JP3951630B2 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの冷間始動時などの低温時のＮＯｘ及びＨＣの浄化を向上させる技術として、例えば、特開２０００−３４５８３２号公報に開示の技術が知られている。
この従来の技術は、エンジンの排気通路中に配置され低温時にＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ材と、その上流の排気通路に配置され低温時にＨＣをトラップするＨＣトラップ材とを備えることで、低温時にＮＯｘやＨＣが大気中に排出されることを防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＨＣトラップ材はその担体温度に関わらずＨＣをトラップできるが、ＮＯｘトラップ材はその担体温度が所定の温度（例えば１５０℃）以下では、ＮＯｘトラップ能が著しく低下し、ＮＯｘをほとんどトラップできない。
しかしながら、上記従来の技術は、ＮＯｘトラップ材の担体温度を考慮していないため、始動から所定の温度に達するまでの低温時は、排気中のＮＯｘをトラップできず大気中に排出してしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ＮＯｘトラップ材、更にはＨＣトラップ材を使用する場合に、トラップ材の担体温度やそのトラップ量に応じて、エンジンから排出されるＮＯｘ排出量、更にはＨＣ排出量を制御することで、特定のエミッションの大幅な悪化を招くことなく、効率的な排気浄化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、排気通路にＮＯｘトラップ材とＨＣトラップ材とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ＮＯｘトラップ材の担体温度を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＮＯｘトラップ材にトラップされたＮＯｘトラップ量を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＨＣトラップ材の担体温度を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＨＣトラップ材にトラップされたＨＣトラップ量を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量とからＮＯｘトラップ材のＮＯｘトラップ許容度を演算し、また前記ＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量とからＨＣトラップ材のＨＣトラップ許容度を演算し、これらのＮＯｘトラップ許容度とＨＣトラップ許容度とに基づいて、ＮＯｘトラップ許容度の方が大きい場合に、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させ、ＨＣトラップ許容度の方が大きい場合に、エンジンからＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させるようにして、エンジンからのＮＯｘ排出量及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に制御する排気制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明では、排気通路にＮＯｘトラップ材とＨＣトラップ材とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記ＮＯｘトラップ材の担体温度を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＮＯｘトラップ材にトラップされたＮＯｘトラップ量を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＨＣトラップ材の担体温度を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＨＣトラップ材にトラップされたＨＣトラップ量を直接的に若しくは推定等により間接的に検出する手段と、前記ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量、及び、前記ＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量から、エンジンから排出されるＮＯｘ排出量とＨＣ排出量との比の目標値を演算する一方、これらの比の実際値を演算し、実際値と目標値との大小に応じて、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させるか、エンジンからＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させるかして、前記目標値を達成するように、エンジンからのＮＯｘ排出量及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に制御する排気制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記ＮＯｘトラップ材は、ＮＯｘ還元機能を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