JP2010144565A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve operation performance by suppressing clogging of a DPF (Diesel Particulate Filter). <P>SOLUTION: This exhaust emission control device for an internal combustion engine is provided with: the particulate filter 44 on which a catalyst is carried, the catalyst having oxygen storage capacity and having lower oxygen releasing temperature releasing stored oxygen than self ignition temperature of particulate matter, and which catches and accumulates the particulate matter in exhaust gas; a particulate matter accumulation amount estimation means (S3) estimating the amount of particulate matter accumulated in the particulate filter 44; and regeneration means (S5, S7) regenerating the particulate filter 44 by raising the temperature of the particulate filter 44 to the oxygen releasing temperature or higher, and also increasing the concentration of nitrogen oxides in exhaust gas led to flow into the particulate filter 44, when the amount of particulate matters accumulated in the particulate filter 44 is increased in comparison with the predetermined accumulation amount. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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

従来の内燃機関の排気浄化装置として、排気中の粒子状物質（Particulate Matter；以下「ＰＭ」という）を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下「ＤＰＦ」という）を排気通路に備えるものがある。このものは、ＤＰＦに所定量のＰＭが堆積したときに排気温度を上昇させて、ＤＰＦの温度をＰＭが自己着火し始める６００℃以上に維持してＤＰＦを再生していた（特許文献１参照）。
特開２００１−３８４４３３号公報 As an exhaust gas purification device for a conventional internal combustion engine, a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter; hereinafter referred to as “DPF”) for capturing particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in exhaust gas is provided in an exhaust passage. There is. In this apparatus, when a predetermined amount of PM is deposited on the DPF, the exhaust temperature is raised, and the temperature of the DPF is maintained above 600 ° C. at which the PM starts to self-ignite (see Patent Document 1). ).
JP 2001-384433 A

しかしながら、前述した従来の内燃機関の排気浄化装置では、低負荷運転が連続したときなど、排気温度を十分に昇温させるのが難しい条件での運転が続いたときに、ＤＰＦを再生できないという問題点があった。   However, in the above-described conventional exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, there is a problem that the DPF cannot be regenerated when operation under conditions where it is difficult to sufficiently raise the exhaust temperature continues, such as when low load operation continues. There was a point.

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、ＤＰＦの再生効率を高めることを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and aims to increase the regeneration efficiency of the DPF.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、酸素吸蔵放出性能を有し、吸蔵した酸素を放出する酸素放出温度が粒子状物質の自己着火温度よりも低い触媒が坦持され、排気中の粒子状物質を捕捉して堆積させるパティキュレートフィルタ（４４）と、パティキュレートフィルタ（４４）に堆積した粒子状物質の堆積量を推定する粒子状物質堆積量推定手段（Ｓ３）と、パティキュレートフィルタ（４４）に堆積した粒子状物質の堆積量が所定の堆積量より多くなったときに、パティキュレートフィルタ（４４）の温度を酸素放出温度以上にするとともに、パティキュレートフィルタ（４４）に流入する排気中の窒素酸化物の濃度を高めて、パティキュレートフィルタ（４４）を再生させる再生手段（Ｓ５，Ｓ７）と、を備えることを特徴とする。   In the present invention, a catalyst having oxygen storage / release performance and having an oxygen release temperature for releasing the stored oxygen lower than the self-ignition temperature of the particulate matter is supported, and particulate matter in the exhaust is captured and deposited. The particulate filter (44), the particulate matter accumulation amount estimation means (S3) for estimating the amount of particulate matter deposited on the particulate filter (44), and the particulate matter deposited on the particulate filter (44) When the deposition amount of the particulate matter exceeds the predetermined deposition amount, the temperature of the particulate filter (44) is set to the oxygen release temperature or higher, and the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas flowing into the particulate filter (44) is increased. And regenerating means (S5, S7) for regenerating the particulate filter (44).

本発明によれば、ＤＰＦの再生効率を高めることができる。   According to the present invention, the regeneration efficiency of DPF can be increased.

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態による排気浄化装置１００のシステム概略図である。   FIG. 1 is a system schematic diagram of an exhaust emission control device 100 according to an embodiment of the present invention.

排気浄化装置１００は、ディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）１と、燃料装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、コントローラ５と、を備える。   The exhaust purification device 100 includes a diesel engine (hereinafter referred to as “engine”) 1, a fuel device 2, an intake device 3, an exhaust device 4, and a controller 5.

エンジン１は、圧縮して高温にした空気中に噴射された燃料を燃焼させて動力を発生する。   The engine 1 generates power by burning the fuel injected into the compressed and heated air.

燃料装置２は、インジェクタ２１と、コモンレール２２と、燃料ポンプ２３と、を備える。   The fuel device 2 includes an injector 21, a common rail 22, and a fuel pump 23.

インジェクタ２１は、エンジン１の各気筒の燃焼室に臨むように設けられ、各気筒の燃焼室内に燃料を噴射する。インジェクタ２１は、コントローラ５からの信号に基づいて、動力を発生させるためのメイン噴射と、筒内で燃焼させずに排気とともに未燃の炭化水素をＤＰＦに供給するためにメイン噴射後に実施されるポスト噴射と、を実施する。   The injector 21 is provided so as to face the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 and injects fuel into the combustion chamber of each cylinder. The injector 21 is performed after the main injection to supply unburned hydrocarbons to the DPF together with the exhaust without being burned in the cylinder based on the main injection for generating power based on the signal from the controller 5. And post-injection.

コモンレール２２は、高圧燃料を蓄えた後、燃料を各インジェクタ２１へ供給する。   The common rail 22 stores the high-pressure fuel and then supplies the fuel to each injector 21.

燃料ポンプ２３は、高圧にした燃料をコモンレール２２に供給する。   The fuel pump 23 supplies high pressure fuel to the common rail 22.

吸気装置３は、外部から吸い込んだ吸入空気が流れる吸気通路３１を備える。   The intake device 3 includes an intake passage 31 through which intake air sucked from outside flows.

吸気通路３１には、上流から順に、ターボチャージャ３２のコンプレッサ３２ａと、インタークーラ３３と、吸気絞り弁３４と、が設けられる。   In the intake passage 31, a compressor 32 a of the turbocharger 32, an intercooler 33, and an intake throttle valve 34 are provided in order from the upstream.

コンプレッサ３２ａは、同軸上に取り付けられたタービン３２ｂによって回されて、吸入空気を圧縮して各気筒へ供給する。   The compressor 32a is rotated by a turbine 32b mounted on the same axis, compresses intake air, and supplies the compressed air to each cylinder.

インタークーラ３３は、ターボチャージャ３２によって圧縮された吸入空気を冷却する。   The intercooler 33 cools the intake air compressed by the turbocharger 32.

吸気絞り弁３４は、吸気通路３１の吸気流通面積を変化させることで、エンジン１に導入される吸気量を調整する。吸気絞り弁３４を通過した吸気は、吸気コレクタ３５で分配されてエンジン１の各気筒に流入する。   The intake throttle valve 34 adjusts the intake amount introduced into the engine 1 by changing the intake flow area of the intake passage 31. The intake air that has passed through the intake throttle valve 34 is distributed by the intake air collector 35 and flows into each cylinder of the engine 1.

排気装置４は、エンジン１から排出される排気が流れる排気通路４１を備える。   The exhaust device 4 includes an exhaust passage 41 through which exhaust exhausted from the engine 1 flows.

