JP6622110B2 - Exhaust gas purification control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路に排気の後処理装置が設けられ、前記後処理装置に流入する排気に燃料を添加する添加部を備える内燃機関に適用される、内燃機関の排気浄化制御装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification control apparatus for an internal combustion engine, which is applied to an internal combustion engine provided with an exhaust aftertreatment device in an exhaust passage and having an addition portion for adding fuel to exhaust gas flowing into the aftertreatment device.
たとえば特許文献1には、NOx触媒(後処理装置)を浄化するために、排気通路内の排気に燃料を添加する添加弁によって、燃料を間欠的に添加する処理を実行し、NOx触媒の温度を上昇させる装置が記載されている。また、この装置では、NOx触媒の浄化処理の終期に、NOx触媒の上流側の端面に残った微粒子状物質(PM)を燃焼させて除去するために、中期以前における上記燃料を間欠的に添加する処理よりも短期間において、中期以前における上記燃料を間欠的に添加する処理と同量の燃料を間欠的に添加する処理を実行することが提案されている。これは、中期以前における浄化処理によってはNOx触媒の上流側の端面にPMが燃焼しきらずに残ることに鑑み、終期において中期以前におけるよりもNOx触媒の温度を急激且つより高温に上昇させることによって、同端面のPMを燃焼させることを狙っている。 For example, in Patent Document 1, in order to purify a NOx catalyst (post-treatment device), a process of intermittently adding fuel is performed by an addition valve that adds fuel to the exhaust gas in the exhaust passage, and the temperature of the NOx catalyst is determined. An apparatus for raising the height is described. Further, in this apparatus, at the end of the purification process of the NOx catalyst, the above-mentioned fuel before the middle period is intermittently added in order to burn and remove the particulate matter (PM) remaining on the upstream end face of the NOx catalyst. It has been proposed to execute the process of intermittently adding the same amount of fuel as the process of intermittently adding the fuel before the middle period in a shorter period of time than the process to be performed. This is because the temperature of the NOx catalyst is increased more rapidly and at a higher temperature than before the middle period in view of the fact that PM does not completely burn on the upstream end face of the NOx catalyst depending on the purification process before the middle period. It aims at burning PM on the same end face.
ただし、上記の制御では、NOx触媒の上流側の端面のPMによる目詰まりを緩和または解消するために、NOx触媒の上記一連の浄化処理を実行しているため、NOx触媒の温度を上昇させる期間が長期化して、触媒の劣化が懸念される。 However, in the above-described control, since the above-described series of purification processing of the NOx catalyst is performed in order to reduce or eliminate clogging due to PM on the upstream end face of the NOx catalyst, the period during which the temperature of the NOx catalyst is increased. However, there is a concern that the catalyst will deteriorate over a long period of time.
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、後処理装置の温度上昇期間を短縮しつつも後処理装置の上流側の端面の目詰まりを緩和または解消できるようにした内燃機関の排気浄化制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to reduce or eliminate clogging of the end face on the upstream side of the post-processing apparatus while shortening the temperature rise period of the post-processing apparatus. An object of the present invention is to provide an exhaust purification control device for an internal combustion engine.
以下、上記課題を解決すべく、内燃機関の排気浄化制御装置は、排気通路に排気の後処理装置が設けられ、前記後処理装置に流入する排気に燃料を添加する添加部を備える内燃機関に適用され、前記後処理装置の上流側の端面のPMの除去要求の有無を判定する判定処理部と、前記判定処理部によって前記除去要求があると判定される場合、前記後処理装置に流入する排気の温度が前記燃料の沸点の最高値よりも低いことを条件に、前記添加部を操作して前記排気に前記燃料を添加することによって前記端面に前記燃料を付着させる添加処理部と、前記添加処理部によって前記端面に付着した燃料が残っている間に前記沸点の最高値以上の温度である目標温度に前記端面へと流入する排気の温度を上昇させる上昇処理部と、を備える。なお、特許請求の範囲に記載の発明は、上記の「燃料の沸点の最高値」を「燃料の各成分の沸点のうちの最高値」に補正したものである。 Hereinafter, in order to solve the above-described problem, an exhaust gas purification control apparatus for an internal combustion engine is provided with an exhaust aftertreatment device in an exhaust passage, and an addition engine for adding fuel to exhaust gas flowing into the aftertreatment device. Applied to the determination processing unit that determines whether or not there is a PM removal request on the upstream end face of the post-processing device, and when the determination processing unit determines that there is the removal request, flows into the post-processing device On condition that the temperature of the exhaust gas is lower than the maximum boiling point of the fuel, an addition processing unit that operates the adding unit to add the fuel to the exhaust gas to attach the fuel to the end surface; and And an increase processing unit for increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the end surface to a target temperature that is a temperature equal to or higher than the maximum value of the boiling point while the fuel adhering to the end surface remains by the addition processing unit. In the invention described in the claims, the “maximum value of the boiling point of the fuel” is corrected to “the maximum value of the boiling points of the components of the fuel”.
