JP2008019790A - 内燃機関用排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NOx触媒32に流入する排ガスの空燃比をA/Fセンサ33にて検出し、空燃比がリッチになるように噴射量指令値を設定するリッチパージ制御を行って還元用の燃料をNOx触媒32に供給し、リッチパージ制御中の空燃比とリッチパージ制御中の新気量とに基づいて、リッチパージ制御中に還元用として消費された総還元剤量を算出する内燃機関用排ガス浄化装置において、リッチパージ制御中よりも精度よく空燃比を検出できる空燃比領域に空燃比が制御された所定空燃比状態を設定し、リッチパージ制御中の噴射量指令値と所定空燃比状態での噴射量指令値との差である噴射量指令値差、および、A/Fセンサ33にて検出された所定空燃比状態での空燃比に基づいて、総還元剤量の値を補正する。
【選択図】図1
Description
う。したがって、定期的にリッチ状態を作ることにより、還元剤としての燃料をNOx触媒に供給して、吸蔵したNOxを還元・放出させてNOx触媒内のNOx吸蔵量を除去する処置をする。この処置を一般にリッチパージ制御と呼ぶ。
本発明の第1実施形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る排ガス浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。
なお、上述したように、NOxの還元を行っている期間中は、流出側空燃比AFoutはほぼストイキ(≒14.5)の値を示すため、式(1)中のAFoutは、第2A/Fセンサ34にて検出した値ではなく、空燃比値14.5として代用してもよい。
ステップS107において、リッチパージ制御によりNOx触媒32に吸蔵されていたNOxの還元が完了したか否かの判定は、流出側空燃比AFoutに基づいて行う。具体的には、流出側空燃比AFoutが所定値(例えば、14.3)以下になったとき、すなわちNOx触媒32内に吸蔵されていたNOxの還元が完了し、還元剤がNOx触媒32をすりぬけてきた状態になったときに、NOxの還元が完了したと判断する。
AFin=Ga/Q…式(4)
AFcor×(Q−ΔQ)/Q=AFin…式(5)
そして、リッチパージ制御中の真の瞬時還元剤量をDcalとすると、瞬時還元剤量Drichを算出する式(1)に式(5)を代入した下式(6)により、真の瞬時還元剤量Dcalを求めることができる。
そこで、ステップS205では、真の瞬時還元剤量Dcalや後述する総還元剤量補正係数Kを求めるために必要な情報を入手する。具体的には、ステップS101〜105で内部メモリに記憶したデータ、すなわち、リッチパージ制御中の噴射量指令値、流入側空燃比AFin、流出側空燃比AFout、新気量Ga、および瞬時還元剤量Drichを読み出すとともに、ステップS201で内部メモリに記憶した所定空燃比状態での噴射量指令値を読み出す。さらに、このステップS205では、リッチパージ制御中の噴射量指令値と所定空燃比状態での噴射量指令値とに基づいて、指令噴射量差ΔQを算出する。そして、ステップS206にて、式(6)に基づいて真の瞬時還元剤量Dcalを求める。
次に、ステップS209で求めた補正後総還元剤量Qlnt・calに基づいてNOx吸蔵量NOXfinを算出し(ステップS301)、算出したNOx吸蔵量NOXfinを記憶する(ステップS302)。ステップS301では、具体的には、総還元剤量とNOx吸蔵量との関係を調べて変換式を作成し、その変換式を内部メモリに記憶しておき、変換式を用いて補正後総還元剤量Qlnt・calからNOx吸蔵量NOXfinを算出する。なおステップS301は、本発明のNOx吸蔵量算出手段に相当する。
本発明の第2実施形態について説明する。図10は第2実施形態に係る排ガス浄化装置の作動例を示すタイムチャートである。
上記実施形態では、リッチパージ制御中に総還元剤量Qlntをリアルタイムに計算したが、リッチパージ制御が完了したあと、リッチパージ制御中の計測データをもとに総還元剤量Qlntを計算してもよい。
Claims (12)
- 噴射量指令値に対応した量の燃料を圧縮着火式内燃機関(1)の気筒内に噴射するインジェクタ(11)と、
前記内燃機関(1)の排気系に設置され、空燃比がリーンのときにNOxを吸蔵し、この吸蔵したNOxを空燃比がリッチのときに還元して放出するNOx触媒(32)と、
前記排気系において前記NOx触媒(32)の上流に設置されて空燃比を検出するA/Fセンサ(33)と、
前記内燃機関(1)に供給される新気量を検出する新気量検出手段(22)と、
空燃比がリッチになるように前記噴射量指令値を設定するリッチパージ制御を行って、還元用の燃料を前記NOx触媒(32)に供給させるリッチパージ制御手段(S101)と、