排気通路４１には、上流から順に、排気再循環（Exhaust Gas Recirculation；以下「ＥＧＲ」という）装置４２と、ターボチャージャ３２のタービン３２ｂと、酸化触媒４３と、ＤＰＦ４４と、ＮＯｘトラップ触媒４５と、が設けられる。   In the exhaust passage 41, an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as “EGR”) device 42, a turbine 32 b of the turbocharger 32, an oxidation catalyst 43, a DPF 44, a NOx trap catalyst 45, Is provided.

ＥＧＲ装置４２は、ＥＧＲ通路４２１と、ＥＧＲ弁４２２と、備え、ＥＧＲ通路４２１を介してエンジン１から排出された排気の一部を吸気通路３１に還流し、燃焼温度を低減して窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する。   The EGR device 42 includes an EGR passage 421 and an EGR valve 422, and recirculates a part of the exhaust discharged from the engine 1 through the EGR passage 421 to the intake passage 31, reducing the combustion temperature and reducing nitrogen oxides. (NOx) is reduced.

ＥＧＲ通路４２１は、排気通路４１と吸気通路３１の吸気コレクタ３５とを連通する。   The EGR passage 421 connects the exhaust passage 41 and the intake collector 35 of the intake passage 31.

ＥＧＲ弁４２２は、ＥＧＲ通路４２１に設けられ、吸気通路３１に流入するＥＧＲガス流量（ＥＧＲ量）を調整する。   The EGR valve 422 is provided in the EGR passage 421 and adjusts the EGR gas flow rate (EGR amount) flowing into the intake passage 31.

タービン３２ｂは、排気のエネルギによって回されて、同軸上に取り付けられたコンプレッサ３２ａを駆動する。   The turbine 32b is rotated by the energy of the exhaust and drives a compressor 32a mounted on the same axis.

酸化触媒４３は、排気中の炭化水素及び一酸化炭素を浄化する。   The oxidation catalyst 43 purifies hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust.

ＤＰＦ４４は、排気中のＰＭを捕捉して堆積させる。本実施形態によるＤＰＦ４４は、排気中のＰＭを捕捉して堆積させるセラミックス等を素材とした多孔質のフィルタエレメントに、ＰＭの燃焼を促進させる触媒、及び、酸素吸蔵放出性能（Oxygen Storage Capacity）を有し、かつ、酸素放出温度がＰＭの自己着火温度（６００℃前後）よりも低い触媒を坦持させたものである。ＰＭの燃焼を促進させる触媒としては、白金（Ｐｔ）などの貴金属が挙げられる。酸素吸蔵放出性能を有し、かつ、酸素放出温度がＰＭの自己着火温度よりも低い触媒としては、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）などの遷移金属の酸化物が挙げられる。   The DPF 44 captures and deposits PM in the exhaust. The DPF 44 according to the present embodiment has a porous filter element made of ceramics or the like that captures and deposits PM in exhaust gas, a catalyst for promoting PM combustion, and oxygen storage capacity (Oxygen Storage Capacity). And a catalyst having an oxygen release temperature lower than the self-ignition temperature of PM (around 600 ° C.) is carried. Examples of the catalyst for promoting PM combustion include noble metals such as platinum (Pt). Examples of the catalyst having oxygen storage / release performance and an oxygen release temperature lower than the self-ignition temperature of PM include oxides of transition metals such as cerium (Ce) and praseodymium (Pr).

ＮＯｘトラップ触媒４５は、排気空燃比が理論空燃比（以下「ストイキ」という）よりもリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がストイキ又はリッチのときにＮＯｘを脱離および浄化する。ＮＯｘトラップ触媒４５は、排気中のＮＯｘの他、硫黄酸化物（ＳＯｘ）も捕捉する。ＮＯｘトラップ触媒４５は、本実施形態のように一体として構成されたものに限らず、ＮＯｘを補足して脱離するＮＯｘトラップと、ＮＯｘを浄化する触媒とが、別体として構成されたものなどであっても構わない。   The NOx trap catalyst 45 traps NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “stoichiometric”), and desorbs and purifies NOx when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich. To do. The NOx trap catalyst 45 captures sulfur oxide (SOx) in addition to NOx in the exhaust. The NOx trap catalyst 45 is not limited to the one configured as in the present embodiment, but a NOx trap that captures and desorbs NOx and a catalyst that purifies NOx are configured separately. It does not matter.

コントローラ５は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。   The controller 5 is composed of a microcomputer including a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).

コントローラ５には、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ５１やアクセルペダルの変位量を検出するアクセルストロークセンサ５２などのエンジン１の運転状態を検出する種々のセンサ類からの信号が入力される。また、排気温度を検出する排気温度センサ５３、ＤＰＦ４４の入口側の排気圧力を検出する排気圧力センサ５４及びＤＰＦ４４の出口側の排気空燃比を検出する空燃比センサ５５からの信号が入力される。   The controller 5 receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 1, such as a rotation speed sensor 51 that detects the engine rotation speed and an accelerator stroke sensor 52 that detects the amount of displacement of the accelerator pedal. Further, signals from an exhaust temperature sensor 53 for detecting the exhaust temperature, an exhaust pressure sensor 54 for detecting the exhaust pressure on the inlet side of the DPF 44, and an air-fuel ratio sensor 55 for detecting the exhaust air-fuel ratio on the outlet side of the DPF 44 are input.

コントローラ５は、これらの入力信号に基づいて、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量及びＮＯｘトラップ触媒４５のＮＯｘ堆積量を検出し、それらの再生制御を実施する。   Based on these input signals, the controller 5 detects the PM accumulation amount of the DPF 44 and the NOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 45, and performs regeneration control thereof.

次に、図２を参照して、本実施形態によるＤＰＦ４４のＰＭ酸化特性について説明する。図２は、ＤＰＦ４４のＰＭ酸化特性を示す図である。   Next, the PM oxidation characteristic of the DPF 44 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the PM oxidation characteristics of the DPF 44.

図２に破線で示すように、従来のＤＰＦ、すなわちＰＭの燃焼を促進させる触媒のみを坦持させたＤＰＦの場合は、ＤＰＦの温度が６００℃になる前後で急速にＰＭの酸化燃焼が始まり、６００℃よりも低い温度では十分なＰＭ酸化性能を得られなかった。   As shown by a broken line in FIG. 2, in the case of a conventional DPF, that is, a DPF that supports only a catalyst that promotes combustion of PM, oxidation combustion of PM starts rapidly before and after the temperature of the DPF reaches 600 ° C. At a temperature lower than 600 ° C., sufficient PM oxidation performance could not be obtained.

これに対して図２に実線Ａで示すように、本実施形態によるＤＰＦ４４の場合は、酸素吸蔵放出性能を有し、かつ、活性酸素放出温度（酸素の放出を開始する（下限）温度）がＰＭの自己着火温度（６００℃前後）よりも低い触媒を坦持させたことによって、ＰＭの急速な酸化燃焼が始まる６００℃よりも低い所定の酸化安定温度域において、十分なＰＭ酸化性能が得られる。これは、ＰＭの自己着火温度よりも低い温度域で触媒から放出された酸素は活性酸素（酸素ラジカル）になっており、この活性酸素が、ＤＰＦ４４に堆積したＰＭを燃焼させるためと考えられる。本実施形態では、酸化安定温度域は、おおよそ４５０℃から５５０℃の間となっている。すなわち、本実施形態における酸素の放出を開始する温度は４５０℃付近、酸素放出温度（の範囲）はおおよそ４５０℃から５５０℃の間である。   On the other hand, as shown by a solid line A in FIG. 2, the DPF 44 according to the present embodiment has oxygen storage / release performance and has an active oxygen release temperature (temperature at which oxygen release starts (lower limit)). By supporting a catalyst lower than the self-ignition temperature of PM (around 600 ° C.), sufficient PM oxidation performance is obtained in a predetermined oxidation stable temperature range lower than 600 ° C. at which rapid PM combustion starts. It is done. This is considered to be because oxygen released from the catalyst in a temperature range lower than the self-ignition temperature of PM is active oxygen (oxygen radical), and this active oxygen burns PM deposited on the DPF 44. In this embodiment, the oxidation stable temperature range is approximately between 450 ° C. and 550 ° C. That is, the temperature at which oxygen release is started in this embodiment is around 450 ° C., and the oxygen release temperature (range) is approximately between 450 ° C. and 550 ° C.

