JP2016196829A - 触媒再生処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】再生劣化予測処理部M28は、所定時間T1にわたって硫黄被毒再生処理を実行したと仮定した場合の所定時間T1内のNSRの熱劣化の進行度合いΔCasを算出する。通常劣化予測処理部M30は、所定時間T1にわたって硫黄被毒再生処理を実行しないと仮定した場合の所定時間T1内のNSRの熱劣化の進行度合いΔCanを算出する。再生要求判定処理部M16は、上記再生処理を実行する場合の進行度合いΔCasと再生処理を実行しない場合の進行度合いΔCanとの乖離が所定の度合い以下である場合、硫黄被毒再生処理要求ありと判定する。これにより、硫黄被毒再生処理部M14では、NSRの硫黄被毒再生処理を実行する。
【選択図】図2
Description
1.内燃機関の排気通路に配置されたNOx触媒の再生処理を行う触媒再生処理装置において、前記NOx触媒の硫黄被毒量を算出する被毒量算出処理部と、前記硫黄被毒量が許容上限量を超えることを条件に、前記NOx触媒の温度を上昇させて硫黄被毒量を低減する再生処理を実行する硫黄被毒再生処理部と、前記再生処理を所定時間にわたって実行したと仮定した場合の前記所定時間内の前記NOx触媒の熱劣化の進行度合いと、当該再生処理を実行しないと仮定した場合の前記所定時間内の前記NOx触媒の熱劣化の進行度合いとの乖離が所定の度合い以下であるか否かを判定する再生要求判定処理部と、を備え、前記硫黄被毒再生処理部は、前記再生要求判定処理部によって前記乖離が所定の度合い以下であると判定されることを条件に、前記硫黄被毒量が前記許容上限量以下であっても前記再生処理を実行することを特徴とする。
再生処理の実行時間程度の期間においては、NOx触媒の温度の変化量がさほど大きくならない可能性が高い。このため、現在を始点として再生処理の実行時間程度の期間にわたる近未来のNOx触媒の温度を、現在のNOx触媒の温度によって高精度に近似することが可能である。このため、上記構成では、NOx触媒の現在の温度に基づき、乖離が所定の度合い以下であるか否かを判定することとした。
NOx触媒の性能は、熱劣化に依存する。ここで、NOx触媒の熱劣化度合いを考慮することなく、硫黄被毒量が許容上限量となることを条件に、再生処理を実行する場合には、熱劣化度合いが大きい場合に併せて許容上限量を設定することとなる。そしてこの場合、熱劣化が進行していないときには、未だ再生処理を実行しなくてもよいときに再生処理が実行される。これに対し、上記構成では、許容上限量をNOx触媒の温度の履歴に応じて設定することで、NOx触媒の熱劣化度合いに応じて許容上限量を可変設定することができる。このため、再生処理が実行されることを抑制することができ、ひいてはNOx触媒の熱劣化を抑制することができる。
図1に示す内燃機関10は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関、すなわち、ディーゼル機関である。内燃機関10の吸気通路12には、吸気通路12の流路断面積を調整するスロットルバルブ14が設けられている。そして、吸気通路12は、各気筒#1〜#4の燃焼室に接続されている。各気筒#1〜#4には、燃料噴射弁16a〜16dのそれぞれが設けられており、燃料噴射弁16a〜16dには、蓄圧配管18から燃料が供給される。蓄圧配管18には、高圧燃料ポンプ20によって加圧された燃料が供給される。燃料噴射弁16a〜16dから噴射された燃料と吸気通路12から燃焼室に流入した空気との混合気は、燃焼室の容積の縮小に伴って圧縮され、着火する。そして、燃焼に供された混合気は、排気として、排気通路22に排出される。
PM再生処理部M10は、内燃機関10の回転速度NEおよび噴射量Qに基づき、DPF32に補集されたPM量を推定し、推定したPM量が所定量以上となる場合、DPF32中のPMを燃焼除去するPM再生処理を行う。具体的には、内燃機関10のトルクに寄与して且つ最大の噴射量を有するメイン噴射mの後にポスト噴射poを実行することで、PMを燃焼除去する。なお、この際、DPF32における排気温の指令値は、PM再生用温度Tpmとされる。なお、図2には、これを、排気温センサ54によって検出される排気温TEXがPM再生用温度Tpmであると表現している。なお、図2には、メイン噴射mに先立つタイミングで周知のパイロット噴射piを行うことを記載している。ちなみに、PM再生処理部M10によって設定されるのは、ポスト噴射poであり、パイロット噴射piやメイン噴射mは、周知の別のロジックにて設定される。
