JP2002364349A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
内燃機関の排気浄化システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＮＯｘトラップ触媒の被毒解除処理を正確に行
う。 【解決手段】排気系に設置したＮＯｘトラップ触媒５
と、コントロールユニット６を備える。コントロールユ
ニット６は、ＮＯｘトラップ触媒５に対する被毒量が所
定の状態に達したときに被毒物質を放出させる回復処理
を行い、この被毒解除処理に伴い減少する被毒量の単位
時間あたりの減算値を残存被毒量に応じて変化させ、残
存被毒量からこの減算値を減算しながら現在の被毒量を
推定し、推定被毒量が所定の状態まで減少したときに被
毒解除制御を終了させる。
う。 【解決手段】排気系に設置したＮＯｘトラップ触媒５
と、コントロールユニット６を備える。コントロールユ
ニット６は、ＮＯｘトラップ触媒５に対する被毒量が所
定の状態に達したときに被毒物質を放出させる回復処理
を行い、この被毒解除処理に伴い減少する被毒量の単位
時間あたりの減算値を残存被毒量に応じて変化させ、残
存被毒量からこの減算値を減算しながら現在の被毒量を
推定し、推定被毒量が所定の状態まで減少したときに被
毒解除制御を終了させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の排気浄
化システムに関するものである。
化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関をリーン空燃比で運転するとき
でも排気中に含まれるＮＯｘの排出を抑制するために、
排気系にＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化システム
が知られている（特開２０００−７３７４４号公報）。
でも排気中に含まれるＮＯｘの排出を抑制するために、
排気系にＮＯｘトラップ触媒を備えた排気浄化システム
が知られている（特開２０００−７３７４４号公報）。
【０００３】この排気浄化システムにあっては、ＮＯｘ
トラップ触媒がリーン空燃比において排気中に含まれる
ＮＯｘをトラップ（吸収）し、空燃比がリーン空燃比か
らリッチ側に変化したときにトラップしていたＮＯｘを
放出し、同時に排気中の還元成分によりこのＮＯｘを還
元処理するようになっている。
トラップ触媒がリーン空燃比において排気中に含まれる
ＮＯｘをトラップ（吸収）し、空燃比がリーン空燃比か
らリッチ側に変化したときにトラップしていたＮＯｘを
放出し、同時に排気中の還元成分によりこのＮＯｘを還
元処理するようになっている。
【０００４】ところでＮＯｘトラップ触媒はリーン空燃
比の排気雰囲気においてＮＯｘをトラップする一方で、
排気中のＳＯｘもトラップし、つまり硫黄分により被毒
し、この被毒量が増えるほど、ＮＯｘのトラップ能力が
低下する。そこで運転条件に基づいて積算された硫黄分
の被毒量がある上限値に達すると、空燃比を一時的にリ
ッチにすると共に排気温度を高める被毒解除処理を行
い、被毒物質を放出させてＮＯｘトラップ触媒のトラッ
プ能力を回復させている。この被毒解除処理は被毒物質
の放出量を算出し、被毒量が所定の下限値に達するまで
行う。
比の排気雰囲気においてＮＯｘをトラップする一方で、
排気中のＳＯｘもトラップし、つまり硫黄分により被毒
し、この被毒量が増えるほど、ＮＯｘのトラップ能力が
低下する。そこで運転条件に基づいて積算された硫黄分
の被毒量がある上限値に達すると、空燃比を一時的にリ
ッチにすると共に排気温度を高める被毒解除処理を行
い、被毒物質を放出させてＮＯｘトラップ触媒のトラッ
プ能力を回復させている。この被毒解除処理は被毒物質
の放出量を算出し、被毒量が所定の下限値に達するまで
行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の排気浄化システムにあっては、ＮＯｘトラップ触媒の
被毒解除処理中は、一定の速度で被毒物質がＮＯｘトラ
ップ触媒から解除されるものとして、被毒物質の放出量
を求めているが、本発明者が実験により確認したとこ
ろ、被毒物質の解除速度は一定とはならず、被毒量に応
じて解除速度が変化している。
の排気浄化システムにあっては、ＮＯｘトラップ触媒の
被毒解除処理中は、一定の速度で被毒物質がＮＯｘトラ
ップ触媒から解除されるものとして、被毒物質の放出量
を求めているが、本発明者が実験により確認したとこ
ろ、被毒物質の解除速度は一定とはならず、被毒量に応
じて解除速度が変化している。
【０００６】このため、被毒物質の放出状態を正確に捉
えることができなくなり、ＮＯｘトラップ触媒の被毒解
除処理が適切に行えず、処理後の触媒性能が必ずしも目
標とおりには回復しないという問題を生じる。
えることができなくなり、ＮＯｘトラップ触媒の被毒解
除処理が適切に行えず、処理後の触媒性能が必ずしも目
標とおりには回復しないという問題を生じる。
【０００７】本発明はこのような問題に着目し、ＮＯｘ
トラップ触媒の被毒解除処理を正確に行うことを可能と
する排気浄化システムを提供することを目的とする。
トラップ触媒の被毒解除処理を正確に行うことを可能と
する排気浄化システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、内燃機関
の排気浄化システムであって、排気系に設置したＮＯｘ
トラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒に対する被毒
量が所定の状態に達したときに被毒物質を放出させる回
復処理を行う被毒解除手段と、被毒解除処理に伴い減少
する被毒量の単位時間あたりの減算値を残存被毒量に応
じて変化させ、残存被毒量からこの減算値を減算しなが
