JP4415760B2 - 内燃機関のegr制御装置 - Google Patents
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Description
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、排気通路に対し燃料添加が行われる内燃機関に適用され、同機関のEGR率が機関運転状態に基づき求められた目標EGR率となるよう、前記排気通路からEGR通路を介して吸気通路に流されるEGRガスの量を制御する内燃機関のEGR制御装置において、前記EGR通路での燃料堆積量を算出する算出手段と、前記燃料堆積量が許容値以上であるときには、そうでないときに比べて目標EGR率を増大傾向となるように設定する設定手段とを備えた。
図1は、本実施形態のEGR制御装置が適用される内燃機関10の構成を示している。この内燃機関10は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ11を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路12、燃焼室13、及び排気通路14を備えて構成されている。
なお排気通路14の上記PMフィルタ26の上流側及び下流側には、PMフィルタ26に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ28、及びPMフィルタ26通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ29がそれぞれ配設されている。また排気通路14には、上記PMフィルタ26の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ30が配設されている。更に排気通路14の上記NOx触媒コンバータ25の排気上流側、及び上記PMフィルタ26と上記酸化触媒コンバータ27との間には、排気中の酸素濃度を検出する2つの酸素センサ31、32がそれぞれ配設されている。
PM再生制御は、上記PMフィルタ26に捕集されたPMを燃焼させて浄化することで、同PMフィルタ26の目詰まりを防止するために実施される。具体的には、添加弁46からの排気に対する所定量の燃料添加等より、PMフィルタ26のNOx触媒に未燃燃料成分を供給することで、その未燃燃料成分の排気中や触媒上での酸化に伴う発熱により触媒を例えば600〜700℃程度まで昇温させるとともに触媒周りのPMを燃焼させるようにしている。
S被毒回復制御は、上記NOx触媒コンバータ25及びPMフィルタ26に担持されたNOx触媒の硫黄酸化物(SOx)の吸蔵によるNOx吸蔵能力の低下を解消すべく実施される。具体的には、添加弁46からの排気に対する所定量の燃料添加等により、NOx触媒コンバータ25及びPMフィルタ26のNOx触媒に未燃燃料成分を供給することで、触媒を例えば600〜700℃程度まで昇温させる。更に、その状態で添加弁46からの集中的な間欠燃料添加及び同燃料添加の停止を繰り返し行って空燃比のリッチとリーンとの間での反転を繰り返すことで、触媒に吸蔵されたSOx を放出させて同触媒をS被毒から回復させるようにしている。
NOx 還元制御は、NOx触媒に吸蔵されたNOxの飽和を防止すべく、同NOxをN2、CO2 及びH2 Oに還元して放出するために実施される。具体的には、添加弁46からの比較的時間をおいた間欠的な燃料添加等により、NOx触媒に未燃燃料成分を供給することで、触媒を例えば250〜500℃程度まで昇温させるとともに、空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチとして、触媒に吸蔵されたNOxの還元を行うようにしている。
F:付着量
q:添加量
x:回り込み割合
添加量qは、燃料堆積量算出ルーチンの前回実行時から今回実行時までの間に添加弁46から排気通路14に添加された燃料の量であって、その添加がPM再生制御、S被毒回復制御、及びNOx 還元制御のうちのいずれに基づき行われたものかによって異なる。
J :蒸発量
Ti-1 :前回の燃料堆積量
z :蒸発割合
前回の燃料堆積量Ti-1 は、燃料堆積量実行ルーチンの前回実行時に算出された燃料堆積量である。
Ti :今回の燃料堆積量
Ti-1 :前回の燃料堆積量
F :付着量
J :蒸発量
