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JP4760770B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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JP4760770B2 JP2007130640A JP2007130640A JP4760770B2 JP 4760770 B2 JP4760770 B2 JP 4760770B2 JP 2007130640 A JP2007130640 A JP 2007130640A JP 2007130640 A JP2007130640 A JP 2007130640A JP 4760770 B2 JP4760770 B2 JP 4760770B2
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Description

本発明は、燃料を分離した軽質燃料及び重質燃料を用い、内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分の浄化性能を向上させる内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that uses light and heavy fuels separated from the fuel to improve the purification performance of harmful components in exhaust gas discharged from the internal combustion engine.

ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOX)は、近傍雰囲気がリーン空燃比の時にNOXを吸収し、理論空燃比又はリッチ空燃比の時にNOXを放出する窒素酸化物(NOX)浄化用触媒を担持した触媒装置を機関排気系に配置して、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるNOXを触媒装置のNOX浄化用触媒に吸収させ、大気放出を抑制するようにしている。また、この触媒装置に設けているNOXの吸収能力には制限があり、触媒装置のNOX浄化用触媒のNOX吸収能力が飽和する前に、近傍雰囲気をリッチ空燃比とし、吸収されたNOXを放出させると共に、リッチ空燃比とした際の還元物質によって放出させたNOXを還元浄化する再生処理を行っていた。 Nitrogen oxide (NO x ) contained in the exhaust gas of a diesel engine absorbs NO x when the ambient atmosphere has a lean air-fuel ratio, and releases NO x when the atmosphere is a stoichiometric or rich air-fuel ratio ( NO x ) A catalyst device carrying a purification catalyst is arranged in the engine exhaust system so that NO x contained in the exhaust gas of the diesel engine is absorbed by the catalyst for NO x purification of the catalyst device to suppress atmospheric release. I have to. Further, there is a limit to the absorption capacity of the NO X which is provided to the catalytic converter, prior to NO X absorbing capacity of the NO X purification catalyst of the catalytic converter is saturated, the neighborhood atmosphere rich air-absorbed In addition to releasing NO x , regeneration processing for reducing and purifying NO x released by the reducing substance when the rich air-fuel ratio is achieved has been performed.

また、一般に、ディーゼルエンジンの燃料としては軽油が用いられ、軽油中に含まれる高沸点の炭化水素(HC)は、NOXを還元する選択性が低いため、NOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXを還元するための還元剤として用いると、更に過剰のHCが必要となり燃費の悪化を招いていた。 In general, light oil is used as fuel for diesel engines, high-boiling hydrocarbons contained in the gas oil (HC) has a low selectivity for reducing NO X, occluded in the NO X purification catalyst When used as a reducing agent for reducing NO x , an excessive amount of HC is required, resulting in deterioration of fuel consumption.

また、ディーゼルエンジンの排気ガスに高沸点のHCが含まれていると、炭素を主成分とする粒子状物質(以下、PM(Particulate Matter)という)の増加を招き、このようなPMは大気汚染の原因となることから排気ガス中のPMを捕捉・除去する必要がある。   In addition, if high-boiling HC is contained in the exhaust gas of a diesel engine, particulate matter containing carbon as a main component (hereinafter referred to as PM (Particulate Matter)) will increase, and such PM will cause air pollution. Therefore, it is necessary to capture and remove PM in the exhaust gas.

そのため、従来、低沸点のHCと高沸点のHCとに分離し、低沸点のHCを用いてNOX浄化性能の向上を図る内燃機関の排気浄化装置として、例えば図10に示すような内燃機関の排気浄化装置が提案されている。図10は、従来の内燃機関の排気浄化装置の構成の一例を示す図である。図10に示すように、従来の内燃機関の排気浄化装置は、近傍雰囲気がリーン空燃比の時にNOXを吸収し、理論空燃比(ストイキ)又はリッチ空燃比の時にNOXを放出するNOX浄化用触媒を担持した触媒装置101と、燃料タンク102内の燃料を炭素数の少ない低炭素成分燃料103と、炭素数の多い高炭素成分を主体とする高炭素成分燃料104とに分離する燃料分離装置105とを具備している。燃料分離装置105で燃料タンク102内の燃料から低炭素成分燃料103を分離して供給管106を介して低炭素成分燃料103を触媒装置101に供給し、触媒装置101内のNOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXを還元し、NOX浄化用触媒の再生処理を行っている。また、高炭素成分燃料104は燃料タンク102に再度回収するようにしている(特許文献1〜特許文献3)。 Therefore, as an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that conventionally separates into a low boiling point HC and a high boiling point HC and uses the low boiling point HC to improve the NO x purification performance, for example, an internal combustion engine as shown in FIG. Exhaust gas purification devices have been proposed. FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional exhaust emission control device for an internal combustion engine. As shown in FIG. 10, the exhaust purification system of a conventional internal combustion engine, NO X the neighborhood atmosphere absorbs NO X when the lean air-fuel ratio and releases NO X when the theoretical air-fuel ratio (stoichiometric) or rich air-fuel ratio Fuel for separating the catalyst device 101 carrying the purification catalyst, the fuel in the fuel tank 102 into a low carbon component fuel 103 having a small number of carbon atoms and a high carbon component fuel 104 mainly composed of a high carbon component having a large number of carbon atoms. And a separation device 105. The low carbon component fuel 103 is separated from the fuel in the fuel tank 102 by the fuel separator 105 and the low carbon component fuel 103 is supplied to the catalyst device 101 via the supply pipe 106, and the NO x purification catalyst in the catalyst device 101 is supplied. the occluded NO X is reduced to, and out the regenerating process of the NO X purification catalyst. Further, the high carbon component fuel 104 is recovered again in the fuel tank 102 (Patent Documents 1 to 3).

このように、従来の内燃機関の排気浄化装置では、燃料分離装置105により燃料に含まれるHCを分解し、低炭素成分燃料103を還元剤として触媒装置101の上流側に添加することで、触媒装置101内のNOX浄化用触媒の再生処理を行ない、排気ガス中のNOXの浄化性能を向上させていた。 As described above, in the exhaust emission control device of the conventional internal combustion engine, the HC contained in the fuel is decomposed by the fuel separation device 105, and the low carbon component fuel 103 is added as the reducing agent to the upstream side of the catalyst device 101, thereby performs reproduction processing of the NO X purification catalyst in the apparatus 101, has been to improve the purification performance of the NO X in the exhaust gas.

特開2006−170186号公報JP 2006-170186 A 特開2006−291847号公報JP 2006-291847 A 特開2006−132496号公報JP 2006-132396 A

しかしながら、従来の内燃機関の排気浄化装置では、低炭素成分燃料103を還元剤として用い、NOX浄化用触媒の再生を図ることだけを目的とし、高炭素成分燃料104を燃料タンク102に送給し、循環させているのみであり、処分先が充分に考慮されていないため、燃料タンク102中に高炭素成分燃料104が高濃度に蓄積される、という問題がある。 However, in a conventional internal combustion engine exhaust gas purification device, the low carbon component fuel 103 is used as a reducing agent, and the high carbon component fuel 104 is supplied to the fuel tank 102 only for the purpose of regenerating the NO x purification catalyst. However, since it is only circulated and the disposal destination is not sufficiently considered, there is a problem that the high carbon component fuel 104 is accumulated in the fuel tank 102 at a high concentration.

また、高炭素成分燃料104を例えば内燃機関の燃焼用の燃料として用いる場合には、高炭素成分燃料104が燃料タンク102内に高濃度に蓄積されるため、この高濃度に蓄積された高炭素成分燃料104を燃焼用の燃料である例えば軽油に常時同じ割合で混入し、内燃機関に送給することができない、という問題がある。   Further, when the high carbon component fuel 104 is used as a fuel for combustion of an internal combustion engine, for example, the high carbon component fuel 104 is accumulated at a high concentration in the fuel tank 102. There is a problem that the component fuel 104 is always mixed at the same rate into, for example, light oil, which is a combustion fuel, and cannot be supplied to the internal combustion engine.

また、この濃縮された高炭素成分燃料104が内燃機関の燃焼用として供給されることで、内燃機関の許可可能な適正な割合の高炭素成分燃料104を内燃機関へ送給できないため、内燃機関の燃焼効率・排ガス組成が悪化する、という問題がある。   Further, since the concentrated high carbon component fuel 104 is supplied for combustion of the internal combustion engine, an appropriate proportion of the high carbon component fuel 104 permitted by the internal combustion engine cannot be supplied to the internal combustion engine. There is a problem that the combustion efficiency and the exhaust gas composition of the exhaust gas deteriorate.

また、この濃縮された高炭素成分燃料104を軽油と混入して内燃機関への供給を継続して行なうと、内燃機関の許可可能な範囲以上の高炭素成分燃料104となり、その結果増大した高炭素成分燃料104に起因して発生する煤の量が増大する、という問題がある。   Further, when the concentrated high carbon component fuel 104 is mixed with light oil and continuously supplied to the internal combustion engine, the high carbon component fuel 104 exceeds the allowable range of the internal combustion engine, and as a result, the increased high carbon content fuel 104 is obtained. There is a problem that the amount of soot generated due to the carbon component fuel 104 increases.

また、排気ガス中のPMは、PMフィルタ等により捕集され、この捕集されたPMは定期的に強制酸化してPM捕集機能を再生(以下、「PM再生」という)しているが、高炭素成分燃料104が主要因となって発生する煤に起因するPMは、高炭素成分燃料104が増大すると、この増大する高炭素成分燃料104に起因するPMの発生量が更に増大し、PM再生頻度が増える、という問題がある。   Further, PM in the exhaust gas is collected by a PM filter or the like, and the collected PM is periodically forcibly oxidized to regenerate the PM collection function (hereinafter referred to as “PM regeneration”). The PM caused by soot generated mainly from the high carbon component fuel 104 is further increased when the high carbon component fuel 104 is increased, and the amount of PM generated due to the increasing high carbon component fuel 104 is further increased. There is a problem that the PM regeneration frequency increases.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、燃料を軽質燃料及び重質燃料に分離し、排気添加弁から排気系内、エンジン筒内へ添加することで、排気ガスの浄化性能を向上させる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and separates fuel into light fuel and heavy fuel, and adds them from the exhaust addition valve into the exhaust system and the engine cylinder, thereby purifying exhaust gas. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that improves the engine.

上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置と、該窒素酸化物浄化装置の下流側に設けられ、前記排気通路内の前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ機能を備えた粒子状物質捕集装置とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、燃料を軽質成分の多い軽質燃料と、重質成分の多い重質燃料とに分離する燃料分離装置とを有し、前記軽質燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に前記軽質燃料を用い、且つ、前記粒子状物質捕集装置に捕集されたPMを焼失してPM捕集機能を再生するPM再生時に分離した前記重質燃料を用いることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a nitrogen oxide purification catalyst that contains a nitrogen oxide purification catalyst that purifies nitrogen oxide in exhaust gas in an exhaust passage. An internal combustion engine having a device and a particulate matter collecting device provided downstream of the nitrogen oxide purification device and having a filter function for collecting particulate matter in the exhaust gas in the exhaust passage An exhaust emission control device, comprising a fuel separation device that separates fuel into light fuel with a lot of light components and heavy fuel with a lot of heavy components, and using the light fuel as a fuel for engine combustion, PM that uses the light fuel during the reduction of nitrogen oxides stored in the catalyst for purifying nitrogen oxides, and regenerates the PM collection function by burning off the PM collected in the particulate matter collection device The heavy fuel separated during regeneration Which comprises using.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置において分離された前記軽質燃料を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁と、前記燃料分離装置において分離された前記重質燃料を前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを有することを特徴とする。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, in the fuel separation apparatus, a first exhaust addition valve that supplies the light fuel separated in the fuel separation apparatus to an upstream side of the nitrogen oxide purification apparatus, and And a second exhaust addition valve for supplying the separated heavy fuel between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間隔が、温度伝達が起こり難い所定間隔を有することを特徴とする。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the interval between the nitrogen oxide purification apparatus and the particulate matter collecting apparatus has a predetermined interval at which temperature transmission is unlikely to occur.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記燃料分離装置で分離された前記重質燃料を貯蔵する重質燃料貯蔵タンクを有することを特徴とする。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a heavy fuel storage tank that stores the heavy fuel separated by the fuel separator.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記粒子状物質捕集装置においてPM再生を行なう際に、前記第一の排気添加弁より前記軽質燃料を添加する添加量と、前記排気ガスの空気量とに基づき、前記第二の排気添加弁より前記重質燃料を添加する添加量を調整することを特徴とする。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when PM regeneration is performed in the particulate matter trapping apparatus, an addition amount for adding the light fuel from the first exhaust addition valve, and the exhaust gas Based on the amount of air, the amount of addition of the heavy fuel is adjusted from the second exhaust addition valve.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記粒子状物質捕集装置内の床温に応じ、前記第二の排気添加弁より前記重質燃料を添加する添加回数を調整することを特徴とする。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the number of times of addition of the heavy fuel is adjusted from the second exhaust addition valve in accordance with the bed temperature in the particulate matter trapping device. And

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置においては、前記第一の排気添加弁より前記軽質燃料の添加を開始する添加開始時期と、前記軽質燃料を再度添加する添加間隔と、排気ガスの空気量とに基づき、前記第二の排気添加弁より前記重質燃料の添加を開始する添加開始時期と、前記重質燃料を再度添加する添加間隔とを調整することを特徴とする。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, an addition start timing at which the addition of the light fuel is started from the first exhaust addition valve, an addition interval at which the light fuel is added again, and an air amount of the exhaust gas Based on the above, the addition start timing for starting the addition of the heavy fuel from the second exhaust addition valve and the addition interval for adding the heavy fuel again are adjusted.

