JP4702162B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路に再生式の排気浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
内燃機関の排気浄化手段として利用される吸蔵還元型NOx触媒は、排気中に含まれる硫黄酸化物の堆積によって触媒機能が低下する。このため、吸蔵還元型NOx触媒を使用する場合には、触媒に堆積した硫黄酸化物を分解、除去して触媒機能を回復させるために、S再生と呼ばれる再生処理を定期的に行なう必要がある。S再生は、触媒温度を通常の運転状態における温度域よりも高温の目標温度(例えば600℃以上)まで昇温させ、かつ触媒付近の空燃比を理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチ領域に保持することによって実施される。触媒付近の空燃比の制御は排気中に燃料を還元剤として添加することにより、触媒の昇温は還元剤として添加した燃料を触媒にて燃焼させたり、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリッチにしてシリンダ内に噴射した燃料の一部を触媒にて燃焼させることによってそれぞれ行われる。この際、S再生を実行する前の内燃機関の運転状態などによっては、S再生時に触媒温度が過度に上昇するおそれがある。そこで、内燃機関の回転数、内燃機関の負荷、アクセル開度、及び内燃機関が搭載されている車両の速度の内で1つ又は2つ以上を検出し、この検出した内燃機関の回転数、内燃機関の負荷、アクセル開度、及び内燃機関が搭載されている車両の速度の内で1つ又は2つ以上が基準低下度合をより大きい低下度合を示した場合に燃料添加を制限する触媒制御装置が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。
吸蔵還元型NOx触媒のS再生を行う場合、内燃機関のシリンダに供給する燃料量を変化させるので、S再生の実行に適した内燃機関の運転状態は限られる。そのため、例えば内燃機関の運転状態が変わり易い運転過渡期などにおいてはS再生に適した運転状態になってS再生を開始したとしても短時間しかS再生が行われないおそれがある。この場合、内燃機関の運転状態が安定してから再度S再生が実行されるなどS再生の回数が増加するので、S再生で消費する燃料量を増加させるおそれがある。特許文献1の触媒制御装置では、内燃機関の回転数、負荷など複数の判定パラメータに基づいて燃料添加を制御しているが、この制御ではS再生の実行時間が不足し、1回のS再生で触媒を適切に再生できないおそれがある。そのため、触媒に無駄な燃料添加を行っているおそれがある。
そこで、本発明は、排気浄化触媒への無駄な還元剤添加を抑制し、再生処理にて消費する還元剤の量を低減することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた再生式の排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の上流から還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、前記運転状態取得手段により取得された運転状態が前記排気浄化触媒の再生処理に適した所定の運転領域内の運転状態であることを含む所定の再生実行条件が成立したと判断した場合に前記還元剤添加手段から還元剤を添加させて前記排気浄化触媒の再生処理を実行する触媒再生実行手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒再生実行手段は、前記所定の再生実行条件が成立した場合、前記所定の再生実行条件が成立した時点から所定時間が経過した後の前記内燃機関の運転状態を予測する運転状態予測手段と、前記運転状態予測手段により予測された運転状態に基づいて前記還元剤添加手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、所定の再生実行条件が成立した時点から所定時間経過後の内燃機関の運転状態を予測し、その予測した運転状態に基づいて還元剤添加手段の動作を制御するので、例えば所定時間経過後の内燃機関の運転状態が所定の運転領域外の場合に燃料の添加を禁止することができる。そのため、排気浄化触媒への無駄な還元剤添加を抑制し、再生処理に使用する還元剤の消費量を低減することができる。
