JP6270247B1 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Abstract

【課題】NOx還元制御の実行を適切に確保しつつ、NOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニア放出を抑制する。【解決手段】エンジンの排気浄化装置において、空燃比がリーンな状態においてNOxを吸蔵し、このNOxを空燃比が理論空燃比近傍又はリッチな状態において還元するNOx触媒45と、アンモニアとの反応によってNOxを浄化するSCR触媒47と、NOx触媒45のNOxを還元させるためのNOx還元制御を実行するPCM60とを有する。PCM60は、NOx還元制御を開始してから所定時間が経過するまでの間、リッチ側の第1空燃比を適用し、所定時間が経過した後、NOxを還元可能な範囲内において第1空燃比よりもリーン側の第2空燃比を適用し、この所定時間として、NOx還元制御によりNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間を設定する。【選択図】図6An ammonia release from an SCR catalyst caused by NOx reduction control is suppressed while appropriately executing NOx reduction control. In an exhaust emission control device for an engine, NOx is occluded when the air-fuel ratio is lean, and this NOx is reduced by the reaction of ammonia with a NOx catalyst 45 that reduces the NOx when the air-fuel ratio is near or rich in the stoichiometric air-fuel ratio. It includes an SCR catalyst 47 that purifies NOx and a PCM 60 that performs NOx reduction control for reducing NOx of the NOx catalyst 45. The PCM 60 applies the first air-fuel ratio on the rich side until the predetermined time elapses after the start of the NOx reduction control, and after the predetermined time elapses, the first air-fuel ratio is within a range in which NOx can be reduced. The leaner second air-fuel ratio is applied, and the predetermined time is set to a time that is at least longer than the time until oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed by the NOx reduction control. [Selection] Figure 6

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に係り、特に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒及びSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒を排気通路上に備えるエンジンの排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an engine exhaust gas purification device, and more particularly to an engine exhaust gas purification device provided with an NOx catalyst for purifying NOx in exhaust gas and an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst on an exhaust passage.

従来から、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(λ>1)において排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)において還元する、NOx吸蔵還元型のNOx触媒が知られている。通常の運転領域では、燃費を向上させる観点から、空燃比をリーンな状態(λ>1)に設定してエンジンを運転しているが、このリーンな運転状態が継続すると、NOx触媒のNOx吸蔵量が限界に達して、NOx触媒が排気ガス中のNOxを吸蔵できなくなる(この場合NOxが放出されてしまう)。そのため、空燃比を理論空燃比あるいは理論空燃比よりもリッチな状態(λ≦1)に適宜設定して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるようにしている(以下ではNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるための制御を適宜「NOx還元制御」と呼ぶ)。例えば、特許文献1には、NOx触媒のNOx吸蔵量が所定量以上である場合に、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元すべく、排気ガスの空燃比をリッチ化する技術が開示されている。なお、上記の「λ」は、理論空燃比を基準として表した空燃比を示す指標であり、いわゆる空気過剰率に相当する。   Conventionally, NOx in the exhaust gas is occluded in a lean state (λ> 1) where the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and this occluded NOx is stored in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. NOx occlusion reduction type NOx catalysts that reduce in a certain state (λ≈1) or a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio are known. In the normal operating range, from the viewpoint of improving fuel efficiency, the engine is operated with the air-fuel ratio set to a lean state (λ> 1). If this lean operating state continues, the NOx storage of the NOx catalyst is continued. When the amount reaches the limit, the NOx catalyst cannot store NOx in the exhaust gas (in this case, NOx is released). Therefore, the air-fuel ratio is appropriately set to a stoichiometric air-fuel ratio or a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ ≦ 1) to reduce NOx stored in the NOx catalyst (hereinafter, stored in the NOx catalyst). The control for reducing NOx is appropriately referred to as “NOx reduction control”). For example, Patent Document 1 discloses a technique for enriching the air-fuel ratio of exhaust gas in order to reduce NOx stored in the NOx catalyst when the NOx storage amount of the NOx catalyst is a predetermined amount or more. . Note that “λ” is an index indicating the air-fuel ratio expressed using the theoretical air-fuel ratio as a reference, and corresponds to a so-called excess air ratio.

また、近年、このようなNOx触媒に加えて、還元剤としてのアンモニア(NH3)の存在下で排気ガス中のNOxを選択的に還元浄化するSCR触媒を併用した排気浄化システムが開発されている。一般的には、SCR触媒の上流側の排気通路中に尿素水を噴射して、この尿素水から生成されたアンモニアによってSCR触媒においてNOxを浄化させている。他方で、上記のようにNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させる際にアンモニアが発生するため、そのようにNOx触媒から発生したアンモニアを用いてSCR触媒においてNOxを浄化させる方法も知られている。例えば、特許文献2には、NOx還元制御時にNOx触媒から発生したアンモニアをSCR触媒に吸着させて、このSCR触媒に吸着されたアンモニアを用いてNOxを浄化させる排気浄化装置において、SCR触媒のアンモニア吸着量が所定量以下である場合にのみNOx還元制御を実行する技術が開示されている。この特許文献2に開示された技術では、アンモニア吸着量が所定量を超える場合にNOx還元制御を禁止することで、SCR触媒の吸着能力を超える量のアンモニアがSCR触媒に供給されて、SCR触媒からアンモニアが放出(スリップ)されてしまうことを抑制している。 In recent years, in addition to such a NOx catalyst, an exhaust purification system has been developed that also uses an SCR catalyst that selectively reduces and purifies NOx in exhaust gas in the presence of ammonia (NH 3 ) as a reducing agent. Yes. In general, urea water is injected into the exhaust passage on the upstream side of the SCR catalyst, and NOx is purified in the SCR catalyst by ammonia generated from the urea water. On the other hand, ammonia is generated when NOx occluded in the NOx catalyst is reduced as described above. Therefore, a method for purifying NOx in the SCR catalyst using ammonia generated from the NOx catalyst is also known. . For example, Patent Document 2 discloses that an ammonia generated from a NOx catalyst during NOx reduction control is adsorbed to the SCR catalyst, and the ammonia of the SCR catalyst is used in an exhaust purification device that purifies NOx using the ammonia adsorbed on the SCR catalyst. A technique for executing NOx reduction control only when the adsorption amount is equal to or less than a predetermined amount is disclosed. In the technique disclosed in Patent Document 2, by prohibiting NOx reduction control when the ammonia adsorption amount exceeds a predetermined amount, an amount of ammonia exceeding the adsorption capability of the SCR catalyst is supplied to the SCR catalyst. The release of ammonia from (slip) is suppressed.

特開2004−360593号公報JP 2004-360593 A 特開2010−112345号公報JP 2010-112345 A

しかしながら、上記した特許文献2に開示された技術では、SCR触媒のアンモニア吸着量が多い場合にNOx還元制御を一律に禁止していたため、NOx還元制御の実行頻度が制限されてしまっていた。そのため、NOx触媒のNOx浄化性能を十分に確保できない傾向にあった。したがって、SCR触媒のアンモニア吸着量が多い場合にNOx還元制御を一律に禁止せずに、NOx還元制御の実行を適切に確保しつつ、このNOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニアの放出を抑制できれば良いと考えられる。   However, in the technique disclosed in Patent Document 2 described above, since the NOx reduction control is uniformly prohibited when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst is large, the execution frequency of the NOx reduction control is limited. Therefore, there has been a tendency that the NOx purification performance of the NOx catalyst cannot be sufficiently secured. Accordingly, when the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst is large, the NOx reduction control is not uniformly prohibited, and the release of ammonia from the SCR catalyst due to the NOx reduction control is ensured while appropriately performing the NOx reduction control. It would be good if it could be suppressed.

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、NOx触媒及びSCR触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、NOx還元制御の実行を適切に確保しつつ、このNOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニアの放出を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and in an exhaust purification device for an engine having a NOx catalyst and an SCR catalyst, the NOx reduction control is appropriately ensured while the NOx reduction control is appropriately performed. It aims at suppressing the discharge | release of ammonia from the SCR catalyst resulting from reduction control.

上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するNOx触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、NOx触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、排気ガスの空燃比をNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、を有し、NOx還元制御手段は、NOx還元制御を開始してから所定時間が経過するまでの間、リッチ側の第1空燃比を目標空燃比に設定し、所定時間が経過した後、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内において第1空燃比よりもリーン側の第2空燃比を目標空燃比に設定し、所定時間として、NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御によりNOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間を設定NOx還元制御手段は、NOx還元制御として、(1)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するための第1NOx還元制御と、(2)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、NOx触媒のNOx吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させてNOx吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するための第2NOx還元制御と、を実行し、第1NOx還元制御を実行する場合には、第2NOx還元制御を実行する場合よりも、所定時間を長くする、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is provided on an exhaust passage of an engine, and stores NOx in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. An exhaust purification device for an engine having a NOx catalyst that reduces occluded NOx when the air-fuel ratio of exhaust gas is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio. An SCR catalyst that is provided on the exhaust passage and purifies NOx in the exhaust gas by reaction with ammonia, and sets the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio that can reduce NOx occluded in the NOx catalyst. NOx reduction control means for performing NOx reduction control for reducing NOx occluded in the catalyst, and the NOx reduction control means passes a predetermined time after starting the NOx reduction control. Until the first air-fuel ratio on the rich side is set to the target air-fuel ratio, and after a predetermined time has elapsed, NOx occluded in the NOx catalyst can be reduced within a range where the NOx can be reduced. The second air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio, and the predetermined time is set to a time that is at least longer than the time from the start of the NOx reduction control until the oxygen stored in the NOx catalyst is consumed by the NOx reduction control. The NOx reduction control means, as NOx reduction control, (1) a first NOx for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration. (2) When the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is equal to or greater than a predetermined determination amount regardless of whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration, the NOx catalyst Suck The second NOx reduction control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio is executed in order to reduce the NOx that has been reduced and the NOx occlusion amount to be lower than a predetermined amount, and the first NOx reduction control is executed In this case, the predetermined time is set longer than when the second NOx reduction control is executed .

このように構成された本発明によれば、NOx還元制御によりNOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間を所定時間として設定し、この所定時間が経過するまでの間は、リッチ側の第1空燃比を目標空燃比に設定してNOx還元制御を実行する。これにより、NOx還元によりNOx触媒から発生されたアンモニアがSCR触媒で吸着しきれずに放出されてしまうことを適切に抑制しつつ、NOx触媒におけるNOx還元効率を向上させることができる。
また、本発明によれば、上記の所定時間が経過した後に、NOxを還元可能な範囲内において第1空燃比よりもリーン側の第2空燃比を目標空燃比に設定してNOx還元制御を実行する。これにより、NOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニアの放出を抑制しつつ、NOx触媒に対するNOx還元制御の実行を適切に確保することができる。よって、所定時間が経過した後も、NOx触媒のNOx吸蔵量を低下させてNOx浄化性能を適切に確保することが可能となる。
また、本発明によれば、第2NOx還元制御よりも高頻度で行われる傾向にある第1NOx還元制御時におけるNOx還元効率を向上させて、NOx触媒のNOx吸蔵量を効率的に低下させることができる。
According to the present invention configured as above, the predetermined time is set as a predetermined time that is at least longer than the time until the oxygen stored in the NOx catalyst is consumed by the NOx reduction control. During this time, the first air-fuel ratio on the rich side is set to the target air-fuel ratio, and NOx reduction control is executed. Thereby, it is possible to improve the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst while appropriately suppressing that the ammonia generated from the NOx catalyst due to the NOx reduction is not completely absorbed by the SCR catalyst and released.
Further, according to the present invention, after the predetermined time has elapsed, the NOx reduction control is performed by setting the second air-fuel ratio leaner than the first air-fuel ratio to the target air-fuel ratio within the range in which NOx can be reduced. Run. Thus, it is possible to appropriately ensure the execution of the NOx reduction control for the NOx catalyst while suppressing the release of ammonia from the SCR catalyst due to the NOx reduction control. Therefore, even after the predetermined time has elapsed, the NOx storage amount of the NOx catalyst can be reduced to ensure the NOx purification performance appropriately.
Further, according to the present invention, it is possible to improve the NOx reduction efficiency during the first NOx reduction control, which tends to be performed more frequently than the second NOx reduction control, and to efficiently reduce the NOx occlusion amount of the NOx catalyst. it can.

本発明において、好ましくは、SCR触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段を更に有し、NOx還元制御手段は、アンモニア吸着量取得手段によって取得されたアンモニア吸着量に基づき所定時間を設定する。
このように構成された本発明によれば、SCR触媒のアンモニア吸着量に応じた、NOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニア放出の可能性を考慮して、第1空燃比をできるだけ長い時間適用するように所定時間を設定することが可能となる。
In the present invention, preferably, it further has an ammonia adsorption amount acquisition means for acquiring or detecting the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst, and the NOx reduction control means is based on the ammonia adsorption amount acquired by the ammonia adsorption amount acquisition means. Set a predetermined time.
According to the present invention thus configured, the first air-fuel ratio is set to be as long as possible in consideration of the possibility of ammonia release from the SCR catalyst due to the NOx reduction control according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst. It is possible to set a predetermined time to apply.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、アンモニア吸着量が多いほど、所定時間を短くする。
このように構成された本発明によれば、SCR触媒のアンモニア吸着量が多いほど所定時間を短くするので、換言するとアンモニア吸着量が少ないほど所定時間を長くするので、NOx触媒におけるNOx還元効率を効果的に向上させることができる。よって、所定時間に対応する期間において、NOx触媒のNOx吸蔵量を速やかに低下させて、NOx触媒のNOx浄化性能を効果的に確保することができる。
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means shortens the predetermined time as the ammonia adsorption amount increases.
According to the present invention configured as described above, the larger the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst, the shorter the predetermined time. In other words, the smaller the ammonia adsorption amount, the longer the predetermined time, so that the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst is increased. It can be improved effectively. Therefore, during the period corresponding to the predetermined time, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst can be quickly reduced, and the NOx purification performance of the NOx catalyst can be effectively ensured.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御によりNOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間を所定時間の最小時間として設定し、この最小時間から、アンモニア吸着量が少なくなるほど、所定時間を長くしていくのがよい。   In the present invention, preferably, the NOx reduction control means sets the time from the start of the NOx reduction control to the consumption of oxygen stored in the NOx catalyst by the NOx reduction control as the minimum time of the predetermined time, From this minimum time, it is better to increase the predetermined time as the ammonia adsorption amount decreases.

他の観点では、上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するNOx触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、NOx触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、排気ガスの空燃比をNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、を有し、NOx還元制御手段は、NOx還元制御を開始してから所定時間が経過するまでの間、リッチ側の第1空燃比を目標空燃比に設定し、所定時間が経過した後、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内において第1空燃比よりもリーン側の第2空燃比を目標空燃比に設定し、所定時間として、NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御によりNOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間を設定し、NOx還元制御手段は、NOx還元制御として、(1)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するための第1NOx還元制御と、(2)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、NOx触媒のNOx吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させてNOx吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するための第2NOx還元制御と、を実行し、第2NOx還元制御を実行する場合にのみ、当該制御を開始してから所定時間が経過するまでの間、第1空燃比を目標空燃比に設定し、所定時間が経過した後、第2空燃比を目標空燃比に設定する、ことに特徴を有する
このように構成された本発明によれば、上述したような所定時間に基づいた目標空燃比の切り替えを、NOx触媒のNOx吸蔵量が所定の判定量以上であるときに実行する第2NOx還元制御にのみ適用して、NOx触媒のNOx吸蔵量を所定量未満まで効率的に低下させることが可能となる。
In another aspect, in order to achieve the above object, the present invention is provided on the exhaust passage of an engine, and the NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. An exhaust purification device for an engine having a NOx catalyst that reduces the occluded NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio, An SCR catalyst provided on the exhaust passage downstream of the exhaust gas to purify NOx in the exhaust gas by reaction with ammonia, and the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio capable of reducing NOx occluded in the NOx catalyst And NOx reduction control means for executing NOx reduction control for reducing NOx occluded in the NOx catalyst, and the NOx reduction control means starts NOx reduction control. Until the predetermined time elapses, the first air-fuel ratio on the rich side is set to the target air-fuel ratio. After the predetermined time elapses, the NOx occluded in the NOx catalyst can be reduced within the range in which the NOx can be reduced. Also, the second air-fuel ratio on the lean side is set to the target air-fuel ratio, and the NOx reduction control is started as a predetermined time, and at least than the time from the start of NOx reduction control until the oxygen stored in the NOx catalyst is consumed. The NOx reduction control means sets (1) the exhaust gas air-fuel ratio to the target air-fuel ratio when the exhaust gas air-fuel ratio changes to the rich side due to vehicle acceleration. (2) When the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is greater than or equal to a predetermined determination amount regardless of whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration. , A second NOx reduction control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio in order to reduce the NOx occluded in the Ox catalyst and reduce the NOx occlusion amount to a predetermined amount or less, and execute the second NOx Only when the reduction control is executed, the first air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio until a predetermined time elapses after the control is started, and after the predetermined time has elapsed, the second air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio. It is characterized in that the air-fuel ratio is set.
According to the present invention configured as described above, the second NOx reduction control that executes the switching of the target air-fuel ratio based on the predetermined time as described above when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is equal to or larger than the predetermined determination amount. It is possible to efficiently reduce the NOx occlusion amount of the NOx catalyst to less than a predetermined amount by applying only to the above.

