JP2006274911A - 後処理装置の昇温制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 後処理装置の排気浄化触媒に対するＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制する。
【解決手段】 昇温制御装置のＥＣＵ（１０）の目標ＨＣ供給量設定部（１０１）において、基本ＨＣ供給量設定部（１０２）は、触媒出口温度センサ（６２）により検出された触媒（４２）の下流側の排気温度に基づいて基本ＨＣ供給量を設定し、ＨＣ供給量補正部（１０３）は、触媒内上流温度センサ（６１）により検出された触媒（４２）の上流側の温度に基づいて基本ＨＣ供給量を補正して目標ＨＣ供給量を設定する。軽油添加インジェクタ（５０）は、目標ＨＣ供給量に基づき触媒の上流側で排ガス中に軽油（ＨＣ）を供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気浄化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタとを有する後処理装置の昇温制御装置に関し、特に、ＨＣ供給による触媒の過昇温を抑制するようにした昇温制御装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気中に含まれているパティキュレート（以下、ＰＭという）を大気中に放出すると大気汚染を招くことから、エンジン排気系にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）を設けてＰＭを捕集するようにしているが、捕集されたＰＭの増加に伴う排圧上昇によりエンジン性能が低下するおそれがあるため、ＰＭを燃焼除去してＤＰＦを再生するようにしている。また、エンジン低負荷時には排気温度が低いので、ＤＰＦ再生時にＨＣなどの未燃焼料をＤＰＦの上流側の排気中に供給し、ＤＰＦ上流に配された酸化触媒やＤＰＦに担持された酸化触媒により未燃焼料が酸化される際に生じる酸化熱を利用してＰＭを燃焼させることがある。但し、ＤＰＦ再生に好適な燃料供給量は吸入空気量や排気流量によっても変化するため、ＤＰＦ再生中にエンジン回転数が減少すると排気中の燃料濃度が過大になってＤＰＦ温度が過度に上昇するおそれがあり、また、排気流量が増加すると排気中の燃料濃度が過小になってＤＰＦ温度が充分に上昇せず、ＰＭが燃焼しない可能性がある。

そこで、特許文献１に記載の排気処理装置は、ＤＰＦの上流側および下流側に温度センサを設け、ＤＰＦへの燃料供給量を上流側温度センサにより検出された排気温度が上昇するにつれて減量する一方、吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量の増加に伴って増量するように算出し、この様に算出した燃料供給量を下流側温度センサにより検出されたＤＰＦ温度に応じて補正して、ＤＰＦ再生時のエンジン運転状態に適した燃料供給を行うようにしている。
特開平５−４４４３４号公報

特許文献１記載の排気浄化装置は、既述のように、上流側温度センサにより検出されたＤＰＦ上流側の排気温度に基づいて算出したＤＰＦへの燃料供給量を下流側温度センサにより検出されたＤＰＦ温度（実際はＤＰＦ下流側の排気温度）に応じて補正するが、ＤＰＦの上流側や下流側の排気温度はＤＰＦ再生時のＤＰＦ温度を必ずしも良好に反映するものではなく、ＤＰＦ再生時の燃料供給量を良好に制御することは実際には困難である。

また、排気浄化装置（後処理装置）の構成は種々であり、ＤＰＦと排気浄化触媒とを有する後処理装置の場合、排気浄化触媒にＨＣなどの未燃燃料を供給して触媒昇温を行うことがある。そして、この様な触媒昇温に際して、触媒の上流側や下流側の排気温度に基づくＨＣ供給制御を行うとすれば、触媒の上流側および下流側の排気温度が共に触媒温度を良好に代表するものではなく、触媒温度を良好に制御することは困難である。

例えば、昇温初期では触媒がその上流側端部から温度上昇し始めるので、触媒温度分布は触媒の上流側端部で触媒温度が高く且つ下流側端部で低いものとなるため、触媒の上流側端部の温度（図３に一点鎖線で示した触媒内上流温度）は、触媒へ流入する排気の温度である触媒上流側の排気温度（図３に二点鎖線で示した触媒入口ガス温度）や熱伝達遅れを伴う触媒下流側の排気温度（図３に実線で示した触媒出口ガス温度）よりも相当高くなる。従って、触媒入口または出口ガス温度（図３では触媒出口ガス温度）に基づいて決定した基本ＨＣ供給量を触媒出口または入口ガス温度（図３では触媒入口ガス温度）に応じて補正することにより設定した目標ＨＣ供給量になるようにＨＣ供給を行うと、触媒とくにその上流側端部が過昇温して上限触媒温度を大きく上回ることがあり（図３参照）、触媒がその分劣化するという不具合が生じる。

