JP2002195025A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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Abstract
ができる技術を提供することにより、還元剤の供給不足
などに起因した排気エミッションの悪化を防止すること
を目的とする。 【解決手段】希薄燃焼式の内燃機関1と、排気中のNO
x成分を浄化するNOx浄化触媒20と、排気通路を流通
する排気中に還元剤を供給する還元剤供給機構28と、
還元剤供給機構28の還元剤供給停止後からの経過時間
を検出する経過時間検出手段35と、経過時間検出手段
35により検出された経過時間に基づいて還元剤の供給
量を増量する供給量増量手段と、を具備した。
Description
される排気中のNOxを浄化する内燃機関の排気浄化装
置に関するものである。
特に酸素過剰状態の混合気(所謂、リーン空燃比の混合
気)を燃焼可能とするディーゼル機関やリーンバーン・
ガソリン機関では、該内燃機関の排気中に含まれる窒素
酸化物(NOx)を浄化する技術が望まれている。
にリーンNOx触媒を配置する技術が提案されている。
リーンNOx触媒の一つとして、流入する排気の酸素濃
度が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸収
し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在
するときは吸収していた窒素酸化物(NOx)を放出し
つつ窒素(N2)に還元する吸蔵還元型NOx触媒が知ら
れている。
に配置されると、内燃機関が希薄燃焼運転されて排気の
空燃比が高くなるときは排気中の窒素酸化物(NOx)
が吸蔵還元型NOx触媒に吸収され、吸蔵還元型NOx触
媒に流入する排気の空燃比が低くなったときは吸蔵還元
型NOx触媒に吸収されていた窒素酸化物(NOx)が放
出されつつ窒素(N2)に還元される。
収能力には限りがあるため、内燃機関が長期にわたって
希薄燃焼運転されると、吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸
収能力が飽和し、排気中の窒素酸化物(NOx)が吸蔵
還元型NOx触媒によって除去されることなく大気中に
放出されることになる。
式内燃機関に適用する場合は、吸蔵還元型NOx触媒の
NOx吸収能力が飽和する前に該吸蔵還元型NOx触媒に
流入する排気の空燃比を低下させる、所謂リッチスパイ
ク制御を実行することにより、吸蔵還元型NOx触媒に
吸収されている窒素酸化物(NOx)を放出及び還元さ
せる必要がある。
は、吸蔵還元型NOx触媒より上流を流れる排気中に還
元剤たる燃料を添加する方法を例示することができる。
中に還元剤を添加する場合は、吸蔵還元型NOx触媒に
吸収されている窒素酸化物(NOx)に応じて還元剤の
添加量を正確に制御することも重要である。
ている窒素酸化物(NOx)に対して還元剤の添加量が
過剰に多くされると余剰の還元剤が大気中に放出される
ことになり、吸蔵還元型NOx触媒に吸収されている窒
素酸化物(NOx)に対して還元剤の添加量が不足する
と吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸収能力が飽和し、排気
中の窒素酸化物(NOx)が浄化されずに大気中に放出
されることになるからである。
2845056号公報に記載されたような内燃機関の排
気浄化装置が提案されている。この公報に記載された内
燃機関の排気浄化装置は、吸蔵還元型NOx触媒におい
て排気中の酸素と反応して消費される還元剤の量と吸蔵
還元型NOx触媒に吸収されている窒素酸化物(NOx)
を還元するために必要となる還元剤の量とを考慮して、
還元剤の添加量を決定することにより、還元剤の過剰供
給や供給不足を防止、以て還元剤や窒素酸化物(NO
x)の大気中への放出による排気エミッションの悪化を
抑制しようとするものである。
還元剤の添加が行われるのは、エミッション等の要求か
らNOx触媒の温度や内燃機関の運転状態が所定の条件
を満たしているときだけである。従って、所定の条件を
満たさない状態が続くと、NOx触媒にNOxが吸蔵され
続ける。
Ox触媒に還元剤の添加を行うと、還元剤添加を開始し
た直後は吸蔵されていたNOxが多量に放出される。こ
のためNOx吸蔵量が少ないNOx触媒の還元を行うとき
に比較して多量の還元剤を必要とする。このときに還元
剤が不足すると、還元されないNOxが大気中へ放出さ
れる虞れがある。
に基づいて還元剤添加量を変更し、NOxの放出量に見
合った還元剤を添加することが重要となる。
みてなされたものであり、リーンNOx触媒とリッチス
パイク制御とを組み合わせて排気中の窒素酸化物(NO
x)を浄化する内燃機関の排気浄化装置において、NOx
吸蔵量を考慮した還元剤添加を行うことができる技術を
提供することにより、還元剤の供給不足などに起因した
排気エミッションの悪化を防止することを目的とする。
するために、以下の手段を採用した。即ち、第1の発明
に係る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰状態の混合
気を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、前記内燃
機関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で排気中の
NOx成分を浄化するNOx浄化触媒と、前記排気通路を
流通する排気中に前記還元剤を供給する還元剤供給機構
と、前記還元剤供給機構の還元剤供給停止後からの経過
時間を検出する経過時間検出手段と、前記経過時間検出
手段により検出された経過時間に基づいて還元剤の供給
量を増量する供給量増量手段と、を具備することを特徴
とする。
手段により検出された経過時間が長いほど還元剤の供給
量を増量することを特徴とする。
行わないことを特徴とする。
装置では、NOx浄化触媒へ還元剤を供給する必要が生
じたときに、還元剤供給機構はNOx浄化触媒より上流
の排気通路へ還元剤を供給する。
の上流から流れてくる排気とともにNOx浄化触媒へ流
入する。この場合、NOx浄化触媒は、還元剤を利用し
て排気中の有害ガス成分を還元及び浄化することにな
る。
給機構が前回の還元剤の供給を行いその後供給を停止し
たときからの経過時間を検出する。この経過時間が長い
ほどNOx浄化触媒にはNOxが多く吸蔵されている。
手段により検出された経過時間に基づいて還元剤の供給
量を増量し、還元剤供給機構はNOx浄化触媒に吸蔵さ
れたNOx量に見合った還元剤を排気中へ供給すること
が可能となる。
を増量する方法や、供給間隔を狭くする方法等を例示す
ることができる。
剤の供給を行うと、還元剤の一部がNOxの還元に使用
されずにNOx浄化触媒を通過し大気中へ放出される虞
れがあるため、所定量以上の還元剤の供給は行わないこ
ととした。
係る内燃機関の排気浄化装置は、酸素過剰状態の混合気
を燃焼可能とする希薄燃焼式の内燃機関と、前記内燃機
関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で排気中のN
Ox成分を浄化するNOx浄化触媒と、前記排気通路を流