本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、第1NOx還元制御を実行する場合には、SCR触媒のアンモニア吸着量に応じた目標空燃比に継続的に設定し、アンモニア吸着量が多くなるほど、この目標空燃比をNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内においてリーン側に設定する。
このように構成された本発明によれば、第1NOx還元制御を実行するときに、SCR触媒のアンモニア吸着量が少ない場合に、目標空燃比を継続的にリッチ側に設定するので、第1NOx還元制御によるNOx還元効率を向上させることができ、NOx触媒のNOx吸蔵量を速やかに低下させて、NOx触媒のNOx浄化性能を効果的に確保することが可能となる。他方で、SCR触媒のアンモニア吸着量が多い場合に、目標空燃比を継続的にリーン側に設定するので、NOx還元に起因するSCR触媒からのアンモニアの放出を抑制しつつ、第1NOx還元制御の実行を適切に確保することができる。
また、本発明において、好ましくは、SCR触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段を更に有し、NOx還元制御手段は、アンモニア吸着量取得手段によって取得されたアンモニア吸着量に基づき所定時間を設定する。
このように構成された本発明によれば、SCR触媒のアンモニア吸着量に応じた、NOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニア放出の可能性を考慮して、第1空燃比をできるだけ長い時間適用するように所定時間を設定することが可能となる。
また、本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、アンモニア吸着量が多いほど、所定時間を短くする。
このように構成された本発明によれば、SCR触媒のアンモニア吸着量が多いほど所定時間を短くするので、換言するとアンモニア吸着量が少ないほど所定時間を長くするので、NOx触媒におけるNOx還元効率を効果的に向上させることができる。よって、所定時間に対応する期間において、NOx触媒のNOx吸蔵量を速やかに低下させて、NOx触媒のNOx浄化性能を効果的に確保することができる。
また、本発明において、好ましくは、NOx還元制御手段は、NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御によりNOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間を所定時間の最小時間として設定し、この最小時間から、アンモニア吸着量が少なくなるほど、所定時間を長くしていくのがよい。
In the present invention, preferably, when the first NOx reduction control is executed, the NOx reduction control means continuously sets the target air-fuel ratio according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst, and the larger the ammonia adsorption amount, This target air-fuel ratio is set to the lean side within a range where NOx stored in the NOx catalyst can be reduced.
According to the present invention configured as described above, when the first NOx reduction control is executed, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst is small, the target air-fuel ratio is continuously set to the rich side. The NOx reduction efficiency by the control can be improved, and the NOx occlusion amount of the NOx catalyst can be quickly reduced to effectively ensure the NOx purification performance of the NOx catalyst. On the other hand, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst is large, the target air-fuel ratio is continuously set to the lean side, so that the release of ammonia from the SCR catalyst due to NOx reduction is suppressed and the first NOx reduction control is performed. Execution can be secured appropriately.
In the present invention, it is preferable that the apparatus further includes an ammonia adsorption amount acquisition unit that acquires or estimates the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst, and the NOx reduction control unit includes the ammonia adsorption amount acquired by the ammonia adsorption amount acquisition unit. A predetermined time is set based on the above.
According to the present invention thus configured, the first air-fuel ratio is set to be as long as possible in consideration of the possibility of ammonia release from the SCR catalyst due to the NOx reduction control according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst. It is possible to set a predetermined time to apply.
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means shortens the predetermined time as the ammonia adsorption amount increases.
According to the present invention configured as described above, the larger the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst, the shorter the predetermined time. In other words, the smaller the ammonia adsorption amount, the longer the predetermined time, so that the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst is increased. It can be improved effectively. Therefore, during the period corresponding to the predetermined time, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst can be quickly reduced, and the NOx purification performance of the NOx catalyst can be effectively ensured.
In the present invention, preferably, the NOx reduction control means sets the time from the start of the NOx reduction control to the consumption of oxygen stored in the NOx catalyst by the NOx reduction control as the minimum time of the predetermined time. However, from this minimum time, it is preferable to increase the predetermined time as the ammonia adsorption amount decreases.

本発明によれば、NOx触媒及びSCR触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、NOx還元制御の実行を適切に確保しつつ、このNOx還元制御に起因するSCR触媒からのアンモニアの放出を抑制することができる。   According to the present invention, in an exhaust purification device for an engine having a NOx catalyst and an SCR catalyst, it is possible to suppress the release of ammonia from the SCR catalyst due to the NOx reduction control while appropriately ensuring the execution of the NOx reduction control. Can do.

本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the fuel-injection control by embodiment of this invention. 本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御のそれぞれを実行するエンジンの運転領域についての説明図である。It is explanatory drawing about the driving | operation area | region of the engine which performs each of passive DeNOx control and active DeNOx control in embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるDeNOx用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the post injection amount calculation process for DeNOx by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるリッチ許可時間の設定方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the setting method of the rich permission time by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the active DeNOx control execution flag by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the passive DeNOx control execution flag by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating active DeNOx control according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the passive DeNOx control by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるアンモニア吸着量の推定方法を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the estimation method of the ammonia adsorption amount by embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例による目標空燃比の設定方法についての説明図である。It is explanatory drawing about the setting method of the target air fuel ratio by the modification of embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置について説明する。   Hereinafter, an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<システム構成>
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図1は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
<System configuration>
First, an engine system to which an exhaust emission control device for an engine according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an engine exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.

図1に示すように、エンジンシステム200は、主に、ディーゼルエンジンとしてのエンジンEと、エンジンEに吸気を供給する吸気系INと、エンジンEに燃料を供給するための燃料供給系FSと、エンジンEの排気ガスを排出する排気系EXと、エンジンシステム200に関する各種の状態を検出するセンサ100〜119と、エンジンシステム200の制御を行うPCM(Power-train Control Module)60と、SCR触媒47に関する制御を行うDCU(Dosing Control Unit)70とを有する。   As shown in FIG. 1, the engine system 200 mainly includes an engine E as a diesel engine, an intake system IN that supplies intake air to the engine E, a fuel supply system FS that supplies fuel to the engine E, An exhaust system EX that exhausts exhaust gas from the engine E, sensors 100 to 119 that detect various states relating to the engine system 200, a PCM (Power-train Control Module) 60 that controls the engine system 200, and an SCR catalyst 47 And a DCU (Dosing Control Unit) 70 for performing control related to the above.

まず、吸気系INは、吸気が通過する吸気通路1を有しており、この吸気通路1上には、上流側から順に、外部から導入された空気を浄化するエアクリーナ3と、通過する吸気を圧縮して吸気圧を上昇させる、ターボ過給機5のコンプレッサと、外気や冷却水により吸気を冷却するインタークーラ8と、通過する吸気流量を調整する吸気シャッター弁7(スロットルバルブに相当する)と、エンジンEに供給する吸気を一時的に蓄えるサージタンク12と、が設けられている。
また、吸気系INにおいて、エアクリーナ3の直下流側の吸気通路1上には吸入空気量を検出するエアフローセンサ101及び吸気温度を検出する温度センサ102が設けられ、ターボ過給機5には吸気の圧力を検出する圧力センサ103が設けられ、インタークーラ8の直下流側の吸気通路1上には吸気温度を検出する温度センサ106が設けられ、吸気シャッター弁7には当該吸気シャッター弁7の開度を検出するポジションセンサ105が設けられ、サージタンク12には吸気マニホールドにおける吸気の圧力を検出する圧力センサ108が設けられている。これらの吸気系INに設けられた各種センサ101〜108は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S101〜S108をPCM60に出力する。
First, the intake system IN has an intake passage 1 through which intake air passes, and an air cleaner 3 that purifies air introduced from the outside in order from the upstream side, and intake air that passes through the intake passage 1. The compressor of the turbocharger 5 that compresses and raises the intake pressure, the intercooler 8 that cools the intake air by outside air or cooling water, and the intake shutter valve 7 that adjusts the intake air flow rate (corresponding to a throttle valve) And a surge tank 12 for temporarily storing the intake air supplied to the engine E.
In the intake system IN, an air flow sensor 101 for detecting the intake air amount and a temperature sensor 102 for detecting the intake air temperature are provided on the intake passage 1 immediately downstream of the air cleaner 3. A pressure sensor 103 for detecting the pressure of the intake air is provided. A temperature sensor 106 for detecting the intake air temperature is provided on the intake passage 1 immediately downstream of the intercooler 8. A position sensor 105 for detecting the opening degree is provided, and the surge tank 12 is provided with a pressure sensor 108 for detecting the pressure of intake air in the intake manifold. Various sensors 101 to 108 provided in the intake system IN output detection signals S101 to S108 corresponding to the detected parameters to the PCM 60, respectively.

次に、エンジンEは、吸気通路1(詳しくは吸気マニホールド)から供給された吸気を燃焼室17内に導入する吸気バルブ15と、燃焼室17に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁20と、通電により発熱する発熱部を燃焼室17内に備えたグロープラグ21と、燃焼室17内での混合気の燃焼により往復運動するピストン23と、ピストン23の往復運動により回転されるクランクシャフト25と、燃焼室17内での混合気の燃焼により発生した排気ガスを排気通路41へ排出する排気バルブ27と、を有する。また、エンジンEには、クランクシャフト25における上死点などを基準とした回転角としてのクランク角を検出するクランク角センサ100が設けられており、このクランク角センサ100は、検出したクランク角に対応する検出信号S100をPCM60に出力し、PCM60は、この検出信号S100に基づきエンジン回転数を取得する。   Next, the engine E includes an intake valve 15 for introducing the intake air supplied from the intake passage 1 (specifically, an intake manifold) into the combustion chamber 17, a fuel injection valve 20 for injecting fuel toward the combustion chamber 17, A glow plug 21 provided with a heat generating portion in the combustion chamber 17 that generates heat when energized, a piston 23 that reciprocates by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17, and a crankshaft 25 that is rotated by the reciprocating motion of the piston 23 And an exhaust valve 27 that exhausts exhaust gas generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 to the exhaust passage 41. Further, the engine E is provided with a crank angle sensor 100 that detects a crank angle as a rotation angle with respect to a top dead center in the crankshaft 25, and the crank angle sensor 100 is provided at the detected crank angle. The corresponding detection signal S100 is output to the PCM 60, and the PCM 60 acquires the engine speed based on the detection signal S100.

燃料供給系FSは、燃料を貯蔵する燃料タンク30と、燃料タンク30から燃料噴射弁20に燃料を供給するための燃料供給通路38とを有する。燃料供給通路38には、上流側から順に、低圧燃料ポンプ31と、高圧燃料ポンプ33と、コモンレール35とが設けられている。   The fuel supply system FS includes a fuel tank 30 that stores fuel, and a fuel supply passage 38 that supplies fuel from the fuel tank 30 to the fuel injection valve 20. In the fuel supply passage 38, a low-pressure fuel pump 31, a high-pressure fuel pump 33, and a common rail 35 are provided in order from the upstream side.

次に、排気系EXは、排気ガスが通過する排気通路41を有しており、この排気通路41上には、通過する排気ガスによって回転され、この回転によって上記したようにコンプレッサを駆動するターボ過給機5のタービンが設けられている。更に、このタービンの下流側の排気通路41上には、上流側から順に、排気ガス中のNOxを浄化するNOx触媒45と、排気ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel particulate filter)46と、DPF46の下流側の排気通路41中に尿素(典型的には尿素水)を噴射する尿素インジェクタ51と、尿素インジェクタ51から噴射された尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを排気ガス中のNOxと反応(還元)させてNOxを浄化するSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒47と、SCR触媒47から放出されたアンモニアを酸化させて浄化するスリップ触媒48と、が設けられている。なお、尿素インジェクタ51は、DCU70から供給される制御信号S51によって、排気通路41中に尿素を噴射するための制御が行われる。   Next, the exhaust system EX has an exhaust passage 41 through which exhaust gas passes. A turbo that is rotated by the exhaust gas passing through the exhaust passage 41 and drives the compressor as described above by this rotation. A turbine of the supercharger 5 is provided. Further, on the exhaust passage 41 on the downstream side of the turbine, NOx catalyst 45 for purifying NOx in the exhaust gas and particulate matter (PM) in the exhaust gas are collected in order from the upstream side. A diesel particulate filter (DPF) 46, a urea injector 51 that injects urea (typically urea water) into the exhaust passage 41 downstream of the DPF 46, and urea injected from the urea injector 51 SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst 47 which purifies NOx by reacting (reducing) this ammonia with NOx in the exhaust gas and oxidizing ammonia released from SCR catalyst 47. And a slip catalyst 48 to be purified. The urea injector 51 is controlled to inject urea into the exhaust passage 41 by a control signal S51 supplied from the DCU 70.

ここで、NOx触媒45及びSCR触媒47についてより具体的に説明する。NOx触媒45は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーンな状態(λ>1)において排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)において還元する、NOx吸蔵還元型触媒(NSC:NOx Storage Catalyst)である。NOx触媒45は、このように吸蔵したNOxを還元する際にアンモニアを発生し、発生したアンモニアを放出する。具体的には、NOx還元制御時に、NOx触媒45が吸蔵しているNOx中の「N」と、NOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」とが結合することで、アンモニア(NH3)が生成される。
また、NOx触媒45は、上記のNSCとしての機能だけでなく、排出ガス中の酸素を用いて炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)などを酸化して水と二酸化炭素に変化させるディーゼル酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)としての機能も有するように構成されている。具体的には、NOx触媒45は、DOCの触媒材層の表面をNSCの触媒材によりコーティングすることで作られている。
他方で、SCR触媒47は、尿素インジェクタ51から噴射された尿素より生成されたアンモニア、及び、NOx触媒45におけるNOxの還元により生成されたアンモニアを吸着し、こうして吸着したアンモニアを排気ガス中のNOxと反応させてNOxを還元浄化する。例えば、SCR触媒47は、アンモニアによってNOxを還元する触媒金属を、アンモニアをトラップするゼオライトに担持させて触媒成分を形成し、この触媒成分をハニカム担体のセル壁に担持させることで作られている。NOx還元用の触媒金属としては、Fe、Ti、Ce、Wなどが用いられる。
なお、上記したDCU70は、SCR触媒47によるNOx浄化性能の確保と、SCR触媒47からのアンモニアの放出(スリップ)の抑制とを両立する観点から、SCR触媒47に適量のアンモニアが吸着されるように、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。この場合、SCR触媒47の温度に応じてアンモニア吸着能力が変化するので(具体的にはSCR触媒47の温度が高くなるとSCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなる)、DCU70は、SCR触媒47の温度も考慮に入れて、尿素インジェクタ51から尿素を噴射させる制御を行う。
Here, the NOx catalyst 45 and the SCR catalyst 47 will be described more specifically. The NOx catalyst 45 occludes NOx in the exhaust gas in a lean state (λ> 1) in which the air-fuel ratio of the exhaust gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. This is a NOx storage reduction catalyst (NSC) that reduces in the vicinity (λ≈1) or in a rich state (λ <1) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. The NOx catalyst 45 generates ammonia when reducing the NOx occluded in this way, and releases the generated ammonia. Specifically, during NOx reduction control, “N” in NOx stored by the NOx catalyst 45 and “H” in “HC” such as unburned fuel supplied as a reducing agent to the NOx catalyst 45. Are combined to produce ammonia (NH 3 ).
The NOx catalyst 45 not only functions as the NSC described above, but also diesel that oxidizes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and the like using oxygen in the exhaust gas to change it into water and carbon dioxide. It also has a function as an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst). Specifically, the NOx catalyst 45 is made by coating the surface of a DOC catalyst material layer with an NSC catalyst material.
On the other hand, the SCR catalyst 47 adsorbs ammonia produced from urea injected from the urea injector 51 and ammonia produced by NOx reduction in the NOx catalyst 45, and the adsorbed ammonia is adsorbed to NOx in the exhaust gas. To reduce and purify NOx. For example, the SCR catalyst 47 is made by supporting a catalyst metal that reduces NOx with ammonia on zeolite that traps ammonia to form a catalyst component, and supporting this catalyst component on the cell wall of the honeycomb carrier. . Fe, Ti, Ce, W or the like is used as the catalyst metal for NOx reduction.
Note that the DCU 70 described above seems to adsorb an appropriate amount of ammonia to the SCR catalyst 47 from the viewpoint of both ensuring NOx purification performance by the SCR catalyst 47 and suppressing release (slip) of ammonia from the SCR catalyst 47. Next, control is performed to inject urea from the urea injector 51. In this case, since the ammonia adsorption capacity changes according to the temperature of the SCR catalyst 47 (specifically, when the temperature of the SCR catalyst 47 becomes high, ammonia is easily released from the SCR catalyst 47), the DCU 70 In consideration of the temperature, control is performed to inject urea from the urea injector 51.

また、図1に示すように、排気系EXにおいては、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41上には排気ガスの圧力を検出する圧力センサ109及び排気ガスの温度を検出する温度センサ110が設けられ、ターボ過給機5のタービンの直下流側の排気通路41上には酸素濃度を検出するO2センサ111が設けられている。更に、排気系EXには、NOx触媒45の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ112と、NOx触媒45とDPF46との間の排気ガスの温度を検出する温度センサ113と、DPF46の直上流側と直下流側との排気ガスの圧力差を検出する差圧センサ114と、DPF46の直下流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ115と、DPF46の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ116と、SCR触媒47の直上流側の排気ガスの温度を検出する温度センサ117と、SCR触媒47の直下流側の排気ガス中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ118と、スリップ触媒48の直上流側の排気ガス中のPMを検出するPMセンサ119と、が設けられている。これらの排気系EXに設けられた各種センサセンサ109〜119は、それぞれ、検出したパラメータに対応する検出信号S109〜S119をPCM60に出力する。 As shown in FIG. 1, in the exhaust system EX, a pressure sensor 109 that detects the pressure of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas are detected on the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5. A temperature sensor 110 is provided, and an O 2 sensor 111 for detecting the oxygen concentration is provided on the exhaust passage 41 immediately downstream of the turbine of the turbocharger 5. Further, the exhaust system EX includes a temperature sensor 112 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the NOx catalyst 45, a temperature sensor 113 for detecting the temperature of the exhaust gas between the NOx catalyst 45 and the DPF 46, and the DPF 46. Differential pressure sensor 114 for detecting the pressure difference between the exhaust gas immediately upstream and the downstream side, a temperature sensor 115 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately downstream of the DPF 46, and the exhaust gas immediately downstream of the DPF 46 NOx sensor 116 for detecting the concentration of NOx in the exhaust gas, temperature sensor 117 for detecting the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the SCR catalyst 47, and the concentration of NOx in the exhaust gas immediately downstream of the SCR catalyst 47 And a PM sensor 119 for detecting PM in the exhaust gas immediately upstream of the slip catalyst 48. Various sensor sensors 109 to 119 provided in the exhaust system EX output detection signals S109 to S119 corresponding to the detected parameters to the PCM 60, respectively.

更に、本実施形態では、ターボ過給機5は、排気エネルギーが低い低回転域から高回転域まで全域で効率よく高過給を得られる2段過給システムとして構成されている。即ち、ターボ過給機5は、高回転域において多量の空気を過給するための大型ターボチャージャー5aと、低い排気エネルギーでも効率よく過給を行える小型ターボチャージャー5bと、小型ターボチャージャー5bのコンプレッサへの吸気の流れを制御するコンプレッサバイパスバルブ5cと、小型ターボチャージャー5bのタービンへの排気の流れを制御するレギュレートバルブ5dと、大型ターボチャージャー5aのタービンへの排気の流れを制御するウェイストゲートバルブ5eとを備えており、エンジンEの運転状態(エンジン回転数及び負荷)に応じて各バルブを駆動することにより、大型ターボチャージャー5aと小型ターボチャージャー5bによる過給を切り替える。   Further, in the present embodiment, the turbocharger 5 is configured as a two-stage supercharging system that can efficiently obtain high supercharging throughout the entire range from a low rotation range to a high rotation range where the exhaust energy is low. That is, the turbocharger 5 includes a large turbocharger 5a for supercharging a large amount of air in a high rotation range, a small turbocharger 5b capable of efficiently supercharging with low exhaust energy, and a compressor of the small turbocharger 5b. A compressor bypass valve 5c for controlling the flow of intake air to the turbine, a regulator valve 5d for controlling the flow of exhaust gas to the turbine of the small turbocharger 5b, and a waste gate for controlling the flow of exhaust gas to the turbine of the large turbocharger 5a A valve 5e is provided, and the supercharging by the large turbocharger 5a and the small turbocharger 5b is switched by driving each valve according to the operating state (engine speed and load) of the engine E.

