JP2002188487A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの排気浄化装置Info
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- JP2002188487A JP2002188487A JP2000385017A JP2000385017A JP2002188487A JP 2002188487 A JP2002188487 A JP 2002188487A JP 2000385017 A JP2000385017 A JP 2000385017A JP 2000385017 A JP2000385017 A JP 2000385017A JP 2002188487 A JP2002188487 A JP 2002188487A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 拡散燃焼か予混合燃焼かで、排気の空気過剰
率を補正して、ＮＯx浄化性能の向上を図る。 【解決手段】 排気通路１４中にＮＯx触媒１９を配設
する。ＮＯx触媒１９のＮＯx保持量が所定量以上の触媒
再生時に、排気の空気過剰率を低減する触媒再生運転を
行う。拡散燃焼を主燃焼とする燃焼状態と、予混合燃焼
を主燃焼とする燃焼状態との２つの燃焼状態を実現可能
である。触媒再生時に、拡散燃焼か予混合燃焼かに応じ
て、排気の空気過剰率を補正する。
率を補正して、ＮＯx浄化性能の向上を図る。 【解決手段】 排気通路１４中にＮＯx触媒１９を配設
する。ＮＯx触媒１９のＮＯx保持量が所定量以上の触媒
再生時に、排気の空気過剰率を低減する触媒再生運転を
行う。拡散燃焼を主燃焼とする燃焼状態と、予混合燃焼
を主燃焼とする燃焼状態との２つの燃焼状態を実現可能
である。触媒再生時に、拡散燃焼か予混合燃焼かに応じ
て、排気の空気過剰率を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路にＮＯx
触媒が配設されたディーゼルエンジンの排気浄化装置に
関する。
触媒が配設されたディーゼルエンジンの排気浄化装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気浄化装置とし
て、排気の空気過剰率が高いときにＮＯxを保持し、排
気の空気過剰率が低いときに保持していたＮＯxを還元
浄化するＮＯx触媒を排気流路中に配設し、このＮＯx触
媒のＮＯx保持量が所定量以上のときに、排気の空気過
剰率を１以下に低減させることで、保持したＮＯxを還
元浄化してＮＯx触媒を再生する技術が知られている。
て、排気の空気過剰率が高いときにＮＯxを保持し、排
気の空気過剰率が低いときに保持していたＮＯxを還元
浄化するＮＯx触媒を排気流路中に配設し、このＮＯx触
媒のＮＯx保持量が所定量以上のときに、排気の空気過
剰率を１以下に低減させることで、保持したＮＯxを還
元浄化してＮＯx触媒を再生する技術が知られている。
【０００３】また、特開平１０−２２５６３６号公報に
は、ＮＯx触媒に水素が流入すると、ＮＯx触媒のＮＯx浄
化率が向上する点が記載されている。なお、排気の空気
過剰率を大幅に低下させるとエンジンから水素が排出さ
れることは、例えば、『新・自動車ガソリンエンジン』
（中島泰夫，村中重夫：山海堂、１９９４年発行）のＰ
１０３に記載されている。この文献ではガソリンエンジ
ンの排気ガス成分について示されているが、ディーゼル
エンジンでも水素生成の傾向は略同じである。
は、ＮＯx触媒に水素が流入すると、ＮＯx触媒のＮＯx浄
化率が向上する点が記載されている。なお、排気の空気
過剰率を大幅に低下させるとエンジンから水素が排出さ
れることは、例えば、『新・自動車ガソリンエンジン』
（中島泰夫，村中重夫：山海堂、１９９４年発行）のＰ
１０３に記載されている。この文献ではガソリンエンジ
ンの排気ガス成分について示されているが、ディーゼル
エンジンでも水素生成の傾向は略同じである。
【０００４】ところで、ディーゼルエンジンでは、燃料
噴射が開始すると燃料の蒸発による混合気化が進み、筒
内温度及び筒内圧が所定値に達したときに存在する混合
気が初期燃焼（予混合燃焼）し、この燃焼により筒内が
高温高圧となるため、その後は噴射された燃料が噴射と
同時に蒸発しながら燃焼（拡散燃焼）を行うことが知ら
れている。一般的には、噴射開始から予混合燃焼が起こ
るまでの期間（着火遅れ期間）は燃焼期間全体に対して
短いため、拡散燃焼が主燃焼となる。
噴射が開始すると燃料の蒸発による混合気化が進み、筒
内温度及び筒内圧が所定値に達したときに存在する混合
気が初期燃焼（予混合燃焼）し、この燃焼により筒内が
高温高圧となるため、その後は噴射された燃料が噴射と
同時に蒸発しながら燃焼（拡散燃焼）を行うことが知ら
れている。一般的には、噴射開始から予混合燃焼が起こ
るまでの期間（着火遅れ期間）は燃焼期間全体に対して
短いため、拡散燃焼が主燃焼となる。
【０００５】これに対して、特許第２８６４８９６号公
報には、着火遅れ期間を大幅に長くし、この着火遅れ期
間内に燃料を全量噴射することで、予混合燃焼の割合を
拡散燃焼の割合より大きくして、予混合燃焼を主燃焼と
する技術が開示されている。
報には、着火遅れ期間を大幅に長くし、この着火遅れ期
間内に燃料を全量噴射することで、予混合燃焼の割合を
拡散燃焼の割合より大きくして、予混合燃焼を主燃焼と
する技術が開示されている。
【０００６】なお、拡散燃焼を主燃焼とする燃焼状態
（以下では単に拡散燃焼と略称）と、予混合燃焼を主燃
焼とする燃焼状態（以下では単に予混合燃焼と略称）と
は、運転状態に応じて切り換えることが一般的である
（図４参照）。
（以下では単に拡散燃焼と略称）と、予混合燃焼を主燃
焼とする燃焼状態（以下では単に予混合燃焼と略称）と
は、運転状態に応じて切り換えることが一般的である
（図４参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように運転条件に
応じて燃焼状態を切り替えるディーゼルエンジンの排気
通路中にＮＯx触媒を配設し、排気中の水素を利用して
ＮＯx浄化率を向上させようとした場合、ＮＯx触媒の再
生時期に、燃焼状態に関係なく空気過剰率を低減させる
と、以下に示すような問題が発生することが想定され
る。
応じて燃焼状態を切り替えるディーゼルエンジンの排気
通路中にＮＯx触媒を配設し、排気中の水素を利用して
ＮＯx浄化率を向上させようとした場合、ＮＯx触媒の再
生時期に、燃焼状態に関係なく空気過剰率を低減させる
と、以下に示すような問題が発生することが想定され
る。
【０００８】つまり、排気中の水素濃度を増すために、
燃焼状態に関係なく排気の空気過剰率を大幅に低減させ
ると、拡散燃焼の場合にスモークが著しく増大してしま
う。一方、スモークの増加を抑えるために空気過剰率の
