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JP4748664B2 - Exhaust purification device - Google Patents

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JP4748664B2
JP4748664B2 JP2005356156A JP2005356156A JP4748664B2 JP 4748664 B2 JP4748664 B2 JP 4748664B2 JP 2005356156 A JP2005356156 A JP 2005356156A JP 2005356156 A JP2005356156 A JP 2005356156A JP 4748664 B2 JP4748664 B2 JP 4748664B2
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芳久 山木
裕史 上瀧
浩一 広田
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Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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Description

本発明は、エンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関し、特にアンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化するNOx触媒を備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust purification device for purifying engine exhaust, and more particularly to an exhaust purification device including a NOx catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust using ammonia as a reducing agent.

エンジンから排出される排気中に含まれる汚染物質の1つであるNOx(窒素酸化物)を浄化するための排気浄化装置として、エンジンの排気通路に選択還元型のNOx触媒を配設し、還元剤としてアンモニアをNOx触媒に供給することにより、排気中のNOxを浄化するようにした排気浄化装置が用いられている。
このような排気浄化装置では、アンモニアをNOx触媒に供給するために、アンモニアに比べて取り扱いが容易な尿素水を排気中に添加することが知られている。排気中に添加された尿素水は、排気の熱により加水分解し、その結果生成されるアンモニアがNOx触媒に供給される。NOx触媒に供給されたアンモニアは一旦NOx触媒に吸着され、このアンモニアと排気中のNOxとの間の脱硝反応がNOx触媒によって促進されることによりNOxの浄化が行われる。
As an exhaust purification device for purifying NOx (nitrogen oxide), which is one of the pollutants contained in the exhaust discharged from the engine, a selective reduction type NOx catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine and reduced. An exhaust gas purification apparatus is used that purifies NOx in exhaust gas by supplying ammonia to the NOx catalyst as an agent.
In such an exhaust purification device, it is known that urea water, which is easier to handle than ammonia, is added to the exhaust gas in order to supply ammonia to the NOx catalyst. The urea water added to the exhaust gas is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas, and the resulting ammonia is supplied to the NOx catalyst. Ammonia supplied to the NOx catalyst is once adsorbed by the NOx catalyst, and NOx purification is performed by promoting the denitration reaction between this ammonia and NOx in the exhaust gas by the NOx catalyst.

このとき尿素水を加水分解しやすいように霧化して排気中に供給するため、尿素水は予め尿素水噴射装置で加圧空気中に混入され、加圧空気と共に尿素水添加ノズルから排気中に噴霧されるようになっている。
尿素水の添加量はNOx触媒で浄化するNOxの量などによって変動するが、尿素水の添加量が比較的少ない場合、加圧空気により尿素水の水分が持ち去られて尿素結晶が析出し、尿素水噴射装置や尿素水添加ノズル、或いはその間の通路などといった尿素水の供給経路の内部に目詰まりが生じる可能性がある。
At this time, since the urea water is atomized so as to be easily hydrolyzed and supplied into the exhaust gas, the urea water is mixed in the pressurized air in advance by the urea water injection device and is discharged into the exhaust gas from the urea water addition nozzle together with the pressurized air. It comes to be sprayed.
The amount of urea water added varies depending on the amount of NOx to be purified by the NOx catalyst. However, when the amount of urea water added is relatively small, the urea water is taken away by the pressurized air, and urea crystals are precipitated. There is a possibility that clogging may occur in the urea water supply path such as the water injection device, the urea water addition nozzle, or the passage therebetween.

また、尿素水供給量の減少に合わせて加圧空気の流量も減少させるようにした場合であっても、尿素水の供給量が減少して加圧空気の流量が少なくなると、尿素水の供給経路内に付着した尿素水が加圧空気によって持ち去られなくなり、付着した尿素水から析出した尿素結晶により目詰まりが発生する可能性がある。
このような目詰まりの発生を防止するため、尿素水の供給量が所定の下限値より少なくなったときに尿素水の供給量を前記下限値以上に維持する方法と、尿素水の供給量が所定の下限値より少なくなったときに尿素水の供給量を中止する方法とが考えられる。
Further, even when the flow rate of the pressurized air is decreased in accordance with the decrease in the urea water supply amount, the urea water supply is reduced when the urea water supply amount decreases and the pressurized air flow rate decreases. There is a possibility that the urea water adhered in the path is not carried away by the pressurized air, and clogging may occur due to urea crystals precipitated from the adhered urea water.
In order to prevent the occurrence of such clogging, a method for maintaining the supply amount of urea water to be equal to or higher than the lower limit value when the supply amount of urea water is less than a predetermined lower limit value, and a supply amount of urea water are A method of stopping the supply amount of urea water when it becomes less than a predetermined lower limit value can be considered.

尿素水の目標供給量が所定下限値より少なくなった場合に、尿素水の供給量が前記下限値を下回らないようにした排気浄化装置は、目的は相違するものの、特許文献1などにより提案されている。
特許文献1に示された排気浄化装置は、尿素水供給量の減少にともなう尿素水の冷却効果低下により、尿素水添加ノズルの温度が上昇し、尿素水が結晶化して目詰まりを起こすという不具合を防止することを目的としている。このような目的を達成するため、尿素水添加ノズル内で尿素水が結晶化する温度未満に尿素水添加ノズルを冷却可能な尿素水供給量を求め、この尿素水供給量を下回らないように尿素水の供給制御が行われる。
特開2005−113688号公報
An exhaust purification device that prevents the supply amount of urea water from falling below the lower limit when the target supply amount of urea water is less than a predetermined lower limit is proposed by Patent Document 1 or the like, although the purpose is different. ing.
The exhaust gas purification apparatus disclosed in Patent Document 1 has a problem in that the temperature of the urea water addition nozzle rises due to a decrease in the urea water cooling effect accompanying a decrease in the urea water supply amount, and the urea water crystallizes and causes clogging. The purpose is to prevent. In order to achieve such an object, a urea water supply amount capable of cooling the urea water addition nozzle below the temperature at which the urea water crystallizes in the urea water addition nozzle is obtained, and the urea water supply amount is not reduced below this urea water supply amount. Water supply control is performed.
JP 2005-113688 A

上記特許文献1に示された排気浄化装置のように、尿素水の目標供給量が所定の下限値を下回るときにも前記下限値以上の尿素水が供給されるようにした場合には、NOxの浄化に必要な供給量を上回る量のアンモニアがNOx触媒に供給されてしまう。このため、尿素水を必要以上に浪費してしまうばかりでなく、NOx触媒によるNOxの浄化に寄与しなかった余剰のアンモニアがそのままNOx触媒から流出し、大気中に放出されてしまうという問題が生じる。   As in the exhaust gas purification device disclosed in Patent Document 1, when the urea water exceeding the lower limit value is supplied even when the target supply amount of urea water is lower than the predetermined lower limit value, NOx An amount of ammonia exceeding the supply amount necessary for purification of NOx is supplied to the NOx catalyst. For this reason, not only is the urea water wasted more than necessary, but also the problem is that excess ammonia that did not contribute to the purification of NOx by the NOx catalyst flows out from the NOx catalyst and is released into the atmosphere. .

