JP2003293748A

JP2003293748A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2003293748A
Application number: JP2002104706A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Itoyama; 浩之糸山; Yasuhisa Kitahara; 靖久北原; Manabu Miura; 学三浦; Akira Shirakawa; 暁白河
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-04-08
Also published as: JP4103429B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップ触媒に関して、エンジンから排
出されるＳＯｘが微量であっても堆積量が正確に推定さ
れるようにして、ＮＯｘトラップ触媒の再生を適時に行
う。【解決手段】運転状態により、エンジンから所定時間毎
に排出されるＳＯｘの量を変化分基本値Ｄｓｌｆｂとし
て算出する。一方、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態によ
り、上記所定時間当たりにＮＯｘトラップ触媒に堆積し
うる量の最大値として変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを算出
する。ＤｓｌｆｂとＤｓｌｆｍｘとのうち小さな方の値
を堆積量変化分Ｄｓｌｆに設定し、Ｄｓｌｆを積算する
ことで堆積量Ｓｓｌｆを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、内燃機関に備えら
れる排気ガス浄化装置に関し、詳細には、いわゆるＮＯ
ｘトラップ触媒に堆積した硫黄分を除去して、この触媒
を再生させるための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＯｘトラップ触媒は、排気ガスの空燃
比がリーンを示す高空燃比であるときに排気ガスに含ま
れる窒素酸化物、すなわち、ＮＯｘをトラップする一
方、同空燃比がリッチを示す低空燃比となると、トラッ
プしているＮＯｘを脱離するとともに、これを浄化して
放出する。このような性質を持つＮＯｘトラップ触媒を
排気通路に介装して、リーンバーンエンジンにおけるエ
ミッションの低減を図っている。

【０００３】ここで、ＮＯｘトラップ触媒には、ＮＯｘ
だけでなく排気ガスに含まれる硫黄酸化物（以下「ＳＯ
ｘ」という。）も堆積するが、この硫黄分堆積量が過大
となると、触媒本来の機能であるＮＯｘトラップ能力に
低下をきたす。従って、ＮＯｘトラップ触媒に堆積して
いるＳＯｘを除去するための再生処理を定期的に行う必
要がある。この再生処理を適時に行うには、堆積してい
るＳＯｘの量を正確に把握することが重要である。

【０００４】特開２０００−２３４５１２号公報には、
ＳＯｘ吸収剤（ＮＯｘトラップ触媒とは異なる。）に堆
積しているＳＯｘの量を推定するための方法が開示され
ている。同公報では、エンジンから所定時間毎に排出さ
れるＳＯｘの量ＳＯＸｅｘに、ＳＯｘ吸収剤の活性状態
（ここでは、吸収剤入口排気温度で代表される。）に応
じた係数Ｓａ１を乗じた値を積算して、現時点でのＳＯ
ｘの堆積量ＳＯＸを推定している。

【０００５】ＳＯＸ＝ＳＯＸ＋ＳＯＸｅｘ×Ｓａ１・・・（１）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
開公報は、ＳＯｘの堆積量を推定するための方法を開示
するものではあるが、ＮＯｘトラップ触媒に関する方法
を開示しているわけではない。また、同公報開示の技術
では、（１）式が示すように、ＳＯｘ吸収剤の活性状態
に応じて一律に定められる係数Ｓａ１を所定時間当たり
の排出量ＳＯＸｅｘに乗じた値を、新たに堆積するＳＯ
ｘの量としている。すなわち、従来は、エンジンからの
排出量に、活性状態に応じた相対的なＳＯｘ吸収限界を
定める係数Ｓａ１を乗じることによっていたわけであ
る。そのため、エンジンから排出されるＳＯｘが微量で
あれば、活性状態が悪いときであってもその全量が吸収
されうるにも拘わらず、完全に活性していると判断され
るＳａ１＝１の場合を除いてこのうちの一部しか吸収さ
れないものとされ、堆積量が正確に推定されない場合が
あった。