通する排気中に前記還元剤を供給する還元剤供給機構
と、前記還元剤供給機構の還元剤供給停止後からの前記
NOx浄化触媒に吸蔵されたNOxの量を算出するNOx
吸蔵量算出手段と、前記NOx吸蔵量算出手段により算
出された吸蔵NOx量に基づいて還元剤の供給量を増量
する供給量増量手段と、を具備することを特徴とする。
算出手段により算出されたNOx吸蔵量が多いほど還元
剤の供給量を増量することができる。
供給量の増量は行わないようにすることができる。
装置では、第1の発明と比較しNOx供給量を増量する
判断基準が相違する。第1の発明においては、前回の還
元剤の供給時からの経過時間に基づいて還元剤供給量を
増量したが、第2の発明においては、NOx浄化触媒に
吸蔵されたNOxの量に基づいて還元剤供給量を増量す
る。
の量は例えば内燃機関の負荷及び回転数に基づいて予め
求められた数値マップにより算出することができる。
亘って供給されるときの供給の間隔を短くして、還元剤
の供給回数を増加させることにより、全体として還元剤
の供給量を増量させることができる。
とがあるので、一回あたりの供給量を増量しなくても、
供給の間隔を短くして供給回数を増加させれば、全体と
して還元剤の供給量を増量させることができる。
明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様に
ついて図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係
る排気浄化装置を車両駆動用のディーゼル機関に適用し
た場合を例に挙げて説明する。
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
有する水冷式の4サイクル・ディーゼル機関である。
料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。各燃料噴射弁
3は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室(コモンレー
ル)4と接続されている。このコモンレール4には、該
コモンレール4内の燃料の圧力に対応した電気信号を出
力するコモンレール圧センサ4aが取り付けられてい
る。
して燃料ポンプ6と連通している。この燃料ポンプ6
は、内燃機関1の出力軸(クランクシャフト)の回転ト
ルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポン
プ6の入力軸に取り付けられたポンププーリ6が内燃機
関1の出力軸(クランクシャフト)に取り付けられたク
ランクプーリ1aとベルト7を介して連結されている。
ランクシャフトの回転トルクが燃料ポンプ6の入力軸へ
伝達されると、燃料ポンプ6は、クランクシャフトから
該燃料ポンプ6の入力軸へ伝達された回転トルクに応じ
た圧力で燃料を吐出する。
燃料供給管5を介してコモンレール4へ供給され、コモ
ンレール4にて所定圧まで蓄圧されて各気筒2の燃料噴
射弁3へ分配される。そして、燃料噴射弁3に駆動電流
が印加されると、燃料噴射弁3が開弁し、その結果、燃
料噴射弁3から気筒2内へ燃料が噴射される。
されており、吸気枝管8の各枝管は、各気筒2の燃焼室
と図示しない吸気ポートを介して連通している。
この吸気管9は、エアクリーナボックス10に接続され
ている。前記エアクリーナボックス10より下流の吸気
管9には、該吸気管9内を流通する吸気の質量に対応し
た電気信号を出力するエアフローメータ11と、該吸気
管9内を流通する吸気の温度に対応した電気信号を出力
する吸気温度センサ12とが取り付けられている。
に位置する部位には、該吸気管9内を流通する吸気の流
量を調節する吸気絞り弁13が設けられている。この吸
気絞り弁13には、ステッパモータ等で構成されて該吸
気絞り弁13を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ
14が取り付けられている。
弁13との間に位置する吸気管9には、排気の熱エネル
ギを駆動源として作動する遠心過給機(ターボチャージ
ャ)15のコンプレッサハウジング15aが設けられ、
コンプレッサハウジング15aより下流の吸気管9に
は、前記コンプレッサハウジング15a内で圧縮されて
高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ16
が設けられている。
リーナボックス10に流入した吸気は、該エアクリーナ
ボックス10内の図示しないエアクリーナによって吸気
中の塵や埃等が除去された後、吸気管9を介してコンプ
レッサハウジング15aに流入する。
吸気は、該コンプレッサハウジング15aに内装された
コンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記
コンプレッサハウジング15a内で圧縮されて高温とな
った吸気は、インタークーラ16にて冷却された後、必
要に応じて吸気絞り弁13によって流量を調節されて吸
気枝管8に流入する。吸気枝管8に流入した吸気は、各
枝管を介して各気筒2の燃焼室へ分配され、各気筒2の
燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼さ
れる。
続され、排気枝管18の各枝管が図示しない排気ポート
を介して各気筒2の燃焼室と連通している。
のタービンハウジング15bと接続されている。前記タ
ービンハウジング15bは、排気管19と接続され、こ
の排気管19は、下流にて図示しないマフラーに接続さ
れている。
ガス成分を浄化するための排気浄化触媒20が配置され
ている。排気浄化触媒20より下流の排気管19には、
該排気管19内を流通する排気の空燃比に対応した電気
信号を出力する空燃比センサ23と、該排気管19内を
流通する排気の温度に対応した電気信号を出力する排気
温度センサ24とが取り付けられている。
ンサ24より下流の排気管19には、該排気管19内を
流通する排気の流量を調節する排気絞り弁21が設けら
れている。この排気絞り弁21には、ステッパモータ等
で構成されて該排気絞り弁21を開閉駆動する排気絞り
用アクチュエータ22が取り付けられている。
関1の各気筒2で燃焼された混合気(既燃ガス)が排気
ポートを介して排気枝管18へ排出され、次いで排気枝
管18から遠心過給機15のタービンハウジング15b
へ流入する。タービンハウジング15bに流入した排気
は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジ
ング15b内に回転自在に支持されたタービンホイール
を回転させる。その際、タービンホイールの回転トルク
は、前述したコンプレッサハウジング15aのコンプレ
ッサホイールへ伝達される。
れた排気は、排気管19を介して排気浄化触媒20へ流
入し、排気中の有害ガス成分が除去又は浄化される。排
気浄化触媒20にて有害ガス成分を除去又は浄化された
排気は、必要に応じて排気絞り弁21によって流量を調
節された後にマフラーを介して大気中に放出される。
気枝管18内を流通する排気の一部を吸気枝管8へ再循
環させる排気再循環通路(EGR通路)25を介して連
通されている。このEGR通路25の途中には、電磁弁
などで構成され、印加電力の大きさに応じて前記EGR