本発明によれば、燃料を軽質成分の多い軽質燃料と、重質成分の多い重質燃料とに分離する燃料分離装置を備え、軽質燃料をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることができ、軽質燃料はエンジン筒内燃焼により微粒化され、ガス化が促進される。よって、エンジン筒内には軽質燃料のように微粒化され、気化特性が高い燃料を供給することができるため、エンジン筒内燃焼により発生する燃料中の成分に由来するPMの生成を抑制することができる。   According to the present invention, the fuel separation device for separating the fuel into the light fuel having a large amount of light components and the heavy fuel having a large amount of heavy components is provided, and the light fuel can always be used as a fuel for in-cylinder combustion. The light fuel is atomized by in-cylinder combustion and gasification is promoted. As a result, fuel that is atomized like light fuel and has high vaporization characteristics can be supplied into the engine cylinder, thereby suppressing the generation of PM derived from components in the fuel generated by engine cylinder combustion. Can do.

また、PM生成を抑制し、粒子状物質捕集装置内に捕集されるPMの量を低減することで、PM再生を行なう周期をエンジン筒内燃焼用の燃料として軽質燃料を用いない通常の燃料を用いる場合よりも長くすることができる。よって、粒子状物質捕集装置内に捕集されるPM量を抑制し、PM再生を行なう周期を長くすることで、燃費の悪化を抑制することができる。   In addition, by suppressing the PM generation and reducing the amount of PM collected in the particulate matter collection device, the period for performing PM regeneration is not used as a fuel for in-cylinder combustion. It can be made longer than when fuel is used. Therefore, deterioration of fuel consumption can be suppressed by suppressing the amount of PM collected in the particulate matter collection device and lengthening the period of PM regeneration.

また、軽質燃料を窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁を備えているため、軽質燃料を窒素酸化物浄化装置の上流側に常時噴射することで、排気ガス温度が低い場合でも軽質燃料のほとんどを微粒化・気化し、NOXの還元反応での還元剤としてHC成分を効率的に利用することができる。これにより、NOXの還元反応を効率よく行ない、NOX還元効率を高めることができる。この結果、NOX浄化用触媒のNOX浄化性能を向上させることができる。 In addition, since the first exhaust addition valve for supplying the light fuel to the upstream side of the nitrogen oxide purification device is provided, the exhaust gas temperature is reduced by always injecting the light fuel to the upstream side of the nitrogen oxide purification device. Even if it is low, most of the light fuel can be atomized and vaporized, and the HC component can be efficiently used as a reducing agent in the NO x reduction reaction. Thus, the reduction reaction of the NO X conducted efficiently, it is possible to increase the NO X reduction efficiency. As a result, it is possible to improve the NO X purification performance of the NO X purification catalyst.

また、重質燃料を窒素酸化物浄化装置と粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを備えているため、重質燃料を粒子状物質捕集装置の上流側に常時噴射することできるため、粒子状物質捕集装置内の床温を上昇させることができる。   In addition, since it includes a second exhaust addition valve that supplies heavy fuel between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device, the heavy fuel is supplied upstream of the particulate matter collection device. Since it can always inject, the bed temperature in a particulate matter collection device can be raised.

また、窒素酸化物浄化装置と粒子状物質捕集装置とを温度伝達が起こり難い所定の間隔を確保することで、粒子状物質捕集装置のPM再生時においても、窒素酸化物浄化装置内のNOX浄化用触媒の熱劣化を防止しつつ、粒子状物質捕集装置においてPM再生を行なうことができる。 In addition, by ensuring a predetermined interval between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device where temperature transfer is unlikely to occur, the particulate oxide collection device can be used even during PM regeneration of the particulate matter collection device. PM regeneration can be performed in the particulate matter collecting apparatus while preventing thermal degradation of the NO x purification catalyst.

また、燃料分離装置で分離された重質燃料を貯蔵する重質燃料貯蔵タンクを有しているため、必要な場合にのみ粒子状物質捕集装置を供給することができる。   Moreover, since it has the heavy fuel storage tank which stores the heavy fuel isolate | separated with the fuel separator, a particulate matter collection apparatus can be supplied only when it is required.

また、粒子状物質捕集装置にてPM再生を行なう際に、第一の排気添加弁により供給される軽質燃料の添加量、添加回数、添加間隔、排気ガスの空気量の値に基づいて、第二の排気添加弁から噴出する重質燃料の添加量、添加回数、添加開始時期及び添加間隔を調整することができる。このため、粒子状物質捕集装置においてPM再生を行う際には、第二の排気添加弁より粒子状物質捕集装置に供給する重質燃料の添加割合を制御することができ、粒子状物質捕集装置内のフィルタ機能の劣化を防止し、燃費の悪化を防止しつつ、床温をPM再生に必要な温度に安定して行なうことができる。また、粒子状物質捕集装置内のフィルタ機能の劣化を防止しつつ、床温の安定化を図ることで、排出ガス中のHC等の排出を防止することができる。   Also, when performing PM regeneration in the particulate matter collection device, based on the value of the amount of light fuel added by the first exhaust addition valve, the number of additions, the addition interval, the amount of air in the exhaust gas, The amount of heavy fuel added from the second exhaust addition valve, the number of additions, the addition start timing, and the addition interval can be adjusted. For this reason, when performing PM regeneration in the particulate matter collection device, the addition ratio of the heavy fuel supplied to the particulate matter collection device from the second exhaust addition valve can be controlled. It is possible to stably perform the bed temperature at a temperature required for PM regeneration while preventing deterioration of the filter function in the collecting device and preventing deterioration of fuel consumption. In addition, it is possible to prevent the discharge of HC and the like in the exhaust gas by stabilizing the bed temperature while preventing the filter function in the particulate matter collecting apparatus from deteriorating.

従って、燃料を分離した軽質燃料及び重質燃料を効率よく有効に処理して、燃焼効率・排ガス組成の悪化を防止し、重質燃料に起因して発生する煤の発生量を軽減することができると共に、NOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元効率、粒子状物質捕集装置においてPM再生効率の向上を図ることができる。 Therefore, the light and heavy fuels separated from the fuel can be efficiently and effectively treated to prevent the deterioration of combustion efficiency and exhaust gas composition, and the amount of soot generated due to the heavy fuel can be reduced. In addition, it is possible to improve the reduction efficiency of NO x stored in the NO x purification catalyst and the PM regeneration efficiency in the particulate matter collection device.

以下に、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an example in which an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a diesel engine system will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図1は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。図2は、図1に示すエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
図1に示すように、内燃機関(以下、エンジンと記す。)11は、燃料供給系12、燃焼室13、吸気系14および排気系15等を主要部として構成される直列4気筒のディーゼルエンジンシステムである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the engine system shown in FIG.
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 11 is an in-line four-cylinder diesel engine having a fuel supply system 12, a combustion chamber 13, an intake system 14, an exhaust system 15 and the like as main parts. System.

燃料供給系12は、燃料タンク16、メイン燃料通路L1、燃料分離装置17、軽質燃料送給通路L2、燃料ポンプ18、機関燃料通路L3、コモンレール19、燃料噴射弁21、軽質燃料添加通路L4、第一の排気添加弁22−1、重質燃料添加通路L5及び第二の排気添加弁22−2を備えて構成されている。   The fuel supply system 12 includes a fuel tank 16, a main fuel passage L1, a fuel separator 17, a light fuel feed passage L2, a fuel pump 18, an engine fuel passage L3, a common rail 19, a fuel injection valve 21, a light fuel addition passage L4, The first exhaust addition valve 22-1, the heavy fuel addition passage L5, and the second exhaust addition valve 22-2 are provided.

燃料タンク16からメイン燃料通路L1を介して汲み上げた燃料は、燃料分離装置17に供給される。燃料分離装置17は、燃料タンク16から供給される燃料を軽質成分の多い軽質燃料23と、重質成分の多い重質燃料24とに分離する。   The fuel pumped up from the fuel tank 16 via the main fuel passage L1 is supplied to the fuel separator 17. The fuel separator 17 separates the fuel supplied from the fuel tank 16 into a light fuel 23 having a large amount of light components and a heavy fuel 24 having a large amount of heavy components.

ここで、本発明において、軽質燃料とは、低沸点成分が多く含有され蒸発し易い軽質な燃料であり、蒸留温度が低い成分を多く含有する燃料である。また、重質燃料とは、高沸点成分が多く含有され蒸発し難い重質な燃料であり、蒸留温度が高い成分を多く含有する燃料である。   Here, in the present invention, the light fuel is a light fuel that contains many low-boiling components and easily evaporates, and is a fuel containing many components having a low distillation temperature. A heavy fuel is a heavy fuel that contains a large amount of high-boiling components and is difficult to evaporate, and is a fuel that contains many components having a high distillation temperature.

また、本実施例では、燃料分離装置17としては、燃料を軽質燃料23と重質燃料24とに選択的に分離可能なシステムであればよく、例えば加熱温度を制御して軽質燃料23と重質燃料24とを分留して取出す方法、分離膜を用いる方法等があるが、特にこれらに限定されるものではない。   In the present embodiment, the fuel separation device 17 may be any system that can selectively separate the fuel into the light fuel 23 and the heavy fuel 24. For example, the heating temperature is controlled to control the light fuel 23 and the heavy fuel 23. Although there is a method of fractionating and removing the quality fuel 24, a method using a separation membrane, etc., it is not particularly limited to these.

燃料ポンプ18は、燃料分離装置17から軽質燃料送給通路L2を介して汲み上げた軽質燃料23を高圧にし、機関燃料通路L3を経てコモンレール19に供給する。コモンレール19は、燃料ポンプ18から供給された高圧の軽質燃料23を所定圧力に蓄圧し、各燃料噴射弁21に分配する。電磁弁である燃料噴射弁21は、燃焼室13内に燃料を噴射供給する。   The fuel pump 18 increases the pressure of the light fuel 23 pumped from the fuel separator 17 via the light fuel supply passage L2, and supplies it to the common rail 19 via the engine fuel passage L3. The common rail 19 accumulates the high-pressure light fuel 23 supplied from the fuel pump 18 at a predetermined pressure and distributes it to each fuel injection valve 21. A fuel injection valve 21 that is an electromagnetic valve injects fuel into the combustion chamber 13.

