JP5573817B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第1実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。
エンジン1には複数の気筒#1〜#4が設けられている。シリンダヘッド2には複数の燃料噴射弁4a〜4dが取り付けられている。これら燃料噴射弁4a〜4dは各気筒#1〜#4の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド2には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート6a〜6dとが各気筒#1〜#4に対応して設けられている。
排気通路26の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ11が設けられている。同ターボチャージャ11の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁16との間の吸気通路3にはインタークーラ18が設けられている。このインタークーラ18によって、ターボチャージャ11の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
本処理が開始されるとまず、第1NOx濃度N1及び第2NOx濃度N2からNOx浄化率Rが算出される(S100)。ここでは、次式(1)からNOx浄化率Rが算出される。なお、本実施形態では、第1NOx濃度N1及び第2NOx濃度N2をセンサにて検出するようにしてもよいが、機関運転状態等に基づいて推定してもよい。
R=(N1−N2)/N1 …(1)
R:NOx浄化率
N1:第1NOx濃度
N2:第2NOx濃度
次に、NOx浄化率Rが浄化率判定値αよりも小さいか否かが判定される(S110)。そして、NOx浄化率Rが浄化率判定値α以上であるときには(S110:NO)、NOxの浄化が正常に行われていると判断されて、本処理は一旦終了される。
分散板60に異常が生じると、当該分散板60の圧力損失が変化するため、分散板60よりも上流の排気圧である背圧Pは、正常時とは異なった異常な値となる。ここで、背圧Pの異常値は、排気系を構成する他の部材での圧力損失が変化した場合にも生じる。例えば、フィルタ32のPM堆積量PMsmの変化や、排気通路26の内壁に対する異物付着等によっても圧力損失は変化する。しかし、分散板60の異常とNOx浄化率Rの低下とは高い関連性があるため、NOx浄化率Rの低下と背圧Pの異常値とがともに生じているときには、分散板60に異常が生じている可能性が非常に高い。
(1)NOx浄化率Rが浄化率判定値αよりも低く、かつ背圧Pが予め定められた上限背圧値Pmaxと下限背圧値Pminとの間の値ではない異常値のときには、分散板60に異常ありと判定するようにしている。従って、NOx浄化率Rが低下する原因の一つである分散板60の異常を特定することができるようになる。
(第2実施形態)
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第2実施形態について、図3を参照して説明する。
図3に示す本実施形態の異常判定処理も、制御装置80によって所定周期毎に実行される。なお、図3において先の図2で説明した処理ステップと同じ処理ステップには、同一のステップ番号を付している。
次に、フィルタ32の再生処理の終了直後であり、かつPM堆積量PMsmが判定値Aよりも少ないか否かが判定される(S200)。なお、通常であれば、再生処理が終了した直後のPM堆積量PMsmは十分に少なくなっている。しかし、再生処理の終了が、同再生処理の中断等によるものであった場合には、再生処理が終了した直後のPM堆積量PMsmは十分に少なくなっておらず、PM堆積量PMsmの減少が不完全な状態になっているおそれがある。そこで、上記判定値Aとしては、PM堆積量PMsmが十分に少なくなっていることを判定できる値が設定されており、例えば本実施形態では上記再生終了値PMeと同じ値が設定されている。なお、PM堆積量PMsmと判定値Aとの比較は、必ずしも行う必要はなく、適宜省略することもできる。
一方、フィルタ32の再生処理の終了直後であり、かつPM堆積量PMsmが判定値Aよりも少ないときには(S200:YES)、フィルタ32の上流及び下流の排気圧の圧力差であって、フィルタ32の再生処理の終了直後における差圧ΔPが、上限差圧値ΔPmaxと下限差圧値ΔPminとの間の値になっているか否かが判定される(S210)。
本実施形態の異常判定処理では、ステップS200にてフィルタ32の再生処理の終了直後であるか否かを判定するようにしている。そして、ステップS120にて背圧Pを比較判定するときには、フィルタ32の再生処理が終了した直後、つまりPM堆積量PMsmが非常に少なくなっているときの背圧Pを用いて比較判定が行われる。そのため、分散板60の異常判定を行うに際して、PM堆積量の影響を極力抑えることができ、これにより分散板60の異常判定の精度が高まるようになる。
(2)フィルタ32の再生処理が終了した直後の背圧Pに基づき、分散板60の異常判定を行うようにしている。そのため、分散板60の異常判定を行うに際して、フィルタ32のPM堆積量の影響を極力抑えることができ、これにより分散板60の異常判定の精度を高めることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第3実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。
ここで、フィルタ32には、潤滑油に由来する成分であって上述した再生処理による燃焼が困難なアッシュが堆積していくことが知られている。なお、このアッシュとしては、例えば潤滑油の添加剤等に含まれる成分(Zn、Ca、Mg、Na等の金属成分など)が挙げられる。そして、再生処理が終了した直後の上記差圧ΔPは、アッシュの堆積量によっても変化する。従って、こうしたアッシュ堆積量による差圧ΔPの変化を考慮して、上限差圧値ΔPmaxと下限差圧値ΔPminとを設定することが望ましい。そこで、本実施形態では、フィルタ32のアッシュ堆積量に応じて上限差圧値ΔPmaxと下限差圧値ΔPminとを可変設定するようにしている。