通路25内を流通する排気(以下、EGRガスと称す
る)の流量を変更する流量調整弁(EGR弁)26が設
けられている。
より上流の部位には、該EGR通路25内を流通するE
GRガスを冷却するEGRクーラ27が設けられてい
る。
は、EGR弁26が開弁されると、EGR通路25が導
通状態となり、排気枝管18内を流通する排気の一部が
前記EGR通路25へ流入し、EGRクーラ27を経て
吸気枝管8へ導かれる。
路25内を流通するEGRガスと所定の冷媒との間で熱
交換が行われ、EGRガスが冷却されることになる。
吸気枝管8へ還流されたEGRガスは、吸気枝管8の上
流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒2の燃焼
室へ導かれ、燃料噴射弁3から噴射される燃料を着火源
として燃焼される。
二酸化炭素(CO2)などのように、自らが燃焼するこ
とがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含ま
れているため、EGRガスが混合気中に含有されると、
混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物(NO
x)の発生量が抑制される。
スが冷却されると、EGRガス自体の温度が低下すると
ともにEGRガスの体積が縮小されるため、EGRガス
が燃焼室内に供給されたときに該燃焼室内の雰囲気温度
が不要に上昇することがなくなるとともに、燃焼室内に
供給される新気の量(新気の体積)が不要に減少するこ
ともない。
0について具体的に説明する。
気中の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx触媒であ
る。このようなNOx触媒としては、選択還元型NOx触
媒や吸蔵還元型NOx触媒等を例示することができる
が、ここでは吸蔵還元型NOx触媒を例に挙げて説明す
る。以下、排気浄化触媒20を吸蔵還元型NOx触媒2
0と称するものとする。
ルミナを担体とし、その担体上に、カリウム(K)、ナ
トリウム(Na)、リチウム(Li)、もしくはセシウ
ム(Cs)等のアルカリ金属と、バリウム(Ba)もし
くはカルシウム(Ca)等のアルカリ土類と、ランタン
(La)もしくはイットリウム(Y)等の希土類とから
選択された少なくとも1つと、白金(Pt)等の貴金属
とを担持して構成されている。尚、本実施の形態では、
アルミナからなる担体上にバリウム(Ba)と白金(P
t)とを担持して構成される吸蔵還元型NOx触媒を例
に挙げて説明する。
媒20は、該吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排気
の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)
を吸収する。
蔵還元型NOx触媒20に流入する排気の酸素濃度が低
下したときは吸収していた窒素酸化物(NOx)を放出
する。その際、排気中に炭化水素(HC)や一酸化炭素
(CO)等の還元成分が存在していれば、吸蔵還元型N
Ox触媒20は、該吸蔵還元型NOx触媒20から放出さ
れた窒素酸化物(NOx)を窒素(N2)に還元せしめる
ことができる。
出作用については明らかにされていない部分もあるが、
おおよそ以下のようなメカニズムによって行われている
と考えられる。
吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排気の空燃比がリ
ーン空燃比となって排気中の酸素濃度が高まると、図2
(A)に示されるように、排気中の酸素(O2)がO2 -
またはO2-の形で白金(Pt)の表面上に付着する。排
気中の一酸化窒素(NO)は、白金(Pt)の表面上で
O2 -またはO2-と反応して二酸化窒素(NO2)を形成
する(2NO+O2→2NO2)。二酸化窒素(NO2)
は、白金(Pt)の表面上で更に酸化され、硝酸イオン
(NO3 -)の形で吸蔵還元型NOx触媒20に吸収され
る。尚、吸蔵還元型NOx触媒20に吸収された硝酸イ
オン(NO3 -)は、酸化バリウム(BaO)と結合して
硝酸バリウム(Ba(NO3)2)を形成する。
入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは、排気
中の窒素酸化物(NOx)が硝酸イオン(NO3-)とし
て吸蔵還元型NOx触媒20に吸収される。
気の空燃比がリーン空燃比であり、且つ吸蔵還元型NO
x触媒20のNOx吸収能力が飽和しない限り継続され
る。従って、吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排気
の空燃比がリーン空燃比であるときは、吸蔵還元型NO
x触媒20のNOx吸収能力が飽和しない限り、排気中の
窒素酸化物(NOx)が吸蔵還元型NOx触媒20に吸収
され、排気中から窒素酸化物(NOx)が除去されるこ
とになる。
では、該吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排気の酸
素濃度が低下すると、白金(Pt)の表面上において二
酸化窒素(NO2)の生成量が減少するため、酸化バリ
ウム(BaO)と結合していた硝酸イオン(NO3 -)が
逆に二酸化窒素(NO2)や一酸化窒素(NO)となっ
て吸蔵還元型NOx触媒20から離脱する。
化炭素(CO)等の還元成分が存在していれば、それら
の還元成分が白金(Pt)上の酸素(O2 -またはO2-)
と部分的に反応して活性種を形成する。この活性種は、
吸蔵還元型NOx触媒20から放出された二酸化窒素
(NO2)や一酸化窒素(NO)を窒素(N2)に還元せ
しめることになる。
する排気の空燃比が理論空燃比又はリッチ空燃比となっ
て排気中の酸素濃度が低下するとともに還元剤の濃度が
高まると、吸蔵還元型NOx触媒20に吸収されていた
窒素酸化物(NOx)が放出及び還元され、以て吸蔵還
元型NOx触媒20のNOx吸収能力が再生されることに
なる。
ている場合は、内燃機関1から排出される排気の空燃比
がリーン雰囲気となり排気の酸素濃度が高くなるため、
排気中に含まれる窒素酸化物(NOx)が吸蔵還元型N
Ox触媒20に吸収されることになるが、内燃機関1の
希薄燃焼運転が長期間継続されると、吸蔵還元型NOx
触媒20のNOx吸収能力が飽和し、排気中の窒素酸化
物(NOx)が吸蔵還元型NOx触媒20にて除去されず
に大気中へ放出されてしまう。
では、大部分の運転領域においてリーン空燃比の混合気
が燃焼され、それに応じて大部分の運転領域において排
気の空燃比がリーン空燃比となるため、吸蔵還元型NO
x触媒20のNOx吸収能力が飽和し易い。
いる場合は、吸蔵還元型NOx触媒20のNOx吸収能力
が飽和する前に吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排
気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高
め、吸蔵還元型NOx触媒20に吸収された窒素酸化物
(NOx)を放出及び還元させる必要がある。
の排気浄化装置は、吸蔵還元型NOx触媒20より上流
の排気通路を流通する排気中に還元剤たる燃料(軽油)
を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構