これにより、軽質燃料23を各燃料噴射弁21より燃焼室13内に噴射供給することができるため、軽質燃料23をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることができる。そして、軽質燃料23はエンジン筒内燃焼により微粒化され、ガス化が促進される。よって、エンジン筒内には軽質燃料23のように微粒化され、気化特性が高い燃料を供給することができるため、エンジン筒内燃焼により発生する燃料中の成分に由来するPMの生成を抑制することができる。また、PM生成を抑制し、粒子状物質捕集装置43内に捕集されるPMの量を低減することで、PMを強制酸化しPM捕集機能を再生するPM再生を行なう周期をエンジン筒内燃焼用の燃料として軽質燃料23を用いない通常の燃料を用いる場合よりも長くすることができる。   Thereby, since the light fuel 23 can be injected and supplied into the combustion chamber 13 from each fuel injection valve 21, the light fuel 23 can be always used as a fuel for engine cylinder combustion. The light fuel 23 is atomized by combustion in the engine cylinder, and gasification is promoted. Therefore, since the fuel is atomized like the light fuel 23 and has high vaporization characteristics in the engine cylinder, it is possible to suppress the generation of PM derived from the components in the fuel generated by the engine cylinder combustion. be able to. Further, by suppressing the PM generation and reducing the amount of PM collected in the particulate matter collection device 43, the cycle of performing PM regeneration for forcibly oxidizing PM and regenerating the PM collection function is set to the engine cylinder. It can be made longer than the case of using a normal fuel that does not use the light fuel 23 as the internal combustion fuel.

よって、粒子状物質捕集装置43内に捕集されるPM量を抑制し、PM再生を行なう周期を長くすることで、燃費の悪化を抑制することができる。   Therefore, deterioration of fuel consumption can be suppressed by suppressing the amount of PM collected in the particulate matter collection device 43 and lengthening the period of PM regeneration.

また、吸気系14は、各燃焼室13内に供給される吸入空気の通路(吸気通路)を形成するものである。排気系15は、各燃焼室13から排出される排気ガスの通路(排気通路)を形成するものである。   The intake system 14 forms a passage (intake passage) for intake air supplied into each combustion chamber 13. The exhaust system 15 forms a passage (exhaust passage) for exhaust gas discharged from each combustion chamber 13.

また、エンジン11には、その排気により吸気31を過給するターボチャージャ32を備えている。ターボチャージャ32に設けられたインタークーラ33は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。このインタークーラ33よりも下流に設けられたスロットル弁34は、いわゆる電子スロットルであり、吸入空気の供給量を調整する。   Further, the engine 11 includes a turbocharger 32 that supercharges the intake air 31 by the exhaust gas. The intercooler 33 provided in the turbocharger 32 forcibly cools the intake air whose temperature has been increased by supercharging. The throttle valve 34 provided downstream of the intercooler 33 is a so-called electronic throttle, and adjusts the supply amount of intake air.

また、エンジン11には、吸気系14と排気系15をバイパスし、排気の一部を吸気系14に戻すEGR通路35が設けられている。EGR通路35には、排気流量を調整するEGR弁36と、排気を冷却するためのEGRクーラ37が設けられている。   Further, the engine 11 is provided with an EGR passage 35 that bypasses the intake system 14 and the exhaust system 15 and returns a part of the exhaust to the intake system 14. The EGR passage 35 is provided with an EGR valve 36 for adjusting the exhaust gas flow rate and an EGR cooler 37 for cooling the exhaust gas.

また、排気系15は、排気主通路41上に排気ガス中の窒素酸化物(NOX)を浄化する窒素酸化物(NOX)浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置42と、その下流側に排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するPMフィルタを備えた粒子状物質捕集装置43とを配設している。 The exhaust system 15 includes a nitrogen oxides (NO X) nitrogen oxides for purifying (NO X) nitrogen oxide purification catalyst is contained purifier 42 in the exhaust gas on the main exhaust passage 41, A particulate matter collecting device 43 provided with a PM filter for collecting particulate matter (PM) in the exhaust gas is disposed on the downstream side.

窒素酸化物浄化装置42に収容されているNOX浄化用触媒は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOXを吸蔵し、排気ガス中の排気空燃比がリッチのときに添加されるHC、CO等により吸蔵されたNOXを還元・放出するものである。 NO X purifying catalyst contained in the nitrogen oxide purification device 42, exhaust gas air-fuel ratio occludes NO X in the exhaust gas when the lean exhaust air-fuel ratio in the exhaust gas is added at the time of the rich that HC, is to reducing and releasing occluded NO X by CO or the like.

NOX浄化用触媒として、具体的には、NSR(NOX Storage Reduction)やDPNR(Diesel Particulate−NOX Reduction System)が知られている。NSRとは、リーン運転モードでの運転中にNOXを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でN2に還元するNOX吸蔵還元型触媒のことである。また、DPNRとは、粒子状物質(PM)とNOXを同時に連続して浄化させることが可能なシステムのことであり、例えば、PM捕集装置であるDPF(Diesel Particulate Filter)にNOX吸蔵還元型触媒を担持させたものである。本実施例においては、NOX浄化用触媒として、NOX吸蔵還元型触媒(NSR)を適用する。 As NO X purification catalyst, specifically, NSR (NO X Storage Reduction) and DPNR (Diesel Particulate-NO X Reduction System) is known. NSR is a NO X storage reduction catalyst that stores NO X in the form of nitrate in the catalyst during operation in the lean operation mode and reduces the nitrate to N 2 in a reducing atmosphere with a reduced oxygen concentration. is there. Further, the DPNR, is that of a system capable to purify continuously particulate matter (PM) and NO X at the same time, for example, NO X occluded in the DPF is PM trapping device (Diesel Particulate Filter) A reduction catalyst is supported. In this embodiment, a NO x storage reduction catalyst (NSR) is applied as the NO x purification catalyst.

また、粒子状物質捕集装置43は、排気ガス中のPMを捕集するPMフィルタを備えたものである。粒子状物質捕集装置43として、例えばDPF(Diesel Particulate Filter)がある。   Moreover, the particulate matter collection device 43 includes a PM filter that collects PM in the exhaust gas. As the particulate matter collection device 43, for example, there is a DPF (Diesel Particulate Filter).

ここでは、その粒子状物質捕集装置43を窒素酸化物浄化装置42よりも排気ガス流動方向下流に配置して、その窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒においてNOXを吸蔵し、排気ガス中のPM等を粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタで捕集し、排気している。 Here, the particulate matter collection device 43 is disposed downstream of the nitrogen oxide purification device 42 in the exhaust gas flow direction, and NO X is occluded in the NO x purification catalyst in the nitrogen oxide purification device 42. The PM in the exhaust gas is collected by the PM filter in the particulate matter collecting device 43 and exhausted.

また、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒や粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタが活性状態にあるか否かについては、その夫々の触媒床温、フィルタ床温を検出することで判断してもよい。 As for whether the PM filter nitrogen oxide purifier NO X purification catalyst and the particulate matter trapping device 43 in 42 is active, the respective catalyst bed temperature, detects the filter bed temperature You may judge by doing.

また、軽質燃料23を窒素酸化物浄化装置42の上流側に供給する第一の排気添加弁22−1を有している。燃料分離装置17は、軽質燃料23の一部を軽質燃料添加通路L4を介して第一の排気添加弁22−1に供給する。この供給の際には、第一の排気添加弁22−1を開放し、軽質燃料23の噴射を行なう。また、必要でない時には閉鎖し、軽質燃料23の供給を停止するようにする。   In addition, a first exhaust addition valve 22-1 for supplying the light fuel 23 to the upstream side of the nitrogen oxide purification device 42 is provided. The fuel separator 17 supplies a part of the light fuel 23 to the first exhaust addition valve 22-1 via the light fuel addition passage L4. During this supply, the first exhaust addition valve 22-1 is opened and the light fuel 23 is injected. In addition, it is closed when not necessary, and the supply of the light fuel 23 is stopped.

第一の排気添加弁22−1より軽質燃料23を窒素酸化物浄化装置42の上流側に常時噴射することで、排気ガス温度が低い場合でも軽質燃料23のほとんどを微粒化・気化し、NOXの還元反応での還元剤としてHC成分を効率的に利用することができる。これにより、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元反応を効率よく行なうことができ、NOXの還元効率を高めることができる。この結果、NOX浄化用触媒のNOX浄化性能を向上させることができる。 By always injecting the light fuel 23 from the first exhaust addition valve 22-1 to the upstream side of the nitrogen oxide purifying device 42, even when the exhaust gas temperature is low, most of the light fuel 23 is atomized and vaporized. The HC component can be efficiently used as a reducing agent in the reduction reaction of X. As a result, the reduction reaction of NO x stored in the NO x purification catalyst in the nitrogen oxide purification device 42 can be performed efficiently, and the reduction efficiency of NO x can be increased. As a result, it is possible to improve the NO X purification performance of the NO X purification catalyst.

また、第一の排気添加弁22−1より軽質燃料23を窒素酸化物浄化装置42に供給し、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒の熱劣化が起こらない温度(例えば400℃)程度にまで加温することで、NOX浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。 Further, the light fuel 23 from the first exhaust addition valve 22-1 is supplied to the nitrogen oxide purification device 42, the temperature at which thermal degradation of the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42 does not occur (for example 400 ° C. ) by heating to a degree, while suppressing the thermal deterioration of the NO X purification catalyst, it is possible to increase the filter bed temperature of the PM filter of the particulate matter trapping device 43.

また、窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に重質燃料24を供給する第二の排気添加弁22−2を有している。燃料分離装置17は、重質燃料24を重質燃料添加通路L5を介して第二の排気添加弁22−2に供給し、重質燃料24を粒子状物質捕集装置43に供給する。   Moreover, it has the 2nd exhaust gas addition valve 22-2 which supplies the heavy fuel 24 between the nitrogen oxide purification apparatus 42 and the particulate matter collection apparatus 43. FIG. The fuel separator 17 supplies the heavy fuel 24 to the second exhaust addition valve 22-2 via the heavy fuel addition passage L5, and supplies the heavy fuel 24 to the particulate matter collection device 43.

この結果、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に常時噴射することができるため、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。   As a result, since the heavy fuel 24 can be constantly injected between the nitrogen oxide purification device 42 and the particulate matter collection device 43 from the second exhaust addition valve 22-2, the particulate matter collection device. The filter bed temperature of the PM filter in 43 can be raised.

また、軽質燃料23を供給してフィルタ床温が上昇した粒子状物質捕集装置43にこの重質燃料24を供給することで、粒子状物質捕集装置43内のフィルタ床温を更に上昇させることができる。   Further, by supplying the heavy fuel 24 to the particulate matter collecting device 43 in which the light fuel 23 is supplied and the filter bed temperature is raised, the filter bed temperature in the particulate matter collecting device 43 is further raised. be able to.

よって、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生に必要なフィルタ床温(例えば550℃)にまで効率良く上昇させ、粒子状物質捕集装置43内のPMを強制酸化してPM再生を行なうことができる。   Therefore, the PM filter in the particulate matter collection device 43 is efficiently raised to the filter bed temperature (for example, 550 ° C.) necessary for PM regeneration, and the PM in the particulate matter collection device 43 is forcibly oxidized to PM. Playback can be performed.

また、粒子状物質捕集装置43内は高温となるため、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に熱が伝わり、熱劣化する虞がある。このため、窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間隔は、窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43とが温度伝達が起こり難い所定の間隔を確保する。 Further, the particulate matter capturing apparatus 43 for the high temperature, heat is transferred in the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42, there is a risk of thermal degradation. For this reason, the space | interval of the nitrogen oxide purification apparatus 42 and the particulate matter collection device 43 ensures the predetermined space | interval with which the nitrogen oxide purification device 42 and the particulate matter collection device 43 hardly transmit temperature.

この結果、所定の間隔を確保することで、粒子状物質捕集装置43のPM再生時においても、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒の熱劣化を防止しつつ、粒子状物質捕集装置43のPMフィルタのPM再生効率を高めることができる。 As a result, by ensuring a gap, even when the PM regeneration of the particulate matter trapping device 43, while preventing the thermal deterioration of the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42, particulate matter The PM regeneration efficiency of the PM filter of the collection device 43 can be increased.

なお、軽質燃料添加通路L4、重質燃料添加通路L5には調量弁(図示せず)も設けられている。この調量弁は、第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2に供給する燃料の圧力(燃圧)を制御する。電磁弁である第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2は、軽質燃料23、重質燃料24を、適宜量、適宜タイミングで排気系15の窒素酸化物浄化装置42の上流側、粒子状物質捕集装置43の上流側に各々添加供給する。   A metering valve (not shown) is also provided in the light fuel addition passage L4 and the heavy fuel addition passage L5. This metering valve controls the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2. The first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2, which are solenoid valves, are a nitrogen oxide purifying device for the exhaust system 15 with appropriate amounts and timing of light fuel 23 and heavy fuel 24. 42 is added to the upstream side of 42 and the upstream side of the particulate matter collecting device 43.

