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JP6264554B2 - Exhaust purification system - Google Patents
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JP6264554B2 - Exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物(NOx)を低減する排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust purification system that reduces nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas of an internal combustion engine.

内燃機関(エンジン)の排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を低減する技術として、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムを用いた排気浄化システムが知られている。尿素SCRシステムを用いた排気浄化システムは、選択還元触媒(SCR触媒)が設けられた排気通路内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがSCR触媒上で排気ガス中のNOxと反応し、NOxが窒素と水に還元(浄化)されるシステムである。   As a technique for reducing nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of an internal combustion engine (engine), an exhaust purification system using a urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system is known. In an exhaust purification system using a urea SCR system, urea water is injected into an exhaust passage provided with a selective reduction catalyst (SCR catalyst), so that urea water is decomposed by the heat of exhaust gas and ammonia is generated. The generated ammonia reacts with NOx in the exhaust gas on the SCR catalyst, and NOx is reduced (purified) to nitrogen and water.

尿素SCRシステムの選択還元触媒(SCR触媒)として、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが従来から知られている(例えば、特許文献1)。浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用いた場合、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に尿素水が噴射される構成とされている。   As a selective reduction catalyst (SCR catalyst) for a urea SCR system, a purification catalyst / particle collection filter in which a flow path of a particle collection filter that collects particulate matter is coated with an SCR catalyst has been known (for example, Patent Document 1). When the purification catalyst / particulate collection filter is used, urea water is injected upstream of the purification catalyst / particulate collection filter.

微粒子捕集フィルターとSCR触媒を組み合わせて、浄化触媒・微粒子捕集フィルターとすることにより、浄化触媒・微粒子捕集フィルターをエンジンに近づけて搭載することができる。このため、排気ガス温度の低下が抑制され、尿素水を噴射できる運転領域が広がる。   By combining the particulate collection filter and the SCR catalyst into a purification catalyst / particulate collection filter, the purification catalyst / particulate collection filter can be mounted close to the engine. For this reason, the fall of exhaust gas temperature is suppressed and the driving | operation area | region which can inject urea water spreads.

微粒子捕集フィルターとSCR触媒を組み合わせた浄化触媒・微粒子捕集フィルターでは、浄化触媒・微粒子捕集フィルターにアンモニアが吸着した場合、アンモニアが脱離する温度まで浄化触媒・微粒子捕集フィルターを昇温させ、アンモニアを脱離させて再生する処理が実施されている。   In the purification catalyst / particulate collection filter that combines the particulate collection filter and the SCR catalyst, when ammonia is adsorbed to the purification catalyst / particulate collection filter, the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter is increased to the temperature at which ammonia is desorbed. And regenerating by desorbing ammonia.

ところで、微粒子捕集フィルターの流路にコーティングされるSCR触媒に触媒貴金属が含まれると、NOx浄化性能が低下する。このため、浄化触媒・微粒子捕集フィルターにおける流路にコーティングされるSCR触媒には、貴金属を添加しないのが一般的である。   By the way, when a catalyst noble metal is included in the SCR catalyst coated on the flow path of the particulate collection filter, the NOx purification performance is lowered. For this reason, it is common that no precious metal is added to the SCR catalyst coated on the flow path in the purification catalyst / particulate collection filter.

浄化触媒・微粒子捕集フィルターは、昇温させることで粒子状物質を燃焼させて強制的に除去する再生運転が実施されているが、SCR触媒には貴金属が添加されていないのが一般的であるため、再生運転を実施しても粒子状物質の燃焼速度が低下し、粒子状物質に燃え残りが生じる虞があった。   The purification catalyst / particulate collection filter is in a regeneration operation in which particulate matter is burned and forcedly removed by raising the temperature, but no precious metal is generally added to the SCR catalyst. For this reason, even if the regeneration operation is carried out, the burning rate of the particulate matter is lowered, and there is a possibility that unburned residue is generated in the particulate matter.

上述した状況から、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが用いられている排気浄化システムでは、アンモニアを脱離させて再生する処理と、粒子状物質の除去を行う再生運転とを的確に実施できる技術が望まれている。   From the situation described above, the exhaust purification system in which the purification catalyst / particulate collection filter coated with the SCR catalyst is used in the flow path of the particulate collection filter that collects particulate matter, regenerates by desorbing ammonia. Therefore, there is a demand for a technique capable of accurately performing the treatment to be performed and the regeneration operation for removing the particulate matter.

特開2013−32706号公報JP 2013-32706 A

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物(NOx)を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来の生成物の脱離を行う再生処理と、粒子状物質の除去を行う再生運転とを的確に実施できるようにした排気浄化システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a purification catalyst / particle collection filter coated with an SCR catalyst in the flow path of a particle collection filter that collects particulate matter, and nitrogen oxide (NOx). In an exhaust purification system that supplies urea water to the exhaust passage to reduce the amount of water, the regeneration process that desorbs the product derived from urea water and the regeneration operation that removes particulate matter can be performed accurately. An object of the present invention is to provide an exhaust purification system.

上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、粒子状物質を捕集すると共に、NOxを選択還元する選択還元触媒が流路にコーティングされた浄化触媒・微粒子捕集フィルターと、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの排気流れ方向上流側の前記排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された粒子状物質を除去するPM再生処理と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された尿素水由来の生成物を脱離させる生成物脱離処理とを実行する制御手段と、を備えた排気浄化システムであって、前記制御手段は、前記生成物が前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着されている際に、前記生成物脱離処理に必要な第1の時間と前記PM再生処理に必要な第2の時間とを比較し、いずれか長い方を前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターのフィルター再生時間とすることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an exhaust purification system of the present invention according to claim 1 is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a selective reduction catalyst for collecting particulate matter and selectively reducing NOx is provided in the flow path. A coated purification catalyst / particulate collection filter; urea water injection means for injecting urea water into the exhaust passage facing the exhaust passage upstream of the purification catalyst / particulate collection filter in the exhaust flow direction; PM regeneration treatment for removing particulate matter adsorbed on the purification catalyst / fine particle collection filter and product desorption treatment for desorption of urea water-derived product adsorbed on the purification catalyst / fine particle collection filter And an exhaust purification system comprising: a control means for executing the following: the control means when the product is adsorbed by the purification catalyst / particulate collection filter. The first time required for the substance desorption process is compared with the second time required for the PM regeneration process, and the longer one is defined as the filter regeneration time of the purification catalyst / particulate collection filter. And

請求項1に係る本発明の排気浄化システムでは、排気に尿素水が供給されることで排気ガスによって昇温されて生成物(アンモニア)が生成され、アンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着され、アンモニアが排気ガス中のNOxと反応してNOxが浄化される。   In the exhaust gas purification system according to the first aspect of the present invention, urea water is supplied to the exhaust gas so that the temperature is raised by the exhaust gas to produce a product (ammonia), and the ammonia is adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter. Then, ammonia reacts with NOx in the exhaust gas to purify NOx.