から排気中へ燃料を添加することにより、吸蔵還元型N
Ox触媒20に流入する排気の酸素濃度を低下させると
ともに還元剤の濃度を高めるようにした。
に、その噴孔が排気枝管18内に臨むよう内燃機関1の
シリンダヘッドに取り付けられ、所定の開弁圧以上の燃
料が印加されたときに開弁して燃料を噴射する還元剤噴
射弁28と、前述した燃料ポンプ6から吐出された燃料
を前記還元剤噴射弁28へ導く還元剤供給路29と、こ
の還元剤供給路29の途中に設けられ該還元剤供給通路
29内を流通する燃料の流量を調整する流量調整弁30
と、この流量調整弁30より上流の還元剤供給路29に
設けられて該還元剤供給路29内の燃料の流通を遮断す
る遮断弁31と、前記流量調整弁30より上流の還元剤
供給路29に取り付けられ該還元剤供給路29内の圧力
に対応した電気信号を出力する還元剤圧力センサ32
と、を備えている。
28の噴孔が排気枝管18におけるEGR通路25との
接続部位より下流であって、排気枝管18における4つ
の枝管の集合部に最も近い気筒2の排気ポートに突出す
るとともに、排気枝管18の集合部へ向くようシリンダ
ヘッドに取り付けられることが好ましい。
還元剤(未燃の燃料成分)がEGR通路25へ流入する
のを防止するとともに、還元剤が排気枝管18内に滞る
ことなく遠心過給機のタービンハウジング15bへ到達
するようにするためである。
の気筒2のうち1番(#1)気筒2が排気枝管18の集
合部と最も近い位置にあるため、1番(#1)気筒2の
排気ポートに還元剤噴射弁28が取り付けられている
が、1番(#1)気筒2以外の気筒2が排気枝管18の
集合部と最も近い位置にあるときは、その気筒2の排気
ポートに還元剤噴射弁28が取り付けられるようにす
る。
ヘッドに形成された図示しないウォータージャケットを
貫通、あるいはウォータージャケットに近接して取り付
けられるようにし、前記ウォータージャケットを流通す
る冷却水を利用して還元剤噴射弁28が冷却されるよう
にしてもよい。
弁30が開弁されると、燃料ポンプ6から吐出された高
圧の燃料が還元剤供給路29を介して還元剤噴射弁28
へ印加される。そして、還元剤噴射弁28に印加される
燃料の圧力が開弁圧以上に達すると、該還元剤噴射弁2
8が開弁して排気枝管18内へ還元剤としての燃料が噴
射される。
射された還元剤は、排気枝管18の上流から流れてきた
排気ととともにタービンハウジング15bへ流入する。
タービンハウジング15b内に流入した排気と還元剤と
は、タービンホイールの回転によって撹拌されて均質に
混合され、リッチ空燃比の排気を形成する。
排気は、タービンハウジング15bから排気管19を介
して吸蔵還元型NOx触媒20に流入し、吸蔵還元型N
Ox触媒20に吸収されていた窒素酸化物(NOx)を放
出させつつ窒素(N2)に還元することになる。
ポンプ6から還元剤噴射弁28への還元剤の供給が遮断
されると、還元剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が
前記開弁圧未満となり、その結果、還元剤噴射弁28が
閉弁し、排気枝管18内への還元剤の添加が停止される
ことになる。
は、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット
(ECU:Electronic Control Unit)35が併設され
ている。このECU35は、内燃機関1の運転条件や運
転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユ
ニットである。
a、エアフローメータ11、吸気温度センサ12、吸気
管圧力センサ17、空燃比センサ23、排気温度センサ
24、還元剤圧力センサ32、クランクポジションセン
サ33、水温センサ34、アクセル開度センサ36等の
各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種
センサの出力信号がECU35に入力されるようになっ
ている。
気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエー
タ22、EGR弁26、流量調整弁30、遮断弁31等
が電気配線を介して接続され、上記した各部をECU3
5が制御することが可能になっている。
に、双方向性バス350によって相互に接続された、C
PU351と、ROM352と、RAM353と、バッ
クアップRAM354と、入力ポート356と、出力ポ
ート357とを備えるとともに、前記入力ポート356
に接続されたA/Dコンバータ(A/D)355を備え
ている。
ョンセンサ33のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をC
PU351やRAM353へ送信する。
センサ4a、エアフローメータ11、吸気温度センサ1
2、吸気管圧力センサ17、空燃比センサ23、排気温
度センサ24、還元剤圧力センサ32、水温センサ3
4、アクセル開度センサ36、等のように、アナログ信
号形式の信号を出力するセンサのA/D355を介して
入力し、それらの出力信号をCPU351やRAM35
3へ送信する。
吸気絞り用アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエ
ータ22、EGR弁26、流量調整弁30、遮断弁31
等と電気配線を介して接続され、CPU351から出力
される制御信号を、前記した燃料噴射弁3、吸気絞り用
アクチュエータ14、排気絞り用アクチュエータ22、
EGR弁26、流量調整弁30、あるいは遮断弁31へ
送信する。
するための燃料噴射制御ルーチン、吸気絞り弁13を制
御するための吸気絞り制御ルーチン、排気絞り弁21を
制御するための排気絞り制御ルーチン、EGR弁26を
制御するためのEGR制御ルーチン、吸蔵還元型NOx
触媒20に吸収された窒素酸化物(NOx)を浄化する
ためのNOx浄化制御ルーチン、吸蔵還元型NOx触媒2
0の酸化物による被毒を解消するための被毒解消制御ル
ーチン等のアプリケーションプログラムを記憶してい
る。
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記制御マップは、例えば、内燃機関1の運転状
態と基本燃料噴射量(基本燃料噴射時間)との関係を示
す燃料噴射量制御マップ、内燃機関1の運転状態と基本
燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、
内燃機関1の運転状態と吸気絞り弁13の目標開度との
関係を示す吸気絞り弁開度制御マップ、内燃機関1の運
転状態と排気絞り弁21の目標開度との関係を示す排気
絞り弁開度制御マップ、内燃機関1の運転状態とEGR
弁26の目標開度との関係を示すEGR弁開度制御マッ
プ、内燃機関1の運転状態と還元剤の目標添加量(もし
くは、排気の目標空燃比)との関係を示す還元剤添加量
制御マップ、還元剤の目標添加量と流量調整弁30の開
弁時間との関係を示す流量調整弁制御マップ、還元剤供
給停止後からの経過時間とNOx吸蔵量との関係を示す
NOx吸蔵量算出マップ、NOx吸蔵量と還元剤供給量を
増量するための補正係数との関係を示す還元剤供給量補
正係数算出マップ等である。
信号やCPU351の演算結果等を格納する。前記演算