本実施形態によるエンジンシステム200は、EGR装置43を更に有する。このEGR装置43は、ターボ過給機5のタービンの上流側の排気通路41とターボ過給機5のコンプレッサの下流側(詳しくはインタークーラ8の下流側)の吸気通路1とを接続するEGR通路43aと、EGR通路43aを通過する排気ガスを冷却するEGRクーラ43bと、EGR通路43aを通過させる排気ガスの流量を調整する第1EGRバルブ43cと、EGRクーラ43bをバイパスさせて排気ガスを流すためのEGRクーラバイパス通路43dと、EGRクーラバイパス通路43dを通過させる排気ガスの流量を調整する第2EGRバルブ43eと、を有する。   The engine system 200 according to the present embodiment further includes an EGR device 43. The EGR device 43 connects the exhaust passage 41 upstream of the turbine of the turbocharger 5 and the intake passage 1 downstream of the compressor of the turbocharger 5 (specifically, downstream of the intercooler 8). The passage 43a, the EGR cooler 43b that cools the exhaust gas that passes through the EGR passage 43a, the first EGR valve 43c that adjusts the flow rate of the exhaust gas that passes through the EGR passage 43a, and the EGR cooler 43b are bypassed to flow the exhaust gas. The EGR cooler bypass passage 43d and the second EGR valve 43e for adjusting the flow rate of the exhaust gas passing through the EGR cooler bypass passage 43d are provided.

次に、図2を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成について説明する。図2は、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の電気的構成を示すブロック図である。   Next, with reference to FIG. 2, the electrical configuration of the exhaust emission control device for an engine according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態によるPCM60は、上述した各種センサ100〜119の検出信号S100〜S119に加えて、アクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ150、及び車速を検出する車速センサ151のそれぞれが出力した検出信号S150、S151に基づいて、主に、燃料噴射弁20に対する制御を行うべく制御信号S20を出力し、吸気シャッター弁7に対する制御を行うべく制御信号S7を出力する。   In addition to the detection signals S100 to S119 of the various sensors 100 to 119 described above, the PCM 60 according to the embodiment of the present invention detects an accelerator opening sensor 150 that detects an accelerator pedal opening (accelerator opening), and a vehicle speed. Based on the detection signals S150 and S151 output from the vehicle speed sensors 151, the control signal S20 is mainly output to control the fuel injection valve 20, and the control signal S7 is output to control the intake shutter valve 7. To do.

特に、本実施形態では、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比(具体的には理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりも小さい所定の空燃比)に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させて、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御(NOx還元制御)を行う。つまり、PCM60は、ドライバのアクセル操作に応じたエンジントルクを出力させるために気筒内に燃料を噴射するメイン噴射に加えて(基本的にはメイン噴射においては排気ガスの空燃比がリーンになるように燃料噴射量等が設定される)、このメイン噴射の後に、エンジントルクの出力に寄与しないタイミング(具体的には膨張行程)で燃料を噴射するポスト噴射を行って、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍である状態(λ≒1)あるいは理論空燃比よりも小さいリッチな状態(λ<1)に設定されるようにして、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させる。以下では、このようなNOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるための制御を「DeNOx制御」と呼ぶ。なお、「DeNOx」の文言中の「De」は分離や除去を意味する接頭語である。   In particular, in the present embodiment, the PCM 60 sets the air-fuel ratio of the exhaust gas from the fuel injection valve 20 so as to set the target air-fuel ratio (specifically, near the stoichiometric air-fuel ratio or a predetermined air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio). Control (NOx reduction control) is performed to reduce the NOx occluded in the NOx catalyst 45 by post injection. That is, the PCM 60 adds to the main injection that injects fuel into the cylinders in order to output the engine torque according to the driver's accelerator operation (basically, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes lean in the main injection). After this main injection, post injection is performed to inject fuel at a timing that does not contribute to engine torque output (specifically, an expansion stroke), and the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced. The NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reduced so as to be set to a state close to the theoretical air-fuel ratio (λ≈1) or a rich state smaller than the theoretical air-fuel ratio (λ <1). Hereinafter, such control for reducing the NOx stored in the NOx catalyst 45 is referred to as “DeNOx control”. Note that “De” in the word “DeNOx” is a prefix meaning separation or removal.

また、詳細は後述するが、PCM60は「NOx還元制御手段」として機能する。   Although details will be described later, the PCM 60 functions as “NOx reduction control means”.

なお、PCM60は、CPU、当該CPU上で解釈実行される各種のプログラム(OSなどの基本制御プログラムや、OS上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)、及びプログラムや各種のデータを記憶するためのROMやRAMの如き内部メモリを備えるコンピュータにより構成される。   The PCM 60 stores a CPU, various programs interpreted and executed on the CPU (including a basic control program such as an OS and an application program that is activated on the OS and realizes a specific function), programs, and various data. It is configured by a computer having an internal memory such as a ROM or RAM for storing.

<燃料噴射制御>
次に、図3を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射制御について説明する。図3は、本発明の実施形態による燃料噴射制御を示すフローチャート(燃料噴射制御フロー)である。この燃料噴射制御フローは、車両のイグニッションがオンにされてPCM60に電源が投入された場合に開始され、所定の周期で繰り返し実行される。
<Fuel injection control>
Next, the fuel injection control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart (fuel injection control flow) showing the fuel injection control according to the embodiment of the present invention. This fuel injection control flow is started when the ignition of the vehicle is turned on and the PCM 60 is turned on, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.

まず、ステップS101では、PCM60は、車両の運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、アクセル開度センサ150が検出したアクセル開度、車速センサ151が検出した車速、クランク角センサ100が検出したクランク角、及び車両の変速機に現在設定されているギヤ段を取得する。   First, in step S101, the PCM 60 acquires the driving state of the vehicle. Specifically, the PCM 60 is currently set to at least the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 150, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 151, the crank angle detected by the crank angle sensor 100, and the transmission of the vehicle. Get the gear position.

次いで、ステップS102では、PCM60は、ステップS101で取得されたアクセルペダルの操作等を含む車両の運転状態に基づき、目標加速度を設定する。具体的には、PCM60は、種々の車速及び種々のギヤ段について規定された加速度特性マップ(予め作成されてメモリなどに記憶されている)の中から、現在の車速及びギヤ段に対応する加速度特性マップを選択し、選択した加速度特性マップを参照して現在のアクセル開度に対応する目標加速度を決定する。   Next, in step S102, the PCM 60 sets a target acceleration based on the driving state of the vehicle including the operation of the accelerator pedal acquired in step S101. Specifically, the PCM 60 determines the acceleration corresponding to the current vehicle speed and gear stage from acceleration characteristic maps (created in advance and stored in a memory or the like) defined for various vehicle speeds and various gear stages. A characteristic map is selected, and a target acceleration corresponding to the current accelerator opening is determined with reference to the selected acceleration characteristic map.

次いで、ステップS103では、PCM60は、ステップS102で決定された目標加速度を実現するためのエンジンEの目標トルクを決定する。この場合、PCM60は、現在の車速、ギヤ段、路面勾配、路面μなどに基づき、エンジンEが出力可能なトルクの範囲内で、目標トルクを決定する。   Next, in step S103, the PCM 60 determines a target torque of the engine E for realizing the target acceleration determined in step S102. In this case, the PCM 60 determines a target torque within the range of torque that can be output by the engine E based on the current vehicle speed, gear stage, road surface gradient, road surface μ, and the like.

次いで、ステップS104では、PCM60は、ステップS103で決定された目標トルクをエンジンEから出力させるべく、当該目標トルク及びエンジン回転数に基づいて、燃料噴射弁20から噴射させるべき燃料噴射量を算出する。この燃料噴射量は、メイン噴射において適用する燃料噴射量(メイン噴射量)である。   Next, in step S104, the PCM 60 calculates the fuel injection amount to be injected from the fuel injection valve 20 based on the target torque and the engine speed so as to output the target torque determined in step S103 from the engine E. . This fuel injection amount is a fuel injection amount (main injection amount) applied in main injection.

他方で、上記したステップS102〜S104の処理と並行して、ステップS105において、PCM60は、エンジンEの運転状態に応じた燃料の噴射パターンを設定する。具体的には、PCM60は、上記したDeNOx制御を行う場合には、メイン噴射に加えてポスト噴射を少なくとも行う燃料噴射パターンを設定する。この場合、PCM60は、ポスト噴射において適用する燃料噴射量(ポスト噴射量)や、ポスト噴射を行うタイミング(ポスト噴射タイミングなど)も決定する。これらについては、詳細は後述する。   On the other hand, in parallel with the processing of steps S102 to S104 described above, in step S105, the PCM 60 sets a fuel injection pattern according to the operating state of the engine E. Specifically, when performing the above-described DeNOx control, the PCM 60 sets a fuel injection pattern for performing at least post injection in addition to main injection. In this case, the PCM 60 also determines the fuel injection amount (post injection amount) applied in the post injection and the timing (post injection timing etc.) for performing the post injection. Details of these will be described later.

ステップS104及びS105の後、ステップS106に進み、PCM60は、ステップS104で算出されたメイン噴射量及びステップS105で設定された燃料噴射パターンに基づき(ポスト噴射を行う場合にはポスト噴射量やポスト噴射タイミングも含む)、燃料噴射弁20を制御する。つまり、PCM60は、所望の燃料噴射パターンにおいて所望の量の燃料が噴射されるように燃料噴射弁20を制御する。   After steps S104 and S105, the process proceeds to step S106, where the PCM 60 is based on the main injection amount calculated in step S104 and the fuel injection pattern set in step S105 (when post injection is performed, the post injection amount or post injection). The fuel injection valve 20 is controlled. That is, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 so that a desired amount of fuel is injected in a desired fuel injection pattern.

<DeNOx制御>
以下では、本発明の実施形態によるDeNOx制御について具体的に説明する。
<DeNOx control>
Hereinafter, DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

最初に、本発明の実施形態によるDeNOx制御の基本概念について説明する。本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量以上である場合、典型的にはNOx吸蔵量が限界付近にある場合に、NOx触媒45に吸蔵されたNOxをほぼ0にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に継続的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「アクティブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。こうすることで、NOx触媒45に多量に吸蔵されたNOxを強制的に還元して、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。   First, the basic concept of DeNOx control according to an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the PCM 60 reduces the NOx occluded in the NOx catalyst 45 to approximately 0 when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is equal to or greater than a predetermined amount, typically when the NOx occlusion amount is near the limit. DeNOx control (hereinafter referred to as “active DeNOx control where appropriate”), in which post-injection is performed from the fuel injection valve 20 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is continuously set to a target air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or lower than the stoichiometric air-fuel ratio. ”). By so doing, NOx stored in the NOx catalyst 45 in a large amount is forcibly reduced, and the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 is reliably ensured.

また、本実施形態では、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量未満であっても、車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元させるべく、排気ガスの空燃比を目標空燃比に一時的に設定するように燃料噴射弁20からポスト噴射させるDeNOx制御(以下では適宜「パッシブDeNOx制御」と呼ぶ。)を実行する。このパッシブDeNOx制御は、加速時のようなメイン噴射量が増加して排気ガスの空燃比が低下するような状況に乗じて、空燃比を理論空燃比近傍あるいは理論空燃比以下の目標空燃比に設定するようにポスト噴射を行うので、排気ガスの空燃比が低下しない状況(つまり非加速時)においてDeNOx制御を行う場合よりも、空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射量が少なくなる。また、パッシブDeNOx制御は、車両の加速に乗じて行われるので、比較的高頻度で行われることとなる。   Further, in this embodiment, even if the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is less than a predetermined amount, the PCM 60 is occluded in the NOx catalyst 45 when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration. In order to reduce the NOx, DeNOx control (hereinafter referred to as “passive DeNOx control” as appropriate) is performed in which the fuel injection valve 20 performs post-injection so as to temporarily set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio. . In this passive DeNOx control, the air-fuel ratio is adjusted to a target air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio or below the stoichiometric air-fuel ratio by multiplying the situation where the main injection amount increases during acceleration and the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases. Since the post-injection is performed so as to be set, the post-injection amount for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is smaller than in the case where the DeNOx control is performed in a situation where the air-fuel ratio of the exhaust gas does not decrease (that is, during non-acceleration) Become. Further, since the passive DeNOx control is performed by taking advantage of acceleration of the vehicle, it is performed at a relatively high frequency.

本実施形態では、このようなパッシブDeNOx制御を適用することで、DeNOxによる燃費悪化などを抑制しつつ、DeNOxを高頻度で行うようにする。パッシブDeNOx制御は比較的短い期間しか行われないが、高頻度で行われるので、NOx触媒45のNOx吸蔵量を効率的に低下させることができる。その結果、NOx触媒45のNOx吸蔵量が所定量以上になりにくくなるので、パッシブDeNOx制御よりも多量のポスト噴射量を要するアクティブDeNOx制御の実行頻度を低下させることができ、DeNOxによる燃費悪化を効果的に改善することが可能となる。   In the present embodiment, by applying such passive DeNOx control, DeNOx is performed at a high frequency while suppressing deterioration in fuel consumption due to DeNOx. Although the passive DeNOx control is performed only for a relatively short period, it is performed at a high frequency, so that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 can be efficiently reduced. As a result, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is less likely to exceed a predetermined amount, so that the frequency of execution of active DeNOx control that requires a larger amount of post-injection than passive DeNOx control can be reduced, and fuel consumption deterioration due to DeNOx can be reduced. It becomes possible to improve effectively.

更に、本実施形態では、上記のアクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程前半における所定のタイミングを、アクティブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをアクティブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料がそのまま未燃燃料(つまりHC)として排出されることや、ポスト噴射された燃料によるオイル希釈を抑制するようにしている。   Further, in the present embodiment, when the above-described active DeNOx control is executed, the post-injected fuel is burned in the cylinder of the engine E, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. In this case, the PCM 60 performs the post-injection at the timing when the post-injected fuel is combusted in the cylinder. Specifically, the PCM 60 sets a predetermined timing in the first half of the expansion stroke of the engine E as a post injection timing in the active DeNOx control. By applying such post injection timing in the active DeNOx control, the post-injected fuel is discharged as it is as unburned fuel (that is, HC) and the oil dilution by the post-injected fuel is suppressed. ing.

他方で、本実施形態では、PCM60は、上記のパッシブDeNOx制御を実行する場合には、ポスト噴射させた燃料をエンジンEの筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路41に排出させることで、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するようにする。この場合、PCM60は、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路41に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。具体的には、PCM60は、エンジンEの膨張行程後半における所定のタイミングを、パッシブDeNOx制御でのポスト噴射タイミングとして設定する。このようなポスト噴射タイミングをパッシブDeNOx制御において適用することで、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼してスモーク(煤)が発生することを抑制するようにしている。   On the other hand, in the present embodiment, when the above-described passive DeNOx control is performed, the PCM 60 causes the post-injected fuel to be discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without burning in the cylinder of the engine E. Thus, the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. In this case, the PCM 60 performs the post-injection at the timing when the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without being burned in the cylinder. Specifically, the PCM 60 sets a predetermined timing in the latter half of the expansion stroke of the engine E as a post injection timing in the passive DeNOx control. By applying such post-injection timing in passive DeNOx control, it is possible to prevent the post-injected fuel from burning in the cylinder and generating smoke.

ここで、図4を参照して、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御のそれぞれを実行するエンジンEの運転領域について説明する。図4は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジン負荷を示している。また、図4において、曲線L1は、エンジンEの最大トルク線を示している。   Here, with reference to FIG. 4, the operation area | region of the engine E which performs each of passive DeNOx control and active DeNOx control in embodiment of this invention is demonstrated. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the engine speed, and the vertical axis indicates the engine load. In FIG. 4, a curve L1 indicates the maximum torque line of the engine E.

図4に示すように、本実施形態では、PCM60は、エンジン負荷が第1所定負荷Lo1以上で第2所定負荷Lo2(>第1所定負荷Lo1)未満である中負荷域にあり、且つ、エンジン回転数が第1所定回転数N1以上で第2所定回転数N2(>第1所定回転数N1)未満である中回転域にある場合に、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数が符号R12に示す運転領域(以下では「アクティブDeNOx実行領域R12」と呼ぶ。)に含まれる場合に、アクティブDeNOx制御を実行する。このようなアクティブDeNOx実行領域R12を採用する理由は以下の通りである。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the PCM 60 is in an intermediate load region where the engine load is equal to or higher than the first predetermined load Lo1 and lower than the second predetermined load Lo2 (> first predetermined load Lo1), and When the engine speed is in the middle engine speed range that is greater than or equal to the first predetermined engine speed N1 and less than the second predetermined engine speed N2 (> the first predetermined engine speed N1), that is, the engine load and the engine engine speed are indicated by reference numeral R12. When included in the region (hereinafter referred to as “active DeNOx execution region R12”), the active DeNOx control is executed. The reason for adopting such an active DeNOx execution region R12 is as follows.

上述したように、アクティブDeNOx制御を実行する場合、ポスト噴射された燃料がそのまま排出されることによるHCの発生やポスト噴射された燃料によるオイル希釈などを抑制する観点から、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。この場合、本実施形態では、ポスト噴射された燃料を燃焼させたときに、スモークの発生を抑制すると共に、HCの発生(つまり不完全燃焼による未燃燃料の排出)を抑制するようにする。具体的には、ポスト噴射された燃料が燃焼するまでの時間をできるだけかせぐようにし、つまり空気と燃料が適切に混合された状態で着火が生じるようにして、スモーク及びHCの発生を抑制している。このために、アクティブDeNOx制御時には適量のEGRガスを導入することで、ポスト噴射された燃料の着火を効果的に遅延させるようにしている。   As described above, when executing the active DeNOx control, the post-injected fuel is reduced from the viewpoint of suppressing the generation of HC due to the post-injected fuel being discharged as it is or the oil dilution by the post-injected fuel. Post injection is performed at the timing of combustion in the cylinder. In this case, in this embodiment, when the post-injected fuel is burned, the generation of smoke is suppressed and the generation of HC (that is, the discharge of unburned fuel due to incomplete combustion) is suppressed. Specifically, the generation of smoke and HC is suppressed by maximizing the time until the post-injected fuel burns as much as possible, that is, ignition occurs in a state where air and fuel are properly mixed. Yes. For this reason, the ignition of post-injected fuel is effectively delayed by introducing an appropriate amount of EGR gas during active DeNOx control.