【０００７】そこで、本発明は、ＮＯｘトラップ触媒の
ＳＯｘ吸収限界をその活性状態に応じた絶対的な量とし
て定め、エンジンから排出されるＳＯｘが微量であって
も堆積量が正確に推定されるようにして、ＮＯｘトラッ
プ触媒の再生を適時に行うことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置
を、排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして除去する
ためのＮＯｘトラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒
に堆積しているＳＯｘの量を推定する堆積量推定手段
と、推定された堆積量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触
媒が再生時期にあることを判断する再生時期判断手段
と、前記ＮＯｘトラップ触媒を再生させる際に、ＮＯｘ
トラップ触媒に堆積しているＳＯｘを除去するための処
理を行う再生制御手段と、を含んで構成し、堆積量推定
手段を、前記ＮＯｘトラップ触媒に所定時間毎に堆積す
るＳＯｘの量である堆積量変化分を積算して現時点での
ＳＯｘの堆積量を推定する場合に、機関から前記所定時
間当たりに排出されるＳＯｘの量である変化分基本値を
算出する基本値演算手段と、ＳＯｘが前記ＮＯｘトラッ
プ触媒に前記所定時間当たりに堆積することができる量
の、ＮＯｘトラップ触媒の活性状態に応じた最大値であ
る変化分上限値を算出する上限値演算手段と、算出され
た変化分基本値及び変化分上限値のうち小さい方の値を
前記堆積量変化分に設定する堆積量変化分設定手段と、
を含んで構成した。

【０００９】請求項２に記載の発明では、機関回転数が
高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど変化分基
本値を大きな値とすることとした。請求項３に記載の発
明では、前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度を検出する
担体温度検出手段を更に含んで構成し、変化分上限値を
検出された担体温度に基づいて算出することとした。

【００１０】請求項４に記載の発明では、前記担体温度
がＮＯｘトラップ触媒の活性温度よりも高い第１の所定
温度未満であるときに、前記担体温度が高いときほど変
化分上限値を大きな値とする一方、前記担体温度がこの
所定温度以上であるときに、前記担体温度が高いときほ
ど変化分上限値を小さな値とすることとした。請求項５
に記載の発明では、前記担体温度が前記第１の所定温度
よりも低い第２の所定温度未満であるときに変化分上限
値を０とすることとした。

【００１１】請求項６に記載の発明では、前記第２の所
定温度をＮＯｘトラップ触媒の活性温度とした。請求項
７に記載の発明では、ＳＯｘの堆積量が第１の所定値を
上回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒が再生時期にある
と判断し、ＳＯｘの堆積量が前記第１の所定値よりも小
さな第２の所定値を下回った時に前記ＮＯｘトラップ触
媒の再生を終了することとした。

【００１２】請求項８に記載の発明では、前記第１の所
定値を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が
多いときほど小さな値に変更することとした。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ＮＯｘト
ラップ触媒の活性状態に応じて定められる変化分上限値
を変化分基本値が上回る場合は、新たに堆積するＳＯｘ
の量である堆積量変化分に変化分上限値が設定される。
一方、変化分基本値が変化分上限値を下回る場合、すな
わち、ＳＯｘの排出量がＮＯｘトラップ触媒のＳＯｘ吸
収限界に達していない場合は、堆積量変化分に変化分基
本値が設定される。このように、本発明によれば、ＮＯ
ｘトラップ触媒の活性状態に応じた絶対的な量としての
変化分上限値と、変化分基本値との比較により堆積量変
化分が設定されるので、排出されるＳＯｘの量の多少に
よらず、堆積量を簡単、かつ正確に推定することができ
る。

【００１４】請求項２に係る発明によれば、機関運転状
態に基づいて変化分基本値を正確に算出することができ
る。請求項３に係る発明によれば、担体温度により、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒の活性状態に応じた変化分上限値を容
易に算出することができる。請求項４に係る発明によれ
ば、担体温度が高いときほど変化分上限値を大きな値と
することで、変化分上限値をＮＯｘトラップ触媒の活性
状態に即したものとすることができる。また、第１の所
定温度以上であるときに担体温度が高いときほど変化分
上限値を小さな値とすることで、堆積しているＳＯｘが
燃焼して除去される分の収支結果として変化分上限値を
算出することができ、構成を簡略化することができる。

【００１５】請求項５，６に係る発明によれば、担体温
度が活性温度未満であるときに変化分上限値を０とする
ことで、ＮＯｘトラップ触媒の未活性時において、正確
な堆積量変化分を設定することができる。請求項７に係
る発明によれば、ＳＯｘの堆積量が第１及び第２の所定
値を過ぎったことによりＮＯｘトラップ触媒の再生の終
始を定めることで、簡単ながら的確な期間に再生を行わ
せることができる。