そして、請求項1に係る本発明では、生成物脱離処理を行う際に、PM再生処理に必要な第2の時間、及び、生成物脱離処理に必要な第1の時間の、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間としているので、生成物を脱離させる運転時に、生成物の脱離を確実に実行できる状態で粒子状物質の除去を行うことができる。   In the present invention according to claim 1, when the product desorption process is performed, any one of the second time required for the PM regeneration process and the first time required for the product desorption process Since the longer time is set as the filter regeneration time, the particulate matter can be removed in a state in which the product can be surely removed during the operation of desorbing the product.

このため、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物(NOx)を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来の生成物の脱離を行う再生処理(アンモニア脱離処理)と、粒子状物質の除去を行う再生運転(PM再生処理)とを的確に実施することが可能になる。   For this reason, a purification catalyst / particulate collection filter coated with an SCR catalyst is used in the flow path of a particulate collection filter that collects particulate matter, and urea water for reducing nitrogen oxides (NOx) is exhausted through the exhaust passage. In an exhaust gas purification system that supplies water, a regeneration process (ammonia desorption process) that desorbs a product derived from urea water and a regeneration operation (PM regeneration process) that removes particulate matter are performed accurately. Is possible.

内燃機関の排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、過給手段よりも排気流れ方向下流側の前記排気通路の排気ガスを、過給手段よりも吸気流れ方向上流側の吸気通路に還流する低圧EGR手段とが備えられた場合、生成物の脱離が的確に実施されるため、生成物を含まない排気ガスを還流させることができる。   Supercharging means that supercharges intake air in the intake passage by exhausting the exhaust passage of the internal combustion engine, and exhaust gas in the exhaust passage downstream of the supercharging means in the exhaust flow direction upstream of the supercharging means in the intake flow direction When the low pressure EGR means for returning to the intake passage is provided, the product is accurately desorbed, so that the exhaust gas not containing the product can be recirculated.

また、請求項2に係る本発明の排気浄化システムは、請求項1に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された前記生成物の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの温度とに基づいて、前記第1の時間を設定することを特徴とする。   The exhaust purification system of the present invention according to claim 2 is the exhaust purification system according to claim 1, wherein the control means includes the amount of the product adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter, The first time is set based on the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter.

請求項2に係る本発明では、吸着された生成物の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの温度(例えば、生成物脱離処理の動作温度よりも高い温度のPM再生処理の動作温度)とにより、生成物脱離処理の時間(アンモニア脱離時間)である第1の時間を設定するので、第1の時間を正確に推定することができ、的確な時間で生成物(アンモニア)を脱離させることができる。   In the present invention according to claim 2, the amount of the adsorbed product and the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter (for example, the operating temperature of the PM regeneration process that is higher than the operating temperature of the product desorption process) Thus, the first time, which is the product desorption treatment time (ammonia desorption time), is set, so that the first time can be accurately estimated, and the product (ammonia) is removed in an accurate time. Can be desorbed.

また、請求項3に係る本発明の排気浄化システムは、請求項2に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記尿素水噴射手段により噴射された尿素水の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターで浄化されたNOx浄化量とに基づいて、吸着された前記生成物の量を推定することを特徴とする。   The exhaust purification system of the present invention according to claim 3 is the exhaust purification system according to claim 2, wherein the control means includes an amount of urea water injected by the urea water injection means, the purification catalyst, The amount of the adsorbed product is estimated based on the NOx purification amount purified by the particulate collection filter.

請求項3に係る本発明では、吸着された生成物の量を、生成物吸着温度の領域で噴射された尿素水の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルターで浄化されたNOx浄化量とで推定するので、第1の時間をより正確に推定することができ、実際の運転に応じて生成物を脱離させることができる。   In the present invention according to claim 3, the amount of the adsorbed product is determined by the amount of urea water injected in the product adsorption temperature region and the NOx purification amount purified by the purification catalyst / particulate collection filter. Since it estimates, 1st time can be estimated more correctly and a product can be desorbed according to an actual driving | operation.

また、請求項4に係る本発明の排気浄化システムは、請求項3に記載の排気浄化システムにおいて、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの前後のNOx量を検出するNOx検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記NOx検出手段の検出情報に基づいて前記NOx浄化量を推定することを特徴とする。   Further, an exhaust purification system of the present invention according to claim 4 is the exhaust purification system according to claim 3, further comprising NOx detection means for detecting NOx amounts before and after the purification catalyst / particulate collection filter, The control means estimates the NOx purification amount based on detection information of the NOx detection means.

請求項4に係る本発明では、NOx検出手段により浄化触媒・微粒子捕集フィルターの前後のNOx量を検出してNOx浄化量を算出するので、NOx浄化量を的確に算出することができる。NOx検出手段としては、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に上流側NOxセンサを設けると共に、下流に下流側NOxセンサを設け、上流側NOxセンサと下流側NOxセンサの検出値の差によりNOx浄化量(アンモニアの吸着量)を算出することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the NOx purification amount is calculated by detecting the NOx amount before and after the purification catalyst / particulate collection filter by the NOx detection means, so that the NOx purification amount can be accurately calculated. As the NOx detection means, an upstream NOx sensor is provided upstream of the purification catalyst / particulate collection filter, and a downstream NOx sensor is provided downstream, and NOx purification is performed based on the difference between the detected values of the upstream NOx sensor and the downstream NOx sensor. The amount (ammonia adsorption amount) can be calculated.

また、請求項5に係る本発明の排気浄化システムは、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記フィルター再生時間が経過した際に、前記生成物の脱離が確認された場合、前記フィルター再生時間を延長することを特徴とする。   Further, the exhaust gas purification system of the present invention according to claim 5 is the exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means is configured such that when the filter regeneration time has elapsed, When desorption of the product is confirmed, the filter regeneration time is extended.

請求項5に係る本発明では、フィルター再生時間が経過した際に、万一、生成物が脱離していても、フィルター再生時間を延長することで、生成物の脱離を確実に完了させることができる。   In the present invention according to claim 5, when the filter regeneration time has elapsed, even if the product is desorbed, the filter regeneration time is extended so that the desorption of the product is surely completed. Can do.

本発明の排気浄化システムの制御装置は、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物(NOx)を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来の生成物の脱離を行う再生処理(アンモニア脱離処理)と、粒子状物質の除去を行う再生運転(PM再生処理)とを的確に実施することが可能になる。   The control device of the exhaust purification system of the present invention uses a purification catalyst / particulate collection filter coated with an SCR catalyst in the flow path of a particulate collection filter that collects particulate matter, and reduces nitrogen oxide (NOx). In an exhaust purification system for supplying urea water to the exhaust passage, a regeneration process (ammonia desorption process) that desorbs products derived from urea water and a regeneration operation (PM regeneration process) that removes particulate matter ) Can be accurately implemented.