また、尿素水の目標供給量が所定下限値を下回るときに尿素水の供給を中止するようにした場合には、NOxの浄化に必要なアンモニアがNOx触媒に供給されなくなるため、NOx触媒の浄化効率が低下し、NOx触媒で浄化されなかったNOxが大気中に放出されてしまうという問題が生じる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、目詰まりを生じることなく排気中に尿素水の添加を行い、適正な量のアンモニアをNOx触媒に供給することができる排気浄化装置を提供することにある。
In addition, when the supply of urea water is stopped when the target supply amount of urea water falls below a predetermined lower limit value, ammonia necessary for NOx purification is not supplied to the NOx catalyst. The efficiency is lowered, and there arises a problem that NOx that has not been purified by the NOx catalyst is released into the atmosphere.
The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to add urea water into the exhaust gas without causing clogging and supply an appropriate amount of ammonia to the NOx catalyst. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device that can perform the above-described process.

上記目的を達成するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンの排気通路に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化するNOx触媒と、尿素水を前記エンジンの排気中に添加することにより前記NOx触媒にアンモニアを供給する尿素水供給手段と、前記尿素水供給手段から前記排気中に添加される前記尿素水の量を調整する尿素水供給量調整手段と、前記NOx触媒によるNOxの還元浄化に必要な前記尿素水の目標供給量を求め、前記目標供給量が所定の下限値より少ないときには、前記尿素水供給手段から前記尿素水を実際に供給しているときの瞬間的な供給量を前記下限値以上とした上で、前記目標供給量に対応して間欠的に前記尿素水を前記排気中に添加するように前記尿素水供給量調整手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, an exhaust emission control device according to the present invention is provided in an exhaust passage of an engine, reduces NOx in exhaust using ammonia as a reducing agent, and urea water in the exhaust of the engine. A urea water supply means for supplying ammonia to the NOx catalyst by adding; a urea water supply amount adjusting means for adjusting the amount of the urea water added to the exhaust gas from the urea water supply means; and the NOx catalyst. The target supply amount of the urea water necessary for NOx reduction purification by the above is obtained, and when the target supply amount is less than a predetermined lower limit, the moment when the urea water is actually supplied from the urea water supply means on the specific feed amount was the lower limit value or more, control for controlling the urea water supply amount adjusting means so as to add intermittently the urea water in correspondence to the target supply amount in the exhaust gas Characterized in that a means (claim 1).

このように構成された排気浄化装置によれば、NOx触媒によるNOxの還元浄化に必要な尿素水の目標供給量が所定の下限値より少ないときには、前記尿素水供給手段から前記尿素水を実際に供給しているときの瞬間的な供給量を前記下限値以上とした上で、前記目標供給量に対応して間欠的に尿素水を排気中に添加するように、尿素水供給量調整手段が制御手段によって制御される。 According to the exhaust purification apparatus configured as described above, when the target supply amount of urea water necessary for NOx reduction purification by the NOx catalyst is less than a predetermined lower limit value, the urea water is actually supplied from the urea water supply means. The urea water supply amount adjusting means is configured to intermittently add urea water into the exhaust gas corresponding to the target supply amount after setting the instantaneous supply amount during supply to the lower limit value or more. It is controlled by the control means.

具体的には、前記下限値は、前記尿素水供給手段により前記尿素水を連続的に前記排気中に添加した場合に、前記尿素水供給手段内に前記尿素水の結晶化による目詰まりが生じる供給量の上限値より大きい値であることを特徴とする(請求項2)。
また、前記排気浄化装置において、前記制御手段は、前記目標供給量が前記下限値以上のときには、前記目標供給量に対応して連続的に前記尿素水を添加するように前記尿素水供給量調整手段を制御することを特徴とする(請求項3)。
Specifically, the lower limit value is clogged due to crystallization of the urea water in the urea water supply means when the urea water is continuously added to the exhaust gas by the urea water supply means. The value is larger than the upper limit value of the supply amount (Claim 2).
In the exhaust emission control device, the control means adjusts the urea water supply amount so as to continuously add the urea water corresponding to the target supply amount when the target supply amount is not less than the lower limit value. The means is controlled (claim 3).

このように構成された排気浄化装置によれば、前記目標供給量が所定の下限値より少ないときには、尿素水供給手段から尿素水が供給されているときの単位時間あたりの供給量を前記下限値以上とすると共に前記目標供給量に対応して間欠的に前記尿素水が前記排気中に添加される一方、前記目標供給量が前記下限値以上のときには、前記目標供給量に対応して連続的に前記尿素水が排気中に添加される。   According to the exhaust gas purification apparatus configured as described above, when the target supply amount is less than a predetermined lower limit value, the supply amount per unit time when urea water is supplied from the urea water supply means is set to the lower limit value. In addition to the above, the urea water is intermittently added into the exhaust gas corresponding to the target supply amount, while when the target supply amount is equal to or greater than the lower limit value, the urea water is continuously corresponding to the target supply amount. The urea water is added to the exhaust gas.

また、前記排気浄化装置において具体的には、前記制御手段は、前記目標供給量に応じて前記尿素水供給量調整手段をPWM制御することにより、前記尿素水の間欠的な添加を行うことを特徴とする(請求項4)。
或いは、前記排気浄化装置において具体的には、前記制御手段は、前記目標供給量に応じて前記尿素水供給量調整手段をPFM制御することにより、前記尿素水の間欠的な添加を行うことを特徴とする(請求項5)。
In the exhaust purification apparatus, more specifically, the control means performs the intermittent addition of the urea water by performing PWM control of the urea water supply amount adjusting means in accordance with the target supply amount. It is characterized (claim 4).
Alternatively, in the exhaust emission control device, specifically, the control means performs intermittent addition of the urea water by performing PFM control of the urea water supply amount adjusting means according to the target supply amount. It is characterized (claim 5).

本発明の排気浄化装置によれば、NOx触媒によるNOxの還元浄化に必要な尿素水の目標供給量が所定の下限値より少ないときには、前記目標供給量に対応し間欠的に尿素水が排気中に添加される。そして、その際には尿素水供給手段から尿素水を実際に供給しているときの瞬間的な供給量を前記下限値以上としているので、尿素水供給手段内を尿素水が流動するときの尿素水の流動量を、前記尿素水供給手段内に尿素水の結晶化による目詰まりが生じにくい、或いは生じない量に維持することが可能となると共に、NOx触媒に供給されるアンモニアの量は、NOxの浄化に必要とされる適正な量とすることが可能となる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention, when the target supply amount of urea water necessary for NOx reduction purification by the NOx catalyst is less than a predetermined lower limit value, urea water is intermittently exhausted corresponding to the target supply amount. To be added. In that case, since the instantaneous supply amount when urea water is actually supplied from the urea water supply means is set to the lower limit value or more, the urea when urea water flows in the urea water supply means The amount of ammonia flowing to the NOx catalyst can be maintained at an amount that prevents the clogging due to crystallization of urea water from occurring in the urea water supply means. An appropriate amount required for NOx purification can be obtained.