ら現在の被毒量を推定する推定手段と、推定被毒量が所
定の状態まで減少したときに被毒解除制御を終了させる
手段とを備えることを特徴とする。
の排気浄化システムであって、排気系に設置したＮＯｘ
トラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒に対する被毒
量が所定の状態に達したときに被毒物質を放出させる回
復処理を行う被毒解除手段と、被毒解除処理に伴い減少
する被毒量の単位時間あたりの減算値を残存被毒量に応
じて変化させ、残存被毒量からこの減算値を減算しなが
ら現在の被毒量を推定する推定手段と、推定被毒量が所
定の状態まで減少したときに被毒解除制御を終了させる
手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
減算値は被毒量が多いほど大きい値に設定される。
減算値は被毒量が多いほど大きい値に設定される。
【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記減算値は被毒解除時間の経過に伴って減少す
る。
いて、前記減算値は被毒解除時間の経過に伴って減少す
る。
【００１１】第４の発明は、第１の発明において、前記
被毒解除処理は排気温度が所定値以上となる運転領域で
行われ、かつ被毒解除処理中に排気温度が所定値よりも
低下する運転領域があると、その間は被毒解除処理が中
断される。
被毒解除処理は排気温度が所定値以上となる運転領域で
行われ、かつ被毒解除処理中に排気温度が所定値よりも
低下する運転領域があると、その間は被毒解除処理が中
断される。
【００１２】第５の発明は、第１の発明において、前記
推定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の被毒量を走行距離に
応じて積算し、かつ排気温度が所定の高温度となる運転
領域ではこの積算被毒量に応じて被毒量を減算して推定
被毒量を算出し、前記被毒解除手段がこの推定被毒量に
基づいて被毒解除処理を行う。
推定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の被毒量を走行距離に
応じて積算し、かつ排気温度が所定の高温度となる運転
領域ではこの積算被毒量に応じて被毒量を減算して推定
被毒量を算出し、前記被毒解除手段がこの推定被毒量に
基づいて被毒解除処理を行う。
【００１３】第６の発明は、排気系に設置したＮＯｘト
ラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒に対する被毒量
が所定の状態に達したときに被毒物質を放出させる回復
処理を行う被毒解除手段と、被毒解除処理に伴い放出す
る被毒物質の単位時間あたりの放出量を現在の推定残存
被毒量に応じて変化させ、被毒解除処理開始時からの放
出量積算値を演算する手段と、被毒解除処理開始からの
放出量積算値が所定値に達したときに被毒解除制御を終
了させる手段とを備えることを特徴とする。
ラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒に対する被毒量
が所定の状態に達したときに被毒物質を放出させる回復
処理を行う被毒解除手段と、被毒解除処理に伴い放出す
る被毒物質の単位時間あたりの放出量を現在の推定残存
被毒量に応じて変化させ、被毒解除処理開始時からの放
出量積算値を演算する手段と、被毒解除処理開始からの
放出量積算値が所定値に達したときに被毒解除制御を終
了させる手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
【作用・効果】第１〜第３の発明によれば、ＮＯｘトラ
ップ触媒から被毒物質を放出させるときの解除特性に合
わせて触媒被毒量を推定するので、正確に被毒量を算出
することができ、これによりＮＯｘトラップ触媒の被毒
解除処理を適正に行うことが可能となり、触媒のＮＯｘ
トラップ能力を適正に回復させられると共に、被毒解除
処理に伴う不必要な燃費や排気組成の悪化を回避し、ま
た次回の被毒解除処理を適正に判定することも可能とな
る。
ップ触媒から被毒物質を放出させるときの解除特性に合
わせて触媒被毒量を推定するので、正確に被毒量を算出
することができ、これによりＮＯｘトラップ触媒の被毒
解除処理を適正に行うことが可能となり、触媒のＮＯｘ
トラップ能力を適正に回復させられると共に、被毒解除
処理に伴う不必要な燃費や排気組成の悪化を回避し、ま
た次回の被毒解除処理を適正に判定することも可能とな
る。
【００１５】第４の発明では、被毒解除処理中に排気温
度が低下したようなときには、処理を一時的に中断させ
ることができ、処理効率の低下や燃費の悪化を阻止でき
る。
度が低下したようなときには、処理を一時的に中断させ
ることができ、処理効率の低下や燃費の悪化を阻止でき
る。
【００１６】第５の発明では、排気高温時など被毒物質
が自然に放出されるときには、積算被毒量からこの放出
分を減じることにより、正確な被毒量を推定することが
でき、ＮＯｘトラップ触媒の被毒解除処理を適正に行う
ことが可能となる。
が自然に放出されるときには、積算被毒量からこの放出
分を減じることにより、正確な被毒量を推定することが
でき、ＮＯｘトラップ触媒の被毒解除処理を適正に行う
ことが可能となる。
【００１７】第６の発明によれば、ＮＯｘトラップ触媒
から被毒物質を放出させるときの単位時間の放出量を、
放出特性に合わせて演算するので、正確に放出量積算値
を求めることができ、これによりＮＯｘトラップ触媒の
被毒解除処理を適正に行うことが可能となり、被毒解除
の終了判定が適切に行え、燃費の悪化や排気組成の悪化
を防止することができる。
から被毒物質を放出させるときの単位時間の放出量を、
放出特性に合わせて演算するので、正確に放出量積算値