低減量を制限すると、予混合燃焼の場合に、排気中のＨ
2を十分に得られず、所望のＮＯx浄化率が得られ難い。
燃焼状態に関係なく排気の空気過剰率を大幅に低減させ
ると、拡散燃焼の場合にスモークが著しく増大してしま
う。一方、スモークの増加を抑えるために空気過剰率の
低減量を制限すると、予混合燃焼の場合に、排気中のＨ
2を十分に得られず、所望のＮＯx浄化率が得られ難い。
【０００９】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、拡散燃焼及び予混合燃焼の２つの燃焼状
態を実現可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置にお
いて、上記燃焼状態に応じた適切な触媒再生運転を行
い、スモークの発生量を抑制しつつ、ＮＯx浄化性能の
更なる向上を図ることを一つの目的としている。
たものであり、拡散燃焼及び予混合燃焼の２つの燃焼状
態を実現可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置にお
いて、上記燃焼状態に応じた適切な触媒再生運転を行
い、スモークの発生量を抑制しつつ、ＮＯx浄化性能の
更なる向上を図ることを一つの目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
排気通路中に、排気の空気過剰率が高いときにＮＯxを
保持するとともに、排気の空気過剰率が低いときに保持
しているＮＯxを還元浄化するＮＯx触媒が配設され、少
なくともＮＯx触媒のＮＯx保持量が所定量以上の触媒再
生時に、排気の空気過剰率を低減する触媒再生運転を行
うディーゼルエンジンの排気浄化装置において、拡散燃
焼を主燃焼とする燃焼状態と、予混合燃焼を主燃焼とす
る燃焼状態との２つの燃焼状態を実現可能な燃焼制御手
段と、上記触媒再生時に、上記燃焼状態に基づいて、上
記排気の空気過剰率を低減する空気過剰率低減手段と、
を有することを特徴としている。
排気通路中に、排気の空気過剰率が高いときにＮＯxを
保持するとともに、排気の空気過剰率が低いときに保持
しているＮＯxを還元浄化するＮＯx触媒が配設され、少
なくともＮＯx触媒のＮＯx保持量が所定量以上の触媒再
生時に、排気の空気過剰率を低減する触媒再生運転を行
うディーゼルエンジンの排気浄化装置において、拡散燃
焼を主燃焼とする燃焼状態と、予混合燃焼を主燃焼とす
る燃焼状態との２つの燃焼状態を実現可能な燃焼制御手
段と、上記触媒再生時に、上記燃焼状態に基づいて、上
記排気の空気過剰率を低減する空気過剰率低減手段と、
を有することを特徴としている。
【００１１】請求項２に係る発明では、上記空気過剰率
低減手段は、燃焼状態が予混合燃焼のときは拡散燃焼の
ときよりも上記排気の空気過剰率を小さくすることを特
徴としている。
低減手段は、燃焼状態が予混合燃焼のときは拡散燃焼の
ときよりも上記排気の空気過剰率を小さくすることを特
徴としている。
【００１２】また、請求項３に係る発明は、上記ＮＯx
触媒の触媒温度が所定の基準活性温度以上か否かを判断
する触媒温度判断手段を備え、上記空気過剰率低減手段
は、燃焼状態が予混合燃焼の場合、触媒温度が基準活性
温度未満のときは基準活性温度以上とのときよりも、排
気の空気過剰率を小さくすることを特徴としている。
触媒の触媒温度が所定の基準活性温度以上か否かを判断
する触媒温度判断手段を備え、上記空気過剰率低減手段
は、燃焼状態が予混合燃焼の場合、触媒温度が基準活性
温度未満のときは基準活性温度以上とのときよりも、排
気の空気過剰率を小さくすることを特徴としている。
【００１３】請求項４に係る発明は、上記燃焼状態が予
混合燃焼で、触媒温度が基準活性温度未満のとき（第１
の運転状態）の排気の空気過剰率を、スモークの発生量
が許容量以下となる範囲で最も小さくすることを特徴と
している。
混合燃焼で、触媒温度が基準活性温度未満のとき（第１
の運転状態）の排気の空気過剰率を、スモークの発生量
が許容量以下となる範囲で最も小さくすることを特徴と
している。
【００１４】すなわち、第１の運転状態における排気の
空気過剰率は、水素が大量に生成されるように、できる
限り低めに設定したい。図６に示すように、予混合燃焼
時には、空気過剰率λをかなり下げてもスモークは許容
範囲なので、第１の運転状態における排気の空気過剰率
を、スモークの発生量が許容量（Ｌ１）以下となる範囲
で最も小さい値（λ１）まで低下させるのが好ましい。
空気過剰率は、水素が大量に生成されるように、できる
限り低めに設定したい。図６に示すように、予混合燃焼
時には、空気過剰率λをかなり下げてもスモークは許容
範囲なので、第１の運転状態における排気の空気過剰率
を、スモークの発生量が許容量（Ｌ１）以下となる範囲
で最も小さい値（λ１）まで低下させるのが好ましい。
【００１５】好ましくは、上記空気過剰率低減手段は、
燃焼状態が拡散燃焼で、かつ、触媒温度が基準活性温度
以上の第２の運転状態のときに、排気の空気過剰率を、
スモークの発生量が許容量以下となる範囲で、上記第１
の運転状態のときよりも大きくする。
燃焼状態が拡散燃焼で、かつ、触媒温度が基準活性温度
以上の第２の運転状態のときに、排気の空気過剰率を、
スモークの発生量が許容量以下となる範囲で、上記第１
の運転状態のときよりも大きくする。
【００１６】すなわち、第２の運転状態では、拡散燃焼
を行っているので、図６に示すように、排気の空気過剰
率をあまり大きくすると、スモークの発生量が許容レベ
ル（Ｌ１）を越えてしまう。そこで、第２の運転状態に
おける排気の空気過剰率は、スモーク発生量が許容量
（Ｌ１）以下となる範囲で、第１の運転状態のとき（λ
１）よりも大きい値（λ２）に設定するのが最も好まし
い。
を行っているので、図６に示すように、排気の空気過剰
率をあまり大きくすると、スモークの発生量が許容レベ
ル（Ｌ１）を越えてしまう。そこで、第２の運転状態に
おける排気の空気過剰率は、スモーク発生量が許容量
（Ｌ１）以下となる範囲で、第１の運転状態のとき（λ
１）よりも大きい値（λ２）に設定するのが最も好まし
い。
【００１７】また、好ましくは、上記空気過剰率低減手
段は、燃焼状態が予混合燃焼で、かつ、触媒温度が基準
活性温度以上の第３の運転状態のときに、排気の空気過
剰率を、上記第１の運転状態のときよりも大きくする。
段は、燃焼状態が予混合燃焼で、かつ、触媒温度が基準
活性温度以上の第３の運転状態のときに、排気の空気過
剰率を、上記第１の運転状態のときよりも大きくする。
【００１８】すなわち、第３の運転状態では、予混合燃
焼を行っている関係で、燃焼状態が拡散燃焼主体の第２
の運転状態に比して、スモークが生じるおそれが低いた
め、排気の空気過剰率を小さく設定できるとともに、触
媒温度が基準活性温度に達しているため、排気の空気過
剰率を極端に小さくしなくても、十分な触媒浄化性能を