従って、尿素水の流動量の減少に起因する目詰まりの発生を防止しながら、NOx触媒にはNOxの還元浄化に必要な適量のアンモニアを供給し、NOx浄化効率の低下やアンモニアの大気中への放出を防止することが可能となる。
また、請求項4の排気浄化装置のように、目標供給量に応じて尿素水供給量調整手段をPWM制御することによって、還元剤の間欠的な添加を行うようにした場合や、請求項5の排気浄化装置のように、目標供給量に応じて尿素水供給量調整手段をPFM制御することによって、尿素水の間欠的な添加を行うようにした場合には、NOx触媒に供給されるアンモニアの量をより精度よく適正な量に制御することが可能となる。
Therefore, while preventing clogging due to a decrease in the flow rate of urea water, an appropriate amount of ammonia necessary for NOx reduction and purification is supplied to the NOx catalyst to reduce NOx purification efficiency and to the atmosphere of ammonia. Can be prevented from being released.
Further, as in the exhaust purification device of claim 4, when the urea water supply amount adjusting means is PWM controlled according to the target supply amount, intermittent addition of the reducing agent is performed, or claim 5 When the urea water is intermittently added by performing PFM control of the urea water supply amount adjusting means according to the target supply amount as in the exhaust gas purification apparatus of the above, the ammonia supplied to the NOx catalyst This amount can be controlled to an appropriate amount with higher accuracy.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の1実施形態に係る排気浄化装置が適用される4気筒のディーゼルエンジン(以下、エンジンという)のシステム構成図を示しており、図1に基づき本発明に係る排気浄化装置の構成を説明する。
エンジン1は各気筒共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備えており、コモンレール2に蓄えられた高圧の燃料である軽油を、各気筒に設けられたインジェクタ4に供給し、各インジェクタ4からそれぞれの気筒内に軽油が噴射される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration diagram of a four-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as an engine) to which an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention is applied. The exhaust emission control device according to the present invention is based on FIG. The structure of will be described.
The engine 1 includes a high-pressure accumulator chamber (hereinafter referred to as a common rail) 2 common to each cylinder, and supplies light oil, which is high-pressure fuel stored in the common rail 2, to an injector 4 provided in each cylinder. From this, light oil is injected into each cylinder.

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

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

排気後処理装置28には、アンモニアを吸着し、吸着したアンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元するNOx触媒30が収容されると共に、このNOx触媒30の下流側にはNOx触媒30から流出したアンモニアを酸化するための酸化触媒32が収容されている。
また、NOx触媒30の入口側にはNOx触媒30の入口側排気温度を検出する入口温度センサ34が設けられ、NOx触媒30の出口側にはNOx触媒30の出口側排気温度を検出する出口温度センサ36が設けられている。
The exhaust aftertreatment device 28 accommodates a NOx catalyst 30 that adsorbs ammonia and selectively reduces NOx in the exhaust gas using the adsorbed ammonia as a reducing agent. The NOx catalyst 30 is provided downstream of the NOx catalyst 30. An oxidation catalyst 32 for oxidizing the discharged ammonia is accommodated.
An inlet temperature sensor 34 for detecting the inlet side exhaust temperature of the NOx catalyst 30 is provided on the inlet side of the NOx catalyst 30, and an outlet temperature for detecting the outlet side exhaust temperature of the NOx catalyst 30 is provided on the outlet side of the NOx catalyst 30. A sensor 36 is provided.

排気管20の排気後処理装置28より上流側には、排気管20内の排気中に尿素水を噴射して添加する尿素水添加ノズル38が設けられており、この尿素水添加ノズル38は尿素水噴射管40を介して尿素水噴射装置42に接続されている。
尿素水タンク44は尿素水を貯留するものであって、尿素水タンク44の尿素水は尿素水供給管46を介して尿素水噴射装置42に供給される。この尿素水供給管46には、電磁弁である尿素水制御弁48が設けられており、尿素水タンク44の尿素水を尿素水噴射装置42に供給する際に開弁され、尿素水噴射装置42への尿素水の供給を中止する際に閉弁されるようになっている。
A urea water addition nozzle 38 for injecting and adding urea water into the exhaust gas in the exhaust pipe 20 is provided on the upstream side of the exhaust aftertreatment device 28 in the exhaust pipe 20. The urea water addition nozzle 38 is urea. It is connected to a urea water injection device 42 via a water injection pipe 40.
The urea water tank 44 stores urea water, and the urea water in the urea water tank 44 is supplied to the urea water injection device 42 via the urea water supply pipe 46. The urea water supply pipe 46 is provided with a urea water control valve 48 that is an electromagnetic valve, which is opened when the urea water in the urea water tank 44 is supplied to the urea water injection device 42. When the supply of urea water to 42 is stopped, the valve is closed.

エアタンク50は、エアポンプ(図示せず)によって圧縮された加圧空気を貯留するものであり、エアタンク50の加圧空気は空気供給管52を介して尿素水噴射装置42に供給される。この空気供給管52には、尿素水噴射装置42への加圧空気の供給量を制御するための電磁式調量弁であるエア制御弁54が設けられている。
尿素水噴射装置42は、上述のようにしてエアタンク50から供給された加圧空気に、尿素水タンク44から供給された尿素水を混入し、加圧空気によって尿素水を尿素水添加ノズル38に供給するものであり、エア制御弁54によって尿素水噴射装置42に供給される加圧空気の量を制御することにより、尿素水添加ノズル38から排気中に添加される尿素水の量が調整されるようになっている。
The air tank 50 stores pressurized air compressed by an air pump (not shown), and the pressurized air in the air tank 50 is supplied to the urea water injection device 42 via the air supply pipe 52. The air supply pipe 52 is provided with an air control valve 54 that is an electromagnetic metering valve for controlling the amount of pressurized air supplied to the urea water injector 42.
The urea water injection device 42 mixes the urea water supplied from the urea water tank 44 into the pressurized air supplied from the air tank 50 as described above, and the urea water is fed to the urea water addition nozzle 38 by the pressurized air. The amount of urea water added to the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 is adjusted by controlling the amount of pressurized air supplied to the urea water injection device 42 by the air control valve 54. It has become so.