を求めることができ、これによりＮＯｘトラップ触媒の
被毒解除処理を適正に行うことが可能となり、被毒解除
の終了判定が適切に行え、燃費の悪化や排気組成の悪化
を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１９】図１において、機関１には吸気通路２より
空気が吸入され、この吸気量に応じて燃料噴射弁３より
燃料が噴射され、点火栓４の作動により燃料と空気の混
合気に点火、燃焼する。燃料の供給量と点火時期は、マ
イクロコンピュータなどで構成されるコントロールユニ
ット（ＥＣＵ）６が制御し、通常の運転条件にあっては
混合気の空燃比がリーン状態になるように制御が行われ
る。
空気が吸入され、この吸気量に応じて燃料噴射弁３より
燃料が噴射され、点火栓４の作動により燃料と空気の混
合気に点火、燃焼する。燃料の供給量と点火時期は、マ
イクロコンピュータなどで構成されるコントロールユニ
ット（ＥＣＵ）６が制御し、通常の運転条件にあっては
混合気の空燃比がリーン状態になるように制御が行われ
る。
【００２０】機関１からの排気は排気通路９を流れ、リ
ーン空燃比の雰囲気でもＮＯｘトラップ触媒５によりＮ
Ｏｘがトラップされて、排気が清浄化される。
ーン空燃比の雰囲気でもＮＯｘトラップ触媒５によりＮ
Ｏｘがトラップされて、排気が清浄化される。
【００２１】排気の一部は排気通路９より排気還流通路
１２を介して吸気通路２へと還流される。排気還流量は
排気還流制御弁１４によって制御される。
１２を介して吸気通路２へと還流される。排気還流量は
排気還流制御弁１４によって制御される。
【００２２】前記ＥＣＵ６には吸入空気量を検出するエ
アフローメータ７、吸気スロットル弁８の開度を検出す
るスロットルセンサ１８、機関回転数を検出する回転数
センサ１９、車両速度を検出する車速センサ２０、排気
空燃比を検出する空燃比センサ１０、機関冷却水温度を
検出する温度センサ１５など機関運転状態を代表する信
号が入力し、これらに基づいて前記した燃料噴射弁３に
燃料噴射信号を、点火栓４には点火信号を出力して、燃
料噴射量、点火時期を制御し、また排気還流制御弁１４
の開度を調整して排気還流量を制御する。
アフローメータ７、吸気スロットル弁８の開度を検出す
るスロットルセンサ１８、機関回転数を検出する回転数
センサ１９、車両速度を検出する車速センサ２０、排気
空燃比を検出する空燃比センサ１０、機関冷却水温度を
検出する温度センサ１５など機関運転状態を代表する信
号が入力し、これらに基づいて前記した燃料噴射弁３に
燃料噴射信号を、点火栓４には点火信号を出力して、燃
料噴射量、点火時期を制御し、また排気還流制御弁１４
の開度を調整して排気還流量を制御する。
【００２３】前記のＮＯｘトラップ触媒５はリーン雰囲
気で排気中のＮＯｘをトラップし、空燃比がリッチ雰囲
気になったときにトラップしたＮＯｘを放出し、このＮ
Ｏｘは還元雰囲気のもとで還元処理される。ＮＯｘトラ
ップ触媒５には排気中のＳＯｘも吸蔵され、この硫黄分
の被毒量が多くなると、ＮＯｘのトラップ能力もそれだ
け低下する。このため、ＥＣＵ６によりＳＯｘの被毒量
を推定し、被毒量が所定値に達すると、被毒解除処理と
して空燃比を理論空燃比よりもややリッチにし、点火時
期を遅角し、かつ排気還流を停止して排気温度を上昇さ
せる処理を行い、トラップしたＳＯｘを放出させ、ＮＯ
ｘのトラップ能力を回復させる。
気で排気中のＮＯｘをトラップし、空燃比がリッチ雰囲
気になったときにトラップしたＮＯｘを放出し、このＮ
Ｏｘは還元雰囲気のもとで還元処理される。ＮＯｘトラ
ップ触媒５には排気中のＳＯｘも吸蔵され、この硫黄分
の被毒量が多くなると、ＮＯｘのトラップ能力もそれだ
け低下する。このため、ＥＣＵ６によりＳＯｘの被毒量
を推定し、被毒量が所定値に達すると、被毒解除処理と
して空燃比を理論空燃比よりもややリッチにし、点火時
期を遅角し、かつ排気還流を停止して排気温度を上昇さ
せる処理を行い、トラップしたＳＯｘを放出させ、ＮＯ
ｘのトラップ能力を回復させる。
【００２４】この被毒解除処理はＮＯｘトラップ能力を
回復させ、また次回の被毒解除処理の開始を判定するた
めにも、ＳＯｘを規定値まで正確に放出させ、しかも、
この被毒解除処理中は空燃比をリッチにすると共に点火
時期を遅角し、燃費の悪化を伴うものであるため、必要
最小限にとどめることが非常に重要となる。
回復させ、また次回の被毒解除処理の開始を判定するた
めにも、ＳＯｘを規定値まで正確に放出させ、しかも、
この被毒解除処理中は空燃比をリッチにすると共に点火
時期を遅角し、燃費の悪化を伴うものであるため、必要
最小限にとどめることが非常に重要となる。
【００２５】そこでこの発明では、次のようにしてＥＣ
Ｕ６がＮＯｘトラップ触媒５の硫黄分の解除特性に対応
して適正な被毒解除処理を行うようになっており、これ
を図２、図３のフローチャートにしたがって詳しく説明
する。なおこのフローは一定の単位時間毎に繰り返し実
行される。
Ｕ６がＮＯｘトラップ触媒５の硫黄分の解除特性に対応
して適正な被毒解除処理を行うようになっており、これ
を図２、図３のフローチャートにしたがって詳しく説明
する。なおこのフローは一定の単位時間毎に繰り返し実
行される。
【００２６】まず、図２によってＮＯｘトラップ触媒５
における硫黄分被毒量の推定ルーチンを説明する。
における硫黄分被毒量の推定ルーチンを説明する。
【００２７】ステップ１では単位時間ｔの経過を求め、
ステップ２では車速センサ２０の出力から車速Ｖを所定
の設定された高車速ＶＳＰ２と比較し、設定車速以上で
あるときは、ステップ３に進んで、硫黄分による被毒量
を、ΔＶ＝Ｖｘ−Ｖｘ（−１）として算出する。
ステップ２では車速センサ２０の出力から車速Ｖを所定
の設定された高車速ＶＳＰ２と比較し、設定車速以上で
