量として設定し、次のステップＳ１４に進む。 In step S10, since the front oxidation catalyst 30 has already reached the light-off temperature, the fuel supply amount Qp required to raise the temperature of the NOx catalyst 38 is set as the post injection amount in the current control cycle, and the next Proceed to step S12.
In step S12, similarly, since the front oxidation catalyst 30 has already reached the light-off temperature, the retard amount Rp of the post injection timing appropriate for raising the temperature of the NOx catalyst 38 is determined as the post injection amount in the current control cycle. And the process proceeds to the next step S14.

ステップＳ１４では、ステップＳ１０で設定された燃料供給量及びステップＳ１２で設定された遅角量に基づきポスト噴射を実行し、今回の制御周期を終了する。即ち、このポスト噴射により、ＮＯｘ触媒３８を昇温するために必要な供給量Ｑｐの燃料が、遅角量Ｒｐの噴射時期で各インジェクタ４から各気筒内にポスト噴射される。
次の制御周期以降も、ＮＯｘ触媒３８の昇温が要求されている間は図２のフローチャートによる昇温制御が継続し、フロント酸化触媒３０の温度は既にライトオフ温度に達していることから、ステップＳ１０及びステップＳ１２で設定された供給量Ｑｐ及び遅角量Ｒｐで制御周期ごとにポスト噴射が繰り返される。 In step S14, post injection is executed based on the fuel supply amount set in step S10 and the retardation amount set in step S12, and the current control cycle is terminated. That is, by this post-injection, the fuel of the supply amount Qp necessary for raising the temperature of the NOx catalyst 38 is post-injected into each cylinder from each injector 4 at the injection timing of the retard amount Rp.
Even after the next control period, while the temperature increase of the NOx catalyst 38 is required, the temperature increase control according to the flowchart of FIG. 2 continues, and the temperature of the front oxidation catalyst 30 has already reached the light-off temperature. The post-injection is repeated for each control cycle with the supply amount Qp and the retard amount Rp set in step S10 and step S12.

このようにしてポスト噴射が行われることにより、ポスト噴射によって生成されたＨＣ及びＣＯが排気と共にフロント酸化触媒３０に流入する。流入したＨＣ及びＣＯは活性化したフロント酸化触媒３０により酸化され、この酸化反応によって温度の上昇した排気がフロント酸化触媒３０からＮＯｘ触媒３８に供給される。この結果、ＮＯｘ触媒３８が昇温されて活性化し、排気中のＮＯｘを浄化可能となる。   By performing the post injection in this way, HC and CO generated by the post injection flow into the front oxidation catalyst 30 together with the exhaust gas. The inflowed HC and CO are oxidized by the activated front oxidation catalyst 30, and the exhaust gas whose temperature has increased by this oxidation reaction is supplied from the front oxidation catalyst 30 to the NOx catalyst 38. As a result, the NOx catalyst 38 is heated and activated, and NOx in the exhaust can be purified.

このときのフロント酸化触媒３０の温度とフロント酸化触媒３０の入口側排気温度、並びにフロント酸化触媒３０に供給されるＨＣ及びＣＯの量とフロント酸化触媒３０から排出されるＨＣ及びＣＯの量の変化は、図５中のｂ点以降に示される。
即ち、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達したことにより、ポスト噴射によって排気中に存在するＨＣとＣＯはフロント酸化触媒３０で酸化されるようになり、その酸化反応によってフロント酸化触媒３０の温度は入口側排気温度に比して急激に上昇するようになる。 Changes in the temperature of the front oxidation catalyst 30 at this time, the exhaust temperature on the inlet side of the front oxidation catalyst 30, the amount of HC and CO supplied to the front oxidation catalyst 30, and the amount of HC and CO discharged from the front oxidation catalyst 30 Is shown after point b in FIG.
That is, when the front oxidation catalyst 30 reaches the light-off temperature, HC and CO present in the exhaust gas are oxidized by the front oxidation catalyst 30 by the post injection, and the temperature of the front oxidation catalyst 30 is caused by the oxidation reaction. Increases rapidly compared to the inlet side exhaust gas temperature.

一方、フロント酸化触媒３０に供給されるＨＣとＣＯの量も、ポスト噴射による燃料供給量がＱｐとされると共に、ポスト噴射時期の遅角量がＲｐとされることにより大きく増大するが、既にフロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達しているため、そのほとんどがフロント酸化触媒３０で酸化され、フロント酸化触媒３０から排出するＨＣとＣＯの量はわずかである。   On the other hand, the amount of HC and CO supplied to the front oxidation catalyst 30 also greatly increases when the fuel supply amount by post injection is set to Qp and the retard amount of the post injection timing is set to Rp. Since the front oxidation catalyst 30 has reached the light-off temperature, most of it is oxidized by the front oxidation catalyst 30 and the amount of HC and CO discharged from the front oxidation catalyst 30 is small.