本発明の一実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成図である。It is a schematic block diagram showing the system | strain of the exhaust gas purification system which concerns on one Example of this invention. 浄化触媒・微粒子捕集フィルターのフィルター再生処理のフローチャートである。It is a flowchart of the filter regeneration process of a purification catalyst and particulate collection filter.

本実施例の排気浄化システムは、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムを用いた排気浄化システムである。即ち、尿素SCRシステムの選択還元触媒(SCR触媒)として、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが設けられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に尿素水噴射弁が設けられ、排気通路内に尿素水が尿素水噴射弁から噴射される。   The exhaust purification system of the present embodiment is an exhaust purification system using a urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system. That is, as a selective reduction catalyst (SCR catalyst) of the urea SCR system, a purification catalyst / particle collection filter coated with an SCR catalyst is provided in the flow path of a particle collection filter that collects particulate matter. A urea water injection valve is provided upstream of the particulate collection filter, and urea water is injected into the exhaust passage from the urea water injection valve.

尿素水噴射弁から尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニア(生成物)が生成され、生成されたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルターのSCR触媒上で排気ガス中のNOxと反応し、NOxが窒素と水に還元(浄化)されるシステムである。   As urea water is injected from the urea water injection valve, the urea water is decomposed by the heat of the exhaust gas to generate ammonia (product), and the generated ammonia is placed on the SCR catalyst of the purification catalyst / particulate collection filter. The system reacts with NOx in the exhaust gas and NOx is reduced (purified) to nitrogen and water.

そして、浄化触媒・微粒子捕集フィルターからアンモニアの脱離を行う再生処理(アンモニア脱離処理)を行う条件が成立した際に、粒子状物質の除去を行う再生運転(PM再生処理)を実施する。つまり、アンモニア脱離処理を行う際に、PM再生処理に必要な時間(PM再生処理時間:第2の時間)を把握し、アンモニア脱離処理に必要な時間(アンモニア脱離時間:第1の時間)とPM再生処理時間(第2の時間)の、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間としている。   Then, when a condition for performing a regeneration process (ammonia desorption process) for desorbing ammonia from the purification catalyst / particulate collection filter is established, a regeneration operation (PM regeneration process) for removing particulate matter is performed. . That is, when performing the ammonia desorption process, the time necessary for the PM regeneration process (PM regeneration process time: second time) is grasped, and the time necessary for the ammonia desorption process (ammonia desorption time: first time) The longer one of (time) and PM regeneration processing time (second time) is defined as the filter regeneration time.

このため、アンモニア脱離処理の運転時に、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態でPM再生処理を行って粒子状物質の除去を行うことができる。   For this reason, at the time of operation of ammonia desorption treatment, particulate regeneration can be performed by performing PM regeneration processing in a state where ammonia desorption can be reliably performed.

従って、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用い、窒素酸化物(NOx)を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来のアンモニアの脱離を行う再生処理(アンモニア脱離処理)と、粒子状物質の除去を行う再生運転(PM再生処理)とを的確に実施することが可能になる。   Therefore, a purification catalyst / particulate collection filter coated with an SCR catalyst is used in the flow path of the particulate collection filter that collects particulate matter, and urea water for reducing nitrogen oxide (NOx) is supplied to the exhaust passage. In the exhaust purification system to be supplied, it is possible to accurately carry out the regeneration process (ammonia desorption process) for desorbing ammonia derived from urea water and the regeneration operation (PM regeneration process) for removing particulate matter. become.

図1に基づいて本発明の実施例を説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1には本発明の一実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成を示してある。図1に基づいて排気浄化システムを説明する。   FIG. 1 shows a schematic configuration representing a system of an exhaust purification system according to an embodiment of the present invention. The exhaust purification system will be described with reference to FIG.

図に示すように、車両に搭載される内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン(エンジン)1の排気通路としての排気管2には排気浄化装置3が備えられている。エンジン1のシリンダブロック4のボア内にはピストン5が往復動自在に備えられ、ピストン5とシリンダヘッド6との間で燃焼室7が形成されている。ピストン5はコンロッド8を介してクランクシャフト9に接続され、ピストン5の往復運動によってクランクシャフト9が駆動される。   As shown in the figure, an exhaust purification device 3 is provided in an exhaust pipe 2 as an exhaust passage of a multi-cylinder diesel engine (engine) 1 as an internal combustion engine mounted on a vehicle. A piston 5 is provided in the bore of the cylinder block 4 of the engine 1 so as to be able to reciprocate. A combustion chamber 7 is formed between the piston 5 and the cylinder head 6. The piston 5 is connected to the crankshaft 9 via a connecting rod 8, and the crankshaft 9 is driven by the reciprocating motion of the piston 5.

シリンダヘッド6には吸気ポートを介して吸気マニホールド11を含む吸気管12が接続されている。吸気ポートは吸気バルブにより開閉される。また、シリンダヘッド6には排気ポートを介して排気マニホールド13を含む排気管(排気通路)2が接続されている。排気ポートは排気バルブにより開閉される。   An intake pipe 12 including an intake manifold 11 is connected to the cylinder head 6 via an intake port. The intake port is opened and closed by an intake valve. Further, an exhaust pipe (exhaust passage) 2 including an exhaust manifold 13 is connected to the cylinder head 6 through an exhaust port. The exhaust port is opened and closed by an exhaust valve.

シリンダヘッド6には各気筒の燃焼室7に燃料を直接噴射する電子制御式の燃料噴射弁10が設けられ、燃料噴射弁10には図示しないコモンレールから燃料が供給される。コモンレールでは燃料が所定の燃圧に調整され、燃料噴射弁10には所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給される。   The cylinder head 6 is provided with an electronically controlled fuel injection valve 10 that directly injects fuel into the combustion chamber 7 of each cylinder. The fuel injection valve 10 is supplied with fuel from a common rail (not shown). In the common rail, the fuel is adjusted to a predetermined fuel pressure, and high pressure fuel controlled to the predetermined fuel pressure is supplied to the fuel injection valve 10.

吸気管12及び排気管2の途中部には過給機としてターボチャージャ15が設けられ、ターボチャージャ15は排気管2側にタービンが備えられ、タービンに連結されたコンプレッサが吸気管12側に備えられている。エンジン1の排気ガスが排気管2からターボチャージャ15に送られると、排気ガスの流れによりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管12内の吸気が過給される。   A turbocharger 15 is provided in the middle of the intake pipe 12 and the exhaust pipe 2 as a turbocharger. The turbocharger 15 is provided with a turbine on the exhaust pipe 2 side, and a compressor connected to the turbine is provided on the intake pipe 12 side. It has been. When the exhaust gas of the engine 1 is sent from the exhaust pipe 2 to the turbocharger 15, the turbine rotates by the flow of the exhaust gas, and the compressor rotates with the rotation of the turbine to supercharge the intake air in the intake pipe 12. .