本発明の一形態において、前記運転状態予測手段は、前記所定の再生実行条件が成立した場合、前記所定の再生実行条件が成立した時点までの前記内燃機関の運転状態の履歴に基づいて前記所定の再生実行条件が成立した時点から前記所定時間が経過した後の前記内燃機関の運転状態を予測し、前記動作制御手段は、前記運転状態予測手段により予測された運転状態が前記所定の運転領域外の運転状態の場合、前記還元剤添加手段からの還元剤の添加が制限されるように前記還元剤添加手段の動作を制御してもよい(請求項2)。所定の再生実行条件が成立した時点から所定時間経過後の運転状態が所定の運転領域外の運転状態であると予想された場合、所定時間の間に内燃機関の運転状態が所定の運転領域内の運転状態から所定の運転領域外の運転状態に変化すると予想できる。内燃機関の運転状態がこのように変化する場合、所定の再生実行条件の成立時に還元剤の添加を開始しても排気浄化触媒が適切に再生される前に内燃機関の運転状態が所定の運転領域外に外れ、排気浄化触媒の再生処理が中断されるおそれがある。この場合、再度排気浄化触媒の再生処理を行う必要があり、余分な還元剤を使用するおそれがある。この形態では、所定の再生実行条件が成立した時点から所定時間が経過した後の運転状態が所定の運転領域外の場合、燃料添加を制限するので、無駄な還元剤の消費を抑制できる。
本発明の一形態において、前記運転状態予測手段は、前記所定の運転領域内に互いに重ならないように設定される複数の判定領域と前記内燃機関の運転状態が各判定領域内の運転状態から前記所定の運転領域内の運転状態に維持されると予想される時間である継続時間とを対応づけたマップを記憶する記憶手段を備え、前記動作制御手段は、前記所定の再生実行条件が成立した場合、前記マップを参照して前記所定の再生実行条件が成立した時点における前記内燃機関の運転状態が前記複数の判定領域のうちのいずれの判定領域の運転状態か判定するとともに、その判定結果に基づいて前記継続時間を取得し、前記継続時間が前記所定時間未満の場合に前記還元剤添加手段からの還元剤の添加が制限されるように前記還元剤添加手段の動作を制御してもよい(請求項3)。この形態では、所定の再生実行条件が成立した時点の内燃機関の運転状態に基づいて継続時間を取得するので、継続時間を簡単に取得することができる。また、この継続時間が所定時間未満の場合、言い換えると所定時間の間に内燃機関の運転状態が所定の運転領域外に外れると予想される場合は、還元剤の添加を制限するので、排気浄化触媒への無駄な還元剤添加を抑制できる。
この形態において、前記運転状態予測手段は、前記内燃機関の運転状態が各判定領域の運転状態から前記所定の運転領域内に実際に維持された時間を取得する時間取得手段と、前記時間取得手段により取得された時間に基づいて前記複数の判定領域と前記継続時間との対応関係を修正する学習手段と、を備えていてもよい(請求項4)。この場合、複数の判定領域と継続時間との対応関係を個々の内燃機関の運転履歴を反映した対応関係に更新することができる。これにより、所定の再生実行条件が成立した時点における内燃機関の運転状態に基づいて精度良く継続時間を取得できる。そのため、無駄な還元剤添加をさらに抑制できる。
本発明の一形態において、前記排気浄化触媒は吸蔵還元型NOx触媒であり、前記還元剤添加手段からは還元剤として前記内燃機関の燃料が添加されてもよい(請求項5)。吸蔵還元型NOx触媒は、S再生の実行に適した運転状態が限られる。そのため、本発明を適用することにより、無駄な燃料添加を抑制できる。
なお、本発明において吸蔵還元型のNOx触媒は、NOxを触媒にて保持できるものであればよく、吸収又は吸着いずれの態様でNOxが保持されるかは吸蔵の用語によって制限されない。
以上に説明したように、本発明によれば、所定の再生実行条件が成立した時点から所定時間が経過した後の内燃機関の運転状態を予測し、この予測した内燃機関の運転状態に応じて還元剤添加を制御するので、排気浄化触媒への無駄な還元剤添加を抑制できる。そのため、排気浄化触媒の再生処理に使用する還元剤の消費量を低減できる。
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関を示している。図1の内燃機関(以下、エンジンと呼ぶこともある。)1はディーゼルエンジンであり、車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数(図1では4つ)のシリンダ2と、各シリンダ2に接続される吸気通路3及び排気通路4とを備えている。吸気通路3には、吸気濾過用のエアフィルタ5、ターボチャージャ6のコンプレッサ6a、及び吸気量調節用の吸気絞り弁7が設けられ、排気通路4には、ターボチャージャ6のタービン6bが設けられている。排気通路4のタービン6bよりも下流側には排気浄化触媒としての吸蔵還元型NOx触媒(以下、NOx触媒と略称することもある。)8を含んだ排気浄化ユニット9と、そのNOx触媒8の上流に還元剤としての燃料を添加する還元剤添加手段としての燃料添加弁10とが設けられている。排気通路4と吸気通路3とはEGR通路11で接続されており、EGR通路11にはEGRクーラ12及びEGR弁13が設けられている。