あるときは、ステップ３に進んで、硫黄分による被毒量
を、ΔＶ＝Ｖｘ−Ｖｘ（−１）として算出する。
【００２８】ＮＯｘトラップ触媒５での硫黄分の被毒量
は走行距離に相関があることが知られているので、車速
信号から単位時間毎に走行距離Ｖｘを算出し、これに対
応して単位時間の当たりの被毒量ΔＶを求める。
は走行距離に相関があることが知られているので、車速
信号から単位時間毎に走行距離Ｖｘを算出し、これに対
応して単位時間の当たりの被毒量ΔＶを求める。
【００２９】次にステップ４ではＮＯｘトラップ触媒５
からのＳＯｘの放出量を演算する。硫黄による被毒成分
はＮＯｘトラップ触媒５の触媒温度が高温（例えば６５
０℃以上）のときには、後述する被毒解除制御時と同じ
ように放出されていくため、上記のとおり、排気温度が
高まる車速ＶＳＰ２以上のときには、単位時間毎に減少
していく被毒量ＲＳＭＩＬＥを、次式により算出する。
からのＳＯｘの放出量を演算する。硫黄による被毒成分
はＮＯｘトラップ触媒５の触媒温度が高温（例えば６５
０℃以上）のときには、後述する被毒解除制御時と同じ
ように放出されていくため、上記のとおり、排気温度が
高まる車速ＶＳＰ２以上のときには、単位時間毎に減少
していく被毒量ＲＳＭＩＬＥを、次式により算出する。
【００３０】 ＲＳＭＩＬＥ＝ＳＯＸＭＩＬＥ（−１）×ＲＳＭＩＬＥ１＋ＲＳＭＩＬＥ２ …（1） ここで、ＳＯＸＭＩＬＥ（−１）は、前回までに積算さ
れた硫黄分の推定堆積値、すなわち被毒量であり、これ
についてはあとで説明する。また、ＲＳＭＩＬＥ１は被
毒解除時間に対応し、またＲＳＭＩＬＥ２は被毒解除速
度に対応した係数であり、図４にも示すように、実験に
より硫黄分の被毒減少挙動に応じて直線的に近似した状
態で求められる。硫黄分の被毒解除速度は一定ではな
く、ＲＳＭＩＬＥ１は被毒解除時間が長くなるほど小さ
くなり、またＲＳＭＩＬＥ２は被毒量が多いほど大きく
なる。
れた硫黄分の推定堆積値、すなわち被毒量であり、これ
についてはあとで説明する。また、ＲＳＭＩＬＥ１は被
毒解除時間に対応し、またＲＳＭＩＬＥ２は被毒解除速
度に対応した係数であり、図４にも示すように、実験に
より硫黄分の被毒減少挙動に応じて直線的に近似した状
態で求められる。硫黄分の被毒解除速度は一定ではな
く、ＲＳＭＩＬＥ１は被毒解除時間が長くなるほど小さ
くなり、またＲＳＭＩＬＥ２は被毒量が多いほど大きく
なる。
【００３１】なお、このＲＳＭＩＬＥの設定は、図５に
示すように、推定被毒量ＳＯＸＭＩＬＥに対応して変化
する定数テーブルに設定して、被毒量ＳＯＸＭＩＬＥが
変化すると、これに応じて定数が変化するようにするこ
ともできる。
示すように、推定被毒量ＳＯＸＭＩＬＥに対応して変化
する定数テーブルに設定して、被毒量ＳＯＸＭＩＬＥが
変化すると、これに応じて定数が変化するようにするこ
ともできる。
【００３２】例えば、被毒量に応じてのＳＸＭＩＬ１〜
ＳＸＭＩＬ４に対応して、ＲＳＭＬ１〜ＲＳＭＬ５まで
を定数として設定し、推定被毒量とこの定数とから減少
被毒量ＲＳＭＩＬＥを算出するのである。
ＳＸＭＩＬ４に対応して、ＲＳＭＬ１〜ＲＳＭＬ５まで
を定数として設定し、推定被毒量とこの定数とから減少
被毒量ＲＳＭＩＬＥを算出するのである。
【００３３】上記ステップ２において車速が設定値ＶＳ
Ｐ２よりも低いときは、ステップ５に進んで現在被毒解
除制御中であるかどうかを、後述する被毒解除制御フラ
グＦＬＳ２＝１であるか否かから判定する。
Ｐ２よりも低いときは、ステップ５に進んで現在被毒解
除制御中であるかどうかを、後述する被毒解除制御フラ
グＦＬＳ２＝１であるか否かから判定する。
【００３４】被毒解除制御中は空燃比を理論空燃比より
もややリッチ化し、また排気温度を上昇させるために点
火時期を遅角し、排気還流を停止したりするが、これに
よりＮＯｘトラップ触媒５からＳＯｘが放出されてい
く。
もややリッチ化し、また排気温度を上昇させるために点
火時期を遅角し、排気還流を停止したりするが、これに
よりＮＯｘトラップ触媒５からＳＯｘが放出されてい
く。
【００３５】そこで、被毒解除制御フラグＦＬＳ２＝１
のときは、ステップ６で、前記と同じようにして、単位
走行距離に応じた硫黄分の被毒量ΔＶを算出し、かつス
テップ７でＮＯｘトラップ触媒５からの硫黄分の単位時
間あたりの減少量ＲＳＭＩＬＥを、ステップ４と同じよ
うにして算出するのである。
のときは、ステップ６で、前記と同じようにして、単位
走行距離に応じた硫黄分の被毒量ΔＶを算出し、かつス
テップ７でＮＯｘトラップ触媒５からの硫黄分の単位時
間あたりの減少量ＲＳＭＩＬＥを、ステップ４と同じよ
うにして算出するのである。
【００３６】なお、ステップ６で被毒量の増加分を算出
するのは、走行中に被毒解除制御を行うため、排気中の
硫黄分により触媒被毒が同時進行するからである。
するのは、走行中に被毒解除制御を行うため、排気中の
硫黄分により触媒被毒が同時進行するからである。
【００３７】ところでＮＯｘトラップ触媒５から減少し
ていく硫黄成分は、触媒温度に依存して変化し、触媒温
度が低いときには減少量がゼロとなる。
ていく硫黄成分は、触媒温度に依存して変化し、触媒温
度が低いときには減少量がゼロとなる。
【００３８】そこでステップ５で車速が設定値ＶＳＰ２
よりも低く、かつ被毒解除処理中でないときは、ステッ
プ８に進み、単位走行距離に応じての被毒量ΔＶを求め
るが、次のステップ９では単位時間あたりの減少量ＲＳ
ＭＩＬＥはゼロとする。車速が低く、触媒温度がそれほ
ど高まらないときは、ＮＯｘトラップ触媒５から放出さ
れる硫黄成分はほとんど無いため、推定減少量をゼロと
するのである。
よりも低く、かつ被毒解除処理中でないときは、ステッ
プ８に進み、単位走行距離に応じての被毒量ΔＶを求め
るが、次のステップ９では単位時間あたりの減少量ＲＳ
ＭＩＬＥはゼロとする。車速が低く、触媒温度がそれほ