【００１６】請求項８に係る発明によれば、機関回転数
が高いときほど、また燃料噴射量が多いときほど第１の
所定値を小さな値に変更することで、排気ガスが高温で
あり、ＮＯｘトラップ触媒からＳＯｘを除去するための
排気ガスの温度上昇代が小さくて済むときに再生を行わ
せることができ、効率的である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係る排気ガス浄化装置を備えるディーゼルエン
ジン（以下「エンジン」と略す。）１の構成を示してい
る。本排気ガス浄化装置は、ＮＯｘトラップ触媒２と、
ディーゼルパティキュレートフィルター（以下「ＤＰ
Ｆ」と略す。）３とを含んで構成され、ＮＯｘトラップ
触媒２が上流側に位置している。

【００１８】ＮＯｘトラップ触媒２は、ハニカム状の担
体内面を触媒成分の層でコーティングして構成される。
そして、排気ガスがリーンを示す高空燃比であるときに
排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして、排気ガスか
ら除去する一方、排気ガスがリッチを示す低空燃比とな
ると、トラップしているＮＯｘを脱離するとともに、還
元して放出する。

【００１９】ＤＰＦ３は、エンジン１から排出されるパ
ティキュレートをろ過捕集することのできる程度に細か
い多孔質セラミック等のハニカム状成型体であり、蜂の
巣状の通路が入口若しくは出口側で交互に閉塞されてい
る。また、通路壁面が未燃焼燃料成分や、一酸化炭素を
浄化するための酸化触媒を触媒成分とする層でコーティ
ングされている。

【００２０】エンジン本体に接続された吸気通路１１に
は、導入部に図示しないエアクリーナが取り付けられて
おり、ここで、吸入空気中に浮遊する粉塵等が除去され
る。そして、エアクリーナの直ぐ下流に設置された熱線
式エアフローメータ３１により吸入空気量が検出され
る。エアフローメータ３１からの吸入空気量検出信号
は、エンジンコントローラ（以下「ＥＣＵ」と略す。）
２１に入力される。ＥＣＵ２１へは、この他に、ＮＯｘ
トラップ触媒２に設置した温度センサ３２からの担体温
度検出信号、クランク角センサ３３からのクランク角位
置検出信号（これに基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出
する。）、アクセルセンサ３４からのアクセル開度検出
信号、水温センサ３５からの冷却水温度検出信号が入力
される。

【００２１】吸気通路１１には、可変ノズル式ターボチ
ャージャ１２のコンプレッサ部１２ａが介装されてお
り、エアフローメータ３１を通過した吸入空気は、コン
プレッサ部１２ａにより圧縮されて送り出される。コン
プレッサ部１２ａにより圧送された吸入空気は、マニホ
ールド部において各気筒に分配される。エンジン１で
は、サージタンク１３上流に絞り弁１４を設置し、これ
によりサージタンク１３内を負圧状態にすることができ
るようにしている。絞り弁１４は、ＥＣＵ２１からの制
御信号に基づいて駆動するステッピングモータ等のアク
チュエータにより開閉させる。

【００２２】エンジン本体には、各気筒の燃焼室の上部
略中央に臨ませて電子制御式燃料噴射弁（以下「インジ
ェクタ」という。）１５，１５…が設置されている。燃
料は、燃料ポンプにより所定圧力に圧縮され、コモンレ
ール１６を介して各インジェクタに１５供給される。イ
ンジェクタ１５は、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づい
て開駆動し、所定量の燃料を筒内に直接噴射する。

【００２３】排気通路１７には、ターボチャージャ１２
のタービン部１２ｂが設置されている。タービン部１２
ｂのタービンホイールと、コンプレッサ部１２ａのコン
プレッサホイールとはシャフトにより剛的に結合されて
おり、タービン部１２ｂに流入した排気ガスがタービン
ホイールを回転させることでコンプレッサホイールが回
転する。

【００２４】また、タービン部１２ｂ上流の排気通路１
７のうちマニホールド部の合流点よりも下流側をサージ
タンク１３と連通させて、排気還流（以下「ＥＧＲ」と
略す。）のための通路１８を形成している。このＥＧＲ
通路１８に制御弁１９を介装し、還流される排気ガスの
量を調節することができるようにしている。ＥＧＲ弁１
９もＥＣＵ２１により制御する。

【００２５】タービン部１２ｂを通過した排気ガスは、
ＮＯｘトラップ触媒２及びＤＰＦ３を経て大気中に放出
される。このとき、ＮＯｘトラップ触媒２において排気
ガスからＮＯｘとともにＳＯｘが除去されるが、ＳＯｘ
が過剰に堆積すると、触媒本来の機能であるＮＯｘトラ
ップ能力に低下をきたす。そこで、ＮＯｘトラップ触媒
２に堆積しているＳＯｘを定期的に除去し、この触媒２
を再生させる必要がある。