そしてさらに、図２に実線Ｂで示すように、発明者らの鋭意研究によって、ＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度を増加させると、酸化安定温度域におけるＰＭ酸化性能が向上することが確認された。これは、ＮＯｘの分子触媒反応によると推定されるが、詳細は明らかではない。   Further, as indicated by a solid line B in FIG. 2, the inventors' diligent research confirmed that the PM oxidation performance in the oxidation stable temperature range is improved when the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44 is increased. It was. This is presumed to be due to molecular catalytic reaction of NOx, but details are not clear.

図３は、酸素吸蔵放出性能を有する触媒の活性酸素放出温度と、酸化安定温度域の下限温度と、の関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the active oxygen release temperature of a catalyst having oxygen storage / release performance and the lower limit temperature of the oxidation stable temperature range.

図３に示すように、活性酸素放出温度が低くなればなるほど、酸化安定温度域の下限温度が低くなることがわかる。これは、酸素吸蔵放出性能を有する触媒の活性酸素放出温度が低いほど、酸化安定温度域が拡大することを意味している。   As shown in FIG. 3, it can be seen that the lower the active oxygen release temperature, the lower the lower limit temperature of the oxidation stable temperature region. This means that the lower the active oxygen release temperature of the catalyst having oxygen storage / release performance, the wider the oxidation stable temperature range.

図４は、ＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度と、酸化安定温度域におけるＰＭ酸化速度と、の関係を示した図である。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44 and the PM oxidation rate in the oxidation stable temperature range.

図４に示すように、ＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度を高くすると、酸化安定温度域におけるＰＭ酸化速度が増加することがわかる。   As shown in FIG. 4, it is understood that when the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44 is increased, the PM oxidation rate in the oxidation stable temperature region is increased.

ここで、道路状況によっては、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量がＤＰＦ４４の通常再生が必要な所定量（再生量）ＰＭ１より多くなった後も低負荷運転が続いてＤＰＦ４４の再生が実施できず、ＤＰＦ４４にＰＭが堆積し続けることがある。そうすると、ＤＰＦ４４が閉塞して運転性が悪化するおそれがある。   Here, depending on the road conditions, even after the PM accumulation amount of the DPF 44 becomes larger than the predetermined amount (regeneration amount) PM1 that requires normal regeneration of the DPF 44, the low load operation continues and the regeneration of the DPF 44 cannot be performed. PM may continue to accumulate. If it does so, there exists a possibility that DPF44 may block | close and a drivability may deteriorate.

そこで本実施形態では、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が所定量ＰＭ１より大きい所定量（再生加速量）ＰＭ２より多くなったときは、次にＤＰＦ４４を再生するときに排気中のＮＯｘ濃度を高くしてＤＰＦ４４の再生速度を上昇させて、ＤＰＦ４４の閉塞による運転性の悪化を抑制する。   Therefore, in the present embodiment, when the PM accumulation amount of the DPF 44 becomes larger than the predetermined amount (regeneration acceleration amount) PM2 larger than the predetermined amount PM1, the NOx concentration in the exhaust gas is increased when the DPF 44 is regenerated next time. The regeneration speed is increased to suppress the deterioration of drivability due to the blockage of the DPF 44.

以下では、コントローラ５が実施する本実施形態によるＤＰＦ４４及びＮＯｘトラップ触媒４５の再生制御について説明する。なお、この中で、排気中のＮＯｘ濃度を高くして行なわれるＤＰＦ４４の再生は、通常再生（ＰＭ堆積量がＰＭ１からＰＭ２の間になったときに行なわれる再生）と比較して効率が向上し、再生が改善・加速されることから、再生加速モードにおける再生と称することとする。   Hereinafter, regeneration control of the DPF 44 and the NOx trap catalyst 45 according to the present embodiment performed by the controller 5 will be described. Of these, the regeneration of the DPF 44 performed with a higher NOx concentration in the exhaust is more efficient than the normal regeneration (regeneration performed when the PM accumulation amount is between PM1 and PM2). However, since the reproduction is improved / accelerated, it is referred to as reproduction in the reproduction acceleration mode.

図５は、コントローラ５が実行する再生制御について説明するフローチャートである。コントローラ５は、本ルーチンをエンジン１の運転中に所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the regeneration control executed by the controller 5. The controller 5 executes this routine at a predetermined calculation cycle (for example, 10 ms) while the engine 1 is operating.

ステップＳ１において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５のＮＯｘ堆積量を検出する。具体的には、エンジン回転速度の積算値からＮＯｘ堆積量を推定して検出する。   In step S <b> 1, the controller 5 detects the NOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 45. Specifically, the NOx accumulation amount is estimated and detected from the integrated value of the engine speed.

ステップＳ２において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５のＳＯｘ堆積量を検出する。具体的には、エンジン回転速度の積算値からＳＯｘ堆積量を推定して検出する。   In step S <b> 2, the controller 5 detects the SOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 45. Specifically, the SOx accumulation amount is estimated and detected from the integrated value of the engine speed.

ステップＳ３において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量を検出する。具体的には、予め作成されたマップ（図１０）を参照して、エンジン回転速度及及び燃料噴射量に基づいて検出した現在の運転状態におけるＤＰＦ４４にＰＭが堆積していないときの排気圧力（以下「基準排気圧力」という）を検出する。そして、その基準排気圧力と、排気圧力センサ５４で検出した排気圧力と、を比較してＰＭ堆積量を推定し、検出する。   In step S <b> 3, the controller 5 detects the PM accumulation amount of the DPF 44. Specifically, with reference to a map prepared in advance (FIG. 10), the exhaust pressure when PM is not accumulated in the DPF 44 in the current operating state detected based on the engine speed and the fuel injection amount ( Hereinafter referred to as “reference exhaust pressure”). Then, the reference exhaust pressure is compared with the exhaust pressure detected by the exhaust pressure sensor 54 to estimate and detect the PM accumulation amount.

ステップＳ４において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度を上昇させてＤＰＦ４４の再生速度を上昇させる再生加速モード中か否かを判定する。具体的には、再生加速フラグreg_accelが１にセットされているか否かを判定する。コントローラ５は、再生加速フラグreg_accelが１にセットされていればステップＳ５に処理を移行し、そうでなければステップＳ６に処理を移行する。   In step S <b> 4, the controller 5 determines whether or not it is in the regeneration acceleration mode in which the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44 is increased to increase the regeneration speed of the DPF 44. Specifically, it is determined whether or not the regeneration acceleration flag reg_accel is set to 1. If the regeneration acceleration flag reg_accel is set to 1, the controller 5 shifts the process to step S5, and if not, shifts the process to step S6.

ステップＳ５において、コントローラ５は、再生加速処理を実施する。具体的な内容については、図６を参照して後述する。   In step S5, the controller 5 performs a reproduction acceleration process. Specific contents will be described later with reference to FIG.

ステップＳ６において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４を再生する通常再生モード中か否かを判定する。具体的には、再生フラグregが１にセットされているか否かを判定する。コントローラ５は、再生フラグregが１にセットされていればステップＳ７に処理を移行し、そうでなければステップＳ８に処理を移行する。   In step S6, the controller 5 determines whether or not the normal regeneration mode for regenerating the DPF 44 is in progress. Specifically, it is determined whether or not the reproduction flag reg is set to 1. If the reproduction flag reg is set to 1, the controller 5 shifts the process to step S7, and if not, shifts the process to step S8.