なお、アクティブDeNOx制御時にHCの発生を抑制する理由は、上記のようにEGRガスを導入する場合に、HCもEGRガスとして吸気系INに還流されて、このHCがバインダとなって煤と結合してガスの通路が閉塞してしまうのを防止するためである。加えて、NOx触媒45の温度が低く、HCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が確保されないような領域においてアクティブDeNOx制御を実行したときに、HCが浄化されずに排出されてしまうのを防止するためである。因みに、アクティブDeNOx実行領域R12には、そのようなHCの浄化性能が確保されないようなNOx触媒45の温度が比較的低い領域も含めている。
また、アクティブDeNOx制御時にスモークの発生を抑制する理由は、スモークに対応するPMはDPF46に捕集されるが、このDPF46に捕集されたPMを燃焼除去するためのDPF再生(DeNOx制御と同様にポスト噴射させる制御)が高頻度で行われて、燃費などが悪化してしまうのを抑制するためである。
The reason for suppressing the generation of HC during the active DeNOx control is that when EGR gas is introduced as described above, HC is also recirculated to the intake system IN as EGR gas, and this HC becomes a binder and is combined with soot. This is to prevent the gas passage from being blocked. In addition, when active DeNOx control is performed in an area where the temperature of the NOx catalyst 45 is low and HC purification performance (HC purification performance by DOC in the NOx catalyst 45) is not ensured, HC is not purified. This is to prevent discharge. Incidentally, the active DeNOx execution region R12 includes a region where the temperature of the NOx catalyst 45 where the HC purification performance is not ensured is relatively low.
The reason for suppressing the generation of smoke during active DeNOx control is that PM corresponding to the smoke is collected by the DPF 46, but DPF regeneration for burning and removing the PM collected by the DPF 46 (similar to DeNOx control). This is to prevent the fuel efficiency and the like from being deteriorated by frequently performing post-injection control).

ところで、エンジン負荷が高くなると、目標空燃比を実現するためにエンジンEに導入する空気を絞ることで、ポスト噴射された燃料を適切に燃焼させるのに必要な酸素が足りなくなってスモークやHCが発生する傾向にある。特に、エンジン負荷が高くなると、筒内温度が高くなり、ポスト噴射された燃料が着火するまでの時間を適切に確保することができずに途中で着火が生じ、つまり空気と燃料が適切に混合されていない状態で燃焼が生じ、スモークやHCが発生してしまう。他方で、エンジン負荷がかなり低い領域では、NOx触媒45の温度が低く、NOx触媒45のNOx還元機能が十分に発揮されなくなる。加えて、この領域では、ポスト噴射された燃料が適切に燃焼しなくなる、つまり失火が発生してしまう。
なお、上記ではエンジン負荷に関する現象を述べたが、エンジン回転数についても同様の現象が生じる。
By the way, when the engine load increases, the air introduced into the engine E in order to achieve the target air-fuel ratio is reduced, so that there is not enough oxygen necessary to properly burn the post-injected fuel, so that smoke and HC Tend to occur. In particular, when the engine load increases, the in-cylinder temperature rises and the time until the post-injected fuel is ignited cannot be properly secured, and ignition occurs midway, that is, the air and fuel are mixed properly. Combustion occurs in a state where it is not performed, and smoke and HC are generated. On the other hand, in a region where the engine load is considerably low, the temperature of the NOx catalyst 45 is low, and the NOx reduction function of the NOx catalyst 45 is not sufficiently exhibited. In addition, in this region, the post-injected fuel does not burn properly, that is, misfire occurs.
In addition, although the phenomenon regarding an engine load was described above, the same phenomenon arises also about an engine speed.

以上のことから、本実施形態では、中負荷域且つ中回転域に対応するエンジンEの運転領域を、アクティブDeNOx制御を実行するアクティブDeNOx実行領域R12として採用している。換言すると、本実施形態では、アクティブDeNOx実行領域R12でのみ、アクティブDeNOx制御を実行することとし、アクティブDeNOx実行領域R12以外の運転領域では、アクティブDeNOx制御の実行を禁止する。このようにアクティブDeNOx制御の実行を禁止することとしたエンジンEの運転領域では、特にアクティブDeNOx実行領域R12よりも高負荷側又は高回転側の領域では(符号R13を付した領域)では、SCR触媒47のNOx浄化性能が十分に確保されているので、SCR触媒47がNOxを浄化することとなり、DeNOx制御を実行しなくても車両からのNOxの排出を防止することができる。   From the above, in this embodiment, the operation region of the engine E corresponding to the medium load region and the medium rotation region is employed as the active DeNOx execution region R12 for executing the active DeNOx control. In other words, in this embodiment, the active DeNOx control is executed only in the active DeNOx execution region R12, and the execution of the active DeNOx control is prohibited in the operation region other than the active DeNOx execution region R12. Thus, in the operation region of the engine E for which execution of the active DeNOx control is prohibited, particularly in the region on the higher load side or the higher rotation side than the active DeNOx execution region R12 (region denoted by reference numeral R13), the SCR Since the NOx purification performance of the catalyst 47 is sufficiently secured, the SCR catalyst 47 purifies NOx, and NOx emission from the vehicle can be prevented without executing DeNOx control.

また、本実施形態では、SCR触媒47でNOxを浄化させる領域R13よりも更に高負荷側の領域(符号R11を付した領域であり、以下では「パッシブDeNOx実行領域R11」と呼ぶ。)では、排気ガス量が大きくなり、SCR触媒47でNOxを浄化しきれなくなるので、パッシブDeNOx制御を実行する。このパッシブDeNOx制御では、上記したように、ポスト噴射された燃料が筒内において燃焼されずに未燃燃料として排気通路41に排出されるタイミングにおいてポスト噴射を行う。パッシブDeNOx実行領域R11では、NOx触媒45の温度が十分に高く、HCの浄化性能(NOx触媒45中のDOCによるHCの浄化性能)が確保されているので、このように排出された未燃燃料をNOx触媒45で適切に浄化することができる。
なお、パッシブDeNOx制御において、アクティブDeNOx制御のようにポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させると、スモークが発生してしまう。その理由は、上述したように、エンジン負荷が高くなるとアクティブDeNOx制御の実行を禁止することとした理由と同様である。そのため、パッシブDeNOx制御では、ポスト噴射された燃料を筒内において燃焼させずに未燃燃料として排気通路41に排出している。
Further, in this embodiment, in the region on the higher load side than the region R13 in which the SCR catalyst 47 purifies NOx (the region denoted by reference numeral R11, hereinafter referred to as “passive DeNOx execution region R11”). Since the amount of exhaust gas increases and the SCR catalyst 47 cannot completely purify NOx, passive DeNOx control is executed. In this passive DeNOx control, as described above, post-injection is performed at a timing at which the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without being combusted in the cylinder. In the passive DeNOx execution region R11, the temperature of the NOx catalyst 45 is sufficiently high, and the HC purification performance (HC purification performance by DOC in the NOx catalyst 45) is ensured, so the unburned fuel discharged in this way Can be appropriately purified by the NOx catalyst 45.
In passive DeNOx control, smoke is generated when post-injected fuel is combusted in the cylinder as in active DeNOx control. As described above, the reason is the same as the reason why the execution of the active DeNOx control is prohibited when the engine load increases. Therefore, in passive DeNOx control, the post-injected fuel is discharged into the exhaust passage 41 as unburned fuel without burning in the cylinder.

ここで、図4中の矢印A11に示すようにエンジンの運転状態が変化したときのアクティブDeNOx制御の具体例について説明する。まず、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に入ると(符号A12参照)、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行する。そして、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12を外れると(符号A13参照)、PCM60は、アクティブDeNOx制御を一旦中止する。このときには、SCR触媒47がNOxを浄化することとなる。そして、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に再度入ると(符号A14参照)、PCM60は、アクティブDeNOx制御を再開する。こうすることで、NOx触媒45に吸蔵されたNOxがほぼ0に低下するまで、アクティブDeNOx制御を終了させないようにする。   Here, a specific example of active DeNOx control when the engine operating state changes as indicated by an arrow A11 in FIG. 4 will be described. First, when the operating state of the engine enters the active DeNOx execution region R12 (see symbol A12), the PCM 60 executes active DeNOx control. When the engine operating state deviates from the active DeNOx execution region R12 (see A13), the PCM 60 temporarily stops the active DeNOx control. At this time, the SCR catalyst 47 purifies NOx. When the engine operating state reenters the active DeNOx execution region R12 (see reference A14), the PCM 60 resumes active DeNOx control. By doing so, the active DeNOx control is not terminated until the NOx occluded in the NOx catalyst 45 drops to almost zero.

次に、本発明の実施形態においてパッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御を行う温度範囲について説明する。基本的には、NOx触媒45は、比較的低温域においてNOx浄化性能を発揮し、SCR触媒47は、比較的高温域、具体的にはNOx触媒45のNOx浄化性能が発揮される温度域よりも高い温度域においてNOx浄化性能を発揮する。本実施形態では、SCR触媒47により所定以上のNOx浄化率が得られる温度範囲の下側の境界値付近の温度を判定温度(以下では「SCR判定温度」と呼ぶ。)として用い、PCM60は、SCR触媒47の温度(以下では「SCR温度」と呼ぶ。)がSCR判定温度未満である場合にのみ、パッシブDeNOx制御又はアクティブDeNOx制御を実行し、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、パッシブDeNOx制御及びアクティブDeNOx制御の実行を禁止する。こうするのは、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、NOx触媒45によるNOxの浄化性能を確保すべくDeNOx制御を敢えて行う必要がないからである。そのため、本実施形態では、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には、DeNOx制御の実行を禁止して、DeNOx制御の実行に起因する燃費悪化を抑制するようにしている。   Next, the temperature range in which passive DeNOx control and active DeNOx control are performed in the embodiment of the present invention will be described. Basically, the NOx catalyst 45 exhibits NOx purification performance in a relatively low temperature range, and the SCR catalyst 47 has a relatively high temperature range, specifically, a temperature range where the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 is exhibited. It exhibits NOx purification performance in a high temperature range. In the present embodiment, the temperature near the lower boundary value of the temperature range in which the NOx purification rate equal to or higher than a predetermined value is obtained by the SCR catalyst 47 is used as the determination temperature (hereinafter referred to as “SCR determination temperature”). Passive DeNOx control or active DeNOx control is executed only when the temperature of the SCR catalyst 47 (hereinafter referred to as “SCR temperature”) is lower than the SCR determination temperature, and when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature. The execution of the passive DeNOx control and the active DeNOx control is prohibited. This is because, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature, the NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, so that the NOx purification performance by the NOx catalyst 45 is ensured. This is because there is no need to perform control. Therefore, in the present embodiment, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature, the execution of DeNOx control is prohibited, and the deterioration of fuel consumption due to the execution of DeNOx control is suppressed.

次に、図5を参照して、本発明の実施形態においてDeNOx制御時に適用するポスト噴射量(以下では「DeNOx用ポスト噴射量」と呼ぶ。)の算出方法について説明する。図5は、本発明の実施形態によるDeNOx用ポスト噴射量算出処理を示すフローチャート(DeNOx用ポスト噴射量算出フロー)である。このDeNOx用ポスト噴射量算出フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローと並行して実行される。つまり、燃料噴射制御が行われている最中に、DeNOx用ポスト噴射量が随時算出される。   Next, a method for calculating the post injection amount (hereinafter referred to as “DeNOx post injection amount”) applied during DeNOx control in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a flowchart (DeNOx post injection amount calculation flow) showing the DeNOx post injection amount calculation processing according to the embodiment of the present invention. This DeNOx post-injection amount calculation flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. That is, while the fuel injection control is being performed, the post injection amount for DeNOx is calculated as needed.

まず、ステップS111では、PCM60は、エンジンEの運転状態を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エアフローセンサ101によって検出された吸入空気量(新気量)、O2センサ111によって検出された排気ガスの酸素濃度、図3のステップS104で算出されたメイン噴射量を取得する。また、PCM60は、所定のモデルなどにより求められた、EGR装置43によって吸気系INに還流される排気ガス量(EGRガス量)も取得する。加えて、SCR触媒47に吸着されたアンモニアの量であるアンモニア吸着量を取得する。この場合、PCM60は、推定したアンモニア吸着量を取得する。アンモニア吸着量の推定方法については、詳細は後述する(図11参照)。 First, in step S111, the PCM 60 acquires the operating state of the engine E. Specifically, the PCM 60 determines at least the intake air amount (fresh air amount) detected by the air flow sensor 101, the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the O 2 sensor 111, and the main calculated in step S104 of FIG. Get the injection amount. Further, the PCM 60 also acquires an exhaust gas amount (EGR gas amount) recirculated to the intake system IN by the EGR device 43, which is obtained by a predetermined model or the like. In addition, an ammonia adsorption amount that is the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst 47 is acquired. In this case, the PCM 60 acquires the estimated ammonia adsorption amount. The method for estimating the ammonia adsorption amount will be described later in detail (see FIG. 11).

次いで、ステップS112では、PCM60は、リッチ度合いが大きい空燃比を、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元するために用いる目標空燃比として適用する時間(以下では「リッチ許可時間」と呼ぶ。)を設定する。本実施形態では、PCM60は、DeNOx制御を行う場合に、DeNOx制御を開始してからリッチ許可時間が経過するまでの間、リッチ度合いが大きい第1目標空燃比(例えば0.96)を適用し、このリッチ許可時間が経過した後、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内において第1目標空燃比よりもリーン側の第2目標空燃比(例えば0.98)を適用する。特に、ステップS112では、PCM60は、このようなリッチ許可時間を、ステップS111で取得したSCR触媒47のアンモニア吸着量に基づいて設定する。このリッチ許可時間の設定方法について、図6を参照して具体的に説明する。   Next, in step S112, the PCM 60 applies the air-fuel ratio with a large rich degree as a target air-fuel ratio used for reducing the NOx occluded in the NOx catalyst 45 (hereinafter referred to as “rich permission time”). Set. In the present embodiment, when performing DeNOx control, the PCM 60 applies the first target air-fuel ratio (for example, 0.96) having a large rich degree until the rich permission time elapses after the DeNOx control is started. Then, after the rich permission time has elapsed, a second target air-fuel ratio (for example, 0.98) leaner than the first target air-fuel ratio is applied within a range where NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. In particular, in step S112, the PCM 60 sets such a rich permission time based on the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 acquired in step S111. A method of setting the rich permission time will be specifically described with reference to FIG.

図6は、本発明の実施形態によるリッチ許可時間の設定方法についての説明図である。図6は、横軸にSCR触媒47のアンモニア吸着量を示し、縦軸にリッチ許可時間を示している。   FIG. 6 is an explanatory diagram of a rich permission time setting method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47, and the vertical axis indicates the rich permission time.

図6において、グラフG1は、SCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべきリッチ許可時間を示している。このグラフG1は、アンモニア吸着量に応じて設定すべきリッチ許可時間を規定したマップに相当する。また、時間T1は、リッチ許可時間の最小時間であり、DeNOx制御を開始してから当該DeNOx制御によりNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間(例えば2秒)が適用される。   In FIG. 6, a graph G <b> 1 shows the rich permission time that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. This graph G1 corresponds to a map that defines the rich permission time to be set according to the ammonia adsorption amount. The time T1 is the minimum rich permission time, and the time (for example, 2 seconds) from when the DeNOx control is started until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed by the DeNOx control is applied. .

本実施形態では、グラフG1に示すように、SCR触媒47のアンモニア吸着量が最大である場合に、上記のような時間T1をリッチ許可時間の最小時間として適用し、この最小時間T1から、SCR触媒47のアンモニア吸着量が少なくなるほど、リッチ許可時間を長くしていく。換言すると、SCR触媒47のアンモニア吸着量が多くなるほど、リッチ許可時間を最小時間T1に向けて短くしている。本実施形態では、PCM60は、このようにしてアンモニア吸着量に応じてリッチ許可時間を設定し、DeNOx制御を開始してから当該リッチ許可時間が経過するまでは、リッチ度合いが大きい第1目標空燃比(例えば0.96)を適用してDeNOx制御を実行する。そして、PCM60は、このリッチ許可時間が経過すると、第1目標空燃比からリーン側の第2目標空燃比(例えば0.98)に切り替えて、この第2目標空燃比を継続的に適用してDeNOx制御を実行する。このように目標空燃比を制御する理由は以下の通りである。   In the present embodiment, as shown in the graph G1, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is maximum, the time T1 as described above is applied as the minimum rich permission time, and from this minimum time T1, the SCR The rich permission time is lengthened as the ammonia adsorption amount of the catalyst 47 decreases. In other words, the rich permission time is shortened toward the minimum time T1 as the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 increases. In the present embodiment, the PCM 60 sets the rich permission time according to the ammonia adsorption amount in this way, and the first target sky having a large rich degree until the rich permission time elapses after the DeNOx control is started. DeNOx control is executed by applying a fuel ratio (for example, 0.96). When the rich permission time has elapsed, the PCM 60 switches from the first target air-fuel ratio to the lean-side second target air-fuel ratio (for example, 0.98), and continuously applies the second target air-fuel ratio. DeNOx control is executed. The reason for controlling the target air-fuel ratio in this way is as follows.