また、触媒温度が触媒のライトオフ温度よりも低い場合、触媒の浄化性能の低下によるＨＣスリップ（ＨＣが触媒により浄化されないまま大気中へ放出されること）を生じるおそれがあり、これを防止するためにＨＣ供給量が低減補正される。この様に、ＨＣスリップを防止するためのＨＣ供給量の低減補正は触媒温度がライトオフ温度を下回っているか否かに応じて行われるが、触媒の上流側や下流側の排気温度は実際の触媒温度を必ずしも反映せず、例えば、触媒上流側の排気温度はエンジン運転状態の推移によっては（例えば低負荷からのエンジン負荷の増大時などには）実際触媒温度を上回ることがある。この場合、図３に示すように触媒出口ガス温度に基づいて求めた基本ＨＣ供給量を触媒入口ガス温度に応じて補正する構成によれば、実際触媒温度がライトオフ温度を上回っていないにもかかわらず、ライトオフ温度を上回ったとの判定の下でＨＣ供給量の低減補正が解除されてしまい、その結果、ＨＣスリップが発生することになる。

これとは逆に、昇温初期に続く昇温維持時では、触媒温度（触媒内中心温度）が実際にはライトオフ温度以下に低下していないにもかかわらず、触媒入口ガス温度がライトオフ温度を下回ることがある。この場合、図３に示す構成によれば、触媒温度が実際にはライトオフ温度以下に低下していないにもかかわらずライトオフ温度以下に低下したとの誤判定がなされ、この誤判定に基づいてＨＣ供給量が不必要に低減補正されるため触媒温度が目標温度から大幅に低下してしまう。この結果、昇温効率が低下して昇温に時間がかかり、また、合計ＨＣ供給量が増大して燃費が悪化する。また、昇温維持時に目標温度に対して触媒温度が大きく変動することになる。

本発明の目的は、後処理装置の排気浄化触媒に対するＨＣ供給による触媒昇温の初期における触媒の過昇温を抑制するようにした後処理装置の昇温制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気管内に配され排気浄化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）とを有する後処理装置の昇温制御装置において、触媒出口温度センサにより検出された温度（触媒下流側の排気温度）に基づいて求めた基本ＨＣ供給量を触媒内上流温度センサにより検出された温度（触媒内上流温度すなわち触媒の上流側端部の温度）に基づいて補正することにより目標ＨＣ供給量を設定し、この目標ＨＣ供給量に基づき排気浄化触媒の上流側で排ガス中にＨＣを供給することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１のものにおいて、触媒内上流温度が触媒のライトオフ温度よりも低いときに目標ＨＣ供給量を低減補正することを特徴とし、例えば、基本ＨＣ供給量を低減補正して目標ＨＣ供給量を設定する。
請求項３の発明は、請求項１または２のものにおいて、触媒内上流温度が上限触媒温度よりも高いときには目標ＨＣ供給量を低減補正することを特徴とし、例えば、基本ＨＣ供給量を低減補正して目標ＨＣ供給量を設定する。

請求項１の発明では、触媒下流側の排気温度に基づいて求めた基本ＨＣ供給量を触媒内上流温度に基づいて補正することにより目標ＨＣ供給量を設定するので、触媒上流側での排ガス中へのＨＣ供給量を触媒の上流側端部における実際触媒温度に応じて精密に制御することができ、昇温初期に生じ易い触媒上流側端部の過昇温を確実に防止することができる。

すなわち、ＨＣ供給による昇温時、排気浄化触媒はその上流側端部から温度上昇し、次いで触媒の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、昇温初期には触媒上流側端部の温度上昇が顕著である一方、触媒の上流側や下流側の排気温度はその様な触媒温度よりも低く、実際触媒温度を代表しない。この様に実際の触媒温度よりも低い触媒温度が検出されるとＨＣ供給量が過大になるので、触媒上流側端部が過昇温されることになる。この点、触媒内上流温度センサは触媒内部において触媒の上流側端部に設けられ、同センサの出力は触媒上流側端部における温度を良好に反映するものとなっており、昇温初期の目標ＨＣ供給量をこのセンサ出力（触媒内上流温度）に基づいて設定することにより昇温初期の触媒上流側端部の過昇温を抑制することができる（図２を参照）。

