JP2000170527A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置

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JP2000170527A JP10344058A JP34405898A JP2000170527A JP 2000170527 A JP2000170527 A JP 2000170527A JP 10344058 A JP10344058 A JP 10344058A JP 34405898 A JP34405898 A JP 34405898A JP 2000170527 A JP2000170527 A JP 2000170527A
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exhaust gas
reduction catalyst
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nox
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Toshihisa Sugiyama
敏久 杉山
Atsushi Tawara
淳 田原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収量を正確に
推定する。 【解決手段】 機関１の排気通路３にＮＯX 吸蔵還元触
媒７０を配置して、機関リーン空燃比運転時の排気中の
ＮＯX を吸収する。電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、機
関負荷条件（燃料噴射量、回転数）に基づいて、機関か
ら単位時間当たりに排出されるＮＯX 量を算出し、この
ＮＯX 量に所定の係数を乗じることにより単位時間当た
りにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を算出す
る。ＥＣＵ３０は上記単位時間当たり吸収量を積算する
ことによりＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されているＮＯX
量を算出する。機関低温時にＥＧＲが停止されると、Ｅ
ＣＵ３０はＥＧＲ停止に伴うＮＯX 発生量の増大に合わ
せて上記単位時間当たり吸収量を増大補正する。これに
より、ＥＧＲ実施の有無にかかわらずＮＯX 吸蔵還元触
媒のＮＯX 吸収量を正確に推定することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に関し、詳細には流入する排気空燃比がリーンのと
きに排気中のＮＯX を吸収し、流入する排気空燃比がリ
ッチになったときに吸収したＮＯX を放出、還元浄化す
るＮＯX 吸蔵還元触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のＮＯX 吸蔵還元触媒を備えた内
燃機関の排気浄化装置の例としては、例えば特許登録第
２５８６７３９号公報に記載されたものがある。同特許
の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路にＮＯX 吸蔵還
元触媒を配置し、機関がリーン空燃比で運転されるとき
にＮＯX 吸蔵還元触媒に排気中のＮＯXを吸収させ、Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒に吸収したＮＯX 量が所定量まで増大
するとＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気空燃比をリッ
チにしてＮＯX 吸蔵還元触媒からＮＯX を放出させ、還
元浄化することによりＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収したＮ
Ｏ X で飽和することを防止している。
【０００３】同特許の排気浄化装置では、機関負荷と回
転数とに基づいて機関燃焼室から単位時間当たりに排気
通路に排出されるＮＯX 量を算出し、この排出量から単
位時間当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX
量を算出し、算出した吸収量を積算することによりＮＯ
X 吸蔵還元触媒に吸収したＮＯX 量を推定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記特許の排気浄化装
置では機関負荷と回転数とに基づいて機関のＮＯX 発生
量を算出しているため、機関負荷と回転数とが同一であ
れば算出されるＮＯX 発生量も常に同一となる。ところ
が、機関のＮＯX 発生量は機関負荷と回転数とが同一で
あっても他の条件が異なると変化する場合がある。特
に、機関の排気ガスの一部を吸気に再循環させる排気ガ
ス再循環（ＥＧＲ）を行なう機関では、同一の機関負荷
と回転数であってもＥＧＲ停止時にはＥＧＲ実施時に較