【００２６】次に、本実施形態に係るＮＯｘトラップ触
媒２の再生制御について、フローチャートを参照して説
明する。図２は、ＮＯｘトラップ触媒再生処理ルーチン
のフローチャートを示している。ステップ（以下「Ｓ」
と略す。）では、現時点においてＮＯｘトラップ触媒２
に堆積しているＳＯｘの量であるＳ被毒量Ｓｓｌｆ、エ
ンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆを読み込む。Ｓｓ
ｌｆは、後述するＳ被毒量推定演算ルーチンで推定され
る。

【００２７】ここで、燃料噴射量設定ルーチンについて
説明する。同ルーチンを示す図３において、Ｓ１０１で
は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｃｌを読み込
む。Ｓ１０２では、読み込んだＮｅ及びＣｌに基づいて
基本噴射量Ｍｑｄｒｖを算出する。Ｍｑｄｒｖは、図４
に示すマップから検索して求め、Ｃｌが大きいときほど
大きな値とされ、一定のＣｌに対してＮｅが高いときほ
ど小さな値とされる。Ｓ１０３では、Ｍｑｄｒｖに水温
等に応じた各種補正を施し、その結果を燃料噴射量Ｑｆ
とする。

【００２８】Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅが下限値Ｎ
ＥｒｅｇＬと、上限値ＮＥｒｅｇＨとにより定められる
所定の範囲内にあるか否かを判定する。この範囲内にあ
ると判定した場合はＳ３へ進み、それ以外の場合は本ル
ーチンをリターンする。Ｓ３では、燃料噴射量Ｑｆが下
限値ＱＦｒｅｇＬと、上限値ＱＦｒｅｇＨとにより定め
られる所定の範囲内にあるか否かを判定する。この範囲
内にあると判定した場合はＳ４へ進み、それ以外の場合
は本ルーチンをリターンする。Ｓ２，３により、エンジ
ン１がＮＯｘトラップ触媒２を再生させることが可能な
運転状態にあるか否かを判定する。

【００２９】Ｓ４では、ＮＯｘトラップ触媒２を再生さ
せるべき時期となったことを判定するためのスライスレ
ベルＳｓｌｆＳＬＨと、再生を終了させる際の許可を与
えるためのスライスレベルＳｓｌｆＳＬＬとを演算す
る。これらのスライスレベルの演算については後述す
る。なお、ＳｓｌｆＳＬＨが「第１の所定値」に相当
し、ＳｓｌｆＳＬＬが「第２の所定値」に相当する。

【００３０】Ｓ５では、再生実行判定フラグＦｄｅｓの
値が０であるか否かを判定する。Ｆｄｅｓには、後述す
るようにＮＯｘトラップ触媒２を再生させている最中に
１が代入され、それ以外の通常時に０が代入される。Ｆ
ｄｅｓ＝０であると判定した場合はＳ６へ進み、それ以
外の場合はＳ８へ進む。Ｓ６では、Ｓ被毒量Ｓｓｌｆが
スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨを上回ったか否かを判定
する。上回ったと判定した場合はＳ７へ進み、それ以外
の場合は本ルーチンをそのままリターンする。

【００３１】Ｓ７では、ＮＯｘトラップ触媒２に許容量
を上回る量のＳＯｘが堆積し、再生時期となったと判断
する。そして、フラグＦｄｅｓに１を代入してから本ル
ーチンをリターンする。一方、Ｓ５においてフラグＦｄ
ｅｓが０ではなく、ＮＯｘトラップ触媒２を再生させて
いる最中であると判定した場合は、Ｓ８へ進んでＳ被毒
量ＳｓｌｆがスライスレベルＳｓｌｆＳＬＬを下回った
か否かを判定する。下回ったと判定した場合はＳ９へ進
み、それ以外の場合は本ルーチンをそのままリターンす
る。

【００３２】Ｓ９では、ＮＯｘトラップ触媒２に堆積し
ていたＳＯｘの処理が進み、再生が終了したと判断す
る。そして、フラグＦｄｅｓに０を代入してから本ルー
チンをリターンする。次に、Ｓ被毒量推定演算ルーチン
について説明する。同ルーチンのフローチャートを示す
図５において、Ｓ１１では、エンジン回転数Ｎｅ、燃料
噴射量Ｑｆ及び担体温度Ｔｍｐｂｅｄを読み込む。本実
施形態では、ＴｍｐｂｅｄをＮＯｘトラップ触媒２に設
置した温度センサ３２からの信号により直接検出する
が、エンジン１の運転状態（例えば、回転数及び負荷）
から求めた排気ガスの温度を基本値とし、これに所定の
遅れを持たせることで推定値として検出することも可能
である。