期待できる。従って、このような第３の運転状態では、
図６に示すように、排気の空気過剰率を、スモークの発
生量が許容量（Ｌ１）以下となる範囲で、上記第１の運
転状態のとき（λ１）よりも大きく、かつ上記第２の運
転状態のとき（λ２）以下、好ましくはλ３以下の値と
することが好ましい。
焼を行っている関係で、燃焼状態が拡散燃焼主体の第２
の運転状態に比して、スモークが生じるおそれが低いた
め、排気の空気過剰率を小さく設定できるとともに、触
媒温度が基準活性温度に達しているため、排気の空気過
剰率を極端に小さくしなくても、十分な触媒浄化性能を
期待できる。従って、このような第３の運転状態では、
図６に示すように、排気の空気過剰率を、スモークの発
生量が許容量（Ｌ１）以下となる範囲で、上記第１の運
転状態のとき（λ１）よりも大きく、かつ上記第２の運
転状態のとき（λ２）以下、好ましくはλ３以下の値と
することが好ましい。
【００１９】つまり、この第３の運転状態では、排気の
空気過剰率を第２の運転状態のとき以下とすることによ
り、スモークの発生を抑制しつつ、水素供給によるＮＯ
x浄化率の向上を図ることができる。
空気過剰率を第２の運転状態のとき以下とすることによ
り、スモークの発生を抑制しつつ、水素供給によるＮＯ
x浄化率の向上を図ることができる。
【００２０】ところで、燃焼状態が拡散燃焼で運転され
ており、かつ、触媒温度が基準活性温度以下の運転状態
で、仮に触媒の活性温度を下げるために空気過剰率を極
端に小さくすると、スモークやＰＭ（パティキュレー
ト）の排出量の増加を招いてしまう。
ており、かつ、触媒温度が基準活性温度以下の運転状態
で、仮に触媒の活性温度を下げるために空気過剰率を極
端に小さくすると、スモークやＰＭ（パティキュレー
ト）の排出量の増加を招いてしまう。
【００２１】このようなスモークやＰＭの増加を確実に
防止するように、請求項５に係る発明は、上記ＮＯx触
媒の触媒温度が所定の活性温度以上か否かを判断する触
媒温度判断手段と、燃焼状態が拡散燃焼で、かつ、触媒
温度が活性温度未満のときには、上記触媒再生運転を禁
止する触媒再生運転禁止手段と、を有することを特徴と
している。
防止するように、請求項５に係る発明は、上記ＮＯx触
媒の触媒温度が所定の活性温度以上か否かを判断する触
媒温度判断手段と、燃焼状態が拡散燃焼で、かつ、触媒
温度が活性温度未満のときには、上記触媒再生運転を禁
止する触媒再生運転禁止手段と、を有することを特徴と
している。
【００２２】上記触媒温度判断手段は、例えば請求項６
に係る発明のように、上記ＮＯx触媒の上流側もしくは
下流側に配設された排気温度センサの検出信号に基づい
て判断し、あるいは請求項７に係る発明のように、上記
ＮＯx触媒が活性領域にあるか不活性領域にあるかを判
断する活性状態判断手段を備え、上記不活性領域の滞在
期間が所定値を越えた場合に、触媒温度が活性温度未満
であると判断する。
に係る発明のように、上記ＮＯx触媒の上流側もしくは
下流側に配設された排気温度センサの検出信号に基づい
て判断し、あるいは請求項７に係る発明のように、上記
ＮＯx触媒が活性領域にあるか不活性領域にあるかを判
断する活性状態判断手段を備え、上記不活性領域の滞在
期間が所定値を越えた場合に、触媒温度が活性温度未満
であると判断する。
【００２３】上記活性状態判断手段は、例えば請求項８
に係る発明のように、燃料噴射量とエンジン回転数とに
基づいて判断する。
に係る発明のように、燃料噴射量とエンジン回転数とに
基づいて判断する。
【００２４】より好ましくは請求項９に係る発明のよう
に、燃料噴射量及びエンジン回転数に基づいて、上記予
混合燃焼又は拡散燃焼のいずれを行うかを判断する燃焼
状態判断手段を有している。
に、燃料噴射量及びエンジン回転数に基づいて、上記予
混合燃焼又は拡散燃焼のいずれを行うかを判断する燃焼
状態判断手段を有している。
【００２５】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、例えば拡
散燃焼時はリッチ度を浅く、予混合燃焼時はリッチ度を
深くするというように、燃焼状態に応じて排気の空気過
剰率を低減することにより、スモークの悪化を抑制しつ
つ、ＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
散燃焼時はリッチ度を浅く、予混合燃焼時はリッチ度を
深くするというように、燃焼状態に応じて排気の空気過
剰率を低減することにより、スモークの悪化を抑制しつ
つ、ＮＯx浄化率の向上を図ることができる。
【００２６】請求項２に係る発明によれば、燃焼状態が
予混合燃焼のときは、空気過剰率を低減することで増加
するスモーク発生量が拡散燃焼のときよりも低いため、
スモークの悪化を伴うことなく拡散燃焼より強いリッチ
条件の運転を行うことにより、排気ガス中の水素濃度の
増加を利用してＮＯx浄化率の向上を図ることができ
る。
予混合燃焼のときは、空気過剰率を低減することで増加
するスモーク発生量が拡散燃焼のときよりも低いため、
スモークの悪化を伴うことなく拡散燃焼より強いリッチ
条件の運転を行うことにより、排気ガス中の水素濃度の
増加を利用してＮＯx浄化率の向上を図ることができ
る。
【００２７】請求項３に係る発明によれば、燃焼状態が
予混合燃焼で運転されており、かつ、触媒温度が所定の
活性温度以下の第１の運転状態では、排気の空気過剰率
を小さくして、強いリッチ条件の運転を行うことによ
り、排気ガス中の水素濃度の増加を利用して、ＮＯx触
媒の活性温度そのものを下げることが可能となる。従っ
て、触媒温度が一般的な基準活性温度以下であるにも関
わらず、高いＮＯx浄化性能を得ることが可能となる。
予混合燃焼で運転されており、かつ、触媒温度が所定の
活性温度以下の第１の運転状態では、排気の空気過剰率
を小さくして、強いリッチ条件の運転を行うことによ
り、排気ガス中の水素濃度の増加を利用して、ＮＯx触
媒の活性温度そのものを下げることが可能となる。従っ
て、触媒温度が一般的な基準活性温度以下であるにも関
わらず、高いＮＯx浄化性能を得ることが可能となる。
【００２８】請求項４に係る発明によれば、上記第１の
運転状態で、スモークの発生を許容レベルに抑制しつ
つ、高いＮＯx浄化性能を得ることができる。
運転状態で、スモークの発生を許容レベルに抑制しつ
つ、高いＮＯx浄化性能を得ることができる。
【００２９】請求項６に係る発明によれば、排気温度セ
ンサで検出されるＮＯx触媒の上流側又は下流側の排気
温度に基づいて、触媒温度を正確に推定することがで
き、制御精度が向上する。
ンサで検出されるＮＯx触媒の上流側又は下流側の排気
温度に基づいて、触媒温度を正確に推定することがで
き、制御精度が向上する。
【００３０】請求項７又は８に係る発明では、敢えて触
媒温度を直接的に検出しなくとも、機関運転状態に基づ
いて触媒温度を正確かつ容易に推定することができる。