べて大幅に機関のＮＯX 発生量が増大する。このため、
上記特許のように、ＥＧＲ実施の有無にかかわらず同じ
ＮＯX 発生量を用いてＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収
量を推定していると、例えば機関低温時等でＥＧＲを停
止した状態の運転が続いた場合には実際にＮＯX 吸蔵還
元触媒に吸収されたＮＯX 量が推定吸収量より大きくな
ってしまい、推定した吸収量が所定値に到達してＮＯX
吸蔵還元触媒からのＮＯ X の放出操作が行なわれる前に
ＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯX で飽和してしまう
場合が生じる。ＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯX で
飽和してしまうと、もはやＮＯX 吸蔵還元触媒はＮＯX
を吸収することはできず、機関燃焼室から排出されたＮ
ＯX はＮＯX 吸蔵還元触媒を通過して大気に放出される
ようになり、エミッションの増大を生じる問題がある。
【０００５】本発明は上記問題に鑑み、ＥＧＲ実施の有
無等による影響を生じることなく、常に正確にＮＯX 吸
蔵還元触媒に吸収されたＮＯX 量を推定可能とし、ＮＯ
X 吸蔵還元触媒の飽和による排気エミッションの悪化を
防止することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供す
ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関の排気通路に配置され流入する排気の
空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収し、流入
する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯX を放
出、還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒と、機関運転状態
に基づいて前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX
量を推定する推定手段とを備えた内燃機関の排気浄化装
置において、前記推定手段は、機関排気の一部を機関吸
気系に還流する排気ガス再循環を実施中か否かを検出
し、排気ガス再循環実施中は前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に
吸収されるＮＯX 量を補正することを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置が提供される。
【０００７】すなわち、請求項１の発明では推定手段
は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）の実施中か否かに応じて
ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を補正する。
この補正は例えば、機関低温時等でＥＧＲが停止されて
いる場合には単位時間当たりにＮＯX 吸蔵還元触媒に吸
収されるＮＯX 量を機関燃焼室で発生するＮＯX 量の増
大に応じて増大補正することにより行なう。これによ
り、ＥＧＲ実施の有無にかかわらずＮＯX 吸蔵還元触媒
に吸収されるＮＯX 量が正確に推定される。
【０００８】請求項２に記載の発明によれば、内燃機関
の排気通路に配置され流入する排気の空燃比がリーンの
ときに排気中のＮＯX を吸収し、流入する排気の空燃比
がリッチのときに吸収したＮＯX を放出、還元浄化する
ＮＯX 吸蔵還元触媒と、機関運転状態に基づいて前記Ｎ
ＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を推定する推定
手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記
推定手段は、機関温度を検出し、機関温度が予め定めた
値より低いときに前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収される
ＮＯX 量を補正することを特徴とする内燃機関の排気浄
化装置が提供される。
【０００９】すなわち、請求項２に記載の発明では機関
温度に応じてＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量
を補正する。例えば機関温度が低いときにＥＧＲを実施
すると、燃焼室内の燃焼が不安定になったり、再循環さ
れる排気中の腐食性物質や未燃固形物の量の増大により
機関各部の磨耗が増大する場合がある。このため、実際
の機関の運転においては機関温度が予め定めた値より低
い場合にはＥＧＲを停止して、燃焼の不安定化の防止と
機関各部の磨耗の防止を図っている。このため、機関温
度が低い状態での運転時には機関燃焼室で発生するＮＯ
X 量が増大するようになる。本発明では、推定手段は、
