JP7163585B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられて排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタとを排気通路に備えたエンジンの制御装置であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態と、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態と、を交互に切り替えることにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生制御を実施するNOx触媒再生制御部と、
PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生制御を実施するPMフィルタ再生制御部と、
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記NOx触媒から吸蔵されたNOxを還元する、NOx触媒リッチパージ制御を実施するNOx触媒リッチパージ制御部と
を備え、
前記PMフィルタ再生制御部は、前記微粒子状物質の堆積量が所定の再生開始堆積量以上になったとき前記PMフィルタ再生制御を開始し、その後、前記微粒子状物質の堆積量が前記所定の再生開始堆積量より小さい再生終了堆積量以下になる前に、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始し、
前記NOx触媒リッチパージ制御部は、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が所定量以上であるときに前記NOx触媒リッチパージ制御を実施することを許可され、前記PMフィルタ再生制御が開始されるときに前記PMフィルタ再生制御の実施前に前記NOx触媒リッチパージ制御を実施し、
前記PMフィルタ再生制御部は、前記PMフィルタ再生制御を、前記NOx触媒リッチパージ制御の終了後に続いて開始する、ことを特徴としている。
前記PMフィルタ再生制御において前記PMフィルタの温度が600℃以上になったときに、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、ことを特徴としている。
前記PMフィルタ再生制御において、前記微粒子状物質の堆積量が前記再生開始堆積量から所定量減少したときに、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、ことを特徴としている。
前記PMフィルタ再生制御において前記微粒子状物質の堆積量が、前記再生開始堆積量から50%以上減少する前に、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、ことを特徴としている。
前記PMフィルタ再生制御において前記微粒子状物質の堆積量が、前記再生開始堆積量から10%以上減少した後に、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、ことを特徴としている。
排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられて排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタとを排気通路に備えたエンジンの制御方法であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態と、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態と、を交互に切り替えることにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生ステップと、
PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生ステップと、
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記NOx触媒から吸蔵されたNOxを還元する、NOx触媒リッチパージ制御を実施するNOx触媒リッチパージステップと
を有し、
前記PMフィルタ再生ステップは、前記微粒子状物質の堆積量が所定の再生開始堆積量以上になったとき開始され、その後、前記微粒子状物質の堆積量が前記所定の再生開始堆積量より小さい再生終了堆積量以下になる前に、前記NOx触媒再生ステップが開始され、
前記NOx触媒リッチパージステップは、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が所定量以上であるときに実施が許可されるものであって、前記PMフィルタ再生ステップが開始されるときに前記PMフィルタ再生ステップの実施前に実施され、
前記PMフィルタ再生ステップは、前記NOx触媒リッチパージステップの終了後に続いて開始される、ことを特徴としている。
また、NOx触媒リッチパージ制御において、酸化触媒における未燃燃料の酸化により生じる熱により、この下流側に配設されたPMフィルタの温度が高温に維持される。このため、NOx触媒リッチパージ制御の終了後に続いてPMフィルタ再生制御を実施すると、PMフィルタを、微粒子状物質を除去可能な温度まで早期に昇温させやすく、PMフィルタを昇温させるのに要する未燃燃料の供給量を低減できる。
図1は、本実施形態のエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム100の概略構成図である。
図4を用いて、エンジンシステムの制御系について説明する。本実施形態のエンジンシステム100は、主として、車両に搭載されたPCM(制御手段、パワートレイン制御モジュール)200によって制御される。PCM200は、CPU、ROM、RAM、I/F等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明にかかる制御装置に相当する。また、PCM200は、後述する、DeNOx制御(NOx触媒リッチパージ制御)、DeSOx制御(NOx触媒再生制御)、及びDPF再生制御(PMフィルタ再生制御)をそれぞれ実施する、NOx触媒リッチパージ制御部201と、NOx触媒再生制御部202と、PMフィルタ再生制御部203とを備えている。
DeNOx制御、DeSOx制御およびDPF再生制御を実施しない通常運転時に実施する通常制御では、燃費性能を高めるべく、燃焼室6内の混合気の空燃比(以下、単に、混合気の空燃比という場合がある)が理論空燃比よりもリーン(λ>1)にされる。例えば、通常制御では、混合気の空気過剰率λはλ=1.7程度とされる。また、通常制御では、ポスト噴射は停止されてメイン噴射のみが実施される。また、通常制御では、グロープラグ11の作動は停止される。また、通常制御では、第1EGRバルブ57、第2EGRバルブ60、吸気側バイパスバルブ26、排気側バイパスバルブ49、ウエストゲートバルブ54は、それぞれ、エンジン本体1の運転状態、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷等に応じて、EGR率および過給圧がそれぞれ適切な値になるように制御される。
NOx触媒リッチパージ制御部201により実施される、NOx触媒41に吸蔵されたNOx(以下、適宜、吸蔵NOxという)をNOx触媒41から放出(脱離)させるための制御であるDeNOx制御(NOx触媒リッチパージ制御)について説明する。