また、エンジン11の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ44と、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を検出する温度センサ45とが設けられている。また、窒素酸化物浄化装置42の下流側と粒子状物質捕集装置43の下流側には、排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ46−1,46−2と、粒子状物質捕集装置43の下流側の窒素濃度を検出するNOXセンサ47とが設けられている。また、窒素酸化物浄化装置42の下流側と粒子状物質捕集装置43の下流側には、排気ガスのガス温度を測定する排気温度センサ48−1,48−2が設けられている。 Each part of the engine 11 is provided with an air flow meter 44 that detects the intake air amount and a temperature sensor 45 that detects the filter bed temperature of the PM filter in the particulate matter collection device 43. Further, on the downstream side of the nitrogen oxide purifying device 42 and the downstream side of the particulate matter collecting device 43, air-fuel ratio sensors 46-1 and 46-2 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, and particulate matter trapping. A NO x sensor 47 for detecting the nitrogen concentration downstream of the collecting device 43 is provided. Further, exhaust temperature sensors 48-1 and 48-2 for measuring the gas temperature of the exhaust gas are provided on the downstream side of the nitrogen oxide purification device 42 and the downstream side of the particulate matter collection device 43.

また、本実施例では、第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2は軽質燃料23又は重質燃料24を微粉化し噴出することが可能なものであれば、特にこれに限定されるものではない。   Further, in the present embodiment, the first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2 are particularly capable of pulverizing and ejecting the light fuel 23 or the heavy fuel 24, respectively. It is not limited to this.

また、図示を省略するが、エンジン11の各部位には、吸気量を検出するエアフロメータ44、コモンレール19内の燃料の温度と圧力を検出する温度センサおよび圧力センサ、エンジン11のクランク軸回転を検出するクランクポジションセンサ、吸気温度を検出する吸気温センサ、吸気圧力を検出する吸気圧センサ、アクセルペダルの踏込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁34の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン11の冷却水温を検出する水温センサ等が設けられている。   Although not shown, each part of the engine 11 includes an air flow meter 44 that detects the intake air amount, a temperature sensor and a pressure sensor that detect the temperature and pressure of the fuel in the common rail 19, and a crankshaft rotation of the engine 11. Crank position sensor to detect, intake air temperature sensor to detect intake air temperature, intake air pressure sensor to detect intake air pressure, accelerator opening sensor to detect accelerator pedal depression amount (accelerator opening), and opening of throttle valve 34 A throttle position sensor for detecting the coolant temperature of the engine 11 and a water temperature sensor for detecting the coolant temperature of the engine 11 are provided.

図示しない電子制御装置(ECU)は、空燃比センサ46−1,46−2、排気温度センサ48−1,48−2等の上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これらの信号に基づいて燃料噴射弁21、第一の排気添加弁22−1、第二の排気添加弁22−2の開閉制御し、第一の排気添加弁22−1から噴出する軽質燃料23の添加量、第二の排気添加弁22−2から噴出する重質燃料24の添加量の調整等、エンジン11の運転状態に関する各種制御を実施する。   An electronic control unit (ECU) (not shown) inputs detection signals from the various sensors such as the air-fuel ratio sensors 46-1, 46-2 and the exhaust temperature sensors 48-1, 48-2 via an external input circuit. On the basis of this signal, the opening / closing control of the fuel injection valve 21, the first exhaust addition valve 22-1 and the second exhaust addition valve 22-2 is performed, and the light fuel 23 ejected from the first exhaust addition valve 22-1 is controlled. Various controls relating to the operating state of the engine 11 such as adjustment of the addition amount and the addition amount of the heavy fuel 24 ejected from the second exhaust addition valve 22-2 are performed.

このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムによれば、燃料を軽質燃料23と、重質燃料24とに分離する燃料分離装置17を備え、軽質燃料23を燃焼室13内に噴射供給することができるため、軽質燃料23をエンジン筒内燃焼用の燃料として常時用いることができ、軽質燃料23はエンジン筒内燃焼により微粒化され、ガス化が促進される。よって、エンジン筒内には軽質燃料23のように微粒化され、気化特性が高い燃料を供給することができるため、エンジン筒内燃焼により発生する燃料中の成分に由来するPMの生成を抑制することができる。また、PM生成を抑制し、粒子状物質捕集装置43内に捕集されるPMの量を低減することで、PM再生を行なう周期をエンジン筒内燃焼用の燃料として軽質燃料23を用いない通常の燃料を用いる場合よりも長くすることができる。よって、粒子状物質捕集装置43内に捕集されるPM量を抑制し、PM再生を行なう周期を長くすることで、燃費の悪化を抑制することができる。   Thus, according to the diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied, the fuel separation device 17 that separates the fuel into the light fuel 23 and the heavy fuel 24 is provided, and the light fuel 23 Can be injected into the combustion chamber 13 so that the light fuel 23 can always be used as a fuel for in-cylinder combustion. The light fuel 23 is atomized by in-cylinder combustion and gasification is promoted. The Therefore, since the fuel is atomized like the light fuel 23 and has high vaporization characteristics in the engine cylinder, it is possible to suppress the generation of PM derived from the components in the fuel generated by the engine cylinder combustion. be able to. Further, by suppressing the PM generation and reducing the amount of PM collected in the particulate matter collection device 43, the light regeneration cycle is not used as the fuel for in-cylinder combustion in the PM regeneration period. It can be made longer than the case of using normal fuel. Therefore, deterioration of fuel consumption can be suppressed by suppressing the amount of PM collected in the particulate matter collection device 43 and lengthening the period of PM regeneration.

また、軽質燃料23を窒素酸化物浄化装置42の上流側に供給する第一の排気添加弁22−1を備えているため、第一の排気添加弁22−1より軽質燃料23を窒素酸化物浄化装置42に常時供給することができる。このため、排気ガス温度が低い場合でも軽質燃料23のほとんどが微粒化・気化し、NOXの還元反応での還元剤としてHC成分を効率的に利用することができる。これにより、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元反応を効率よく行なうことができ、NOXの還元効率を高めることができる。この結果、NOX浄化用触媒のNOX浄化性能を向上させることができる。 Further, since the first exhaust addition valve 22-1 for supplying the light fuel 23 to the upstream side of the nitrogen oxide purification device 42 is provided, the light fuel 23 is supplied from the first exhaust addition valve 22-1 to the nitrogen oxide. It can always be supplied to the purifier 42. For this reason, even when the exhaust gas temperature is low, most of the light fuel 23 is atomized and vaporized, and the HC component can be efficiently used as a reducing agent in the NO x reduction reaction. As a result, the reduction reaction of NO x stored in the NO x purification catalyst in the nitrogen oxide purification device 42 can be performed efficiently, and the reduction efficiency of NO x can be increased. As a result, it is possible to improve the NO X purification performance of the NO X purification catalyst.

また、第一の排気添加弁22−1より軽質燃料23を窒素酸化物浄化装置42に、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒の熱劣化が起こらない温度(例えば400℃)程度にまで加温することで、NOX浄化用触媒の熱劣化を抑制しつつ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。 Further, the nitrogen oxide purification device 42 a light fuel 23 from the first exhaust addition valve 22-1, temperature (e.g., 400 ° C.) thermal degradation of the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42 does not occur much By heating up to this point, the filter bed temperature of the PM filter in the particulate matter collecting device 43 can be increased while suppressing thermal degradation of the NO x purification catalyst.

また、重質燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に供給する第二の排気添加弁22−2を備えているため、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43との間に常時噴射することができ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇させることができる。よって、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生に必要なフィルタ床温(例えば550℃)にまで効率良く上昇させ、粒子状物質捕集装置43内のPMを強制酸化してPM再生を行なうことができる。   Further, since the second exhaust addition valve 22-2 for supplying the heavy fuel 24 between the nitrogen oxide purification device 42 and the particulate matter collection device 43 is provided, the second exhaust addition valve 22- 2, the heavy fuel 24 can be constantly injected between the nitrogen oxide purification device 42 and the particulate matter collection device 43, and the filter bed temperature of the PM filter in the particulate matter collection device 43 is increased. be able to. Therefore, the PM filter in the particulate matter collection device 43 is efficiently raised to the filter bed temperature (for example, 550 ° C.) necessary for PM regeneration, and the PM in the particulate matter collection device 43 is forcibly oxidized to PM. Playback can be performed.

また、窒素酸化物浄化装置42と粒子状物質捕集装置43とを温度伝達が起こり難い所定の間隔を確保することで、粒子状物質捕集装置43のPM再生時においても、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒の熱劣化を防止しつつ、粒子状物質捕集装置43のPMフィルタのPM再生を行なうことができる。 Further, by ensuring a predetermined interval between the nitrogen oxide purification device 42 and the particulate matter collecting device 43 where temperature transfer is unlikely to occur, the nitrogen oxide purification device 42 can also purify the nitrogen oxide during PM regeneration of the particulate matter collection device 43. The PM regeneration of the PM filter of the particulate matter collecting device 43 can be performed while preventing thermal deterioration of the NO x purification catalyst in the device 42.

従って、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、燃料を分離した軽質燃料23及び重質燃料24を効率よく有効に処理して、燃焼効率・排ガス組成の悪化を防止し、重質燃料24に起因して発生する煤の発生量を軽減することができると共に、NOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元効率、粒子状物質捕集装置43においてPM再生効率の向上を図ることができる。 Therefore, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the light fuel 23 and the heavy fuel 24 separated from the fuel are efficiently and effectively processed to prevent the deterioration of the combustion efficiency and the exhaust gas composition. it is possible to reduce the generation amount of soot generated due to fuel-24, NO X occluded in purifying catalyst was NO X of reduction efficiency, the improvement of the PM regeneration efficiency in the particulate matter trapping device 43 Can be planned.

本発明による実施例2に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図3を参照して説明する。
図3は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置は、実施例1に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、図1に示す実施例1の内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、ディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図を用いて説明する。また、実施例1と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図3に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムは、図1及び図2に示す重質燃料添加通路L5に重質燃料24を貯蔵する重質燃料貯蔵タンク51を備えている。
An example in which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention is applied to a diesel engine system will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a diesel engine system of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment has the same configuration as that of a diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment is applied. Therefore, the exhaust gas from the internal combustion engine according to the first embodiment shown in FIG. The figure which shows the structure of the diesel engine system which applied the purification apparatus is abbreviate | omitted, and demonstrates using the schematic which shows the structure of a diesel engine system simply. Moreover, about the structure which is common in Example 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 3, the diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is applied has a heavy fuel 24 stored in a heavy fuel addition passage L5 shown in FIGS. A quality fuel storage tank 51 is provided.

燃料分離装置17より重質燃料添加通路L5−1を介して重質燃料貯蔵タンク51に供給された重質燃料24を貯蔵する。貯蔵された重質燃料24は重質燃料添加通路L5−2を介して第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を必要な場合にのみ粒子状物質捕集装置43に供給することができる。   The heavy fuel 24 supplied from the fuel separator 17 to the heavy fuel storage tank 51 via the heavy fuel addition passage L5-1 is stored. The stored heavy fuel 24 is supplied to the particulate matter collecting device 43 only when necessary from the second exhaust addition valve 22-2 via the heavy fuel addition passage L5-2. Can do.

このため、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温に応じて重質燃料24を粒子状物質捕集装置43に供給することで、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生に必要な温度(例えば550℃)にまで上昇させることができる。   For this reason, the PM filter in the particulate matter collection device 43 is supplied by supplying the heavy fuel 24 to the particulate matter collection device 43 in accordance with the filter bed temperature of the PM filter in the particulate matter collection device 43. The temperature can be increased to a temperature required for PM regeneration (for example, 550 ° C.).

このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、燃料を分離した軽質燃料23及び重質燃料24を効率よく有効に処理して、燃焼効率・排ガス組成の悪化を防止し、重質燃料24に起因して発生する煤の発生量を軽減し、NOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元効率の向上を図ることができると共に、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温に応じ、重質燃料24を適時PM再生用に用い、粒子状物質捕集装置43においてPM再生効率の向上を図ることができる。 As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the light fuel 23 and the heavy fuel 24 separated from the fuel are efficiently and effectively processed to prevent deterioration in combustion efficiency and exhaust gas composition. In addition, the amount of soot generated due to the heavy fuel 24 can be reduced, the reduction efficiency of NO x stored in the NO x purification catalyst can be improved, and the particulate matter trapping device 43 can be improved. Depending on the filter bed temperature of the PM filter, the heavy fuel 24 can be used for timely PM regeneration, and the particulate regeneration device 43 can improve the PM regeneration efficiency.

本発明による実施例3に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図面を参照して説明する。
本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムは、実施例1及び実施例2に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であり、第二の排気添加弁の添加制御を行うようにしたものである。よって、図1及び図2に示すような実施例1の内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、本実施例の内燃機関の排気浄化装置を適用したエンジンシステムにおいて粒子状物質捕集装置においてPM再生を行なう際の運転制御方法について図4のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
The example which applied the exhaust-gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on Example 3 by this invention to the diesel engine system is demonstrated with reference to drawings.
The diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is applied is the same as the configuration of the diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first and second embodiments is applied. The addition control of the exhaust addition valve is performed. Accordingly, the illustration of the configuration of the diesel engine system to which the exhaust gas purification device for the internal combustion engine of the first embodiment as shown in FIGS. 1 and 2 is applied is omitted, and the engine to which the exhaust gas purification device for the internal combustion engine of the present embodiment is applied. The operation control method when performing PM regeneration in the particulate matter collecting apparatus in the system will be specifically described based on the flowchart of FIG.

[第一のPM再生制御]
図4は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したエンジンシステムにおいて粒子状物質捕集装置においてPM再生を行なう際の第一のPM再生制御を表すフローチャートである。
図4に示すように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したエンジンシステムにおいて、第一のPM再生制御は、粒子状物質捕集装置43においてPM再生を行うため、PM再生許可制御を実施する工程(ステップS11)と、PM再生制御がONか否かを判定する工程(ステップS12)と、窒素酸化物浄化装置42のNOX浄化用触媒のNOX還元を実施しているか否かを判定する工程(ステップS13)と、NOX還元時に軽質燃料23を噴出する第一の排気添加弁22−1(図1に示す窒素酸化物浄化装置42上流側に軽質燃料23を噴出する弁)の添加制御値を取得し、PM再生時に重質燃料24を噴出する第二の排気添加弁22−2(図1に示す粒子状物質捕集装置43上流側に重質燃料24を噴出する弁)の添加制御値を算出する第二のPM再生制御を算出する第二のPM再生制御を実施する工程(ステップS14)とからなる。
また、ステップS11のPM再生許可制御の具体的な工程は、後述する図5のフローチャートに基づいて行なわれる。また、ステップS14の第二のPM再生制御の具体的な工程は、後述する図6のフローチャートに基づいて行なわれる。
[First PM regeneration control]
FIG. 4 is a flowchart showing the first PM regeneration control when PM regeneration is performed in the particulate matter collection device in the engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied.
As shown in FIG. 4, in the engine system to which the exhaust gas purification apparatus for the internal combustion engine according to the present embodiment is applied, the first PM regeneration control performs PM regeneration in the particulate matter collection device 43, so PM regeneration permission a step of performing control (step S11), and whether the PM elimination control is performed with determining whether ON (step S12), the the NO X reduction of the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42 jetted step of determining whether (step S13), and the first exhaust addition valve 22-1 (nitrogen oxide purification device 42 light fuel 23 on the upstream side shown in FIG. 1 for ejecting a light fuel 23 during NO X reduction Is added to the second exhaust addition valve 22-2 (the particulate matter collecting device 43 shown in FIG. 1 upstream of the second exhaust addition valve 22-2) that ejects the heavy fuel 24 during PM regeneration. Addition control of the ejecting valve) Consisting the second PM step of performing a reproduction control for calculating a second PM regeneration control is calculated (step S14).
The specific process of the PM regeneration permission control in step S11 is performed based on the flowchart of FIG. The specific process of the second PM regeneration control in step S14 is performed based on the flowchart of FIG.

まず、図4において、ステップS11では、粒子状物質捕集装置43においてPM再生を行うため、PM再生許可制御を実施する。このステップS11でのPM再生許可制御の具体的な工程を図5に示す。   First, in FIG. 4, in step S <b> 11, PM regeneration permission control is performed in order to perform PM regeneration in the particulate matter collection device 43. A specific process of the PM regeneration permission control in step S11 is shown in FIG.

[PM再生許可制御]
図5は、PM再生許可制御を具体的に表すフローチャートである。
図5に示すように、PM再生許可制御は、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生制御をOFFとする工程(ステップS21)と、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM体積量が基準値以上か否かを判定する工程(ステップS22)と、PM再生を許可する所定の条件を満たしているか否かを判定する工程(ステップS23)と、PM再生制御をONとする工程(ステップS24)とからなる。
[PM regeneration permission control]
FIG. 5 is a flowchart specifically showing PM regeneration permission control.
As shown in FIG. 5, the PM regeneration permission control includes a step of turning off PM regeneration control of the PM filter in the particulate matter collection device 43 (step S21), and a PM filter in the particulate matter collection device 43. A step of determining whether or not the PM volume amount of the battery is greater than or equal to a reference value (step S22), a step of determining whether or not a predetermined condition for permitting PM regeneration is satisfied (step S23), and turning on PM regeneration control (Step S24).

まず、図5において、ステップS21では、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生制御をOFFとしている。具体的には、第二の排気添加弁22−2を閉鎖し、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を排気主通路41に噴出して粒子状物質捕集装置43に供給するのを停止する。そして、PM再生制御をOFFとした後、ステップS22に移行する。   First, in FIG. 5, in step S <b> 21, PM regeneration control of the PM filter in the particulate matter collection device 43 is turned off. Specifically, the second exhaust addition valve 22-2 is closed, and the heavy fuel 24 is ejected from the second exhaust addition valve 22-2 into the exhaust main passage 41 and supplied to the particulate matter collecting device 43. Stop doing. Then, after the PM regeneration control is turned off, the process proceeds to step S22.

そして、ステップS22では、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM体積量が基準値以上か否かを判定する。PMフィルタは、吸着可能なPM量に限界があるため、PMフィルタがPMを吸着できなくなる前にPM体積量が基準値以上となったらPM再生を行なうようにする。ステップS22の判定の結果、PMフィルタのPM体積量が基準値以上と判定された(ステップS22肯定)場合には、ステップS23へ移行する。   In step S22, it is determined whether the PM volume of the PM filter in the particulate matter collection device 43 is equal to or greater than a reference value. Since the PM filter has a limit in the amount of PM that can be adsorbed, PM regeneration is performed when the PM volume exceeds a reference value before the PM filter cannot adsorb PM. As a result of the determination in step S22, when it is determined that the PM volume of the PM filter is equal to or greater than the reference value (Yes in step S22), the process proceeds to step S23.

<PM再生許可条件>
ステップS23では、PM再生を許可する所定の条件を満たしているか否かを判定する。PM再生を許可する所定の条件として、具体的には、(a)排気温度が一定値以上か否か、(b)PMフィルタのフィルタ床温が基準値未満か否か、(c)排気温度センサ48−2で検出される排気ガスの排気ガス温度が所定値未満か否か、(d)排気温度センサ48−1で検出される排気ガスの排気ガス温度が所定値未満か否か、(e)水温が一定以上か否か、(f)空燃比(A/F)が動作中か否かをそれぞれ判定する。
<PM regeneration permission conditions>
In step S23, it is determined whether or not a predetermined condition for permitting PM regeneration is satisfied. Specifically, the predetermined conditions for permitting PM regeneration include (a) whether the exhaust temperature is equal to or higher than a certain value, (b) whether the filter bed temperature of the PM filter is lower than a reference value, or (c) the exhaust temperature. Whether the exhaust gas temperature of the exhaust gas detected by the sensor 48-2 is less than a predetermined value, (d) whether the exhaust gas temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor 48-1 is less than a predetermined value, e) It is determined whether or not the water temperature is above a certain level, and (f) whether or not the air-fuel ratio (A / F) is in operation.

ここで、ステップS23の排気温度が一定値以上か否か(a)は、エンジン11から排出される排気ガスのガス温度から求める。また、ステップS23のPMフィルタのフィルタ床温が基準値未満か否か(b)は、粒子状物質捕集装置43内に設けられている温度センサ45によりPMフィルタのフィルタ床温を検出し、フィルタ床温が基準値未満か求める。   Here, whether or not the exhaust temperature in step S23 is equal to or higher than a certain value (a) is obtained from the gas temperature of the exhaust gas discharged from the engine 11. Whether or not the filter bed temperature of the PM filter in step S23 is lower than the reference value (b) detects the filter bed temperature of the PM filter by the temperature sensor 45 provided in the particulate matter collection device 43, Determine if the filter bed temperature is below the reference value.

また、ステップS23の排気温度センサ48−2で検出される排気ガスの排気ガス温度が所定値未満か否か(c)は、排気温度センサ48−2により計測される排気ガスの排気ガス温度を検出し、粒子状物質捕集装置43後流の排気ガスの排気ガス温度が所定値未満か求める。   Whether or not the exhaust gas temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor 48-2 in step S23 is less than a predetermined value (c) determines the exhaust gas temperature of the exhaust gas measured by the exhaust temperature sensor 48-2. Detection is performed to determine whether the exhaust gas temperature of the exhaust gas downstream of the particulate matter collection device 43 is lower than a predetermined value.

また、ステップS23の排気温度センサ48−1で検出される排気ガスの排気ガス温度が所定値未満か否か(d)は、排気温度センサ48−1により計測される排気ガスの排気ガス温度を検出し、窒素酸化物浄化装置42の後流の排気ガスの排気ガス温度が所定値未満か求める。   Whether or not the exhaust gas temperature of the exhaust gas detected by the exhaust temperature sensor 48-1 in step S23 is less than a predetermined value (d) is determined by determining the exhaust gas temperature of the exhaust gas measured by the exhaust temperature sensor 48-1. And detecting whether the exhaust gas temperature of the exhaust gas downstream of the nitrogen oxide purification device 42 is less than a predetermined value.

また、ステップS23の水温が一定以上か否か(e)は、触媒の暖気を見て、水温が一定以上か否か判断する。また、ステップS23の空燃比(A/F)が動作中か否か(f)は、空燃比センサが動作中か否かを確認する。   Whether the water temperature in step S23 is equal to or higher than a certain level (e) is determined by checking whether the water temperature is equal to or higher than a certain level by looking at the warm air of the catalyst. Whether or not the air-fuel ratio (A / F) in step S23 is operating (f) confirms whether or not the air-fuel ratio sensor is operating.

そして、ステップS23にて、PM再生を許可する所定の条件を全て満たしているものと判定されたら(ステップS23全て肯定)、ステップS24に移行する。   If it is determined in step S23 that all predetermined conditions permitting PM regeneration are satisfied (all in step S23 is affirmative), the process proceeds to step S24.

ステップS24にて、PM再生制御をONとする。具体的には、第二の排気添加弁22−2を開放し、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を排気主通路41に噴出して粒子状物質捕集装置43に供給する。そして、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を重質燃料24により上昇させ、PM再生を行なうことができる。   In step S24, PM regeneration control is turned on. Specifically, the second exhaust addition valve 22-2 is opened, and the heavy fuel 24 is ejected from the second exhaust addition valve 22-2 into the exhaust main passage 41 and supplied to the particulate matter collecting device 43. To do. Then, the filter bed temperature of the PM filter in the particulate matter collecting device 43 can be raised by the heavy fuel 24, and PM regeneration can be performed.

そして、図4に示すステップS12へ移行し、PM再生制御がONか否かを判定する。図5に示すステップS24にて、PM再生制御をONとしているため、図4に示すステップS12では、PM再生制御をONと判定され(ステップS12肯定)、ステップS13に移行する。   And it transfers to step S12 shown in FIG. 4, and determines whether PM reproduction | regeneration control is ON. Since PM regeneration control is turned on in step S24 shown in FIG. 5, it is determined that PM regeneration control is turned on in step S12 shown in FIG. 4 (Yes in step S12), and the process proceeds to step S13.