ど高まらないときは、ＮＯｘトラップ触媒５から放出さ
れる硫黄成分はほとんど無いため、推定減少量をゼロと
するのである。
【００３９】このようにして、各運転条件において算出
された硫黄成分の増加分と減少分とがステップ１０にお
いて加減算され、ＮＯｘトラップ触媒５の現在のＳＯｘ
の堆積量ＳＯＸＭＩＬＥが求められる。すなわち、 ＳＯＸＭＩＬＥ＝ＳＯＸＭＩＬＥ（−１）＋ΔＶ−ＲＳＭＩＬＥ…（2） となる。ここで、ΔＶは単位時間の走行距離に基づいて
増加していくＳＯｘ量、ＲＳＭＩＬＥは単位時間毎に減
少していくＳＯｘ量であり、これらを前回値に加減算す
ることにより、現在、ＮＯｘトラップ触媒５に堆積して
いるＳＯｘ量を正確に算出することができる。
された硫黄成分の増加分と減少分とがステップ１０にお
いて加減算され、ＮＯｘトラップ触媒５の現在のＳＯｘ
の堆積量ＳＯＸＭＩＬＥが求められる。すなわち、 ＳＯＸＭＩＬＥ＝ＳＯＸＭＩＬＥ（−１）＋ΔＶ−ＲＳＭＩＬＥ…（2） となる。ここで、ΔＶは単位時間の走行距離に基づいて
増加していくＳＯｘ量、ＲＳＭＩＬＥは単位時間毎に減
少していくＳＯｘ量であり、これらを前回値に加減算す
ることにより、現在、ＮＯｘトラップ触媒５に堆積して
いるＳＯｘ量を正確に算出することができる。
【００４０】ＮＯｘトラップ触媒５に対するＳＯｘの堆
積量は、走行距離にほぼ対応して増加するが、排気温度
の十分に高い運転領域にあっては、被毒解除時でなくて
も自然にＳＯｘが放出されていき、しかもこの放出特性
が被毒量に対応して変動することを考慮しつつ、この減
少分を含めて堆積量を算出することにより、常に正確に
被毒量を推定することが可能となる。
積量は、走行距離にほぼ対応して増加するが、排気温度
の十分に高い運転領域にあっては、被毒解除時でなくて
も自然にＳＯｘが放出されていき、しかもこの放出特性
が被毒量に対応して変動することを考慮しつつ、この減
少分を含めて堆積量を算出することにより、常に正確に
被毒量を推定することが可能となる。
【００４１】その結果求められた現在のＳＯｘの積算値
ＳＯＸＭＩＬＥは、ステップ１１において、これが新た
な前回値としてストアされる。
ＳＯＸＭＩＬＥは、ステップ１１において、これが新た
な前回値としてストアされる。
【００４２】同じく、ステップ１２、１３では車速Ｖと
時間ｔを前回値としてストアし、次の演算動作に備え
る。
時間ｔを前回値としてストアし、次の演算動作に備え
る。
【００４３】以上の動作を繰り返すことにより、ＮＯｘ
トラップ触媒５におけるＳＯｘの推定被毒量（堆積量）
ＳＯＸＭＩＬＥが算出されるのである。
トラップ触媒５におけるＳＯｘの推定被毒量（堆積量）
ＳＯＸＭＩＬＥが算出されるのである。
【００４４】次に図３により硫黄分の被毒解除の制御ル
ーチンを説明する。
ーチンを説明する。
【００４５】まず、ステップ２１でＮＯｘトラップ触媒
５の硫黄分の推定被毒量ＳＯＸＭＩＬＥを読み込み、ス
テップ２２でこのＳＯＸＭＩＬＥが被毒解除を必要とす
る量である許容上限値ＳＯＸＦＵＬに達したかどうかを
判定する。すなわち、ＳＯＸＭＩＬＥ＞ＳＯＸＦＵＬで
あるかどうか判定し、もし設定値ＳＯＸＦＵＬに達した
ときは、ステップ２３で被毒解除要求フラグＦＬＳ１を
ＦＬＳ１＝１にセットする。
５の硫黄分の推定被毒量ＳＯＸＭＩＬＥを読み込み、ス
テップ２２でこのＳＯＸＭＩＬＥが被毒解除を必要とす
る量である許容上限値ＳＯＸＦＵＬに達したかどうかを
判定する。すなわち、ＳＯＸＭＩＬＥ＞ＳＯＸＦＵＬで
あるかどうか判定し、もし設定値ＳＯＸＦＵＬに達した
ときは、ステップ２３で被毒解除要求フラグＦＬＳ１を
ＦＬＳ１＝１にセットする。
【００４６】なお、設定値に達していないときその回の
制御を終える。
制御を終える。
【００４７】次いで、ステップ２４で車速Ｖが所定値Ｖ
ＳＰ１よりも大きいか判定する。この所定値ＶＳＰ１は
図６にも示すが、運転条件が被毒解除を実行するために
必要な排気温度になっていることを確認するためで、設
定車速に達して排気温度が十分に高まっているときは、
ステップ２６で被毒解除制御フラグＦＬＳ２をＦＬＳ２
＝１にセットする。
ＳＰ１よりも大きいか判定する。この所定値ＶＳＰ１は
図６にも示すが、運転条件が被毒解除を実行するために
必要な排気温度になっていることを確認するためで、設
定車速に達して排気温度が十分に高まっているときは、
ステップ２６で被毒解除制御フラグＦＬＳ２をＦＬＳ２
＝１にセットする。
【００４８】ただし、設定車速に達していないときは、
ステップ２５でフラグＦＬＳ２＝０にしてステップ２４
に戻り、排気温度が上昇する運転条件になるまで待つ。
ステップ２５でフラグＦＬＳ２＝０にしてステップ２４
に戻り、排気温度が上昇する運転条件になるまで待つ。
【００４９】被毒解除制御フラグＦＬＳ２＝１とした
ら、ステップ２７で被毒解除制御を開始する。この被毒
解除制御は空燃比を理論空燃比よりもややリッチにする
一方で、点火時期を遅角し、排気還流制御を停止させて
排気温度を上昇させ、被毒解除に適した排気空燃比、触
媒温度にすることにより行われる。
ら、ステップ２７で被毒解除制御を開始する。この被毒
解除制御は空燃比を理論空燃比よりもややリッチにする
一方で、点火時期を遅角し、排気還流制御を停止させて
排気温度を上昇させ、被毒解除に適した排気空燃比、触
媒温度にすることにより行われる。
【００５０】この被毒解除制御は原則として、ＮＯｘト
ラップ触媒５の被毒量がゼロとなるまで行われるもので
あり、このためステップ２８で被毒量ＳＯＸＭＩＬＥを
前記した（2）式に基づいて行う。
ラップ触媒５の被毒量がゼロとなるまで行われるもので
あり、このためステップ２８で被毒量ＳＯＸＭＩＬＥを
前記した（2）式に基づいて行う。
【００５１】硫黄分の被毒解除特性は、図４にも示すよ
うに、解除時にＮＯｘトラップ触媒５にトラップされて