従って、本実施形態においては、尿素水添加ノズル38、尿素水噴射管40、及び尿素水噴射装置42が本発明の尿素水供給手段に相当し、エア制御弁54が本発明の尿素水供給量調整手段に相当する。
尿素水噴射装置42で加圧空気に混入されて尿素水添加ノズル38に供給された霧状の尿素水は、加圧空気と共に排気管20内の排気中に噴射され、排気の熱により加水分解してアンモニアとなる。このようにして生成されたアンモニアは、NOx触媒30に供給され、一旦NOx触媒30に吸着する。そしてNOx触媒30に吸着したアンモニアと排気中のNOxとの脱硝反応がNOx触媒30によって促進され、NOxが無害なNに転化することにより排気が浄化される。
Therefore, in this embodiment, the urea water addition nozzle 38, the urea water injection pipe 40, and the urea water injection device 42 correspond to the urea water supply means of the present invention, and the air control valve 54 corresponds to the urea water supply amount of the present invention. It corresponds to the adjusting means.
The mist-like urea water mixed into the pressurized air by the urea water injection device 42 and supplied to the urea water addition nozzle 38 is injected into the exhaust gas in the exhaust pipe 20 together with the pressurized air, and is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas. To ammonia. The ammonia thus generated is supplied to the NOx catalyst 30 and once adsorbed on the NOx catalyst 30. The denitration reaction with NOx in the exhaust and the adsorbed ammonia in the NOx catalyst 30 is promoted by the NOx catalyst 30, exhaust gas is purified by the NOx is converted to harmless N 2.

ECU(制御手段)56は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
ECU56の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した吸気流量センサ16、入口温度センサ34、及び出口温度センサ36のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ58、及びアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ60などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、吸気制御弁12、EGR弁22、排気絞り弁26、尿素水制御弁48、及びエア制御弁54などの各種デバイス類が接続されている。
The ECU (control means) 56 is a control device for performing comprehensive control including the operation control of the engine 1, and includes a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and performs various control amount calculations. Various devices are controlled based on the control amount.
On the input side of the ECU 56, in order to collect information necessary for various controls, in addition to the intake flow rate sensor 16, the inlet temperature sensor 34, and the outlet temperature sensor 36 described above, a rotation speed sensor 58 that detects the engine speed, and Various sensors such as an accelerator opening sensor 60 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal are connected, and on the output side, the injector 4 of each cylinder that is controlled based on the calculated control amount, the intake control valve 12, EGR Various devices such as the valve 22, the exhaust throttle valve 26, the urea water control valve 48, and the air control valve 54 are connected.

エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ4からの燃料供給制御もECU56によって行われる。エンジン1の運転に必要な燃料供給量(主噴射量)は、回転数センサ58によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ60によって検出されたアクセル開度とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定する。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ4の開弁時間によって調整され、決定された燃料量に対応した駆動時間で各インジェクタ4が開弁駆動され、各気筒に主噴射が行われることにより、エンジン1の運転に必要な燃料量が供給される。   The ECU 56 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and fuel supply control from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount (main injection amount) necessary for the operation of the engine 1 is stored in advance based on the engine speed detected by the speed sensor 58 and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 60. Read from the map and decide. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open in a driving time corresponding to the determined fuel amount, and main injection is performed in each cylinder. Thus, the amount of fuel necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

またECU56は、回転数センサ58によって検出されたエンジン回転数や燃料の主噴射量等のエンジン運転状態に基づき、エンジン1から排出されるNOxをNOx触媒30で選択還元するために必要な尿素水の目標供給量を、予め記憶しているマップデータから求める。そして、ECU56が尿素水制御弁48を開弁すると共に、エア制御弁54を制御して尿素水噴射装置42に供給される加圧空気の量を調整することにより、目標供給量に対応した尿素水が尿素水添加ノズル38から排気中に添加される。こうして排気中に添加された尿素水は、排気の熱により加水分解してアンモニアとなり、このアンモニアを還元剤として、前述のようにNOx触媒30による排気中のNOxの選択還元が行われる。   Further, the ECU 56 selects urea water necessary for selectively reducing NOx discharged from the engine 1 by the NOx catalyst 30 based on the engine operating state such as the engine speed and the main injection amount of fuel detected by the speed sensor 58. Is obtained from map data stored in advance. Then, the ECU 56 opens the urea water control valve 48 and controls the air control valve 54 to adjust the amount of pressurized air supplied to the urea water injection device 42, so that urea corresponding to the target supply amount is obtained. Water is added into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38. The urea water added to the exhaust gas in this way is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to become ammonia. Using this ammonia as a reducing agent, the NOx catalyst 30 selectively reduces NOx in the exhaust gas as described above.

ECU56によるこのような尿素水の供給制御は、図2のフローチャートに従って所定の制御周期で行われる。
まず、ステップS2で尿素水の供給が可能な状態であるか否かを判定する。
即ち、例えばエンジン1の始動直後などでNOx触媒30が活性化温度に達していない場合や、排気温度が尿素水の加水分解を可能とする温度に達していない場合などでは、尿素水を排気中に供給しても、NOx触媒30によってNOxを浄化することができない。そこで、ステップS2では入口温度センサ34や出口温度センサ36によって検出されたNOx触媒30入口側及び出口側の排気温度などのエンジン運転状態に基づき、尿素水の供給を行ってもよい状態であるか否かを判定する。
Such supply control of urea water by the ECU 56 is performed in a predetermined control cycle according to the flowchart of FIG.
First, it is determined in step S2 whether urea water can be supplied.
That is, for example, when the NOx catalyst 30 has not reached the activation temperature immediately after the engine 1 is started, or when the exhaust temperature has not reached a temperature enabling hydrolysis of the urea water, the urea water is being exhausted. However, NOx cannot be purified by the NOx catalyst 30. Therefore, in step S2, is it possible to supply urea water based on the engine operating state such as the exhaust temperature on the inlet side and outlet side of the NOx catalyst 30 detected by the inlet temperature sensor 34 and the outlet temperature sensor 36? Determine whether or not.

ステップS2で尿素水の供給が不可であると判定した場合は、ステップS4に進んで尿素水制御弁48を閉弁すると共に、次のステップS6でエア制御弁54を閉弁して今回の制御周期を終了する。従って、この場合には尿素水添加ノズル38から排気中への尿素水の添加は行われない。
一方、ステップS2で尿素水の供給が可能であると判定した場合は、ステップS8に進むが、以下においては尿素水を供給可能な状態にあるものとして説明を行う。
If it is determined in step S2 that urea water cannot be supplied, the process proceeds to step S4 and the urea water control valve 48 is closed, and in the next step S6, the air control valve 54 is closed and the current control is performed. End the cycle. Accordingly, in this case, urea water is not added from the urea water addition nozzle 38 into the exhaust gas.
On the other hand, if it is determined in step S2 that urea water can be supplied, the process proceeds to step S8. In the following description, it is assumed that urea water can be supplied.