ステップＳ７において、コントローラ５は、通常再生処理を実施する。具体的な内容については、図７を参照して後述する。   In step S7, the controller 5 performs normal reproduction processing. Specific contents will be described later with reference to FIG.

ステップＳ８において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の硫黄被毒解除モード中か否かを判定する。具体的には、硫黄被毒解除フラグdesulが１にセットされているか否かを判定する。コントローラ５は、硫黄被毒解除フラグdesulが１にセットされていればステップＳ９に処理を移行し、そうでなければステップＳ１０に処理を移行する。   In step S8, the controller 5 determines whether or not the NOx trap catalyst 45 is in the sulfur poisoning release mode. Specifically, it is determined whether or not the sulfur poisoning release flag desul is set to 1. If the sulfur poisoning release flag desul is set to 1, the controller 5 shifts the process to step S9, and if not, shifts the process to step S10.

ステップＳ９において、コントローラ５は、硫黄被毒解除処理を実施する。具体的な内容については、図８を参照して後述する。   In step S9, the controller 5 performs sulfur poisoning cancellation processing. Specific contents will be described later with reference to FIG.

ステップＳ１０において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５に堆積されたＮＯｘを脱離・還元するために、排気空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクモード中か否かを判定する。具体的には、リッチスパイクフラグspが１にセットされているか否かを判定する。コントローラ５は、リッチスパイクフラグspが１にセットされていればステップＳ１１に処理を移行し、そうでなければステップＳ１２に処理を移行する。   In step S10, the controller 5 determines whether or not the rich spike mode is in which the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched in order to desorb and reduce NOx accumulated on the NOx trap catalyst 45. Specifically, it is determined whether or not the rich spike flag sp is set to 1. If the rich spike flag sp is set to 1, the controller 5 shifts the process to step S11, and if not, shifts the process to step S12.

ステップＳ１１において、コントローラ５は、リッチスパイク処理を実施する。具体的な内容については、図９を参照して後述する。   In step S11, the controller 5 performs rich spike processing. Specific contents will be described later with reference to FIG.

ステップＳ１２において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４が再生時期に達したか否かを判定する。具体的には、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量がＤＰＦ４４の通常再生が必要な所定量ＰＭ１に達しているか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４が再生時期に達したと判定すればステップＳ１３に処理を移行し、ＤＰＦ４４が再生時期に達していないと判定すればステップＳ１４に処理を移行する。   In step S12, the controller 5 determines whether or not the DPF 44 has reached the regeneration time. Specifically, it is determined whether or not the PM accumulation amount of the DPF 44 has reached a predetermined amount PM1 that requires normal regeneration of the DPF 44. If it is determined that the DPF 44 has reached the regeneration time, the controller 5 proceeds to step S13, and if it is determined that the DPF 44 has not reached the regeneration time, the process proceeds to step S14.

ステップＳ１３において、コントローラ５は、再生フラグregを１にセットする。   In step S13, the controller 5 sets the reproduction flag reg to 1.

ステップＳ１４において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５が硫黄被毒解除時期に達したか否かを判定する。具体的には、ＮＯｘトラップ触媒４５のＳＯｘ堆積量がＮＯｘトラップ触媒４５の硫黄被毒解除が必要な所定量ＳＯｘ１に達しているか否かを判定する。コントローラ５は、硫黄被毒解除時期であると判定すればステップＳ１５に処理を移行し、硫黄被毒解除時期でないと判定すればステップＳ１７に処理を移行する。   In step S14, the controller 5 determines whether or not the NOx trap catalyst 45 has reached the sulfur poisoning release timing. Specifically, it is determined whether or not the SOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 45 has reached a predetermined amount SOx1 that requires the sulfur poisoning release of the NOx trap catalyst 45 to be eliminated. If it is determined that it is the sulfur poisoning release time, the controller 5 proceeds to step S15, and if it is determined that it is not the sulfur poisoning release time, the process proceeds to step S17.

ステップＳ１５において、コントローラ５は、硫黄被毒解除フラグdesulを１にセットする。   In step S15, the controller 5 sets the sulfur poisoning release flag desul to 1.

ステップＳ１６において、コントローラ５は、再生フラグregを１にセットする。ここで、硫黄被毒解除フラグdesulとともに再生フラグregを１にセットするのは、大量のＰＭが燃焼することによるＤＰＦ４４の劣化を抑制する観点から、硫黄被毒解除前にＤＰＦ４４を再生しておく必要があるためである。   In step S16, the controller 5 sets the reproduction flag reg to 1. Here, setting the regeneration flag reg to 1 together with the sulfur poisoning release flag desul is to regenerate the DPF 44 before releasing the sulfur poisoning from the viewpoint of suppressing the deterioration of the DPF 44 due to the burning of a large amount of PM. This is necessary.

ステップＳ１７において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５がＮＯｘ脱離・還元時期に達したか否かを判定する。具体的には、ＮＯｘトラップ触媒４５のＮＯｘ堆積量がＮＯｘトラップ触媒４５からＮＯｘを脱離・還元する必要のある所定量ＮＯｘ１に達しているか否かを判定する。コントローラ５は、ＮＯｘ脱離・還元時期であると判定すればステップＳ１８に処理を移行し、ＮＯｘ脱離・還元時期でないと判定すれば今回の処理を終了する。   In step S17, the controller 5 determines whether or not the NOx trap catalyst 45 has reached the NOx desorption / reduction timing. Specifically, it is determined whether or not the NOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 45 has reached a predetermined amount NOx1 that requires desorption / reduction of NOx from the NOx trap catalyst 45. If it is determined that it is the NOx desorption / reduction time, the controller 5 proceeds to step S18, and if it is determined that it is not the NOx desorption / reduction time, the current process is terminated.

ステップＳ１８において、コントローラ５は、リッチスパイクフラグspを１にセットする。   In step S18, the controller 5 sets the rich spike flag sp to 1.

図６は、再生加速処理について説明するフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the reproduction acceleration process.

ステップＳ５１において、コントローラ５は、予め作成されたマップ（図１１）を参照して、ＤＰＦ４４の再生が可能な運転領域でエンジン１が運転しているか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４の再生が可能な運転領域であればステップＳ５２に処理を移行し、そうでなければ今回の処理を終了する。   In step S51, the controller 5 refers to a previously created map (FIG. 11) and determines whether or not the engine 1 is operating in an operation region where the DPF 44 can be regenerated. The controller 5 shifts the process to step S52 if it is an operation region in which the DPF 44 can be regenerated, and otherwise ends the current process.

ステップＳ５２において、コントローラ５は、通常再生を実施しているときよりもＥＧＲ率を低減させてＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度を増加させる。ＥＧＲ率とは、吸入ガス中に占めるＥＧＲガスの割合のことをいう。再生加速時のＥＧＲ率は、予め作成されたマップ（図１４）を参照して設定される。   In step S <b> 52, the controller 5 increases the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44 by reducing the EGR rate compared to when normal regeneration is being performed. The EGR rate refers to the proportion of EGR gas in the inhaled gas. The EGR rate at the time of playback acceleration is set with reference to a previously created map (FIG. 14).

