JP2006132392A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 排気通路に設けられ、還元剤をNOx吸蔵触媒に直接供給する燃料供給手段と、燃料供給手段による還元剤の供給圧力を検出する添加圧力検出手段(42)と、NOx吸蔵触媒に対するNOxの吸蔵量を演算(52)するコントローラとを具備し、コントローラは、還元剤の供給圧力が略零のときには(54)、還元剤の供給に基づくNOxの吸蔵量の演算を禁止し(56)、且つ、気筒内をリッチ状態にし(58)、このリッチ状態に基づくNOxの吸蔵量の演算を実行して吸蔵したNOxを放出還元させる。
【選択図】 図2
Description
このリッチスパイクには筒内リッチと筒外リッチとによる方法がある。具体的には、筒内リッチとしては、大量の排ガス再循環(EGR)を実施して不完全燃焼による一酸化炭素(CO)の排出を利用する方法や、未燃燃料(HC)を排気行程中にポスト噴射により供給する方法がある。一方、筒外リッチとしては、還元剤としての上記HCを排気管に添加し、燃料をNOx吸蔵触媒に直接に供給する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、HCの供給中止や警告表示をするだけでは、コントローラでのNOx吸蔵量演算に誤差が生じる。そして、誤ったNOx吸蔵量に従って次回のNOxの放出還元を指示することになるため、排気中のNOxは還元処理されずにそのままスリップして大気中に放出されることが懸念される。このように、前記従来の技術では、還元剤がNOx吸蔵触媒に添加されていない場合の措置について依然として課題が残されている。
更に、請求項3記載の発明では、コントローラは、還元剤の供給圧力が略零のときには、ポスト噴射によるリッチスパイクを所定の規制下で実施させることを特徴としている。
また、請求項5記載の発明では、ポスト噴射によるリッチスパイクは、内燃機関の運転範囲が中負荷以下の範囲に規制されていることを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明によれば、ポスト噴射によるリッチスパイクによって筒外リッチの代用を図る一方、このポスト噴射には規制が設けられているので、ポスト噴射によるリッチスパイクに伴う弊害を極力低減可能となる。すなわち、筒外リッチと筒内リッチとの併用によって、還元剤がNOx吸蔵触媒に添加されていないときにも効率の良い排気浄化が行える。
また、請求項5記載の発明によれば、ポスト噴射によるリッチスパイクでは低NOx運転が実施されることから、ポスト噴射によるリッチスパイクの回数が減り、ポスト噴射によるリッチスパイクに伴う弊害の低減に寄与する。
図1は本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されるディーゼル機関(以下、単にエンジンという)1を示す。
同図に示されるように、エンジン1の各気筒2には燃料噴射装置を有した燃料供給系16が配設されている。この気筒2には、吸気弁6の開弁により燃焼室4に新気を導入させる吸気通路8と、排気弁18の開弁により燃焼室4からの排気を導出させる排気通路20とが接続されている。
一方、排気通路20の下流側の適宜位置にはNOx吸蔵触媒22が配設されている。NOx吸蔵触媒22は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のNOxを吸蔵するのに対し、排気空燃比がリッチ状態にて排気中に還元剤としての未燃燃料(HC)や一酸化炭素(CO)が存在するときに、吸蔵したNOxの放出還元を行う。なお、このNOx吸蔵触媒22は公知の構成である。
しかしながら、HCの供給圧力が燃圧センサ42で略零であるとされ、燃料状態モニタ部54から吸蔵量演算部52に信号が出力されたときには、吸蔵量演算部52では筒外リッチによるNOxの吸蔵量の演算を禁止する。具体的には、放出還元量切り換え部56では筒外リッチによるNOx放出還元量を零側に切り換え、現在のNOx吸蔵量の推定に反映させない。
そして、リッチスパイク切り換え部58では、燃料状態モニタ部54から信号が出力されたときには、ポスト噴射によって放出還元されたNOx放出還元量を選択する。次いで、吸蔵量演算部52では、NOxセンサ30及びNOxセンサ32からの各出力信号に基づく演算されたNOx吸蔵量からこのポスト噴射によるNOx放出還元量を減算し、現在のNOx吸蔵量を推定する。
詳しくは、ポスト噴射によるリッチスパイク回数や累計時間は、エンジン1の潤滑油の希釈限界に達するまでの回数内又は時間内とされている。これは、ポスト噴射によって供給された燃料はエンジン1の出力に寄与しないので、この燃料が燃焼室4の周壁等に沿ってクランクケース内に溜められている潤滑油を希釈し得るからである。上記規制を設けることにより、ダイリューションが防止される。