図1は、本発明の第1の形態に係る排気浄化装置が組み込まれた内燃機関を示している。図1の内燃機関(以下、エンジンと呼ぶこともある。)1はディーゼルエンジンであり、車両に走行用動力源として搭載されるもので、複数(図1では4つ)のシリンダ2と、各シリンダ2に接続される吸気通路3及び排気通路4とを備えている。吸気通路3には、吸気濾過用のエアフィルタ5、ターボチャージャ6のコンプレッサ6a、及び吸気量調節用の吸気絞り弁7が設けられ、排気通路4には、ターボチャージャ6のタービン6bが設けられている。排気通路4のタービン6bよりも下流側には排気浄化触媒としての吸蔵還元型NOx触媒(以下、NOx触媒と略称することもある。)8を含んだ排気浄化ユニット9と、そのNOx触媒8の上流に還元剤としての燃料を添加する還元剤添加手段としての燃料添加弁10とが設けられている。排気通路4と吸気通路3とはEGR通路11で接続されており、EGR通路11にはEGRクーラ12及びEGR弁13が設けられている。
燃料添加弁10は、NOx触媒8の上流に燃料を添加してNOx触媒8に吸収されたNOxの放出やNOx触媒8のS再生のために必要な還元雰囲気を生成するために設けられている。燃料添加弁10の動作はエンジンコントロールユニット(ECU)20にて制御されている。ECU20は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、シリンダ2に燃料を噴射するためのインジェクタ30、インジェクタ30に供給される高圧の燃料を蓄えるコモンレール31の圧力調整弁といった各種の装置を操作してエンジン1の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ECU20は、例えばエンジン1の運転状態に基づいてインジェクタ30から噴射すべき燃料量を算出し、この算出した燃料量が噴射されるようにインジェクタ30の動作を制御する。以下、この制御を通常制御と呼ぶこともある。また、ECU20は、例えばNOx触媒8のS再生を行う場合、NOx触媒8をS再生時の目標温度に昇温すべくエンジン1に吸入される空気量とインジェクタ30から噴射される燃料との質量比として与えられる空燃比が理論空燃比よりもリッチになるようにインジェクタ30の動作を制御する。以下、このように空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御することを空燃比リッチ制御と呼ぶ。ECU20には、このような制御において参照されるべき各種の物理量又は状態量の検出手段として、エンジン1のクランク角に対応した信号を出力するクランク角センサ21などの各種のセンサが接続されている。
図2は、ECU20がNOx触媒8のS再生を行うために実行するS再生制御ルーチンを示している。図2の制御ルーチンは、エンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図2の制御ルーチンを実行することにより、ECU20は本発明の触媒再生実行手段として機能する。
図2の制御ルーチンにおいてECU20は、まずステップS11で現在のエンジン1の回転数N及び現在インジェクタ30から噴射された燃料噴射量Qを取得する。なお、本発明ではこれら回転数N及び燃料噴射量Qにてエンジン1の運転状態を特定するので、これらのことをエンジン1の運転状態と呼ぶこともある。続くステップS12においてECU20は、エンジン1の運転状態の履歴を更新する。ECU20のRAMには、現在までのエンジン1の回転数及び燃料噴射量が予め設定した所定の時間間隔(例えば0.1秒間隔)毎に、複数(例えば20個)記憶されている。この処理では、前回エンジン1の運転履歴を更新してから所定の時間間隔が経過した場合に、これらECU20に記憶されているエンジン1の運転状態のうち最も古いものをクリアするととともに、ステップS11で取得した現在のエンジン1の回転数N及び燃料噴射量Qを最も新しい運転状態としてECU20に記憶させる。このようにしてエンジン1の運転履歴を更新する。なお、所定の時間間隔及びECU20に記憶させる運転履歴の個数は、ECU20の性能などに応じて適宜変更してよい。
次のステップS13においてECU20は、NOx触媒8のS再生が要求されているか否か判断する。NOx触媒8のS再生は、NOx触媒8のS被毒量が予め設定した所定量以上の場合に要求される。なお、NOx触媒8のS被毒量は周知の推定方法によって推定すればよい。例えば、インジェクタ30から噴射した燃料量などに基づいて推定されるNOx触媒8に流入した硫黄(S)量、及びS再生時に燃料添加弁10から添加された燃料量に基づいて推定されるNOx触媒8から放出したS量を加減算してS被毒量を推定する。