ステップS8では、NOx触媒30で排気中のNOxを浄化するために必要な尿素水の目標供給量Quを求める。この目標供給量Quは次のようにして決定される。
まず回転数センサ58によって検出されたエンジン回転数やECU56によって算出された燃料主噴射量などのエンジン運転状態に基づき、エンジン1からのNOx排出量を推定する。また、入口温度センサ34によって検出されたNOx触媒30入口側の排気温度に基づき、予め記憶しているマップデータからNOx触媒30のNOx浄化率を求める。次に、これらNOx推定排出量及びNOx浄化率からNOx触媒30によるNOx浄化量を求め、そのNOx浄化量に対応するアンモニア量を求める。このようにして求められたアンモニア量から尿素水の目標供給量Quが求められる。
In step S8, a target supply amount Qu of urea water necessary for purifying NOx in the exhaust with the NOx catalyst 30 is obtained. This target supply amount Qu is determined as follows.
First, the NOx emission amount from the engine 1 is estimated based on the engine operation state such as the engine rotation number detected by the rotation number sensor 58 and the fuel main injection amount calculated by the ECU 56. Further, the NOx purification rate of the NOx catalyst 30 is obtained from the map data stored in advance based on the exhaust temperature at the inlet side of the NOx catalyst 30 detected by the inlet temperature sensor 34. Next, the NOx purification amount by the NOx catalyst 30 is obtained from the estimated NOx emission amount and the NOx purification rate, and the ammonia amount corresponding to the NOx purification amount is obtained. The target supply amount Qu of urea water is obtained from the ammonia amount thus obtained.

次にステップS10に進むと、ステップS8で求めた尿素水の目標供給量Quが、予め設定された下限値Qminより少ないか否かを判定する。
尿素水を尿素水添加ノズル38から連続的に排気中に噴射している状態で、尿素水の供給量が減少していった場合、尿素水供給量の減少に伴って加圧空気量も減少するため、尿素水噴射装置42、尿素水噴射管40、及び尿素水添加ノズル38などの尿素水供給経路内に付着した尿素水が、加圧空気によって持ち去られにくくなる。このため、ある供給量以下になると付着した尿素水が結晶化して前記尿素水供給経路に目詰まりを起こす。そこで本実施形態では、このような目詰まりが発生する尿素水の供給量を予め実験等で求め、目詰まりが発生する尿素水供給量の上限値よりわずかに多い量を下限値Qminとして設定している。
Next, in step S10, it is determined whether or not the target supply amount Qu of urea water obtained in step S8 is smaller than a preset lower limit value Qmin.
In the state where urea water is continuously injected into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38, when the supply amount of urea water decreases, the amount of pressurized air also decreases as the urea water supply amount decreases. Therefore, the urea water attached in the urea water supply path such as the urea water injection device 42, the urea water injection pipe 40, and the urea water addition nozzle 38 is difficult to be carried away by the pressurized air. For this reason, when the amount is less than a certain supply amount, the attached urea water is crystallized and clogs the urea water supply path. Therefore, in this embodiment, the supply amount of urea water in which such clogging occurs is obtained in advance by experiments or the like, and an amount slightly larger than the upper limit value of the urea water supply amount in which clogging occurs is set as the lower limit value Qmin. ing.

従って、ステップS10で尿素水の目標供給量Quがこのような下限値Qmin以上であると判定した場合には、尿素水を連続的に供給するようにしても前記尿素水供給経路中に目詰まりが生じることがないものとしてステップS12に進む。
ステップS12では、尿素水制御弁48を開弁状態として、尿素水タンク44内の尿素水を尿素水噴射装置42に供給可能な状態とし、次のステップS14に進む。
Therefore, if it is determined in step S10 that the target supply amount Qu of the urea water is equal to or greater than the lower limit value Qmin, the urea water supply path is clogged even if the urea water is continuously supplied. The process proceeds to step S12 on the assumption that no occurs.
In step S12, the urea water control valve 48 is opened so that the urea water in the urea water tank 44 can be supplied to the urea water injector 42, and the process proceeds to the next step S14.

ステップS14では、予め記憶した尿素水の目標供給量とエア制御弁54の開度との関係を示すマップから、今回の制御周期においてステップS8で求めた尿素水の目標供給量Quに対応する開度を読み出し、この開度となるようにエア制御弁54を制御して今回の制御周期を終了する。
次の制御周期では、再びステップS8において尿素水の目標供給量Quを求めた後、ステップS10で目標供給量Quが下限値Qminより少ないか否かを判定し、目標供給量Quが下限値Qmin以上であればステップS12に進む。
In step S14, an opening corresponding to the target supply amount Qu of urea water obtained in step S8 in the current control cycle is determined from a map indicating the relationship between the target supply amount of urea water stored in advance and the opening degree of the air control valve 54. The degree is read, and the air control valve 54 is controlled to reach the opening degree, and the current control cycle is completed.
In the next control cycle, after obtaining the target supply amount Qu of urea water again in step S8, it is determined in step S10 whether or not the target supply amount Qu is smaller than the lower limit value Qmin, and the target supply amount Qu is lower limit value Qmin. If it is above, it will progress to step S12.

ステップS12では尿素水制御弁48を開弁状態とするが、前の制御周期で既に尿素水制御弁48が開弁状態となっている場合には、その開弁状態を維持することになる。
そして、次のステップS14では、前述のようにしてエア制御弁54の開度が制御されることにより、目標供給量Quに対応した尿素水が尿素水添加ノズル38から排気中に添加される。
In step S12, the urea water control valve 48 is opened, but if the urea water control valve 48 is already opened in the previous control cycle, the valve opened state is maintained.
In the next step S14, the urea water corresponding to the target supply amount Qu is added into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 by controlling the opening degree of the air control valve 54 as described above.

従って、制御周期ごとにステップS8で求められた尿素水の目標供給量Quが下限値Qmin以上である限りは、この目標供給量に対応した尿素水が尿素水添加ノズル38から連続的に排気中に添加されることになる。
一方、ステップS10において尿素水の目標供給量Quが下限値Qminより少ないと判定した場合には、尿素水添加ノズル38から連続的な添加を行うと、尿素水供給量が少ないために尿素が結晶化して目詰まりが発生する可能性があるものとして、ステップS16に進む。
Therefore, as long as the target supply amount Qu of urea water obtained in step S8 for each control cycle is equal to or higher than the lower limit value Qmin, urea water corresponding to this target supply amount is continuously exhausted from the urea water addition nozzle 38. To be added.
On the other hand, if it is determined in step S10 that the target supply amount Qu of the urea water is smaller than the lower limit value Qmin, if continuous addition is performed from the urea water addition nozzle 38, urea is crystallized because the urea water supply amount is small. The process proceeds to step S16 on the assumption that clogging may occur.