ターボチャージャ15の下流側の吸気管12にはインタークーラ16が配され、過給された吸気はインタークーラ16で冷却されて燃焼室7に送られる。インタークーラ16の下流側の吸気管12には、吸気管12を開閉するスロットルバルブ17が設けられている。図示は省略したが、スロットルバルブ17の下流側の吸気管12には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ、吸気マニホールド11内の圧力を検出するインマニ圧センサが備えられている。   An intercooler 16 is disposed in the intake pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 15, and the supercharged intake air is cooled by the intercooler 16 and sent to the combustion chamber 7. A throttle valve 17 for opening and closing the intake pipe 12 is provided in the intake pipe 12 on the downstream side of the intercooler 16. Although not shown, the intake pipe 12 on the downstream side of the throttle valve 17 is provided with an intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature and an intake manifold pressure sensor for detecting the pressure in the intake manifold 11.

ターボチャージャ15の上流側の排気管2には高圧EGR管31の一端が接続され、高圧EGR管31の他端はスロットルバルブ17の下流側(ターボチャージャ15の下流側)の吸気管12に連通している。高圧EGR管31には高圧EGRクーラ32が設けられ、高圧EGR管31の吸気管12との接続部には高圧EGRバルブ33が設けられている。   One end of a high-pressure EGR pipe 31 is connected to the exhaust pipe 2 upstream of the turbocharger 15, and the other end of the high-pressure EGR pipe 31 communicates with the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 17 (downstream of the turbocharger 15). doing. A high pressure EGR cooler 32 is provided in the high pressure EGR pipe 31, and a high pressure EGR valve 33 is provided in a connection portion of the high pressure EGR pipe 31 with the intake pipe 12.

高圧EGRバルブ33を開くことで、ターボチャージャ15の上流側の排気管2を流れる排気ガスの一部が高圧EGR管31に導入され、高圧EGR管31に導入された排気ガスは高圧EGRクーラ32で冷却されてターボチャージャ15の下流側の吸気管12に供給される。排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン1の燃焼室7内の燃焼温度を低下させ、NOxの排出量を低減させることができる。   By opening the high pressure EGR valve 33, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 upstream of the turbocharger 15 is introduced into the high pressure EGR pipe 31, and the exhaust gas introduced into the high pressure EGR pipe 31 is introduced into the high pressure EGR cooler 32. And is supplied to the intake pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 15. By recirculating a part of the exhaust gas to the intake air, the combustion temperature in the combustion chamber 7 of the engine 1 can be lowered and the amount of NOx emission can be reduced.

ターボチャージャ15の下流側の排気管2には、ディーゼル酸化触媒(酸化触媒)21及び排気浄化用の浄化装置23が備えられている。酸化触媒21に排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO)が生成される。 The exhaust pipe 2 on the downstream side of the turbocharger 15 is provided with a diesel oxidation catalyst (oxidation catalyst) 21 and a purification device 23 for exhaust purification. When exhaust gas flows into the oxidation catalyst 21, nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas is oxidized to generate nitrogen dioxide (NO 2 ).

浄化装置23は、粒子状物質を捕集するディーゼル微粒子捕集フィルターの流路に、選択還元触媒(SCR触媒)がコーティングされた、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22を備えている。そして、酸化触媒21と浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の間の排気管2には、尿素水噴射手段としての尿素水噴射弁28が設けられている。   The purification device 23 includes a purification catalyst / particle collection filter 22 in which a selective reduction catalyst (SCR catalyst) is coated on a flow path of a diesel particle collection filter that collects particulate matter. The exhaust pipe 2 between the oxidation catalyst 21 and the purification catalyst / particulate collection filter 22 is provided with a urea water injection valve 28 as urea water injection means.

浄化触媒・微粒子捕集フィルター22にコーティングされているSCR触媒は、酸点が弱くされてアンモニアの吸着性能が低くされている。   The SCR catalyst coated on the purification catalyst / particulate collection filter 22 has a weak acid point and a low ammonia adsorption performance.

排気ガス中の微粒子状物質(PM)が浄化触媒・微粒子捕集フィルター22で捕集される。浄化触媒・微粒子捕集フィルター22で捕集されたPMは、排気ガス中のNOによって酸化(燃焼)されCOとして排出され、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に残存するNOはNに分解されて排出される。 Particulate matter (PM) in the exhaust gas is collected by the purification catalyst / particulate collection filter 22. The PM collected by the purification catalyst / particulate collection filter 22 is oxidized (combusted) by NO 2 in the exhaust gas and discharged as CO 2. The NO 2 remaining in the purification catalyst / particulate collection filter 22 is N 2. It is decomposed and discharged.

浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の手前側の排気管2にはミキサ29が備えられ、尿素水噴射弁28から噴射された尿素水は、ミキサ29で拡散されて浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に均等に接触する。   The exhaust pipe 2 on the front side of the purification catalyst / particulate collection filter 22 is provided with a mixer 29, and urea water injected from the urea water injection valve 28 is diffused by the mixer 29 to be purified catalyst / particulate collection filter 22. Contact evenly.

尿素水噴射弁28から排気管2内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター22のSCR触媒上で排気ガス中のNOxと反応し、NOxが窒素と水に還元(浄化)される。   The urea water is injected into the exhaust pipe 2 from the urea water injection valve 28, whereby the urea water is decomposed by the heat of the exhaust gas to generate ammonia, and the generated ammonia is passed through the purification catalyst / particulate collection filter 22. It reacts with NOx in the exhaust gas on the SCR catalyst, and NOx is reduced (purified) to nitrogen and water.

尿素水が加水分解してアンモニアが生成される温度は、例えば、200℃以上である。アンモニアの吸着量を可能な限り少なくするため、尿素水を噴射する温度域は、例えば、300℃以上に設定される。   The temperature at which urea water is hydrolyzed to produce ammonia is, for example, 200 ° C. or higher. In order to reduce the adsorption amount of ammonia as much as possible, the temperature range for injecting the urea water is set to, for example, 300 ° C. or higher.

酸化触媒21の上流側には、NOx検出手段としての上流側NOxセンサ55が設けられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の下流側にはNOx検出手段としての下流側NOxセンサ56が設けられている。下流側NOxセンサ56で検出されるNOx量の検出値が、上流側NOxセンサ55で検出されるNOx量の検出値よりも値が高い時に、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22からアンモニアが排出していることが検出される。   An upstream NOx sensor 55 as NOx detection means is provided upstream of the oxidation catalyst 21, and a downstream NOx sensor 56 as NOx detection means is provided downstream of the purification catalyst / particulate collection filter 22. Yes. When the detected value of the NOx amount detected by the downstream NOx sensor 56 is higher than the detected value of the NOx amount detected by the upstream NOx sensor 55, ammonia is discharged from the purification catalyst / particulate collection filter 22. Is detected.