１〜３の発明において、前記排気制御手段は、少なくとも燃料の噴射時期を制御するものであり、前記トレードオフの関係の下に、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させる場合、噴射時期を進角し、またＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させる場合、噴射時期を遅角することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１〜３の発明において、前記排気制御手段は、少なくともＥＧＲ率を制御するものであり、前記トレードオフの関係の下に、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させる場合、ＥＧＲ率を減少し、またＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させる場合、ＥＧＲ率を増大させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項１〜５の発明において、前記ＨＣトラップ材は、ＨＣ酸化機能を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２の発明によれば、ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量とに応じて、エンジンからのＮＯｘ排出量を制御することで、低温時にＮＯｘが排出されるのを防止できると共に、ＮＯｘトラップ量が飽和してＮＯｘが排出されるのを防止できる。
また、ＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量とに応じて、エンジンからのＨＣ排出量を制御することで、低温時にＨＣを確実にトラップできると共に、ＨＣトラップ量が飽和してＨＣが排出されるのを防止できる。
そして特に請求項１の発明によれば、ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量とからＮＯｘトラップ材のＮＯｘトラップ許容度を演算し、またＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量とからＨＣトラップ材のＨＣトラップ許容度を演算し、これらのＮＯｘトラップ許容度とＨＣトラップ許容度とに基づいて、エンジンからのＮＯｘ排出量及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に制御することで、ＮＯｘトラップ材及びＨＣトラップ材のトラップ能力を有効利用して、排気性能を向上させることができる。
そして特に請求項２の発明によれば、ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量、及び、ＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量から、エンジンから排出されるＮＯｘ排出量とＨＣ排出量との比の目標値を演算し、この目標値を達成するように、エンジンからのＮＯｘ排出量及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に制御することで、ＮＯｘトラップ材及びＨＣトラップ材のトラップ能力を有効利用して、排気性能を向上させることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ＮＯｘトラップ材はＮＯｘ還元機能を有しているので、その活性温度以上ではＮＯｘを還元浄化できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させる場合、噴射時期を進角し、またＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させる場合、噴射時期を遅角することで、エンジンからのＮＯｘ及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に確実に制御することができる。
請求項５の発明によれば、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させる場合、ＥＧＲ率を減少し、またＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させる場合、ＥＧＲ率を増大させることで、エンジンからのＮＯｘ及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に確実に制御することができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、ＨＣトラップ材はＨＣ酸化機能を有しているので、その活性温度以上ではＨＣを酸化浄化できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示すディーゼルエンジンのシステム図である。ディーゼルエンジン１において、吸気通路２より吸入された空気は、吸気絞り弁３を通過した後、マニホールド部４を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ（図示せず）により高圧化されてコモンレール５に送られ、各気筒の燃料噴射弁６から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼する。