上記構成では、排気の温度が沸点の最高値よりも低いことを条件に、添加処理部によって排気に燃料が添加される。これにより、排気に添加された燃料の少なくとも一部は、沸騰することなく、後処理装置の上流側の端面に付着する。こうした状態において、上昇処理部によって、排気の温度を上記目標温度まで上昇させることにより、後処理装置の上流側の端面に付着した燃料が燃焼する。そして、このとき、同端面の温度は、排気の温度よりも高くなる。このため、端面に予め燃料を付着させておくことなく、排気の温度を目標温度まで上昇させる場合と比較すると、短時間で端面の目詰まりを緩和または解消することができる。このため、後処理装置の温度上昇期間を短縮しつつも後処理装置の上流側の端面の目詰まりを緩和または解消できる。 In the above configuration, the fuel is added to the exhaust gas by the addition processing unit on the condition that the temperature of the exhaust gas is lower than the maximum value of the boiling point. Thereby, at least a part of the fuel added to the exhaust gas adheres to the upstream end face of the aftertreatment device without boiling. In such a state, the fuel adhering to the upstream end face of the aftertreatment device is combusted by raising the temperature of the exhaust gas to the target temperature by the ascending processor. At this time, the temperature of the end face is higher than the temperature of the exhaust. For this reason, clogging of the end face can be alleviated or eliminated in a short time compared with the case where the temperature of the exhaust gas is raised to the target temperature without attaching fuel to the end face in advance. For this reason, it is possible to reduce or eliminate clogging of the end face on the upstream side of the post-processing apparatus while shortening the temperature rise period of the post-processing apparatus.
以下、内燃機関の排気浄化制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、ディーゼル機関(内燃機関10)の吸気通路12から吸入された空気は、各気筒の燃焼室14に吸入される。燃焼室14には、燃料噴射弁16が設けられており、燃焼室14内に燃料を噴射する。燃料噴射弁16によって噴射された燃料と吸気通路12から吸入された空気との混合気は、燃焼した後、排気通路18に排気として排出される。排気通路18には、上流側から順に、酸化触媒20およびディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF22)が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purification control device for an internal combustion engine will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the air sucked from the intake passage 12 of the diesel engine (internal combustion engine 10) is sucked into the combustion chamber 14 of each cylinder. A fuel injection valve 16 is provided in the combustion chamber 14 and injects fuel into the combustion chamber 14. An air-fuel mixture of the fuel injected by the fuel injection valve 16 and the air sucked from the intake passage 12 is combusted and then discharged as exhaust gas into the exhaust passage 18. The exhaust passage 18 is provided with an oxidation catalyst 20 and a diesel particulate filter (DPF 22) in order from the upstream side.
吸気通路12には、吸入空気量Gaを検出するエアフローメータ30が設けられており、排気通路18のうち酸化触媒20の上流には、排気温度Texuを検出する上流側排気温度センサ32が設けられている。また、酸化触媒20の上流側および下流側には、下流側の圧力に対する上流側の圧力の差(差圧ΔP)を検出する差圧センサ34が設けられている。さらに、酸化触媒20とDPF22との間には、排気温度Texdを検出する下流側排気温度センサ36が設けられている。 The intake passage 12 is provided with an air flow meter 30 for detecting the intake air amount Ga, and an upstream side exhaust temperature sensor 32 for detecting the exhaust temperature Texu is provided upstream of the oxidation catalyst 20 in the exhaust passage 18. ing. Further, on the upstream side and the downstream side of the oxidation catalyst 20, a differential pressure sensor 34 that detects a difference in pressure on the upstream side (differential pressure ΔP) with respect to the pressure on the downstream side is provided. Further, a downstream side exhaust temperature sensor 36 for detecting the exhaust temperature Texd is provided between the oxidation catalyst 20 and the DPF 22.
制御装置40は、CPU42およびメモリ44を備えている。制御装置40は、上記センサの検出値等を参照しつつ燃料噴射弁16等のアクチュエータを操作することにより内燃機関10の制御量(トルク、排気成分等)を制御する制御装置である。特に、制御装置40は、酸化触媒20の上流側の端面のPMによる目詰まりが生じる場合に、端面のPMを除去する処理を実行する。 The control device 40 includes a CPU 42 and a memory 44. The control device 40 is a control device that controls the control amount (torque, exhaust component, etc.) of the internal combustion engine 10 by operating an actuator such as the fuel injection valve 16 while referring to the detection value of the sensor. In particular, the control device 40 executes processing for removing PM on the end face when clogging occurs due to PM on the end face on the upstream side of the oxidation catalyst 20.
図2に、酸化触媒20の上流側の端面のPMの除去処理の手順を示す。この処理は、メモリ44に記憶されたプログラムをCPU42が実行することで実現される。この処理は、所定の実行条件が成立する都度、実行される。 FIG. 2 shows a procedure for removing PM from the upstream end face of the oxidation catalyst 20. This process is realized by the CPU 42 executing a program stored in the memory 44. This process is executed every time a predetermined execution condition is satisfied.