結果は、例えば、クランクポジションセンサ33がパル
ス信号を出力する時間的な間隔に基づいて算出される機
関回転数である。これらのデータは、クランクポジショ
ンセンサ33がパルス信号を出力する都度、最新のデー
タに書き換えられる。
関1の運転停止後もデータを記憶可能な不揮発性のメモ
リである。
記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し
て、燃料噴射弁制御、吸気絞り制御、排気絞り制御、E
GR制御、NOx浄化制御、被毒解消制御等を実行す
る。
1は、先ず、燃料噴射弁3から噴射される燃料量を決定
し、次いで燃料噴射弁3から燃料を噴射する時期を決定
する。
1は、RAM353に記憶されている機関回転数とアク
セル開度センサ36の出力信号(アクセル開度)とを読
み出す。CPU351は、燃料噴射量制御マップへアク
セスし、前記機関回転数及び前記アクセル開度に対応し
た基本燃料燃料噴射量(基本燃料噴射時間)を算出す
る。CPU351は、エアフローメータ11、吸気温度
センサ12、水温センサ34等の出力信号値等に基づい
て前記基本燃料噴射時間を補正し、最終的な燃料噴射時
間を決定する。
51は、燃料噴射開始時期制御マップへアクセスし、前
記機関回転数及び前記アクセル開度に対応した基本燃料
噴射時期を算出する。CPU351は、エアフローメー
タ11、吸気温度センサ12、水温センサ34等の出力
信号値をパラメータとして前記基本燃料噴射時期を補正
し、最終的な燃料噴射時期を決定する。
ると、CPU351は、前記燃料噴射時期とクランクポ
ジションセンサ33の出力信号とを比較し、前記クラン
クポジションセンサ33の出力信号が前記燃料噴射開始
時期と一致した時点で燃料噴射弁3に対する駆動電力の
印加を開始する。CPU351は、燃料噴射弁3に対す
る駆動電力の印加を開始した時点からの経過時間が前記
燃料噴射時間に達した時点で燃料噴射弁3に対する駆動
電力の印加を停止する。
転状態がアイドル運転状態にある場合は、CPU351
は、水温センサ34の出力信号値や、車室内用空調装置
のコンプレッサのようにクランクシャフトの回転力を利
用して作動する補機類の作動状態等をパラメータとして
内燃機関1の目標アイドル回転数を算出する。そして、
CPU351は、実際のアイドル回転数が目標アイドル
回転数と一致するよう燃料噴射量をフィードバック制御
する。
は、例えば、RAM353に記憶されている機関回転数
とアクセル開度とを読み出す。CPU351は、吸気絞
り弁開度制御マップへアクセスし、機関回転数及びアク
セル開度に対応した目標吸気絞り弁開度を算出する。C
PU351は、前記目標吸気絞り弁開度に対応した駆動
電力を吸気絞り用アクチュエータ14に印加する。その
際、CPU351は、吸気絞り弁13の実際の開度を検
出して、実際の吸気絞り弁13の開度と目標吸気絞り弁
開度との差分に基づいて前記吸気絞り用アクチュエータ
14をフィードバック制御するようにしてもよい。
は、例えば、内燃機関1が冷間始動後の暖機運転状態に
ある場合や、車室内用ヒータが作動状態にある場合など
に排気絞り弁21を閉弁方向へ駆動すべく排気絞り用ア
クチュエータ22を制御する。
れに対応して燃料噴射量が増量されることなる。その結
果、内燃機関1の発熱量が増加し、内燃機関1の暖機が
促進されるとともに、車室内用ヒータの熱源が確保され
る。
RAM353に記憶されている機関回転数、水温センサ
34の出力信号(冷却水温度)、アクセル開度センサ3
6の出力信号(アクセル開度)等を読み出し、EGR制
御の実行条件が成立しているか否かを判別する。
却水温度が所定温度以上にある、内燃機関1が始動時か
ら所定時間以上連続して運転されている、アクセル開度
の変化量が正値である等の条件を例示することができ
る。
していると判定した場合は、CPU351は、機関回転
数とアクセル開度とをパラメータとしてEGR弁開度制
御マップへアクセスし、前記機関回転数及び前記アクセ
ル開度に対応した目標EGR弁開度を算出する。CPU
351は、前記目標EGR弁開度に対応した駆動電力を
EGR弁26に印加する。一方、上記したようなEGR
制御実行条件が成立していないと判定した場合は、CP
U351は、EGR弁26を全閉状態に保持すべく制御
する。
内燃機関1の吸入空気量をパラメータとしてEGR弁2
6の開度をフィードバック制御する、いわゆるEGR弁
フィードバック制御を行うようにしてもよい。
ば、CPU351は、アクセル開度や機関回転数等をパ
ラメータとして内燃機関1の目標吸入空気量を決定す
る。その際、アクセル開度と機関回転数と目標吸入空気
量との関係を予めマップ化しておき、そのマップとアク
セル開度と機関回転数とから目標吸入空気量が算出され
るようにしてもよい。
されると、CPU351は、RAM353に記憶された
エアフローメータ11の出力信号値(実際の吸入空気
量)を読み出し、実際の吸入空気量と目標吸入空気量と
を比較する。
空気量より少ない場合には、CPU351は、EGR弁
26を所定量閉弁させる。この場合、EGR通路25か
ら吸気枝管8へ流入するEGRガス量が減少し、それに
応じて内燃機関1の気筒2内に吸入されるEGRガス量
が減少することになる。その結果、内燃機関1の気筒2
内に吸入される新気の量は、EGRガスが減少した分だ
け増加する。
より多い場合には、CPU351は、EGR弁26を所
定量開弁させる。この場合、EGR通路25から吸気枝
管8へ流入するEGRガス量が増加し、それに応じて内
燃機関1の気筒2内に吸入されるEGRガス量が増加す
る。この結果、内燃機関1の気筒2内に吸入される新気
の量は、EGRガスが増加した分だけ減少することにな
る。
は、吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排気の空燃比
を比較的に短い周期でスパイク的(短時間)にリッチ空
燃比とする、リッチスパイク制御を実行する。
は、所定の周期毎にリッチスパイク制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。このリッチスパイク制御実
行条件としては、例えば、吸蔵還元型NOx触媒20が
活性状態にあるか、排気温度センサ24の出力信号値
(排気温度)が所定の上限値以下であるか、被毒解消制
御が実行されていないか、等の条件を例示することがで
きる。
件が成立していると判定された場合は、CPU351
は、還元剤噴射弁28からスパイク的に還元剤たる燃料
を噴射させるべく流量調整弁30を制御することによ
り、吸蔵還元型NOx触媒20に流入する排気の空燃比
を一時的に所定の目標リッチ空燃比とする。
3に記憶されている機関回転数、アクセル開度センサ3
6の出力信号(アクセル開度)、エアフローメータ11
の出力信号値(吸入空気量)、燃料噴射量等を読み出
す。更に、CPU351は、前記した機関回転数とアク
セル開度と吸入空気量と燃料噴射量とをパラメータとし
てROM352の還元剤添加量制御マップへアクセス
し、排気の空燃比を予め設定された目標リッチ空燃比と
する上で必要となる還元剤の添加量(目標添加量)を算
出する。
をパラメータとしてROM352の流量調整弁制御マッ
プへアクセスし、還元剤噴射弁28から目標添加量の還
元剤を噴射させる上で必要となる流量調整弁30の開弁
時間(目標開弁時間)を算出する。