図3に、再生要求判定処理部M16によって実行される処理の手順を示す。この処理は、再生要求判定処理部M16によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
なお、再生要求判定処理部M16は、ステップS16の処理を完了する場合や、ステップS20において否定判定する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
再生要求判定処理部M16によって硫黄被毒量Spが許容上限量Sthを超えると判定される場合、硫黄被毒再生処理部M14によって、内燃機関10の運転状態が硫黄被毒再生処理を実行可能な運転状態であるか否かを判定する。そして、硫黄被毒再生処理部M14は、実行可能な運転状態となると判定する場合、硫黄被毒再生処理を実行する。
(1)制御装置60は、乖離ΔΔが所定の度合いΔΔth以下であると判定する場合、硫黄被毒再生処理を実行するため、再生処理を実行しなかった場合と比較して、NSR30の劣化の進行度合いに大きな差は生じないものの、硫黄被毒量は低減される。そして、これにより、硫黄被毒量Spが許容上限量Sthを超える頻度を低下させることができる。硫黄被毒量Spが許容上限量Sthを超えると判定されて硫黄被毒再生処理が実行される場合、仮に硫黄被毒再生処理を実行しないと仮定した場合と比較して、NSR30の熱劣化が大きく進行するおそれがある。したがって、硫黄被毒量Spが許容上限量Sthを超える頻度を低下させることができる本実施形態によれば、NSR30の熱劣化の進行を抑制できる。
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。以下において、「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項と上記実施形態における事項との対応関係を符号等によって例示した部分があるが、これには、例示した対応関係に上記事項を限定する意図はない。
上記実施形態では、燃料に含まれている硫黄濃度を予め記憶しておき、都度の噴射量Qに硫黄濃度を乗算した値を積算することによって、硫黄被毒量を算出したが、これに限らない。たとえば、排気通路22のうち、NSR30の上流側に硫黄酸化物の濃度を検出するセンサを備え、同センサの検出値に基づき、硫黄被毒量を算出してもよい。
上記実施形態において、積算処理部M20bの出力値を車両の走行距離や内燃機関10の総稼働時間に応じて補正してもよい。
上記実施形態では、排気温TEXと所定時間T1と劣化度合いCdとから、熱劣化の進行度合いΔCanを算出したが、これに限らず、たとえば、排気温TEXと所定時間T1との2つのパラメータのみに基づき、熱劣化の進行度合いΔCanを算出してもよい。
上記実施形態では、劣化度合いCdと所定時間T1との2つのパラメータに基づき、熱劣化の進行度合いΔCasを算出したが、これに限らない。たとえば、再生処理中のNSR30の温度の平均値の予測値等を加味してもよい。なお、予測値は、たとえば、平均回転速度NEaおよび平均噴射量Qaによって算出することができる。
さらに、たとえば、熱劣化の進行度合いΔCasを予め定められた値としてもよい。
「再生劣化予測処理部について」の欄に記載したように、熱劣化の進行度合いΔCasを予め定められた値とする場合、図3のステップS18の処理を削除し、ステップS20の処理に代えて、熱劣化の進行度合いΔCanが閾値以上であるか否かの判定処理を実行するようにすることもできる。ここで、閾値は、熱劣化の進行度合いΔCasに応じて定められるものとなる。また、熱劣化の進行度合いΔCanと閾値とを比較するものに限らない。たとえば、ステップS20の処理に代えて、現在のNSR30の温度(排気温TEX)が閾値以上であるか否かの判定処理を実行してもよい。ここでの現在のNSR30の温度(排気温TEX)は、排気温TEXと所定時間T1との2つのパラメータのみに基づき熱劣化の進行度合いΔCanを算出する構成において、所定時間T1を予め設定された固定値とした場合の熱劣化の進行度合いΔCanに対応する。
所定時間T1の算出に際して、硫黄被毒量Spを加味してもよい。この場合、硫黄被毒量Spが多いほど、所定時間T1を長い値に設定すればよい。
ポスト噴射poの噴射量を操作して排気温TEXを制御するものに限らない。たとえば、内燃機関の排気通路22に、排気に燃料を添加する燃料添加弁を備える構成とし、燃料添加弁によって添加される燃料量を操作して排気温TEXを制御するものであってもよい。