いる被毒量に依存して解除速度が変化し、すなわち、ト
ラップ量が多いときは解除速度も速く、被毒解除が進行
してトラップ量が少なくなるのにしたがって解除速度は
遅くなっていく。
うに、解除時にＮＯｘトラップ触媒５にトラップされて
いる被毒量に依存して解除速度が変化し、すなわち、ト
ラップ量が多いときは解除速度も速く、被毒解除が進行
してトラップ量が少なくなるのにしたがって解除速度は
遅くなっていく。
【００５２】したがって、（2）式における単位時間当
たりの被毒量の減少量に相当するＲＳＭＩＬＥについて
は、被毒解除時間に対応するＲＳＭＩＬＥ１と、被毒解
除速度に対応するＲＳＭＩＬＥ２とを係数として算出す
るため、被毒解除制御中のＮＯｘトラップ触媒５に残存
する被毒量ＳＯＸＭＩＬＥは非常に正確に求めることが
できる。
たりの被毒量の減少量に相当するＲＳＭＩＬＥについて
は、被毒解除時間に対応するＲＳＭＩＬＥ１と、被毒解
除速度に対応するＲＳＭＩＬＥ２とを係数として算出す
るため、被毒解除制御中のＮＯｘトラップ触媒５に残存
する被毒量ＳＯＸＭＩＬＥは非常に正確に求めることが
できる。
【００５３】ステップ２９では推定被毒量ＳＯＸＭＩＬ
Ｅがゼロまで低下したかどうか判定し、ゼロでなければ
再びステップ２４に戻り、被毒量の演算動作を繰り返
す。
Ｅがゼロまで低下したかどうか判定し、ゼロでなければ
再びステップ２４に戻り、被毒量の演算動作を繰り返
す。
【００５４】このようにして被毒解除制御を行った結
果、推定被毒量がゼロになったならば、ステップ３０に
進んでフラグＦＬＳ１＝０、ＦＬＳ２＝０にして、ステ
ップ３１で被毒解除制御を終了させる。
果、推定被毒量がゼロになったならば、ステップ３０に
進んでフラグＦＬＳ１＝０、ＦＬＳ２＝０にして、ステ
ップ３１で被毒解除制御を終了させる。
【００５５】なお、被毒量がゼロになるまでは、ステッ
プ２４からの動作を繰り返すが、このため、もし被毒解
除制御の途中で車速がＶＳＰ１よりも低下したようなと
きには、被毒解除制御フラグＦＬＳ２＝０となり、被毒
解除制御が中断し、排気温度が低く、硫黄分の放出が効
率的に実行できないときに不必要に空燃比をリッチ化す
る動作を回避できる。
プ２４からの動作を繰り返すが、このため、もし被毒解
除制御の途中で車速がＶＳＰ１よりも低下したようなと
きには、被毒解除制御フラグＦＬＳ２＝０となり、被毒
解除制御が中断し、排気温度が低く、硫黄分の放出が効
率的に実行できないときに不必要に空燃比をリッチ化す
る動作を回避できる。
【００５６】なお、上記にあっては、被毒解除制御中の
放出量を、時々刻々の推定被毒量に応じて変化させると
共に、この放出量を現在の被毒推定量から減算して、現
在の推定被毒量が所定状態（＝ゼロ）になった場合に被
毒解除処理を終了させるようになっているが、被毒解除
処理開始からの時々刻々の単位時間あたりの放出量を積
算していき、この放出量積算値が所定量に達した場合に
被毒解除処理を終了させることもできる。
放出量を、時々刻々の推定被毒量に応じて変化させると
共に、この放出量を現在の被毒推定量から減算して、現
在の推定被毒量が所定状態（＝ゼロ）になった場合に被
毒解除処理を終了させるようになっているが、被毒解除
処理開始からの時々刻々の単位時間あたりの放出量を積
算していき、この放出量積算値が所定量に達した場合に
被毒解除処理を終了させることもできる。
【００５７】次に全体的な動作について図６を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
【００５８】車両の走行距離に応じてＮＯｘトラップ触
媒５に対してＳＯｘの被毒量が増していき、やがて推定
被毒量が所定の許容上限値ＳＯＸＦＵＬに達すると、そ
のときの運転条件から、車速が所定値ＶＳＰ１よりも大
きく、触媒内部温度が所定の被毒解除を可能とする運転
領域に入った時点で、図６の右側にあるように、被毒解
除制御が実行される。
媒５に対してＳＯｘの被毒量が増していき、やがて推定
被毒量が所定の許容上限値ＳＯＸＦＵＬに達すると、そ
のときの運転条件から、車速が所定値ＶＳＰ１よりも大
きく、触媒内部温度が所定の被毒解除を可能とする運転
領域に入った時点で、図６の右側にあるように、被毒解
除制御が実行される。
【００５９】この制御は空燃比を理論空燃比よりもやや
リッチにし、また点火時期を遅角し、排気還流を停止さ
せて排気温度を高めることにより、ＮＯｘトラップ触媒
５からＳＯｘを解除、放出させる。
リッチにし、また点火時期を遅角し、排気還流を停止さ
せて排気温度を高めることにより、ＮＯｘトラップ触媒
５からＳＯｘを解除、放出させる。
【００６０】このときのＳＯｘの被毒解除特性は、図４
にもあるように、硫黄分の被毒量と解除時間に応じて変
化するが、本発明ではこの解除特性に合わせて放出量を
演算し、解除制御に移行してからの時々刻々の堆積量を
推定しているため、堆積量が正確にゼロもしくはその近
傍に達したときに、被毒解除制御を終了させられる。こ
のため、ＮＯｘトラップ触媒５に対する被毒解除が適正
かつ最も効率的に行え、機関の運転性や燃費の悪化を最
小限にくい止めることができ、また次回の被毒解除制御
の開始時期を正確に判定することも可能となる。
にもあるように、硫黄分の被毒量と解除時間に応じて変
化するが、本発明ではこの解除特性に合わせて放出量を
演算し、解除制御に移行してからの時々刻々の堆積量を
推定しているため、堆積量が正確にゼロもしくはその近
傍に達したときに、被毒解除制御を終了させられる。こ
のため、ＮＯｘトラップ触媒５に対する被毒解除が適正
かつ最も効率的に行え、機関の運転性や燃費の悪化を最
小限にくい止めることができ、また次回の被毒解除制御
の開始時期を正確に判定することも可能となる。
【００６１】なお、図６に点線で示す従来技術のよう
に、硫黄分の解除速度が一定として被毒量を演算してい