図2に示す一連の処理において、CPU42は、まず、酸化触媒20の上流側の端面の目詰まりの有無を検出する(S10)。ここで、目詰まりは、差圧センサ34によって検出される差圧ΔPが所定値以上であることと、下流側排気温度センサ36によって検出される排気温度Texdに基づき酸化触媒20の昇温性能の低下が検知されることとの論理積が真となる場合に、目詰まりが生じたと判定する。ここで、昇温性能の判定処理においては、燃料噴射弁16を操作することによりポスト噴射を行って酸化触媒20に未燃燃料を供給した際の酸化触媒20の下流側において想定される排気温度に対し排気温度Texdが規定値以上低い場合に、昇温性能が低下したと判定すればよい。これは、酸化触媒20の上流側の端面の目詰まりが生じると、酸化触媒20の出口温度が想定した割に上昇しなくなることに鑑みたものである。 In the series of processes shown in FIG. 2, the CPU 42 first detects the presence or absence of clogging of the upstream end face of the oxidation catalyst 20 (S10). Here, the clogging is caused by the temperature increase performance of the oxidation catalyst 20 based on the fact that the differential pressure ΔP detected by the differential pressure sensor 34 is not less than a predetermined value and the exhaust temperature Texd detected by the downstream side exhaust temperature sensor 36. It is determined that clogging has occurred when the logical product with the detection of a decrease is true. Here, in the temperature rise performance determination processing, the exhaust temperature assumed downstream of the oxidation catalyst 20 when post-injection is performed by operating the fuel injection valve 16 and unburned fuel is supplied to the oxidation catalyst 20. On the other hand, when the exhaust temperature Texd is lower than the specified value, it may be determined that the temperature rise performance has deteriorated. This is because the outlet temperature of the oxidation catalyst 20 does not increase as expected when the upstream end face of the oxidation catalyst 20 is clogged.
そしてCPU42は、端面の目詰まりが検知されて且つ端面のPMの除去要求が生じているか否かを判定する(S12)。ここでCPU42は、ステップS10において目詰まりが生じたと判定して且つ、後述する処理によってPMを除去可能な目標温度まで排気温度を上昇させることができる運転状態にある場合に、除去要求があると判定する。CPU42は、除去要求がないと判定する場合(S12:NO)、ステップS10に戻る。一方、CPU42は、除去要求があると判定する場合(S12:YES)、上流側排気温度センサ32によって検出される排気温度Texuを取得する(S14)。そして、CPU42は、排気温度Texuが、燃料噴射弁16から噴射される燃料(可溶性有機成分)の沸点の最低値よりも低いか否かを判定する(S16)。すなわち、燃料は混合物であり、沸点が低い成分や高い成分が混在しており、沸点の最低値と最高値とが存在する。CPU42は、沸点の最低値以上であると判定する場合(S16:NO)、ステップS14の処理に戻る。 Then, the CPU 42 determines whether clogging of the end face is detected and whether a request for removing PM on the end face has occurred (S12). Here, when the CPU 42 determines that clogging has occurred in step S10 and is in an operation state in which the exhaust gas temperature can be raised to a target temperature at which PM can be removed by processing described later, there is a removal request. judge. When determining that there is no removal request (S12: NO), the CPU 42 returns to step S10. On the other hand, when determining that there is a removal request (S12: YES), the CPU 42 acquires the exhaust gas temperature Texu detected by the upstream exhaust gas temperature sensor 32 (S14). Then, the CPU 42 determines whether or not the exhaust temperature Texu is lower than the lowest boiling point value of the fuel (soluble organic component) injected from the fuel injection valve 16 (S16). That is, the fuel is a mixture, and components having a low boiling point and components having a high boiling point are mixed, and there are minimum and maximum boiling points. When the CPU 42 determines that the boiling point is equal to or higher than the minimum value of the boiling point (S16: NO), the CPU 42 returns to the process of step S14.
一方、CPU42は、沸点の最低値よりも低いと判定する場合(S16:YES)、燃料噴射弁16を操作してポスト噴射を実行することにより、排気通路18に排出される排気に未燃燃料を添加する処理を実行する(S18)。この処理は、酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させるためのものである。すなわち、排気温度Texuが沸点の最低値よりも低いときに排気に未燃燃料を添加することにより、酸化触媒20の上流側の端面に燃料を到達させ、到達した燃料が燃焼もせず気化もせず付着させた状態を維持することができる。ここでは、単位時間当たりの燃料の添加量を、添加された燃料量のうち酸化触媒20をすり抜ける量が所定量以下となるように設定する。 On the other hand, if the CPU 42 determines that the boiling point is lower than the minimum value (S16: YES), the fuel injection valve 16 is operated to perform post injection, whereby unburned fuel is discharged into the exhaust gas discharged to the exhaust passage 18. The process which adds is performed (S18). This treatment is for adhering fuel to the upstream end face of the oxidation catalyst 20. That is, by adding unburned fuel to the exhaust when the exhaust temperature Texu is lower than the minimum boiling point, the fuel reaches the upstream end face of the oxidation catalyst 20, and the reached fuel does not burn nor vaporize. The attached state can be maintained. Here, the amount of fuel added per unit time is set so that the amount of the added fuel amount that passes through the oxidation catalyst 20 is not more than a predetermined amount.