機関温度が予め定めた値より低くＥＧＲが停止された状
態で運転されている場合には、例えば単位時間当たりに
ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を機関燃焼室
で発生するＮＯX 量の増大に応じて増大補正する。これ
により、機関温度が低い場合にも正確にＮＯX 吸蔵還元
触媒に吸収されるＮＯX 量が推定される。なお、機関温
度としては、例えば冷却水温度、潤滑油温度等を使用す
るようにしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図１は、本発明を自動車
用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成
を示す図である。図１において、１は自動車用内燃機関
を示す。本実施形態では機関１は４気筒ディーゼル機関
とされ、各気筒には気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃
料噴射弁１１１が設けられている。燃料は高圧燃料噴射
ポンプ１１３から各燃料噴射弁１１１が接続されたコモ
ンレール（蓄圧室）１１５に圧送され、コモンレールか
ら各燃料噴射弁１１１により各気筒内に所定のタイミン
グで噴射される。
【００１１】図１において２１は各気筒の吸気ポートを
吸気通路２に接続する吸気マニホルド、３１は各気筒の
排気ポートを排気通路３に接続する排気マニホルドであ
る。本実施形態では、機関１の過給を行なう過給機３５
が設けられており、排気通路３は過給機３５の排気出口
に、吸気通路２は過給機３５の吸気吐出口に、それぞれ
接続されている。また、吸気通路２には過給機３５から
供給される吸気の冷却を行なうインタークーラ２５及び
吸気絞り弁２７が設けられている。吸気絞り弁２７は、
後述するＥＣＵ３０からの信号に応じて作動するステッ
パモータ、負圧アクチュエータ等の適宜な形式のアクチ
ュエータ２７ａを備え、ＥＣＵ３０からの信号に応じた
開度をとり機関の吸気流量を制限する。また、過給機３
５下流側の排気通路３には、吸気絞り弁２７と同様なア
クチュエータ３７ａを備えた排気絞り弁３７が設けられ
ており、ＥＣＵ３０からの信号に応じた開度をとり排気
絞りを行なう。
【００１２】図１において、３３は機関排気系と吸気系
とを接続し機関排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通
路、２３はＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁である。Ｅ
ＧＲ弁２３はステッパモータ、負圧アクチュエータ等の
適宜なアクチュエータ（図示せず）を備え、ＥＣＵ３０
からの信号に応じた開度をとりＥＧＲ通路３３を通って
吸気系に還流される排気（ＥＧＲガス）流量を機関運転
状態に応じて制御するものである。
【００１３】本実施形態では、排気マニホルド３１を各
排気ポートに接続する排気枝管にはパティキュレートフ
ィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、以下
「ＤＰＦ」と称する）４０が設けられている。ＤＰＦ４
０は、セラミック等の耐熱性を有する多孔質の材質から
形成され軸線方向（排気流れ方向）に排気流路を形成す
る多数の貫通孔を有している。これらの貫通孔のそれぞ
れは排気流れ方向上流端または下流端のうち一方がプラ
グにより閉塞されており、上流端が閉塞された貫通孔と
下流端が閉塞された貫通孔とが交互に互いに隣接して配
置されている。このため、各気筒の排気ポートから排出
される排気は、それぞれのＤＰＦの上流端が開放された
（下流端が閉塞された）貫通孔に流入し、貫通孔相互を
隔てる多孔質の隔壁を通過して下流端が開放された貫通
孔に流入し下流端からＤＰＦ外に流出する。排気中に含
まれるパティキュレートは排気が多孔質の隔壁を通過す
る際に捕集される。
【００１４】図１に７０で示すのは、排気通路３に配置
されたＮＯX 吸蔵還元触媒である。本実施形態のＮＯX
吸蔵還元触媒７０は、例えばアルミナを担体とし、この
担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮa 、リチウム
Ｌi 、セシウムＣs のようなアルカリ金属、バリウムＢ
a 、カルシウムＣa のようなアルカリ土類、ランタンＬ
a 、セリウムＣｅ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少なくとも一つの成分と、白金Ｐｔのような貴
金属とを担持したものである。ＮＯX 吸蔵還元触媒は流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときに、排気中のＮ
ＯX （ＮＯ2 、ＮＯ）を硝酸イオンＮＯ3 - の形で吸収
し、流入排気ガスがリッチになると吸収したＮＯX を放
出するＮＯX の吸放出作用を行う。
【００１５】この吸放出のメカニズムについて、以下に