以上のように、本実施形態は燃料添加ラインの故障時のフェールセーフを図ることに着目したものである。
更に、フェールセーフとしてポスト噴射によるリッチスパイクを行う一方、このポスト噴射には規制が設けられているので、ポスト噴射に伴う弊害は極力低減される。
例えば、上記実施形態では、リッチスパイク方法を筒外リッチから筒内リッチに切り換えてフェールセーフを達成させるが、筒外リッチのみの構成でも適切なフェールセーフが達成可能である。
同図の場合には、吸蔵量演算部52は、NOxセンサ30、32からの各出力信号によってNOx吸蔵触媒22の入口側及び出口側のNOx量が得られ、吸蔵されているNOx吸蔵量を演算する。次いで、各種センサ30、32、34、36等の信号によってリッチスパイクの指示がなされると、筒外リッチによるNOx放出還元量がマップから設定される。
また、上述の図2及び図3を併せた排気浄化装置であっても良い。
次いで、燃圧センサ42によるHCの供給圧力がほぼ零になってHCがNOx吸蔵触媒22に添加されていないときには、吸蔵量演算部52では、放出還元量切り換え部56にて筒外リッチによるNOxの放出還元量を零と擬制する。
また、上記実施形態では、燃料状態モニタ部54では燃圧センサ42の検出値を監視しているが、流量センサの検出値を監視しても良い。更に、リッチスパイク切り換え部58では筒外リッチをポスト噴射に切り換えているが、この例の他、大量EGRを実施し、EGRバルブ28及び給気スロットル10を用いて不完全燃焼によるCOの排出を利用した筒内リッチに切り換えても良い。
2 気筒
20 排気通路
22 NOx吸蔵触媒
38 添加インジェクタ(燃料供給手段)
39 燃料添加ライン
42 燃圧センサ(添加圧力検出手段)
50 ECU(コントローラ)
52 吸蔵量演算部
54 燃料状態モニタ部
56 放出還元量切り換え部
58 リッチスパイク切り換え部
Claims (6)
- 内燃機関の気筒に連通する排気通路と、
該排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のNOxを吸蔵してリッチ運転時に該吸蔵されたNOxを放出還元するNOx吸蔵触媒と、
前記排気通路に設けられ、還元剤を前記NOx吸蔵触媒に直接供給する燃料供給手段と、
該燃料供給手段による前記還元剤の供給圧力を検出する添加圧力検出手段と、
前記NOx吸蔵触媒に対するNOxの吸蔵量を演算するコントローラとを具備し、
該コントローラは、前記還元剤の供給圧力が略零のときには、該還元剤の供給に基づくNOxの吸蔵量の演算を禁止し、且つ、前記気筒内をリッチ状態にし、該リッチ状態に基づくNOxの吸蔵量の演算を実行して吸蔵したNOxを放出還元させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記コントローラは、前記還元剤の供給圧力が略零のときには、該還元剤の供給に基づく前記NOxの放出還元量を零と擬制し、前記NOxの吸蔵量の演算に反映させない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。
- 前記コントローラは、前記還元剤の供給圧力が略零のときには、ポスト噴射によるリッチスパイクを所定の規制下で実施させる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。
- 前記ポスト噴射によるリッチスパイクは、リッチスパイク回数又は累計時間が前記内燃機関の潤滑油の希釈限界に達するまでの回数又は時間に規制されていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記ポスト噴射によるリッチスパイクは、前記内燃機関の運転範囲が中負荷以下の範囲に規制されていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 内燃機関の気筒に連通する排気通路と、
該排気通路に設けられ、リーン運転時に排気中のNOxを吸蔵してリッチ運転時に該吸蔵されたNOxを放出還元するNOx吸蔵触媒と、
前記排気通路に設けられ、還元剤を前記NOx吸蔵触媒に直接供給する燃料供給手段と、
該燃料供給手段による前記還元剤の供給圧力を検出する添加圧力検出手段と、
前記NOx吸蔵触媒に対するNOxの吸蔵量を演算するコントローラとを具備し、
該コントローラは、前記還元剤の供給圧力が所定の圧力に満たないときには、該検出された供給圧力に応じて前記還元剤の供給量を演算して該還元剤の供給に基づくNOxの吸蔵量の演算を行い、吸蔵したNOxを放出還元させることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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