図3に、燃料の添加量、酸化触媒20の床温、および吸入空気量と、添加された燃料のうちのすり抜け量(HCすり抜け量)との関係を示す。図3に示すように、酸化触媒20の床温が低いほどすり抜け量が多く、吸入空気量が多いほどすり抜け量が多く、燃料の添加量が多いほどすり抜け量が多くなっている。このため、酸化触媒20の床温が低い場合には高い場合よりも単位時間当たりの添加量を少なくし、また、吸入空気量が多い場合には少ない場合よりも単位時間当たりの添加量を少なくする。 FIG. 3 shows the relationship between the amount of fuel added, the bed temperature of the oxidation catalyst 20 and the amount of intake air, and the amount of slipping out of the added fuel (HC slipping amount). As shown in FIG. 3, the slip-through amount increases as the bed temperature of the oxidation catalyst 20 decreases, the slip-through amount increases as the intake air amount increases, and the slip-through amount increases as the fuel addition amount increases. Therefore, when the bed temperature of the oxidation catalyst 20 is low, the amount of addition per unit time is less than when it is high, and when the amount of intake air is large, the amount of addition per unit time is less than when it is small. To do.
そして、CPU42は、添加する処理の開始からの経過時間(添加時間)が閾値以上となったか否かを判定する(S20)。ここで閾値は、すり抜け量との関係で設定される単位時間当たりの添加量が最も少なくなる場合においても酸化触媒20の上流側の端面に付着した燃料量が同端面のPMをある程度除去することができる量となる時間に設定されている。CPU42は、閾値以上となるまで添加する処理を継続し(S20:NO)、閾値以上となる場合(S20:YES)、添加する処理を終了する(S22)。 And CPU42 determines whether the elapsed time (addition time) from the start of the process to add became more than a threshold value (S20). Here, the threshold value is that the amount of fuel adhering to the upstream end face of the oxidation catalyst 20 removes the PM on the end face to some extent even when the addition amount per unit time set in relation to the slip-through amount is the smallest. Is set to the amount of time that can be. CPU42 continues the process to add until it becomes more than a threshold value (S20: NO), and when it becomes more than a threshold value (S20: YES), the process to add is complete | finished (S22).
次にCPU42は、上流側排気温度センサ32によって検出される排気温度Texuと、排気流量とを取得する(S24)。ここで、排気流量は、エアフローメータ30によって検出される吸入空気量Gaに基づきCPU42によって把握される量である。そして、CPU42は、燃料噴射弁16によるメイン噴射の噴射時期を遅角させて効率を低下させ排気温度を目標温度まで上昇させる処理を実行した場合の排気温度の上昇速度を算出する(S26)。ここでは、排気温度Texuが高いほど上昇速度を低い値に算出し、排気流量が多いほど上昇速度を低い値に算出する。これは、排気温度Texuが高い状態や排気流量が多い状態で上昇速度を大きくすると、酸化触媒20の上流側の端面の温度が過度に高くなるおそれがあるためである。また、目標温度は、ステップS18の処理によって酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させた状態で、同端面の燃料とともにPMを燃焼させることが可能な排気温度に設定されている。ただし、目標温度は、ステップS18の処理によって酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させる処理をしない場合には、同端面のPMを迅速に燃焼させることが困難な温度に設定されている。 Next, the CPU 42 acquires the exhaust temperature Textex detected by the upstream side exhaust temperature sensor 32 and the exhaust flow rate (S24). Here, the exhaust flow rate is an amount grasped by the CPU 42 based on the intake air amount Ga detected by the air flow meter 30. Then, the CPU 42 calculates the rate of increase of the exhaust temperature when executing the process of delaying the injection timing of the main injection by the fuel injection valve 16 to lower the efficiency and raising the exhaust temperature to the target temperature (S26). Here, the higher the exhaust gas temperature Texu, the lower the rate of increase, and the higher the exhaust gas flow rate, the lower the rate of increase. This is because if the rising speed is increased while the exhaust temperature Texu is high or the exhaust flow rate is large, the temperature of the end face on the upstream side of the oxidation catalyst 20 may become excessively high. The target temperature is set to an exhaust temperature at which PM can be combusted together with the fuel on the end face in a state where the fuel is attached to the end face on the upstream side of the oxidation catalyst 20 by the processing in step S18. However, the target temperature is set to a temperature at which it is difficult to quickly burn the PM on the end face when the process of step S18 is not performed to attach fuel to the upstream end face of the oxidation catalyst 20. .