る場合には、被毒量が実際とは正確に一致せず、したが
ってＮＯｘトラップ触媒の回復処理が不正確になり、次
の開始時期の演算にも誤差を生じやすくなる。
に、硫黄分の解除速度が一定として被毒量を演算してい
る場合には、被毒量が実際とは正確に一致せず、したが
ってＮＯｘトラップ触媒の回復処理が不正確になり、次
の開始時期の演算にも誤差を生じやすくなる。
【００６２】ところで、被毒解除制御中に機関運転条件
が変動し、車速や負荷が小さくなったりして、例えば車
速がＶＳＰ１よりも低下したときには、被毒解除制御の
ための触媒温度が不足するため、被毒解除制御は中断さ
れる。そして運転条件が回復するのを待ち、再び車速が
ＶＳＰ１よりも上昇したら、被毒解除制御を続行する
（図６の左側に示す被毒解除制御領域）。
が変動し、車速や負荷が小さくなったりして、例えば車
速がＶＳＰ１よりも低下したときには、被毒解除制御の
ための触媒温度が不足するため、被毒解除制御は中断さ
れる。そして運転条件が回復するのを待ち、再び車速が
ＶＳＰ１よりも上昇したら、被毒解除制御を続行する
（図６の左側に示す被毒解除制御領域）。
【００６３】触媒温度が低下したときに被毒解除処理を
しても、被毒解除が効果的に行われずに、燃費のみが悪
化するので、このような問題を避けることができる。
しても、被毒解除が効果的に行われずに、燃費のみが悪
化するので、このような問題を避けることができる。
【００６４】なお、ＮＯｘトラップ触媒５に対するＳＯ
ｘの被毒量については、走行距離に応じて増加する一方
で、触媒温度が例えば６５０℃以上になるときなどは、
被毒解除制御時と同じような挙動を示すので、このよう
な運転条件にあるときは、被毒量を減じていくことで、
実際にＮＯｘトラップ触媒５に堆積しているＳＯｘ量を
正確に推定することができる。
ｘの被毒量については、走行距離に応じて増加する一方
で、触媒温度が例えば６５０℃以上になるときなどは、
被毒解除制御時と同じような挙動を示すので、このよう
な運転条件にあるときは、被毒量を減じていくことで、
実際にＮＯｘトラップ触媒５に堆積しているＳＯｘ量を
正確に推定することができる。
【００６５】したがって、被毒解除制御の開始について
も常に適切に判定することができ、適正な被毒解除を行
うことが可能となる。
も常に適切に判定することができ、適正な被毒解除を行
うことが可能となる。
【００６６】ところで、上記した被毒解除制御におい
て、硫黄分の推定被毒量に応じて空燃比のリッチ度合い
を変化させるようにすると、過剰に空燃比をリッチにす
ることなく、適正な被毒解除が行える。
て、硫黄分の推定被毒量に応じて空燃比のリッチ度合い
を変化させるようにすると、過剰に空燃比をリッチにす
ることなく、適正な被毒解除が行える。
【００６７】また、この場合、被毒解除に最低必要な空
燃比（例えば空気過剰率で０．９９）を維持するなら
ば、その範囲内で推定被毒量が少なくなるほど空燃比を
リーン側に変更することで、同じく無駄なリッチ化を防
いで、燃費の向上が可能となる。
燃比（例えば空気過剰率で０．９９）を維持するなら
ば、その範囲内で推定被毒量が少なくなるほど空燃比を
リーン側に変更することで、同じく無駄なリッチ化を防
いで、燃費の向上が可能となる。
【００６８】このことは、被毒解除開始時の空燃比を所
定時間の経過に伴いリーン側に変更することによって
も、同じ効果が得られる。
定時間の経過に伴いリーン側に変更することによって
も、同じ効果が得られる。
【００６９】また、この所定時間は被毒解除制御開始時
の推定被毒量に応じて決めることができる。
の推定被毒量に応じて決めることができる。
【００７０】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】その制御内容を示すフローチャートである。
【図３】同じく制御内容を示すフローチャートである。
【図４】被毒解除特性を示す説明図である。
【図５】被毒解除定数のテーブルを示す説明図である。
【図６】制御動作を示すタイムチャートである。
１ 内燃機関 ２ 吸気通路 ３ 燃料噴射弁 ４ 点火栓 ５ ＮＯｘトラップ触媒 ６ コントロールユニット ９ 排気通路 １０ 排気センサ １２ 排気還流通路 １４ 排気還流制御弁 ２０ 車速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA17 BA20 CA09 DA04 EC04 FA05 FA07 FA10 FA20 FA26 FA29 FA33 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA24 AB06 BA11 BA14 BA33 CA18 CB02 CB05 CB08 DA02 DA07 DA08 DB10 DB13 EA01 EA05 EA07 EA16 EA34 EA39 FA09 FB10 FC01 FC08 HA36 HB05
Claims (6)
- 【請求項１】排気系に設置したＮＯｘトラップ触媒と、 このＮＯｘトラップ触媒に対する被毒量が所定の状態に
達したときに被毒物質を放出させる回復処理を行う被毒
解除手段と、 被毒解除処理に伴い減少する被毒量の単位時間あたりの
減算値を残存被毒量に応じて変化させ、残存被毒量から
この減算値を減算しながら現在の被毒量を推定する推定
手段と、 推定被毒量が所定の状態まで減少したときに被毒解除制
御を終了させる手段と、を備えた内燃機関の排気浄化シ
ステム。 - 【請求項２】前記減算値は被毒量が多いほど大きい値に
設定される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システ
ム。 - 【請求項３】前記減算値は被毒解除時間の経過に伴って
減少する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化