ると、CPU351は、流量調整弁30を開弁させる。
この場合、燃料ポンプ6から吐出された高圧の燃料が還
元剤供給路29を介して還元剤噴射弁28へ供給される
ため、還元剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が開弁
圧以上に達し、還元剤噴射弁28が開弁する。
せた時点から前記目標開弁時間が経過すると、流量調整
弁30を閉弁させる。この場合、燃料ポンプ6から還元
剤噴射弁28への還元剤の供給が遮断されるため、還元
剤噴射弁28に印加される燃料の圧力が開弁圧未満とな
り、還元剤噴射弁28が閉弁する。
だけ開弁されると、目標添加量の燃料が還元剤噴射弁2
8から排気枝管18内へ噴射されることになる。そし
て、還元剤噴射弁28から噴射された還元剤は、排気枝
管18の上流から流れてきた排気と混ざり合って目標リ
ッチ空燃比の混合気を形成して吸蔵還元型NOx触媒2
0に流入する。
入する排気の空燃比は、比較的に短い周期で「リーン」
と「スパイク的な目標リッチ空燃比」とを交互に繰り返
すことになり、以て、吸蔵還元型NOx触媒20が窒素
酸化物(NOx)の吸収と放出・還元とを交互に短周期
的に繰り返すことになる。
弁30の開弁時間を延長して実現している。しかし、一
回あたりの流量調整弁30の開弁時間を変更せずに、流
量調整弁30の開弁間隔を短くすることによっても同様
の効果を得ることができる。また、流量調整弁30の開
弁間隔は予めマップ化したものをROM352に記憶さ
せておけばよい。
増量方法について説明する。
法を表すフローチャートである。
料の添加を行うリッチスパイク制御実行の可否について
判定される。このリッチスパイク制御実行条件として
は、例えば、吸蔵還元型NOx触媒20が活性状態にあ
るか、排気温度センサ24の出力信号値(排気温度)が
所定の上限値以下であるか、被毒解消制御が実行されて
いないか、等の条件を例示することができる。これらの
実行条件を満たしていると判定された場合は、ステップ
102へ進み、実行条件を満たしていないと判定された
場合は、ステップ111へ進む。
スパイク制御終了から現在までの経過時間が所定時間以
上であるか否か判定される。前回のリッチスパイク制御
終了からの経過時間はRAM353に蓄積され記憶され
る。
Ox触媒20から放出されるNOxの量は通常の燃料添加
量で還元できる量なので、通常の燃料添加量でNOxの
還元を行うか否かを判定するためにステップ113へ進
む。
の経過時間が所定時間よりも長い場合は、NOx触媒2
0にNOxが多量に吸蔵されているため、リッチスパイ
ク制御を実行するとNOx触媒20から多量にNOxが放
出され、通常の燃料添加量では不足してしまう。そこで
添加する燃料量を補正して、燃料の不足を補うためにス
テップ103へ進む。
に達しているか否か判定される。所定時間に達している
場合は、NOx触媒20からNOxの放出が必要なためス
テップ114に進む。否定判定の場合には、NOx触媒
20は、まだNOxの吸蔵を行うことができるのでリッ
チスパイク制御を行わずにステップ111に進む。
チスパイク制御を実行しNOxの還元を行い、その後、
ステップ109へ進む。
行う実行回数を算出する。経過時間が長いと、NOx触
媒20に吸蔵されたNOxの量が多くなり、一回のリッ
チスパイク制御で総てのNOxを放出させることは困難
となる。また、NOx触媒20に所定量以上の燃料の添
加を行うと、燃料の一部がNOxの還元に使用されずに
NOx触媒20を通過し大気中へ放出される虞れがあ
る。そこで、本実施の形態では、複数回に分けて添加燃
料の増量を行うこととした。この増量を行う回数は、R
AM353に記憶されている前回のリッチスパイク制御
終了時からの経過時間を、予め定めておいた図6に示す
前回のリッチスパイク制御終了時からの経過時間と燃料
添加量の増量回数との関係に代入して算出される。増量
回数は、前回のリッチスパイク制御終了時からの経過時
間が所定時間以上のときに、経過時間に応じて増加す
る。しかし、添加燃料の増量を行う回数が多いと、燃料
添加制御中に車両の運転状態等が燃料添加実行条件から
外れてしまう虞があるため、所定回数以上の増量は行わ
ないこととした。
は、RAM353に記憶される。このように増量を行う
回数が記憶されたRAM353の領域を本実施の形態で
は、「カウンタ」と称し、RAM353に増量を行う回
数を記憶させることを「カウンタにセットする」と称す
る。
されている燃料添加量の増量を行った回数が0よりも大
きいか否か判定される。0よりも大きいと判定された場
合は、燃料の増量を行うべくステップ105に進む。
を行う必要がないので、ステップ113に進む。
以上であるか否か判定される。ここでの所定時間はステ
ップ102の判定条件として用いられた所定時間よりも
短い。そして、所定時間は、機関回転数(クランクポジ
ションセンサ33からの出力パルス)と機関負荷(アク
セル開度センサ36からの出力信号)と所定時間とをパ
ラメータとして、予め定められたマップにより算出され
る。
を行うと、NOx触媒20に所定量以上の燃料の添加を
行うのと同様に、燃料の一部がNOxの還元に使用され
ずにNOx触媒20を通過し大気中へ放出される虞れが
ある。そのため、経過時間が所定時間を経過した後にリ
ッチスパイク制御を行うこととした。
ッチスパイク制御を行うためにステップ106に進む。
否定判定の場合には、ステップ111に進む。
る補正量の算出を行う。リッチスパイク制御が行われて
いなかった時間に基づいて燃料添加量を補正し増量する
ことにより通常の燃料添加量で不足する燃料を補う。実
際に添加される燃料の添加量は次式により求めることが
できる。
イク制御で添加される燃料の量と同じである。また、燃
料添加量の補正係数は、RAM353に記憶されている
前回のリッチスパイク制御終了時からの経過時間を、予
め定めておいた図5に示す前回のリッチスパイク制御終
了時からの経過時間と燃料添加量の補正係数との関係に
代入して算出される。
107でリッチスパイク制御を行う。
了時からの経過時間が所定時間以上のときに、経過時間
に応じて増加する。しかし、NOx触媒20に所定量以
上の燃料の添加を行うと、燃料の一部がNOxの還元に
使用されずにNOx触媒20を通過し大気中へ放出され
る虞れがあるため、補正係数に上限値を設定して所定量
以上の燃料の添加は行わないこととした。
ンタから1を減算し、新たにこの計算結果をカウンタに
セットする。
されている経過時間をリセットする。
ク制御中にNOx触媒20に吸蔵されたNOxが、吸蔵さ
れるのに必要とされる時間を考慮して次回のリッチスパ
イク制御を行うために、NOx吸蔵時間を算出する。こ
のとき、単にリッチスパイク制御が実行されていた時間
を計測したのでは、NOx触媒20の床温によって吸蔵
されるNOx量が変動するため、排気の温度でリッチス
パイク制御実行時間を補正することとした。こうするこ
とにより、実際に吸蔵されたNOx量に見合ったNOx吸
蔵時間を算出することができる。
る。
時間×経過時間補正係数 ここで、リッチスパイク制御実行時間は、リッチスパイ
ク制御実行開始と同時にRAM353に実行開始後の経
過時間を蓄積し記憶させておくことにより求めることが
できる。また、経過時間補正係数は、排気温度センサ2
4により検出された温度を、排気の温度と経過時間補正