【００３３】Ｓ１２では、変化分基本値Ｄｓｌｆｂを算
出する。Ｄｓｌｆｂは、エンジン１から所定時間（ここ
では、本ルーチンの実行周期である１０ｍｓ）毎に排出
されるＳＯｘの量であり、エンジン１の運転状態に応じ
て変化する。本ルーチンが１０ｍｓ等の一定周期毎に繰
り返されることや、ＳＯｘの排出量が燃料噴射量に概ね
比例することから、Ｄｓｌｆｂは、ＫＤＥＳを係数とし
て、次のようにＮｅ，Ｑｆ及びＫＤＥＳを乗じることで
求める。

【００３４】Ｄｓｌｆｂ＝Ｎｅ×Ｑｆ×ＫＤＥＳ・・・（２）Ｓ１３では、変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを算出する。Ｄ
ｓｌｆｍｘは、ＳＯｘがＮＯｘトラップ触媒２に上記所
定時間当たりに堆積することができる量の最大値であ
り、触媒２の活性状態に応じて定まる。そこで、活性状
態を代表する担体温度Ｔｍｐｂｅｄに基づいて、図６に
示すマップから検索して求める。

【００３５】ＤｓｌｆｍｘとＴｍｐｂｅｄとの関係を示
す図６において、変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘは、担体温
度Ｔｍｐｂｅｄが活性温度Ｔ１（ここでは、２００℃）
未満であるときに０の値をとる。これは、ＮＯｘトラッ
プ触媒２が未活性のうちはＳＯｘがトラップされないた
めである。そして、ＴｍｐｂｅｄがＴ１以上となると、
Ｔｍｐｂｅｄの上昇に応じてＤｓｌｆｍｘが増大する。
ＴｍｐｂｅｄがＮＯｘトラップ触媒２の再生可能温度Ｔ
３（ここでは、６００℃）以上となると、後述するよう
に再生が実行されるため、Ｄｓｌｆｍｘは負の値であ
り、かつＴｍｐｂｅｄの上昇に応じて減少する。ここ
で、Ｔ３よりもやや低い温度Ｔ２（例えば、５５０℃）
からＴ３までの間でＤｓｌｆｍｘが減少している。これ
は、ＮＯｘトラップ触媒２がある程度の高温状態となる
と、堆積しているＳＯｘが燃焼して除去されるためであ
る。なお、温度Ｔ２が「第１の所定温度」に相当し、温
度Ｔ１が「第２の所定温度」に相当する。

【００３６】図５に戻り、Ｓ１４では、変化分基本値Ｄ
ｓｌｆｂが変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘ以下であるか否か
を判定する。ＤｓｌｆｂがＤｓｌｆｍｘ以下であると判
定した場合はＳ１５へ進み、それ以外の場合はＳ１６へ
進む。Ｓ１５では、堆積量変化分Ｄｓｌｆに変化分基本
値Ｄｓｌｆｂを設定する（Ｄｓｌｆ＝Ｄｓｌｆｂ；但
し、Ｄｓｌｆｂ≦Ｄｓｌｆｍｘ）。Ｓ１６では、堆積量
変化分Ｄｓｌｆに変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを設定する
（Ｄｓｌｆ＝Ｄｓｌｆｍｘ；但し、Ｄｓｌｆｂ＞Ｄｓｌ
ｆｍｘ）。

【００３７】Ｓ１７では、前回のルーチンにおいて推定
したＳ被毒量Ｓｓｌｆに堆積量変化分Ｄｓｌｆを加え
て、現時点でのＳｓｌｆを推定する（Ｓｓｌｆ＝Ｓｓｌ
ｆ＋Ｄｓｌｆ）。Ｓ１８では、Ｓ被毒量Ｓｓｌｆを所定
の範囲内に制限する。すなわち、Ｓｓｌｆが上限値ＳＳ
ＬＦＨを上回る場合はＳｓｌｆをＳＳＬＦＨとし、Ｓｓ
ｌｆが下限値ＳＳＬＦＬを下回る場合はＳｓｌｆをＳＳ
ＬＦＬとする。推定したＳｓｌｆは、その都度記憶して
おく。