白金ＰｔおよびバリウムＢａを使用した場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。流入排
気中の酸素濃度が増大すると（すなわち排気の空燃比が
リーン空燃比になると）、これら酸素は白金Ｐｔ上にＯ
2 - またはＯ2-の形で付着し、排気中のＮＯX は白金Ｐ
ｔ上のＯ2 - またはＯ2-と反応し、これによりＮＯ2 が
生成される。また、流入排気中のＮＯ2 及び上記により
生成したＮＯ2 は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤
としての酸化バリウムＢａＯと結合しながら硝酸イオン
ＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このため、リーン
雰囲気下では排気中のＮＯ X がＮＯX 吸蔵還元触媒内に
硝酸塩の形で吸収されるようになる。
【００１６】また、流入排気中の酸素濃度が低下すると
（すなわち、排気の空燃比が低下すると）、白金Ｐｔ上
でのＮＯ2 生成量が減少するため、反応が逆方向に進む
ようになり、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - はＮＯ2 の
形でＮＯX 吸蔵還元触媒から放出されるようになる。こ
の場合、排気中にＨＣ、ＣＯ等の成分が存在すると白金
Ｐｔ上でこれらの成分によりＮＯ2 が還元される。
【００１７】本実施形態では、機関１としてディーゼル
機関が使用されているため機関排気は通常リーン空燃比
であり、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０は排気中のＮＯX を吸
収する。しかし、ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯ
X 量が増大すると吸収剤（ＢａＯ等）が硝酸イオンで飽
和してしまい、ＮＯX 吸蔵還元触媒が排気中のＮＯXを
吸収できなくなる。そこで、本実施形態では後述する方
法でＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されたＮＯX 量を推定
し、ＮＯX 吸蔵還元触媒がＮＯX で飽和する前に吸収し
たＮＯX が予め定めた値に到達するとＮＯX 吸蔵還元触
媒からＮＯX を放出させ、還元浄化するようにしてＮＯ
X 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収能力の低下を防止してい
る。
【００１８】前述したように、ＮＯX 吸蔵還元触媒から
吸収したＮＯX を放出、還元浄化するためにはＮＯX 吸
蔵還元触媒に流入する排気の酸素濃度を低下させるとと
もに排気中のＨＣ、ＣＯ等の成分を増大させる必要、す
なわちＮＯX 吸蔵還元触媒に流入する排気の空燃比をリ
ッチ空燃比にする必要がある。本実施形態では、図１に
示すように、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０の上流側の排気通
路３に還元剤供給ノズル７５ａを設けて還元剤供給装置
７５からＮＯX 吸蔵還元触媒７０に流入する排気中に還
元剤を供給することにより、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０に
流入する排気空燃比をリッチにしている。なお、機関運
転状態によっては、吸気絞り弁２７による吸気絞り、ま
たは排気絞り弁３７による排気絞りを併用し、排気流量
を低減した状態で還元剤を供給するようにしても良い。
還元剤供給装置７５から供給される還元剤としては、排
気中でＨ2 、ＣＯ等の還元成分やＨＣ成分を発生するも
のであれば良く、例えば水素、一酸化炭素等の還元性気
体、プロパン、プロピレン、ブタン等の気体または液体
の炭化水素、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料等が還
元剤として使用できる。本実施形態では、補給、貯蔵の
便を考慮してエンジン１の燃料と同じ軽油を還元剤とし
て使用している。なお、図１の実施形態では内燃機関１
としてディーゼルエンジンを使用したため別途還元剤供
給装置７５を設けているが、内燃機関１としてリーン空
燃比運転を行なうガソリンエンジンを使用する場合には
還元剤供給装置７５を設けずに、機関の燃焼状態を制御
することにより（例えば機関運転空燃比を短時間リッチ
空燃比にすることにより）、排気中のＨＣ、ＣＯ成分を
増大させてＮＯX 吸蔵還元触媒７０に還元剤として供給
するようにしても良い。ＮＯX 吸蔵還元触媒７０に供給
された還元剤は、白金Ｐｔ等の触媒成分上で酸化されて
触媒近傍の酸素濃度を低下させるとともに、未燃ＨＣ、
ＣＯ成分等を多量に発生する。これにより、ＮＯX 吸蔵
還元触媒７０から吸収したＮＯX が放出され、還元浄化
される。
【００１９】本実施形態の還元剤供給装置７５は、図示
しない流量制御弁を備えＥＣＵ３０からの制御信号に応
じて機関１の燃料系統から供給された加圧燃料（軽油）