請求項２の発明では、請求項１のものにおいて、触媒内上流温度が触媒ライトオフ温度よりも低いときに目標ＨＣ供給量を低減補正するので、ＨＣスリップを防止することができる。
既述のように低負荷からのエンジン負荷の増大時などに触媒上流側の排気温度が実際触媒温度よりも高くなることがあるため、触媒上流側の排気温度に基づくＨＣ供給量補正を伴う昇温制御の場合、触媒温度が実際にはライトオフ温度に達していないにもかかわらずライトオフ温度に到達したとの誤判定が行われてＨＣ供給量の低減補正が解除され、この結果、ＨＣ供給量が過大になってＨＣスリップが発生するおそれがある。また、昇温維持時に触媒上流側の排気温度が実際触媒温度よりも低くなることがあるため、触媒上流側の排気温度に基づくＨＣ供給量補正を伴う昇温制御にあっては、触媒温度が実際にはライトオフ温度を下回っていないにもかかわらずライトオフ温度以下に低下したとの誤判定が行われてＨＣ供給量の低減補正が不必要に行われ（図３参照）、この結果、ＨＣ供給による昇温が不充分になり、昇温効率が低下して昇温時間や燃費が増大することになる。

この点、請求項２の発明は触媒内上流温度センサにより検出される触媒内上流温度に基づいてライトオフ判定を行うものとなっており、ここで、触媒内上流温度センサは触媒内部において触媒の上流側端部に設けられ、同センサの出力（触媒内上流温度）は、低負荷からの負荷増大時や昇温維持時などにおける実際の触媒温度とくに触媒の排ガス流れ方向における上流側端部の温度を良好に反映するものになっている。従って、触媒内上流温度に基づくライトオフ判定によれば、特に、低負荷からの負荷増大時や昇温維持時などにおいてライトオフ判定を正確に行うことができ、この結果、低負荷からの負荷増大時に生じ易い昇温初期におけるＨＣの過剰供給によるＨＣスリップや、昇温維持時に生じ易いＨＣ供給不足による昇温効率の低下を未然に防止することができる。この様に、昇温初期および昇温維持時に適正なＨＣ供給を行うことができるので、触媒の過昇温を抑制しつつ効率良く昇温および触媒温度維持を行え、昇温制御性を向上することができ、昇温時間の短縮、昇温の効率向上、燃費低減を図ることができる。

請求項３の発明では、触媒内上流温度が上限触媒温度よりも高いときに目標ＨＣ供給量を低減補正するので、昇温初期に生じ易い過剰なＨＣ供給による触媒の過昇温を抑制することができる。すなわち、触媒内上流温度センサは触媒内部において触媒の上流側端部に設けられ、同センサの出力（触媒内上流温度）は触媒上流側端部における温度を良好に反映するものとなっており、この触媒内上流温度が上限触媒温度を上回ったときに目標ＨＣ供給量を低減補正することにより過剰なＨＣ供給を確実に抑制することができ、従って、昇温初期に生じやすい過剰なＨＣ供給による触媒の過昇温を抑制可能である（図２を参照）。なお、上限触媒温度を上回るとＨＣ供給を抑制することができるので、上限触媒温度を上回るまではＨＣ供給を積極的に行って昇温を短時間内に完了することもできる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による後処理装置の昇温制御装置を説明する。
図１において、参照符号１は、エンジンたとえばコモンレール式ディーゼルエンジンを示し、参照符号１０は、エンジン制御装置および昇温制御装置の主要部をなす電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を示す。

詳細な図示を省略するが、コモンレール式ディーゼルエンジン１は、ニードル弁ならびにこのニードル弁の先端側および基端側に設けられた燃料室および制御室を有した燃料インジェクタを気筒毎に備え、燃料室および制御室は燃料通路を介して蓄圧室に接続され、制御室は燃料戻し通路を介して燃料タンクに接続されている。そして、ＥＣＵ１０の制御下で、燃料インジェクタに設けられた電磁弁が開くと、蓄圧室内から供給された高圧燃料が燃料インジェクタを通じてエンジン１の燃焼室に噴射され、電磁弁が閉じると燃料噴射が終了するものとなっており、このように電磁弁の開閉弁時期を制御することで燃料噴射開始・終了時期（燃料噴射量）が調節される。