【００３８】次に、スライスレベル設定ルーチンについ
て説明する。同ルーチンのフローチャートを示す図７に
おいて、Ｓ２１では、機関運転状態としてエンジン回転
数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆを読み込む。Ｓ２２では、Ｎ
ｅとＱｆとの積をスライスレベル設定指標Ｓｓｌｆｊｄ
ｇに設定する。Ｓｓｌｆｊｄｇは、回転数と負荷とに応
じて割り付けたマップから検索することもできる。

【００３９】Ｓ２３では、スライスレベルＳｓｌｆＳＬ
Ｈを算出する。ＳｓｌｆＳＬＨは、設定指標Ｓｓｌｆｊ
ｄｇに応じて割り付けた図８に示すマップから検索す
る。ＳｓｌｆＳＬＨは、Ｓｓｌｆｊｄｇが大きいときほ
ど、すなわち、Ｎｅが高く、かつＱｆが多いときほど小
さな値に設定される。Ｓ２４では、スライスレベルＳｓ
ｌｆＳＬＬを算出する。ＳｓｌｆＳＬＬは、図８（ｂ）
に示すマップから検索し、スライスレベルＳｓｌｆＳＬ
Ｈと同様にＳｓｌｆｊｄｇが大きいときほど小さな値に
設定される。但し、Ｓｓｌｆｊｄｇが一定のもとで、Ｓ
ｓｌｆＳＬＨよりも小さな値とされる（ＳｓｌｆＳＬＬ
＜ＳｓｌｆＳＬＨ）。

【００４０】次に、ＥＣＵ２１の動作をタイムチャート
により説明する。図９は、Ｓ被毒量Ｓｓｌｆの変化を示
している。ＥＣＵ２１は、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料
噴射量Ｑｆに基づいてスライスレベルＳｓｌｆＳＬＨ，
ＳｓｌｆＳＬＬを設定する（Ｓ４）。そして、現時点で
のＳ被毒量Ｓｓｌｆを、ＳＯｘがＮＯｘトラップ触媒２
に所定時間毎に堆積する量を積算することで推定する。
すなわち、図９（ｂ）に示すように、エンジン１から排
出されるＳＯｘの量に相当する変化分基本値Ｄｓｌｆｂ
と、ＮＯｘトラップ触媒２の活性状態に応じたＳＯｘ吸
収限界である変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘとのうち小さい
方の値を、堆積量変化分Ｄｓｌｆとして積算することで
推定する（Ｓ１７）。時刻ｔ１においてＳｓｌｆがスラ
イスレベルＳｓｌｆＳＬＨを上回ったと判定すると、Ｎ
Ｏｘトラップ触媒２の再生時期となったと判断し、再生
実行判定フラグＦｄｅｓを０から１に変更する（Ｓ
７）。

【００４１】ＮＯｘトラップ触媒２を再生させる際にＥ
ＣＵ２１は、堆積しているＳＯｘを除去するための処理
を次のように行う。ＮＯｘトラップ触媒２の再生のため
には、触媒２が所定の再生可能温度（ここでは、６００
℃）以上となっている必要がある。ディーゼルエンジン
からの排気ガスの温度は、通常はこの温度未満である。
従って、まず、ＮＯｘトラップ触媒２を再生可能温度に
まで加熱するべく、排気ガスの温度を上昇させるための
モードでエンジン１を運転させる。このモードでは、機
関出力のための燃料噴射後に更に燃料を噴射するポスト
噴射により、排気ガスの空気過剰率を低くする（リッチ
にする）ことで排気ガスの温度を上昇させる。あるい
は、絞り弁１４を制御したり、ＥＧＲ弁１９を制御した
りすることによっても排気ガスの温度を上昇させること
ができる。

【００４２】ＮＯｘトラップ触媒２が再生可能温度とな
ると、ＥＣＵ２１は、再生を実行するためのモードに移
らせる。すなわち、排気ガスの空気過剰率を略１とし、
ストイキ相当とすることで、ＮＯｘトラップ触媒２に堆
積しているＳＯｘを放出させる。ＮＯｘトラップ触媒２
を再生させているときのＳ被毒量Ｓｓｌｆは、図６に示
すマップにおいて、担体温度Ｔｍｐｂｅｄが６００℃以
上の領域で変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘが負の値に設定さ
れることで推定される。すなわち、再生中は、負の値を
持つＤｓｌｆｍｘを堆積量変化分Ｄｓｌｆに設定し（Ｓ
１６）、Ｓｓｌｆを逐次に減じていくことで推定する
（Ｓ１７）。時刻ｔ２においてＳｓｌｆがスライスレベ
ルＳｓｌｆＳＬＬを下回ったと判定すると、ＮＯｘトラ
ップ触媒２が再生したと判断し、フラグＦｄｅｓを１か
ら０に変更する（Ｓ９）。