前記A/Fセンサ(33)にて検出された前記リッチパージ制御中の空燃比と前記新気量検出手段(22)にて検出された前記リッチパージ制御中の新気量とに基づいて、前記リッチパージ制御中に還元用として消費された燃料の総量である総還元剤量を算出する総還元剤量算出手段(S105、106)とを備える内燃機関用排ガス浄化装置において、
前記リッチパージ制御中よりも精度よく空燃比を検出できる空燃比領域に空燃比が制御された所定空燃比状態を設定する状態設定手段(S201)と、
前記リッチパージ制御中の噴射量指令値と前記所定空燃比状態での噴射量指令値との差である噴射量指令値差、および、前記A/Fセンサ(33)にて検出された前記所定空燃比状態での空燃比に基づいて、前記総還元剤量の値を補正する総還元剤量補正手段(S206〜209)とを備えることを特徴とする内燃機関用排ガス浄化装置。 - 前記総還元剤量補正手段(S206〜209)は、前記噴射量指令値差および前記所定空燃比状態での空燃比に基づいて、前記リッチパージ制御中の還元用燃料の供給状態を推定して、前記総還元剤量の値を補正するための補正係数を算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記総還元剤量算出手段(S105、106)は、前記リッチパージ制御中の所定期間内に還元用として消費された燃料の量である瞬時還元剤量を、前記リッチパージ制御中の空燃比と前記リッチパージ制御中の新気量とに基づいて算出した後に、この瞬時還元剤量を積算して前記総還元剤量を算出し、
前記総還元剤量補正手段(S206〜209)は、前記リッチパージ制御中の所定期間内に還元用として消費された燃料の量である瞬時還元剤量を、前記噴射量指令値差および前記所定空燃比状態での空燃比に基づいて推定し、
さらに、前記総還元剤量算出手段(S105、106)で算出した前記瞬時還元剤量を第1瞬時還元剤量とし、前記総還元剤量補正手段(S206〜209)で推定した前記瞬時還元剤量を第2瞬時還元剤量としたとき、
前記総還元剤量補正手段(S206〜209)は、前記第1瞬時還元剤量よりも前記第2瞬時還元剤量が大きい場合は、前記総還元剤量の値が大きくなるように前記総還元剤量の値を補正するとともに、前記第1瞬時還元剤量よりも前記第2瞬時還元剤量が小さい場合は、前記総還元剤量の値が小さくなるように前記総還元剤量の値を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関用排ガス浄化装置。 - 前記第1瞬時還元剤量の値は、前記リッチパージ制御中に算出された複数の瞬時還元剤量の値の平均値であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記第1瞬時還元剤量の値は、前記リッチパージ制御中に算出された複数の瞬時還元剤量の値のうちの最大値であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記総還元剤量補正手段(S206〜209)は、前記リッチパージ制御の実施時間が所定時間以上の場合は、前記リッチパージ制御中に算出された複数の瞬時還元剤量の値の平均値を前記第1瞬時還元剤量の値とし、前記リッチパージ制御の実施時間が所定時間未満の場合は、前記リッチパージ制御中に算出された複数の瞬時還元剤量の値のうちの最大値を前記第1瞬時還元剤量の値とすることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記所定空燃比状態は、前記リッチパージ制御と連続して設定されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記所定空燃比状態は、前記リッチパージ制御の直後に連続して設定されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記状態設定手段(S201)は、所定空燃比状態が設定されたときの空燃比を、14.2〜17.0に制御することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記状態設定手段(S201)は、所定空燃比状態が設定されたときの空燃比を、14.5〜16.0に制御することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記リッチパージ制御中の前記新気量と前記所定空燃比状態が設定されたときの前記新気量を等しくすることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
- 前記総還元剤量補正手段(S206〜209)にて補正された前記総還元剤量の値に基づいて、前記リッチパージ制御を開始する時点で前記NOx触媒(32)に吸蔵されていたNOxの量を推定するNOx吸蔵量算出手段(S301)を備えることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の内燃機関用排ガス浄化装置。
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