JP2005256717A - 内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 PMの推定堆積量PMsm≦BUpmである時(S122でYES)に、補正実行基準値Dpを補正実行基準値マップMAPdp(GA)から求め(S126)、排気圧力差ΔP/GAの値を判定している(S128)。そしてΔP/GA≧Dpである場合には(S128でYES)、推定堆積量PMsmと実堆積量とに乖離を生じた状態であるとして、増加補正量マップMAPadd(ΔP/GA)から求めた増加補正量PMadd(S132)にてPMsmを増加補正している(S134)。こうして推定堆積量PMsmを実堆積量に高精度に近づけ、あるいは一致させることができる。このことにより課題が達成されてPMの浄化を適切にでき、大量のPMが急激に燃焼する事態を防止できる。
【選択図】 図3
Description
請求項1に記載の内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置における粒子状物質の推定堆積量を計算し、該推定堆積量が基準堆積量より大きくなると前記排気浄化装置に粒子状物質浄化用昇温処理を加えることにより前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質を浄化する粒子状物質再生制御装置であって、前記排気浄化装置の前後での排気圧力差と前記排気浄化装置の下流側部分前後での排気温度差との一方又は両方を検出する前後差検出手段と、前記粒子状物質浄化用昇温処理により前記推定堆積量が補正判定基準範囲内に到達した時に、前記前後差検出手段にて検出された排気圧力差又は排気温度差が補正実行基準値よりも大きい場合には、前記排気圧力差又は前記排気温度差に基づいて前記推定堆積量を補正する推定堆積量補正手段とを備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置では、請求項1〜3のいずれかにおいて、前記推定堆積量補正手段は、前記補正実行基準値を、排気流量に基づいて設定することを特徴とする。
図1は上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジンと、内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置の機能を果たす制御システムとの概略を表す構成説明図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどについて同様な触媒構成を採用した場合においても適用できる。
尚、NOx吸蔵還元触媒36aとフィルタ38aとの間には第1排気温センサ44が配置されている。又、フィルタ38aと酸化触媒40aとの間において、フィルタ38aの近くには第2排気温センサ46が、酸化触媒40aの近くには空燃比センサ48が配置されている。
次にECU70により実行される処理の内、PM再生制御モード関係の処理について説明する。図2にPM再生制御モード実行判定処理、図3にPM再生制御処理のフローチャートを示す。各処理は一定の時間周期で割り込み実行される処理である。尚、PM再生制御処理(図3)は、PM再生制御モード実行判定処理(図2)の結果により実行開始が決定される処理である。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
[式1]
PMsm ← Max[PMsm+PMe−PMc,0]
ここで右辺のPM堆積量PMsmは、前回の本処理の実行時に算出されたPM堆積量PMsmである。Maxは[]内の数値の内で大きい方の数値を抽出する演算子である。したがって「PMsm+PMe−PMc」がプラスならば、「PMsm+PMe−PMc」の値がPM堆積量PMsmに設定されるが、マイナスになるとPM堆積量PMsmには「0g」が設定される。
そして推定堆積量PMsmが次第に低下することにより、終了判定値PMendの直前にて、PMsm≦BUpmとなると(S122でYES)、次に現在、S被毒回復制御モード時、あるいはS被毒回復制御モード要求時でないか否かが判定される(S124)。
[式2]
PMsm ← PMsm + PMadd
したがって図7のタイミングチャートに示すごとく、推定堆積量PMsmは実堆積量に近づくようにあるいは一致するように増加されることになる(t11)。
(イ).第2触媒コンバータ38内のフィルタ38aにおけるPMの詰まりに応じて、排気の流動抵抗が増加するのでフィルタ38a前後での排気圧力差(ΔP/GA)は大きくなる。推定堆積量PMsmと実堆積量とに乖離が存在しなければ、排気圧力差(ΔP/GA)は推定堆積量PMsmに対応していることになる。したがって推定堆積量PMsmが補正判定基準範囲内(≦BUpm)に到達した時に、差圧センサ50にて検出された排気圧力差(ΔP/GA)が補正判定基準範囲に対応した差であれば推定堆積量PMsmは正確に推定されていることになる。
(ロ).補正実行基準値Dpは、図4に示した補正実行基準値マップMAPdpから、吸入空気量GAに基づいて求めている。補正実行基準値マップMAPdpでは吸入空気量GAが大きいほど排気流量が多くなり排気流量の流動むらが少なくなる。このため、補正実行基準値Dpは、吸入空気量GAが大きいほど低く設定している。このようにすることにより、吸入空気量GAが大きければ補正実行基準値Dpを低くしても、あるいは吸入空気量GAが小さければ補正実行基準値Dpを高くすることにより、高精度に推定堆積量PMsmを補正するタイミングが決定でき、より高精度な増加補正量PMaddが得られる。したがって推定堆積量PMsmを、より高精度に補正でき、推定堆積量PMsmと実堆積量との乖離を、一層高精度に補償することができる。