そして、CPU42は、算出した上昇速度が閾値速度以上であるか否かを判定する(S28)。ここで、閾値速度は、ステップS18の処理によって酸化触媒20の上流側の端面に付着させた未燃燃料が燃焼しきる以前に、目標温度に到達させることができる速度とされる。閾値速度は、ステップS20の処理において肯定判定されるまでに添加された燃料の添加量が少ないほど大きい速度に設定される。そして、CPU42は、閾値速度未満であると判定する場合(S28:NO)、ステップS24の処理に戻る。一方、CPU42は、閾値速度以上であると判定する場合(S28:YES)、燃料噴射弁16によるメイン噴射の噴射時期を遅角させて効率を低下させ、排気温度を目標温度に上昇させる処理を開始する(S30)。CPU42は、排気温度Texuを上昇させる処理を実行後、排気温度Texuが目標温度に達する場合、その温度を維持する処理を実行する。そして、CPU42は、排気温度Texuを上昇させる処理の開始から設定時間が経過したか否かを判定する(S32)。ここで、設定時間は、酸化触媒20の上流側の端面のPMを除去する上で必要な時間に設定されている。設定時間は、排気温度が目標温度に達するまでの時間よりも長い時間である。 Then, the CPU 42 determines whether or not the calculated ascending speed is equal to or higher than the threshold speed (S28). Here, the threshold speed is set to a speed at which the target temperature can be reached before the unburned fuel attached to the end face on the upstream side of the oxidation catalyst 20 by the processing in step S18 is completely combusted. The threshold speed is set to a higher speed as the amount of fuel added until the determination in step S20 is affirmative is smaller. When determining that the speed is less than the threshold speed (S28: NO), the CPU 42 returns to the process of step S24. On the other hand, if the CPU 42 determines that the speed is equal to or higher than the threshold speed (S28: YES), the CPU 42 delays the injection timing of the main injection by the fuel injection valve 16 to reduce the efficiency, and increases the exhaust gas temperature to the target temperature. Start (S30). When the exhaust temperature Texu reaches the target temperature after executing the process of increasing the exhaust temperature Texu, the CPU 42 executes the process of maintaining that temperature. Then, the CPU 42 determines whether or not a set time has elapsed since the start of the process of increasing the exhaust gas temperature Texu (S32). Here, the set time is set to a time necessary for removing PM on the upstream end face of the oxidation catalyst 20. The set time is longer than the time until the exhaust temperature reaches the target temperature.
そして、CPU42は、設定時間が経過していないと判定する場合(S32:NO)、設定時間が経過するまで待機する。これに対し、CPU42は、設定時間が経過したと判定する場合(S32:YES)、燃料噴射弁16によるメイン噴射の噴射時期を遅角させて効率を低下させる処理を終了する(S34)。なお、CPU42は、ステップS34の処理が完了する場合、図2に示す一連の処理を一旦終了する。 When determining that the set time has not elapsed (S32: NO), the CPU 42 waits until the set time has elapsed. On the other hand, when determining that the set time has elapsed (S32: YES), the CPU 42 ends the process of delaying the injection timing of the main injection by the fuel injection valve 16 and reducing the efficiency (S34). In addition, when the process of step S34 is completed, CPU42 once complete | finishes a series of processes shown in FIG.
ここで、本実施形態の作用を説明する。
CPU42は、酸化触媒20の上流側の端面のPMの除去要求が生じたと判定する場合、排気温度Texuが燃料の沸点の最低値よりも低いことを条件に、ポスト噴射によって排気通路18に排出される排気に燃料を添加する。
Here, the operation of the present embodiment will be described.
When the CPU 42 determines that a request to remove the PM on the upstream end face of the oxidation catalyst 20 has occurred, the CPU 42 is discharged into the exhaust passage 18 by post injection on the condition that the exhaust temperature Texu is lower than the minimum value of the boiling point of the fuel. Add fuel to the exhaust.
図4に、図2のステップS18の処理によって燃料を添加する処理を実行した場合(添加制御後)と実行しない場合(添加制御前)との酸化触媒20の上記端面におけるPMに対する燃料(可溶性有機成分)の割合を示す。図4に示すように、図2のステップS18の処理によって、酸化触媒20内の可溶性有機成分の割合を増加させることができる。 FIG. 4 shows fuel (soluble organic matter) for PM on the end face of the oxidation catalyst 20 when the process of adding fuel is executed by the process of step S18 of FIG. 2 (after the addition control) and when not executed (before the addition control). The ratio of component) is shown. As shown in FIG. 4, the ratio of the soluble organic component in the oxidation catalyst 20 can be increased by the process of step S18 of FIG.
CPU42は、酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させた状態で、メイン噴射の噴射時期を遅角させることによって、排気温度Texuを目標温度まで上昇させる。これにより、酸化触媒20の上流側の端面に付着した燃料が燃焼し、端面の温度が排気温度Texuよりも上昇する。これにより、端面のPMを燃焼させて迅速に除去することができる。 The CPU 42 increases the exhaust temperature Texu to the target temperature by retarding the injection timing of the main injection in a state where the fuel is attached to the upstream end face of the oxidation catalyst 20. Thereby, the fuel adhering to the upstream end face of the oxidation catalyst 20 burns, and the temperature of the end face rises higher than the exhaust temperature Texu. Thereby, PM of an end surface can be burned and removed quickly.
図5に、排気温度を目標温度(ここでは、500°C)まで上昇させる前(初期)と、図2のステップS18の処理を実行することなく目標温度まで上昇させた場合(燃料添加制御無し)と、図2のステップS18の処理を実行した後に目標温度まで上昇させた場合(燃料添加制御有り)とのそれぞれにおける端面の目詰まり度合い(閉塞率)を示す。詳しくは、図5は、目標温度としてPMを除去する処理を5分間行った時点での実験結果を示している。 FIG. 5 shows a case before the exhaust temperature is raised to the target temperature (here, 500 ° C.) (initial) and when the exhaust temperature is raised to the target temperature without executing the process of step S18 of FIG. 2 (no fuel addition control). ) And the clogging degree (blocking rate) of the end face in each of the case where the temperature is raised to the target temperature after the process of step S18 of FIG. 2 is performed (with fuel addition control). Specifically, FIG. 5 shows an experimental result when the process of removing PM as the target temperature is performed for 5 minutes.