係数との関係を示す図7に代入することにより算出され
る。ここで、NOx触媒20の床温が所定温度のときに
NOxの吸蔵量が一番多く、所定温度から高く、若しく
は低くなるに従って吸蔵量が低下する。このようにリッ
チスパイク制御中にはNOx触媒20の温度が上昇して
いるためNOxの吸蔵量が変動するので、NOx触媒20
から流出する排気の温度をNOx触媒20の床温に代用
し、この温度に基づいて補正を行うこととした。
のステップで判定条件として用いられる所定時間の修正
に用いられる。新たに設定される所定時間は次式により
算出することができる。
ROM352にマップとして記憶されているものであ
る。
ると、NOx触媒20に吸蔵されるNOx量が多くなるた
め、燃料添加時にNOxの放出量が多くなる。そこで、
NOx吸蔵時間が長くなるにつれて、判定条件に用いら
れる所定時間を長くすることにより燃料添加の間隔を長
くした。このようにして増加したNOx量に見合った添
加間隔でリッチスパイク制御を行うことができる。この
計算により修正された所定時間はRAM353に記憶さ
れ、次回からの判定条件として用いられる。
に記憶させる経過時間を算出する。この経過時間は、次
式により算出される。
料添加制御実行間隔 ここで、燃料添加制御実行間隔は、リッチスパイク制御
が行われる間隔である。
数を表すカウンタが0であるか否か、又は、還元剤たる
燃料の添加を行うリッチスパイク制御実行条件が不成立
か否か判定される。
れたときは、カウンタが0であるので本ルーチンを終了
する。燃料添加量の増量が行われたときは、ステップ1
03で算出された回数だけ添加量を増量したリッチスパ
イク制御が行われるとカウンタが0となり、本ルーチン
を終了する。
条件から外れた場合には一旦ルーチンを終了する。この
ときの判定条件は、ステップ101でなされたものと共
通である。
れなかった時間に基づいて燃料添加量を補正し、NOx
触媒20のNOx放出量見合った燃料添加を行うことが
できる。
る大気中へのNOx放出を防止することができる。 <第2の実施の形態>以下、第2の発明に係る内燃機関
の排気浄化装置の具体的な実施態様について説明する。
して以下の点で相違する。
量を補正する判断基準をリッチスパイク制御が行われな
かった時間としたが、本実施の形態においては、NOx
触媒20に吸蔵されたNOxの量を基準として燃料添加
量を補正する。
態と共通なので説明を割愛する。
法を表すフローチャートである。
料の添加を行うリッチスパイク制御の実行の可否につい
て判定する。このリッチスパイク制御実行条件として
は、例えば、吸蔵還元型NOx触媒20が活性状態にあ
る、排気温度センサ24の出力信号値(排気温度)が所
定の上限値以下である、被毒解消制御が実行されていな
い、等の条件を例示することができる。これらの実行条
件を満たしている場合は、ステップ202へ進み、実行
条件を満たしていない場合は、ステップ210へ進む。
スパイク制御終了からのNOx吸蔵量が閾値よりも多い
か否か判定される。前回のリッチスパイク制御終了から
のNOx吸蔵量は、内燃機関1の負荷(アクセル開度セ
ンサ36からの信号)と回転数(クランクポジションセ
ンサ33から発生するパルス)に基づいて予めROM3
52に格納した数値マップを使用して算出される。
媒20から放出されるNOxの量は通常の燃料添加量で
還元できる量なので、通常の燃料添加量でNOxの還元
を行うためにステップ214へ進む。
x吸蔵量が閾値よりも多い場合は、NOx触媒20から放
出されるNOx量が多くなり、通常の燃料添加量では不
足してしまう。そこで添加する燃料量を補正して、燃料
の不足を補うためにステップ203へ進む。
の添加量でリッチスパイク制御を行う旨の数値をRAM
353に記憶させる。本実施の形態では、このことを
「通常添加ON」と称している。
ク制御終了からのNOx吸蔵量が閾値と等しいか否か判
定を行う。ここで、判定条件として用いる閾値はステッ
プ202で使用したものと共通である。
の燃料添加量にてリッチスパイク制御を行うべくステッ
プ216に進む。否定判定の場合は、NOx触媒20
は、まだNOxの吸蔵を行うことができるのでリッチス
パイク制御を行わずにステップ210に進む。
チスパイク制御を実行し、NOxの還元を行い、その
後、ステップ210に進む。
量を増量してリッチスパイク制御を行わない旨の数値を
RAM353に記憶させる。本実施の形態では、このこ
とを「通常添加OFF」と称している。
蔵されているNOx量が閾値よりも多いか否か判定され
る。ここで、閾値は、ステップ202の閾値よりも少な
く、燃料添加量を増量しなくても還元を行えるNOx吸
蔵量を表す数値である。
燃料添加量を増量してリッチスパイク制御を行うべくス
テップ205に進む。否定判定の場合には、添加量の増
量は必要ないので、通常の添加量でリッチスパイク制御
を行うべくステップ214に進む。
ときからの経過時間が、所定時間に達しているか否か判
定される。ここで、所定時間は、機関回転数(クランク
ポジションセンサ33からの出力パルス)と機関負荷
(アクセル開度センサ36からの出力信号)と所定時間
とをパラメータとして、予め定められたマップにより算
出される。また、経過時間は、RAM353に蓄積され
記憶される。
を行うと、NOx触媒20に所定量以上の燃料の添加を
行うのと同様に、燃料の一部がNOxの還元に使用され
ずにNOx触媒20を通過し大気中へ放出される虞れが
ある。そのため、経過時間が所定時間を経過した後にリ
ッチスパイク制御を行うこととした。
リッチスパイク制御を行うためにステップ206に進
む。否定判定の場合には、ステップ209に進む。
の算出を行う。NOx触媒20に燃料を添加すると、N
Ox放出量が多く通常の燃料添加量では不足する。そこ
で、NOx触媒20のNOx吸蔵量に基づいて燃料添加量
を補正し増量する。実際に添加される燃料の添加量は次
式により求めることができる。
イク制御で添加される燃料の量と同じである。また、燃
料添加量の補正係数は、ステップ204で算出されたN
Ox触媒20のNOx吸蔵量を、予め定めておいた図9に
示すNOx触媒20のNOx吸蔵量と燃料添加量の補正係
数との関係に代入して算出される。
207でリッチスパイク制御が行われる。
いるNOx量が所定量以上のときに、NOx吸蔵量に応じ
て増加する。しかし、NOx触媒20に所定量以上の燃
料の添加を行うと、燃料の一部がNOxの還元に使用さ
れずにNOx触媒20を通過し大気中へ放出される虞れ
があるため、補正係数に上限値を設定して所定量以上の
燃料の添加は行わないこととした。
されている経過時間をリセットする。
時間を積算しRAM353に記憶させる。
ク制御で還元された単位時間あたりのNOx量を次式に
より算出する。
元量との関係を示す図10(a)から求めることができ
る。還元されたNOx量はNOx触媒20に添加された燃
料量と相関関係があるためである。図10(a)中の燃
料添加量とは、ステップ204又はステップ215で行
われたリッチスパイク制御における燃料添加量である。
この燃料添加量をステップ204又はステップ215に
おいて予めRAM353に記憶させておき、この数値を
図10(a)に代入することにより基本修正経過時間が
算出される。
より検出された排気の温度を予めRAM353に記憶さ
せておき、排気の温度と温度係数との関係を示す図10