媒温度を直接的に検出しなくとも、機関運転状態に基づ
いて触媒温度を正確かつ容易に推定することができる。
【００３１】請求項９に係る発明によれば、燃料噴射量
及びエンジン回転数に基づいて、適切な燃焼状態を選定
することができる。
及びエンジン回転数に基づいて、適切な燃焼状態を選定
することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る排気浄化
装置を直列４気筒のディーゼルエンジン１に適用した一
実施形態を示している。このエンジン１は、高圧ポンプ
３及びコモンレール５等を有するコモンレール型の燃料
噴射装置２を具備している。高圧ポンプ３は、エンジン
１によって回転駆動され、燃料タンク（図示せず）から
吸入した燃料を所定の高圧まで昇圧して吐出する。高圧
ポンプ３の吐出側には、逆止弁を介して高圧燃料配管４
が接続されており、高圧ポンプから吐出された高圧燃料
は、一部が燃料戻し配管を通って燃料タンクへ戻され、
残りが高圧燃料配管４からコモンレール５、高圧燃料配
管６を通って燃料噴射弁７に供給される。コモンレール
５内の燃料圧力は、圧力センサ（図示省略）によって検
出される。
装置を直列４気筒のディーゼルエンジン１に適用した一
実施形態を示している。このエンジン１は、高圧ポンプ
３及びコモンレール５等を有するコモンレール型の燃料
噴射装置２を具備している。高圧ポンプ３は、エンジン
１によって回転駆動され、燃料タンク（図示せず）から
吸入した燃料を所定の高圧まで昇圧して吐出する。高圧
ポンプ３の吐出側には、逆止弁を介して高圧燃料配管４
が接続されており、高圧ポンプから吐出された高圧燃料
は、一部が燃料戻し配管を通って燃料タンクへ戻され、
残りが高圧燃料配管４からコモンレール５、高圧燃料配
管６を通って燃料噴射弁７に供給される。コモンレール
５内の燃料圧力は、圧力センサ（図示省略）によって検
出される。
【００３３】吸気通路１０には、上流側（エンジン１か
ら遠い側）より順に、ターボ過給機１１のコンプレッサ
側と、インタークーラ１２と、吸入空気量を調整する吸
気絞り弁１３と、が配設されている。インタークーラ１
２は、過給によって温度上昇した空気を冷却し、吸気充
填効果を向上させるものであり、空冷式、水冷式のいず
れでも良い。
ら遠い側）より順に、ターボ過給機１１のコンプレッサ
側と、インタークーラ１２と、吸入空気量を調整する吸
気絞り弁１３と、が配設されている。インタークーラ１
２は、過給によって温度上昇した空気を冷却し、吸気充
填効果を向上させるものであり、空冷式、水冷式のいず
れでも良い。
【００３４】排気通路１４には、ターボ過給機１１のタ
ービン側が接続されている。このターボ過給機１１は、
可変ノズル型ターボ過給機として構成されており、ノズ
ルベーンアクチュエータでノズルベーンの角度を変化さ
せ、排気タービン１５に当たる排気ガスの角度を変える
ことにより、過給圧を変化させることができる。なお、
過給圧を変化させる方法としては、排気通路１４におけ
る排気タービン１５の上流側と下流側とを接続するバイ
パス通路を設け、このバイパス通路を流れる排気の量を
変えるようにすることもできる。
ービン側が接続されている。このターボ過給機１１は、
可変ノズル型ターボ過給機として構成されており、ノズ
ルベーンアクチュエータでノズルベーンの角度を変化さ
せ、排気タービン１５に当たる排気ガスの角度を変える
ことにより、過給圧を変化させることができる。なお、
過給圧を変化させる方法としては、排気通路１４におけ
る排気タービン１５の上流側と下流側とを接続するバイ
パス通路を設け、このバイパス通路を流れる排気の量を
変えるようにすることもできる。
【００３５】また、排気通路１４には、排気の一部をコ
レクタ１６へ還流する排気還流通路１７が接続されてお
り、この排気還流通路１７には、還流される排気の量を
調節するＥＧＲバルブ１８が配設されている。
レクタ１６へ還流する排気還流通路１７が接続されてお
り、この排気還流通路１７には、還流される排気の量を
調節するＥＧＲバルブ１８が配設されている。
【００３６】更に、排気通路１４の下流側には、酸化機
能付きのＮＯx触媒１９が配設されているとともに、こ
のＮＯx触媒１９の下流側に排気温度センサ２１が配設
されている。ＮＯx触媒１９は、流入する排気中の還元
成分濃度が低いときに排気中のＮＯxを吸収（トラッ
プ）し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が高いとき
にＮＯxを放出還元するもので、例えばＰｔ（貴金属）
とＢａ（ＮＯx吸収材）とを担持したアルミナ（基材）
のコート層をハニカム担体上に形成したものである。
能付きのＮＯx触媒１９が配設されているとともに、こ
のＮＯx触媒１９の下流側に排気温度センサ２１が配設
されている。ＮＯx触媒１９は、流入する排気中の還元
成分濃度が低いときに排気中のＮＯxを吸収（トラッ
プ）し、かつ流入する排気中の還元成分濃度が高いとき
にＮＯxを放出還元するもので、例えばＰｔ（貴金属）
とＢａ（ＮＯx吸収材）とを担持したアルミナ（基材）
のコート層をハニカム担体上に形成したものである。
【００３７】コントロールユニット２０には、排気温度
センサ２１が検出した触媒坦体温度すなわちベッド温
Ｔ，アクセル開度センサ２２が検出したアクセル開度信
号Ａｃｃ、回転数センサ２３が検出した回転数信号Ｎ
ｅ、可変ノズルセンサ２４が検出した可変ノズルセンサ
信号等が入力される。コントロールユニット２０は、こ
れらの入力信号を処理し、燃料噴射弁７、ターボ過給機
１１、吸気絞り弁１３、ＥＧＲバルブ１８へそれぞれ制
御信号を出力し、これらを制御することにより、燃料噴
射量，噴射時期，過給圧，吸入空気量，排気還流率等を
制御する。
センサ２１が検出した触媒坦体温度すなわちベッド温
Ｔ，アクセル開度センサ２２が検出したアクセル開度信
号Ａｃｃ、回転数センサ２３が検出した回転数信号Ｎ
ｅ、可変ノズルセンサ２４が検出した可変ノズルセンサ
信号等が入力される。コントロールユニット２０は、こ
れらの入力信号を処理し、燃料噴射弁７、ターボ過給機
１１、吸気絞り弁１３、ＥＧＲバルブ１８へそれぞれ制
御信号を出力し、これらを制御することにより、燃料噴
射量，噴射時期，過給圧，吸入空気量，排気還流率等を
制御する。
【００３８】また、コントロールユニット２０により燃
料噴射時期や燃料噴射量を制御することにより、燃焼室
内に直接的に噴射した燃料が速やかに自己着火する拡散
燃焼と、この拡散燃焼よりも着火遅れ期間が十分に長い
低温予混合燃焼と、の２つの燃焼状態を実現可能であ
る。ここで、低温予混合燃焼とは、特許第２８６４８９
６号公報にも記載されているように、エンジンの運転条
件に応じてエンジンの燃焼温度を低下させるとき、熱発
生パターンが単段燃焼の形態となるように着火遅れ期間
を大幅に長くした燃焼のことである。