つまり、上流側NOxセンサ55と下流側NOxセンサ56で検出されるNOx量の検出値に基づいて、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度を加味することで、NOxの浄化量が推定される。   That is, based on the detected value of the NOx amount detected by the upstream NOx sensor 55 and the downstream NOx sensor 56, the purification amount of NOx is estimated by taking the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter 22 into consideration. .

尚、酸化触媒21の上流側に上流側NOxセンサ55を設けたが、酸化触媒21と尿素水噴射弁28の間に上流側NOxセンサ55を設けることも可能である。   Although the upstream NOx sensor 55 is provided on the upstream side of the oxidation catalyst 21, the upstream NOx sensor 55 may be provided between the oxidation catalyst 21 and the urea water injection valve 28.

また、酸化触媒21の上流側には、第1温度センサ57が備えられ、ミキサ29と浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の間には、第2温度センサ58が備えられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の下流側には、第3温度センサ59が備えられている。   A first temperature sensor 57 is provided upstream of the oxidation catalyst 21, and a second temperature sensor 58 is provided between the mixer 29 and the purification catalyst / particle collection filter 22, and the purification catalyst / particle collection is performed. A third temperature sensor 59 is provided on the downstream side of the collecting filter 22.

第1温度センサ57で検出される排気ガスの温度により酸化触媒21の温度が推定され、第2温度センサ58で検出される排気ガスの温度により浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度が推定され、第3温度センサ59で検出される排気ガスの温度により後述する低圧EGRフィルターの温度が推定される。   The temperature of the oxidation catalyst 21 is estimated from the temperature of the exhaust gas detected by the first temperature sensor 57, and the temperature of the purification catalyst / particle collection filter 22 is estimated from the temperature of the exhaust gas detected by the second temperature sensor 58. The temperature of the low-pressure EGR filter described later is estimated from the temperature of the exhaust gas detected by the third temperature sensor 59.

一方、浄化装置23の下流側で第3温度センサ59、または、下流側NOxセンサ56よりも下流側の排気管2には還流ラインとしての低圧EGR管51の一端が接続され、低圧EGR管51の他端はターボチャージャ15の上流側の吸気管12に連通している。低圧EGR管51には低圧EGRクーラ52が設けられ、低圧EGR管51の排気管2との接続部の近傍にはEGR開閉手段としての低圧EGRバルブ53が設けられている。   On the other hand, one end of a low pressure EGR pipe 51 serving as a reflux line is connected to the exhaust pipe 2 downstream of the third temperature sensor 59 or the downstream NOx sensor 56 on the downstream side of the purification device 23, and the low pressure EGR pipe 51. Is connected to the intake pipe 12 on the upstream side of the turbocharger 15. The low pressure EGR pipe 51 is provided with a low pressure EGR cooler 52, and a low pressure EGR valve 53 as an EGR opening / closing means is provided in the vicinity of the connection portion of the low pressure EGR pipe 51 with the exhaust pipe 2.

低圧EGR管51の低圧EGRバルブ53と低圧EGRクーラ52の間には低圧EGRフィルター50が設けられ、低圧EGRフィルター50には流路に酸化触媒がコーティングされている。第3温度センサ59で低圧EGRフィルター50の温度が酸化触媒の活性温度よりも高い状態が測定されている場合、低圧EGR管51に流入する排気ガスにアンモニアが混入しても、酸化触媒で酸化されて無害化される。   A low pressure EGR filter 50 is provided between the low pressure EGR valve 53 and the low pressure EGR cooler 52 of the low pressure EGR pipe 51, and the flow path of the low pressure EGR filter 50 is coated with an oxidation catalyst. When the third temperature sensor 59 measures the state where the temperature of the low pressure EGR filter 50 is higher than the activation temperature of the oxidation catalyst, even if ammonia is mixed into the exhaust gas flowing into the low pressure EGR pipe 51, the oxidation catalyst oxidizes. To be detoxified.

尚、低圧EGRフィルター50を低圧EGRクーラ52と一体に設けることが可能である。また、低圧EGRフィルター50を浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の出口側に一体に設けることも可能である。   The low pressure EGR filter 50 can be provided integrally with the low pressure EGR cooler 52. Further, the low-pressure EGR filter 50 can be integrally provided on the outlet side of the purification catalyst / particulate collection filter 22.

低圧EGRバルブ53を開くことで、ターボチャージャ15の下流側の排気管2を流れる排気ガスの一部が低圧EGR管51に導入され、低圧EGR管51に導入された排気ガスは、低圧EGRフィルター50で浄化された後、低圧EGRクーラ52で冷却されてターボチャージャ15の上流側の吸気管12に供給される。   By opening the low pressure EGR valve 53, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 2 on the downstream side of the turbocharger 15 is introduced into the low pressure EGR pipe 51, and the exhaust gas introduced into the low pressure EGR pipe 51 is converted into the low pressure EGR filter. After being purified at 50, it is cooled by the low pressure EGR cooler 52 and supplied to the intake pipe 12 upstream of the turbocharger 15.

低圧EGR装置により排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン1の燃焼室7内の燃焼温度を低下させたり、燃焼室内の燃焼ガスをリッチ化させたりすることで、NOxの排出量を低減させることができる。ターボチャージャ15による過給が十分に必要となる運転状態(空気量を確保する必要がある運転状態)の場合であっても、低圧EGR装置を用いてNOxの排出量を低減することができる。   NOx emissions are reduced by lowering the combustion temperature in the combustion chamber 7 of the engine 1 or enriching the combustion gas in the combustion chamber by recirculating a part of the exhaust gas to the intake air by the low pressure EGR device. Can be reduced. Even in the operation state where the turbocharger 15 needs to be supercharged sufficiently (the operation state where it is necessary to secure the air amount), the low-pressure EGR device can be used to reduce the NOx emission amount.

車両には、制御手段として電子制御ユニット(ECU)40が備えられ、ECU40には入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ECU40にはセンサ類からの情報が入力され、センサ類の情報に基づいて排気浄化装置3を含むエンジン1の総合的な制御がECU40により行われる。   The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) 40 as a control means, and the ECU 40 is provided with an input / output device, a storage device for storing a control program, a control map, and the like, a central processing unit, timers and counters. Yes. Information from sensors is input to the ECU 40, and comprehensive control of the engine 1 including the exhaust purification device 3 is performed by the ECU 40 based on the information of the sensors.

上述した排気浄化システムでは、予め設定されたインターバルにより、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に堆積した粒子状物質の除去を行う再生運転(PM再生処理)が実施される。例えば、追加燃料を供給する等して浄化触媒・微粒子捕集フィルター22を昇温し(例えば、400℃以上)、粒子状物質を燃焼させて除去する運転が実施される。   In the exhaust purification system described above, a regeneration operation (PM regeneration process) for removing particulate matter deposited on the purification catalyst / particulate collection filter 22 is performed at a preset interval. For example, the purification catalyst / particulate collection filter 22 is heated by supplying additional fuel or the like (for example, 400 ° C. or more), and the particulate matter is burned and removed.