ステップS16では、ステップS12と同様に、尿素水制御弁48を開弁状態として、尿素水タンク44内の尿素水を尿素水噴射装置42に供給可能な状態とし、次のステップS18に進む。
ステップS18では、エア制御弁54を所定開度位置と全閉位置とに交互に切り換えることにより間欠制御する。このときの所定開度には、エア制御弁54を当該所定開度としたときに尿素水添加ノズル38から連続的に添加される尿素水の量が、ステップS10で用いた下限値Qminとなるような開度が用いられる。即ち、エア制御弁54を間欠制御した場合において、エア制御弁54が所定開度の位置となって尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの瞬間的な尿素水供給量(単位時間あたりの供給量)が前記下限値Qminとなるように制御される。
In step S16, as in step S12, the urea water control valve 48 is opened to enable the urea water in the urea water tank 44 to be supplied to the urea water injector 42, and the process proceeds to the next step S18.
In step S18, intermittent control is performed by alternately switching the air control valve 54 between a predetermined opening position and a fully closed position. At this time, the amount of urea water continuously added from the urea water addition nozzle 38 when the air control valve 54 is set to the predetermined opening is the lower limit value Qmin used in step S10. Such an opening is used. That is, when the air control valve 54 is intermittently controlled, the instantaneous urea water supply amount when urea water is added from the urea water addition nozzle 38 when the air control valve 54 is at a predetermined opening position. (Supply amount per unit time) is controlled to be the lower limit Qmin.

また、このときのエア制御弁54の間欠制御は、ステップS8で設定された目標供給量Quに対応したPWM(Pulse Width Modulation)制御によって行われ、尿素水添加ノズル38から供給される尿素水の供給量が目標供給量Quに等しくなるようにエア制御弁54の開弁時間が制御される。
次の制御周期においても、ステップS8で求めた尿素水の目標供給量Quが下限値Qminより少ない場合にはステップS16に進み、尿素水制御弁48を開弁状態とする。なお、前の制御周期において既に尿素水制御弁48が開弁状態となっている場合には、その開弁状態を維持することになる。
Further, the intermittent control of the air control valve 54 at this time is performed by PWM (Pulse Width Modulation) control corresponding to the target supply amount Qu set in step S8, and urea water supplied from the urea water addition nozzle 38 is used. The valve opening time of the air control valve 54 is controlled so that the supply amount becomes equal to the target supply amount Qu.
Also in the next control cycle, if the target supply amount Qu of urea water obtained in step S8 is smaller than the lower limit value Qmin, the process proceeds to step S16, and the urea water control valve 48 is opened. In addition, when the urea water control valve 48 has already been opened in the previous control cycle, the opened state is maintained.

そして、次のステップS18では、前述のようにしてエア制御弁54が目標供給量Quに対応したPWM制御により間欠制御され、尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの単位時間あたりの供給量が、ステップS10で用いた下限値Qminに相当する量とされると共に、PWM制御により間欠供給される尿素水の供給量が目標供給量Quとなるように、尿素水が尿素水添加ノズル38から排気中に間欠的に添加される。   In the next step S18, the unit when the air control valve 54 is intermittently controlled by the PWM control corresponding to the target supply amount Qu as described above and the urea water is added from the urea water addition nozzle 38. The urea water is urea so that the supply amount per time is an amount corresponding to the lower limit value Qmin used in step S10, and the supply amount of urea water intermittently supplied by PWM control becomes the target supply amount Qu. The water is added intermittently from the water addition nozzle 38 into the exhaust.

従って、制御周期ごとにステップS8で求められた尿素水の目標供給量Quが下限値Qminより少ない間は、この目標供給量Quに対応したエア制御弁54のPWM制御によって、尿素水が尿素水添加ノズル38から間欠的に排気中に添加されることになる。
以上のようにして尿素水の供給制御を行ったときの、尿素水の連続添加の状態と間欠添加の状態を図3に示す。
Accordingly, while the target supply amount Qu of urea water obtained in step S8 for each control cycle is smaller than the lower limit value Qmin, the urea water is converted into urea water by PWM control of the air control valve 54 corresponding to the target supply amount Qu. The gas is intermittently added to the exhaust gas from the addition nozzle 38.
FIG. 3 shows a state of continuous addition of urea water and a state of intermittent addition when urea water supply control is performed as described above.

図3上段はNOx触媒30に流入する排ガス中のNOx量を時間の経過と共に示し、図3中段は、このように流入するNOxをNOx触媒30で浄化するのに必要な尿素水の供給量、即ち目標供給量Quを示している。また、図3下段は、このような目標供給量Quに対応して、実際に尿素水添加ノズル38から排気中に添加される尿素添加量を示している。   The upper part of FIG. 3 shows the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 30 over time. The middle part of FIG. 3 shows the supply amount of urea water necessary for purifying the NOx flowing in the NOx catalyst 30 in this way, That is, the target supply amount Qu is indicated. The lower part of FIG. 3 shows the urea addition amount actually added to the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 in correspondence with such a target supply amount Qu.

なお、図3中のQminは前述の尿素水供給制御において用いられる下限値であり、これより少ない量の尿素水を供給すると、連続的な添加であっても尿素が結晶化して目詰まりが発生する可能性がある。
NOx触媒30に流入するNOxの量が減少するにつれて尿素水の目標供給量Quも減少していくが、目標供給量Quが下限値Qmin以上である間は、前述のように図2のステップS14により、エア制御弁54が目標供給量Quに対応した開度に連続的に開弁され、尿素水が尿素水添加ノズル38から連続的に排気中に添加される。
Note that Qmin in FIG. 3 is a lower limit value used in the above-described urea water supply control. If a smaller amount of urea water is supplied, urea will crystallize and clog even if it is continuously added. there's a possibility that.
As the amount of NOx flowing into the NOx catalyst 30 decreases, the target supply amount Qu of the urea water also decreases. As long as the target supply amount Qu is not less than the lower limit value Qmin, as described above, step S14 in FIG. Thus, the air control valve 54 is continuously opened to an opening corresponding to the target supply amount Qu, and urea water is continuously added into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38.