ステップＳ５３において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度が、ＤＰＦ４４に坦持された酸素吸蔵放出性能を有する触媒が活性酸素を放出する活性酸素放出温度より小さいか否かを判定する。本実施形態では、活性酸素放出温度を４５０℃に設定している。コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度が活性酸素放出温度よりも小さければステップＳ５４に処理を移行する。一方で、ＤＰＦ４４の温度が活性酸素放出温度よりも大きければステップＳ５５に処理を移行する。   In step S <b> 53, the controller 5 determines whether or not the temperature of the DPF 44 is lower than the active oxygen release temperature at which the catalyst having the oxygen storage / release performance carried by the DPF 44 releases active oxygen. In this embodiment, the active oxygen release temperature is set to 450 ° C. If the temperature of the DPF 44 is lower than the active oxygen release temperature, the controller 5 proceeds to step S54. On the other hand, if the temperature of the DPF 44 is higher than the active oxygen release temperature, the process proceeds to step S55.

ステップＳ５４において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度を上昇させる。具体的には、予め作成されたマップ（図１２）を参照して、エンジン運転状態に応じて吸気絞り弁３４及びポスト噴射量を制御して排気温度を上昇させ、ＤＰＦ４４の温度を上昇させる。基本的には、吸入空気量を減少させ、ポスト噴射量を増量させることで排気温度を上昇させている。   In step S54, the controller 5 increases the temperature of the DPF 44. Specifically, with reference to a map prepared in advance (FIG. 12), the intake throttle valve 34 and the post-injection amount are controlled according to the engine operating state to increase the exhaust temperature, and the DPF 44 temperature is increased. Basically, the exhaust air temperature is raised by decreasing the intake air amount and increasing the post injection amount.

ステップＳ５５において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度が、ＤＰＦ４４に堆積したＰＭが自己着火する温度よりもやや低いＰＭ非着火温度より大きいか否かを判定する。本実施形態では、ＰＭ非着火温度を５５０℃に設定している。コントローラ５はＤＰＦ４４の温度がＰＭ非着火温度よりも大きければステップＳ５６に処理を移行する。一方で、ＤＰＦ４４の温度がＰＭ非着火温度よりも小さければステップＳ５７に処理を移行する。   In step S55, the controller 5 determines whether or not the temperature of the DPF 44 is higher than the PM non-ignition temperature that is slightly lower than the temperature at which the PM deposited on the DPF 44 self-ignites. In this embodiment, the PM non-ignition temperature is set to 550 ° C. If the temperature of the DPF 44 is higher than the PM non-ignition temperature, the controller 5 proceeds to step S56. On the other hand, if the temperature of the DPF 44 is lower than the PM non-ignition temperature, the process proceeds to step S57.

ステップＳ５６において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度を低下させる。具体的には、予め作成されたマップ（図１２）を参照して、エンジン運転状態に応じて吸気絞り弁３４及びポスト噴射量を制御して排気温度を低下させ、ＤＰＦ４４の温度を低下させる。基本的には、吸気絞り量を緩め、ポスト噴射量を減らすことで排気温度を低下させている。   In step S56, the controller 5 reduces the temperature of the DPF 44. Specifically, with reference to a previously created map (FIG. 12), the exhaust throttle valve 34 and the post injection amount are controlled according to the engine operating state to lower the exhaust temperature, and the DPF 44 temperature is lowered. Basically, the exhaust air temperature is lowered by loosening the intake throttle amount and reducing the post injection amount.

ステップＳ５７において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量がＤＰＦ４４の再生加速を必要とする所定量ＰＭ２より少なくなったか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４の堆積量が所定量ＰＭ２より少なくなっていればステップＳ５８に処理を移行し、そうでなければ今回の処理を終了する。   In step S57, the controller 5 determines whether or not the PM accumulation amount of the DPF 44 is smaller than a predetermined amount PM2 that requires regeneration acceleration of the DPF 44. The controller 5 shifts the process to step S58 if the accumulation amount of the DPF 44 is smaller than the predetermined amount PM2, and otherwise ends the current process.

ステップＳ５８において、コントローラ５は、再生加速フラグreg_accelを０にセットする。   In step S58, the controller 5 sets the regeneration acceleration flag reg_accel to 0.

図７は、通常再生処理について説明するフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart for explaining the normal reproduction process.

ステップＳ７１において、コントローラ５は、予め作成されたマップ（図１１）を参照して、ＤＰＦ４４の再生が可能な（排気温度を十分に昇温させるのが難しい低負荷運転などではない）運転領域でエンジン１が運転しているか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４の再生が可能な運転領域であればステップＳ７２に処理を移行し、そうでなければ今回の処理を終了する。   In step S71, the controller 5 refers to a previously created map (FIG. 11), and in an operation region in which the DPF 44 can be regenerated (not a low load operation in which it is difficult to raise the exhaust temperature sufficiently). It is determined whether or not the engine 1 is operating. The controller 5 shifts the process to step S72 if it is an operation region in which the DPF 44 can be regenerated, and otherwise ends the current process.

ステップＳ７２において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量がＤＰＦ４４の再生加速を必要とする所定量ＰＭ２より少ないか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が所定量ＰＭ２より多ければステップＳ７３に処理を移行する。一方で、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が所定量ＰＭ２より少なければステップＳ７４に処理を移行する。   In step S <b> 72, the controller 5 determines whether or not the PM accumulation amount of the DPF 44 is smaller than a predetermined amount PM <b> 2 that requires regeneration acceleration of the DPF 44. If the PM accumulation amount of the DPF 44 is larger than the predetermined amount PM2, the controller 5 proceeds to step S73. On the other hand, if the PM accumulation amount of the DPF 44 is less than the predetermined amount PM2, the process proceeds to step S74.

ステップＳ７３において、コントローラ５は、再生加速フラグreg_accelを１にセットする。   In step S73, the controller 5 sets the regeneration acceleration flag reg_accel to 1.

ステップＳ７４において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度が、活性酸素放出温度より小さいか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度が活性酸素放出温度よりも小さければステップＳ７５に処理を移行する。一方で、ＤＰＦ４４の温度が活性酸素放出温度よりも大きければステップＳ７６に処理を移行する。   In step S74, the controller 5 determines whether or not the temperature of the DPF 44 is lower than the active oxygen release temperature. If the temperature of the DPF 44 is lower than the active oxygen release temperature, the controller 5 proceeds to step S75. On the other hand, if the temperature of the DPF 44 is higher than the active oxygen release temperature, the process proceeds to step S76.

ステップＳ７５において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度を上昇させる。具体的には、予め作成されたマップ（図１２）を参照して、エンジン運転状態に応じて吸気絞り弁３４及びポスト噴射量を制御して排気温度を上昇させ、ＤＰＦ４４の温度を上昇させる。基本的には、吸入空気量を減少させ、ポスト噴射量を増量させることで排気温度を上昇させている。   In step S75, the controller 5 increases the temperature of the DPF 44. Specifically, with reference to a map prepared in advance (FIG. 12), the intake throttle valve 34 and the post-injection amount are controlled according to the engine operating state to increase the exhaust temperature, and the DPF 44 temperature is increased. Basically, the exhaust air temperature is raised by decreasing the intake air amount and increasing the post injection amount.

ステップＳ７６において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度が、ＰＭ非着火温度より大きいか否かを判定する。コントローラ５はＤＰＦ４４の温度がＰＭ非着火温度よりも大きければステップＳ７７に処理を移行する。一方で、ＤＰＦ４４の温度がＰＭ非着火温度よりも小さければステップＳ７８に処理を移行する。   In step S76, the controller 5 determines whether or not the temperature of the DPF 44 is higher than the PM non-ignition temperature. If the temperature of the DPF 44 is higher than the PM non-ignition temperature, the controller 5 proceeds to step S77. On the other hand, if the temperature of the DPF 44 is lower than the PM non-ignition temperature, the process proceeds to step S78.