また、ステップS13では、窒素酸化物浄化装置42のNOX浄化用触媒のNOX還元を実施しているか否かを判定する。ステップS13の判定の結果、NOX浄化用触媒のNOX還元を実施していると判定された(ステップS13肯定)場合には、ステップS14へ移行する。 Further, it is determined in step S13, whether implemented NO X reduction of the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42. As a result of the determination in step S13, when it is determined that NO X reduction of the NO X purification catalyst is being performed (Yes in step S13), the process proceeds to step S14.

ステップS14では、NOX還元時に軽質燃料23を噴出する第一の排気添加弁22−1の添加制御値を取得し、PM再生時に重質燃料24を噴出する第二の排気添加弁22−2の添加制御値を算出する第二のPM再生制御を実施する。このステップS14での第二のPM再生制御の具体的な工程を図6に示す。 In step S14, the addition control value of the first exhaust addition valve 22-1 that ejects the light fuel 23 during NO X reduction is acquired, and the second exhaust addition valve 22-2 that ejects the heavy fuel 24 during PM regeneration. The second PM regeneration control for calculating the addition control value is performed. A specific process of the second PM regeneration control in step S14 is shown in FIG.

[第二のPM再生制御]
図6は、第二のPM再生制御を具体的に表すフローチャートである。
図6に示すように、第二のPM再生制御は、第一の排気添加弁22−1の添加制御値を取得する工程(ステップS31)と、現在のエンジン運転状況を取得する工程(ステップS32)と、第二の排気添加弁22−2の添加制御値を算出する工程(ステップS33)と、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を排気主通路41に添加する工程(ステップS34)と、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒のNOX還元制御を行なっている否かを判定する工程(ステップS35)と、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM体積量が基準値以下か否かを判定する工程(ステップS36)とからなる。
[Second PM regeneration control]
FIG. 6 is a flowchart specifically showing the second PM regeneration control.
As shown in FIG. 6, in the second PM regeneration control, a step of obtaining the addition control value of the first exhaust addition valve 22-1 (step S31) and a step of obtaining the current engine operating state (step S32). ), A step of calculating the addition control value of the second exhaust addition valve 22-2 (step S33), and a step of adding the heavy fuel 24 to the exhaust main passage 41 from the second exhaust addition valve 22-2 ( and step S34), and step of determining whether doing the NO X reduction control of the NO X catalyst for purifying nitrogen oxide purification device 42 (step S35), PM filter in the particulate matter trapping device 43 And determining whether or not the PM volume is less than or equal to a reference value (step S36).

<第一の排気添加弁の添加制御値取得>
図6において、まず、ステップS31では、第一の排気添加弁22−1の添加制御値を取得する。具体的には、(I)第一の排気添加弁22−1により軽質燃料23を噴出し、添加する添加量、(II)第一の排気添加弁22−1により軽質燃料23を噴出する添加回数、(III)図示しないECUのより第一の排気添加弁22−1から軽質燃料23を次に噴出するまでの添加間隔を求める。そして、ステップS31において、上記の第一の排気添加弁22−1の添加制御値を取得し、ECUの指示値を取得後、ステップ32に移行する。
<Acquisition control value of first exhaust addition valve>
In FIG. 6, first, in step S31, the addition control value of the first exhaust addition valve 22-1 is acquired. Specifically, (I) an addition amount to which light fuel 23 is ejected and added by the first exhaust addition valve 22-1 and (II) an addition to eject light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1 (III) An addition interval until the light fuel 23 is next ejected from the first exhaust addition valve 22-1 by an ECU (not shown) is obtained. In step S31, the addition control value of the first exhaust addition valve 22-1 is acquired, and after the ECU instruction value is acquired, the process proceeds to step 32.

そして、ステップS32では、現在のエンジン運転状況を取得する。具体的には、図示しない排気量を検出するエアフロメータで排気ガスの空気量(流速)を求める。排気ガスの流速が早いと吸着するPM量も多くなるため、排気ガスの空気量(流速)を考慮してPM再生制御を行なうようにするためである。そして、ステップS32において、排気ガスの空気量(流速)を求めた後、ステップ33に移行する。   In step S32, the current engine operating status is acquired. Specifically, the air amount (flow velocity) of the exhaust gas is obtained by an air flow meter that detects an exhaust amount (not shown). This is because when the exhaust gas flow rate is high, the amount of PM adsorbed increases, so that PM regeneration control is performed in consideration of the air amount (flow rate) of the exhaust gas. And in step S32, after calculating | requiring the air quantity (flow velocity) of exhaust gas, it transfers to step 33. FIG.

<第二の排気添加弁の添加制御値算出>
そして、ステップS33では、第二の排気添加弁22−2の添加制御値を算出する。添加制御値としては、具体的には、(i)第二の排気添加弁22−2により重質燃料24を噴出し、添加する添加量、(ii)第二の排気添加弁22−2により重質燃料24を噴出する添加回数、(iii)第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を次に噴出するまでの添加間隔、(iv)第二の排気添加弁22−2により重質燃料24の噴出を開始する添加開始時期を求める。
<Calculation of addition control value of second exhaust addition valve>
In step S33, the addition control value of the second exhaust addition valve 22-2 is calculated. Specifically, as the addition control value, (i) a heavy fuel 24 is injected by the second exhaust addition valve 22-2 and added, (ii) by the second exhaust addition valve 22-2. The number of additions for ejecting the heavy fuel 24, (iii) the addition interval until the heavy fuel 24 is next ejected from the second exhaust addition valve 22-2, and (iv) the second exhaust addition valve 22-2. The addition start time for starting the ejection of the heavy fuel 24 is obtained.

ここで、ステップS33の第二の排気添加弁22−2により重質燃料24を噴出し、添加する添加量(i)は、第一の排気添加弁22−1により軽質燃料23を噴出し、添加する添加量と、図示しない排気量を検出するエアフロメータより検出される排気ガスの空気量(流速)とに基づいて求める。これにより、第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を適正な量で粒子状物質捕集装置43に添加することができる。   Here, the heavy fuel 24 is ejected by the second exhaust addition valve 22-2 in step S33, and the addition amount (i) to be added ejects the light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1. It is determined based on the addition amount to be added and the air amount (flow velocity) of the exhaust gas detected by an air flow meter that detects the exhaust amount (not shown). Thereby, the heavy fuel 24 can be added to the particulate matter collection device 43 in an appropriate amount from the second exhaust addition valve 22-2.

また、ステップS33の第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の添加回数(ii)は、粒子状物質捕集装置43のPMフィルタのフィルタ床温に応じて求める。これにより、第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を添加する添加回数を調整することができる。   Further, the number of times (ii) of adding the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 in step S33 is obtained according to the filter bed temperature of the PM filter of the particulate matter collection device 43. Thereby, the addition frequency | count which adds the heavy fuel 24 from the 2nd exhaust gas addition valve 22-2 can be adjusted.

また、ステップS33の第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の添加間隔(iii)は、第一の排気添加弁22−1による軽質燃料23の添加間隔と比較して求める。これは、重質燃料24の噴出時期と軽質燃料23の噴出時期とが重なり、供給時期が同時期となることで、軽質燃料23の供給された排気ガスのリッチ雰囲気と重質燃料24の供給された排気ガスのリッチ雰囲気とが重なり、リッチ側に大きくなるためである。   Further, the addition interval (iii) of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 in step S33 is obtained by comparison with the addition interval of the light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1. This is because the ejection timing of the heavy fuel 24 and the ejection timing of the light fuel 23 overlap, and the supply timing becomes the same period, so that the rich atmosphere of the exhaust gas supplied with the light fuel 23 and the supply of the heavy fuel 24 are achieved. This is because the rich atmosphere of the exhaust gas overlapped and becomes larger on the rich side.

そのため、例えば、図7に示すように、第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の添加間隔は、第一の排気添加弁22−1による軽質燃料23の添加間隔と比較して、第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の噴出時期と第一の排気添加弁22−1による軽質燃料23の噴出時期とが重ならないように調整する。このとき、第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の添加間隔は、第二の排気添加弁22−2により重質燃料24を最初に添加を開始した時から次に重質燃料24を最初に添加を開始するまでの期間である。また、第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の添加間隔は、第一の排気添加弁22−1により軽質燃料23を最初に添加を開始した時から次に軽質燃料23を最初に添加を開始するまでの期間である。   Therefore, for example, as shown in FIG. 7, the addition interval of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 is compared with the addition interval of the light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1. The injection timing of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 is adjusted so that the injection timing of the light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1 does not overlap. At this time, the addition interval of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 is the next heavy fuel 24 from the time when the heavy fuel 24 is first added by the second exhaust addition valve 22-2. 24 is a period until the start of addition for the first time. In addition, the addition interval of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 is set such that the light fuel 23 is first added by the first exhaust addition valve 22-1, and then the light fuel 23 is first added. This is the period until the start of addition.

ここで、例えば、図8に示すように、第一の排気添加弁22−1から軽質燃料23を噴出して空燃比センサ46−1で検出される空燃比(A/F)の値がストイキの状態であり(図中、細線)、第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を噴出して空燃比センサ46−2で検出される空燃比(A/F)の値がストイキより低くなるとする(図中、太線)。このとき、仮に第一の排気添加弁22−1から噴出される軽質燃料23を考慮せず第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を噴出し、空燃比センサ46−2で検出される空燃比(A/F)の値は、空燃比センサ46−1で検出される空燃比(A/F)の値よりリッチ側に高くなる傾向になる(図中、破線)。   Here, for example, as shown in FIG. 8, the value of the air-fuel ratio (A / F) detected by the air-fuel ratio sensor 46-1 after the light fuel 23 is ejected from the first exhaust addition valve 22-1 is stoichiometric. (Thin line in the figure), the heavy fuel 24 is ejected from the second exhaust addition valve 22-2, and the value of the air-fuel ratio (A / F) detected by the air-fuel ratio sensor 46-2 is stoichiometric. It is assumed that it becomes lower (thick line in the figure). At this time, the heavy fuel 24 is ejected from the second exhaust addition valve 22-2 without considering the light fuel 23 ejected from the first exhaust addition valve 22-1 and detected by the air-fuel ratio sensor 46-2. The value of the air-fuel ratio (A / F) to be performed tends to be higher on the rich side than the value of the air-fuel ratio (A / F) detected by the air-fuel ratio sensor 46-1 (broken line in the figure).

この結果、第一の排気添加弁22−1から噴出される軽質燃料23を考慮せず第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を噴出すると、排気ガス中の燃料が多くなるため、フィルタが例えば煤等で詰まっているような場合には、粒子状物質捕集装置43のPMフィルタのフィルタ床温が急激に上昇し、フィルタが破損してしまう虞がある。また、粒子状物質捕集装置43の後流側に例えば酸化触媒を設け、排気ガスを浄化するようにしても、酸化触媒では、十分に排気ガスを浄化することができないものとなる。   As a result, if the heavy fuel 24 is ejected from the second exhaust addition valve 22-2 without considering the light fuel 23 ejected from the first exhaust addition valve 22-1, the amount of fuel in the exhaust gas increases. When the filter is clogged with, for example, soot, the filter bed temperature of the PM filter of the particulate matter collecting device 43 is rapidly increased, and the filter may be damaged. Moreover, even if an oxidation catalyst is provided on the downstream side of the particulate matter collection device 43 to purify the exhaust gas, the oxidation catalyst cannot sufficiently purify the exhaust gas.

これに対し、前述したように、第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の添加間隔は、第一の排気添加弁22−1による軽質燃料23の添加間隔と比較して、第二の排気添加弁22−2による重質燃料24の噴出時期と第一の排気添加弁22−1による軽質燃料23の噴出時期とが重ならないように調整することで、排気ガス中の燃料が多くならないようにすることができる。   On the other hand, as described above, the addition interval of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 is compared with the addition interval of the light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1. By adjusting so that the injection timing of the heavy fuel 24 by the second exhaust addition valve 22-2 and the injection timing of the light fuel 23 by the first exhaust addition valve 22-1 do not overlap, the fuel in the exhaust gas is reduced. You can avoid becoming too many.