料噴射時期や燃料噴射量を制御することにより、燃焼室
内に直接的に噴射した燃料が速やかに自己着火する拡散
燃焼と、この拡散燃焼よりも着火遅れ期間が十分に長い
低温予混合燃焼と、の２つの燃焼状態を実現可能であ
る。ここで、低温予混合燃焼とは、特許第２８６４８９
６号公報にも記載されているように、エンジンの運転条
件に応じてエンジンの燃焼温度を低下させるとき、熱発
生パターンが単段燃焼の形態となるように着火遅れ期間
を大幅に長くした燃焼のことである。
【００３９】このコントロールユニット２０により実行
される制御の詳細を、図２のフローチャートを参照して
説明する。この図２は、コントロールユニット２０が一
定時間毎に実行するルーチンを示している。
される制御の詳細を、図２のフローチャートを参照して
説明する。この図２は、コントロールユニット２０が一
定時間毎に実行するルーチンを示している。
【００４０】Ｓ（ステップ）１では、まず回転数センサ
２３で検出される回転数Ｎｅやアクセル開度センサ２２
で検出されるアクセル開度Ａｃｃ等のエンジン運転状態
を読みこむ。
２３で検出される回転数Ｎｅやアクセル開度センサ２２
で検出されるアクセル開度Ａｃｃ等のエンジン運転状態
を読みこむ。
【００４１】Ｓ２では、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセ
ル開度Ａｃｃに基づいて、予め設定されたマップ（図示
せず）を参照して、基本燃料噴射量Ｑを読みこむ。
ル開度Ａｃｃに基づいて、予め設定されたマップ（図示
せず）を参照して、基本燃料噴射量Ｑを読みこむ。
【００４２】Ｓ３では、ＮＯx触媒１９にトラップ（吸
着）されているＮＯxトラップ量Ｎを計算する。このＮ
Ｏxトラップ量Ｎを直接検知することは困難であるの
で、例えばエンジンの回転数Ｎｅの積算値からＮＯxト
ラップ量Ｎを推定する。
着）されているＮＯxトラップ量Ｎを計算する。このＮ
Ｏxトラップ量Ｎを直接検知することは困難であるの
で、例えばエンジンの回転数Ｎｅの積算値からＮＯxト
ラップ量Ｎを推定する。
【００４３】Ｓ４では、ＮＯxトラップ量Ｎが所定の基
準値Ｎ１以上であるかを判定する。ＮＯxトラップ量Ｎ
が基準値Ｎ１以上と判定された場合、ＮＯxトラップ量
Ｎが過剰であるとして、Ｓ５以下へ進む。
準値Ｎ１以上であるかを判定する。ＮＯxトラップ量Ｎ
が基準値Ｎ１以上と判定された場合、ＮＯxトラップ量
Ｎが過剰であるとして、Ｓ５以下へ進む。
【００４４】Ｓ５では、後述する拡散リッチ運転が続行
中であることを示すフラグｒｉｃｈ．３が立っているか
を判定する。このｒｉｃｈ．３が１の場合、Ｓ２０以降
の拡散リッチ運転を続行する。
中であることを示すフラグｒｉｃｈ．３が立っているか
を判定する。このｒｉｃｈ．３が１の場合、Ｓ２０以降
の拡散リッチ運転を続行する。
【００４５】Ｓ６では、後述する予混合リッチ運転が続
行中であることを示すフラグｒｉｃｈ．２が立っている
かを判定する。このフラグｒｉｃｈ．２が１の場合、Ｓ
１５以降の予混合リッチ運転を続行する。
行中であることを示すフラグｒｉｃｈ．２が立っている
かを判定する。このフラグｒｉｃｈ．２が１の場合、Ｓ
１５以降の予混合リッチ運転を続行する。
【００４６】Ｓ７では、後述する強リッチ運転が続行中
であることを示すフラグｒｉｃｈ．１が立っているかを
判定する。このフラグｒｉｃｈ．１が１の場合、Ｓ１１
以降の強リッチ運転を続行する。
であることを示すフラグｒｉｃｈ．１が立っているかを
判定する。このフラグｒｉｃｈ．１が１の場合、Ｓ１１
以降の強リッチ運転を続行する。
【００４７】Ｓ８では、排気の空気過剰率λを１以下に
低減してＮＯx触媒１９を強制的に浄化，再生する触媒
再生運転が可能であるかを判定する。この判定は、現在
のエンジンの運転条件すなわちエンジン回転数Ｎｅ及び
燃料噴射量Ｑに基づいて、図３に示すマップを参照する
ことにより行われる。
低減してＮＯx触媒１９を強制的に浄化，再生する触媒
再生運転が可能であるかを判定する。この判定は、現在
のエンジンの運転条件すなわちエンジン回転数Ｎｅ及び
燃料噴射量Ｑに基づいて、図３に示すマップを参照する
ことにより行われる。
【００４８】Ｓ９では、現在の燃焼状態が予混合燃焼
（低温予混合燃焼）か拡散燃焼かを判定する。低温予混
合燃焼又は拡散燃焼のいずれを行うかは、例えばエンジ
ン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて、図４に示す
マップを参照することにより判断される。
（低温予混合燃焼）か拡散燃焼かを判定する。低温予混
合燃焼又は拡散燃焼のいずれを行うかは、例えばエンジ
ン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑに基づいて、図４に示す
マップを参照することにより判断される。
【００４９】Ｓ９に続くＳ１０又はＳ１９では、ＮＯx
触媒１９の触媒温度つまりベッド温度Ｔを所定の基準活
性温度Ｔ１と比較する。なお、この実施形態では、ＮＯ
x触媒１９の下流側に配置した排気温度センサ２１の出
力値に基づいてベッド温度Ｔを推定している。図５に示
すように、一般的には触媒温度Ｔの上昇に伴ってＮＯ x
浄化率が向上する傾向にあり、触媒温度Ｔが基準活性温
度Ｔ１（例えば２５０℃）よりも低い場合、つまりＮＯ
x触媒１９が活性していない状況では、所望のＮＯx浄化
率が得られ難い傾向にある。
触媒１９の触媒温度つまりベッド温度Ｔを所定の基準活
性温度Ｔ１と比較する。なお、この実施形態では、ＮＯ
x触媒１９の下流側に配置した排気温度センサ２１の出
力値に基づいてベッド温度Ｔを推定している。図５に示
すように、一般的には触媒温度Ｔの上昇に伴ってＮＯ x
浄化率が向上する傾向にあり、触媒温度Ｔが基準活性温
度Ｔ１（例えば２５０℃）よりも低い場合、つまりＮＯ
x触媒１９が活性していない状況では、所望のＮＯx浄化
率が得られ難い傾向にある。
【００５０】Ｓ９で低温予混合燃焼状態と判定され、か
つ、Ｓ１０で触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ１に達
していないと判定された場合（第１の運転状態）、Ｓ１
１へ進み、空気過剰率λを１よりも大幅に小さい所定の
第１目標値λ１とした強リッチ運転を行う。具体的に
は、例えば吸気絞り弁１３を閉じて吸気量を減少させた
り、空気過剰率が目標値λ１となるように燃料噴射量を
増量制御する。
つ、Ｓ１０で触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ１に達
していないと判定された場合（第１の運転状態）、Ｓ１
１へ進み、空気過剰率λを１よりも大幅に小さい所定の
第１目標値λ１とした強リッチ運転を行う。具体的に
は、例えば吸気絞り弁１３を閉じて吸気量を減少させた
り、空気過剰率が目標値λ１となるように燃料噴射量を
増量制御する。