図5に示すように、図2のステップS18の処理を実行した後に目標温度まで上昇させる本実施形態によれば、図2のステップS18の処理を実行することなく目標温度まで上昇させた場合と比較して、酸化触媒20の上流側の端面のPMをより多く除去できている。なお、図2のステップS18の処理を実行することなく目標温度まで上昇させた場合であっても、目標温度とする時間を延ばすことにより、PMの除去量を増加させることはできる。しかし、これでは、目標温度とする時間が本実施形態と比較して長くなる。 As shown in FIG. 5, according to the present embodiment in which the temperature is raised to the target temperature after executing the process of step S <b> 18 of FIG. 2, the case where the temperature is raised to the target temperature without executing the process of step S <b> 18 of FIG. In comparison, more PM on the end face on the upstream side of the oxidation catalyst 20 can be removed. Even when the temperature is raised to the target temperature without executing the processing of step S18 in FIG. 2, the amount of PM removal can be increased by extending the time for the target temperature. However, in this case, the time for setting the target temperature is longer than that in the present embodiment.
ちなみに、排気温度Texdを本実施形態における目標温度よりも高い温度に制御するなら、図2のステップS18の処理を実行することなく、酸化触媒20の上流側の端面のPMを十分且つ迅速に除去することも可能となる。しかし、この場合、酸化触媒20の劣化が促進されることが懸念される。 Incidentally, if the exhaust temperature Texd is controlled to a temperature higher than the target temperature in the present embodiment, the PM on the end face on the upstream side of the oxidation catalyst 20 is sufficiently and quickly removed without executing the process of step S18 of FIG. It is also possible to do. However, in this case, there is a concern that the deterioration of the oxidation catalyst 20 is promoted.
このように、本実施形態では、目標温度が過度に高くなることを抑制しつつ且つ目標温度とする期間が長くなることを抑制しつつも、酸化触媒20の上流側の端面のPMを除去することができる。 As described above, in the present embodiment, the PM on the upstream end face of the oxidation catalyst 20 is removed while suppressing the target temperature from becoming excessively high and suppressing the period of the target temperature from becoming long. be able to.
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られるようになる。
(1)単位時間当たりの添加量を、吸入空気量および酸化触媒20の温度に応じて可変設定した。これにより、すり抜け量が所定量以下となるように添加量を制御することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The addition amount per unit time was variably set according to the intake air amount and the temperature of the oxidation catalyst 20. Thereby, the addition amount can be controlled so that the slip-through amount is not more than a predetermined amount.
(2)排気温度が沸点の最高値以上となる運転状態にいつ移行するかは、ユーザによる内燃機関10に対するトルクの要求等に依存するため不確定である。このため、酸化触媒20の上流側の端面への燃料の付着量が所定量となるまで添加処理を実行する場合には、途中で排気温度が沸点の最高値以上となって、酸化触媒20の上流側の端面のPMを除去する処理を完了できなくなるおそれがある。これに対し、本実施形態では、添加時間が閾値以上となることにより、添加処理を終了し、排気温度上昇処理へと移行することにより、酸化触媒20の上流側の端面のPMを除去する処理を完了できる可能性を高めることができる。 (2) It is uncertain when the transition to the operating state in which the exhaust gas temperature is equal to or higher than the maximum boiling point depends on the torque request to the internal combustion engine 10 by the user. For this reason, when the addition process is performed until the amount of fuel adhering to the upstream end face of the oxidation catalyst 20 reaches a predetermined amount, the exhaust temperature becomes higher than the maximum boiling point during the process, and the oxidation catalyst 20 There is a possibility that the process of removing the PM on the upstream end face cannot be completed. In contrast, in the present embodiment, when the addition time is equal to or greater than the threshold value, the addition process is terminated, and the process proceeds to the exhaust gas temperature increase process, thereby removing PM on the upstream end face of the oxidation catalyst 20. Can increase the possibility of completing.
(3)排気温度Texuの上昇速度の閾値速度を、酸化触媒20の上流側の端面への燃料の付着量に応じて可変設定した。これにより、酸化触媒20の上流側の端面の燃料が消失する前に排気温度Texuを目標温度に到達させることができるにもかかわらず、閾値速度未満と判定されることを抑制することができる。 (3) The threshold speed of the rising speed of the exhaust temperature Texu is variably set according to the amount of fuel adhering to the upstream end face of the oxidation catalyst 20. Accordingly, it is possible to prevent the exhaust temperature Texu from reaching the target temperature before the fuel on the upstream end face of the oxidation catalyst 20 disappears, but to be determined to be less than the threshold speed.