以上のようにしてＮＯｘ触媒３８の昇温制御が行われることにより、制御開始当初にフロント酸化触媒３０が活性化していなかったとしても、ポスト噴射によるＨＣやＣＯの大気中への排出が抑制され、未燃焼成分の大気への放出を防止しながら迅速にＮＯｘ触媒の昇温を行うことができる。
また、ＮＯｘ触媒３８の入口側排気温度に基づきフロント酸化触媒３０の温度を推定するようにしているので、例えば高負荷運転から低負荷運転への移行時などで実際のフロント酸化触媒３０の温度がライトオフ温度より低下した場合であっても、ＮＯｘ触媒触媒３８の入口側排気温度に基づくフロント酸化触媒３０の推定温度がライトオフ温度以上であれば、引き続きＮＯｘ触媒３８が活性化温度を維持するようにポスト噴射が行われる。 By performing the temperature increase control of the NOx catalyst 38 as described above, even if the front oxidation catalyst 30 is not activated at the beginning of the control, the discharge of HC and CO into the atmosphere by post injection is suppressed. In addition, the temperature of the NOx catalyst can be quickly raised while preventing the release of unburned components into the atmosphere.
Further, since the temperature of the front oxidation catalyst 30 is estimated based on the inlet side exhaust gas temperature of the NOx catalyst 38, the actual temperature of the front oxidation catalyst 30 is, for example, when shifting from high load operation to low load operation. Even if the temperature is lower than the light-off temperature, if the estimated temperature of the front oxidation catalyst 30 based on the inlet side exhaust temperature of the NOx catalyst catalyst 38 is equal to or higher than the light-off temperature, the NOx catalyst 38 continues to maintain the activation temperature. Thus, post injection is performed.

この場合には、フロント酸化触媒３０ではポスト噴射によるＨＣやＣＯの多くが酸化されずにＮＯｘ触媒３８に流入することになるが、ＮＯｘ触媒３８に流入する排気の温度が依然として十分高温であるため、ＮＯｘ触媒３８でこれらのＨＣやＣＯが酸化され、大気中へのＨＣやＣＯの放出が抑制される。
特に本実施形態のように、フィルタ４０を排気後処理装置２８に設けている場合には、フィルタ４０の強制再生制御などのために排気後処理装置２８の入口側排気温度を検出するための排気温度センサ４８が既に存在するため、わざわざＮＯｘ触媒３８の昇温制御のために新たな温度センサを設ける必要がなく、コストの面でも有利である。 In this case, in the front oxidation catalyst 30, most of HC and CO by post injection is not oxidized and flows into the NOx catalyst 38, but the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 38 is still sufficiently high. The HC and CO are oxidized by the NOx catalyst 38, and the release of HC and CO into the atmosphere is suppressed.
In particular, when the filter 40 is provided in the exhaust aftertreatment device 28 as in the present embodiment, the exhaust for detecting the inlet side exhaust temperature of the exhaust aftertreatment device 28 for the forced regeneration control of the filter 40 or the like. Since the temperature sensor 48 already exists, it is not necessary to provide a new temperature sensor for temperature increase control of the NOx catalyst 38, which is advantageous in terms of cost.

以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、触媒コンバータとしてＮＯｘ触媒３８を用いたが、ＮＯｘ触媒３８に代えて前段酸化触媒を用いたものでもよい。この場合、前段酸化触媒は、前記実施形態におけるＮＯｘ触媒と同様にフィルタ４０の強制再生を行うときに、インジェクタ４によるポスト噴射や燃料添加弁５０によって供給されたＨＣを酸化してフィルタ４０を昇温する機能を有するほか、排気中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成し、このＮＯ２によりフィルタ４０に堆積したパティキュレートを酸化除去して、フィルタ４０の連続再生を行う機能を有する。 Although the description of the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the NOx catalyst 38 is used as the catalytic converter. However, a pre-oxidation catalyst may be used instead of the NOx catalyst 38. In this case, the pre-stage oxidation catalyst raises the filter 40 by oxidizing the HC supplied by the post-injection by the injector 4 or the fuel addition valve 50 when the filter 40 is forcibly regenerated like the NOx catalyst in the above embodiment. in addition to having a function of temperature, by oxidizing NO in the exhaust to generate NO 2, the particulates deposited on the filter 40 by the NO 2 and removed by oxidation, and has a function of performing continuous regeneration of the filter 40.