図4に示す本実施形態の異常判定処理も、制御装置80によって所定周期毎に実行される。なお、図4において先の図2や図3で説明した処理ステップと同じ処理ステップには、同一のステップ番号を付している。
次に、フィルタ32の再生処理の終了直後であり、かつPM堆積量PMsmが判定値Aよりも少ないか否かが判定される(S200)。
一方、フィルタ32の再生処理の終了直後であり、かつPM堆積量PMsmが判定値Aよりも少ないときには(S200:YES)、エンジン1を搭載した車両の総走行距離TRに基づいて上限差圧値ΔPmax及び下限差圧値ΔPminが算出される(S300)。ここでの上限差圧値ΔPmax及び下限差圧値ΔPminは、第2実施形態で説明した上限差圧値ΔPmax及び下限差圧値ΔPminに準じたものである。ただし、本実施形態では、フィルタ32のアッシュ堆積量による差圧ΔPの変化を考慮して、上限差圧値ΔPmax及び下限差圧値ΔPminは可変設定される。
次に、本実施形態特有の作用を説明する。
(4)フィルタ32の差圧ΔPが上限差圧値ΔPmaxと下限差圧値ΔPminとの間の値でないときは、分散板60の異常判定を行わないようにしている。そして、上限差圧値ΔPmaxと下限差圧値ΔPminとをフィルタ32のアッシュ堆積量に応じて可変設定するようにしている。より詳細には、アッシュ堆積量と相関する車両の総走行距離TRが長いほど、上限差圧値ΔPmax及び下限差圧値ΔPminは大きくなるように可変設定している。従って、分散板60の異常判定を行うか否かの判定精度を高めることができるようになる。
・第2実施形態において、先の図3に示したステップS210の処理を省略する、つまり差圧ΔPの比較判定処理を省略してもよい。この場合でも第2実施形態で説明した(2)の効果を得ることができる。
・NOx浄化触媒として、選択還元型NOx触媒とは異なる触媒を用いてもよい。
Claims (4)
- 還元剤の供給によりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、還元剤を排気通路内に供給する還元剤供給機構と、排気通路内に設けられて前記NOx浄化触媒よりも上流で還元剤を分散させる分散板とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記分散板よりも上流の排気圧を検出する圧力センサと、この圧力センサの上流に設けられ、排気中の微粒子を捕集するとともに再生処理が行われるフィルタと、このフィルタの上流及び下流の排気圧の圧力差を検出する差圧センサとを備え、
前記NOx浄化触媒でのNOx浄化率が所定値よりも低く、かつ前記再生処理が終了した直後の前記排気圧が予め定められた上限圧力値と下限圧力値との間の値でないときには、前記分散板に異常ありと判定する異常判定を行い、
前記再生処理が終了した直後の前記圧力差が予め定められた上限差圧値と下限差圧値との間の値でないときには、前記異常判定を禁止し、
前記内燃機関が搭載された車両の総走行距離が長いほど、前記上限差圧値及び前記下限差圧値は大きくなるように可変設定される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 還元剤の供給によりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、還元剤を排気通路内に供給する還元剤供給機構と、排気通路内に設けられて前記NOx浄化触媒よりも上流で還元剤を分散させる分散板とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記分散板よりも上流の排気圧を検出する圧力センサと、
この圧力センサの上流に設けられ、排気中の微粒子を捕集するとともに再生処理が行われるフィルタと、
このフィルタの上流及び下流の排気圧の圧力差を検出する差圧センサとを備え、
前記NOx浄化触媒でのNOx浄化率が所定値よりも低く、かつ前記再生処理が終了した直後の前記排気圧が予め定められた上限圧力値と下限圧力値との間の値でないときには、前記分散板に異常ありと判定する異常判定を行い、
前記再生処理が終了した直後の前記圧力差が予め定められた上限差圧値と下限差圧値との間の値でないときには、前記異常判定を禁止し、
前記再生処理の実行回数が多いほど、前記上限差圧値及び前記下限差圧値は大きくなるように可変設定される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 還元剤の供給によりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、還元剤を排気通路内に供給する還元剤供給機構と、排気通路内に設けられて前記NOx浄化触媒よりも上流で還元剤を分散させる分散板とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記分散板よりも上流の排気圧を検出する圧力センサと、
この圧力センサの上流に設けられ、排気中の微粒子を捕集するとともに再生処理が行われるフィルタと、
このフィルタの上流及び下流の排気圧の圧力差を検出する差圧センサとを備え、
前記NOx浄化触媒でのNOx浄化率が所定値よりも低く、かつ前記再生処理が終了した直後の前記排気圧が予め定められた上限圧力値と下限圧力値との間の値でないときには、前記分散板に異常ありと判定する異常判定を行い、
前記再生処理が終了した直後の前記圧力差が予め定められた上限差圧値と下限差圧値との間の値でないときには、前記異常判定を禁止し、
前記フィルタに捕集された微粒子の総積算量が多いほど、前記上限差圧値及び前記下限差圧値は大きくなるように可変設定される
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記再生処理が終了した直後の前記圧力差が前記上限差圧値と前記下限差圧値との間の値ではなく、かつ前記NOx浄化率が前記所定値よりも低いときには、前記フィルタに異常ありと判定する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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