を還元剤供給ノズル７５ａからＮＯX 吸蔵還元触媒７０
に供給し、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０からのＮＯX の放出
と還元浄化とを行なう。図１に３０で示すのは機関１の
電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本
実施形態ではＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵを備えた公知の構
成のマイクロコンピュータとされ、機関１の燃料噴射制
御等の基本制御を行なう他、後述するようにＮＯX 吸蔵
還元触媒７０が吸収するＮＯX 量を推定する推定手段と
しての機能を有している。
【００２０】これらの制御を行なうため、ＥＣＵ３０の
入力ポートには、機関吸気通路に設けられたエアフロー
メータ５１から機関吸入空気量に対応した信号が、また
機関１の冷却水ジャケット（図示せず）に設けた冷却水
温度センサ５３から機関冷却水温度に対応した信号が、
それぞれ図示しないＡＤコンバータを介して入力されて
いる他、機関クランク軸（図示せず）近傍に配置された
回転数センサ５５から機関クランク軸一定回転角毎にパ
ルス信号が入力されている。更に、本実施形態では、Ｅ
ＣＵ３０の入力ポートには機関１のアクセルペダル（図
示せず）近傍に配置したアクセル開度センサ５７から運
転者のアクセルペダル踏込み量（アクセル開度）を表す
信号が入力されている。
【００２１】ＥＣＵ３０は、所定間隔毎にエアフローメ
ータ５１出力とアクセル開度センサ５７出力及び温度セ
ンサ５３出力をＡＤ変換して吸入空気量Ｇとアクセル開
度ＡＣＣＰ、冷却水温度ＴＷとしてＥＣＵ３０のＲＡＭ
の所定領域に格納するとともに、回転数センサ５５から
のパルス信号の間隔から機関回転数ＮＥを算出し、ＲＡ
Ｍの所定の領域に格納している。ＥＣＵ３０は、アクセ
ル開度センサ５７で検出されたアクセル開度ＡＣＣＰと
機関回転数ＮＥとに基づいて予めＲＯＭに格納した関係
に基づいて機関基本燃料噴射量と燃料噴射時期を算出
し、この基本燃料噴射量に機関運転状態に応じた補正を
加えて機関の燃料噴射量Ｑと燃料噴射時期とを設定す
る。なお、本発明では燃料噴射量と燃料噴射時期の設定
方法には特に制限はなく、ディーゼル機関における公知
の設定方法のいずれをも使用することができる。
【００２２】一方、ＥＣＵ３０の出力ポートは、各気筒
への燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御するために、図
示しない燃料噴射回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１
１に接続されている他、高圧燃料ポンプ１１３に図示し
ない駆動回路を介して接続され、ポンプ１１３からコモ
ンレール１１５への燃料圧送量を制御している。また、
ＥＣＵ３０の出力ポートは更に、それぞれ図示しない駆
動回路を介して吸気絞り弁２７のアクチュエータ２７
ａ、排気絞り弁３７のアクチュエータ３７ａ及びＥＧＲ
弁２３のアクチュエータに接続され、吸気絞り弁２７及
び排気絞り弁３７の開度とＥＧＲ弁２３を通過するＥＧ
Ｒガス量とをそれぞれ制御するとともに、還元剤供給装
置７５の流量制御弁に接続され、ＮＯX 吸蔵還元触媒７
０からＮＯ X を放出させるべきときに還元剤供給ノズル
７５ａから還元剤をＮＯX 吸蔵還元触媒７０に供給す
る。
【００２３】次に、本実施形態におけるＮＯX 吸蔵還元
触媒７０のＮＯX 吸収量推定操作について説明する。機
関からのＮＯX 排出量は機関負荷条件、例えば機関燃料
噴射量Ｑ（ｃｍ3 ／ストローク）と機関回転数ＮＥ（ｒ
ｐｍ）とに応じて変化する。一方、ＮＯX 吸収剤のＮＯ
X 吸収量は機関からのＮＯX 排出量に比例して増大す
る。このため、機関から単位時間当たりに排出されるＮ
ＯX 量をに所定の係数を乗じた値は単位時間当たりにＮ
ＯX 吸蔵還元触媒７０に吸収されるＮＯX 量になる。そ
こで、本実施形態では予め機関を負荷条件を変えて実際
に運転し、機関の単位時間当たりのＮＯX 発生量を測定
しておき、この単位時間当たり発生量に上記所定の係数
を乗じた値ＣＮＯＸを図２に示すような機関燃料噴射量
Ｑと回転数ＮＥとをパラメータとして用いた数値テーブ
ルの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。
【００２４】機関運転中ＥＣＵ３０は、機関燃料噴射量
Ｑと回転数ＮＥとに基づいて一定時間毎（上記の単位時
間毎）に上記数値テーブルから単位時間当たりにＮＯX
吸蔵還元触媒７０に吸収されるＮＯX 量ＣＮＯＸを算出
し、ＮＯX カウンタＣＲの値をＣＮＯＸだけ増大させ
る。これによりＮＯX カウンタＣＲの値は、ＮＯX 吸蔵
還元触媒７０が運転中に吸収したＮＯX 量を正確に表す
ようになる。
【００２５】また、ＥＣＵ３０は上記ＮＯX カウンタＣ
Ｒの値が予め定めた値（例えばＮＯ X 吸蔵還元触媒７０