【００４３】以上のように、本実施形態に係る排気ガス
浄化装置では、第１に、担体温度Ｔｍｐｂｅｄに基づい
て算出される変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘと、変化分基本
値Ｄｓｌｆｂとを比較し、小さい方の値を堆積量変化分
Ｄｓｌｆに設定することとした。換言すれば、ＮＯｘト
ラップ触媒２の活性状態に応じたＳＯｘ吸収限界を、量
としての変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘで定め、これと変化
分基本値Ｄｓｌｆｂとを比較して堆積量変化分Ｄｓｌｆ
を設定することとした。従って、Ｄｓｌｆｍｘを超えな
い限り、活性状態が悪いときであっても排出されたＳＯ
ｘの全量がＮＯｘトラップ触媒２に堆積するとの推定が
可能となる。一方、完全に活性しているときであって
も、Ｄｓｌｆｍｘを超えていれば一部のＳＯｘのみが堆
積するとの推定も可能となる。このように、本実施形態
によれば、簡単ながら、Ｓ被毒量Ｓｄｌｆを正確に推定
することができる。

【００４４】第２に、図６に示すように、ＳＯｘがＮＯ
ｘトラップ触媒２に堆積する温度Ｔ１〜Ｔ３の領域にお
いて、Ｔ３よりもやや低い温度Ｔ２以上のときに変化分
上限値Ｄｓｌｆｍｘを減少させるようにした。このた
め、燃焼によりＳＯｘが除去される分の収支結果として
Ｄｓｌｆｍｘを算出することができる。また、再生可能
温度Ｔ３以上の領域において、変化分上限値Ｄｓｌｆｍ
ｘを負の値に設定するとともに、担体温度Ｔｍｐｂｅｄ
が高いときほど小さな値として算出されるようにした。
このため、再生により減少するＳＯｘの量を、マップを
別途設けることなく変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘという１
つの基準を設定するだけで推定することができる。

【００４５】第３に、ＮＯｘトラップ触媒２の再生時期
の判断に際して、スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨをエン
ジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆに応じて、これらが
大きいときほど小さな値に変更するようにしたことで、
効率的にＳＯｘを除去することができる。ＮＯｘトラッ
プ触媒２の再生には触媒温度を上昇させる必要があると
ころ、このような運転状態では排気ガスが高温となって
いる（排気温度は、機関出力に概ね比例する傾向があ
る。）ので、再生のための排気ガスの温度上昇代が小さ
くてよい。このときにＳｓｌｆＳＬＨが小さな値に設定
されていれば、次の再生時期の判断が下り易くなる。す
なわち、排気ガスの温度上昇代が小さく、燃費をそれ程
悪化させなくて済む条件のもとでＮＯｘトラップ触媒２
の再生が積極的に行われることとなる。

【００４６】なお、本実施形態に関して、図５全体が堆
積量推定手段を構成し、図２のＳ４〜７が再生時期判断
手段を構成し、図２のＳ８，９と、排気ガスの昇温及び
その後の再生の実行のための処理とが再生制御手段を構
成し、温度センサ３２が担体温度検出手段を構成する。
また、図５において、Ｓ１２が基本値演算手段を構成
し、Ｓ１３が上限値演算手段を構成し、Ｓ１４〜１６が
堆積量変化分設定手段を構成する。

【００４７】以上では、図６において、ＮＯｘトラップ
触媒２を再生させる際のＳ被毒量Ｓｓｌｆの減少を、変
化分上限値Ｄｓｌｆｍｘを負の値に設定することで、Ｄ
ｓｌｆｍｘという１つの変数を用いて推定する場合を例
に説明した。しかしながら、他の実施形態として、例え
ば、同図に示す担体温度Ｔｍｐｂｅｄが再生可能温度Ｔ
３以上の領域でＤｓｌｆｍｘの値を０に設定するととも
に、再生時のために堆積量減少値マップを別に設定し、
これらのマップを再生実行判定フラグＦｄｅｓの値に応
じて使い分けることとしてもよい。このようにすれば、
ＮＯｘトラップ触媒２の再生時以外の通常時に排気ガス
が高温となった場合に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置を
備えるディーゼルエンジンの構成