エンジン１は、吸気マニホールド１１に接続された吸気管１２と、排気マニホールド１３に接続された排気管１４とを有している。吸気管１２の途中には、過給機２０のコンプレッサ２１とインタークーラ３１と吸気スロットル弁３２が配されている。吸気スロットル弁３２の開度は、吸気スロットル弁駆動部３３を介してＥＣＵ１０により可変調整される。吸気スロットル弁３２の開度を絞ることにより排気温度を上昇させることができる。一方、排気管１４の途中には、過給機２０のタービン２２、排気ブレーキ１５、軽油添加インジェクタ５０、後処理装置４０および図示しないマフラが設けられている。

過給機２０のコンプレッサ２１とタービン２２は同期回転可能に連結され、エンジン１から排出される排気ガスの流れにより発生したタービン２２の回転力によりコンプレッサ２１を回転させ、コンプレッサ２１により加圧された吸気をエンジン１に供給するようになっている。この際、加圧されて高温になった空気はインタークーラ３１で冷却され、これにより吸入空気の密度を高めて充填効率を向上させてエンジン出力を増大するようにしている。

過給機２０にはタービン２２をバイパスする排気バイパス通路（図示略）が設けられ、このバイパス通路の途中に設けられた過給機２０のウエイストゲート２３をウエイストゲート駆動部２４を介してＥＣＵ１０により開閉制御して、タービン（コンプレッサ）回転を増減させて吸気管１２に供給される吸気の圧力を増減するようになっている。過給機ウエイストゲート２３を開くことにより排気温度を上昇させることができる。同様に、排気ブレーキ駆動部１６を介してＥＣＵ１０により排気ブレーキ１５を開閉可能になっており、排気ブレーキ１５を閉じることにより排気昇温可能である。

図１中、参照符号３６は、排気マニホールド１３から吸気管１２に延びるＥＧＲ通路を示し、このＥＧＲ通路３６を介して排ガスの一部を再還流ガスとしてエンジン１に供給するようになっている。ＥＧＲ通路３６の途中には、再還流ガスを冷却してエンジン１へのガス充填密度を高めるＥＧＲクーラ３７と、再還流ガスのエンジン１への供給および供給遮断のためのＥＧＲ弁３８が設けられている。ＥＧＲ弁３８は、ＥＧＲ弁駆動部３９を介してＥＣＵ１０により開閉制御または開度調整される。

後処理装置４０は、これに流入した排ガスに含まれるＮＯｘおよびＰＭを低減するものである。本実施形態の後処理装置４０は、ＰＭを捕集して燃焼除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１と、ＤＰＦ４１の前段に配され軽油添加インジェクタ５０から供給された軽油（ＨＣ）を還元剤として用いて排ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵触媒（排気浄化触媒）４２と、ＤＰＦ４１の後段に配され例えば余剰のＨＣを酸化する後段触媒４３とを有している。

軽油添加インジェクタ５０は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に軽油（ＨＣ）を噴射するものであり、軽油添加インジェクタ駆動部５１を介してＥＣＵ１０により開閉制御されるものになっており、この際、軽油添加インジェクタ５０からの軽油の噴射量は、例えばエンジン回転数、燃料噴射量、触媒下流側の排気温度、および、目標触媒温度と実際触媒温度との偏差に基づいて決定される。

図１中、参照符号６１は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において排ガス流れ方向にみて触媒４２の上流側端部（前部）に設けられた触媒内上流排気温度センサ（触媒内上流温度センサ）であり、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部に形成された図示しない孔を挿通する温度検出端を有し、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部における排気温度（触媒温度）を検出するようになっている。また、参照符号６２は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の下流側に配された温度検出端を有して触媒下流側における排気温度を検出する触媒出口排気温度センサ（触媒出口温度センサ）である。温度センサ６１により検出された触媒温度データおよび温度センサ６２により検出された排気温度データは昇温制御（触媒温度制御）に供される。

更に、ＥＣＵ１０には負荷センサ７１、クランク角センサ７２などの各種センサが接続されている。負荷センサ７１は、図示しないアクセルペダルの踏込量すなわちアクセル開度をエンジン負荷として検出し、クランク角センサ７２は、エンジン１のクランクシャフト（図示略）の回転をエンジン回転数として検出するものである。
ＥＣＵ１０は、負荷センサ７１により検出されたエンジン負荷とクランク角センサ７２により検出されたエンジン回転数とに基づいてエンジン１の運転領域を判別し、エンジン運転域に応じてエンジン１の各インジェクタ（図示略）の電磁弁をオンオフして燃料噴射時期および燃料噴射量を制御するものになっている。