本実施の形態では、前記図3の代わりに図8に示すPM再生制御処理が実行される。このPM再生制御処理(図8)では、排気圧力差(ΔP/GA)の判定の代わりに、下流側の排気浄化機構に相当するフィルタ38a前後における排気温度差ΔTHC(=thco−thci)が補正実行基準値Dth以上か否かを判定している。尚、補正実行基準値Dthは、ここでは一定値(例えば200〜300℃)を用いている。このためPM再生制御処理(図3)のステップS126,S128,S130,S132の代わりにステップS125,S127,S129,S131が実行される。これ以外の構成については前記実施の形態1と同じであるので同一の符号にて示している。
[式3]
ΔTHC ← thco − thci
そして排気温度差ΔTHCが補正実行基準値Dth以上か否かが判定される(S127)。ΔTHC<Dthであれば(S127でNO)、ステップS140に移行し、PMsm>PMendである限りは(S140でNO)、PM浄化用昇温処理が継続する(S146)。そしてPMsm≦PMendとなれば(S140でYES)、PM浄化用昇温処理は停止して(S142)、PM再生制御モードを完了する(S144)。この場合は前記図6のタイミングチャートに示したごとくである。
したがって前記図7のタイミングチャートに示した例と同様に推定堆積量PMsmは実堆積量に近づくようにあるいは一致するように増加されることになる。その後、PM浄化用昇温処理を燃え尽くし型であるバーンアップ型昇温処理に切り替える(S136)。このことによりバーンアップ型昇温処理が開始されるが、この時に推定堆積量PMsmと実堆積量とが乖離していたとしても、推定堆積量PMsmが、一旦、終了判定値PMendの直前の値である補正判定基準範囲上限値BUpm以下となっている。したがってバーンアップ型昇温処理を実行しても、大量のPMが急激に燃焼することによる過熱は生じない。
(イ).上流側の排気浄化機構であるNOx吸蔵還元触媒36aが先にPMの詰まりを生じた場合には、PM再生制御処理時にNOx吸蔵還元触媒36a内を排気が通過する経路が偏ってNOx吸蔵還元触媒36a内での反応熱が不十分となり、反応熱の発生が下流のフィルタ38a内に偏る事態が生じる。
(ロ).前記実施の形態1の(ニ)〜(ト)の効果を生じる。
本実施の形態では、前記図3の代わりに図10,11のフローチャートに示すPM再生制御処理を実行する。このPM再生制御処理(図10,11)は、前記図3と前記図8との処理を合成したものである。すなわち、排気圧力差ΔP/GAの判定(S128)と排気温度差ΔTHCの判定(S127)とのいずれかがYESと判定された場合に、ステップS150,S152,S131,S132,S134,S136への処理が可能とされている。尚、他の処理は前記図3又は前記図8と同じであり、図10,11では前記図3又前記図8と同一の処理については同一の符号にて示している。
上述した構成において、請求項との関係は、差圧センサ50、吸入空気量センサ24、第1排気温センサ44及び第2排気温センサ46が前後差検出手段に相当する。PM再生制御処理(図10,11)のステップS122、S124,S125,S126,S127,S128,S150,S152,S131,S132,S134が推定堆積量補正手段としての処理に相当する。
(イ).フィルタ38a前後の排気圧力差ΔP/GAとともに、排気温度差ΔTHCも判定しているので、推定堆積量PMsmと実堆積量との乖離を補償してPMの浄化を適切なものとすることができるとともに、より確実に大量のPMが急激に燃焼する事態を防止できる。
[実施の形態4]
本実施の形態では、前記実施の形態1に示した第1触媒コンバータと第2触媒コンバータとの2つの触媒コンバータの代わりに、図12に示すごとく前記実施の形態1のフィルタ38aと同じく、NOx吸蔵還元触媒をコーティングしたフィルタ138aが1つ配置されている。そして差圧センサ150はこのフィルタ138aの前後の差圧ΔPを検出し、第1排気温センサ144はフィルタ138aの内部の温度thciを検出している。第2排気温センサ46、空燃比センサ48、第3触媒コンバータ40、酸化触媒40aは実施の形態1と同じであるので同一の符号にて示す。
以上説明した本実施の形態4によれば、以下の効果が得られる。
(a).前記各実施の形態では、排気圧力差ΔP/GAの判定や排気温度差ΔTHCの判定がYESであった場合にはバーンアップ型昇温処理を実行していたが、このようなPM浄化用昇温処理において特別な昇温処理に切り替えるのではなく、通常のPM浄化用昇温処理を継続させても良い。
(c).前記各実施の形態において、吸入空気量センサ24にて吸入空気量GAを検出する代わりにディーゼルエンジン2の運転状態、例えばエンジン回転数NEと燃料噴射量とから排気流量をマップなどにより算出して、排気圧力差ΔP/GAではなく、排気圧力差=ΔP/排気流量として計算しても良い。又、補正実行基準値マップMAPdpを、排気流量に基づいて作成しても良い。
Claims (13)
- 内燃機関の排気系に設けられた排気浄化装置における粒子状物質の推定堆積量を計算し、該推定堆積量が基準堆積量より大きくなると前記排気浄化装置に粒子状物質浄化用昇温処理を加えることにより前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質を浄化する粒子状物質再生制御装置であって、