<対応関係>
上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と、実施形態における事項との対応関係は、次の通りである。なお、以下において、「メモリ44に記憶されたプログラムに従って所定の処理を実行するCPU42」のことを、記載を簡素化するために、「所定の処理を実行するCPU42」と記載する。後処理装置は、酸化触媒20に対応し、添加部は、燃料噴射弁16および燃料噴射弁16を操作してポスト噴射を実行するCPU42に対応する。また、判定処理部は、図2のステップS12の処理を実行するCPU42に対応し、添加処理部は、ステップS16〜S22の処理を実行するCPU42に対応し、上昇処理部は、ステップS24〜S34の処理を実行するCPU42に対応する。また、排気浄化制御装置は、制御装置40に対応する。
<Correspondence>
Correspondences between the items described in the column of “Means for Solving the Problems” and items in the embodiment are as follows. In the following, “CPU 42 that executes a predetermined process according to a program stored in memory 44” will be referred to as “CPU 42 that executes a predetermined process” in order to simplify the description. The post-processing device corresponds to the oxidation catalyst 20, and the addition unit corresponds to the CPU 42 that operates the fuel injection valve 16 and the fuel injection valve 16 to perform post injection. Further, the determination processing unit corresponds to the CPU 42 that executes the process of step S12 in FIG. 2, the addition processing unit corresponds to the CPU 42 that executes the processes of steps S16 to S22, and the ascending processing unit corresponds to the steps S24 to S34. This corresponds to the CPU 42 that executes the process. The exhaust purification control device corresponds to the control device 40.
<その他の実施形態>
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
・「添加部について」
燃料噴射弁16およびCPU42を備えて構成されるものに限らない。たとえば、排気通路18内の排気のうち酸化触媒20の上流の排気に燃料を添加する添加弁によって構成してもよい。
<Other embodiments>
In addition, you may change at least 1 of each matter of the said embodiment as follows.
・ About the additive part
The configuration is not limited to the configuration including the fuel injection valve 16 and the CPU 42. For example, you may comprise by the addition valve which adds a fuel to the exhaust_gas | exhaustion in the exhaust passage 18 upstream of the oxidation catalyst 20. FIG.
・「後処理装置について」
上流側の端面のPMが除去対象となる後処理装置としては、酸化触媒20に限らない。たとえば、排気通路18のうち最上流に位置する後処理装置を、NOx吸蔵還元型触媒や、NOx選択還元型触媒とし、この後処理装置を上記除去対象となる後処理装置としてもよい。またたとえば、図1に代えて、排気通路18のうち最上流に位置する後処理装置をDPF22とし、その上流側の端面のPMを除去対象としてもよい。
・ "About post-processing equipment"
The post-processing device from which the PM on the upstream end face is to be removed is not limited to the oxidation catalyst 20. For example, the post-treatment device positioned in the uppermost stream in the exhaust passage 18 may be a NOx storage reduction catalyst or a NOx selective reduction catalyst, and this post-treatment device may be the post-treatment device to be removed. Further, for example, instead of FIG. 1, the post-processing device located in the uppermost stream in the exhaust passage 18 may be the DPF 22, and the PM on the upstream end face may be the removal target.
・「添加処理部について」
上記実施形態では、燃料の沸点の最低値よりも低い温度である場合に、ステップS18の処理を実行したが、これに限らない。たとえば、燃料の各成分の沸点のうちの最高値よりも低くて且つ最低値よりも高い所定温度よりも低い場合に、ステップS18の処理を実行してもよい。要は、沸点の最高値よりも低い温度であることを条件にステップS18の処理を実行するなら、燃料の全てが気化して端面に燃料が付着することが期待できなくなる事態を回避することができる。
・ About the additive processing section
In the said embodiment, when it was temperature lower than the minimum value of the boiling point of a fuel, although the process of step S18 was performed, it does not restrict to this. For example, when the temperature is lower than a predetermined temperature that is lower than the highest value and higher than the lowest value among the boiling points of the components of the fuel, the process of step S18 may be executed. In short, if the process of step S18 is executed on condition that the temperature is lower than the maximum boiling point, it is possible to avoid a situation in which it is impossible to expect that all of the fuel is vaporized and the fuel adheres to the end face. it can.
上記実施形態では、すり抜け量が酸化触媒20におけるPM堆積量に依存することを考慮しなかった。しかし、酸化触媒20の上流側の端面のPMを除去する処理を実行する際の酸化触媒20のPM堆積量が様々な値となる場合には、これを考慮することが望ましい。 In the above embodiment, it is not considered that the slip-through amount depends on the PM deposition amount in the oxidation catalyst 20. However, when the PM deposition amount of the oxidation catalyst 20 at the time of executing the process of removing the PM on the upstream end face of the oxidation catalyst 20 takes various values, it is desirable to consider this.
単位時間当たりの添加量を、吸入空気量および酸化触媒20の床温に応じて可変設定することは必須ではない。たとえば、吸入空気量および酸化触媒20の床温のいずれか一方に応じて可変設定してもよく、また単位時間当たりの添加量を固定値としてもよい。 It is not essential to variably set the addition amount per unit time according to the intake air amount and the bed temperature of the oxidation catalyst 20. For example, it may be variably set according to either the intake air amount or the bed temperature of the oxidation catalyst 20, and the addition amount per unit time may be a fixed value.