ステップＳ７７において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の温度を低下させる。具体的には、予め作成されたマップ（図１２）を参照して、エンジン運転状態に応じて吸気絞り弁３４及びポスト噴射量を制御して排気温度を低下させ、ＤＰＦ４４の温度を低下させる。基本的には、吸気絞り量を緩め、ポスト噴射量を減らすことで排気温度を低下させている。   In step S77, the controller 5 reduces the temperature of the DPF 44. Specifically, with reference to a previously created map (FIG. 12), the exhaust throttle valve 34 and the post injection amount are controlled according to the engine operating state to lower the exhaust temperature, and the DPF 44 temperature is lowered. Basically, the exhaust air temperature is lowered by loosening the intake throttle amount and reducing the post injection amount.

ステップＳ７８において、コントローラ５は、ＤＰＦ４４の再生が終了したか否かを判定する。具体的には、ＤＰＦ４４の温度を活性酸素放出温度からＰＭ非着火温度までの範囲内の温度にしてから所定時間が経過したか否かを判定する。コントローラ５は、ＤＰＦ４４の再生が終了していればステップＳ７９に処理を移行する。一方で、ＤＰＦ４４の再生が終了していなければ今回の処理を終了する。   In step S78, the controller 5 determines whether or not the regeneration of the DPF 44 has been completed. Specifically, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the temperature of the DPF 44 was set to a temperature within the range from the active oxygen release temperature to the PM non-ignition temperature. If the regeneration of the DPF 44 has been completed, the controller 5 proceeds to step S79. On the other hand, if the regeneration of the DPF 44 is not completed, the current process is terminated.

ステップＳ７９において、コントローラ５は、再生フラグregを０にセットする。   In step S79, the controller 5 sets the reproduction flag reg to 0.

図８は、硫黄被毒解除処理について説明するフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart illustrating the sulfur poisoning release process.

ステップＳ９１において、コントローラ５は、排気の空燃比が略ストイキ（空気過剰率λが０．９〜１．０程度）となるように、吸入空気量及びポスト噴射量を制御する。   In step S91, the controller 5 controls the intake air amount and the post injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes substantially stoichiometric (the excess air ratio λ is about 0.9 to 1.0).

ステップＳ９２において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度が、硫黄被毒解除処理中の下限温度より低いか否かを判定する。本実施形態では、下限温度を６８０℃に設定している。コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度が下限温度よりも低ければステップＳ９３に処理を移行する。一方で、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度が下限温度よりも高ければステップＳ９４に処理を移行する。   In step S92, the controller 5 determines whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 45 is lower than the lower limit temperature during the sulfur poisoning release process. In this embodiment, the lower limit temperature is set to 680 ° C. If the temperature of the NOx trap catalyst 45 is lower than the lower limit temperature, the controller 5 proceeds to step S93. On the other hand, if the temperature of the NOx trap catalyst 45 is higher than the lower limit temperature, the process proceeds to step S94.

ステップＳ９３において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度を上昇させる。具体的には、予め作成されたマップ（図１３）を参照して、エンジン運転状態に応じて吸気絞り弁３４及びポスト噴射量を制御して排気温度を上昇させ、ＤＰＦ４４の温度を上昇させる。基本的には、吸入空気量を減少させ、ポスト噴射量を増量させることで排気温度を上昇させている。   In step S93, the controller 5 increases the temperature of the NOx trap catalyst 45. Specifically, with reference to a map prepared in advance (FIG. 13), the intake throttle valve 34 and the post injection amount are controlled according to the engine operating state to increase the exhaust temperature, and the DPF 44 temperature is increased. Basically, the exhaust air temperature is raised by decreasing the intake air amount and increasing the post injection amount.

ステップＳ９４において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度が、硫黄被毒解除処理中の上限温度より高いか否かを判定する。本実施形態では、上限温度を７２０℃に設定している。コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度が上限温度よりも高ければステップＳ９５に処理を移行する。一方で、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度が上限温度よりも低ければステップＳ９６に処理を移行する。   In step S94, the controller 5 determines whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 45 is higher than the upper limit temperature during the sulfur poisoning release process. In this embodiment, the upper limit temperature is set to 720 ° C. If the temperature of the NOx trap catalyst 45 is higher than the upper limit temperature, the controller 5 proceeds to step S95. On the other hand, if the temperature of the NOx trap catalyst 45 is lower than the upper limit temperature, the process proceeds to step S96.

ステップＳ９５において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度を低下させる。具体的には、予め作成されたマップ（図１３）を参照して、エンジン運転状態に応じて吸気絞り弁３４及びポスト噴射量を制御して排気温度を低下させ、ＤＰＦ４４の温度を低下させる。基本的には、吸気絞り量を緩め、ポスト噴射量を減らすことで排気温度を低下させている。   In step S95, the controller 5 reduces the temperature of the NOx trap catalyst 45. Specifically, the exhaust throttle temperature is lowered by controlling the intake throttle valve 34 and the post injection amount according to the engine operating state with reference to a map prepared in advance (FIG. 13), and the temperature of the DPF 44 is lowered. Basically, the exhaust air temperature is lowered by loosening the intake throttle amount and reducing the post injection amount.

ステップＳ９６において、コントローラ５は、硫黄被毒解除が終了したか否かを判定する。具体的には、ＮＯｘトラップ触媒４５の温度を硫黄被毒解除処理中の下限温度から上限温度までの範囲内の温度にしてから所定時間が経過したか否かを判定する。コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の硫黄被毒解除が終了していればステップＳ９７に処理を移行する。一方で、ＮＯｘトラップ触媒４５の硫黄被毒解除が終了していれば今回の処理を終了する。   In step S96, the controller 5 determines whether or not the sulfur poisoning release is completed. Specifically, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the temperature of the NOx trap catalyst 45 is set to a temperature within the range from the lower limit temperature to the upper limit temperature during the sulfur poisoning release process. If the removal of sulfur poisoning of the NOx trap catalyst 45 has been completed, the controller 5 proceeds to step S97. On the other hand, if the sulfur poisoning release of the NOx trap catalyst 45 is finished, the current process is finished.

ステップＳ９７において、コントローラ５は、硫黄被毒解除フラグdesulを０にセットする。   In step S97, the controller 5 sets the sulfur poisoning release flag desul to 0.

ステップＳ９８において、コントローラ５は、リッチスパイクフラグspを０にセットする。   In step S98, the controller 5 sets the rich spike flag sp to 0.

図９は、リッチスパイク処理について説明するフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart for explaining the rich spike processing.

ステップＳ１１１において、コントローラ５は、排気の空燃比がリッチ（空気過剰率λが０．８程度）となるように、吸入空気量及び燃料噴射量を制御する。   In step S111, the controller 5 controls the intake air amount and the fuel injection amount so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich (the excess air ratio λ is about 0.8).

ステップＳ１１２において、コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の再生が終了したか否かを判定する。具体的には、排気の空燃比をリッチにしてから所定時間が経過したか否かを判定する。コントローラ５は、ＮＯｘトラップ触媒４５の再生が終了していればステップＳ１１３に処理を移行する。一方で、ＮＯｘトラップ触媒４５の再生が終了していなければ今回の処理を終了する。   In step S112, the controller 5 determines whether or not the regeneration of the NOx trap catalyst 45 has been completed. Specifically, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich. If the regeneration of the NOx trap catalyst 45 has been completed, the controller 5 proceeds to step S113. On the other hand, if the regeneration of the NOx trap catalyst 45 is not completed, the current process is terminated.

ステップＳ１１３において、コントローラ５は、リッチスパイクフラグspを０にセットする。   In step S113, the controller 5 sets the rich spike flag sp to 0.