次に、EGR通路33に堆積した燃料の蒸発を促進し同燃料を除去する手順について、堆積燃料除去ルーチンを示す図5のフローチャートを参照して説明する。なお、堆積燃料除去ルーチンは、電子制御装置50を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて実行される。
(1)EGR通路33での燃料堆積量Ti が許容値未満であるときには、通常どおりの目標EGR率Etの設定、即ち吸気通路12へのEGRガスの常時の導入が可能な範囲内で最大となるよう目標EGR率Etの設定が行われる。このときには、当該目標EGR率Etに基づくEGR制御により、EGR率を可能な限り高めて最大限の排気エミッションの改善を図ることができる。一方、上記燃料堆積量Ti が許容値以上になったときには、目標EGR率Etを通常よりも増大傾向とする目標EGR率Etの増大設定が行われる。この増大設定により、限定的なEGRガスの増量が可能な機関運転状態である機関高負荷時であることを条件に、目標EGR率Etが通常よりも大きい値に設定され、内燃機関10のEGR率が通常時よりも更に高められる。その結果、吸気通路12に流されるEGRガスの量が多くされ、EGR通路33に堆積した燃料の蒸発が促進されることから、EGR通路33での燃料堆積量は減少して許容値未満に抑えられるようになる。従って、EGR通路33に体積した燃料がデポジットとなり、同通路33が詰まるのを抑制することができる。
・EGR通路33における燃料堆積量Ti を算出するに当たり、燃焼室13から排気通路14に流される未燃燃料成分(HC)のうち、EGR通路33に入り込む分を考慮して上記燃料堆積量Ti を算出してもよい。この場合、排気通路14に排出される未燃燃料成分の排出量を機関回転速度や燃料噴射量といった機関運転状態から推定し、その未燃燃料成分のうちEGR通路33に入り込んで付着する分の付着量を上記排出量に回り込み割合xを乗算することによって求める。そして、その付着量を燃料堆積量Ti の算出時に前回の燃料堆積量Ti-1 に加算することで、燃料堆積量Ti が未燃燃料成分のEGR通路33に入り込む分を加味した値になる。
・目標EGR率Etの増大設定を行うに当たり、限定的にでもEGRガスを通常時よりも増量することの可能な機関運転状態として機関高負荷時に、目標EGR率Etを通常時よりも大きくしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、機関高負荷時以外のときに目標EGR率Etを大きくすることもできる。例えば、機関高負荷時に限らず機関高負荷領域から中負荷領域に亘って目標EGR率Etを通常よりも大きくしたり、機関運転領域全域に亘って目標EGR率Etを通常よりも大きくしたりしてもよい。
Claims (4)
- 排気通路に対し燃料添加が行われる内燃機関に適用され、同機関のEGR率が機関運転状態に基づき求められた目標EGR率となるよう、前記排気通路からEGR通路を介して吸気通路に流されるEGRガスの量を制御する内燃機関のEGR制御装置において、
前記EGR通路での燃料堆積量を算出する算出手段と、
前記燃料堆積量が許容値以上であるときには、そうでないときに比べて目標EGR率を増大傾向となるように設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のEGR制御装置。 - 前記設定手段は、前記燃料堆積量が許容値以上であるとき、前記EGR通路に堆積した燃料の蒸発量が所定値以上になるEGRガス温度が得られる状況であるときに限り、前記目標EGR率を増大傾向となるように設定する
請求項1記載の内燃機関のEGR制御装置。 - 請求項1又は2記載の内燃機関のEGR制御装置において、
前記設定手段によって目標EGR率が増大傾向となるように設定されているとき、前記排気通路への燃料添加を禁止する禁止手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関のEGR制御装置。 - 前記算出手段は、所定タイミング毎に前記燃料堆積量を算出するものであって、前記所定タイミング間において前記排気通路に添加された燃料のうち前記EGR通路に流入して同通路に付着する分の燃料量を付着量として前回の燃料堆積量に加算するとともに、前記所定タイミング間において前記EGR通路に付着した燃料のうち蒸発した分の燃料量を蒸発量として前回の燃料堆積量から減算することで、今回の燃料堆積量を算出する
請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関のEGR制御装置。
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