NOx触媒8のS再生が要求されていると判断した場合はステップS14に進み、ECU20は現在のエンジン1の運転状態が空燃比リッチ制御の実行に適した所定の運転領域(以下、S再生運転領域と呼ぶ。)内の運転状態か否か判断する。空燃比リッチ制御の実行に適した運転状態は限られている。例えば、アイドル運転時、インジェクタ30からの燃料噴射を停止する燃料カット運転時、急加速時、急減速時などに空燃比リッチ制御を行うとエンジン1の出力などが不安定になるおそれがあるため、これらの運転状態では通常制御が行われる。図3は、エンジン1の回転数及び燃料噴射量とS再生運転領域との関係の一例を示している。なお、図3において回転数N1、N2及び燃料噴射量Q1、Q2にて特定される領域AがS再生運転領域である。図3の関係は、例えば予め実験などにより求めてECU20にマップとして記憶させておく。ECU20は、このマップと現在のエンジン1の運転状態とに基づいてエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態か否か判断する。
現在のエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態と判断した場合はステップS15に進み、ECU20は現在から所定時間後、例えばt秒後のエンジン1の運転状態、すなわち現在からt秒後のエンジン回転数N[t]、及び現在からt秒後の燃料噴射量Q[t]を予測する。なお、このt秒には、NOx触媒8に対してS再生を行った場合にこのS再生処理がNOx触媒8に対して有効に作用する時間、言い換えるとS再生を効率良く実施するために最低限必要な時間(以下、最低リッチ添加時間と呼ぶこともある。)が設定される。このような最低リッチ添加時間には、例えば2秒が設定される。図4を参照して現在からt秒後のエンジン1の回転数N[t]を予測する方法について説明する。図4は、エンジン1の回転数の時間変化の一例を示しており、図4の線Lがt秒前から現在までのエンジン1の回転数の変化を示している。また、図4の回転数N1と回転数N2とに挟まれた範囲BがS再生運転領域を示している。図4の線Lに示したようにエンジン1の回転数が変化した場合、エンジン1の回転数は、t秒前から現在までに現在の回転数Nからt秒前の回転数N[−t]を引いた値である回転数差ΔN変化している。そのため、現在からt秒後には、エンジン1の回転数が現在の回転数Nに回転数差ΔNを加えた回転数N[t]になると予測できる。すなわち、現在までのt秒間の間にエンジン1の回転数が図4の矢印A1に示したように変化したので、現在からt秒後は図4の矢印A2に示したように変化すると予測できる。このようにしてt秒後のエンジン1の回転数N[t]を予測する。t秒後の燃料噴射量Q[t]も同様にt秒前から現在までの燃料噴射量の時間変化に基づいて予測する。図3にエンジン1の運転状態の変化の一例を示す。なお、図3の点P[−t]がt秒前のエンジン1の運転状態を、点Pが現在の運転状態を、点P[t]がt秒後のエンジン1の運転状態をそれぞれ示している。
続くステップS16においてECU20は、予測したt秒後のエンジン1の運転状態が図3のS再生運転領域内の運転状態か否か判断する。言い換えると、現在からt秒後のエンジン回転数N[t]と現在からt秒後の燃料噴射量Q[t]とによって図3上に特定される位置がS再生領域内か否か判断する。予測したエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態と判断した場合はステップS17に進み、ECU20は空燃比リッチ制御を行うとともに、NOx触媒8付近の空燃比が理論空燃比よりもリッチに保持されるように燃料添加弁10から燃料を添加してNOx触媒8のS再生を実行する。なお、既にS再生が実行中の場合は、そのS再生を継続して実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
一方、予測したエンジン1の運転状態が図3のS再生運転領域外の運転状態と判断した場合はステップS18に進み、ECU20は通常制御を行うととともに、燃料添加弁10からの燃料の添加を制限してS再生を中止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、この処理では、燃料添加弁10から燃料が添加されないように、すなわち添加燃料量が0になるように燃料添加を制限してもよい。また、S再生の途中でエンジン1の運転状態がS再生運転領域外の運転状態に変化した場合はNOx触媒8の温度がS再生時の目標温度に維持可能な程度の量の燃料が添加されるように燃料添加を制限してもよい。
ステップS13で否定判断した場合、又はステップS14で否定判断した場合はステップS19に進み、ECU20はインジェクタ30の通常制御を行うとともに、燃料添加弁10からの燃料添加が停止されるように燃料添加弁10の動作を制御する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