また、尿素水噴射弁28からの尿素水の噴射状況に応じ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着したアンモニアの脱離を行う再生処理(アンモニア脱離処理)が実施される。例えば、追加燃料を供給する等して浄化触媒・微粒子捕集フィルター22を昇温し(脱離温度以上)、アンモニアを脱離する運転が実施される。   In addition, a regeneration process (ammonia desorption process) is performed to desorb ammonia adsorbed on the purification catalyst / particle collection filter 22 according to the urea water injection status from the urea water injection valve 28. For example, an operation of desorbing ammonia is performed by supplying additional fuel or the like to raise the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter 22 (desorption temperature or higher).

ECU40では、アンモニア脱離処理を行う条件が成立した際に、PM再生処理を実施するようにしている。つまり、アンモニア脱離処理を行う際に、アンモニア脱離処理に必要な時間(第1の時間:以下、アンモニア脱離処理時間という)とPM再生処理に必要な時間(第2の時間:以下、PM再生処理時間という)とを把握し、いずれか長い方の時間をフィルター再生時間としてPM再生処理を実施する。   In the ECU 40, the PM regeneration process is performed when a condition for performing the ammonia desorption process is satisfied. That is, when performing the ammonia desorption treatment, the time required for the ammonia desorption treatment (first time: hereinafter referred to as ammonia desorption treatment time) and the time required for the PM regeneration treatment (second time: hereinafter) PM regeneration processing time), and the PM regeneration processing is performed using the longer time as the filter regeneration time.

ECU40は、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着されたアンモニアの量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度(PM再生処理の時の昇温温度)とにより、アンモニア脱離処理時間を設定する。   The ECU 40 determines the ammonia desorption processing time based on the amount of ammonia adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter 22 and the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter 22 (temperature rise during PM regeneration). Set.

そして、吸着されたアンモニアの量は、アンモニア吸着温度の領域で尿素水噴射弁28から噴射された尿素水の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22で浄化されたNOx浄化量とで推定する。   The amount of adsorbed ammonia is estimated from the amount of urea water injected from the urea water injection valve 28 in the ammonia adsorption temperature region and the NOx purification amount purified by the purification catalyst / particle collection filter 22. .

具体的には、まず、尿素水噴射弁28から噴射された尿素水の量と尿素水の加水分解反応式(下記(1)式)に基づき、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に添加されたアンモニア量を算出する。この際、第2温度センサ58で検出される温度が加味される。
CO(NH+HO→2NH+CO ・・・ (1)
Specifically, first, it was added to the purification catalyst / particulate collection filter 22 based on the amount of urea water injected from the urea water injection valve 28 and the hydrolysis reaction formula of the urea water (the following formula (1)). Calculate the amount of ammonia. At this time, the temperature detected by the second temperature sensor 58 is taken into account.
CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (1)

次に、NOx浄化に消費されたアンモニア量を、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22で浄化されたNOx浄化量と、浄化触媒上でのNOxの分解反応式(下記(2)式)に基づいて算出する。
NO+NO+2NH→2N+3HO ・・・ (2)
Next, the amount of ammonia consumed for NOx purification is determined based on the NOx purification amount purified by the purification catalyst / particulate collection filter 22 and the NOx decomposition reaction formula (the following formula (2)) on the purification catalyst. calculate.
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (2)

そして、(1)式で算出された添加されたアンモニア量から、(2)式で算出されたNOx浄化に消費されたアンモニア量を減算することで、吸着されたアンモニア量を算出する。   Then, the amount of adsorbed ammonia is calculated by subtracting the amount of ammonia consumed for NOx purification calculated by equation (2) from the amount of ammonia added calculated by equation (1).

尚、NOx浄化量は、上流側NOxセンサ55と下流側NOxセンサ56の検出値の差に基づき、第2温度センサ58で検出される温度が加味されて、算出される。   Note that the NOx purification amount is calculated based on the difference between the detected values of the upstream NOx sensor 55 and the downstream NOx sensor 56, taking into account the temperature detected by the second temperature sensor 58.

即ち、ECU40には、上流側NOxセンサ55と下流側NOxセンサ56の検出値の情報と第2温度センサ58の検出値の情報が入力される。   That is, the ECU 40 receives information on the detection values of the upstream NOx sensor 55 and the downstream NOx sensor 56 and information on the detection value of the second temperature sensor 58.

図2に基づいて排気浄化システムの具体的な処理を説明する。   Specific processing of the exhaust purification system will be described based on FIG.

図2には浄化触媒・微粒子捕集フィルターの再生処理を行うためのフローチャートを示してある。   FIG. 2 shows a flowchart for performing a regeneration process of the purification catalyst / particulate collection filter.

ステップS1でアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着しているか否かが判断される。即ち、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度がアンモニアの吸着温度域にある状態で、尿素水の噴射がされているかが判断される。ステップS1でアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着していないと判断された場合、アンモニア脱離処理は実施されないので、処理が終了となる。   In step S1, it is determined whether ammonia is adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter 22. That is, it is determined whether urea water is injected in a state where the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter 22 is in the ammonia adsorption temperature range. If it is determined in step S1 that ammonia is not adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter 22, the ammonia desorption process is not performed, and the process ends.

ステップS1でアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着していると判断された場合、アンモニア脱離処理を実行するため、ステップS2でアンモニアの吸着量が算出され、ステップS3でアンモニア脱離時間T1が算出される。   If it is determined in step S1 that ammonia is adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter 22, the amount of ammonia adsorbed is calculated in step S2 to perform ammonia desorption processing, and ammonia desorption in step S3. Time T1 is calculated.

尚、アンモニアの吸着量は、前述のとおり、尿素水噴射弁28から噴射された尿素水の量、上流側NOxセンサ55と下流側NOxセンサ56の検出値、第2温度センサ58で検出される浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度に基づいて算出される。また、アンモニア脱離時間T1は、アンモニアの吸着量と浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度に基づいて算出される。   As described above, the ammonia adsorption amount is detected by the amount of urea water injected from the urea water injection valve 28, the detection values of the upstream NOx sensor 55 and the downstream NOx sensor 56, and the second temperature sensor 58. It is calculated based on the temperature of the purification catalyst / particle collection filter 22. The ammonia desorption time T1 is calculated based on the amount of ammonia adsorbed and the temperature of the purification catalyst / fine particle collection filter 22.

アンモニア脱離処理を実行する際に、PM再生処理時間が把握される。即ち、ステップS4で微粒子(PM)の堆積量が算出され、PMの堆積量に基づいて、ステップS5でPM再生処理時間T2が算出される。   When executing the ammonia desorption process, the PM regeneration process time is grasped. That is, the deposition amount of the particulates (PM) is calculated in step S4, and the PM regeneration processing time T2 is calculated in step S5 based on the PM deposition amount.