【００５１】ここで、図６に示すように、低温予混合燃
焼主体の燃焼状態では、空気過剰率λを１よりかなり小
さくしても、スモークが許容レベル（許容量）Ｌ１を超
えることは無い。一方、拡散燃焼が主体の燃焼状態で
は、空気過剰率λが１より少し下回るとスモークが許容
レベルＬ１を超えてしまう。また、図７に示すように、
触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ１に達していない状
態（例えば２００℃の状態）、つまりＮＯx触媒１９の
活性が低い状態では、ＮＯx触媒１９にＨ2を供給するこ
とで、ＮＯx触媒１９のＮＯx浄化性能が大幅に向上する
ことが確認されている。更に、図６に示すように、空気
過剰率を１よりはるかに小さい値λ１とした強リッチ運
転の条件下では、エンジン１から水素が発生することが
確認されている。従って、低温予混合燃焼を主とした燃
焼状態で、かつ、触媒活性度の低い条件下では、排気の
空気過剰率を、スモーク発生量が許容値Ｌ１以下の範囲
で最も小さい第１目標値λ１とする強リッチ運転を行う
ことにより、触媒のＮＯx浄化性能を大幅に向上させる
ことが可能である。
焼主体の燃焼状態では、空気過剰率λを１よりかなり小
さくしても、スモークが許容レベル（許容量）Ｌ１を超
えることは無い。一方、拡散燃焼が主体の燃焼状態で
は、空気過剰率λが１より少し下回るとスモークが許容
レベルＬ１を超えてしまう。また、図７に示すように、
触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ１に達していない状
態（例えば２００℃の状態）、つまりＮＯx触媒１９の
活性が低い状態では、ＮＯx触媒１９にＨ2を供給するこ
とで、ＮＯx触媒１９のＮＯx浄化性能が大幅に向上する
ことが確認されている。更に、図６に示すように、空気
過剰率を１よりはるかに小さい値λ１とした強リッチ運
転の条件下では、エンジン１から水素が発生することが
確認されている。従って、低温予混合燃焼を主とした燃
焼状態で、かつ、触媒活性度の低い条件下では、排気の
空気過剰率を、スモーク発生量が許容値Ｌ１以下の範囲
で最も小さい第１目標値λ１とする強リッチ運転を行う
ことにより、触媒のＮＯx浄化性能を大幅に向上させる
ことが可能である。
【００５２】一方、Ｓ９で低温予混合燃焼状態と判定さ
れ、かつ、Ｓ１０で触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ
１以上であると判定された場合（第３の運転状態）、Ｓ
１５へ進み、空気過剰率λをλ１より大きく１より小さ
な値とした予混合リッチ運転を行う。触媒活性度が十分
に高い条件では、強リッチ運転時のように水素をあえて
供給しなくても十分なＮＯx浄化性能を期待できるの
で、空気過剰率λを１よりも僅かに小さな値λ２として
も所期のＮＯx浄化率を得ることができる。好ましくは
予混合リッチ運転時における空気過剰率をλ１より大き
く、水素が出始める空気過剰率λ４より小さな空気過剰
率、例えばλ３に設定する。これにより、予混合リッチ
運転時における排気中の水素濃度を増加させて、ＮＯx
浄化率の更なる向上を図ることができる。具体的には、
例えば吸気絞り弁１３を絞って吸気量を減少させたり、
目標の空気過剰率となるように燃焼噴射量を増量する。
れ、かつ、Ｓ１０で触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ
１以上であると判定された場合（第３の運転状態）、Ｓ
１５へ進み、空気過剰率λをλ１より大きく１より小さ
な値とした予混合リッチ運転を行う。触媒活性度が十分
に高い条件では、強リッチ運転時のように水素をあえて
供給しなくても十分なＮＯx浄化性能を期待できるの
で、空気過剰率λを１よりも僅かに小さな値λ２として
も所期のＮＯx浄化率を得ることができる。好ましくは
予混合リッチ運転時における空気過剰率をλ１より大き
く、水素が出始める空気過剰率λ４より小さな空気過剰
率、例えばλ３に設定する。これにより、予混合リッチ
運転時における排気中の水素濃度を増加させて、ＮＯx
浄化率の更なる向上を図ることができる。具体的には、
例えば吸気絞り弁１３を絞って吸気量を減少させたり、
目標の空気過剰率となるように燃焼噴射量を増量する。
【００５３】また、Ｓ９で拡散燃焼と判定され、かつ、
Ｓ１９で触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ１以上であ
ると判定された場合（第２の運転状態）、Ｓ２０へ進
み、排気の空気過剰率を、スモークの発生量が許容レベ
ルＬ１以下の範囲で１よりも僅かに小さい値λ２とした
拡散リッチ運転を行う。
Ｓ１９で触媒温度Ｔが所定の基準活性温度Ｔ１以上であ
ると判定された場合（第２の運転状態）、Ｓ２０へ進
み、排気の空気過剰率を、スモークの発生量が許容レベ
ルＬ１以下の範囲で１よりも僅かに小さい値λ２とした
拡散リッチ運転を行う。
【００５４】Ｓ９で拡散燃焼主体と判定され、かつ、Ｓ
１９で触媒温度Ｔが基準活性温度Ｔ１に達していないと
判定された場合、触媒浄化のためのリッチ運転を行うこ
となく本ルーチンを終了する。つまり、このようにＮＯ
x触媒１９の活性が低く、かつ、拡散燃焼主体の場合、
強いリッチ運転でなければ高いＮＯx浄化性能は期待で
き無いが、このような強リッチ運転を行うと、エンジン
のスモークが大幅に悪化してしまう。また、通常のリッ
チ運転を行っても、低い浄化性能しか期待でき無い。従
って、触媒活性が低く拡散燃焼主体のときには、空気過
剰率を１以下に低減する触媒再生運転を禁止する（触媒
再生運転禁止手段）。
１９で触媒温度Ｔが基準活性温度Ｔ１に達していないと
判定された場合、触媒浄化のためのリッチ運転を行うこ
となく本ルーチンを終了する。つまり、このようにＮＯ
x触媒１９の活性が低く、かつ、拡散燃焼主体の場合、
強いリッチ運転でなければ高いＮＯx浄化性能は期待で
き無いが、このような強リッチ運転を行うと、エンジン
のスモークが大幅に悪化してしまう。また、通常のリッ
チ運転を行っても、低い浄化性能しか期待でき無い。従
って、触媒活性が低く拡散燃焼主体のときには、空気過
剰率を１以下に低減する触媒再生運転を禁止する（触媒
再生運転禁止手段）。
【００５５】Ｓ１１，Ｓ１５又はＳ２０に続くＳ１２，
Ｓ１６又はＳ２１では、各運転状態（Ｓ１１の強リッチ
運転又はＳ１５，Ｓ２１のリッチ運転）が続行中である
ことを示すために、それぞれのフラグｒｉｃｈ．１，
２，３を１にセットする。続くＳ１３，Ｓ１７又はＳ２
２では、強リッチ運転又はリッチ運転が所定時間ｔ１又
はｔ２以上経過したかを判定する。所定時間ｔ１又はｔ
２経過したと判定されると、Ｓ１４，Ｓ１８又はＳ２３
へ進み、対応するフラグｒｉｃｈ．１，２又は３を０に
戻して、本ルーチンを終了する。
Ｓ１６又はＳ２１では、各運転状態（Ｓ１１の強リッチ