本実施形態では、PMフィルタ再生制御部203は、DPF44に捕集されたPMを除去してDPF44の浄化能力を再生するための制御であるDPF再生制御(PMフィルタ再生制御)を実施する。
NOx触媒再生制御部202により実施される、NOx触媒41に吸蔵されたSOx(硫黄成分、以下、適宜、吸蔵SOxという)を還元して除去するための制御であるDeSOx制御(NOx触媒再生制御)について次に説明する。
次に、アクティブDeNOx制御、DPF再生制御およびDeSOx制御の流れについて図6のフローチャートを用いて説明する。
Ox制御は停止され、続いて、DPF再生制御が開始される(PMフィルタ再生ステップ)。
以上のように、本実施形態では、DPF44の温度がPMを効率的に除去可能な温度(600℃)になったとき、すなわちDPF再生制御の開始後の比較的早いタイミングで、DeSOx制御が開始されるので、NOx触媒41がDPF再生条件に晒される時間が制限される。この結果、NOx触媒41における吸蔵剤41bの凝集が抑制されるので、SOxが触媒金属41aと反応し難くなることが抑制される。よって、NOx触媒再生制御において、NOx触媒41から吸蔵SOxを脱離させやすく、NOx触媒41をS被毒から効率的に回復させることができる。
前記実施形態では、DPF再生制御の開始後、DPF44の温度が、DeSOx再生開始温度に到達した場合に、DeSOx制御を開始したが、これに換えて、PM堆積量が再生開始堆積量から所定量減少したときに、DeSOx制御を開始してもよい。
2 気筒
6 燃焼室
10 インジェクタ(燃料噴射装置)
40 排気通路
41 NOx触媒
42 酸化触媒
44 DPF(PMフィルタ)
200 PCM(制御手段)
201 NOx触媒リッチパージ制御部
202 NOx触媒再生制御部
203 PMフィルタ再生制御部
Claims (6)
- 排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられて排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタとを排気通路に備えたエンジンの制御装置であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態と、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態と、を交互に切り替えることにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生制御を実施するNOx触媒再生制御部と、
PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生制御を実施するPMフィルタ再生制御部と、
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記NOx触媒から吸蔵されたNOxを還元する、NOx触媒リッチパージ制御を実施するNOx触媒リッチパージ制御部と
を備え、
前記PMフィルタ再生制御部は、前記微粒子状物質の堆積量が所定の再生開始堆積量以上になったとき前記PMフィルタ再生制御を開始し、その後、前記微粒子状物質の堆積量が前記所定の再生開始堆積量より小さい再生終了堆積量以下になる前に、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始し、
前記NOx触媒リッチパージ制御部は、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が所定量以上であるとき前記NOx触媒リッチパージ制御を実施することを許可され、前記PMフィルタ再生制御が開始されるときに前記PMフィルタ再生制御の実施前に前記NOx触媒リッチパージ制御を実施し、
前記PMフィルタ再生制御部は、前記PMフィルタ再生制御を、前記NOx触媒リッチパージ制御の終了後に続いて開始する、エンジンの制御装置。 - 前記PMフィルタ再生制御において前記PMフィルタの温度が600℃以上になったときに、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、
請求項1に記載のエンジンの制御装置。 - 前記PMフィルタ再生制御において、前記微粒子状物質の堆積量が前記再生開始堆積量から所定量減少したときに、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、
請求項1に記載のエンジンの制御装置。 - 前記PMフィルタ再生制御において前記微粒子状物質の堆積量が、前記再生開始堆積量から50%以上減少する前に、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、
請求項3に記載のエンジンの制御装置。 - 前記PMフィルタ再生制御において前記微粒子状物質の堆積量が、前記再生開始堆積量から10%以上減少した後に、前記NOx触媒再生制御部は、前記NOx触媒再生制御を開始する、
請求項3又は4に記載のエンジンの制御装置。 - 排気中の未燃燃料を酸化可能な酸化触媒と、前記酸化触媒と一体若しくはこの下流側に設けられて排気の空燃比が理論空燃比よりリーンであるリーン状態で排気中のNOxを吸蔵し且つ前記空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチであるリッチ状態になると吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、前記酸化触媒の下流側に設けられて排気中の微粒子状物質を捕集可能なPMフィルタとを排気通路に備えたエンジンの制御方法であって、
前記NOx触媒に導入される排気ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリッチ空燃比であるリッチ状態と、理論空燃比よりリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるリーン状態と、を交互に切り替えることにより、前記NOx触媒に吸蔵された硫黄成分を除去するNOx触媒再生ステップと
PMフィルタに導入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリーン空燃比かつ未燃燃料が前記酸化触媒に導入されるようにして、捕集された前記微粒子状物質を前記PMフィルタから除去するPMフィルタ再生ステップと、
前記空燃比を前記リッチ状態にすることにより、前記NOx触媒から吸蔵されたNOxを還元する、NOx触媒リッチパージ制御を実施するNOx触媒リッチパージステップと
を有し、
前記PMフィルタ再生ステップは、前記微粒子状物質の堆積量が所定の再生開始堆積量以上になったとき開始され、その後、前記微粒子状物質の堆積量が前記所定の再生開始堆積量より小さい再生終了堆積量以下になる前に、前記NOx触媒再生ステップが開始され、
前記NOx触媒リッチパージステップは、前記NOx触媒に吸蔵されたNOx吸蔵量が所定量以上であるときに実施が許可されるものであって、前記PMフィルタ再生ステップが開始されるときに前記PMフィルタ再生ステップの実施前に実施され、
前記PMフィルタ再生ステップは、前記NOx触媒リッチパージステップの終了後に続いて開始される、エンジンの制御方法。
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