基本的には、リッチ度合いが大きい目標空燃比を適用してDeNOx制御を行うと、NOx触媒45に供給される還元剤(HCなど)の量が多くなり、NOx触媒45からのアンモニア発生量は増加するが、NOx触媒45におけるNOx還元効率(NOx触媒45に吸蔵されたNOxが還元する速度に相当する。以下同様とする。)が向上する。他方で、DeNOx制御の開始時においては、DeNOx制御によりNOx触媒45に還元剤として供給された未燃燃料などの「HC」中の「H」が、NOx触媒45に吸蔵された酸素の「O」と先に反応(つまり酸化反応)して消費されるため、この反応が行われる間はNOx触媒45からアンモニアは発生しない。そのため、たとえリッチ度合いが大きい目標空燃比を適用してDeNOx制御を行ったとしても、DeNOx制御を開始してからNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの間は、NOx触媒45からアンモニアが放出されない。この場合、当然、SCR触媒47からアンモニアが放出されることはない。さらに、SCR触媒47のアンモニア吸着量が少ない場合には、DeNOxによりNOx触媒45からアンモニアが放出されても、このアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されるまでに時間がかかる。そのため、SCR触媒47のアンモニア吸着量が少ない場合には、上記のようにNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費された後も、ある程度の期間は、NOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されることはない。   Basically, when DeNOx control is performed by applying a target air-fuel ratio with a large rich degree, the amount of reducing agent (such as HC) supplied to the NOx catalyst 45 increases, and the amount of ammonia generated from the NOx catalyst 45 is Although it increases, the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 (corresponding to the speed at which NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reduced. The same shall apply hereinafter) is improved. On the other hand, at the start of DeNOx control, “H” in “HC” such as unburned fuel supplied as a reducing agent to the NOx catalyst 45 by DeNOx control is replaced by “O” of oxygen stored in the NOx catalyst 45. ", The NOx catalyst 45 does not generate ammonia during this reaction. Therefore, even if the DeNOx control is performed by applying the target air-fuel ratio with a large rich degree, from the start of the DeNOx control until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed, the NOx catalyst 45 Ammonia is not released. In this case, naturally, ammonia is not released from the SCR catalyst 47. Furthermore, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is small, even if ammonia is released from the NOx catalyst 45 by DeNOx, it takes time until the ammonia is released without being absorbed by the SCR catalyst 47. Therefore, when the amount of ammonia adsorbed by the SCR catalyst 47 is small, the ammonia generated from the NOx catalyst 45 by NOx reduction for a certain period after the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed as described above. Is not absorbed by the SCR catalyst 47 and is not released.

したがって、本実施形態では、SCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて、DeNOx制御によりNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間のリッチ許可時間を設定し、具体的にはアンモニア吸着量が少ないほどリッチ許可時間を長くし、DeNOx制御を開始してから当該リッチ許可時間が経過するまでは、リッチ度合いが大きい第1目標空燃比を適用している。こうすることで、NOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことを適切に抑制しつつ、NOx触媒45におけるNOx還元効率を効果的に向上させるようにしている。   Therefore, in this embodiment, a rich permission time of at least longer than the time until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed by the DeNOx control is set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47, Specifically, the rich permission time is lengthened as the ammonia adsorption amount is small, and the first target air-fuel ratio with a large rich degree is applied until the rich permission time elapses after the DeNOx control is started. In this way, the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 is effectively improved while appropriately suppressing that the ammonia generated from the NOx catalyst 45 due to the NOx reduction is not completely absorbed by the SCR catalyst 47 and is released. I am doing so.

一方で、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内において目標空燃比をリーン側にしてDeNOx制御を行うと、NOx触媒45に供給される還元剤(HCなど)の量が少なくなり、NOx触媒45におけるNOxの還元効率は低下するが、NOx触媒45からのアンモニア発生量が減少する。つまり、このようなリーン側の目標空燃比を適用すると、DeNOx制御に起因するSCR触媒47からのアンモニアの放出を抑制しつつ、DeNOx制御の実行を確保できるようになる。したがって、本実施形態では、上記したリッチ許可時間が経過すると、第1目標空燃比からリーン側の第2目標空燃比に切り替えて、この第2目標空燃比を継続的に適用してDeNOx制御を行うようにしている。
ここで、DeNOxによりNOx触媒45から脱離された「N」の成分がNO2等になるか、或いはNH3(アンモニア)になるかは、還元剤の必要量に応じて変わる。具体的には、還元剤が多い雰囲気ではアンモニアが発生しやすく、還元剤が少ない雰囲気ではアンモニアが発生しにくくなる。そのため、NOx触媒45のNOx還元に必要なトータルの還元剤量が同じでも、空燃比をリーン側にして還元剤が少ない雰囲気を形成したほうが、空燃比をリッチ側にして還元剤が多い雰囲気を形成するよりも、NOx触媒45からのアンモニアの発生を抑えることができるのである。
On the other hand, if DeNOx control is performed with the target air-fuel ratio leaning within a range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced, the amount of reducing agent (such as HC) supplied to the NOx catalyst 45 decreases. Although the NOx reduction efficiency of the NOx catalyst 45 is reduced, the amount of ammonia generated from the NOx catalyst 45 is reduced. That is, when such a lean target air-fuel ratio is applied, it is possible to ensure the execution of DeNOx control while suppressing the release of ammonia from the SCR catalyst 47 due to DeNOx control. Therefore, in the present embodiment, when the above-described rich permission time elapses, the first target air-fuel ratio is switched to the lean-side second target air-fuel ratio, and this second target air-fuel ratio is continuously applied to perform DeNOx control. Like to do.
Here, whether the “N” component desorbed from the NOx catalyst 45 by DeNOx becomes NO 2 or the like or NH 3 (ammonia) depends on the required amount of the reducing agent. Specifically, ammonia is likely to be generated in an atmosphere with a large amount of reducing agent, and ammonia is unlikely to be generated in an atmosphere with a small amount of reducing agent. For this reason, even if the total amount of reducing agent required for NOx reduction of the NOx catalyst 45 is the same, it is better to create an atmosphere with less reducing agent by setting the air-fuel ratio to the lean side, and to create an atmosphere with more reducing agent by setting the air-fuel ratio to the rich side. The generation of ammonia from the NOx catalyst 45 can be suppressed rather than the formation.

なお、上記したリッチ許可時間の最小時間としての時間T1は、基本的には、DeNOx制御を開始してからNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでに要する時間に応じて設定するのがよい。この時間は、NOx触媒45の酸素吸蔵量(OSC:Oxygen Storage Capacity)に応じて変わる。具体的には、NOx触媒45の酸素吸蔵量が多いほど、NOx触媒45内の酸素が消費されるまでの時間が長くなり、NOx触媒45の酸素吸蔵量が少ないほど、NOx触媒45内の酸素が消費されるまでの時間が短くなる。一つの例では、種々の酸素吸蔵量に対して適切に対応すべく(つまり安全性の観点から)、酸素吸蔵量が比較的少ない場合を想定して、この場合にNOx触媒45内の酸素が消費されるまでの時間を、実際の酸素吸蔵量によらずに一律に時間T1として適用してもよい(例えば2秒)。他の例では、NOx触媒45の酸素吸蔵量を実際に求めて、求めた酸素吸蔵量に応じて時間T1を変えてもよい。この例では、エアフローセンサ101が検出した吸入空気量から、NOx触媒45に供給される酸素量(酸素濃度)を求め、この酸素量からNOx触媒45の酸素吸蔵量を求めればよい。   The time T1 as the minimum rich permission time is basically set according to the time required from the start of DeNOx control until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed. Is good. This time varies depending on the oxygen storage amount (OSC: Oxygen Storage Capacity) of the NOx catalyst 45. Specifically, as the oxygen storage amount of the NOx catalyst 45 increases, the time until the oxygen in the NOx catalyst 45 is consumed becomes longer. As the oxygen storage amount of the NOx catalyst 45 decreases, the oxygen in the NOx catalyst 45 increases. The time until it is consumed is shortened. In one example, assuming that the oxygen storage amount is relatively small in order to appropriately cope with various oxygen storage amounts (that is, from the viewpoint of safety), in this case, the oxygen in the NOx catalyst 45 is reduced. The time until it is consumed may be uniformly applied as the time T1 regardless of the actual oxygen storage amount (for example, 2 seconds). In another example, the oxygen storage amount of the NOx catalyst 45 may be actually obtained, and the time T1 may be changed according to the obtained oxygen storage amount. In this example, the amount of oxygen (oxygen concentration) supplied to the NOx catalyst 45 may be obtained from the amount of intake air detected by the airflow sensor 101, and the oxygen storage amount of the NOx catalyst 45 may be obtained from this amount of oxygen.

また、リッチ許可時間において適用するリッチ側の第1目標空燃比は、DeNOx制御時のHCによるガス通路の閉塞などを抑制すべく、DeNOx制御時にポスト噴射された燃料に対応するHCの発生量が所定量以下となる空燃比の範囲内においてリッチ側に設定するのがよい。この場合、パッシブDeNOx制御を行う場合に適用する第1目標空燃比を、アクティブDeNOx制御を行う場合に適用する第1目標空燃比よりもリッチ側に設定してもよい。他方で、第2目標空燃比は、上述したように、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲内においてリーン側に設定するのがよい。   Further, the first target air-fuel ratio on the rich side applied during the rich permission time is such that the amount of HC generated corresponding to fuel post-injected at the time of DeNOx control is suppressed so as to suppress the blockage of the gas passage by HC at the time of DeNOx control. It is preferable to set the rich side within the range of the air-fuel ratio that is not more than the predetermined amount. In this case, the first target air-fuel ratio that is applied when the passive DeNOx control is performed may be set to a richer side than the first target air-fuel ratio that is applied when the active DeNOx control is performed. On the other hand, as described above, the second target air-fuel ratio is preferably set to the lean side within the range of the air-fuel ratio in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced.

また、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対するリッチ許可時間の変化率(傾き)は、SCR触媒47のアンモニア吸着量に応じた、DeNOx制御に起因するSCR触媒47からのアンモニア放出の可能性を考慮しつつ、第1目標空燃比をできるだけ長い時間適用してNOx触媒45のNOx還元効率を向上させるようにする観点から規定するのがよい。この場合、DeNOx制御に起因するSCR触媒47からのアンモニア放出を確実に抑制すべく、ある程度の余裕を持たせて、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対するリッチ許可時間の変化率を規定するのがよい。更に、SCR温度に基づき、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対するリッチ許可時間の変化率を変えてもよい。具体的には、SCR温度が高い場合には、SCR温度が低い場合よりも、SCR触媒47のアンモニア吸着能力が低下して、SCR触媒47からアンモニアが放出されやすくなることを考慮して、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対するリッチ許可時間の変化率を小さくして、同一のアンモニア吸着量において適用するリッチ許可時間を短くするのがよい。更に、パッシブDeNOx制御を実行する場合には、アクティブDeNOx制御を実行する場合よりも、SCR触媒47のアンモニア吸着量に対するリッチ許可時間の変化率を大きくして、同一のアンモニア吸着量において適用するリッチ許可時間を長くしてもよい。こうすることで、アクティブDeNOx制御よりも高頻度で行われる傾向にあるパッシブDeNOx制御時におけるNOx触媒45のNOx還元効率を向上させるようにし、NOx触媒45のNOx吸蔵量を効率的に低下させるのがよい。   In addition, the rate of change (slope) of the rich permission time with respect to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 takes into consideration the possibility of ammonia release from the SCR catalyst 47 due to DeNOx control according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. However, the first target air-fuel ratio is preferably applied from the viewpoint of improving the NOx reduction efficiency of the NOx catalyst 45 by applying the first target air-fuel ratio as long as possible. In this case, in order to reliably suppress ammonia release from the SCR catalyst 47 due to DeNOx control, it is preferable to define a rate of change of the rich permission time with respect to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 with a certain margin. . Furthermore, the rate of change of the rich permission time with respect to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 may be changed based on the SCR temperature. Specifically, in consideration of the fact that when the SCR temperature is high, the ammonia adsorption ability of the SCR catalyst 47 is reduced and ammonia is more easily released from the SCR catalyst 47 than when the SCR temperature is low. It is preferable that the rate of change of the rich permission time with respect to the ammonia adsorption amount of the catalyst 47 is reduced to shorten the rich permission time applied at the same ammonia adsorption amount. Further, when executing the passive DeNOx control, the rate of change of the rich permission time with respect to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is made larger than that when the active DeNOx control is executed, and the rich applied to the same ammonia adsorption amount. The permission time may be lengthened. By doing so, the NOx reduction efficiency of the NOx catalyst 45 during the passive DeNOx control, which tends to be performed more frequently than the active DeNOx control, is improved, and the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is efficiently reduced. Is good.

図5に戻って、ステップS116以降の処理について説明する。ステップS116では、PCM60は、ステップS111で取得された新気量及びEGRガス量に基づき、エンジンEに導入される空気量(つまり充填量)を算出する。そして、ステップS117では、PCM60は、ステップS116で算出された充填量から、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を算出する。   Returning to FIG. 5, the processing after step S116 will be described. In step S116, the PCM 60 calculates the amount of air (that is, the filling amount) introduced into the engine E based on the fresh air amount and the EGR gas amount acquired in step S111. In step S117, the PCM 60 calculates the oxygen concentration of the air introduced into the engine E from the filling amount calculated in step S116.

次いで、ステップS118では、PCM60は、ステップS114又はS115で設定した目標空燃比を実現するのに必要なポスト噴射量(DeNOx用ポスト噴射量)を算出する。つまり、PCM60は、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためにメイン噴射量に加えてどれだけのポスト噴射量を適用すればよいかを決定する。具体的には、PCM60は、ステップS111で取得された酸素濃度(O2センサ111によって検出された酸素濃度)と、ステップS117で算出された酸素濃度との差を考慮して、DeNOx用ポスト噴射量を算出する。より詳しくは、PCM60は、メイン噴射した燃料を燃焼させたときに発生する排気ガスの空燃比から、検出された酸素濃度と算出された酸素濃度との差に応じてフィードバック処理を適宜行って、排気ガスの空燃比を目標空燃比にするためのDeNOx用ポスト噴射量を算出する。このようにDeNOx用ポスト噴射量を算出することで、DeNOx制御におけるポスト噴射によって、排気ガスの空燃比を精度良く目標空燃比に設定して、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを確実に還元させるようにしている。 Next, in step S118, the PCM 60 calculates a post injection amount (DeNOx post injection amount) necessary to realize the target air-fuel ratio set in step S114 or S115. That is, the PCM 60 determines how much post injection amount should be applied in addition to the main injection amount in order to set the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio. Specifically, the PCM 60 takes into account the difference between the oxygen concentration acquired in step S111 (the oxygen concentration detected by the O 2 sensor 111) and the oxygen concentration calculated in step S117, and post injection for DeNOx. Calculate the amount. More specifically, the PCM 60 appropriately performs feedback processing according to the difference between the detected oxygen concentration and the calculated oxygen concentration from the air-fuel ratio of the exhaust gas generated when the main injected fuel is burned, A post injection amount for DeNOx for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio is calculated. By calculating the post-injection amount for DeNOx in this way, the air-fuel ratio of the exhaust gas is accurately set to the target air-fuel ratio by post-injection in DeNOx control, and NOx occluded in the NOx catalyst 45 is reliably reduced. I am doing so.

以下では、上記した本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御及びパッシブDeNOx制御について具体的に説明する。   Hereinafter, the active DeNOx control and the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

まず、図7を参照して、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御の実行要否を判定するために用いるアクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図7は、アクティブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(アクティブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローなどと並行して実行される。   First, with reference to FIG. 7, the setting process of the active DeNOx control execution flag used for determining whether or not the execution of the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention is necessary will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an active DeNOx control execution flag setting process (active DeNOx control execution flag setting flow). This active DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG.

最初に、ステップS201では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、を取得する。この場合、NOx触媒温度は、例えば、NOx触媒45の直上流側に設けられた温度センサ112によって検出された温度に基づいて推定される(NOx触媒45とDPF46との間に設けられた温度センサ113によって検出された温度も用いてもよい)。また、SCR温度は、例えば、SCR触媒47の直上流側に設けられた温度センサ117によって検出された温度に基づいて推定される。また、NOx吸蔵量は、例えば、エンジンEの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて、排気ガス中のNOx量を推定し、このNOx量を積算していくことで求められる。   First, in step S201, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 acquires at least the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45. In this case, the NOx catalyst temperature is estimated based on, for example, the temperature detected by the temperature sensor 112 provided immediately upstream of the NOx catalyst 45 (a temperature sensor provided between the NOx catalyst 45 and the DPF 46). The temperature detected by 113 may also be used). The SCR temperature is estimated based on the temperature detected by the temperature sensor 117 provided immediately upstream of the SCR catalyst 47, for example. Further, the NOx occlusion amount is obtained by, for example, estimating the NOx amount in the exhaust gas based on the operating state of the engine E, the flow rate of the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas, and the like, and integrating this NOx amount. It is done.

次いで、ステップS202では、PCM60は、ステップS201で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満である場合(ステップS202:Yes)、処理はステップS203に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合(ステップS202:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   Next, in step S202, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S201 is lower than the SCR determination temperature. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature (step S202: Yes), the process proceeds to step S203. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature (step S202: No), the process proceeds to step S209. In this case, since NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control ( Step S209). Then, the process ends.

次いで、ステップS203では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx触媒温度が所定温度以上であるか否かを判定する。NOx触媒温度が低い場合には、排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定しても、NOx触媒45は吸蔵しているNOxをほとんど還元しない。したがってステップS203では、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能な状態であるか否かを判定している。そのために、ステップS203の判定で用いる所定温度は、NOx触媒45が吸蔵しているNOxを還元可能なNOx触媒温度に基づき設定される。ステップS203の判定の結果、NOx触媒温度が所定温度以上である場合(ステップS203:Yes)、処理はステップS204に進む。これに対して、NOx触媒温度が所定温度未満である場合(ステップS203:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。   Next, in step S203, the PCM 60 determines whether or not the NOx catalyst temperature acquired in step S201 is equal to or higher than a predetermined temperature. When the NOx catalyst temperature is low, the NOx catalyst 45 hardly reduces the stored NOx even if the air-fuel ratio of the exhaust gas is set to the target air-fuel ratio. Therefore, in step S203, it is determined whether or not the NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. Therefore, the predetermined temperature used in the determination in step S203 is set based on the NOx catalyst temperature that can reduce the NOx stored in the NOx catalyst 45. As a result of the determination in step S203, if the NOx catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (step S203: Yes), the process proceeds to step S204. On the other hand, when the NOx catalyst temperature is lower than the predetermined temperature (step S203: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control (step S209).