また、触媒コンバータはＮＯｘ触媒３８や前段酸化触媒に限られるものではなく、フロント酸化触媒３０との組み合わせにより昇温制御を行うことができるものであればどのようなものでもよい。従って、フィルタ４０や後段酸化触媒４６についても、これらを排気後処理装置２８に設けることは任意であり、本発明の実施に必須のものではない。
更に、前記実施形態では、排気温度センサ４８によって検出されたＮＯｘ触媒３８の入口側排気温度をそのままフロント酸化触媒３０の温度として用いたが、フロント酸化触媒３０の温度の推定方法はこれに限られるものではない。例えば、フロント酸化触媒３０とＮＯｘ触媒３８との間の排気通路２０の容積や熱容量などに基づき予め設定された補正係数を用いてＮＯｘ触媒３８の入口側排気温度を補正することにより、フロント酸化触媒３０の温度を推定するようにしてもよい。 Further, the catalytic converter is not limited to the NOx catalyst 38 or the front-stage oxidation catalyst, and any converter that can perform temperature increase control in combination with the front oxidation catalyst 30 may be used. Therefore, providing the filter 40 and the post-stage oxidation catalyst 46 in the exhaust aftertreatment device 28 is optional and is not essential for the implementation of the present invention.
Further, in the above embodiment, the exhaust temperature on the inlet side of the NOx catalyst 38 detected by the exhaust temperature sensor 48 is used as it is as the temperature of the front oxidation catalyst 30, but the method for estimating the temperature of the front oxidation catalyst 30 is limited to this. It is not a thing. For example, the front oxidation catalyst is corrected by correcting the exhaust gas temperature on the inlet side of the NOx catalyst 38 using a correction coefficient set in advance based on the volume or heat capacity of the exhaust passage 20 between the front oxidation catalyst 30 and the NOx catalyst 38. The temperature of 30 may be estimated.

また、前記実施形態では、排気後処理装置２８を上流側ケーシング３２と下流側ケーシング３６とに分けて構成したが、単一のケーシングで排気後処理装置２８を構成するようにしてもよい。
更に、前記実施形態において、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達していないときにポスト噴射で供給される燃料量は、図３に示すように、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに比例して変化させるようにしたが、これに限られるものではなく、フロント酸化触媒３０の温度の上昇と共にポスト噴射による燃料供給量が増加する関係にあればよい。 In the embodiment, the exhaust aftertreatment device 28 is divided into the upstream casing 32 and the downstream casing 36. However, the exhaust aftertreatment device 28 may be configured by a single casing.
Further, in the above embodiment, the amount of fuel supplied by post injection when the front oxidation catalyst 30 has not reached the light-off temperature changes in proportion to the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 as shown in FIG. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the fuel supply amount by post injection increases as the temperature of the front oxidation catalyst 30 increases.

また、前記実施形態において、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達した後は、一定量Ｑｐの燃料がポスト噴射により供給されるようにしたが、これに限られるものではなく、エンジン１の運転状態や排気温度などに応じて適宜供給量を調整するようにしてもよい。
ポスト噴射時期の遅角量についても、前記実施形態において、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達していないときの遅角量は、図４に示すように、フロント酸化触媒３０の温度Ｔｆに比例して変化させるようにしたが、これに限られるものではなく、フロント酸化触媒３０の温度の上昇と共にポスト噴射時期の遅角量が増加するような関係にあればよい。 In the above embodiment, after the front oxidation catalyst 30 reaches the light-off temperature, a certain amount of fuel Qp is supplied by post-injection. However, the present invention is not limited to this. You may make it adjust supply amount suitably according to a state, exhaust temperature, etc. FIG.
As for the retard amount of the post injection timing, the retard amount when the front oxidation catalyst 30 has not reached the light-off temperature is proportional to the temperature Tf of the front oxidation catalyst 30 as shown in FIG. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary that the retard amount of the post injection timing increases as the temperature of the front oxidation catalyst 30 increases.