図１０は、基準排気圧力を算出するマップである。   FIG. 10 is a map for calculating the reference exhaust pressure.

図１０に示すように、エンジン回転速度が高く、メイン噴射量が多いときほど基準排気圧力も高くなる。   As shown in FIG. 10, the reference exhaust pressure increases as the engine speed increases and the main injection amount increases.

図１１は、ＤＰＦ４４の再生が可能な運転領域でエンジン１が運転しているか否かを判定するためのマップである。   FIG. 11 is a map for determining whether or not the engine 1 is operating in an operation region in which the DPF 44 can be regenerated.

図１１に示すように、低負荷低回転の運転領域でエンジン１が運転しているときは、排気温度を上昇させにくいので、ＤＰＦ４４の再生を実施しない。   As shown in FIG. 11, when the engine 1 is operating in the low load and low speed operation region, the exhaust gas temperature is difficult to increase, so the DPF 44 is not regenerated.

図１２は、ＤＰＦ再生時の吸気絞り弁３４及びポスト噴射の制御マップである。   FIG. 12 is a control map of the intake throttle valve 34 and post injection during DPF regeneration.

図１２示すように、高負荷時には吸気絞り弁３４の開度を制御することによって、排気温度を調整する。低負荷時には吸気絞り弁３４の開度及びポスト噴射量を制御するとともに、必要に応じて燃料噴射時期のリタード量を制御することによって、排気温度を調整する。   As shown in FIG. 12, the exhaust temperature is adjusted by controlling the opening degree of the intake throttle valve 34 at the time of high load. When the load is low, the exhaust temperature is adjusted by controlling the opening degree of the intake throttle valve 34 and the post injection amount, and controlling the retard amount of the fuel injection timing as necessary.

図１３は、硫黄被毒解除処理時の吸気絞り弁３４及びポスト噴射の制御マップである。   FIG. 13 is a control map of the intake throttle valve 34 and post injection during the sulfur poisoning release process.

図１３に示すように、高負荷時には吸気絞り弁３４の開度及びポスト噴射量を制御することによって、排気温度を調整する。中負荷時には吸気絞り弁３４の開度及びポスト噴射量を制御するとともに、必要に応じて燃料噴射時期のリタード量を制御することによって、排気温度を調整する。   As shown in FIG. 13, the exhaust temperature is adjusted by controlling the opening degree and the post injection amount of the intake throttle valve 34 at the time of high load. During an intermediate load, the exhaust temperature is adjusted by controlling the opening degree of the intake throttle valve 34 and the post injection amount, and controlling the retard amount of the fuel injection timing as necessary.

図１４は、再生加速時のＥＧＲ率を決定するためのマップである。なお、理解を容易にするため、破線で通常時にＥＧＲ率を決定するマップを示した。   FIG. 14 is a map for determining the EGR rate during playback acceleration. In addition, in order to make an understanding easy, the map which determines an EGR rate at the time of a normal with the broken line was shown.

図１４に示すように、再生加速時には、通常時よりもＥＧＲ率が低減される。   As shown in FIG. 14, at the time of regeneration acceleration, the EGR rate is reduced as compared with the normal time.

以上説明した本実施形態によれば、酸素吸蔵放出性能を有し、かつ、酸素放出温度がＰＭの自己着火温度よりも低い触媒を坦持させた。これにより、ＰＭの自己着火温度よりも低い温度域で触媒から放出された活性酸素によって、ＤＰＦ４４に堆積したＰＭを燃焼させることができるので、従来の温度（ＰＭが自己着火する約６００℃以上の温度）よりも低い温度でＤＰＦ４４を再生させることができる。そのため、低負荷の運転状態でも比較的容易にＤＰＦ４４の再生を実施できるので、ＤＰＦ４４を再生する回数を増やすことができる。   According to the present embodiment described above, a catalyst having oxygen storage / release performance and having an oxygen release temperature lower than the self-ignition temperature of PM is carried. Thereby, since the PM deposited on the DPF 44 can be burned by the active oxygen released from the catalyst in a temperature range lower than the self-ignition temperature of PM, the conventional temperature (about 600 ° C. or higher at which the PM self-ignites) can be burned. DPF 44 can be regenerated at a temperature lower than (temperature). Therefore, since the DPF 44 can be regenerated relatively easily even in a low-load operation state, the number of times the DPF 44 is regenerated can be increased.

また、ＤＰＦ４４の再生を従来の温度よりも低い温度で実施することができるので、ＤＰＦ４４の温度を上昇させるために実施していたポスト噴射やメイン噴射の噴射時期のリタードを少なくすることができる。そのため、エンジン１オイルの希釈化を抑制できるとともに、燃費を向上させることができる。   Further, since the regeneration of the DPF 44 can be performed at a temperature lower than the conventional temperature, the retard of the injection timing of the post injection and the main injection that has been performed in order to raise the temperature of the DPF 44 can be reduced. Therefore, dilution of engine 1 oil can be suppressed and fuel consumption can be improved.

また、本実施形態によるＤＰＦ４４は、ＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度を高めることで、ＰＭの酸化速度を向上させることができる。そのため、エンジン１が低負荷領域で運転している状態が続いた場合でも、次の再生時にＤＰＦ４４に流入する排気中のＮＯｘ濃度を高めることで速やかにＤＰＦ４４の再生を終了させることができる。これにより、ＤＰＦ４４の閉塞による運転性の悪化を抑制することができる。   Further, the DPF 44 according to the present embodiment can improve the oxidation rate of PM by increasing the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44. Therefore, even when the engine 1 continues to operate in the low load region, regeneration of the DPF 44 can be quickly terminated by increasing the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the DPF 44 at the next regeneration. Thereby, the deterioration of drivability due to the blockage of the DPF 44 can be suppressed.

さらに、ＤＰＦ４４の下流にＮＯｘトラップ触媒４５を設けたので、ＤＰＦ４４の再生速度を上昇させるために排気中のＮＯｘ濃度を高めたときのエミッション低下を抑制することができる。   Further, since the NOx trap catalyst 45 is provided downstream of the DPF 44, it is possible to suppress a reduction in emission when the NOx concentration in the exhaust gas is increased in order to increase the regeneration speed of the DPF 44.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、上記実施形態では、ＤＰＦ４４のＰＭ堆積量が所定量ＰＭ２を超えたときに排気中のＮＯｘ濃度を高めていたが、これに限らず再生時であればいつＮＯｘ濃度を高めてもよい。   For example, in the above embodiment, the NOx concentration in the exhaust gas is increased when the PM accumulation amount of the DPF 44 exceeds the predetermined amount PM2. However, the present invention is not limited to this, and the NOx concentration may be increased anytime during regeneration.

また、上記実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒４５をＤＰＦ４４の下流に設けたが、上流に設けてもよい。この場合、ＤＰＦ４４の再生加速時にＤＰＦ４４に必要なＮＯｘ濃度を確保するために、コントローラ５は、図１５に示すＮＯｘトラップ触媒４５の状態、すなわち、ＮＯｘトラップ触媒温度と排気流量、に応じてＮＯｘ浄化率を示したＮＯｘ浄化率マップを参照してエンジン排出ＮＯｘ濃度を算出する。そして、そのエンジン排出ＮＯｘ濃度に基づいて目標ＥＧＲ率を算出し、ＥＧＲ弁の開度を制御する。エンジン排出ＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ浄化率マップを参照してＮＯｘトラップ触媒４５の温度と排気流量とから瞬時ＮＯｘ浄化率を算出し、以下の（１）式を用いて算出する。   In the above embodiment, the NOx trap catalyst 45 is provided downstream of the DPF 44, but may be provided upstream. In this case, in order to ensure the NOx concentration necessary for the DPF 44 during regeneration acceleration of the DPF 44, the controller 5 purifies NOx according to the state of the NOx trap catalyst 45 shown in FIG. 15, that is, the NOx trap catalyst temperature and the exhaust gas flow rate. The engine exhaust NOx concentration is calculated with reference to the NOx purification rate map showing the rate. Then, a target EGR rate is calculated based on the engine exhaust NOx concentration, and the opening degree of the EGR valve is controlled. The engine exhaust NOx concentration is calculated using the following equation (1) by calculating the instantaneous NOx purification rate from the temperature of the NOx trap catalyst 45 and the exhaust gas flow rate with reference to the NOx purification rate map.