【００２０】
エンジン１からの排気はマニホールド部７を経て排気通路８へ流出する。ここで排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路９によりＥＧＲ制御弁１０を介して吸気側へ還流される。
排気通路８には、排気浄化のため、ＮＯｘトラップ材として、還元触媒機能を持たせたＮＯｘトラップ触媒１１を配置してある。ＮＯｘトラップ触媒１１は、流入する排気の空燃比がリーンのときにＮＯｘをトラップし、ストイキ又はリッチのときにＮＯｘを脱離して還元浄化するものである。
【００２１】
更に、ＮＯｘトラップ触媒１１の下流には、ＨＣトラップ材として、酸化触媒機能を持たせたＨＣトラップ触媒１２を配置してある。実質的には、通常の酸化触媒にＨＣトラップ材を添加して、ＨＣトラップ機能付き酸化触媒としたものである。
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２、吸入空気量Ｑａ検出用のエアフローメータ２３、エンジン冷却水温Ｔｗ検出用の水温センサ２４等から、信号が入力されている。
【００２２】
また、特に本実施形態では、排気通路８のＮＯｘトラップ触媒１１上流（エンジン出口位置）にてエンジン１から排出されるＮＯｘ及びＨＣの各濃度を検出するＮＯｘセンサ２５及びＨＣセンサ２６が設けられ、同様に、排気通路８のＨＣトラップ触媒１２下流（触媒出口位置）にて排気中のＮＯｘ及びＨＣの各濃度を検出するＮＯｘセンサ２７及びＨＣセンサ２８が設けられており、これらの信号もコントロールユニット２０に入力されている。
【００２３】
更に、ＮＯｘトラップ触媒１１及びＨＣトラップ触媒１２には、これらの触媒担体温度の検出のため、触媒担体温度センサ（熱電対）２９、３０が設けられており、これらの信号もコントロールユニット２０に入力されている。
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁６への燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射指令信号、吸気絞り弁３への開度指令信号、ＥＧＲ制御弁１０への開度指令信号等を出力する。
【００２４】
ところで、このようなディーゼルエンジンでは、低温時にエンジン１から排出されるエミッションは完全暖機後と比較して悪化する。このため、ＮＯｘトラップ触媒１１やＨＣトラップ触媒１２を用いて、エンジン１から排出されるＮＯｘやＨＣをトラップし、エミッションを改善する方策がとられる。しかし、触媒のＮＯｘあるいはＨＣトラップ量には限界があるため、飽和量に近づくとトラップ能力の低下により、ＮＯｘやＨＣは触媒を通過し、そのまま大気へと放出されてしまう。
【００２５】
一方、エンジン１から排出されるＮＯｘとＨＣとは、一般的に、図２に示すようなトレードオフの関係、すなわち、ＨＣ排出量が減少すればＮＯｘ排出量が増大し（図中［１］）、逆にＮＯｘ排出量が減少すればＨＣ排出量が増大する（図中［２］）という関係にあり、このトレードオフの関係自体を改善することは困難である。
【００２６】
図３及び図４は、エンジン始動からのトータルでのＮＯｘ及びＨＣ排出量に対する各触媒でのトラップ量の変化を模式的に示している。
特に図３は、エンジン始動直後においてＨＣが少なく排出され、ＮＯｘが多く排出される場合を示し、また、ＨＣトラップ触媒が活性化する温度付近（１５０〜２００℃であり、ＮＯｘトラップ触媒の活性温度よりも低い）から、ＨＣとＮＯｘの排出量の大小関係が逆転する場合を示している。すなわち、始動直後は図２の［１］で運転し、途中で図２の［２］へ切換える場合を示している。
【００２７】
この場合、ＨＣトラップ触媒は常温時からトラップ機能を示すため、始動直後からＨＣをトラップする。一方、ＮＯｘトラップ触媒は常温ではトラップ機能がなく、一般に担体温度が１００〜１５０℃に達するとトラップを開始する。
このため、前半（ｔ１以前）では、エンジンよりＨＣが少なく、ＮＯｘが多く排出され、ＨＣはトラップされるので触媒出口位置でのＨＣ排出量は更に少ないが、ＮＯｘはほとんどトラップされることなくそのまま通過して、触媒出口位置でのＮＯｘ排出量が多くなり、多量のＮＯｘが大気に放出される。その後（ｔ１以後）、ＨＣが多く、ＮＯｘが少なく排出された場合、ＨＣトラップ触媒は活性温度に近づくためＨＣの浄化が行われ、引き続き触媒出口位置でのＨＣ排出量は少ない。この温度に達するころにはＮＯｘトラップ触媒もトラップ機能が出てくるが、それまでに排出されたＮＯｘが多いため、最終的に大気に放出されるＮＯｘ排出量が悪化する。
【００２８】
図４は、エンジン始動直後においてＨＣが多く排出され、ＮＯｘが少なく排出される場合を示し、また、ＨＣトラップ触媒が活性する温度付近（１５０〜２００℃）から、ＨＣとＮＯｘの排出量の大小関係が逆転する場合を示している。すなわち、始動直後は図２の［２］で運転し、途中で図２の［１］へ切換える場合を示している。
【００２９】
この場合、始動直後は、エンジンよりＨＣが多く、ＮＯｘが少なく排出され、ＨＣはＨＣトラップ触媒によりごく低温よりトラップされるため、ＨＣ排出量が比較的多くても、その大半をトラップすることができ、触媒出口位置でのＨＣ排出量を少なくすることができる。また、ＮＯｘについてはＮＯｘトラップ触媒のトラップ機能は発揮されないものの、エンジンから排出されるＮＯｘが少ないため、大気へのＮＯｘ放出量は少ない。