前記排気浄化装置の前後での排気圧力差と前記排気浄化装置の下流側部分前後での排気温度差との一方又は両方を検出する前後差検出手段と、
前記粒子状物質浄化用昇温処理により前記推定堆積量が補正判定基準範囲内に到達した時に、前記前後差検出手段にて検出された排気圧力差又は排気温度差が補正実行基準値よりも大きい場合には、前記排気圧力差又は前記排気温度差に基づいて前記推定堆積量を補正する推定堆積量補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。 - 内燃機関の排気系に上下流に連続して2つの排気浄化機構を配置した排気浄化装置における粒子状物質の推定堆積量を計算し、該推定堆積量が基準堆積量より大きくなると前記排気浄化装置に粒子状物質浄化用昇温処理を加えることにより前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質を浄化する粒子状物質再生制御装置であって、
下流側の前記排気浄化機構の前後での排気圧力差と排気温度差との一方又は両方を検出する前後差検出手段と、
前記粒子状物質浄化用昇温処理により前記推定堆積量が補正判定基準範囲内に到達した時に、前記前後差検出手段にて検出された排気圧力差又は排気温度差が補正実行基準値よりも大きい場合には、前記排気圧力差又は前記排気温度差に基づいて前記推定堆積量を補正する推定堆積量補正手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。 - 請求項1又は2において、前記推定堆積量補正手段は、前記排気圧力差又は前記排気温度差に基づいて前記推定堆積量を大きくするように補正するとともに、前記排気圧力差又は前記排気温度差が大きいほど、前記推定堆積量を、より大きく補正することを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記推定堆積量補正手段は、前記補正実行基準値を、排気流量に基づいて設定することを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項4において、前記推定堆積量補正手段は、前記補正実行基準値を、排気流量が大きいほど低く設定することを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項4又は5において、吸入空気量検出手段を備えて、前記推定堆積量補正手段は、該吸入空気量検出手段にて検出される吸入空気量を前記排気流量の代わりに用いることを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜6のいずれかにおいて、前記補正判定基準範囲は、前記粒子状物質浄化用昇温処理の完了直前の前記推定堆積量の範囲に設定されていることを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜6のいずれかにおいて、前記補正判定基準範囲は、前記粒子状物質浄化用昇温処理の完了時の前記推定堆積量に設定されていることを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜8のいずれかにおいて、前記推定堆積量補正手段は、補正後の前記推定堆積量から開始した計算により、該推定堆積量が補正判定基準範囲内に再度到達した時に、前記前後差検出手段にて検出された排気圧力差又は排気温度差が補正実行基準値よりも大きい場合には、前記推定堆積量に対する前記補正を繰り返すことを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項9において、前記推定堆積量補正手段は、前記排気圧力差又は前記排気温度差が補正実行基準値よりも大きい状態が継続することで、前記推定堆積量に対する補正の回数が停止判定回数に到達した場合には、現在の粒子状物質浄化用昇温処理については、以後、前記推定堆積量に対する前記補正は実行しないことを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜10のいずれかにおいて、前記排気浄化装置から硫黄成分を放出させて硫黄被毒から回復させる硫黄被毒回復制御の実行中あるいは硫黄被毒回復制御要求が生じた場合には、前記推定堆積量補正手段は、前記推定堆積量に対する補正は実行しないことを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜11のいずれかにおいて、前記排気浄化装置は排気中の粒子状物質を濾過するフィルタを基体として該フィルタ上にNOx吸蔵還元触媒の層が形成された排気浄化機構を配置していることを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
- 請求項1〜11のいずれかにおいて、前記排気浄化装置は上流側にNOx吸蔵還元触媒からなる排気浄化機構を配置し、下流側に排気中の粒子状物質を濾過するフィルタを基体として該フィルタ上にNOx吸蔵還元触媒の層が形成された排気浄化機構を配置していることを特徴とする内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置。
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