Figure 2010144565
Figure 2010144565

また、上記実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒４５のＮＯｘ堆積量及びＳＯｘ堆積量をエンジン回転速度の累積積算値に基づいて推定していたが、この方法に限らず種々の公知の手法で算出してもよい。例えば、走行距離に基づいて単位時間当たりにＮＯｘトラップ触媒４５に堆積されていくＮＯｘ及び硫黄分の量を推定してもよい。   In the above-described embodiment, the NOx accumulation amount and the SOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 45 are estimated based on the cumulative integrated value of the engine rotation speed. However, the present invention is not limited to this method and is calculated by various known methods. Also good. For example, the amount of NOx and sulfur content deposited on the NOx trap catalyst 45 per unit time may be estimated based on the travel distance.

排気浄化装置のシステム概略図である。It is a system schematic diagram of an exhaust emission control device. ＤＰＦのＰＭ酸化特性を示す図である。It is a figure which shows the PM oxidation characteristic of DPF. 酸素吸蔵放出性能を有する触媒の活性酸素放出温度と、酸化安定温度域の下限温度と、の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the active oxygen release temperature of the catalyst which has oxygen storage-release performance, and the minimum temperature of an oxidation stable temperature range. ＤＰＦに流入する排気中のＮＯｘ濃度と、酸化安定温度域におけるＰＭ酸化速度と、の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between NOx density | concentration in the exhaust_gas | exhaustion which flows into DPF, and PM oxidation rate in an oxidation stable temperature range. 再生制御について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining reproduction | regeneration control. 再生加速処理について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a reproduction | regeneration acceleration process. 通常再生処理について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a normal reproduction process. 硫黄被毒解除処理について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a sulfur poisoning cancellation | release process. リッチスパイク処理について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining a rich spike process. 基準排気圧力を算出するマップである。6 is a map for calculating a reference exhaust pressure. ＤＰＦの再生が可能な運転領域でエンジンが運転しているか否かを判定するためのマップである。It is a map for determining whether or not the engine is operating in an operation region where DPF regeneration is possible. ＤＰＦ再生時の吸気絞り弁及びポスト噴射の制御マップである。It is a control map of an intake throttle valve and post-injection during DPF regeneration. 硫黄被毒解除処理時の吸気絞り弁及びポスト噴射の制御マップである。It is a control map of an intake throttle valve and post injection at the time of sulfur poisoning release processing. 再生加速時のＥＧＲ率を決定するためのマップである。It is a map for determining the EGR rate at the time of reproduction acceleration. ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ浄化率マップである。It is a NOx purification rate map of a NOx trap catalyst.

符号の説明Explanation of symbols

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
４４ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
４５ ＮＯｘトラップ触媒
Ｓ３ 粒子状物質堆積量検出手段
Ｓ５ 再生手段
Ｓ７ 再生手段 1 Diesel engine (internal combustion engine)
44 DPF (diesel particulate filter)
45 NOx trap catalyst S3 Particulate matter accumulation amount detection means S5 regeneration means S7 regeneration means

Claims (7)

酸素吸蔵放出性能を有し、吸蔵した酸素を放出する酸素放出温度が粒子状物質の自己着火温度よりも低い触媒が坦持され、排気中の粒子状物質を捕捉して堆積させるパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する粒子状物質堆積量推定手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が所定の堆積量より多くなったときに、パティキュレートフィルタの温度を前記酸素放出温度以上にするとともに、パティキュレートフィルタに流入する排気中の窒素酸化物の濃度を高めて、パティキュレートフィルタを再生させる再生手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter that has an oxygen storage / release capability and supports a catalyst in which the oxygen release temperature for releasing the stored oxygen is lower than the self-ignition temperature of the particulate matter, and traps and deposits particulate matter in the exhaust; ,
Particulate matter accumulation amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the particulate filter;
When the amount of particulate matter deposited on the particulate filter exceeds a predetermined amount, the temperature of the particulate filter is set to be equal to or higher than the oxygen release temperature, and nitrogen in the exhaust gas flowing into the particulate filter Regeneration means for increasing the oxide concentration and regenerating the particulate filter;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: 前記再生手段は、
前記パティキュレートフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量が、前記所定の堆積量より少ない第２の所定の堆積量より多くなったときに、パティキュレートフィルタに流入する排気中の窒素酸化物の濃度を高めることなく、パティキュレートフィルタの温度を前記酸素放出温度以上にして、パティキュレートフィルタを再生させる
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。 The reproducing means includes
The concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas flowing into the particulate filter when the amount of particulate matter deposited on the particulate filter is greater than a second predetermined amount of deposit that is less than the predetermined amount of deposit. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the particulate filter is regenerated by raising the temperature of the particulate filter to the oxygen release temperature or higher without increasing the temperature. 前記再生手段は、
再生時のパティキュレートフィルタの温度を、前記粒子状物質の自己着火温度よりも低い温度にする
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。 The reproducing means includes
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the particulate filter during regeneration is set to a temperature lower than the self-ignition temperature of the particulate matter. 前記酸素吸蔵放出性能を有し、吸蔵した酸素を放出する酸素放出温度が粒子状物質の自己着火温度よりも低い触媒は、吸蔵した酸素を活性酸素として放出する
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 2. The catalyst having the oxygen storage / release performance, wherein the oxygen release temperature for releasing the stored oxygen is lower than the self-ignition temperature of the particulate matter, releases the stored oxygen as active oxygen. 3. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of items 3 to 3. 前記再生手段は、
通常時に同一の運転状態でＥＧＲを実施するときよりもＥＧＲ率を低減させることで、前記パティキュレートフィルタに流入する排気中の窒素酸化物の濃度を高める
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 The reproducing means includes
The concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas flowing into the particulate filter is increased by reducing the EGR rate as compared with the case where EGR is performed in the same operation state during normal operation. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above. 前記パティキュレートフィルタよりも下流に、排気中の窒素酸化物をトラップし、脱離および浄化するＮＯｘトラップ触媒を設けた
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 6. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a NOx trap catalyst for trapping, desorbing and purifying nitrogen oxides in exhaust gas downstream of the particulate filter. Engine exhaust purification system. 前記パティキュレートフィルタよりも上流に設けられ、排気中の窒素酸化物をトラップし、脱離および浄化するＮＯｘトラップ触媒を備え、
前記再生手段は、
エンジン運転状態に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒の窒素酸化物浄化率を算出し、その窒素酸化物浄化率に応じてＥＧＲ率を変更して前記パティキュレートフィルタに流入する排気中の窒素酸化物の濃度を高めてそのパティキュレートフィルタの再生速度を上昇させる
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。 Provided upstream of the particulate filter, comprising a NOx trap catalyst for trapping, desorbing and purifying nitrogen oxide in the exhaust,
The reproducing means includes
The nitrogen oxide purification rate of the NOx trap catalyst is calculated based on the engine operating state, and the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas flowing into the particulate filter by changing the EGR rate according to the nitrogen oxide purification rate The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the regeneration speed of the particulate filter is increased by increasing the regenerative speed.
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