次いで、ステップS204では、PCM60は、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を一度も実行していないか否かを判定する。このステップS204の判定は、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を一度も実行していない場合には、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行したことがある場合よりも、アクティブDeNOx制御の実行条件を緩和して、アクティブDeNOx制御を優先的に実行する目的から行っている。具体的には、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行したことがある場合には、比較的条件が厳しいステップS207の実行条件及びステップS208の実行条件を用いるのに対して、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を一度も実行していない場合には、比較的条件の緩いステップS205の実行条件のみを用いる(これらの詳細は後述する)。このようなステップS204の判定の結果、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行していない場合(ステップS204:Yes)、処理はステップS205に進む。   Next, in step S204, the PCM 60 determines whether or not active DeNOx control has never been executed after the engine is started. In step S204, if the active DeNOx control has never been executed after the engine has been started, the execution conditions of the active DeNOx control are relaxed compared to the case where the active DeNOx control has been executed after the engine has been started. The purpose is to preferentially execute the active DeNOx control. Specifically, when the active DeNOx control has been executed after the engine is started, the execution conditions of step S207 and the execution condition of step S208, which are relatively severe, are used, whereas the active DeNOx control is executed after the engine is started. Is never executed, only the execution condition of step S205, which is relatively mild, is used (details thereof will be described later). As a result of the determination in step S204, if the active DeNOx control is not executed after the engine is started (step S204: Yes), the process proceeds to step S205.

次いで、ステップS205では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第1吸蔵量判定値は、NOx吸蔵量の限界値よりもある程度低い値に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値以上である場合(ステップS205:Yes)、処理はステップS206に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を許可すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS206)。こうすることで、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行してNOx触媒45にある程度吸蔵されたNOxを強制的に還元することで、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、NOx吸蔵量が第1吸蔵量判定値未満である場合(ステップS205:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、無駄なアクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   Next, in step S205, the PCM 60 determines whether or not the NOx storage amount acquired in step S201 is greater than or equal to the first storage amount determination value. For example, the first storage amount determination value is set to a value that is somewhat lower than the limit value of the NOx storage amount. If the result of this determination is that the NOx storage amount is greater than or equal to the first storage amount determination value (step S205: Yes), the process proceeds to step S206. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “1” in order to allow execution of the active DeNOx control (step S206). In this way, the active DeNOx control is executed after the engine is started to forcibly reduce NOx occluded in the NOx catalyst 45 to some extent, thereby ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 reliably. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the first storage amount determination value (step S205: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of useless active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.

他方で、ステップS204の判定の結果、エンジン始動後にアクティブDeNOx制御を実行したことがある場合(ステップS204:No)、処理はステップS207に進む。ステップS207では、PCM60は、ステップS201で取得されたNOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。第2吸蔵量判定値は、上記した第1吸蔵量判定値よりも少なくとも大きな値が適用され、例えば、NOx吸蔵量の限界値付近の値(1つの例では限界値の2/3程度の値)に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値以上である場合(ステップS207:Yes)、処理はステップS208に進む。これに対して、NOx吸蔵量が第2吸蔵量判定値未満である場合(ステップS207:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、無駄なアクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   On the other hand, if the result of determination in step S204 is that active DeNOx control has been executed after engine startup (step S204: No), the process proceeds to step S207. In step S207, the PCM 60 determines whether or not the NOx occlusion amount acquired in step S201 is greater than or equal to the second occlusion amount determination value. The second storage amount determination value is at least a value larger than the first storage amount determination value described above. For example, a value near the limit value of the NOx storage amount (in one example, a value about 2/3 of the limit value). ). If the result of this determination is that the NOx storage amount is greater than or equal to the second storage amount determination value (step S207: Yes), the process proceeds to step S208. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the second storage amount determination value (step S207: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit execution of useless active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.

次いで、ステップS208では、PCM60は、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が所定の判定距離以上であるか否かを判定する。ステップS208の判定の結果、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合(ステップS208:Yes)、処理はステップS206に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を許可すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS206)。こうすることで、アクティブDeNOx制御を実行してNOx触媒45に多量に吸蔵されたNOxを強制的に還元することで、NOx触媒45のNOx浄化性能を確実に確保するようにする。これに対して、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合(ステップS208:No)、処理はステップS209に進む。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御の実行を禁止すべく、アクティブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS209)。そして、処理は終了する。   Next, in step S208, the PCM 60 determines whether or not the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is greater than or equal to a predetermined determination distance. As a result of the determination in step S208, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is equal to or greater than the determination distance (step S208: Yes), the process proceeds to step S206. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “1” in order to allow execution of the active DeNOx control (step S206). In this way, the active DeNOx control is executed to forcibly reduce the NOx occluded in a large amount in the NOx catalyst 45, thereby ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 reliably. On the other hand, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is less than the determination distance (step S208: No), the process proceeds to step S209. In this case, the PCM 60 sets the active DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the active DeNOx control (step S209). Then, the process ends.

アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が短い状況においてアクティブDeNOx制御を実行すると(つまりアクティブDeNOx制御の実行インターバルが短い場合)、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離未満である場合には(ステップS208:No)、アクティブDeNOx制御の実行を禁止して、アクティブDeNOx制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が長い場合(つまりアクティブDeNOx制御の実行インターバルが長い場合)には、これからアクティブDeNOx制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離が判定距離以上である場合には(ステップS208:Yes)、アクティブDeNOx制御の実行を禁止しない。
また、本実施形態では、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなることを考慮して、筒内温度が高くなるほど、ステップS208で用いる判定距離を小さな値に設定して、アクティブDeNOx制御の前回実行時点からの走行距離に応じた当該制御の制限を緩和する。
When the active DeNOx control is executed in a situation where the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is short (that is, when the execution interval of the active DeNOx control is short), there is a high possibility that oil dilution due to post injection occurs. Therefore, in this embodiment, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is less than the determination distance (step S208: No), the execution of the active DeNOx control is prohibited and the post injection in the active DeNOx control. The oil dilution caused by this is suppressed. On the other hand, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is long (that is, when the execution interval of the active DeNOx control is long), even if the active DeNOx control is executed from now on, the oil dilution caused by the post injection is not performed. It is unlikely to occur. Therefore, in this embodiment, when the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is equal to or greater than the determination distance (step S208: Yes), the execution of the active DeNOx control is not prohibited.
Further, in the present embodiment, considering that the post-injected fuel is vaporized and the oil dilution is less likely to occur when the in-cylinder temperature increases, the determination distance used in step S208 increases as the in-cylinder temperature increases. The value is set to a small value, and the restriction on the control according to the travel distance from the previous execution time of the active DeNOx control is relaxed.

次に、図8を参照して、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御の実行要否を判定するために用いるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理について説明する。図8は、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御実行フラグの設定処理を示すフローチャート(パッシブDeNOx制御実行フラグ設定フロー)である。このパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。   Next, a passive DeNOx control execution flag setting process used to determine whether or not to execute passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart (passive DeNOx control execution flag setting flow) showing the setting process of the passive DeNOx control execution flag according to the embodiment of the present invention. This passive DeNOx control execution flag setting flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. Is done.

まず、ステップS301では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、NOx触媒温度と、SCR温度と、図3に示した燃料噴射制御フローで決定された目標トルクと、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量と、NOx触媒45のNOx吸蔵量と、図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。なお、NOx触媒温度、SCR温度及びNOx吸蔵量の求め方は、上述した通りである。
加えて、ステップS301では、PCM60は、所定期間内におけるパッシブDeNOx制御の実行頻度も取得する。具体的には、PCM60は、所定期間(例えば数秒間又は数分間)の間にパッシブDeNOx制御を実行した回数を、パッシブDeNOx制御の実行頻度として取得する。
First, in step S301, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 calculates at least the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, the target torque determined by the fuel injection control flow shown in FIG. 3, and the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. The obtained DeNOx post-injection amount, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45, and the value of the active DeNOx control execution flag set in the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. 7 are acquired. The method for obtaining the NOx catalyst temperature, the SCR temperature, and the NOx occlusion amount is as described above.
In addition, in step S301, the PCM 60 also acquires the execution frequency of passive DeNOx control within a predetermined period. Specifically, the PCM 60 acquires, as the execution frequency of the passive DeNOx control, the number of times that the passive DeNOx control has been executed during a predetermined period (for example, several seconds or several minutes).

次いで、ステップS302では、PCM60は、ステップS301で取得されたSCR温度がSCR判定温度未満であるか否かを判定する。この判定の結果、SCR温度がSCR判定温度未満である場合には(ステップS302:Yes)、処理はステップS303に進む。これに対して、SCR温度がSCR判定温度以上である場合には(ステップS302:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、排気ガス中のNOxをSCR触媒47によって適切に浄化させることができるので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。そして、処理は終了する。   Next, in step S302, the PCM 60 determines whether or not the SCR temperature acquired in step S301 is less than the SCR determination temperature. As a result of this determination, when the SCR temperature is lower than the SCR determination temperature (step S302: Yes), the process proceeds to step S303. On the other hand, when the SCR temperature is equal to or higher than the SCR determination temperature (step S302: No), the process proceeds to step S308. In this case, since NOx in the exhaust gas can be appropriately purified by the SCR catalyst 47, the PCM 60 sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to prohibit the execution of the passive DeNOx control ( Step S308). Then, the process ends.

次いで、ステップS303では、PCM60は、ステップS301で取得されたパッシブDeNOx制御の実行頻度が所定の頻度判定値未満であるか否かを判定する。ステップS303の判定の結果、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合(ステップS303:Yes)、処理はステップS304に進む。これに対して、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合(ステップS303:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。   Next, in step S303, the PCM 60 determines whether or not the execution frequency of the passive DeNOx control acquired in step S301 is less than a predetermined frequency determination value. As a result of the determination in step S303, if the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S303: Yes), the process proceeds to step S304. On the other hand, when the execution frequency of the passive DeNOx control is greater than or equal to the frequency determination value (step S303: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 sets the passive DeNOx control execution flag to “0” to prohibit the execution of the passive DeNOx control (step S308).

パッシブDeNOx制御がこれまでに比較的高頻度で行われた場合には、これからパッシブDeNOx制御を実行すると、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性が高くなる。そのため、本実施形態では、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値以上である場合には(ステップS303:No)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御におけるポスト噴射に起因するオイル希釈を抑制するようにしている。他方で、パッシブDeNOx制御がこれまでにほとんど行われていない場合(つまりパッシブDeNOx制御の実行頻度が比較的低い場合)には、これからパッシブDeNOx制御を実行しても、ポスト噴射に起因するオイル希釈が発生する可能性は低い。そのため、本実施形態では、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値未満である場合には(ステップS303:Yes)、パッシブDeNOx制御の実行を禁止しない。
本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、ステップS303で用いる頻度判定値を大きな値に設定する。頻度判定値が大きな値である場合には、頻度判定値が小さな値である場合よりも、パッシブDeNOx制御の実行頻度が頻度判定値未満(ステップS303:Yes)になる可能性が高くなる。したがって、本実施形態では、筒内温度が高くなるほど、パッシブDeNOx制御の実行頻度に応じた当該制御の制限を緩和するようにしている。これは、筒内温度が高くなると、ポスト噴射された燃料の気化が進んでオイル希釈が生じにくくなるからである。
When the passive DeNOx control has been performed relatively frequently so far, when the passive DeNOx control is executed from now on, there is a high possibility that oil dilution due to post injection occurs. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of the passive DeNOx control is equal to or higher than the frequency determination value (step S303: No), the execution of the passive DeNOx control is prohibited and the oil resulting from the post injection in the passive DeNOx control. Dilution is controlled. On the other hand, when passive DeNOx control has hardly been performed so far (that is, when the frequency of passive DeNOx control is relatively low), even if passive DeNOx control is executed from now on, oil dilution caused by post-injection will occur. Is unlikely to occur. Therefore, in this embodiment, when the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S303: Yes), the execution of the passive DeNOx control is not prohibited.
In the present embodiment, the frequency determination value used in step S303 is set to a larger value as the in-cylinder temperature becomes higher. When the frequency determination value is a large value, the possibility that the execution frequency of the passive DeNOx control is less than the frequency determination value (step S303: Yes) is higher than when the frequency determination value is a small value. Therefore, in this embodiment, as the in-cylinder temperature becomes higher, the restriction on the control according to the execution frequency of the passive DeNOx control is relaxed. This is because as the in-cylinder temperature increases, the post-injected fuel is more vaporized and oil dilution is less likely to occur.

次いで、ステップS304では、ステップS301で取得されたNOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値以上であるか否かを判定する。例えば、第3吸蔵量判定値は、NOx吸蔵量の限界値の1/3程度の値に設定される。この判定の結果、NOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値以上である場合(ステップS304:Yes)、処理はステップS305に進む。これに対して、NOx吸蔵量が第3吸蔵量判定値未満である場合(ステップS304:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、無駄なパッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御の実行に起因する燃費悪化を抑制すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。そして、処理は終了する。   Next, in step S304, it is determined whether or not the NOx occlusion amount acquired in step S301 is greater than or equal to the third occlusion amount determination value. For example, the third storage amount determination value is set to a value that is about 1/3 of the limit value of the NOx storage amount. If the result of this determination is that the NOx storage amount is greater than or equal to the third storage amount determination value (step S304: Yes), the process proceeds to step S305. On the other hand, when the NOx storage amount is less than the third storage amount determination value (step S304: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits execution of useless passive DeNOx control and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to suppress deterioration in fuel consumption caused by execution of passive DeNOx control (step S308). ). Then, the process ends.

次いで、ステップS305では、PCM60は、ステップS301で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「0」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況でないか否かを判定する。この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS305:Yes)、処理はステップS306に進む。これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」でない場合、つまり「1」である場合(ステップS305:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、アクティブDeNOx制御を優先的に実行すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。つまり、たとえパッシブDeNOx制御の実行条件が成立したとしても、アクティブDeNOx制御の実行条件が成立した場合には、アクティブDeNOx制御を優先的に実行するようにする。そして、処理は終了する。   Next, in step S305, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S301 is “0”. That is, the PCM 60 determines whether or not the situation is that the active DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S305: Yes), the process proceeds to step S306. On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is not “0”, that is, “1” (step S305: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits the execution of the passive DeNOx control and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to preferentially execute the active DeNOx control (step S308). That is, even if the execution condition of the passive DeNOx control is satisfied, the active DeNOx control is preferentially executed when the execution condition of the active DeNOx control is satisfied. Then, the process ends.

次いで、ステップS306では、PCM60は、ステップS301で取得されたDeNOx用ポスト噴射量が第1ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。このステップS306では、上記したようにポスト噴射によって目標空燃比を実現するのに必要な燃料量として算出されたDeNOx用ポスト噴射量に基づいて、排気ガスの空燃比がリッチ側の所定値以下まで低下するような状況、つまり所定の加速状態であるか否かを判定している。こうすることで、燃費悪化をできるだけ抑えてDeNOx制御を実行することができる状況であるか否かを判定すると共に、ポスト噴射によってオイル希釈が生じる可能性がないか否かを判定している。このような観点に基づき、ステップS306の判定に適用される第1ポスト噴射量判定値が設定される。   Next, in step S306, the PCM 60 determines whether or not the DeNOx post injection amount acquired in step S301 is less than the first post injection amount determination value. In this step S306, based on the post-injection amount for DeNOx calculated as the fuel amount necessary for realizing the target air-fuel ratio by post injection as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced to a predetermined value or less on the rich side. It is determined whether or not the situation decreases, that is, whether the vehicle is in a predetermined acceleration state. By doing so, it is determined whether or not DeNOx control can be executed while suppressing deterioration in fuel consumption as much as possible, and whether or not there is a possibility of oil dilution by post injection is determined. Based on such a viewpoint, a first post injection amount determination value applied to the determination in step S306 is set.

ステップS306の判定の結果、DeNOx用ポスト噴射量が第1ポスト噴射量判定値未満である場合(ステップS306:Yes)、処理はステップS307に進む。この場合には、上記したステップS302〜S306の条件が全て成立するので、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を許可すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「1」に設定する(ステップS307)。そして、処理は終了する。これに対して、DeNOx用ポスト噴射量が第1ポスト噴射量判定値以上である場合(ステップS306:No)、処理はステップS308に進む。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御の実行を禁止して、パッシブDeNOx制御の実行に起因する燃費悪化やオイル希釈を抑制すべく、パッシブDeNOx制御実行フラグを「0」に設定する(ステップS308)。そして、処理は終了する。   As a result of the determination in step S306, when the DeNOx post injection amount is less than the first post injection amount determination value (step S306: Yes), the process proceeds to step S307. In this case, since all of the above-described conditions of Steps S302 to S306 are satisfied, the PCM 60 sets a passive DeNOx control execution flag to “1” in order to permit execution of the passive DeNOx control (Step S307). Then, the process ends. On the other hand, when the DeNOx post injection amount is equal to or greater than the first post injection amount determination value (step S306: No), the process proceeds to step S308. In this case, the PCM 60 prohibits the execution of the passive DeNOx control, and sets the passive DeNOx control execution flag to “0” in order to suppress the deterioration of fuel consumption and oil dilution due to the execution of the passive DeNOx control (step). S308). Then, the process ends.

次に、図9を参照して、上記したように設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御について説明する。図9は、本発明の実施形態によるアクティブDeNOx制御を示すフローチャート(アクティブDeNOx制御フロー)である。このアクティブDeNOx制御フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローなどと並行して実行される。   Next, the active DeNOx control according to the embodiment of the present invention executed based on the active DeNOx control execution flag set as described above will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart (active DeNOx control flow) showing active DeNOx control according to the embodiment of the present invention. This active DeNOx control flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3, the active DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG.

まず、ステップS401では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、エンジン負荷と、エンジン回転数と、NOx触媒温度と、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量と、図7に示したアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたアクティブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。   First, in step S401, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 includes at least the engine load, the engine speed, the NOx catalyst temperature, the DeNOx post injection amount calculated in the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. And the value of the active DeNOx control execution flag set in the active DeNOx control execution flag setting flow shown.

次いで、ステップS402では、PCM60は、ステップS401で取得されたアクティブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、アクティブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS402:Yes)、処理はステップS403に進む。これに対して、アクティブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS402:No)、アクティブDeNOx制御を実行せずに、処理は終了する。   Next, in step S402, the PCM 60 determines whether or not the active DeNOx control execution flag acquired in step S401 is “1”. That is, the PCM 60 determines whether or not it is a situation in which active DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the active DeNOx control execution flag is “1” (step S402: Yes), the process proceeds to step S403. On the other hand, when the active DeNOx control execution flag is “0” (step S402: No), the process ends without executing the active DeNOx control.

次いで、ステップS403では、PCM60は、エンジンの運転状態(エンジン負荷及びエンジン回転数)がアクティブDeNOx実行領域R12(図4参照)に含まれているか否かを判定する。ステップS403の判定の結果、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれている場合(ステップS403:Yes)、処理はステップS405に進む。これに対して、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれていない場合(ステップS403:No)、処理はステップS404に進む。   Next, in step S403, the PCM 60 determines whether or not the engine operating state (engine load and engine speed) is included in the active DeNOx execution region R12 (see FIG. 4). As a result of the determination in step S403, when the operating state of the engine is included in the active DeNOx execution region R12 (step S403: Yes), the process proceeds to step S405. On the other hand, when the operating state of the engine is not included in the active DeNOx execution region R12 (step S403: No), the process proceeds to step S404.