また、ステップS33の第二の排気添加弁22−2により重質燃料24の噴出を開始する添加開始時期(iv)は、第一の排気添加弁22−1より軽質燃料23の添加を開始する添加開始時期と、第一の排気添加弁22−1により軽質燃料23を再度添加する添加間隔と、排気ガスの空気量とに基づいて求める。   In addition, the addition start timing (iv) at which the ejection of the heavy fuel 24 is started by the second exhaust addition valve 22-2 in step S33 starts the addition of the light fuel 23 from the first exhaust addition valve 22-1. It calculates | requires based on the addition start time, the addition space | interval which adds the light fuel 23 again by the 1st exhaust addition valve 22-1, and the air quantity of exhaust gas.

更に、ステップS33では、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報がないか、或いは第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得から一定時間以上経過している場合には、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得を行なうようにする。このステップS33での第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得のための具体的な工程を図9に示す。   Furthermore, in step S33, there is no information on the adjustment of the opening degree of the second exhaust addition valve 22-2, or a predetermined time or more has passed since the acquisition of the information on the adjustment of the opening degree of the second exhaust addition valve 22-2. If there is, information on opening degree adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 is acquired. FIG. 9 shows a specific process for obtaining information on the degree of opening adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 in step S33.

[第二の排気添加弁の開度調整の情報の取得]
図9は、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得を具体的に表すフローチャートである。
図9に示すように、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得は、重質燃料24を添加するための第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報がないか、又は前回の重質燃料24を添加するための第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得から一定時間以上か否かを判定する工程(ステップS41)と、第一の排気添加弁22−1から軽質燃料23の添加を停止する工程(ステップS42)と、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得を開始する工程(ステップS43)と、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得が完了したか否かについて判定する工程(ステップS44)と、第一の排気添加弁22−1の添加の停止を解除する工程(ステップS45)とからなる。
[Acquisition of opening adjustment information of second exhaust addition valve]
FIG. 9 is a flowchart specifically showing the acquisition of the opening adjustment information of the second exhaust addition valve 22-2.
As shown in FIG. 9, the information on the opening adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 is acquired by the information on the opening adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 for adding the heavy fuel 24. A step (step S41) of determining whether or not there is a predetermined time or more from the acquisition of information on the opening adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 for adding the heavy fuel 24 last time; A step of stopping the addition of the light fuel 23 from the first exhaust addition valve 22-1 (step S42), and a step of starting obtaining information on the opening degree adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 (step S43). And the step of determining whether or not the acquisition of the opening degree adjustment information of the second exhaust addition valve 22-2 is completed (step S44), and the stop of the addition of the first exhaust addition valve 22-1 is released. Step (step S45).

図9において、まず、ステップS41では、重質燃料24を添加するための第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報がないか、又は前回の重質燃料24を添加するための第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得から一定時間以上か否かを判定する。ステップS41の判定の結果、重質燃料24を添加するための第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報がないか、又は前回の重質燃料24を添加するための第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得から一定時間以上経過していると判定された(ステップS41肯定)場合には、ステップS42へ移行する。   In FIG. 9, first, in step S41, there is no information on opening degree adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 for adding the heavy fuel 24, or for adding the previous heavy fuel 24. It is determined whether or not a certain period of time has elapsed since the acquisition of the opening adjustment information of the second exhaust addition valve 22-2. As a result of the determination in step S41, there is no information on the opening adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 for adding the heavy fuel 24, or the second for adding the previous heavy fuel 24. When it is determined that a predetermined time or more has elapsed since the acquisition of the information on the opening degree adjustment of the exhaust addition valve 22-2 (Yes in Step S41), the process proceeds to Step S42.

そして、ステップS42では、第一の排気添加弁22−1から軽質燃料23の添加を停止し、ステップS43に移行する。   In step S42, the addition of the light fuel 23 from the first exhaust addition valve 22-1 is stopped, and the process proceeds to step S43.

そして、ステップS43では、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得を開始する。具体的には、図示しないECUにより第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を排気主通路41に適切に噴出し、所定の空燃比(A/F)になっているか確認する。   And in step S43, acquisition of the information of the opening degree adjustment of the 2nd exhaust addition valve 22-2 is started. Specifically, the heavy fuel 24 is appropriately jetted from the second exhaust addition valve 22-2 to the exhaust main passage 41 by an ECU (not shown), and it is confirmed whether a predetermined air-fuel ratio (A / F) is obtained.

空燃比(A/F)をストイキとする際に、重質燃料24の添加量を制御して空燃比(A/F)を調整いるが、第二の排気添加弁22−2が例えば煤等で劣化していると、取得している情報に基づいて第二の排気添加弁22−2から重質燃料24を添加し制御しても所定の空燃比(A/F)とならない。このため、空燃比(A/F)を確認して第二の排気添加弁22−2からの重質燃料24の添加量を増加し、所定の空燃比(A/F)とする必要がある。このように、適正なPM再生を行なうため、空燃比センサ46−2で空燃比(A/F)を確認し、第二の排気添加弁22−2からの重質燃料24の添加量を制御する。   When the air-fuel ratio (A / F) is stoichiometric, the amount of heavy fuel 24 added is controlled to adjust the air-fuel ratio (A / F), but the second exhaust addition valve 22-2 is, for example, soot If the heavy fuel 24 is added from the second exhaust addition valve 22-2 and controlled based on the acquired information, the predetermined air-fuel ratio (A / F) is not achieved. For this reason, it is necessary to confirm the air-fuel ratio (A / F) and increase the amount of heavy fuel 24 added from the second exhaust addition valve 22-2 to a predetermined air-fuel ratio (A / F). . Thus, in order to perform proper PM regeneration, the air-fuel ratio (A / F) is confirmed by the air-fuel ratio sensor 46-2, and the addition amount of the heavy fuel 24 from the second exhaust addition valve 22-2 is controlled. To do.

例えば、空燃比(A/F)を例えば14.0程度に調整しようとする場合に、前回取得した第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報に基づいて第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を噴出して検出される空燃比(A/F)の値が例えば15.0程度又は16.0程度であった時には、第二の排気添加弁22−2の開度を調整し、空燃比(A/F)を例えば14.0程度とする第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報を取得する。この結果、第二の排気添加弁22−2の開度を調整し空燃比(A/F)を例えば14.0程度に調整することができる。   For example, when the air-fuel ratio (A / F) is to be adjusted to about 14.0, for example, the second exhaust addition valve is based on the previously acquired information on the opening degree adjustment of the second exhaust addition valve 22-2. When the value of the air-fuel ratio (A / F) detected by ejecting the heavy fuel 24 from 22-2 is, for example, about 15.0 or about 16.0, the second exhaust addition valve 22-2 The degree of opening is adjusted, and information on the degree of opening adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 is acquired so that the air-fuel ratio (A / F) is about 14.0, for example. As a result, the opening degree of the second exhaust addition valve 22-2 can be adjusted and the air-fuel ratio (A / F) can be adjusted to about 14.0, for example.

そして、ステップS44では、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得が完了したか否かについて判定する。ステップS44の判定の結果、第二の排気添加弁22−2の開度調整の情報の取得が完了していると判定された(ステップS44肯定)場合には、ステップS45へ移行する。   In step S44, it is determined whether or not acquisition of information on the opening degree adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 has been completed. As a result of the determination in step S44, when it is determined that acquisition of information on the opening degree adjustment of the second exhaust addition valve 22-2 is completed (Yes in step S44), the process proceeds to step S45.

ステップS45では、第一の排気添加弁22−1の添加の停止を解除し、第一の排気添加弁22−1より軽質燃料23を噴出する。   In step S45, the stop of the addition of the first exhaust addition valve 22-1 is released, and the light fuel 23 is ejected from the first exhaust addition valve 22-1.

そして、図6に示すステップS33において、第二の排気添加弁22−2の添加制御値の算出が終了したら、ステップS34に移行する。   When the calculation of the addition control value of the second exhaust addition valve 22-2 is completed in step S33 shown in FIG. 6, the process proceeds to step S34.

ステップS34では、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を排気主通路41に添加する。具体的には第二の排気添加弁22−2の開度を調整し、重質燃料24を排気主通路41に噴出して粒子状物質捕集装置43に供給し、ステップS35へ移行する。   In step S34, the heavy fuel 24 is added to the exhaust main passage 41 from the second exhaust addition valve 22-2. Specifically, the opening degree of the second exhaust addition valve 22-2 is adjusted, the heavy fuel 24 is jetted into the exhaust main passage 41 and supplied to the particulate matter collecting device 43, and the process proceeds to step S35.

そして、ステップS35では、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒のNOX還元制御を行なっている否かを判定する。ステップS35の判定の結果、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒のNOX還元制御を行なっていると判定された(ステップS35肯定)場合には、ステップS36へ移行する。 In step S35, it is determined whether or not NO X reduction control of the NO X purification catalyst in the nitrogen oxide purification device 42 is being performed. As a result of the determination in step S35, when it is determined that the NO x reduction control of the NO x purification catalyst in the nitrogen oxide purification device 42 is being performed (Yes in step S35), the process proceeds to step S36.

そして、ステップS36では、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM体積量が基準値以下か否かを判定する。ステップS36の判定の結果、PMフィルタのPM体積量が基準値以下と判定された(ステップS36肯定)場合には、PM再生制御を終了する。   In step S36, it is determined whether the PM volume of the PM filter in the particulate matter collection device 43 is equal to or less than a reference value. As a result of the determination in step S36, when it is determined that the PM volume of the PM filter is equal to or less than the reference value (Yes in step S36), the PM regeneration control is terminated.

一方、図4に示すステップS12の判定の結果、PM再生制御がOFFと判定された(ステップS12否定)場合には、PM再生制御を終了する。   On the other hand, as a result of the determination in step S12 shown in FIG. 4, when the PM regeneration control is determined to be OFF (No in step S12), the PM regeneration control is terminated.

また、ステップS13の判定の結果、NOX浄化用触媒のNOX還元を実施していないと判定された(ステップS13否定)場合には、ステップS15に移行する。 If it is determined in step S13 that NO X reduction of the NO X purification catalyst has not been performed (NO in step S13), the process proceeds to step S15.

そして、ステップS15では、PM再生制御を行なう。具体的には、第二の排気添加弁22−2を開放し、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を排気主通路41に噴出して粒子状物質捕集装置43に供給する。そして、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇し、PMフィルタに捕集されたPMを強制酸化してPM再生する。   In step S15, PM regeneration control is performed. Specifically, the second exhaust addition valve 22-2 is opened, and the heavy fuel 24 is ejected from the second exhaust addition valve 22-2 into the exhaust main passage 41 and supplied to the particulate matter collecting device 43. To do. Then, the filter bed temperature of the PM filter in the particulate matter collection device 43 is increased, and the PM collected by the PM filter is forcibly oxidized to regenerate PM.

そして、ステップS15でPM再生を行なった後、PM再生制御を終了する。   Then, after performing PM regeneration in step S15, PM regeneration control is terminated.

また、図5に示すステップS22では、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM体積量が基準値以上か否かが判定された結果、PM体積量が基準値以上でないと判定された(ステップS22否定)場合には、PM再生制御を終了する。   Moreover, in step S22 shown in FIG. 5, as a result of determining whether or not the PM volume of the PM filter in the particulate matter collection device 43 is equal to or greater than a reference value, it is determined that the PM volume is not equal to or greater than the reference value. In the case of (No at Step S22), the PM regeneration control is terminated.

また、ステップS23の判定の結果、ステップS23にて、PM再生を許可するのに上記所定の条件を満たしていないと判定された(ステップS23否定)場合には、PM再生制御を終了する。   As a result of the determination in step S23, if it is determined in step S23 that the predetermined condition is not satisfied for permitting PM regeneration (No in step S23), PM regeneration control is terminated.

また、図6に示すステップS35において、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒のNOX還元制御を行なっている否かが判定された結果、窒素酸化物浄化装置42内のNOX浄化用触媒のNOX還元制御を行なっていないと判定された(ステップS35否定)場合には、ステップS37へ移行する。 Further, in step S35 shown in FIG. 6, it is determined whether or not the NO x reduction catalyst of the NO x purification catalyst in the nitrogen oxide purification device 42 is being controlled. As a result, the NO x in the nitrogen oxide purification device 42 is determined. If it is determined that the NO x reduction control of the purification catalyst is not being performed (No at step S35), the process proceeds to step S37.