がＮＯX で飽和するようになるＮＯX 吸収量の７０パー
セント程度）に増大すると、前述の還元剤供給装置７５
から一定時間ＮＯX 吸蔵還元触媒７０に還元剤を供給し
てＮＯX 吸蔵還元触媒７０から吸収したＮＯX を放出さ
せ、還元浄化するとともに、ＮＯX カウンタＣＲの値を
０にリセットする。これにより、ＮＯX カウンタＣＲの
値は常にＮＯX 吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯX の
量に正確に対応するようになる。
【００２６】ところが、本実施形態では機関１にはＥＧ
Ｒ弁２３が設けられており機関のほとんどの運転領域で
排気ガス再循環（ＥＧＲ）が行なわれている。このた
め、図２のＮＯX 量の数値テーブルもＥＧＲを実施した
場合に基づいて作成されている。しかし、実際の機関の
運転では機関負荷条件が同一であってもＥＧＲを停止し
た状態で運転を行なう場合がある。例えば、機関暖機前
の低温運転時では、排気ガス温度も低く排気中の腐食成
分や未燃固形物の量が暖機完了後に較べて増大してい
る。このような排気を吸気系に還流させると、気筒内に
侵入する腐食成分や未燃固形物の量が増大するため、機
関各部の腐食や磨耗の増大を生じる恐れがある。また、
機関低温時には燃焼室内の燃焼条件が悪化しているた
め、ＥＧＲを行なうと更に燃焼室条件が悪化して機関運
転状態が悪化する場合がある。このため、実際の機関の
運転では機関低温時等にはＥＧＲを停止した状態で運転
を行なうことが一般的である。
【００２７】ところが、上記のようにＥＧＲを停止した
状態で運転すると、再循環実施時に較べて燃焼室内で単
位時間内に発生するＮＯX 量は大幅に増大するため、実
際にＮＯX 吸蔵還元触媒７０が吸収するＮＯX 量は機関
負荷条件が同一であっても図２の数値テーブルから求め
た単位時間吸収量ＣＮＯＸより大きくなる。このため、
ＥＧＲを停止した状態で運転が行なわれると、ＮＯX 吸
蔵還元触媒７０に実際に吸収されたＮＯX 量はＮＯX カ
ウンタＣＲの値より大きくなってしまい、ＮＯ X カウン
タＣＲの値が前述の所定値に到達して還元剤の供給が行
なわれる前にＮＯX 吸蔵還元触媒７０が吸収したＮＯX
で飽和してしまう場合が生じる。
【００２８】そこで、本実施形態ではＥＣＵ３０は機関
負荷条件に基づいて図２の数値テーブルからＮＯX 吸蔵
還元触媒７０のＮＯX 吸収量を算出する際に、現在ＥＧ
Ｒが実施されているか否かを検出し、ＥＧＲ停止時には
図２の数値テーブルから求めた吸収量ＣＮＯＸを増大補
正するようにしている。これにより、ＥＧＲ実施の有無
にかかわらずＮＯX カウンタＣＲの値は正確に実際にＮ
ＯX 吸蔵還元触媒７０に吸収されたＮＯX 量に対応する
ようになり、ＮＯX 吸蔵還元触媒７０の飽和が生じるこ
とが防止される。
【００２９】図３は、本実施形態における上述したＮＯ
X 吸蔵還元触媒７０のＮＯX 吸収量推定操作を示すフロ
ーチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時
間毎（例えば、前述の単位時間毎）に実行されるルーチ
ンとして行なわれる。図３においてルーチンがスタート
すると、ステップ３０１では、機関回転数Ｎと機関燃料
噴射量Ｑとが読み込まれる。本実施形態では、機関回転
数ＮＥは回転数センサ５５から入力した回転数パルスに
基づいて別途ＥＣＵ３０により実行されるルーチンによ
り算出される。また、本実施形態では、機関燃料噴射量
Ｑは前述したように、別途ＥＣＵ３０により実行される
燃料噴射量演算ルーチンにより、アクセル開度センサ５
７で検出されたアクセル開度ＡＣＣＰと機関回転数ＮＥ
とに基づいて算出される。
【００３０】次いで、ステップ３０３では、上記燃料噴
射Ｑと機関回転数ＮＥとを用いて、ＥＣＵ３０のＲＯＭ
に格納された数値テーブル（図２）に基づいてＥＧＲ実
施時の単位時間当たりのＮＯX 吸蔵還元触媒７０のＮＯ
X 吸収量ＣＮＯＸが算出される。また、ステップ３０５
では、現在ＥＧＲ実施中か否かがＥＧＲ弁２３の開度か
ら判定され、ＥＧＲ実施中である場合にはステップ３０
７で、係数Ｋの値が１．０に設定され、ＥＧＲ実施中で
ない場合にはステップ３０９で係数Ｋの値は予め定めた
値Ｋ1 に設定される。ここで、Ｋ1 はＫ1 ＞１．０の定
数である。
【００３１】そして、ステップ３１１では、ＮＯX カウ
ンタＣＲの値がステップ３０３で算出したＣＮＯＸの値
に前述の係数Ｋを乗じた値だけ増大される。すなわち、
図３の操作ではＥＧＲ実施時には、機関負荷条件に基づ
いて図２の数値テーブル算出されたＣＮＯＸの値をその
まま用いてＮＯX カウンタＣＲを増大させるのに対し
て、ＥＧＲ停止時には同一の負荷条件であっても図２の
数値テーブルから算出したＣＮＯＸの値を増大補正した
量だけ（Ｋ1 ＞１．０）ＮＯXカウンタＣＲの値を増大
させている。これにより、ＥＧＲ停止時には機関のＮＯ
X 発生量増大に応じてＮＯX 吸蔵還元触媒７０のＮＯX
吸収量も増大補正されるようになる。
【００３２】なお、本実施形態では、補正係数として用