【００３０】
その後、ＨＣトラップ触媒でのＨＣトラップ量は飽和に近づくが、担体温度の上昇により、浄化作用が出てくるため、その大半が浄化される。一方、ＮＯｘトラップ触媒は、まだ活性温度には達しないものの、トラップ可能となり、また低温時のＮＯｘトラップをほとんどしていないため、飽和量までには十分余裕があり、エンジンからの排出されるＮＯｘが急増しても、これをトラップできるので、大気への放出量を抑えられる。
【００３１】
上記の説明では、分かりやすいように極端な例をあげたが、このようにエンジンから排出されるＮＯｘ及びＨＣ排出量を、触媒の担体温度やトラップ量などに応じて制御することで、トラップ能力を最大限有効利用して、ＮＯｘやＨＣの大気への放出を低減できることがわかる。
このため、本発明では、Ｎｏｘトラップ触媒１１及びＨＣトラップ触媒１２の担体温度やトラップ量に基づいて、エンジン１から排出されるＮＯｘ及びＨＣ排出量を前記トレードオフの関係に従って最適に制御するようにしており、かかるエンジンエミッション制御について、以下に詳細に説明する。
【００３２】
図５はコントロールユニット２０にて実行されるエンジンエミッション制御のフローチャートである。
Ｓ１０１では、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆを検出する。ここで燃料噴射量Ｑｆはエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度ＡＰＯとに応じてマップを参照して制御しているので、そのマップ（図示せず）から読込む。
【００３３】
Ｓ１０２では、排気流量Ｑｅｘｈを検出する。ここで排気流量Ｑｅｘｈは吸入空気量Ｑａより近似するものとする。
Ｓ１０３では、触媒担体温度Ｔｂｅｄを検出する。ここで触媒担体温度Ｔｂｅｄは各触媒について検出するが、以下では等しいものとして扱う。
Ｓ１０４では、エンジン出口位置でのＮＯｘ排出量ＥＯＥ＿ＮＯｘ及びＨＣ排出量ＥＯＥ＿ＨＣを検出する。ここでは、エンジン出口位置でのＮＯｘ及びＨＣの各濃度と、排気流量Ｑｅｘｈとから求める。
【００３４】
Ｓ１０５では、各触媒のＮＯｘトラップ量Ａｂｓ＿ＮＯｘ及びＨＣトラップ量Ａｂｓ＿ＨＣを推定する。例えば、エンジン出口位置でのＮＯｘ及びＨＣの各濃度と、触媒出口位置でのＮＯｘ及びＨＣの各濃度とから、濃度差を求め、これと排気流量Ｑｅｘｈとから求める。又は、エンジン出口位置でのＮＯｘ及びＨＣの各濃度と、排気流量Ｑｅｘｈと、触媒担体温度Ｔｂｅｄに応じた各触媒のトラップ率とから求めることもできる。この他、特開２０００−１３０１５４号公報や特開平８−１４０３５号公報に記載の推定方法を用いてもよい。
【００３５】
Ｓ１０６では、図６のサブルーチンに従って、現時点での各触媒のＮＯｘトラップ許容度Ｐｔ＿ＮＯｘ及びＨＣトラップ許容度Ｐｔ＿ＨＣ（どれくらいＮＯｘやＨＣをトラップできるのかを示す度合）を演算する。これはあとで詳細に説明する。
Ｓ１０７では、Ｓ１０６で演算したＮＯｘトラップ許容度Ｐｔ＿ＮＯｘとＨＣｘトラップ許容度Ｐｔ＿ＨＣとから、これらの許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘを演算する。
【００３６】
Ｓ１０８では、図７又は図８のサブルーチンに従って、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘに応じて、噴射時期又はＥＧＲ率を制御する。
これもあとで詳細に説明するが、基本的には、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘが１より大きい場合は、ＮＯｘ−ＨＣトレードオフ関係上で、ＮＯｘ小、ＨＣ大方向、すなわち図２の［２］方向へエミッション制御する。逆に、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘが１より小さい場合は、ＮＯｘ−ＨＣトレードオフ関係上で、ＮＯｘ大、ＨＣ小方向、すなわち図２の［１］方向へエミッション制御する。
【００３７】
次に、前記Ｓ１０６にて実行される図６のサブルーチン（ＮＯｘ及びＨＣトラップ許容度を演算するフロー）について説明する。
Ｓ２０１では、次式のごとく、各触媒のトラップ飽和量（Ｆｕｌｌ＿ＮＯｘ又はＦｕｌｌ＿ＨＣ）から、現時点までの各触媒のトラップ量（Ａｂｓ＿ＮＯｘ又はＡｂｓ＿ＨＣ）を減算して、各触媒のＮＯｘトラップ量残量ＴＦ＿ＮＯｘ及びＨＣトラップ量残量ＴＦ＿ＨＣを演算する。
【００３８】
ＴＦ＿ＮＯｘ＝Ｆｕｌｌ＿ＮＯｘ−Ａｂｓ＿ＮＯｘ
ＴＦ＿ＨＣ ＝Ｆｕｌｌ＿ＨＣ −Ａｂｓ＿ＨＣ
尚、Ｆｕｌｌ＿ＮＯｘ及びＦｕｌｌ＿ＨＣは予め実験により求めらている。
Ｓ２０２では、Ｓ２０１で演算した各触媒のトラップ量残量ＴＦ＿ＮＯｘ及びＴＦ＿ＨＣと、触媒担体温度Ｔｂｅｄとから、例えば図９及び図１０に示すようなマップを参照して、各触媒のＮＯｘトラップ速度Ｓａｂｓ＿ＮＯｘ及びＨＣトラップ速度Ｓａｂｓ＿ＨＣを演算する。
【００３９】
Ｓ２０３では、次式のごとく、Ｓ２０２で演算した各触媒のトラップ速度Ｓａｂｓ＿ＮＯｘ及びＳａｂｓ＿ＮＯｘと、エンジン出口位置でのＮＯｘ及びＨＣ排出量とのそれぞれの比をとることで、各触媒のＮＯｘトラップ許容度Ｐｔ＿ＮＯｘ及びＨＣトラップ許容度Ｐｔ＿ＨＣを演算する。
Ｐｔ＿ＮＯｘ＝Ｓａｂｓ＿ＮＯｘ／ＥＯＥ＿ＮＯｘ
Ｐｔ＿ＨＣ ＝Ｓａｂｓ＿ＨＣ ／ＥＯＥ＿ＨＣ