ステップS404では、PCM60は、アクティブDeNOx制御を実行せずに、つまり排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定するためのポスト噴射を含む燃料噴射制御を行わずに、当該ポスト噴射を含まない通常の燃料噴射制御を行う(ステップS404)。基本的には、PCM60は、目標トルクに応じた燃料噴射量をメイン噴射させる制御のみを行う。実際には、PCM60は、このステップS404の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS403に戻って、上記したステップS403の判定を再度行う。つまり、PCM60は、アクティブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合には、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれていない間は、通常の燃料噴射制御を行うようにし、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に含まれるようになると、通常の燃料噴射制御からアクティブDeNOx制御における燃料噴射制御に切り替えるようにする。例えば、PCM60は、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御中にエンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12から外れると、当該燃料噴射制御を中断して通常の燃料噴射制御を行い、この後に、エンジンの運転状態がアクティブDeNOx実行領域R12に入ると、アクティブDeNOx制御における燃料噴射制御を再開する。   In step S404, the PCM 60 does not include the post injection without performing the active DeNOx control, that is, without performing the fuel injection control including the post injection for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio. The fuel injection control is performed (step S404). Basically, the PCM 60 performs only control for main injection of the fuel injection amount corresponding to the target torque. Actually, the PCM 60 executes the process of step S404 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process returns to step S403, and the above-described determination in step S403 is performed again. That is, when the active DeNOx control execution flag is “1”, the PCM 60 performs normal fuel injection control while the engine operating state is not included in the active DeNOx execution region R12. When the operating state is included in the active DeNOx execution region R12, the normal fuel injection control is switched to the fuel injection control in the active DeNOx control. For example, when the operating state of the engine deviates from the active DeNOx execution region R12 during the fuel injection control in the active DeNOx control, the PCM 60 interrupts the fuel injection control and performs the normal fuel injection control. When the state enters the active DeNOx execution region R12, the fuel injection control in the active DeNOx control is resumed.

次いで、ステップS405では、PCM60は、ステップS401で取得されたDeNOx用ポスト噴射量が第2ポスト噴射量判定値未満であるか否かを判定する。この第2ポスト噴射量判定値は、上記の第1ポスト噴射量判定値(図8のステップS306参照)よりも大きな値に設定される。こうすることで、アクティブDeNOx制御においてパッシブDeNOx制御よりも多量のポスト噴射量を噴射できるようにし、エンジンEの運転状態によらずに(例えば加速時のような空燃比が低下するような状況でなくても)、排気ガスの空燃比を確実に目標空燃比に設定可能にする。   Next, in step S405, the PCM 60 determines whether or not the DeNOx post injection amount acquired in step S401 is less than the second post injection amount determination value. The second post injection amount determination value is set to a value larger than the first post injection amount determination value (see step S306 in FIG. 8). In this way, it is possible to inject a larger amount of post-injection in the active DeNOx control than in the passive DeNOx control, regardless of the operating state of the engine E (for example, in a situation where the air-fuel ratio decreases during acceleration). If not), the air-fuel ratio of the exhaust gas can be reliably set to the target air-fuel ratio.

ステップS405の判定の結果、DeNOx用ポスト噴射量が第2ポスト噴射量判定値未満である場合(ステップS405:Yes)、処理はステップS406に進む。ステップS406では、PCM60は、ステップS401で取得されたDeNOx用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁20を制御する。実際には、PCM60は、このステップS406の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS409に進む。   As a result of the determination in step S405, when the DeNOx post injection amount is less than the second post injection amount determination value (step S405: Yes), the process proceeds to step S406. In step S406, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 to post-inject the DeNOx post injection amount acquired in step S401. Actually, the PCM 60 executes the process of step S406 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process proceeds to step S409.

他方で、DeNOx用ポスト噴射量が第2ポスト噴射量判定値以上である場合(ステップS405:No)、処理はステップS407に進む。ステップS407では、PCM60は、第2ポスト噴射量判定値を超えないポスト噴射量(具体的には第2ポスト噴射量判定値そのものをDeNOx用ポスト噴射量として適用する)によって排気ガスの空燃比を目標空燃比に設定すべく、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を低下させる制御を行う。この場合、PCM60は、吸気シャッター弁7を閉弁方向に駆動する制御、EGRガス量を増加させる制御、及び、ターボ過給機5による過給圧を低下させる制御のうちの少なくともいずれかを実行して、エンジンEに導入される空気の酸素濃度を低下させる、つまり充填量を低下させる。例えば、PCM60は、第2ポスト噴射量判定値を適用したDeNOx用ポスト噴射量によって排気ガスの空燃比を目標空燃比にするのに必要な過給圧を求め、この過給圧を実現するように、実際の過給圧(圧力センサ108によって検出された圧力)とEGRガス量に基づき、吸気シャッター弁7を閉側の所望の開度に制御する。そして、処理はステップS408に進む。
なお、吸気シャッター弁7は、通常のエンジンEの運転状態においては全開に設定される。他方で、DeNOx時、DPF再生時及びアイドル運転時などにおいては、基本的には、吸気シャッター弁7は予め定められたベース開度に設定される。また、EGRガスを導入しない運転状態においては、吸気シャッター弁7は過給圧に基づきフィードバック制御される。
On the other hand, if the DeNOx post injection amount is equal to or greater than the second post injection amount determination value (step S405: No), the process proceeds to step S407. In step S407, the PCM 60 sets the air-fuel ratio of the exhaust gas by the post injection amount that does not exceed the second post injection amount determination value (specifically, the second post injection amount determination value itself is applied as the DeNOx post injection amount). In order to set the target air-fuel ratio, control is performed to reduce the oxygen concentration of the air introduced into the engine E. In this case, the PCM 60 executes at least one of the control for driving the intake shutter valve 7 in the valve closing direction, the control for increasing the EGR gas amount, and the control for decreasing the supercharging pressure by the turbocharger 5. Thus, the oxygen concentration of the air introduced into the engine E is reduced, that is, the filling amount is reduced. For example, the PCM 60 obtains the supercharging pressure required to bring the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio by the DeNOx post-injection amount to which the second post-injection amount determination value is applied, and realizes this supercharging pressure. In addition, the intake shutter valve 7 is controlled to a desired opening on the closing side based on the actual supercharging pressure (pressure detected by the pressure sensor 108) and the EGR gas amount. Then, the process proceeds to step S408.
Note that the intake shutter valve 7 is set to be fully open in the normal operation state of the engine E. On the other hand, at the time of DeNOx, DPF regeneration, idle operation, etc., the intake shutter valve 7 is basically set to a predetermined base opening. In the operation state where EGR gas is not introduced, the intake shutter valve 7 is feedback-controlled based on the supercharging pressure.

ステップS408では、PCM60は、第2ポスト噴射量判定値をDeNOx用ポスト噴射量に適用して、つまりDeNOx用ポスト噴射量を第2ポスト噴射量判定値に設定して、このDeNOx用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁20を制御する。実際には、PCM60は、このステップS408の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS409に進む。   In step S408, the PCM 60 applies the second post injection amount determination value to the DeNOx post injection amount, that is, sets the DeNOx post injection amount to the second post injection amount determination value, and this DeNOx post injection amount. The fuel injection valve 20 is controlled to post-inject fuel. Actually, the PCM 60 executes the process of step S408 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process proceeds to step S409.

ステップS409では、PCM60は、NOx触媒のNOx吸蔵量がほぼ0になったか否かを判定する。具体的には、PCM60は、エンジンEの運転状態や排気ガスの流量や排気ガスの温度などに基づいて推定したNOx吸蔵量がほぼ0になり、且つ、DPF46の直下流側に設けられたNOxセンサ116の検出値が変化した場合に、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったと判断する。NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になった場合(ステップS409:Yes)、処理は終了する。この場合、PCM60は、アクティブDeNOx制御を終了する。また、PCM60は、当該アクティブDeNOx制御フロー及び図7のアクティブDeNOx制御実行フラグ設定フローにおいて用いるNOx吸蔵量を0にリセットする。   In step S409, the PCM 60 determines whether or not the NOx occlusion amount of the NOx catalyst has become substantially zero. Specifically, in the PCM 60, the NOx occlusion amount estimated based on the operating state of the engine E, the flow rate of exhaust gas, the temperature of exhaust gas, and the like is almost zero, and the NOx provided immediately downstream of the DPF 46 When the detection value of the sensor 116 changes, it is determined that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 has become almost zero. When the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes almost zero (step S409: Yes), the process ends. In this case, the PCM 60 ends the active DeNOx control. Further, the PCM 60 resets the NOx occlusion amount used in the active DeNOx control flow and the active DeNOx control execution flag setting flow of FIG.

これに対して、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になっていない場合(ステップS409:No)、処理はステップS403に戻る。この場合には、PCM60は、アクティブDeNOx制御を継続する。つまり、PCM60は、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になるまで、アクティブDeNOx制御を継続する。特に、PCM60は、アクティブDeNOx制御中にアクティブDeNOx制御の実行条件(具体的にはステップS403の条件)が成立しなくなり、アクティブDeNOx制御を中止したとしても、その後にアクティブDeNOx制御の実行条件が成立したときにアクティブDeNOx制御を速やかに再開して、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になるようにする。   On the other hand, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is not substantially zero (step S409: No), the process returns to step S403. In this case, the PCM 60 continues the active DeNOx control. That is, the PCM 60 continues the active DeNOx control until the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero. In particular, the PCM 60 does not satisfy the execution condition of the active DeNOx control (specifically, the condition of step S403) during the active DeNOx control, and even if the active DeNOx control is stopped, the execution condition of the active DeNOx control is satisfied thereafter. In this case, the active DeNOx control is promptly restarted so that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero.

ここで、NOxセンサ116の検出値に基づき、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったことを判断できる理由は、以下の通りである。NOxセンサ116は、酸素濃度センサとしての機能も有することから、NOxセンサ116の検出値は、NOxセンサ116に供給される排気ガスの空燃比に対応するものとなる。NOx触媒45の還元が行われている間は、つまりNOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になっていないときには、NOxが還元されることで生成された酸素がNOxセンサ116に供給される。一方で、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になると、そのような還元によって生成された酸素がNOxセンサ116に供給されなくなる。したがって、NOx触媒45のNOx吸蔵量がほぼ0になったタイミングにおいて、NOxセンサ116に供給される排気ガスの空燃比が低下することで、NOxセンサ116の検出値が変化するのである。   Here, the reason why it is possible to determine that the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 has become substantially zero based on the detection value of the NOx sensor 116 is as follows. Since the NOx sensor 116 also has a function as an oxygen concentration sensor, the detected value of the NOx sensor 116 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the NOx sensor 116. While the NOx catalyst 45 is being reduced, that is, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 is not substantially zero, oxygen produced by the reduction of NOx is supplied to the NOx sensor 116. On the other hand, when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero, oxygen generated by such reduction is not supplied to the NOx sensor 116. Therefore, at the timing when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 becomes substantially zero, the detected value of the NOx sensor 116 changes as the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the NOx sensor 116 decreases.

次に、図10を参照して、上記したように設定されたパッシブDeNOx制御実行フラグに基づき実行される、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御について説明する。図10は、本発明の実施形態によるパッシブDeNOx制御を示すフローチャート(パッシブDeNOx制御フロー)である。このパッシブDeNOx制御フローは、PCM60によって所定の周期で繰り返し実行されると共に、図3に示した燃料噴射制御フローや図8に示したパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローと並行して実行される。   Next, the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention executed based on the passive DeNOx control execution flag set as described above will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart (passive DeNOx control flow) showing the passive DeNOx control according to the embodiment of the present invention. This passive DeNOx control flow is repeatedly executed by the PCM 60 at a predetermined cycle, and is executed in parallel with the fuel injection control flow shown in FIG. 3 and the passive DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG.

まず、ステップS501では、PCM60は、車両における各種情報を取得する。具体的には、PCM60は、少なくとも、図5に示したDeNOx用ポスト噴射量算出フローで算出されたDeNOx用ポスト噴射量と、図8に示したパッシブDeNOx制御実行フラグ設定フローで設定されたパッシブDeNOx制御実行フラグの値と、を取得する。   First, in step S501, the PCM 60 acquires various information on the vehicle. Specifically, the PCM 60 at least sets the DeNOx post injection amount calculated in the DeNOx post injection amount calculation flow shown in FIG. 5 and the passive DeNOx control execution flag setting flow shown in FIG. And the value of the DeNOx control execution flag.

次いで、ステップS502では、PCM60は、ステップS501で取得されたパッシブDeNOx制御実行フラグが「1」であるか否かを判定する。つまり、PCM60は、パッシブDeNOx制御を実行すべき状況であるか否かを判定する。この判定の結果、パッシブDeNOx制御実行フラグが「1」である場合(ステップS502:Yes)、処理はステップS503に進む。これに対して、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」である場合(ステップS502:No)、パッシブDeNOx制御を実行せずに、処理は終了する。   Next, in step S502, the PCM 60 determines whether or not the passive DeNOx control execution flag acquired in step S501 is “1”. That is, the PCM 60 determines whether or not it is a situation where passive DeNOx control should be executed. As a result of this determination, when the passive DeNOx control execution flag is “1” (step S502: Yes), the process proceeds to step S503. On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is “0” (step S502: No), the process ends without executing the passive DeNOx control.

次いで、ステップS503では、PCM60は、ステップS501で取得されたDeNOx用ポスト噴射量をポスト噴射するように燃料噴射弁20を制御する。つまり、パッシブDeNOx制御を実行する。実際には、PCM60は、このステップS503の処理を、図3に示した燃料噴射制御フローのステップS106において実行する。そして、処理はステップS504に進む。   Next, in step S503, the PCM 60 controls the fuel injection valve 20 so as to post-inject the DeNOx post injection amount acquired in step S501. That is, passive DeNOx control is executed. Actually, the PCM 60 executes the process of step S503 in step S106 of the fuel injection control flow shown in FIG. Then, the process proceeds to step S504.

ステップS504では、PCM60は、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」になったか否かを判定する。その結果、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」になった場合(ステップS504:Yes)、処理は終了する。この場合、PCM60は、パッシブDeNOx制御を終了する。これに対して、パッシブDeNOx制御実行フラグが「0」になっていない場合(ステップS504:No)、即ちパッシブDeNOx制御実行フラグが「1」に維持されている場合、処理はステップS503に戻る。この場合には、PCM60は、パッシブDeNOx制御を継続する。つまり、PCM60は、パッシブDeNOx制御実行フラグが「1」から「0」に切り替わるまで、パッシブDeNOx制御を継続する。   In step S504, the PCM 60 determines whether or not the passive DeNOx control execution flag has become “0”. As a result, when the passive DeNOx control execution flag becomes “0” (step S504: Yes), the process ends. In this case, the PCM 60 ends the passive DeNOx control. On the other hand, when the passive DeNOx control execution flag is not “0” (step S504: No), that is, when the passive DeNOx control execution flag is maintained at “1”, the process returns to step S503. In this case, the PCM 60 continues the passive DeNOx control. That is, the PCM 60 continues the passive DeNOx control until the passive DeNOx control execution flag is switched from “1” to “0”.

<アンモニア吸着量の推定方法>
次に、図11を参照して、本発明の実施形態によるSCR触媒47のアンモニア吸着量の推定方法について説明する。図11は、本発明の実施形態によるアンモニア吸着量の推定方法を説明するためのブロック図である。このアンモニア吸着量の推定方法は、PCM60によって実行される。
<Ammonia adsorption amount estimation method>
Next, a method for estimating the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram for explaining an ammonia adsorption amount estimation method according to an embodiment of the present invention. This ammonia adsorption amount estimation method is executed by the PCM 60.

まず、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、尿素インジェクタ51からの尿素噴射によりSCR触媒47に供給された単位時間当たりのアンモニア供給量を求める。また、PCM60は、エンジンEの運転状態、及びNOx触媒温度やNOx吸蔵量などのNOx触媒45の状態に基づき、DeNOx制御時にNOx触媒45から発生した単位時間当たりのアンモニア発生量を求める。また、PCM60は、排気ガス量や排気ガス温度や排気ガス中のNOx濃度などの排気ガス状態、及びSCR温度などのSCR触媒47の状態に基づき、SCR触媒47においてNOxの還元浄化により消費された単位時間当たりのアンモニア消費量を求める。   First, the PCM 60 per unit time supplied to the SCR catalyst 47 by urea injection from the urea injector 51 based on the exhaust gas state such as the exhaust gas amount and the exhaust gas temperature and the state of the SCR catalyst 47 such as the SCR temperature. Find the ammonia supply. Further, the PCM 60 obtains the ammonia generation amount per unit time generated from the NOx catalyst 45 during DeNOx control based on the operating state of the engine E and the state of the NOx catalyst 45 such as the NOx catalyst temperature and the NOx occlusion amount. Further, the PCM 60 is consumed by the reduction and purification of NOx in the SCR catalyst 47 based on the exhaust gas state such as the exhaust gas amount, the exhaust gas temperature and the NOx concentration in the exhaust gas, and the state of the SCR catalyst 47 such as the SCR temperature. Find the ammonia consumption per unit time.

この後、PCM60は、これらのアンモニア供給量、アンモニア発生量及びアンモニア消費量から、SCR触媒47における単位時間当たりの吸着アンモニア変化量(アンモニア吸着量の変化量)を求める。具体的には、PCM60は、「アンモニア供給量+アンモニア発生量−アンモニア消費量」より、単位時間当たりの吸着アンモニア変化量を求める。そして、PCM60は、求められた吸着アンモニア変化量を、現在のアンモニア吸着量、つまり前回推定されたアンモニア吸着量に適用することで、今回のアンモニア吸着量を求める。具体的には、PCM60は、吸着アンモニア変化量が正値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量に加算して今回のアンモニア吸着量を求め(この場合アンモニア吸着量は増加する)、吸着アンモニア変化量が負値である場合には、当該吸着アンモニア変化量を前回推定されたアンモニア吸着量から減算して今回のアンモニア吸着量を求める(この場合アンモニア吸着量は減少する)。   Thereafter, the PCM 60 obtains an adsorption ammonia change amount (amount of change in the ammonia adsorption amount) per unit time in the SCR catalyst 47 from these ammonia supply amount, ammonia generation amount, and ammonia consumption amount. Specifically, the PCM 60 calculates the amount of change in adsorbed ammonia per unit time from “ammonia supply amount + ammonia generation amount−ammonia consumption amount”. Then, the PCM 60 obtains the current ammonia adsorption amount by applying the obtained adsorption ammonia change amount to the current ammonia adsorption amount, that is, the previously estimated ammonia adsorption amount. Specifically, if the amount of change in adsorbed ammonia is a positive value, the PCM 60 adds the amount of adsorbed ammonia to the previously estimated amount of adsorbed ammonia to obtain the current amount of adsorbed ammonia (in this case, ammonia adsorbed amount). If the amount of change in adsorbed ammonia is negative, the amount of adsorbed ammonia is subtracted from the amount of adsorbed ammonia estimated last time to obtain the current amount of adsorbed ammonia (in this case, the amount of adsorbed ammonia is Decrease).