図2の制御ルーチンでは、t秒後のエンジン1の運転状態を予測し、この予測した運転状態がS再生運転領域内の運転状態の場合にS再生を実施し、S再生運転領域外の運転状態の場合はS再生を中止するので、無駄な燃料添加を抑制できる。そのため、S再生に消費される燃料量を低減できる。
なお、ECU20は、図2のステップS11の処理を実行することにより本発明の運転状態取得手段として機能し、図2のステップS15の処理を実行することにより本発明の運転状態予測手段として機能する。また、図2のステップS17及びS18の処理を実行することにより本発明の動作制御手段として機能する。
(第2の形態)
次に図5及び図6を参照して本発明の排気浄化装置の第2の形態を説明する。この形態は、S再生制御の内容のみ相違し、他の構成は第1の形態と同一である。従って、エンジン1については図1が参照される。図5は、第2の形態に係るS再生制御ルーチンを示したフローチャートであり、図6は図5の制御ルーチンで使用するマップの一例を示している。
次に図5及び図6を参照して本発明の排気浄化装置の第2の形態を説明する。この形態は、S再生制御の内容のみ相違し、他の構成は第1の形態と同一である。従って、エンジン1については図1が参照される。図5は、第2の形態に係るS再生制御ルーチンを示したフローチャートであり、図6は図5の制御ルーチンで使用するマップの一例を示している。
まず、図6を参照して本形態におけるエンジン1の運転状態の予測方法について説明する。図6は、第1の形態の図3と同様にエンジン1の回転数及び燃料噴射量とS再生運転領域との関係の一例を示している。図6に一例を示したようにS再生運転領域Aには互いに重ならないように複数の判定領域Mが設定され、各判定領域Mには平均継続時間Tがそれぞれ設定されている。なお、図6に示したように各判定領域Mにはそれぞれ判定領域番号M[1]、M[2]、…、M[n]を付して互いに区別する。図6の各判定領域M内の数字は、それぞれ各判定領域Mに設定された平均継続時間Tを示している。平均継続時間Tは、エンジン1の運転状態が各判定領域Mの運転状態になった時点を開始時刻とし、その後エンジン1の運転状態がS再生運転領域A内の運転状態に維持されると予想される時間の平均値である。例えば、エンジン1の運転状態が図6の判定領域M[7]の運転状態になった場合、すなわちエンジン1の運転状態が図6の点P11になった場合、その後エンジン1の運転状態は1.8秒間、S再生運転領域A内の運転状態に維持されると予想される。そのため、この場合、1.8秒後までエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態であると予測される。従って、この場合、最低リッチ添加時間である2秒後のエンジン1の運転状態は、S再生運転領域外の運転状態と予測できる。なお、図6に一例を示した関係は、例えば予め実験などにより求めてECU20に記憶させておく。
このようにエンジン1の運転状態を予測し、この予測したエンジン1の運転状態に基づいてS再生の制御を行うべくECU20は図5の制御ルーチンをエンジン1の運転中に所定の周期で繰り返し実行する。なお、図5において図2と同一の処理には同一の参照符号を付して説明を省略する。
図5の制御ルーチンにおいてECU20は、まずステップS11で現在のエンジン1の運転状態である回転数N及び燃料噴射量Qを取得する。続くステップS13においてECU20は、NOx触媒8のS再生が要求されているか否か判断する。S再生が要求されていると判断した場合はステップS14に進み、ECU20は現在のエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態か否か判断する。現在のエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態であると判断した場合はステップS21に進み、ECU20は前回図5の制御ルーチンを実行したときに取得してECU20のRAMに記憶させた前回回転数Nold及び前回燃料噴射量Qoldを使用して前回この制御ルーチンを実行したときのエンジン1の運転状態(以下、前回運転状態と呼ぶこともある。)がS再生運転領域内の運転状態であったか否か判断する。なお、前回回転数Nold及び前回燃料噴射量Qoldの取得については後述のステップS31で説明する。前回運転状態がS再生運転領域内の運転状態であったと判断した場合はステップS22をスキップしてステップS23に進む。一方、前回運転状態がS再生運転領域外の運転状態であったと判断した場合はステップS22に進み、ECU20は現在のエンジン1の運転状態がS再生運転領域A内に設定した複数の判定領域Mのいずれの判定領域M内の運転状態か判断するとともに、その判定領域Mの判定領域番号である開始判定領域番号Msを取得する。判定領域Mの判断及び判定領域番号の取得は図6のマップを参照して行う。取得した開始判定領域番号Msは、ECU20のRAMに記憶され、次回この制御ルーチンが実行されたときに使用される。その後ステップS23に進む。