そして、図中のa点において、目標供給量Quが下限値Qminと等しくなり、その後下限値Qminより少なくなると、エア制御弁54のPWM制御による間欠的な尿素水の添加に切り替わる。この間欠添加では、図2のステップS18により、周期ts毎にその一部期間でエア制御弁54が所定開度位置とされ、その他の期間では全閉位置とされる。
このとき所定開度は、エア制御弁54が当該所定開度位置にあって尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの尿素水の瞬間的な供給量、即ち図中の間欠添加時における尿素水の供給波形の振幅が、下限値Qminに等しくなるように設定される。また、エア制御弁54が所定開度とされる期間は、PWM制御により目標供給量Quに応じて設定され、図に示すように目標供給量Quの減少と共に徐々に短縮されていく(tp1>tp2>tp3>tp4)。これにより、尿素水添加ノズル38から排気中に添加される尿素水の供給量は、目標供給量Quに等しくなるように制御される。
Then, at the point a in the figure, when the target supply amount Qu becomes equal to the lower limit value Qmin and then becomes lower than the lower limit value Qmin, the operation is switched to intermittent urea water addition by PWM control of the air control valve 54. In this intermittent addition, the air control valve 54 is set to a predetermined opening position during a part of the period ts in step S18 of FIG. 2 and is fully closed during other periods.
At this time, the predetermined opening is an instantaneous supply amount of urea water when the air control valve 54 is in the predetermined opening position and urea water is added from the urea water addition nozzle 38, that is, in the drawing. The amplitude of the urea water supply waveform at the time of intermittent addition is set to be equal to the lower limit value Qmin. Further, the period during which the air control valve 54 is set to a predetermined opening is set according to the target supply amount Qu by PWM control and gradually shortens as the target supply amount Qu decreases as shown in the figure (tp1>tp2>tp3> tp4). Thus, the supply amount of urea water added into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 is controlled to be equal to the target supply amount Qu.

このように、NOx触媒30によるNOxの浄化に必要な尿素水の目標供給量Quが下限値Qminより少ない場合には、尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの尿素水の単位時間あたりの供給量が下限値Qminとなるように間欠的に尿素水が尿素水添加ノズル38から供給されるので、尿素水が流動する際には尿素が結晶化する量より多い量となり、尿素の結晶化による目詰まりの発生を防止することができる。   Thus, when the target supply amount Qu of urea water necessary for NOx purification by the NOx catalyst 30 is smaller than the lower limit value Qmin, urea water when urea water is added from the urea water addition nozzle 38 is used. Since the urea water is intermittently supplied from the urea water addition nozzle 38 so that the supply amount per unit time becomes the lower limit value Qmin, when the urea water flows, the amount becomes larger than the amount of urea crystallizing. The occurrence of clogging due to urea crystallization can be prevented.

また、目標供給量Quに対応したエア制御弁54のPWM制御により、尿素水添加ノズル38から排気中に供給される尿素水の供給量は目標供給量Quに等しくなるように制御される。このため、NOx触媒30のNOx浄化に必要とされるアンモニアが過不足なくNOx触媒30に供給され、NOx浄化効率の低下や、アンモニアの大気への放出を良好に防止することができると共に、尿素水の余分な消費をなくすことができる。   Further, the supply amount of urea water supplied into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 is controlled to be equal to the target supply amount Qu by PWM control of the air control valve 54 corresponding to the target supply amount Qu. For this reason, ammonia required for NOx purification of the NOx catalyst 30 is supplied to the NOx catalyst 30 without excess or deficiency, and it is possible to satisfactorily prevent NOx purification efficiency from being lowered and release of ammonia into the atmosphere. Extra consumption of water can be eliminated.

以上で本発明の一実施形態に係る排気浄化装置についての説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施形態ではPWM制御によりエア制御弁54を制御し、尿素水を間欠的に添加するようにしたが、PWM制御に代えてPFM(Pulse Frequency Modulation)制御を用いてもよい。
Although the description of the exhaust emission control device according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the air control valve 54 is controlled by PWM control and urea water is intermittently added, but PFM (Pulse Frequency Modulation) control may be used instead of PWM control.

図4は、PFM制御により尿素水を間欠的に添加するようにした場合の尿素水の添加の状態を示す図である。図4上段及び図4中段は、前述の図3と同様にNOx触媒30に流入する排ガス中のNOx量と、このように流入するNOxをNOx触媒30で浄化するのに必要な尿素水の供給量、即ち目標供給量Quを示している。そして、図4下段は、このような目標供給量Quに対応して、実際に尿素水添加ノズル38から排気中に添加される尿素添加量を示している。   FIG. 4 is a diagram showing a state of addition of urea water when urea water is intermittently added by PFM control. The upper part of FIG. 4 and the middle part of FIG. 4 show the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 30 and the supply of urea water necessary for purifying the NOx flowing in this way with the NOx catalyst 30 as in FIG. The amount, that is, the target supply amount Qu is shown. The lower part of FIG. 4 shows the urea addition amount actually added to the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 in correspondence with the target supply amount Qu.

NOx触媒30に流入するNOxの量が減少するにつれて尿素水の目標供給量Quも減少していくが、目標供給量Quが下限値Qmin以上である間は、エア制御弁54が目標供給量Quに対応した開度に連続的に開弁され、尿素水が尿素水添加ノズル38から連続的に排気中に添加される。
そして、図中のa点において、目標供給量Quが下限値Qminと等しくなり、その後下限値Qminより少なくなると、エア制御弁54のPFM制御による間欠的な尿素水の添加に切り替わる。この間欠添加では、一定期間tpだけエア制御弁54が所定開度位置とされ、その繰り返し周期が目標供給量Quに応じて変化する。
As the amount of NOx flowing into the NOx catalyst 30 decreases, the target supply amount Qu of the urea water also decreases. As long as the target supply amount Qu is equal to or higher than the lower limit value Qmin, the air control valve 54 keeps the target supply amount Qu. And the urea water is continuously added into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38.
Then, at the point a in the figure, when the target supply amount Qu becomes equal to the lower limit value Qmin and then becomes smaller than the lower limit value Qmin, switching to intermittent urea water addition by PFM control of the air control valve 54 is performed. In this intermittent addition, the air control valve 54 is set to the predetermined opening position for a certain period tp, and the repetition period changes according to the target supply amount Qu.

このとき所定開度は、エア制御弁54が当該所定開度位置にあって尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの尿素水の単位時間あたりの供給量、即ち図中の間欠添加時における尿素水の供給波形の振幅が下限値Qminに等しくなるように設定される。また、エア制御弁54を所定開度とする周期は、PFM制御によって目標供給量Quに応じて設定され、図に示すように目標供給量Quの減少と共に徐々に拡大されていく(ts1<ts2<ts3<ts4)。これにより、尿素水添加ノズル38から排気中に添加される尿素水の供給量は、目標供給量Quに等しくなるように制御される。   At this time, the predetermined opening is the supply amount of urea water per unit time when the air control valve 54 is in the predetermined opening position and the urea water is being added from the urea water addition nozzle 38, that is, in the drawing. The amplitude of the urea water supply waveform at the time of intermittent addition is set to be equal to the lower limit value Qmin. Further, the period for setting the air control valve 54 to a predetermined opening is set according to the target supply amount Qu by PFM control, and gradually increases as the target supply amount Qu decreases as shown in the figure (ts1 <ts2). <Ts3 <ts4). Thus, the supply amount of urea water added into the exhaust gas from the urea water addition nozzle 38 is controlled to be equal to the target supply amount Qu.