上記構成のディーゼルエンジン１は、公知のように、リーン空燃比で運転され、このリーン空燃比運転中、エンジン１から排出される排ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）がＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵される。そして、ＮＯｘ吸蔵量が一定以上まで増大すると、エンジン１のリッチスパイク運転が行われ、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸蔵されていたＮＯｘが放出され、還元除去される。また、燃料中に含まれる硫黄分によりＮＯｘ吸蔵触媒４２がＳ被毒されるとＮＯｘ吸蔵触媒４２の排ガス浄化作用が低下するので、ＮＯｘ吸蔵触媒４２に吸着されたＳ成分を還元除去するＳパージを行うべく、燃料噴射時期を遅角したり膨張行程後半で追加燃料を噴射し更には排気ブレーキ１５や過給機ウエイストゲート２３等の吸排気アクチュエータをオン動作させるなどの、排気温度（触媒温度）を上昇させるための昇温制御が実施される。

また、排ガス中に含まれるＰＭの大気中への排出量を低減するため、ＰＭがＤＰＦ４１により捕集されるが、ＰＭ捕集量が一定以上まで増大するとＤＰＦ４１の目詰まりによる排圧上昇によってエンジン運転性能が低下するおそれがあるので、捕集されたＰＭを燃焼除去してＤＰＦ４１を再生するため、昇温制御が実施される。
本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵触媒４２のＳパージ時やＤＰＦ４１の再生時の昇温制御にあたり、ＥＣＵ１０の制御下で軽油添加インジェクタ５０を例えば所定のデューティ比で周期的に開作動させて排ガス中に軽油（ＨＣ）を噴射し、これによりＨＣ供給を行って排気温度（触媒温度）を上昇させるものとなっている。なお、排気昇温を更に促進するため、例えば排気ブレーキ１５を閉じると共に過給機ウエイストゲート２３を開くなど、排気ブレーキ１５、ウエイストゲート２３、吸気スロットル弁３２、ＥＧＲ弁３８等の吸排気アクチュエータを排気流量減少方向に制御するようにしてもよい。

上記の昇温制御自体は基本的には従来の昇温制御と変わるところはないが、本発明は、ＨＣ供給による昇温における目標ＨＣ供給量の設定に特徴がある。すなわち、触媒出口温度センサ６２により検出された温度（ＮＯｘ吸蔵触媒４２の下流側における排気温度）に基づいて基本ＨＣ供給量を求め、更に、この基本ＨＣ供給量を触媒内上流温度センサ６１により検出された温度（触媒内上流温度）に基づいて補正することにより目標ＨＣ供給量を求めるものになっている。

上記の昇温制御に関連して、図１に示すように、ＥＣＵ１０は目標ＨＣ供給量を設定するＨＣ供給量設定部１０１を備えている。このＨＣ供給量設定部１０１は、触媒出口温度センサ６２に接続された基本ＨＣ供給量設定部１０１と、触媒内上流温度センサ６１に接続されたＨＣ供給量補正部１０３とを有している。
本実施形態において、基本ＨＣ供給量設定部１０１は、例えば、エンジン回転数、燃料噴射量、および、触媒出口温度センサ６２により検出された触媒下流側の排気温度に基づいて基本ＨＣ供給量を求めるものになっており、また、ＨＣ供給量補正部１０３は、触媒内上流温度センサ６１により検出された触媒内上流温度と目標触媒温度との偏差に応じて基本ＨＣ供給量を補正して目標ＨＣ供給量（ここでは軽油添加インジェクタ５０からの軽油の目標噴射量）を求めるようになっている。

そして、目標軽油噴射量（目標ＨＣ供給量）に従って軽油添加インジェクタ駆動部５１が動作し、これにより、軽油添加インジェクタ５０（ＨＣ供給手段）から目標量の軽油（ＨＣ）が噴射されることになる。
さて、ＨＣ供給による昇温時、ＮＯｘ吸蔵触媒４２はその上流側端部から温度上昇し、次いで、触媒４２の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、昇温初期にはＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部の温度上昇が顕著になる。従って、一般には、ＨＣ供給量が過大になって触媒上流側端部が過昇温され易い。