(b)に前記記憶させた数値を代入して算出される。こ
こで、NOx触媒20の床温が所定温度のときにNOxの
放出・還元量が一番多く、所定温度から高く、若しくは
低くなるに従って放出・還元量が低下する。このように
NOxが放出され還元される量は、NOx触媒20の床温
により変動するため、NOx触媒20から流出する排気
の温度をNOx触媒20の床温に代用し、この温度に基
づいて補正を行うこととした。
実行の有無にかかわらず、NOx触媒20に吸蔵される
単位時間あたりのNOx量を算出する。これは、リッチ
スパイク制御実行中においても、NOx触媒20に流入
する排気中のNOxがNOx触媒20に吸蔵されるためで
ある。
できる。
NOx量)×(NOx吸蔵係数) ここで、単位時間あたりの入りガスNOx量は、内燃機
関1の負荷(アクセル開度センサ36からの信号)と回
転数(クランクポジションセンサ33から発生するパル
ス)に基づいて予めROM352に格納した数値マップ
を使用して算出される。また、NOx吸蔵係数は、排気
温度センサ24により検出された温度を、排気の温度と
NOx吸蔵係数との関係を示す図11に代入して算出さ
れる。ここで、NOx触媒20の床温が所定温度のとき
にNOxの吸蔵量が一番多く、所定温度から高く、若し
くは低くなるに従って吸蔵量が低下する。このようにリ
ッチスパイク制御中にはNOx触媒20の温度が上昇し
ているためNOxの吸蔵量が変動するので、NOx触媒2
0から流出する排気の温度をNOx触媒20の床温に代
用し、この温度に基づいて補正を行うこととした。
ク制御実行後に放出されずにNOx触媒20に吸蔵され
ているNOxの量を算出する。今回のリッチスパイク制
御で還元されなかったNOxの量を考慮して、次回のリ
ッチスパイク制御を行うためである。単位時間あたりの
触媒に吸蔵されているNOx量は、次式により求まる。
(i−1)+NOx吸蔵量−NOx還元量 このようにして求めた「触媒NOx吸蔵量」を、RAM
353に記憶されている「触媒NOx吸蔵量」に代えて
RAM353に記憶させる。
あるか否か、又は、還元剤たる燃料の添加を行うリッチ
スパイク制御実行条件が不成立か否か判定される。
れたときは、「通常添加ON」であるので本ルーチンを
終了する。燃料添加量の増量が行われたときは、ステッ
プ204で否定判定がなされると、「通常添加ON」と
なり、本ルーチンを終了する。
条件から外れた場合には一旦ルーチンを終了する。この
ときの判定条件は、ステップ201でなされたものと共
通である。
たNOx量に基づいて燃料添加量を補正し、NOx触媒2
0のNOx放出量に見合った燃料添加を行うことができ
る。
って還元されずに大気中へNOxが放出されるのを防止
することができる。
元剤が添加されなかった時間に基づいて還元剤供給量を
増量し、NOx放出量に見合った還元剤の供給を行うこ
とができる。
に基づいて還元剤供給量を増量し、NOx放出量に見合
った還元剤の供給を行うことができる。
排気エミッションの悪化を防止することができる。
する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図であ
る。
メカニズムを説明する図である。(B)は、吸蔵還元型
NOx触媒のNOx放出メカニズムを説明する図である。
すフローチャート図である。
時間と燃料添加量の補正係数との関係を示す図である。
時間と燃料添加量の増量回数との関係を示す図である。
す図である。
すフローチャート図である。
係数との関係を示す図である。
の関係を示す図である。(b)は、排気の温度と温度係
数との関係を示す図である。
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする
希薄燃焼式の内燃機関と、 前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記還元剤の存在
下で排気中のNOx成分を浄化するNOx浄化触媒と、 前記排気通路を流通する排気中に還元剤を供給する還元
剤供給機構と、 前記還元剤供給機構の還元剤供給停止後からの経過時間
を検出する経過時間検出手段と、 前記経過時間検出手段により検出された経過時間に基づ
いて還元剤の供給量を増量する供給量増量手段と、 を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項2】 前記供給量増量手段は、前記経過時間検
出手段により検出された経過時間が長いほど還元剤の供
給量を増量することを特徴とする請求項1に記載の内燃
機関の排気浄化装置。 - 【請求項3】 前記供給量増量手段は所定量以上の増量
は行わないことを特徴とする請求項1又は2に記載の内
燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項4】 酸素過剰状態の混合気を燃焼可能とする
希薄燃焼式の内燃機関と、 前記内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で
排気中のNOx成分を浄化するNOx浄化触媒と、 前記排気通路を流通する排気中に前記還元剤を供給する
還元剤供給機構と、前記還元剤供給機構の還元剤供給停
止後からの前記NOx浄化触媒に吸蔵されたNOxの量を
算出するNOx吸蔵量算出手段と、 前記NOx吸蔵量算出手段により算出された吸蔵NOx量
に基づいて還元剤の供給量を増量する供給量増量手段
と、 を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項5】 前記供給量増量手段は、前記NOx吸蔵
量算出手段により算出されたNOx吸蔵量が多いほど還
元剤の供給量を増量することを特徴とする請求項4に記
載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項6】 前記供給量増量手段は所定量以上の還元
剤供給量の増量は行わないことを特徴とする請求項4又
は5に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項7】 前記供給量増量手段は、還元剤が複数回
に亘って供給されるときの供給の間隔を短くして、還元
剤の供給回数を増加させることにより、全体として還元
剤の供給量を増量させることを特徴とする請求項1から
6のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
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JP2006266144A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2007327465A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
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JP2011021563A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Denso Corp | 排気成分濃度センサの応答性検出装置 |
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