尚、ＥＯＥ＿ＮＯｘ及びＥＯＥ＿ＨＣはＳ１０４で求められている。
【００４０】
次に、前記Ｓ１０８にて実行される図７のサブルーチン（特に噴射時期制御によるエミッション制御のフロー）について説明する。
Ｓ３０１では、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから、例えば図１１のようなマップを参照して、噴射時期基本補正量ＭＨｏｓ＿ＩＴを演算する。
Ｓ３０２では、Ｓ１０７で求めた許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘから、例えば図１２のようなテーブルを参照して、噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴを演算する。
【００４１】
Ｓ３０３では、次式のごとく、噴射時期基本補正量ＭＨｏｓ＿ＩＴに噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴを乗じて、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴを演算する。
Ｈｏｓ＿ＩＴ＝ＭＨｏｓ＿ＩＴ×ＫＨｏｓ＿ＩＴ
このようにして、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴが演算されると、燃料噴射時期の制御に際し、これにより噴射時期の補正がなされる。
【００４２】
ここにおいて、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘが１より大きい場合、すなわちＮＯｘトラップ許容度に比べてＨＣトラップ許容度の方が大きく、ＨＣトラップ触媒に余裕がある場合は、図１２からわかるように、噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴをマイナス側に設定して、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴをマイナス側に大きくし、これにより噴射時期を遅角して、図２のトレードオフ関係上で［２］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を減少させ、ＨＣ排出量を増加させる。
【００４３】
逆に、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘが１より小さい場合、すなわちＨＣトラップ許容度に比べてＮＯｘトラップ許容度の方が大きく、ＮＯｘトラップ触媒に余裕がある場合は、図１２からわかるように、噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴをプラス側に設定して、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴをプラス側に大きく、これにより噴射時期を進角して、図２のトレードオフ関係上で［１］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を増加させ、ＨＣ排出量を減少させる。
【００４４】
次に、前記Ｓ１０８にて図７のサブルーチンに代えて実行される図８のサブルーチン（特にＥＧＲ率制御によるエミッション制御のフロー）について説明する。
Ｓ４０１では、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから、例えば図１３のようなマップを参照して、ＥＧＲ率基本補正量ＭＨｏｓ＿ＥＧＲを演算する。
【００４５】
Ｓ４０２では、Ｓ１０７で求めた許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘから、例えば図１４のようなテーブルを参照して、ＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲを演算する。
Ｓ４０３では、次式のごとく、ＥＧＲ率基本補正量ＭＨｏｓ＿ＥＧＲにＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲを乗じて、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲを演算する。
【００４６】
Ｈｏｓ＿ＥＧＲ＝ＭＨｏｓ＿ＥＧＲ×ＫＨｏｓ＿ＥＧＲ
このようにして、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲが演算されると、ＥＧＲ率の制御に際し、これによりＥＧＲ率の補正がなされる。
ここにおいて、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘが１より大きい場合、すなわちＮＯｘトラップ許容度に比べてＨＣトラップ許容度の方が大きく、ＨＣトラップ触媒に余裕がある場合は、図１４からわかるように、ＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲをプラス側に設定して、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲをプラス側に大きくし、これによりＥＧＲ率を大きくして、図２のトレードオフ関係上で［２］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を減少させ、ＨＣ排出量を増加させる。