このようにして、エア制御弁54をPFM制御するようにした場合も、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、エア制御弁の間欠制御は前記実施形態のようなPWM制御やPFM制御に限られるものではなく、エア制御弁54の開弁期間と開弁間隔の両方を目標供給量Quに応じて変化させてもよいし、どのような方法であっても、間欠制御によって尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの尿素水の単位時間あたりの供給量が下限値Qminとなり、尿素水添加ノズル38からの尿素水の供給量が目標供給量Quの増減に対応して増減するようなものであればよい。
In this way, even when the air control valve 54 is PFM-controlled, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
The intermittent control of the air control valve is not limited to the PWM control and the PFM control as in the above embodiment, and both the valve opening period and the valve opening interval of the air control valve 54 are changed according to the target supply amount Qu. In any method, the supply amount of urea water per unit time when urea water is added from the urea water addition nozzle 38 by intermittent control becomes the lower limit value Qmin. The supply amount of urea water from the urea water addition nozzle 38 only needs to increase or decrease corresponding to the increase or decrease of the target supply amount Qu.

また、前記実施形態では、エア制御弁54を本発明の還元剤供給量調整手段としたが、エア制御弁54は前記実施形態における尿素水制御弁48のように、全開と全閉の切換のみの電磁弁とし、尿素水制御弁48を前記実施形態におけるエア制御弁54のように電磁式調量弁としてもよい。このようにした場合には、尿素水制御弁48が本発明の還元剤供給量調整手段に相当するものとなる。   In the above embodiment, the air control valve 54 is the reducing agent supply amount adjusting means of the present invention. However, the air control valve 54 is only switched between fully open and fully closed like the urea water control valve 48 in the above embodiment. The urea water control valve 48 may be an electromagnetic metering valve like the air control valve 54 in the above embodiment. In this case, the urea water control valve 48 corresponds to the reducing agent supply amount adjusting means of the present invention.

この場合には、エア制御弁54を開弁状態とすると共に、尿素水制御弁48を間欠的に所定開度位置と全閉開度位置との間で開閉制御して、尿素水添加ノズル38から尿素水を間欠的に排気中に添加する。このときの所定開度は、尿素水制御弁48が当該所定開度位置にあって尿素水添加ノズル38から尿素水の添加が行われているときの尿素水の単位時間あたりの供給量が下限値Qminに等しくなるように設定される。   In this case, the air control valve 54 is opened, and the urea water control valve 48 is intermittently controlled to open and close between a predetermined opening position and a fully closed opening position, so that the urea water addition nozzle 38 is opened. The urea water is intermittently added to the exhaust gas. At this time, the supply amount per unit time of the urea water when the urea water control valve 48 is in the predetermined opening position and the urea water is being added from the urea water addition nozzle 38 is the lower limit. It is set to be equal to the value Qmin.

最後に、上記実施形態はディーゼルエンジンの排気浄化装置に本発明を適用したものであったが、エンジン形式はこれに限定されるものではない。   Finally, in the above embodiment, the present invention is applied to an exhaust emission control device for a diesel engine, but the engine type is not limited to this.

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention. 図1の排気浄化装置で行われる尿素水供給制御のフローチャートである。It is a flowchart of the urea water supply control performed with the exhaust gas purification device of FIG. 図2の尿素水供給制御による尿素水の供給状態を示す図である。It is a figure which shows the supply state of the urea water by the urea water supply control of FIG. 図2の尿素水供給制御の変形例による尿素水の供給状態を示す図である。It is a figure which shows the supply state of the urea water by the modification of the urea water supply control of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
20 排気管(排気通路)
30 NOx触媒
38 尿素水添加ノズル(尿素水供給手段)
40 尿素水噴射管(尿素水供給手段)
42 尿素水噴射装置(尿素水供給手段)
48 尿素水制御弁
54 エア制御弁(尿素水供給量調整手段)
56 ECU(制御手段)
1 Engine 20 Exhaust pipe (exhaust passage)
30 NOx catalyst 38 Urea water addition nozzle (urea water supply means)
40 Urea water injection pipe (urea water supply means)
42 Urea water injection device (urea water supply means)
48 Urea water control valve 54 Air control valve (Urea water supply amount adjusting means)
56 ECU (control means)

Claims (5)

エンジンの排気通路に配設され、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化するNOx触媒と、
尿素水を前記エンジンの排気中に添加することにより前記NOx触媒にアンモニアを供給する尿素水供給手段と、
前記尿素水供給手段から前記排気中に添加される前記尿素水の量を調整する尿素水供給量調整手段と、
前記NOx触媒によるNOxの還元浄化に必要な前記尿素水の目標供給量を求め、前記目標供給量が所定の下限値より少ないときには、前記尿素水供給手段から前記尿素水を実際に供給しているときの瞬間的な供給量を前記下限値以上とした上で、前記目標供給量に対応して間欠的に前記尿素水を前記排気中に添加するように前記尿素水供給量調整手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
A NOx catalyst that is disposed in the exhaust passage of the engine and reduces and purifies NOx in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent;
Urea water supply means for supplying ammonia to the NOx catalyst by adding urea water into the exhaust of the engine;
Urea water supply amount adjusting means for adjusting the amount of urea water added to the exhaust gas from the urea water supply means;
A target supply amount of the urea water necessary for NOx reduction purification by the NOx catalyst is obtained, and when the target supply amount is less than a predetermined lower limit value, the urea water is actually supplied from the urea water supply means. The urea water supply amount adjusting means is controlled so that the urea water is intermittently added to the exhaust gas in correspondence with the target supply amount, with the instantaneous supply amount at the time being equal to or higher than the lower limit value. An exhaust emission control device comprising: a control means.
前記下限値は、前記尿素水供給手段により前記尿素水を連続的に前記排気中に添加した場合に、前記尿素水供給手段内に前記尿素水の結晶化による目詰まりが生じる供給量の上限値より大きい値であることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   The lower limit value is an upper limit value of the supply amount that causes clogging due to crystallization of the urea water in the urea water supply means when the urea water is continuously added to the exhaust gas by the urea water supply means. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the exhaust purification device has a larger value. 前記制御手段は、前記目標供給量が前記下限値以上のときには、前記目標供給量に対応して連続的に前記尿素水を添加するように前記尿素水供給量調整手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   The control means controls the urea water supply amount adjusting means so as to continuously add the urea water corresponding to the target supply amount when the target supply amount is not less than the lower limit value. The exhaust emission control device according to claim 1. 前記制御手段は、前記目標供給量に応じて前記尿素水供給量調整手段をPWM制御することにより、前記尿素水の間欠的な添加を行うことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the control unit performs intermittent addition of the urea water by performing PWM control of the urea water supply amount adjusting unit according to the target supply amount. . 前記制御手段は、前記目標供給量に応じて前記尿素水供給量調整手段をPFM制御することにより、前記尿素水の間欠的な添加を行うことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。   2. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein the control unit performs intermittent addition of the urea water by performing PFM control of the urea water supply amount adjusting unit according to the target supply amount. .
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