例えば、図３に示すように触媒出口ガス温度に基づいてＨＣ供給制御を行うと共に触媒入口ガス温度に基づいてＨＣ供給量を補正する場合、ＨＣ供給による昇温の初期のＨＣ供給量が過大になって触媒の上流側端部が過昇温されてしまう。図３において、実線および二点鎖線は触媒の下流側および上流側の温度センサによりそれぞれ検出される触媒出口ガス温度および触媒入口ガス温度を示し、また、破線および一点鎖線は触媒内中心温度および触媒内上流温度（例えば触媒内部における触媒の中心部および上流側端部での排ガス温度）を示す。

ＨＣ供給による昇温の初期には、ＮＯｘ吸蔵触媒４２はその上流側端部から温度上昇し、次いで、触媒４２の中心部ないし下流側端部の温度が上昇するため、触媒出口ガス温度は触媒温度とくに触媒上流側端部の温度（触媒内上流温度）の上昇に対して相当の遅れをもって上昇することになる。また、触媒入口ガス温度は触媒４２への流入排気の温度を表すものであって触媒内上流温度よりも相当に低い。従って、触媒入口および出口温度は共に実際の触媒温度を代表しない。それにも関わらず、図３の場合のように触媒入口および出口ガス温度に基づいてＨＣ供給制御を行うと、触媒に対するＨＣ供給量が過大になり、触媒内上流温度が図３に示すように増大する。すなわち、触媒上流側端部が過昇温されてしまい、触媒が劣化することになる。特にＮＯｘ吸蔵触媒の場合、触媒がその一部でも過昇温による劣化をきたすと、触媒のＮＯｘ浄化性能の低下が問題になる。

この点、本実施形態の昇温制御装置は、触媒出口温度センサ６２により検出した触媒下流側の排気温度（図２に実線で示す）に基づいて決定した基本ＨＣ供給量を、触媒内上流温度センサ６１により検出した触媒内上流温度（図２に一点鎖線で示す）に基づいて補正して目標ＨＣ供給量を設定し、これによりＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部の過昇温を抑制するようにしている。触媒内上流温度センサ６１は、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒４２の上流側端部に設けられ、このセンサ出力は触媒上流側端部の実際温度を良好に反映するものとなっている。従って、温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）に基づくＨＣ供給量補正を伴うＨＣ供給制御によれば、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側での排ガス中へのＨＣ供給量を精密に制御することができ、同触媒４２の上流側端部の過昇温を確実に抑制することができる。

特に、本実施形態では、触媒内上流温度が上限触媒温度（熱劣化しない範囲の上限温度よりも少し低い温度）よりも高いときに目標ＨＣ供給量を低減補正するので、昇温初期に生じ易い過剰なＨＣ供給による触媒の過昇温を抑制することができる。すなわち、触媒内上流温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）は既述のようにＮＯｘ吸蔵触媒４２の上流側端部における温度を良好に反映するものとなっており、この触媒内上流温度が上限触媒温度を上回ったときに目標ＨＣ供給量を低減補正することにより過剰なＨＣ供給を確実に抑制することができ、従って、昇温初期に生じやすい過剰なＨＣ供給による触媒の過昇温を抑制可能である（図２を参照）。なお、上限触媒温度を上回ったとき直ちにＨＣ供給を抑制することができるので、上限触媒温度を上回るまではＨＣ供給を積極的に行って昇温を短時間内に完了することができる。

更に、本実施形態では、触媒内上流温度が触媒ライトオフ温度よりも低いときに目標ＨＣ供給量を低減補正するので、ＨＣスリップを防止することができる。詳しくは、低負荷からのエンジン負荷の増大時などにあっては触媒入口ガス温度が実際触媒温度よりも高くなることがあるため、触媒入口ガス温度に基づくＨＣ供給量補正を伴う昇温制御の場合（図３）、触媒温度が実際にはライトオフ温度に達していないにもかかわらずライトオフ温度に到達したとの誤判定が行われてＨＣ供給量の低減補正が解除される結果、ＨＣ供給量が過大になってＨＣスリップが発生するおそれがある。また、昇温初期に続く昇温維持時に触媒入口ガス温度（図３に二点鎖線で示す）が実際触媒温度よりも低くなることがあるため、図３の昇温制御によれば、触媒温度が実際にはライトオフ温度を下回っていないにもかかわらずライトオフ温度以下に低下したとの誤判定が行われてＨＣ供給量の低減補正が不必要に行われるおそれがある。この場合、ＨＣ供給による昇温が不充分になり、昇温効率が低下して昇温時間や燃費が増大することになる。