ステップS23においてECU20は、実際にエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態に維持された時間を計測していることを示す計時フラグがオンか否か判断する。計時フラグがオンと判断した場合はステップS24及びS25をスキップしてステップS26に進む。一方、計時フラグがオフと判断した場合はステップS24に進み、ECU20は計時フラグをオンに切り替える。次のステップS25においてECU20は、実際にエンジン1の運転状態がS再生運転領域内の運転状態に維持された時間を計時するためのタイマの値を初期値0にセットし、その初期値からタイマカウントを開始する。
次のステップS26においてECU20は、現在のエンジン1の運転状態に基づいて平均継続時間Tを取得する。この平均継続時間Tの取得は図6のマップを参照して行う。続くステップS27においてECU20は、取得した平均継続時間Tが最低リッチ添加時間以上か否か判断する。最低リッチ添加時間としては、第1の形態と同様に例えば2秒が設定される。平均継続時間Tが最低リッチ添加時間以上と判断した場合はステップS17に進み、ECU20はNOx触媒8のS再生を実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、平均継続時間Tが最低リッチ添加時間未満と判断した場合はステップS18に進み、ECU20はS再生を中止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
ステップS13で否定判定した場合、又はステップS14で否定判定した場合はステップS28に進み、ECU20は計時フラグがオンか否か判断する。計時フラグがオフと判断した場合はステップS29及びS30をスキップしてステップS31に進む。一方、計時フラグがオンと判断した場合はステップS29に進み、ECU20はECU20に記憶されている開始判定領域番号Msとタイマの現在値とに基づいて開始判定領域番号Msに設定されている平均継続時間Tを修正する。具体的には、例えば開始判定領域番号Msに設定されていた平均継続時間Tが2.0秒であり、タイマの値が2.5秒であった場合、平均継続時間Tは2.0秒と2.5秒との間の時間、例えば2.2秒に修正される。なお、平均継続時間を修正する際の修正幅は、その平均継続時間の修正回数に応じて変化させてよく、例えば修正回数が多いほど修正幅を小さくする。続くステップS30においてECU20は、計時フラグをオフに切り替える。
次のステップS31においてECU20は、現在のエンジン1の回転数Nを前回回転数Noldに、現在のエンジン1の燃料噴射量Qを前回燃料噴射量Qoldにそれぞれ代入する。なお、前回回転数Nold及び前回燃料噴射量Qoldは、制御ルーチンが終了した後もECU20のRAMに記憶され、次に図5の制御ルーチンが実行された際に使用される。続くステップS19においてECU20は、インジェクタ30の通常制御を行うとともに、燃料添加弁10からの燃料添加を停止する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
図5の制御ルーチンでは、エンジン1がS再生運転領域内の運転状態に維持されると予想される平均継続時間Tを予測し、その予測した平均継続時間Tが最低リッチ添加時間以上の場合にS再生を実行し、平均継続時間Tが最低リッチ添加時間未満の場合はS再生を中止するので、無駄な燃料添加を抑制できる。そのため、S再生に消費される燃料量を低減できる。
また、図5のステップS23〜S25、及びステップS28〜S30の処理を実行し、各判定領域Mに設定されている平均継続時間Tを修正するので、各判定領域Mと平均継続時間Tとの対応関係を個々のエンジン1の運転履歴を反映した対応関係に修正することができる。そのため、運転者の癖などを各判定領域Mと平均継続時間Tとの対応関係に反映させ、平気継続時間Tの予測精度をさらに向上させることができる。従って、無駄な燃料添加をさらに抑制し、S再生に消費される燃料量をさらに低減できる。
図6においては、S再生運転領域中に略同一の大きさの複数の判定領域を設定したが、各判定領域の大きさは同一でなくてもよい。また、判定領域の形状も図6に示した格子状に限定されない。複数の判定領域は、S再生運転領域に互いに重ならないように設定されていれば、個々のエンジン1の運転履歴を反映し易い大きさ、及び形状に適宜変更してよい。
ECU20は、図6に示した関係をマップとして記憶することにより、本発明の記憶手段として機能し、図5のステップS23〜S25及びステップS28〜S30の処理を実行し、各判定領域Mと平均継続時間Tとの対応関係を修正することにより、本発明の学習手段として機能する。また、図5のステップS23〜S25及びS28、S29の処理を実行することにより、本発明の時間取得手段として機能する。