ステップS6でアンモニア脱離時間T1とPM再生処理時間T2が比較され、ステップS6でアンモニア脱離時間T1がPM再生処理時間T2よりも長いと判断された場合、ステップS7でフィルター再生時間をT1と設定する。ステップS6でアンモニア脱離時間T1がPM再生処理時間T2よりも長くないと判断された場合、ステップS8でフィルター再生時間をT2と設定する。   In step S6, the ammonia desorption time T1 and the PM regeneration processing time T2 are compared. If it is determined in step S6 that the ammonia desorption time T1 is longer than the PM regeneration processing time T2, the filter regeneration time is set to T1 in step S7. Set. If it is determined in step S6 that the ammonia desorption time T1 is not longer than the PM regeneration processing time T2, the filter regeneration time is set to T2 in step S8.

尚、アンモニア脱離時間T1とPM再生処理時間T2が等しいと判断された場合、アンモニア脱離時間T1がPM再生処理時間T2よりも長いとみなして、ステップS7に移行する。この場合、ステップS8に移行することも可能である。   If it is determined that the ammonia desorption time T1 is equal to the PM regeneration processing time T2, the ammonia desorption time T1 is considered to be longer than the PM regeneration processing time T2, and the process proceeds to step S7. In this case, it is also possible to move to step S8.

フィルター再生時間を設定した後、ステップS9でフィルター再生処理が実行される。例えば、フィルター再生時間がT1に設定された場合、アンモニア脱離時間T1でPM再生処理を動作させる。ステップS10でフィルター再生時間が経過したか否かが判断され、フィルター再生時間が経過するまでステップS9に移行してステップS10の判断を繰り返す。   After setting the filter regeneration time, a filter regeneration process is executed in step S9. For example, when the filter regeneration time is set to T1, the PM regeneration process is operated at the ammonia desorption time T1. In step S10, it is determined whether or not the filter regeneration time has elapsed. The process proceeds to step S9 and the determination in step S10 is repeated until the filter regeneration time has elapsed.

ステップS10でフィルター再生時間が経過したと判断された場合、ステップS11でアンモニアの排出がないか否かが判断される。より具体的には、上流側NOxセンサ55と下流側NOxセンサ56の検出値を比較し、下流側NOxセンサ56の検出値の方が大きい場合、アンモニアの排出があると判断される。   If it is determined in step S10 that the filter regeneration time has elapsed, it is determined in step S11 whether or not ammonia is discharged. More specifically, the detection values of the upstream NOx sensor 55 and the downstream NOx sensor 56 are compared. If the detection value of the downstream NOx sensor 56 is larger, it is determined that ammonia is discharged.

ステップS11でアンモニアの排出がないと判断された場合、即ち、下流側NOxセンサ56の検出値よりも上流側NOxセンサ55の検出値の方が大きい場合、処理が終了となる。ステップS11でアンモニアの排出があると判断された場合、ステップS12でフィルター再生時間を延長してアンモニアの排出がなくなるまでステップS11の判断を繰り返す。   If it is determined in step S11 that ammonia is not discharged, that is, if the detected value of the upstream NOx sensor 55 is larger than the detected value of the downstream NOx sensor 56, the process ends. If it is determined in step S11 that ammonia is discharged, the filter regeneration time is extended in step S12, and the determination in step S11 is repeated until there is no ammonia discharge.

つまり、フィルター再生時間が経過してアンモニア脱離処理及びPM再生処理が終了した時、万一、アンモニアが排出されていた場合であっても、フィルター再生時間を延長してアンモニアの排出がなくなるまでフィルター再生処理が実行される。   That is, when the ammonia regeneration process and PM regeneration process are completed after the filter regeneration time has elapsed, even if ammonia has been exhausted, the filter regeneration time should be extended until no ammonia is exhausted. Filter regeneration processing is executed.

上述した排気浄化システムでは、アンモニア脱離処理を行う条件が成立した際に、アンモニア脱離時間とPM再生処理時間の、いずれか長い方の動作時間をフィルター再生時間としてPM再生処理の温度条件でフィルター再生処理が実行される。   In the exhaust purification system described above, when the conditions for performing the ammonia desorption treatment are satisfied, the longer operation time of the ammonia desorption time or the PM regeneration treatment time is used as the filter regeneration time at the temperature condition of the PM regeneration treatment. Filter regeneration processing is executed.

これにより、アンモニア脱離処理をフィルター再生処理の温度(例えば、400℃以上)で実施することができ、アンモニアの脱離を確実に実行することができる。そして、アンモニア脱離処理の運転時に、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態でPM再生処理を行って粒子状物質の除去を行うことができる。   Thereby, the ammonia desorption process can be performed at the temperature of the filter regeneration process (for example, 400 ° C. or more), and the desorption of ammonia can be reliably performed. Then, during the operation of ammonia desorption treatment, particulate matter can be removed by performing PM regeneration processing in a state where ammonia desorption can be reliably performed.

つまり、PM再生処理のインターバルよりも頻度が高いアンモニア脱離処理の実行時に、PM再生処理も同時に実施することができ、アンモニアの脱離を確実に実行できる状態で、粒子状物質の燃焼残りを低減することができる。   In other words, when the ammonia desorption process is performed at a frequency higher than the interval of the PM regeneration process, the PM regeneration process can also be performed at the same time. Can be reduced.

従って、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、SCR触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルター22を用い、窒素酸化物(NOx)を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、尿素水由来のアンモニアの脱離を行うアンモニア脱離処理と、粒子状物質の除去を行うPM再生処理とを的確に実施することが可能になる。   Therefore, the purification catalyst / fine particle collection filter 22 coated with the SCR catalyst is used in the flow path of the fine particle collection filter for collecting the particulate matter, and urea water for reducing nitrogen oxide (NOx) is exhausted through the exhaust passage. In the exhaust gas purification system supplied to the exhaust gas, it is possible to accurately perform an ammonia desorption process for desorbing ammonia derived from urea water and a PM regeneration process for removing particulate matter.

また、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着されたアンモニアの量と浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の温度に基づいてアンモニア脱離時間を算出しているため、より的確にアンモニアの脱離処理とPM再生処理を実施することができる。   In addition, since the ammonia desorption time is calculated based on the amount of ammonia adsorbed on the purification catalyst / particle collection filter 22 and the temperature of the purification catalyst / particle collection filter 22, the ammonia desorption treatment is more accurately performed. And PM regeneration processing can be performed.

また、吸着されたアンモニアの量は、尿素水噴射弁28により噴射された尿素水の量と、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22で浄化されたNOx浄化量とに基づいて算出している。このため、アンモニアの吸着量を正確に推定することが可能となり、アンモニアの脱離時間をより正確に推定することができる。   The amount of adsorbed ammonia is calculated based on the amount of urea water injected by the urea water injection valve 28 and the NOx purification amount purified by the purification catalyst / particle collection filter 22. For this reason, it is possible to accurately estimate the adsorption amount of ammonia, and it is possible to more accurately estimate the desorption time of ammonia.