この点、本実施形態は触媒内上流温度センサ６１により検出される触媒内上流温度（図２に一点鎖線で示す）に基づいてライトオフ判定を行うものとなっており、ここで、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の内部において触媒４２の上流側端部に設けられた触媒内上流温度センサ６１の出力（触媒内上流温度）は、低負荷からの負荷増大時や昇温維持時などにおける実際の触媒温度（とくに触媒４２の排ガス流れ方向における上流側端部の温度）を良好に反映するものになっているため、特に、低負荷からの負荷増大時や昇温維持時などにおいてもライトオフ判定を正確に行うことができる。この結果、低負荷からの負荷増大時に生じ易い昇温初期におけるＨＣの過剰供給によるＨＣスリップや、昇温維持時に生じ易いＨＣ供給不足による昇温効率の低下を未然に防止することができる。この様に、昇温初期および昇温維持時に適正なＨＣ供給を行うことができるので、ＮＯｘ吸蔵触媒４２の過昇温を抑制しつつ効率良く昇温および触媒温度維持を行え、昇温制御性を向上することができ、昇温時間の短縮、昇温の効率向上、燃費低減を図ることができる。

以上で本発明の好適実施形態による昇温制御装置についての説明を終了するが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態では、ＨＣ供給手段として軽油添加インジェクタを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、メイン噴射に続く膨張行程で追加燃料を噴射するポスト噴射を行うことにより排気管内にＨＣを供給するようにしても良い。また、上記実施形態ではＤＰＦの前段に配される排気浄化触媒としてＮＯｘ吸蔵触媒を用いたが、酸化触媒などのその他の触媒を前段触媒として用いても良い。また、後段触媒を設けることは必須ではない。その他、本発明はその発明の範囲内において種々に変形可能である。

本発明の一実施形態による後処理装置の昇温制御装置を示す概略図である。 図１に示した昇温制御装置による昇温制御の基礎となる触媒出口ガス温度および触媒内上流温度の時間的変化を、触媒入口ガス温度および触媒内中心温度の時間的変化と共に示す図である。 従来の昇温制御の基礎となる触媒出口ガス温度および触媒入口ガス温度の時間的変化を、触媒内上流温度および触媒内中心温度の時間的変化と共に示す図である。

符号の説明

１ エンジン
１０ ＥＣＵ
４０ 後処理装置
４１ ＤＰＦ
４２ ＮＯｘ吸蔵触媒
５０ 軽油添加インジェクタ（ＨＣ供給手段）
６１ 触媒内上流温度センサ
６２ 触媒出口温度センサ
１０１ 目標ＨＣ供給量設定部（ＨＣ供給量設定手段）
１０２ 基本ＨＣ供給量設定部
１０３ ＨＣ供給量補正部

Claims (3)

1. エンジンの排気管内に配され排気浄化触媒とディーゼルパティキュレートフィルタとを有する後処理装置の昇温制御装置において、
   上記排気浄化触媒の出口側の温度を検出する触媒出口温度センサと、
   上記排気浄化触媒の上流側端部の温度を検出する触媒内上流温度センサと、
   上記触媒出口温度センサにより検出された温度に基づいて求めた基本ＨＣ供給量を、上記触媒内上流温度センサにより検出された温度に基づいて補正することにより、目標ＨＣ供給量を設定するＨＣ供給量設定手段と、
   上記目標ＨＣ供給量に基づき上記排気浄化触媒の上流側で排ガス中にＨＣを供給するＨＣ供給手段と
   を備えることを特徴とする後処理装置の昇温制御装置。
2. 上記ＨＣ供給量設定手段は、上記触媒内上流温度センサにより検出された温度が上記排気浄化触媒のライトオフ温度よりも低いときには、上記目標ＨＣ供給量を低減補正することを特徴とする請求項１に記載の後処理装置の昇温制御装置。
3. 上記ＨＣ供給量設定手段は、上記触媒内上流温度センサにより検出された温度が上記排気浄化触媒の上限温度よりも高いときには、上記目標ＨＣ供給量を低減補正することを特徴とする請求項１または２に記載の後処理装置の昇温制御装置。

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