システム。 - 【請求項４】前記被毒解除処理は排気温度が所定値以上
となる運転領域で行われ、かつ被毒解除処理中に排気温
度が所定値よりも低下する運転領域があると、その間は
被毒解除処理が中断される請求項１に記載の内燃機関の
排気浄化システム。 - 【請求項５】前記推定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の被
毒量を走行距離に応じて積算し、かつ排気温度が所定の
高温度となる運転領域ではこの積算被毒量に応じて被毒
量を減算して推定被毒量を算出し、前記被毒解除手段が
この推定被毒量に基づいて被毒解除処理を行う請求項１
に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 【請求項６】排気系に設置したＮＯｘトラップ触媒と、 このＮＯｘトラップ触媒に対する被毒量が所定の状態に
達したときに被毒物質を放出させる回復処理を行う被毒
解除手段と、 被毒解除処理に伴い放出する被毒物質の単位時間あたり
の放出量を現在の推定残存被毒量に応じて変化させ、被
毒解除処理開始時からの放出量積算値を演算する手段
と、 被毒解除処理開始からの放出量積算値が所定値に達した
ときに被毒解除制御を終了させる手段と、を備えた内燃
機関の排気浄化システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001174365A JP3659193B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 内燃機関の排気浄化システム |
| EP02011883A EP1264978B1 (en) | 2001-06-08 | 2002-05-28 | Desulphating of nitrogen oxide trapping catalyst |
| DE60226925T DE60226925D1 (de) | 2001-06-08 | 2002-05-28 | De-Sulfatierung eines NOx-Speicherkatalysators |
| US10/162,218 US7121086B2 (en) | 2001-06-08 | 2002-06-05 | Desulphating of nitrogen oxide trapping catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001174365A JP3659193B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 内燃機関の排気浄化システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002364349A true JP2002364349A (ja) | 2002-12-18 |
| JP3659193B2 JP3659193B2 (ja) | 2005-06-15 |
Family
ID=19015660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001174365A Expired - Lifetime JP3659193B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 内燃機関の排気浄化システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7121086B2 (ja) |
| EP (1) | EP1264978B1 (ja) |
| JP (1) | JP3659193B2 (ja) |
| DE (1) | DE60226925D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005180324A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Isuzu Motors Ltd | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
| WO2010128562A1 (ja) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP2016113974A (ja) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化制御装置 |
| WO2016190296A1 (ja) * | 2015-05-27 | 2016-12-01 | いすゞ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
| US9523300B2 (en) | 2007-05-15 | 2016-12-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission purifier of internal combustion engine |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2856741B1 (fr) * | 2003-06-30 | 2005-09-30 | Renault Sa | Procede et dispositif d'estimation d'une masse d'oxydes d'azote stockee dans un dispositif de piegeage catalytique de vehicule automobile |
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