【図２】ＮＯｘトラップ触媒再生処理ルーチンのフロー
チャート

【図３】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート

【図４】基本噴射量Ｍｑｄｒｖの設定

【図５】Ｓ被毒量推定演算ルーチンのフローチャート

【図６】変化分上限値Ｄｓｌｆｍｘの変化

【図７】スライスレベル設定ルーチンのフローチャート

【図８】スライスレベルＳｓｌｆＳＬＨ，ＳｓｌｆＳＬ
Ｌの設定

【図９】Ｓ被毒量Ｓｓｌｆの変化

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン２…ＮＯｘトラップ触媒３…ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）１１…吸気通路１４…絞り弁１５…インジェクタ１７…排気通路１８…ＥＧＲ通路１９…ＥＧＲ弁２１…エンジンコントローラ（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４ＺＦ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＫ (72)発明者三浦学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 (72)発明者白河暁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 AA01 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA20 BA24 DA10 DA27 EA11 EB01 EB22 EC04 FA07 FA10 FA20 FA33 FA38 3G091 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB13 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 BA34 CB02 CB07 DA01 DA02 DB06 DB10 DB13 EA01 EA05 EA07 EA16 EA18 EA30 EA31 FB10 GA06 GB17X HA14 HA15 HA39 HB05 HB06 4D048 AA06 AB07 BC01 BD01 BD02 DA01 DA02 DA13 DA20 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に備えられる排気ガス浄化装置で
あって、排気ガスに含まれるＮＯｘをトラップして除去するため
のＮＯｘトラップ触媒と、このＮＯｘトラップ触媒に堆積しているＳＯｘの量を推
定する堆積量推定手段と、推定された堆積量に基づいて前記ＮＯｘトラップ触媒が
再生時期にあることを判断する再生時期判断手段と、前記ＮＯｘトラップ触媒を再生させる際に、ＮＯｘトラ
ップ触媒に堆積しているＳＯｘを除去するための処理を
行う再生制御手段と、を含んで構成され、堆積量推定手段が、前記ＮＯｘトラップ触媒に所定時間
毎に堆積するＳＯｘの量である堆積量変化分を積算して
現時点でのＳＯｘの堆積量を推定するものである場合
に、機関から前記所定時間当たりに排出されるＳＯｘの量で
ある変化分基本値を算出する基本値演算手段と、ＳＯｘが前記ＮＯｘトラップ触媒に前記所定時間当たり
に堆積することができる量の、ＮＯｘトラップ触媒の活
性状態に応じた最大値である変化分上限値を算出する上
限値演算手段と、算出された変化分基本値及び変化分上限値のうち小さい
方の値を前記堆積量変化分に設定する堆積量変化分設定
手段と、を含んで構成される排気ガス浄化装置。
【請求項２】基本値演算手段が、機関回転数が高いとき
ほど、また燃料噴射量が多いときほど大きな値の変化分
基本値を算出する請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】前記ＮＯｘトラップ触媒の担体温度を検出
する担体温度検出手段を更に含んで構成され、上限値演算手段が、変化分上限値を検出された担体温度
に基づいて算出する請求項１又は２に記載の排気ガス浄
化装置。
【請求項４】上限値演算手段が、前記担体温度がＮＯｘ
トラップ触媒の活性温度よりも高い第１の所定温度未満
であるときに、前記担体温度が高いときほど大きな値の
変化分上限値を算出する一方、前記担体温度がこの所定
温度以上であるときに、前記担体温度が高いときほど小
さな値の変化分上限値を算出する請求項３に記載の排気
ガス浄化装置。
【請求項５】上限値演算手段が、前記担体温度が前記第
１の所定温度よりも低い第２の所定温度未満であるとき
に変化分上限値を０とする請求項４に記載の排気ガス浄
化装置。
【請求項６】前記第２の所定温度がＮＯｘトラップ触媒
の活性温度である請求項５に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】再生時期判断手段が、ＳＯｘの堆積量が第
１の所定値を上回った時に前記ＮＯｘトラップ触媒が再
生時期にあると判断し、再生制御手段が、ＳＯｘの堆積量が前記第１の所定値よ
りも小さな第２の所定値を下回った時に前記ＮＯｘトラ
ップ触媒の再生を終了する請求項１〜６のいずれかに記
載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】再生時期判断手段が、前記第１の所定値
を、機関回転数が高いときほど、また燃料噴射量が多い
ときほど小さな値に変更する請求項７に記載の排気ガス
浄化装置。