本発明は上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。
排気浄化ユニットに設けられる排気浄化手段は、担体に吸蔵還元型NOx触媒を担持させたものに限定されない。例えばパティキュレートを捕集するためのフィルタ基材に吸蔵還元型NOx触媒物質を担持させたものを設けてもよい。また、本発明が適用される排気浄化触媒は、吸蔵還元型NOx触媒に限定されない。本発明は、再生式であり、かつその再生に適したエンジンの運転状態が限られる種々の排気浄化触媒に適用できる。このような排気浄化触媒に本発明を適用することにより、無駄な再生処理を抑制することができる。
1 内燃機関
4 排気通路
8 吸蔵還元型NOx触媒(排気浄化触媒)
10 燃料添加弁(還元剤添加手段)
20 エンジンコントロールユニット(運転状態取得手段、触媒再生実行手段、運転状態予測手段、動作制御手段、記憶手段、時間取得手段、学習手段)
4 排気通路
8 吸蔵還元型NOx触媒(排気浄化触媒)
10 燃料添加弁(還元剤添加手段)
20 エンジンコントロールユニット(運転状態取得手段、触媒再生実行手段、運転状態予測手段、動作制御手段、記憶手段、時間取得手段、学習手段)
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に設けられた再生式の排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の上流から還元剤を添加する還元剤添加手段と、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、前記運転状態取得手段により取得された運転状態が前記排気浄化触媒の再生処理に適した所定の運転領域内の運転状態であることを含む所定の再生実行条件が成立したと判断した場合に前記還元剤添加手段から還元剤を添加させて前記排気浄化触媒の再生処理を実行する触媒再生実行手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒再生実行手段は、前記所定の再生実行条件が成立した場合、前記所定の再生実行条件が成立した時点から所定時間が経過した後の前記内燃機関の運転状態を予測する運転状態予測手段と、前記運転状態予測手段により予測された運転状態に基づいて前記還元剤添加手段の動作を制御する動作制御手段と、を備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記運転状態予測手段は、前記所定の再生実行条件が成立した場合、前記所定の再生実行条件が成立した時点までの前記内燃機関の運転状態の履歴に基づいて前記所定の再生実行条件が成立した時点から前記所定時間が経過した後の前記内燃機関の運転状態を予測し、
前記動作制御手段は、前記運転状態予測手段により予測された運転状態が前記所定の運転領域外の運転状態の場合、前記還元剤添加手段からの還元剤の添加が制限されるように前記還元剤添加手段の動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記運転状態予測手段は、前記所定の運転領域内に互いに重ならないように設定される複数の判定領域と前記内燃機関の運転状態が各判定領域内の運転状態から前記所定の運転領域内の運転状態に維持されると予想される時間である継続時間とを対応づけたマップを記憶する記憶手段を備え、
前記動作制御手段は、前記所定の再生実行条件が成立した場合、前記マップを参照して前記所定の再生実行条件が成立した時点における前記内燃機関の運転状態が前記複数の判定領域のうちのいずれの判定領域の運転状態か判定するとともに、その判定結果に基づいて前記継続時間を取得し、前記継続時間が前記所定時間未満の場合に前記還元剤添加手段からの還元剤の添加が制限されるように前記還元剤添加手段の動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記運転状態予測手段は、前記内燃機関の運転状態が各判定領域の運転状態から前記所定の運転領域内に実際に維持された時間を取得する時間取得手段と、前記時間取得手段により取得された時間に基づいて前記複数の判定領域と前記継続時間との対応関係を修正する学習手段と、を備えていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気浄化触媒は吸蔵還元型NOx触媒であり、前記還元剤添加手段からは還元剤として前記内燃機関の燃料が添加されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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