【００４７】
逆に、前記許容度比Ｐｔ＿ＨＣ／Ｐｔ＿ＮＯｘが１より小さい場合、すなわちＨＣトラップ許容度に比べてＮＯｘトラップ許容度の方が大きく、ＮＯｘトラップ触媒に余裕がある場合は、図１４からわかるように、ＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲをマイナス側に設定して、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲをマイナス側に大きくし、これによりＥＧＲ率を小さくして、図２のトレードオフ関係上で［１］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を増加させ、ＨＣ排出量を減少させる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。システム構成は第１実施形態（図１）と同じであり、制御フローのみが異なる。
図１５は第２実施形態におけるエンジンエミッション制御のフローチャートである。
Ｓ５０１〜Ｓ５０５は、図５のＳ１０１〜Ｓ１０５と同じであるので、説明を省略する。
【００４９】
Ｓ５０６では、図１６のサブルーチンに従って、エンジン出口位置でのＮＯｘ排出量とＨＣ排出量との比の目標値として、目標ＨＣ／ＮＯｘ比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘを演算する。これはあとで詳細に説明する。
Ｓ５０７では、次式により、実際のＨＣ／ＮＯｘ比ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘを演算する。
【００５０】
ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ＝ＥＯＥ＿ＨＣ／ＥＯＥ＿ＮＯｘ
すなわち、Ｓ５０４で演算したエンジン出口位置でのＮＯｘ排出量ＥＯＥ＿ＮＯｘとＨＣ排出量ＥＯＥ＿ＨＣとの比をとって、実ＨＣ／ＮＯｘ比ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘを求める。
Ｓ５０８では、Ｓ５０６で演算した目標ＨＣ／ＮＯｘ比（ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ）と、Ｓ５０７で演算した実ＨＣ／ＮＯｘ比（ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ）とから、これらの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘを演算する。
【００５１】
Ｓ５０９では、図１７又は図１８のサブルーチンに従って、前記比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘに応じて、噴射時期又はＥＧＲ率を制御する。
これもあとで詳細に説明するが、基本的には、前記比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘが１より大きい場合は、ＮＯｘ−ＨＣトレードオフ関係上で、ＮＯｘ小、ＨＣ大方向、すなわち図２の［２］方向へエミッション制御する。逆に、前記比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘが１より小さい場合は、ＮＯｘ−ＨＣトレードオフ関係上で、ＮＯｘ大、ＨＣ小方向、すなわち図２の［１］方向へエミッション制御する。
【００５２】
次に、前記Ｓ５０６にて実行される図１６のサブルーチン（目標ＨＣ／ＮＯｘ比を演算するフロー）について説明する。
Ｓ６０１〜Ｓ６０２は、図６のＳ２０１〜Ｓ２０２と同じであるので、説明を省略する。
Ｓ６０３では、Ｓ６０２で演算した各触媒のＮＯｘトラップ速度Ｓａｂｓ＿ＮＯｘ及びＨＣトラップ速度Ｓａｂｓ＿ＨＣから、両者の比をとることで、
ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ＝Ｓａｂｓ＿ＨＣ／Ｓａｂｓ＿ＮＯｘ
として、目標ＨＣ／ＮＯｘ比ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘを求める。
【００５３】
次に、前記Ｓ５０９にて実行される図１７のサブルーチン（特に噴射時期制御によるエミッション制御のフロー）について説明する。
Ｓ７０１では、Ｓ３０１と同様、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから、例えば図１１のようなマップを参照して、噴射時期基本補正量ＭＨｏｓ＿ＩＴを演算する。
【００５４】
Ｓ７０２では、Ｓ５０８で求めた目標ＨＣ／ＮＯｘと実ＨＣ／ＮＯｘとの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘから、例えば図１９のようなテーブルを参照して、噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴを演算する。
Ｓ７０３では、Ｓ３０３と同様、次式のごとく、噴射時期基本補正量ＭＨｏｓ＿ＩＴに噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴを乗じて、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴを演算する。