運転又はＳ１５，Ｓ２１のリッチ運転）が続行中である
ことを示すために、それぞれのフラグｒｉｃｈ．１，
２，３を１にセットする。続くＳ１３，Ｓ１７又はＳ２
２では、強リッチ運転又はリッチ運転が所定時間ｔ１又
はｔ２以上経過したかを判定する。所定時間ｔ１又はｔ
２経過したと判定されると、Ｓ１４，Ｓ１８又はＳ２３
へ進み、対応するフラグｒｉｃｈ．１，２又は３を０に
戻して、本ルーチンを終了する。
【００５６】以上のような本実施形態によれば、現在の
燃焼状態が拡散燃焼か低温予混合燃焼かに応じて、スモ
ークの発生量を抑制しつつ、ＮＯx浄化率を効果的に向
上することができる。特に、燃焼状態が低温予混合燃焼
で、かつ、触媒温度Ｔが基準活性温度Ｔ１以下の状況下
であっても、空気過剰率を１よりもはるかに小さい所定
値λ１とすることにより、排気中の水素濃度を増加させ
て、十分なＮＯx浄化性能を得ることが可能となる。
燃焼状態が拡散燃焼か低温予混合燃焼かに応じて、スモ
ークの発生量を抑制しつつ、ＮＯx浄化率を効果的に向
上することができる。特に、燃焼状態が低温予混合燃焼
で、かつ、触媒温度Ｔが基準活性温度Ｔ１以下の状況下
であっても、空気過剰率を１よりもはるかに小さい所定
値λ１とすることにより、排気中の水素濃度を増加させ
て、十分なＮＯx浄化性能を得ることが可能となる。
【００５７】図８は、第２実施形態に係る制御の流れを
示すフローチャートである。図２のフローチャートと異
なる部分についてのみ説明すると、図２のＳ９，Ｓ１９
のベッド温判定処理に代えて、Ｓ３１〜３４の処理が行
われる。すなわち、Ｓ９に続くＳ３１又はＳ３３では、
ＮＯx触媒１９が活性領域にあるか否かが判断される。
この触媒活性状態の判断は、エンジン回転数Ｎｅ及び燃
料噴射量Ｑに基づいて、図９に示すマップを参照するこ
とにより判定される。続くＳ３２又はＳ３４では、不活
性領域の滞在時間が所定値ｔ３を越えたかが判定され
る。つまり、滞在時間が所定値ｔ３より少ない場合は、
現在のエンジン排温は低いものの、触媒の熱慣性から、
触媒温度が基準活性温度に達しており、触媒が活性して
いると判断する。
示すフローチャートである。図２のフローチャートと異
なる部分についてのみ説明すると、図２のＳ９，Ｓ１９
のベッド温判定処理に代えて、Ｓ３１〜３４の処理が行
われる。すなわち、Ｓ９に続くＳ３１又はＳ３３では、
ＮＯx触媒１９が活性領域にあるか否かが判断される。
この触媒活性状態の判断は、エンジン回転数Ｎｅ及び燃
料噴射量Ｑに基づいて、図９に示すマップを参照するこ
とにより判定される。続くＳ３２又はＳ３４では、不活
性領域の滞在時間が所定値ｔ３を越えたかが判定され
る。つまり、滞在時間が所定値ｔ３より少ない場合は、
現在のエンジン排温は低いものの、触媒の熱慣性から、
触媒温度が基準活性温度に達しており、触媒が活性して
いると判断する。
【００５８】具体的には、Ｓ３１でＮＯx触媒１９が活
性領域になく、Ｓ３２で不活性領域の滞在時間が所定値
ｔ３を越えていると判定された場合、低温予混合燃焼で
触媒温度が基準活性温度Ｔ１未満である（第１の運転状
態）と判断して、Ｓ１１へ進み、上述した強リッチ運転
を行う。
性領域になく、Ｓ３２で不活性領域の滞在時間が所定値
ｔ３を越えていると判定された場合、低温予混合燃焼で
触媒温度が基準活性温度Ｔ１未満である（第１の運転状
態）と判断して、Ｓ１１へ進み、上述した強リッチ運転
を行う。
【００５９】Ｓ３１でＮＯx触媒１９が活性領域にある
と判定された場合、又はＳ３２で不活性領域の滞在時間
が所定値ｔ３以下であると判定された場合、低温予混合
燃焼で触媒温度が基準活性温度Ｔ１以上である（第２の
運転状態）と判断して、Ｓ１５へ進み、上述した予混合
リッチ運転を行う。
と判定された場合、又はＳ３２で不活性領域の滞在時間
が所定値ｔ３以下であると判定された場合、低温予混合
燃焼で触媒温度が基準活性温度Ｔ１以上である（第２の
運転状態）と判断して、Ｓ１５へ進み、上述した予混合
リッチ運転を行う。
【００６０】Ｓ３３でＮＯx触媒１９が活性領域にな
く、Ｓ３４で不活性領域の滞在時間が所定値ｔ３を越え
ていると判定された場合、触媒温度が基準活性温度Ｔ１
未満であると判断して、触媒再生運転を行うことなく本
ルーチンを終了する（触媒再生運転禁止手段）。
く、Ｓ３４で不活性領域の滞在時間が所定値ｔ３を越え
ていると判定された場合、触媒温度が基準活性温度Ｔ１
未満であると判断して、触媒再生運転を行うことなく本
ルーチンを終了する（触媒再生運転禁止手段）。
【００６１】Ｓ３３でＮＯx触媒１９が活性領域にある
と判定された場合、又はＳ３４で不活性領域の滞在時間
が所定値ｔ３以下であると判定された場合には、拡散燃
焼で触媒温度が基準活性温度Ｔ１以上である（第３の運
転状態）と判断して、Ｓ２０へ進み、上述した拡散リッ
チ運転を行う。
と判定された場合、又はＳ３４で不活性領域の滞在時間
が所定値ｔ３以下であると判定された場合には、拡散燃
焼で触媒温度が基準活性温度Ｔ１以上である（第３の運
転状態）と判断して、Ｓ２０へ進み、上述した拡散リッ
チ運転を行う。
【００６２】このような第２実施形態によれば、第１実
施形態と同様の効果が得られることに加え、エンジン運
転状態に応じて触媒温度Ｔを推定できるため、例えば第
１実施形態における排気温度センサ２１を省略すること
も可能で、更なる簡素化を図ることができる。
施形態と同様の効果が得られることに加え、エンジン運
転状態に応じて触媒温度Ｔを推定できるため、例えば第
１実施形態における排気温度センサ２１を省略すること
も可能で、更なる簡素化を図ることができる。
【００６３】なお、一般的に、低温予混合燃焼時は排気
温度が低く、拡散燃焼時は排気温度が高い傾向にあるこ
とから、現在の燃焼状態に応じて、触媒温度を推測する
こともできる。この場合、燃焼状態から触媒温度を推定
することができ、更なる制御の簡素化を図ることができ
る。
温度が低く、拡散燃焼時は排気温度が高い傾向にあるこ
とから、現在の燃焼状態に応じて、触媒温度を推測する
こともできる。この場合、燃焼状態から触媒温度を推定
することができ、更なる制御の簡素化を図ることができ
る。
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装
置を示す構成説明図。
置を示す構成説明図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示す
フローチャート。
フローチャート。
【図３】リッチ運転可能領域を判定するための制御マッ
プ。
プ。
【図４】燃焼状態判定用の制御マップ。
【図５】触媒温度とＮＯx浄化率との関係を示す特性
図。
図。
【図６】排気の空気過剰率とスモーク量及び排気中の水
素濃度との関係を示す特性図。
素濃度との関係を示す特性図。
【図７】排気中の水素濃度とＮＯx浄化率との関係を示
す特性図。