いるＫ1 の値は一定値に設定しているが、実際には機関
負荷状態によりＥＧＲのＯＮ／ＯＦＦ時の機関ＮＯX 発
生量の差も異なってくる場合があるため、ステップ３０
９では機関負荷状態（燃料噴射量Ｑと回転数ＮＥ）に応
じてＫ1 の値を変更するようにしても良い。また、本実
施形態ではＥＧＲ停止時の単位時間当たりのＮＯX 吸蔵
還元触媒７０のＮＯX 吸収量をＥＧＲ実施時に測定した
数値テーブル（図２）から求めたＣＮＯＸの値に補正係
数Ｋ1 を乗じることにより算出しているが、予めＥＧＲ
を停止した状態での機関の単位時間当たりＮＯX 発生量
を実験により求めておき、図２と同様な数値テーブルと
してＲＯＭに格納しておき、ＥＧＲ停止時にはこのＥＧ
Ｒ停止運転時の数値テーブルからＣＮＯＸの値を算出す
るようにすることも可能である。
【００３３】次に、本発明の別の実施形態について説明
する。上述の実施形態では、ＥＧＲの実施の有無をＥＧ
Ｒ弁２３開度から直接検出していた。しかし、実際には
ディーゼル機関ではＥＧＲは機関暖機後は常時実施され
るのが通常であり、ＥＧＲが停止された状態で運転が継
続されるのは特殊な場合を除いて機関温度が低い場合の
みである。このため、実際にはＥＣＵ３０は機関冷却水
温度に基づいてＥＧＲのＯＮ／ＯＦＦ制御を行なってい
る。そこで、本実施形態では冷却水温度センサ５３で検
出した機関冷却水温度ＴＷに基づいて単位時間当たりの
ＮＯX 吸蔵還元触媒７０のＮＯX 吸収量の補正を行な
う。
【００３４】図４は、本実施形態のＮＯX 吸蔵還元触媒
７０のＮＯX 吸収量推定操作を説明するフローチャート
である。本操作は、ＥＣＵ３０により図３の操作と同じ
間隔で実行される。図４ステップ４０１では、図３ステ
ップ３０１と同様に燃料噴射量Ｑと回転数ＮＥとが読み
込まれる他、更に冷却水温度センサ５３から機関冷却水
温度ＴＷが読み込まれる。そして、ステップ４０３では
図３ステップ３０３と同様に、ＥＧＲ実施時のＣＮＯＸ
の値がＱとＮＥとを用いて図２の数値テーブルから算出
される。
【００３５】更に、本実施形態ではステップ４０５で冷
却水温度ＴＷに基づいて補正係数ＫＷの値が設定され、
ステップ４０７ではＮＯX カウンタＣＲの値が、ステッ
プ４０３で算出されたＣＮＯＸの値に補正係数ＫＷを乗
じた値だけ増大される。図５は、冷却水温度ＴＷと補正
係数ＫＷとの関係を示すグラフである。本実施形態で
は、ＥＧＲ量は冷却水温度に応じて調節され、冷却水温
度が低いほど減量される。このため、機関の単位時間当
たりＮＯX 発生量は冷却水温度が低い程大きくなってい
る。従って、補正係数ＫＷの値は暖機完了後（ＴＷ＞Ｔ
Ｗ 2 、例えばＴＷ2 ≒７０度Ｃ）、すなわちＥＧＲを完
全実施する場合にはＫＷ＝１．０とされ、ＴＷ＜ＴＷ2
の冷却水温度領域ではＥＧＲ量の減少に応じて増大され
る。そして、低温領域（ＴＷ＜ＴＷ1 、ＴＷ1 ≒２０度
Ｃ）では完全にＥＧＲが停止されるため一定値ＫＷ1 に
設定される。
【００３６】このため、本実施形態では冷却水温度ＴＷ
が所定値ＴＷ1 より低い場合にはＮＯX 吸蔵還元触媒７
０に吸収されるＮＯX 量の補正が行なわれ、冷却水温度
にかかわらずＮＯX カウンタＣＲの値は正確にＮＯX 吸
蔵還元触媒７０のＮＯX 吸収量に対応するようになる。
なお、上記実施形態ではＥＧＲの実施の有無、冷却水温
度に応じてＮＯX 吸収量の補正を行なう場合について説
明したが、機関ＮＯX 発生量に影響を及ぼす他の要因に
ついても上記と同様な補正を行なうことにより更にＮＯ
X 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収量を正確に推定することが
可能となる。
【００３７】また、上述の実施形態では本発明ディーゼ
ル機関に適用した場合を例にとって説明したが、本発明
はディーゼル機関に限定されるわけではなくガソリン機
関にも適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、ＮＯX
吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯX 量を正確に推定するこ
とが可能となり、ＮＯX 吸蔵還元触媒が吸収したＮＯX
で飽和することを確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した場
合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】ＮＯX 吸蔵還元触媒の単位時間当たりＮＯX 吸
収量の算出に用いる数値テーブルの形式を説明する図で
ある。
【図３】ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収量推定操作の
一実施形態を説明するフローチャートである。
【図４】ＮＯX 吸蔵還元触媒のＮＯX 吸収量推定操作の
他の実施形態を説明するフローチャートである。
【図５】図４の推定操作に使用する補正係数の値を示す