【００５５】
Ｈｏｓ＿ＩＴ＝ＭＨｏｓ＿ＩＴ×ＫＨｏｓ＿ＩＴ
このようにして、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴが演算されると、燃料噴射弁の噴射時期の制御に際し、これにより噴射時期の補正がなされる。
ここにおいて、目標ＨＣ／ＮＯｘと実ＨＣ／ＮＯｘとの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘが１より大きい場合、すなわちエンジンから排出されるＮＯｘを少なくすべき場合は、図１９からわかるように、噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴをマイナス側に設定して、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴをマイナス側に大きくし、これにより噴射時期を遅角して、図２のトレードオフ関係上で［２］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を減少させ、ＨＣ排出量を増加させる。
【００５６】
逆に、目標ＨＣ／ＮＯｘと実ＨＣ／ＮＯｘとの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘが１より小さい場合、すなわちエンジンから排出されるＨＣを少なくすべき場合は、図１９からわかるように、噴射時期補正係数ＫＨｏｓ＿ＩＴをプラス側に設定して、噴射時期補正量Ｈｏｓ＿ＩＴをプラス側に大きく、これにより噴射時期を進角して、図２のトレードオフ関係上で［１］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を増加させ、ＨＣ排出量を減少させる。
【００５７】
次に、前記Ｓ５０９にて図１７のサブルーチンに代えて実行される図１８のサブルーチン（特にＥＧＲ率制御によるエミッション制御のフロー）について説明する。
Ｓ８０１では、Ｓ４０１と同様、エンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから、例えば図１３のようなマップを参照して、ＥＧＲ率基本補正量ＭＨｏｓ＿ＥＧＲを演算する。
【００５８】
Ｓ８０２では、Ｓ５０８で求めた目標ＨＣ／ＮＯｘと実ＨＣ／ＮＯｘとの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘから、例えば図２０のようなテーブルを参照して、ＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲを演算する。
Ｓ８０３では、Ｓ４０３と同様、次式のごとく、ＥＧＲ率基本補正量ＭＨｏｓ＿ＥＧＲにＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲを乗じて、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲを演算する。
【００５９】
Ｈｏｓ＿ＥＧＲ＝ＭＨｏｓ＿ＥＧＲ×ＫＨｏｓ＿ＥＧＲ
このようにして、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲが演算されると、ＥＧＲ制御弁及び／又は吸気絞り弁によるＥＧＲ率の制御に際し、これによりＥＧＲ率の補正がなされる。
ここにおいて、目標ＨＣ／ＮＯｘと実ＨＣ／ＮＯｘとの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘが１より大きい場合、すなわちエンジンから排出されるＮＯｘを少なくすべき場合は、図２０からわかるように、ＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲをプラス側に設定して、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲをプラス側に大きくし、これによりＥＧＲ率を大きくして、図２のトレードオフ関係上で［２］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を減少させ、ＨＣ排出量を増加させる。
【００６０】
逆に、目標ＨＣ／ＮＯｘと実ＨＣ／ＮＯｘとの比ＴＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘ／ＡＲ＿ＨＣ＿ＮＯｘが１より小さい場合、すなわちエンジンから排出されるＨＣを少なくすべき場合は、図２０からわかるように、ＥＧＲ率補正係数ＫＨｏｓ＿ＥＧＲをマイナス側に設定して、ＥＧＲ率補正量Ｈｏｓ＿ＥＧＲをマイナス側に大きくし、これによりＥＧＲ率を小さくして、図２のトレードオフ関係上で［１］の方向に制御することで、ＮＯｘ排出量を増加させ、ＨＣ排出量を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示すディーゼルエンジンのシステム図
【図２】 ＮＯｘとＨＣのトレードオフ関係を示す図
【図３】 ＮＯｘ及びＨＣ排出量に対するトラップ量の変化例１を示す図
【図４】 ＮＯｘ及びＨＣ排出量に対するトラップ量の変化例２を示す図
【図５】 第１実施形態でのエミッション制御のフローチャート
【図６】 ＮＯｘ及びＨＣトラップ許容度演算のフローチャート
【図７】 噴射時期補正量演算のフローチャート
【図８】 ＥＧＲ率補正量演算のフローチャート
【図９】 ＮＯｘトラップ速度演算用マップを示す図