さらに、NOx浄化量は、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の前後に配置されたNOxセンサ(上流側NOxセンサ55、下流側NOxセンサ56)で検出されたNOx量に基づいて推定されるため、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着されたアンモニアの量をより正確に推定することができる。   Further, the NOx purification amount is estimated based on the NOx amount detected by the NOx sensors (upstream NOx sensor 55, downstream NOx sensor 56) disposed before and after the purification catalyst / particulate collection filter 22, The amount of ammonia adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter 22 can be estimated more accurately.

また、NOxセンサの検出値を用いて浄化触媒・微粒子捕集フィルター22から排出されるアンモニアの量を推定しているため、アンモニアを検出するための別の検出手段を設けることなく、安価な検出手段でアンモニアの排出を検出することができる。   In addition, since the amount of ammonia discharged from the purification catalyst / particulate collection filter 22 is estimated using the detection value of the NOx sensor, inexpensive detection can be performed without providing another detection means for detecting ammonia. A means for detecting ammonia emissions.

尚、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22の下流側にアンモニアを直接検出するアンモニアセンサを設けることも可能である。その場合、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22からのアンモニアの排出を容易に検出することができる。また、浄化触媒・微粒子捕集フィルター22に吸着されるアンモニアの量も容易に推定することが可能である。   An ammonia sensor that directly detects ammonia can be provided on the downstream side of the purification catalyst / particulate collection filter 22. In that case, the discharge of ammonia from the purification catalyst / particulate collection filter 22 can be easily detected. Further, it is possible to easily estimate the amount of ammonia adsorbed on the purification catalyst / fine particle collection filter 22.

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物(NOx)を低減する排気浄化システムの産業分野で利用することができる。   The present invention can be used in the industrial field of exhaust purification systems that reduce nitrogen oxides (NOx) in exhaust gases of internal combustion engines.

1 多気筒ディーゼルエンジン(エンジン)
2 排気管
3 排気浄化装置
4 シリンダブロック
5 ピストン
6 シリンダヘッド
7 燃焼室
8 コンロッド
9 クランクシャフト
10 燃料噴射弁
11 吸気マニホールド
12 吸気管
13 排気マニホールド
15 ターボチャージャ
16 インタークーラ
17 スロットルバルブ
21 ディーゼル酸化触媒(酸化触媒)
22 浄化触媒・微粒子捕集フィルター
23 浄化装置
28 尿素水噴射弁
29 ミキサ
31 高圧EGR管
32 高圧EGRクーラ
33 高圧EGRバルブ
40 電子制御ユニット(ECU)
50 低圧EGRフィルター
51 低圧EGR管
52 低圧EGRクーラ
53 低圧EGRバルブ
55 上流側NOxセンサ
56 下流側NOxセンサ
57 第1温度センサ
58 第2温度センサ
59 第3温度センサ
1 Multi-cylinder diesel engine (engine)
2 Exhaust pipe 3 Exhaust gas purification device 4 Cylinder block 5 Piston 6 Cylinder head 7 Combustion chamber 8 Connecting rod 9 Crankshaft 10 Fuel injection valve 11 Intake manifold 12 Intake pipe 13 Exhaust manifold 15 Turbocharger 16 Intercooler 17 Throttle valve 21 Diesel oxidation catalyst ( Oxidation catalyst)
22 Purification catalyst / particulate collection filter 23 Purification device 28 Urea water injection valve 29 Mixer 31 High pressure EGR pipe 32 High pressure EGR cooler 33 High pressure EGR valve 40 Electronic control unit (ECU)
50 Low Pressure EGR Filter 51 Low Pressure EGR Pipe 52 Low Pressure EGR Cooler 53 Low Pressure EGR Valve 55 Upstream NOx Sensor 56 Downstream NOx Sensor 57 First Temperature Sensor 58 Second Temperature Sensor 59 Third Temperature Sensor

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられ、粒子状物質を捕集すると共に、NOxを選択還元する選択還元触媒が流路にコーティングされた浄化触媒・微粒子捕集フィルターと、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの排気流れ方向上流側の前記排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された粒子状物質を除去するPM再生処理と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された尿素水由来の生成物を脱離させる生成物脱離処理とを実行する制御手段と、
を備えた排気浄化システムであって、
前記制御手段は、
前記生成物が前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着されている際に、前記生成物脱離処理に必要な第1の時間と前記PM再生処理に必要な第2の時間とを比較し、いずれか長い方を前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターのフィルター再生時間とする
ことを特徴とする排気浄化システム。
A purification catalyst / particulate collection filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, which collects particulate matter and selectively reduces NOx, and the flow path is coated with a selective reduction catalyst;
Urea water injection means for injecting urea water into the exhaust in the exhaust passage facing the exhaust passage upstream of the purification catalyst / particulate collection filter in the exhaust flow direction;
PM regeneration treatment for removing particulate matter adsorbed on the purification catalyst / fine particle collection filter and product desorption treatment for desorption of urea water-derived product adsorbed on the purification catalyst / fine particle collection filter Control means for executing
An exhaust purification system comprising:
The control means includes
When the product is adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter, a first time required for the product desorption treatment and a second time required for the PM regeneration treatment are compared, An exhaust purification system characterized in that the longer one is the filter regeneration time of the purification catalyst / particulate collection filter.
請求項1に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターに吸着された前記生成物の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの温度とに基づいて、前記第1の時間を設定する
ことを特徴とする排気浄化システム。
The exhaust purification system according to claim 1,
The control means includes
The exhaust purification system characterized in that the first time is set based on the amount of the product adsorbed on the purification catalyst / particulate collection filter and the temperature of the purification catalyst / particulate collection filter. .
請求項2に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記尿素水噴射手段により噴射された尿素水の量と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターで浄化されたNOx浄化量とに基づいて、吸着された前記生成物の量を推定する
ことを特徴とする排気浄化システム。
The exhaust purification system according to claim 2,
The control means includes
The amount of the adsorbed product is estimated based on the amount of urea water injected by the urea water injection means and the NOx purification amount purified by the purification catalyst / particulate collection filter. Exhaust purification system.
請求項3に記載の排気浄化システムにおいて、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターの前後のNOx量を検出するNOx検出手段を更に備え、
前記制御手段は、
前記NOx検出手段の検出情報に基づいて前記NOx浄化量を推定する
ことを特徴とする排気浄化システム。
The exhaust purification system according to claim 3,
Further comprising NOx detection means for detecting the amount of NOx before and after the purification catalyst / particulate collection filter,
The control means includes
An exhaust purification system, wherein the NOx purification amount is estimated based on detection information of the NOx detection means.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記フィルター再生時間が経過した際に、前記生成物の脱離が確認された場合、前記フィルター再生時間を延長する
ことを特徴とする排気浄化システム。
The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 4,
The control means includes
The exhaust gas purification system is characterized by extending the filter regeneration time when desorption of the product is confirmed when the filter regeneration time has elapsed.
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