また、前記実施形態において、フロント酸化触媒３０がライトオフ温度に達した後は、ポスト噴射時期の遅角量を一定量Ｒｐとしたが、これに限られるものではなく、エンジン１の運転状態や排気温度などに応じて適宜遅角量を調整するようにしてもよい。
最後に、前記実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジンの形式はこれに限定されるものではなく、フロント酸化触媒３０と、その下流側に設けられた触媒コンバータとを備えたエンジンであればどのようなものでも適用可能である。 In the above embodiment, after the front oxidation catalyst 30 reaches the light-off temperature, the retard amount of the post injection timing is set to the constant amount Rp. However, the present invention is not limited to this. The retard amount may be adjusted as appropriate according to the exhaust temperature or the like.
Finally, in the above embodiment, the present invention is applied to an exhaust emission control device for a diesel engine. However, the type of the engine is not limited to this, and the front oxidation catalyst 30 and the downstream side thereof are provided. Any engine equipped with a catalytic converter can be used.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 図１の排気浄化装置で行われる昇温制御のフローチャートである。It is a flowchart of the temperature rising control performed with the exhaust gas purification apparatus of FIG. 図２の昇温制御で用いられるポスト噴射量マップの、ポスト噴射量とフロント酸化触媒温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the post injection amount and the front oxidation catalyst temperature of the post injection amount map used in the temperature rise control of FIG. 図２の昇温制御で用いられるポスト噴射遅角量マップの、ポスト噴射時期遅角量とフロント酸化触媒温度との関係を示すグラフである。3 is a graph showing a relationship between a post injection timing retard amount and a front oxidation catalyst temperature in a post injection retard amount map used in the temperature rise control of FIG. 2. 図２の昇温制御実行時の、フロント酸化触媒に関する温度変化、並びにＨＣ及びＣＯの供給量と排出量の変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change regarding a front oxidation catalyst at the time of temperature rising control execution of FIG. 2, and the change of the supply amount and discharge amount of HC and CO. 従来の排気浄化装置におけるポスト噴射実行時の、フロント酸化触媒に関する温度変化、並びにＨＣ及びＣＯの供給量と排出量の変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change regarding a front oxidation catalyst at the time of post injection execution in the conventional exhaust emission control device, and the change of the supply amount and discharge amount of HC and CO.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
２０ 排気管（排気通路）
３０ フロント酸化触媒
３８ ＮＯｘ触媒（触媒コンバータ）
４８ 排気温度センサ（排気温度検出手段）
５２ ＥＣＵ（制御手段） 1 Engine 20 Exhaust pipe (exhaust passage)
30 Front oxidation catalyst 38 NOx catalyst (catalytic converter)
48 Exhaust temperature sensor (exhaust temperature detection means)
52 ECU (control means)

Claims (4)

エンジンの排気通路に配設され前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバータと、
前記触媒コンバータより上流側の前記排気通路に配設されたフロント酸化触媒と、
前記触媒コンバータの入口側排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記排気温度検出手段によって検出された前記触媒コンバータの入口側排気温度に基づき推定した前記フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときに、前記フロント酸化触媒の温度に応じて設定される量の燃料を、前記エンジンの気筒内への主噴射の後のポスト噴射により前記気筒内に供給する制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。 A catalytic converter disposed in an exhaust passage of the engine to purify the exhaust of the engine;
A front oxidation catalyst disposed in the exhaust passage upstream of the catalytic converter;
Exhaust gas temperature detecting means for detecting the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter;
When the temperature of the front oxidation catalyst estimated based on the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter detected by the exhaust temperature detection means does not reach the light-off temperature, the temperature is set according to the temperature of the front oxidation catalyst. And a control means for supplying a quantity of fuel into the cylinder by post-injection after main injection into the cylinder of the engine. エンジンの排気通路に配設され前記エンジンの排気を浄化する触媒コンバータと、
前記触媒コンバータより上流側の前記排気通路に配設されたフロント酸化触媒と、
前記触媒コンバータの入口側排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記排気温度検出手段によって検出された前記触媒コンバータの入口側排気温度に基づき推定した前記フロント酸化触媒の温度がライトオフ温度に達していないときに、前記フロント酸化触媒の温度に応じて設定される遅角量で、前記エンジンの気筒内への主噴射の後のポスト噴射により前記気筒内に燃料を供給する制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。 A catalytic converter disposed in an exhaust passage of the engine to purify the exhaust of the engine;
A front oxidation catalyst disposed in the exhaust passage upstream of the catalytic converter;
Exhaust gas temperature detecting means for detecting the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter;
When the temperature of the front oxidation catalyst estimated based on the exhaust gas temperature on the inlet side of the catalytic converter detected by the exhaust temperature detection means does not reach the light-off temperature, the temperature is set according to the temperature of the front oxidation catalyst. An exhaust emission control device comprising: control means for supplying fuel into the cylinder by post-injection after main injection into the cylinder of the engine with a retard amount. 前記制御手段は、前記ポスト噴射の燃料量を前記フロント酸化触媒の温度に応じて設定することを特徴とする請求項２に記載の排気浄化装置。   The exhaust purification device according to claim 2, wherein the control means sets the fuel amount of the post injection according to the temperature of the front oxidation catalyst. 前記制御手段は、前記フロント酸化触媒の温度が前記ライトオフ温度に達した後は、前記触媒コンバータが前記排気を浄化可能な温度となるように、前記ポスト噴射を行うことを特徴とする請求項１乃至３に記載の排気浄化装置。   The control means performs the post-injection so that the catalytic converter reaches a temperature at which the exhaust gas can be purified after the temperature of the front oxidation catalyst reaches the light-off temperature. The exhaust emission control device according to 1 to 3.
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