【図１０】 ＨＣトラップ速度演算用マップを示す図
【図１１】 噴射時期基本補正量演算用マップを示す図
【図１２】 噴射時期補正係数演算用テーブルを示す図
【図１３】 ＥＧＲ率基本補正量演算用マップを示す図
【図１４】 ＥＧＲ率補正係数演算用テーブルを示す図
【図１５】 第２実施形態でのエミッション制御のフローチャート
【図１６】 第２実施形態での目標ＨＣ／ＮＯｘ演算のフローチャート
【図１７】 第２実施形態での噴射時期補正量演算のフローチャート
【図１８】 第２実施形態でのＥＧＲ率補正量演算のフローチャート
【図１９】 第２実施形態での噴射時期補正係数演算用テーブルを示す図
【図２０】 第２実施形態でのＥＧＲ率補正係数演算用テーブルを示す図
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
３ 吸気絞り弁
６ 燃料噴射弁
８ 排気通路
９ ＥＧＲ通路
１０ ＥＧＲ制御弁
１１ ＮＯｘトラップ触媒
１２ ＨＣトラップ触媒
２０ コントロールユニット
２５，２７ ＮＯｘセンサ
２６，２８ ＨＣセンサ
２９，３０ 触媒担体温度センサ

Claims (6)

1. 排気通路にＮＯｘトラップ材とＨＣトラップ材とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘトラップ材の担体温度を検出する手段と、
   前記ＮＯｘトラップ材にトラップされたＮＯｘトラップ量を検出する手段と、
   前記ＨＣトラップ材の担体温度を検出する手段と、
   前記ＨＣトラップ材にトラップされたＨＣトラップ量を検出する手段と、
   前記ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量とからＮＯｘトラップ材のＮＯｘトラップ許容度を演算し、また前記ＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量とからＨＣトラップ材のＨＣトラップ許容度を演算し、これらのＮＯｘトラップ許容度とＨＣトラップ許容度とに基づいて、ＮＯｘトラップ許容度の方が大きい場合に、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させ、ＨＣトラップ許容度の方が大きい場合に、エンジンからＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させるようにして、エンジンからのＮＯｘ排出量及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に制御する排気制御手段と、
   を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
2. 排気通路にＮＯｘトラップ材とＨＣトラップ材とを備えるディーゼルエンジンの排気浄化装置において、
   前記ＮＯｘトラップ材の担体温度を検出する手段と、
   前記ＮＯｘトラップ材にトラップされたＮＯｘトラップ量を検出する手段と、
   前記ＨＣトラップ材の担体温度を検出する手段と、
   前記ＨＣトラップ材にトラップされたＨＣトラップ量を検出する手段と、
   前記ＮＯｘトラップ材の担体温度とＮＯｘトラップ量、及び、前記ＨＣトラップ材の担体温度とＨＣトラップ量から、エンジンから排出されるＮＯｘ排出量とＨＣ排出量との比の目標値を演算する一方、これらの比の実際値を演算し、実際値と目標値との大小に応じて、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させるか、エンジンからＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させるかして、前記目標値を達成するように、エンジンからのＮＯｘ排出量及びＨＣ排出量をトレードオフの関係の下に制御する排気制御手段と、
   を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
3. 前記ＮＯｘトラップ材は、ＮＯｘ還元機能を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
4. 前記排気制御手段は、少なくとも燃料の噴射時期を制御するものであり、前記トレードオフの関係の下に、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させる場合、噴射時期を進角し、またＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させる場合、噴射時期を遅角することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
5. 前記排気制御手段は、少なくともＥＧＲ率を制御するものであり、前記トレードオフの関係の下に、エンジンからＮＯｘを多く、ＨＣを少なく排出させる場合、ＥＧＲ率を減少し、またＮＯｘを少なく、ＨＣを多く排出させる場合、ＥＧＲ率を増大させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。
6. 前記ＨＣトラップ材は、ＨＣ酸化機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。

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