なお、上記では、SCR触媒47のアンモニア吸着量を推定する例を示したが、他の例では、SCR触媒47のアンモニア吸着量を所定のセンサを用いて検出してもよい。   In the above example, the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is estimated. However, in another example, the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 may be detected using a predetermined sensor.

<作用効果>
次に、本発明の実施形態によるエンジンの排気浄化装置の作用効果について説明する。
<Effect>
Next, the operation and effect of the engine exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

本実施形態では、DeNOx制御によりNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間をリッチ許可時間として設定し、このリッチ許可時間が経過するまでの間は、リッチ側の第1目標空燃比を適用してDeNOx制御を実行するので、NOx還元によりNOx触媒45から発生されたアンモニアがSCR触媒47で吸着しきれずに放出されてしまうことを適切に抑制しつつ、NOx触媒45におけるNOx還元効率を向上させることができる。特に、本実施形態では、アンモニア吸着量が少ないほどリッチ許可時間を長くするので、NOx触媒45におけるNOx還元効率を効果的に向上させることができる。よって、NOx触媒45のNOx吸蔵量を速やかに低下させて、NOx触媒45のNOx浄化性能を効果的に確保することができる。   In the present embodiment, the rich permission time is set as a time that is at least longer than the time until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed by the DeNOx control, and until the rich permission time elapses, the rich side Since the DeNOx control is executed by applying the first target air-fuel ratio, ammonia generated from the NOx catalyst 45 due to NOx reduction is appropriately prevented from being released without being completely adsorbed by the SCR catalyst 47. The NOx reduction efficiency in the catalyst 45 can be improved. In particular, in the present embodiment, the rich permission time is lengthened as the ammonia adsorption amount decreases, so that the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 can be effectively improved. Therefore, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 can be quickly reduced, and the NOx purification performance of the NOx catalyst 45 can be effectively ensured.

また、本実施形態では、上記のリッチ許可時間が経過した後に、リーン側の第2目標空燃比を適用してDeNOx制御を実行するので、DeNOx制御に起因するSCR触媒47からのアンモニアの放出を抑制しつつ、NOx触媒45に対するDeNOx制御の実行を適切に確保することができる。よって、リッチ許可時間が経過した後も、NOx触媒45のNOx吸蔵量を低下させてNOx浄化性能を適切に確保することができる。   Further, in the present embodiment, after the rich permission time has elapsed, the DeNOx control is performed by applying the lean-side second target air-fuel ratio, so that the release of ammonia from the SCR catalyst 47 due to the DeNOx control is prevented. While suppressing, execution of DeNOx control with respect to the NOx catalyst 45 can be appropriately ensured. Therefore, even after the rich permission time has elapsed, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 can be reduced to appropriately ensure the NOx purification performance.

<変形例>
上記した実施形態では、SCR触媒47のアンモニア吸着量に応じてリッチ許可時間を変化させていたが(図6参照)、他の例では、SCR触媒47のアンモニア吸着量に応じてリッチ許可時間を変化させずに、一定のリッチ許可時間を用いてもよい。この場合、DeNOx制御によりNOx触媒45に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い所定時間を規定し、この所定時間をアンモニア吸着量によらずにリッチ許可時間として一律に設定すればよい。これによっても、DeNOx制御に起因するSCR触媒47からのアンモニア放出の抑制と、NOx触媒45のNOx還元効率の向上の両方を確保することができる。
<Modification>
In the above-described embodiment, the rich permission time is changed according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 (see FIG. 6), but in another example, the rich permission time is changed according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47. A constant rich permission time may be used without changing. In this case, a predetermined time that is at least longer than the time until the oxygen stored in the NOx catalyst 45 is consumed by the DeNOx control is defined, and this predetermined time is uniformly set as the rich permission time regardless of the ammonia adsorption amount. That's fine. This also ensures both suppression of ammonia release from the SCR catalyst 47 due to DeNOx control and improvement of NOx reduction efficiency of the NOx catalyst 45.

また、上記した実施形態では、アクティブDeNOx制御及びパッシブDeNOx制御を行う場合の両方とも、リッチ許可時間が経過するまでの間はリッチ側の第1目標空燃比を適用し、リッチ許可時間が経過した後にリーン側の第2目標空燃比を適用していた。他の例では、このようなリッチ許可時間に基づいた目標空燃比の切り替えをアクティブDeNOx制御にのみ適用してもよい。この場合、パッシブDeNOx制御を行うときには、リッチ許可時間に基づいた目標空燃比の切り替えを行わずに、SCR触媒47のアンモニア吸着量に応じた目標空燃比を設定し、この目標空燃比をパッシブDeNOx制御において継続的に適用すればよい。この目標空燃比の設定方法について、図12を参照して具体的に説明する。   In the above-described embodiment, in both cases of performing the active DeNOx control and the passive DeNOx control, the rich-side first target air-fuel ratio is applied until the rich permission time elapses, and the rich permission time has elapsed. Later, the lean-side second target air-fuel ratio was applied. In another example, switching of the target air-fuel ratio based on such rich permission time may be applied only to active DeNOx control. In this case, when the passive DeNOx control is performed, the target air-fuel ratio is set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 without switching the target air-fuel ratio based on the rich permission time, and this target air-fuel ratio is set to the passive DeNOx. What is necessary is just to apply continuously in control. A method for setting the target air-fuel ratio will be specifically described with reference to FIG.

図12は、本発明の実施形態の変形例による目標空燃比の設定方法についての説明図である。図12は、横軸にSCR触媒47のアンモニア吸着量を示し、縦軸に目標空燃比を示している。図12において、「λ1」は理論空燃比を示し、この理論空燃比λ1よりもリッチ側の空燃比の領域R21は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲を示し、理論空燃比λ1よりもリーン側の空燃比の領域R22は、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元不可能な空燃比の範囲を示している。また、グラフG2は、パッシブDeNOx制御を実行する場合にSCR触媒47のアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を示しており、これはアンモニア吸着量に応じて設定すべき目標空燃比を規定したマップに相当する。   FIG. 12 is an explanatory diagram of a target air-fuel ratio setting method according to a modification of the embodiment of the present invention. In FIG. 12, the horizontal axis represents the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47, and the vertical axis represents the target air-fuel ratio. In FIG. 12, “λ1” indicates the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio region R21 richer than the stoichiometric air-fuel ratio λ1 indicates the air-fuel ratio range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. An air-fuel ratio region R22 that is leaner than the theoretical air-fuel ratio λ1 indicates an air-fuel ratio range in which NOx stored in the NOx catalyst 45 cannot be reduced. Graph G2 shows the target air-fuel ratio that should be set according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 when the passive DeNOx control is executed, and this indicates the target air-fuel ratio that should be set according to the ammonia adsorption amount. Corresponds to the specified map.

グラフG2に示すように、パッシブDeNOx制御を実行する場合に、SCR触媒47のアンモニア吸着量が多くなるほど、NOx触媒45に吸蔵されたNOxを還元可能な空燃比の範囲内(領域R21)において目標空燃比をリーン側に設定するのがよい(例えば0.98付近の空燃比)。これにより、SCR触媒47のアンモニア吸着量が多い場合に、DeNOx制御に起因するSCR触媒47からのアンモニアの放出を抑制しつつ、NOx触媒45に対するDeNOx制御の実行を適切に確保することができる。他方で、グラフG2に示すように、SCR触媒47のアンモニア吸着量が少なくなるほど、目標空燃比をリッチ側に設定するのがよい(例えば0.96付近の空燃比)。これにより、パッシブDeNOx制御によるNOx触媒45におけるNOx還元効率を向上させることができ、NOx触媒45のNOx吸蔵量を速やかに低下させて、NOx触媒45のNOx浄化性能を効果的に確保することが可能となる。   As shown in the graph G2, when the passive DeNOx control is executed, as the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 increases, the target in the air-fuel ratio range (region R21) in which NOx stored in the NOx catalyst 45 can be reduced. It is preferable to set the air-fuel ratio to the lean side (for example, an air-fuel ratio in the vicinity of 0.98). Thereby, when the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 is large, it is possible to appropriately ensure the execution of the DeNOx control for the NOx catalyst 45 while suppressing the release of ammonia from the SCR catalyst 47 due to the DeNOx control. On the other hand, as shown in the graph G2, the target air-fuel ratio should be set to the rich side as the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst 47 decreases (for example, the air-fuel ratio near 0.96). Thereby, the NOx reduction efficiency in the NOx catalyst 45 by the passive DeNOx control can be improved, and the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 45 can be rapidly reduced to effectively ensure the NOx purification performance of the NOx catalyst 45. It becomes possible.

1 吸気通路
5 ターボ過給機
7 吸気シャッター弁
17 燃焼室
20 燃料噴射弁
41 排気通路
43 EGR装置
45 NOx触媒
46 DPF
47 SCR触媒
51 尿素インジェクタ
60 PCM
200 エンジンシステム
E エンジン
EX 排気系
IN 吸気系
Reference Signs List 1 intake passage 5 turbocharger 7 intake shutter valve 17 combustion chamber 20 fuel injection valve 41 exhaust passage 43 EGR device 45 NOx catalyst 46 DPF
47 SCR catalyst 51 Urea injector 60 PCM
200 Engine system E Engine EX Exhaust system IN Intake system

Claims (9)

エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するNOx触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、
上記NOx触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、
排気ガスの空燃比を上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、
を有し、
上記NOx還元制御手段は、
上記NOx還元制御を開始してから所定時間が経過するまでの間、リッチ側の第1空燃比を上記目標空燃比に設定し、上記所定時間が経過した後、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内において上記第1空燃比よりもリーン側の第2空燃比を上記目標空燃比に設定し、
上記所定時間として、上記NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御により上記NOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間を設定
上記NOx還元制御手段は、
上記NOx還元制御として、(1)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するための第1NOx還元制御と、(2)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、上記NOx触媒のNOx吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させて上記NOx吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するための第2NOx還元制御と、を実行し、
上記第1NOx還元制御を実行する場合には、上記第2NOx還元制御を実行する場合よりも、上記所定時間を長くする、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
NOx in the exhaust gas is occluded when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, provided on the exhaust passage of the engine. An exhaust emission control device for an engine having a NOx catalyst that reduces when it is close to a fuel ratio or richer than a stoichiometric air-fuel ratio,
An SCR catalyst that is provided on the exhaust passage downstream of the NOx catalyst and purifies NOx in the exhaust gas by reaction with ammonia;
NOx reduction control means for performing NOx reduction control for setting the air / fuel ratio of the exhaust gas to a target air / fuel ratio at which NOx stored in the NOx catalyst can be reduced, and for reducing NOx stored in the NOx catalyst;
Have
The NOx reduction control means includes:
The first air-fuel ratio on the rich side is set to the target air-fuel ratio until a predetermined time has elapsed after the start of the NOx reduction control, and the NOx stored in the NOx catalyst is stored after the predetermined time has elapsed. A second air-fuel ratio that is leaner than the first air-fuel ratio within a range that can be reduced to the target air-fuel ratio,
The predetermined time is set to a time that is at least longer than the time from the start of the NOx reduction control until the oxygen stored in the NOx catalyst is consumed by the NOx reduction control,
The NOx reduction control means includes:
As the NOx reduction control, (1) first NOx reduction control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration; ) NOx occluded in the NOx catalyst when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is equal to or greater than a predetermined determination amount regardless of whether the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to acceleration of the vehicle. The second NOx reduction control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio in order to reduce the NOx occlusion amount to less than a predetermined amount,
The engine exhaust gas purification apparatus characterized in that when the first NOx reduction control is executed, the predetermined time is made longer than when the second NOx reduction control is executed .
上記SCR触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段を更に有し、
上記NOx還元制御手段は、上記アンモニア吸着量取得手段によって取得されたアンモニア吸着量に基づき上記所定時間を設定する、請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
An ammonia adsorption amount acquisition means for detecting or estimating the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst;
The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the NOx reduction control means sets the predetermined time based on the ammonia adsorption amount acquired by the ammonia adsorption amount acquisition means.
上記NOx還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が多いほど、上記所定時間を短くする、請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置。   The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 2, wherein the NOx reduction control means shortens the predetermined time as the ammonia adsorption amount increases. 上記NOx還元制御手段は、上記NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御により上記NOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間を上記所定時間の最小時間として設定し、この最小時間から、上記アンモニア吸着量が少なくなるほど、上記所定時間を長くしていく、請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置。   The NOx reduction control means sets the time from the start of the NOx reduction control to the consumption of oxygen stored in the NOx catalyst by the NOx reduction control as the minimum time of the predetermined time. 4. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 3, wherein the predetermined time is lengthened as the ammonia adsorption amount decreases. エンジンの排気通路上に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに還元するNOx触媒を有するエンジンの排気浄化装置であって、
上記NOx触媒よりも下流側の排気通路上に設けられ、アンモニアとの反応によって排気ガス中のNOxを浄化するSCR触媒と、
排気ガスの空燃比を上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、
を有し、
上記NOx還元制御手段は、
上記NOx還元制御を開始してから所定時間が経過するまでの間、リッチ側の第1空燃比を上記目標空燃比に設定し、上記所定時間が経過した後、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内において上記第1空燃比よりもリーン側の第2空燃比を上記目標空燃比に設定し、
上記所定時間として、上記NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御により上記NOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間よりも少なくとも長い時間を設定し、
上記NOx還元制御手段は、
上記NOx還元制御として、(1)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するときに、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するための第1NOx還元制御と、(2)車両の加速により排気ガスの空燃比がリッチ側に変化するか否かに関わらずに、上記NOx触媒のNOx吸蔵量が所定の判定量以上である場合に、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させて上記NOx吸蔵量を所定量未満にまで低下させるべく、排気ガスの空燃比を上記目標空燃比に設定するための第2NOx還元制御と、を実行し、
上記第2NOx還元制御を実行する場合にのみ、当該制御を開始してから上記所定時間が経過するまでの間、上記第1空燃比を上記目標空燃比に設定し、上記所定時間が経過した後、上記第2空燃比を上記目標空燃比に設定する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
NOx in the exhaust gas is occluded when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, provided on the exhaust passage of the engine. An exhaust emission control device for an engine having a NOx catalyst that reduces when it is close to a fuel ratio or richer than a stoichiometric air-fuel ratio,
An SCR catalyst that is provided on the exhaust passage downstream of the NOx catalyst and purifies NOx in the exhaust gas by reaction with ammonia;
NOx reduction control means for performing NOx reduction control for setting the air / fuel ratio of the exhaust gas to a target air / fuel ratio at which NOx stored in the NOx catalyst can be reduced, and for reducing NOx stored in the NOx catalyst;
Have
The NOx reduction control means includes:
The first air-fuel ratio on the rich side is set to the target air-fuel ratio until a predetermined time has elapsed after the start of the NOx reduction control, and the NOx stored in the NOx catalyst is stored after the predetermined time has elapsed. A second air-fuel ratio that is leaner than the first air-fuel ratio within a range that can be reduced to the target air-fuel ratio,
The predetermined time is set to a time that is at least longer than the time from the start of the NOx reduction control until the oxygen stored in the NOx catalyst is consumed by the NOx reduction control,
The NOx reduction control means includes:
As the NOx reduction control, (1) first NOx reduction control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to vehicle acceleration; ) NOx occluded in the NOx catalyst when the NOx occlusion amount of the NOx catalyst is equal to or greater than a predetermined determination amount regardless of whether the air-fuel ratio of the exhaust gas changes to the rich side due to acceleration of the vehicle. The second NOx reduction control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio in order to reduce the NOx occlusion amount to less than a predetermined amount,
Only when the second NOx reduction control is executed, the first air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio until the predetermined time elapses after the control is started, and after the predetermined time elapses. An exhaust emission control device for an engine, wherein the second air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio.
上記NOx還元制御手段は、上記第1NOx還元制御を実行する場合には、上記SCR触媒のアンモニア吸着量に応じた目標空燃比に継続的に設定し、上記アンモニア吸着量が多くなるほど、この目標空燃比を上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な範囲内においてリーン側に設定する、請求項に記載のエンジンの排気浄化装置。 When the first NOx reduction control is executed, the NOx reduction control means continuously sets the target air-fuel ratio according to the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst. The engine exhaust purification device according to claim 5 , wherein the fuel ratio is set to a lean side within a range in which NOx stored in the NOx catalyst can be reduced. 上記SCR触媒のアンモニア吸着量を検出又は推定により取得するアンモニア吸着量取得手段を更に有し、An ammonia adsorption amount acquisition means for detecting or estimating the ammonia adsorption amount of the SCR catalyst;
上記NOx還元制御手段は、上記アンモニア吸着量取得手段によって取得されたアンモニア吸着量に基づき上記所定時間を設定する、請求項5又は6に記載のエンジンの排気浄化装置。The engine exhaust purification apparatus according to claim 5 or 6, wherein the NOx reduction control means sets the predetermined time based on the ammonia adsorption amount acquired by the ammonia adsorption amount acquisition means.
上記NOx還元制御手段は、上記アンモニア吸着量が多いほど、上記所定時間を短くする、請求項7に記載のエンジンの排気浄化装置。The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 7, wherein the NOx reduction control means shortens the predetermined time as the ammonia adsorption amount increases. 上記NOx還元制御手段は、上記NOx還元制御を開始してから当該NOx還元制御により上記NOx触媒に吸蔵された酸素が消費されるまでの時間を上記所定時間の最小時間として設定し、この最小時間から、上記アンモニア吸着量が少なくなるほど、上記所定時間を長くしていく、請求項8に記載のエンジンの排気浄化装置。The NOx reduction control means sets the time from the start of the NOx reduction control to the consumption of oxygen stored in the NOx catalyst by the NOx reduction control as the minimum time of the predetermined time. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 8, wherein the predetermined time is lengthened as the ammonia adsorption amount decreases.
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