グラフである。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関 １１１…筒内燃料噴射弁 ３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３…排気通路 ２３…ＥＧＲ弁 ５３…冷却水温度センサ ７０…ＮＯX 吸蔵還元触媒 ７５…還元剤供給装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 AA06 BA04 BA05 BA06 CA01 CA02 CA03 CA07 DA04 EA04 EA11 EB05 ED01 ED03 GA01 GA04 GA08 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA17 AA18 AA28 AB06 AB13 BA03 BA07 BA14 BA33 CA13 CA18 CA19 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA05 DA08 DB06 DB10 DB13 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA31 FA02 FA04 FB02 FB10 FB11 FB12 FC02 FC07 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB17X HA16 HB03 HB05 HB06 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 JA15 JA24 JA25 JB09 LA01 LA02 LA03 LB11 LC04 MA01 MA11 MA18 NA06 NA08 NA09 NC02 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01A PA01Z PD11A PD11Z PE01A PE01Z PE03A PE03Z PF03A PF03Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に配置され流入する
    排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収
    し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮ
    ＯX を放出、還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒と、機関
    運転状態に基づいて前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収され
    るＮＯX 量を推定する推定手段とを備えた内燃機関の排
    気浄化装置において、 前記推定手段は、機関排気の一部を機関吸気系に還流す
    る排気ガス再循環を実施中か否かを検出し、排気ガス再
    循環実施中は前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収されるＮＯ
    X 量を補正することを特徴とする内燃機関の排気浄化装
    置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の排気通路に配置され流入する
    排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯX を吸収
    し、流入する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮ
    ＯX を放出、還元浄化するＮＯX 吸蔵還元触媒と、機関
    運転状態に基づいて前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収され
    るＮＯX 量を推定する推定手段とを備えた内燃機関の排
    気浄化装置において、 前記推定手段は、機関温度を検出し、機関温度が予め定
    めた値より低いときに前記ＮＯX 吸蔵還元触媒に吸収さ
    れるＮＯX 量を補正することを特徴とする内燃機関の排
    気浄化装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100517040B1 (ko) * 2001-10-15 2005-09-26 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 내연기관의 배기가스 정화장치
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JP2016166587A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社豊田自動織機 燃焼制御装置

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