す特性図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る制御の流れを示す
フローチャート。
フローチャート。
【図９】触媒活性領域を判定するための制御マップ。
１…エンジン ２…燃料噴射装置 １４…排気通路 １９…ＮＯx触媒 ２０…コントロールユニット ２１…排気温度センサ
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） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｒ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２ ３１４Ｒ ３１４ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ １０１Ｂ Ｆターム(参考） 3G084 AA01 AA04 BA09 BA13 BA15 DA10 DA25 EA11 FA10 FA27 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 AB09 BA00 BA14 BA32 BA33 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA08 DB06 DB10 EA00 EA01 EA07 EA17 EA30 EA31 FB10 FB12 FC02 FC04 FC07 GA06 GB01X GB03Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA18 HA36 HA37 HA42 HB05 HB06 3G301 HA02 HA11 HA13 HA16 JA24 MA01 MA11 MA18 NA04 NA08 NB02 NB11 NE01 NE13 NE15 PB03Z PD12Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AB07 BA03X BA15X BA30X BA41X BB02 BD02 CC38 CD06 CD08 DA01 DA02 DA03 DA06 DA08 DA13 DA20 EA04
Claims (9)
- 【請求項１】 排気通路中に、排気の空気過剰率が高い
ときにＮＯxを保持するとともに、排気の空気過剰率が
低いときに保持しているＮＯxを還元浄化するＮＯx触媒
が配設され、少なくともＮＯx触媒のＮＯx保持量が所定
量以上の触媒再生時に、排気の空気過剰率を低減する触
媒再生運転を行うディーゼルエンジンの排気浄化装置に
おいて、 拡散燃焼を主燃焼とする燃焼状態と、予混合燃焼を主燃
焼とする燃焼状態との２つの燃焼状態を実現可能な燃焼
制御手段と、 上記触媒再生時に、上記燃焼状態に基づいて、上記排気
の空気過剰率を低減する空気過剰率低減手段と、を有す
ることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項２】 上記空気過剰率低減手段は、燃焼状態が
予混合燃焼のときは拡散燃焼のときよりも上記排気の空
気過剰率を小さくすることを特徴とする請求項１に記載
のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】 上記ＮＯx触媒の触媒温度が所定の基準
活性温度以上か否かを判断する触媒温度判断手段を備
え、 上記空気過剰率低減手段は、燃焼状態が予混合燃焼の場
合、触媒温度が基準活性温度未満のときは基準活性温度
以上のときよりも、排気の空気過剰率を小さくすること
を特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置。 - 【請求項４】 上記燃焼状態が予混合燃焼で、触媒温度
が基準活性温度未満のときの排気の空気過剰率を、スモ
ークの発生量が許容量以下となる範囲で最も小さくする
ことを特徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジン
の排気浄化装置。 - 【請求項５】 上記ＮＯx触媒の触媒温度が所定の基準
活性温度以上か否かを判断する触媒温度判断手段と、 燃焼状態が拡散燃焼で、かつ、触媒温度が基準活性温度
未満のときには、上記触媒再生運転を禁止する触媒再生
運転禁止手段と、を有することを特徴とする請求項１〜
４のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項６】 上記触媒温度判断手段が、上記ＮＯx触
媒の上流側もしくは下流側に配設された排気温度センサ
の検出信号に基づいて判断することを特徴とする請求項
３〜５のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気浄
化装置。 - 【請求項７】 上記触媒温度判断手段は、上記ＮＯx触
媒が活性領域にあるか不活性領域にあるかを判断する活
性状態判断手段を備え、上記不活性領域の滞在期間が所
定値を越えた場合に、触媒温度が基準活性温度未満であ
ると判断することを特徴とする請求項３〜５のいずれか
に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項８】 上記活性状態判断手段は、燃料噴射量と
エンジン回転数とに基づいて判断することを特徴とする
請求項７に記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項９】 燃料噴射量及びエンジン回転数に基づい
て、上記予混合燃焼又は拡散燃焼のいずれを行うかを判
断する燃焼状態判断手段を有することを特徴とする請求
項１〜８のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排気
浄化装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000385017A JP3879396B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
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| JP2000385017A JP3879396B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
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-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000385017A patent/JP3879396B2/ja not_active Expired - Lifetime
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