排気温センサ54によって検出される排気温TEXをNSR30の温度と見なすものに限らない。たとえば、NSR30の上流側の温度を検出するセンサの検出値と、NSR30の熱容量とに基づき推定してもよい。また、回転速度NEおよび負荷に基づき、NSR30の温度を推定してもよい。
図3において、ステップS10,S12,S14,S16の処理と、ステップS18,S20,S16の処理とを、互いに独立に実行される処理としてもよい。この場合、再生用要求判定処理部が上限量設定処理部を備えない構成としてもよい。
上記実施形態では、硫黄被毒再生処理時におけるNSR30の温度が最高となることを想定したが、これに限らない。硫黄被毒再生処理時よりもNSR30の温度が高温となる状況が生じるものであっても、図3の処理を実行することで、硫黄被毒再生処理を実行する場合とされない場合とで熱劣化の進行度合いの乖離が小さいときに硫黄被毒再生処理を実行することができる。
内燃機関としては、圧縮着火式内燃機関に限らない。たとえばガソリン機関等の火花点火式内燃機関であってもよい。
Claims (8)
- 内燃機関の排気通路に配置されたNOx触媒の再生処理を行う触媒再生処理装置において、
前記NOx触媒の硫黄被毒量を算出する被毒量算出処理部と、
前記硫黄被毒量が許容上限量を超えることを条件に、前記NOx触媒の温度を上昇させて硫黄被毒量を低減する再生処理を実行する硫黄被毒再生処理部と、
前記再生処理を所定時間にわたって実行したと仮定した場合の前記所定時間内の前記NOx触媒の熱劣化の進行度合いと、当該再生処理を実行しないと仮定した場合の前記所定時間内の前記NOx触媒の熱劣化の進行度合いとの乖離が所定の度合い以下であるか否かを判定する再生要求判定処理部と、を備え、
前記硫黄被毒再生処理部は、前記再生要求判定処理部によって前記乖離が所定の度合い以下であると判定されることを条件に、前記硫黄被毒量が前記許容上限量以下であっても前記再生処理を実行することを特徴とする触媒再生処理装置。 - 前記再生要求判定処理部は、前記NOx触媒の現在の温度に基づき、前記乖離が所定の度合い以下であるか否かを判定する請求項1記載の触媒再生処理装置。
- 前記NOx触媒の現在の温度に基づき、前記再生処理を実行しないと仮定した場合の前記所定時間内の前記NOx触媒の熱劣化の進行度合いを予測する通常劣化予測処理部を備え、
前記再生要求判定処理部による前記NOx触媒の現在の温度に基づいた前記乖離が所定の度合い以下であるか否かの判定は、前記通常劣化予測処理部によって予測された熱劣化の進行度合いに基づいた前記乖離が所定の度合い以下であるか否かの判定である請求項2記載の触媒再生処理装置。 - 前記NOx触媒の温度の履歴に基づき、前記NOx触媒の劣化度合いを算出する劣化算出処理部を備え、
前記通常劣化予測処理部は、前記劣化算出処理部により算出される劣化度合いを加味して前記熱劣化の進行度合いを予測する請求項3記載の触媒再生処理装置。 - 前記NOx触媒の温度の履歴に基づき、前記NOx触媒の劣化度合いを算出する劣化算出処理部と、
前記劣化算出処理部により算出される劣化度合いに基づき、前記再生処理を前記所定時間にわたって実行したと仮定した場合の前記所定時間内のNOx触媒の熱劣化の進行度合いを予測する再生劣化予測処理部と、を備え、
前記再生要求判定処理部は、前記再生劣化予測処理部によって予測された前記熱劣化の進行度合いに基づき、前記乖離が所定の度合い以下であるか否かを判定する請求項1〜4のいずれか1項に記載の触媒再生処理装置。 - 所定期間における前記内燃機関の平均回転速度と平均噴射量とに基づき、前記再生処理を実行する場合に当該再生処理に要する時間を予測する再生時間予測処理部を備え、
前記所定時間は、前記再生時間予測処理部によって予測された時間である請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒再生処理装置。 - 前記NOx触媒の温度の履歴に基づき、前記許容上限量を設定する上限量設定処理部を備える請求項1〜6のいずれか1項に記載の触媒再生処理装置。
- 前記再生処理による前記NOx触媒の温度は、当該再生処理を実行しない場合における前記NOx触媒の温度の最高値よりも高い請求項1〜7のいずれか1項に記載の触媒再生処理装置。
Priority Applications (4)
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