そして、ステップS37では、図4に示すステップ15のPM再生制御と同様に、PM再生制御を行なう。具体的には、図4に示すステップ15での説明と同様、第二の排気添加弁22−2より重質燃料24を粒子状物質捕集装置43に供給し、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのフィルタ床温を上昇し、PM再生を行なうようにする。そして、ステップS37でPM再生を行なった後、PM再生制御を終了する。   In step S37, PM regeneration control is performed in the same manner as the PM regeneration control in step 15 shown in FIG. Specifically, the heavy fuel 24 is supplied to the particulate matter collecting device 43 from the second exhaust addition valve 22-2, as described in Step 15 shown in FIG. The filter bed temperature of the inner PM filter is raised to perform PM regeneration. Then, after performing PM regeneration in step S37, PM regeneration control is terminated.

よって、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したエンジンシステムによれば、粒子状物質捕集装置43にてPM再生を行なう際に、第一の排気添加弁22−1により供給される軽質燃料23の添加量、添加回数、添加間隔、排気ガスの空気量の値に基づいて、第二の排気添加弁22−2から噴出する重質燃料24の添加量、添加回数、添加開始時期及び添加間隔を調整することができる。   Therefore, according to the engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is applied, when the PM regeneration is performed by the particulate matter collection device 43, the first exhaust addition valve 22-1. Based on the amount of light fuel 23 to be supplied, the number of additions, the addition interval, and the amount of air in the exhaust gas, the amount of addition of the heavy fuel 24 ejected from the second exhaust addition valve 22-2, the number of additions, The addition start time and the addition interval can be adjusted.

このため、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタのPM再生時には、第二の排気添加弁22−2より粒子状物質捕集装置43に供給する重質燃料24の添加割合を制御することができ、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタの劣化を防止し、燃費の悪化を防止しつつ、PMフィルタのフィルタ床温をPM再生に必要な温度に安定して行なうことができる。また、粒子状物質捕集装置43内のPMフィルタの劣化を防止しつつ、床温の安定化を図ることで、排出ガス中の炭化水素等の排出を防止することができる。   For this reason, at the time of PM regeneration of the PM filter in the particulate matter collection device 43, the addition ratio of the heavy fuel 24 supplied to the particulate matter collection device 43 from the second exhaust addition valve 22-2 is controlled. Therefore, the PM filter in the particulate matter collection device 43 can be prevented from deteriorating and the fuel efficiency can be prevented from deteriorating, and the PM filter filter bed temperature can be stably set to a temperature required for PM regeneration. In addition, it is possible to prevent hydrocarbons and the like in the exhaust gas from being discharged by stabilizing the bed temperature while preventing the PM filter in the particulate matter collecting device 43 from deteriorating.

また、本実施例では、図1及び図2に示すような実施例1の内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図3に示すような実施例2に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムに適用してもよい。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the first embodiment as shown in FIGS. 1 and 2 is applied has been described. However, the present invention is not limited to this. Instead, the present invention may be applied to a diesel engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment as shown in FIG. 3 is applied.

このように、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、第二の排気添加弁22−2から噴出する重質燃料24の添加量、添加回数、添加開始時期及び添加間隔を調整することで、燃料を分離した軽質燃料23及び重質燃料24を効率よく有効に処理しつつ、燃焼効率・排ガス組成の悪化を防止することができると共に、粒子状物質捕集装置43のPM再生効率の向上を図ることができる。   Thus, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the addition amount, the number of additions, the addition start timing, and the addition interval of the heavy fuel 24 ejected from the second exhaust addition valve 22-2 are adjusted. By doing so, the light fuel 23 and the heavy fuel 24 separated from the fuel can be efficiently and effectively processed, and deterioration of combustion efficiency and exhaust gas composition can be prevented, and PM regeneration of the particulate matter collecting device 43 can be prevented. Efficiency can be improved.

以上のように、この発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、軽質燃料をエンジン筒内燃焼用の燃料として用いると共に、窒素酸化物浄化装置に軽質燃料を供給し、粒子状物質捕集装置に重質燃料を供給することで、燃料中の軽質燃料及び重質燃料を効率よく有効に処理して、NOXの放出、PM再生を行なうのに有用であり、重質燃料に起因する煤の発生量を軽減しつつ、NOX浄化用触媒に吸蔵されたNOXの還元効率、粒子状物質捕集装置のPM再生効率の向上を図ることが可能な内燃機関に適している。 As described above, the exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention uses light fuel as fuel for in-cylinder combustion, supplies light fuel to the nitrogen oxide purification device, and provides a particulate matter collecting device. By supplying heavy fuel, it is useful for efficiently and effectively treating light fuel and heavy fuel in the fuel to release NO x and regenerate PM. while reducing the amount of generated reduction efficiency of the NO X occluded in the NO X purification catalyst, it is suitable for an internal combustion engine capable of improving the PM regeneration efficiency of the particulate matter trapping device.

本発明の実施例1に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a diesel engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示すエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the engine system shown in FIG. 1 simply. 本発明の実施例2に係る内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a diesel engine system simply about the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る内燃機関の排気浄化装置を適用したエンジンシステムにおいて粒子状物質捕集装置においてPM再生を行なう際の第一のPM再生制御を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the 1st PM regeneration control at the time of performing PM regeneration in a particulate matter collection device in an engine system to which an exhaust-air purification device of an internal-combustion engine concerning Example 3 of the present invention is applied. PM再生許可制御を具体的に表すフローチャートである。5 is a flowchart specifically showing PM regeneration permission control. 第二のPM再生制御を具体的に表すフローチャートである。6 is a flowchart specifically showing second PM regeneration control. 軽質燃料及び重質燃料の添加間隔を簡略に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows simply the addition space | interval of light fuel and heavy fuel. 空燃比センサで検出される空燃比を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the air fuel ratio detected with an air fuel ratio sensor. 第二の排気添加弁の開度調整の情報の取得を具体的に表すフローチャートである。It is a flowchart concretely showing acquisition of information on opening degree adjustment of the 2nd exhaust addition valve. 従来の内燃機関の排気浄化装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the exhaust gas purification apparatus of the conventional internal combustion engine.

符号の説明Explanation of symbols

11 エンジン
12 燃料供給系
13 燃焼室
14 吸気系
15 排気系
16 燃料タンク
17 燃料分離装置
18 燃料ポンプ
19 コモンレール
21 燃料噴射弁
22−1 第一の排気添加弁
22−2 第二の排気添加弁
23 軽質燃料
24 重質燃料
31 吸気
32 ターボチャージャ
33 インタークーラ
34 スロットル弁
35 EGR通路
36 EGR弁
37 EGRクーラ
41 排気主通路
42 窒素酸化物浄化装置
43 粒子状物質捕集装置
44 エアフロメータ
45 温度センサ
46−1,46−2 空燃比センサ
47 NOXセンサ
48−1,48−2 排気温度センサ
51 重質燃料貯蔵タンク
L1 メイン燃料通路
L2 軽質燃料送給通路
L3 機関燃料通路
L4 軽質燃料添加通路
L5、L5−1、L5−2 重質燃料添加通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Engine 12 Fuel supply system 13 Combustion chamber 14 Intake system 15 Exhaust system 16 Fuel tank 17 Fuel separator 18 Fuel pump 19 Common rail 21 Fuel injection valve 22-1 First exhaust addition valve 22-2 Second exhaust addition valve 23 Light fuel 24 Heavy fuel 31 Intake 32 Turbocharger 33 Intercooler 34 Throttle valve 35 EGR passage 36 EGR valve 37 EGR cooler 41 Exhaust main passage 42 Nitrogen oxide purification device 43 Particulate matter collector 44 Air flow meter 45 Temperature sensor 46 −1, 46-2 Air-fuel ratio sensor 47 NO X sensor 48-1, 48-2 Exhaust temperature sensor 51 Heavy fuel storage tank L1 Main fuel passage L2 Light fuel feed passage L3 Engine fuel passage L4 Light fuel addition passage L5, L5-1, L5-2 Heavy fuel addition passage

Claims (7)

排気通路内の排気ガス中の窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化用触媒が収容されている窒素酸化物浄化装置と、
該窒素酸化物浄化装置の下流側に設けられ、前記排気通路内の前記排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ機能を備えた粒子状物質捕集装置とを有する内燃機関の排気浄化装置であって、
燃料を軽質成分の多い軽質燃料と、重質成分の多い重質燃料とに分離する燃料分離装置とを有し、
前記軽質燃料をエンジン燃焼用の燃料として用いると共に、前記窒素酸化物浄化用触媒に吸蔵された窒素酸化物の還元時に前記軽質燃料を用い、
且つ、前記粒子状物質捕集装置に捕集されたPMを焼失してPM捕集機能を再生するPM再生時に分離した前記重質燃料を用いることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A nitrogen oxide purification device in which a nitrogen oxide purification catalyst for purifying nitrogen oxide in exhaust gas in the exhaust passage is housed; and
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a particulate matter collecting device provided on the downstream side of the nitrogen oxide purification device and having a filter function for collecting particulate matter in the exhaust gas in the exhaust passage Because
A fuel separation device that separates fuel into light fuel with a lot of light components and heavy fuel with a lot of heavy components;
While using the light fuel as a fuel for engine combustion, using the light fuel at the time of reduction of nitrogen oxides stored in the nitrogen oxide purification catalyst,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the heavy fuel separated during PM regeneration for regenerating the PM trapping function by burning off the PM trapped by the particulate matter trapping apparatus is used.
請求項1において、
前記燃料分離装置において分離された前記軽質燃料を前記窒素酸化物浄化装置の上流側に供給する第一の排気添加弁と、
前記燃料分離装置において分離された前記重質燃料を前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間に供給する第二の排気添加弁とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In claim 1,
A first exhaust addition valve that supplies the light fuel separated in the fuel separator to the upstream side of the nitrogen oxide purification device;
An internal combustion engine comprising: a second exhaust addition valve that supplies the heavy fuel separated in the fuel separation device between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collection device. Exhaust purification device.
請求項1又は2において、
前記窒素酸化物浄化装置と前記粒子状物質捕集装置との間隔が、温度伝達が起こり難い所定間隔を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In claim 1 or 2,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, characterized in that an interval between the nitrogen oxide purification device and the particulate matter collecting device is a predetermined interval at which temperature transmission is unlikely to occur.
請求項1乃至3の何れか一つにおいて、
前記燃料分離装置で分離された前記重質燃料を貯蔵する重質燃料貯蔵タンクを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising a heavy fuel storage tank for storing the heavy fuel separated by the fuel separation device.
請求項2乃至4の何れか一つにおいて、
前記粒子状物質捕集装置においてPM再生を行なう際に、
前記第一の排気添加弁より前記軽質燃料を添加する添加量と、前記排気ガスの空気量とに基づき、
前記第二の排気添加弁より前記重質燃料を添加する添加量を調整することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In any one of Claims 2 thru | or 4,
When performing PM regeneration in the particulate matter collection device,
Based on the amount of addition of the light fuel from the first exhaust addition valve and the amount of air of the exhaust gas,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein an addition amount for adding the heavy fuel is adjusted from the second exhaust addition valve.
請求項5において、
前記粒子状物質捕集装置内の床温に応じ、前記第二の排気添加弁より前記重質燃料を添加する添加回数を調整することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In claim 5,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the number of times of adding the heavy fuel is adjusted from the second exhaust gas addition valve in accordance with a bed temperature in the particulate matter trapping device.
請求項5又は6において、
前記第一の排気添加弁より前記軽質燃料の添加を開始する添加開始時期と、前記軽質燃料を再度添加する添加間隔と、排気ガスの空気量とに基づき、
前記第二の排気添加弁より前記重質燃料の添加を開始する添加開始時期と、前記重質燃料を再度添加する添加間隔とを調整することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
In claim 5 or 6,
Based on the addition start timing for starting the addition of the light fuel from the first exhaust addition valve, the addition interval for adding the light fuel again, and the amount of air in the exhaust gas,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, characterized by adjusting an addition start timing at which the addition of the heavy fuel is started from the second exhaust addition valve and an addition interval at which the heavy fuel is added again.
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