添加時間が閾値以上となるまで添加処理を実行するものに限らない。たとえば、添加処理の開始からの総添加量が閾値以上となるまで添加処理を実行するものであってもよい。
・「上昇処理部について」
上記実施形態では、ステップS28の処理が否定判定から肯定判定に代わる場合、排気温度Texuを上昇させる処理を実行したが、否定判定から肯定判定に代わる場合、端面に付着させた燃料が消失したか否かを判定する処理を実行し、消失していないことを条件に排気温度Texuを上昇させる処理を実行してもよい。ここで、消失しているか否かの判定は、排気温度Texuが沸点の最高値以上となったか否かに基づき実行することができる。なお、この場合、消失していると判定した場合には、ステップS12の処理からやりなおせばよい。
It is not restricted to what performs an addition process until addition time becomes more than a threshold value. For example, the addition process may be executed until the total addition amount from the start of the addition process becomes equal to or greater than a threshold value.
・ About "Rise Processing Department"
In the above embodiment, when the process of step S28 is replaced with a positive determination from the negative determination, a process of increasing the exhaust temperature Texu is performed. A process of determining whether or not may be performed, and a process of increasing the exhaust gas temperature Texu may be performed on the condition that it has not disappeared. Here, the determination of whether or not it has disappeared can be executed based on whether or not the exhaust gas temperature Texu has become equal to or higher than the maximum boiling point. In this case, if it is determined that it has disappeared, the processing from step S12 may be performed again.
上記実施形態では、酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させる処理(S18)を実行した後、排気温度を閾値速度以上で上昇させることができるか否かを判定したが、これに限らない。たとえば、酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させる処理の実行条件に、排気温度を閾値速度以上で上昇させることができる旨の条件を加えてもよい。ただし、この場合であっても、酸化触媒20の上流側の端面に燃料を付着させる処理の実行後、排気温度を上昇させるのに先立って、排気温度を閾値速度以上で上昇させることができるか否かを判定する処理を再度実行することが望ましい。 In the above-described embodiment, it is determined whether or not the exhaust temperature can be increased at the threshold speed or higher after performing the process (S18) of attaching the fuel to the upstream end face of the oxidation catalyst 20, but this is not limitative. Absent. For example, a condition that the exhaust temperature can be raised at a threshold speed or higher may be added to the execution condition of the process for attaching the fuel to the upstream end face of the oxidation catalyst 20. However, even in this case, can the exhaust temperature be increased at the threshold speed or higher before the exhaust temperature is increased after the process of attaching the fuel to the upstream end face of the oxidation catalyst 20 is performed? It is desirable to execute again the process of determining whether or not.
排気温度を目標温度まで上昇させる処理としては、メイン噴射の噴射時期を遅角させるものに限らない。たとえば、メイン噴射に伴って燃焼した混合気に対し燃料噴射弁16によって燃料を噴射するいわゆるアフタ噴射によって、燃焼した上記混合気中の未燃燃料を燃焼させる処理であってもよい。 The process for raising the exhaust gas temperature to the target temperature is not limited to retarding the injection timing of the main injection. For example, a process of burning unburned fuel in the burned mixture by so-called after injection in which fuel is injected by the fuel injection valve 16 with respect to the mixture burned along with the main injection may be used.
10…内燃機関、12…吸気通路、14…燃焼室、16…燃料噴射弁、18…排気通路、20…酸化触媒、22…DPF、30…エアフローメータ、32…上流側排気温度センサ、34…差圧センサ、36…下流側排気温度センサ、40…制御装置、42…CPU、44…メモリ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 12 ... Intake passage, 14 ... Combustion chamber, 16 ... Fuel injection valve, 18 ... Exhaust passage, 20 ... Oxidation catalyst, 22 ... DPF, 30 ... Air flow meter, 32 ... Upstream side exhaust temperature sensor, 34 ... Differential pressure sensor 36 ... downstream exhaust temperature sensor 40 ... control device 42 ... CPU 44 ... memory
Claims (1)
前記後処理装置の上流側の端面のPMの除去要求の有無を判定する判定処理部と、
前記判定処理部によって前記除去要求があると判定される場合、前記後処理装置に流入する排気の温度が前記燃料の各成分の沸点のうちの最高値よりも低いことを条件に、前記添加部を操作して前記排気に前記燃料を添加することによって前記端面に前記燃料を付着させる添加処理部と、
前記添加処理部によって前記端面に付着した燃料が残っている間に前記沸点の最高値以上の温度である目標温度に前記端面へと流入する排気の温度を上昇させる上昇処理部と、を備える内燃機関の排気浄化制御装置。 An exhaust aftertreatment device is provided in the exhaust passage, and is applied to an internal combustion engine including an addition unit for adding fuel to the exhaust gas flowing into the aftertreatment device,
A determination processing unit for determining whether or not there is a PM removal request on the upstream end face of the post-processing device;
When the determination processing unit determines that there is the removal request, the addition unit is provided on the condition that the temperature of the exhaust gas flowing into the aftertreatment device is lower than the highest value among the boiling points of the components of the fuel. And an addition processing unit for attaching the fuel to the end surface by adding the fuel to the exhaust by operating
An internal combustion engine comprising: an increase processing unit configured to increase a temperature of exhaust gas flowing into the end surface to a target temperature that is a temperature equal to or higher than the maximum value of the boiling point while the fuel adhering to the end surface remains by the addition processing unit. Engine exhaust purification control device.
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