JP2003269144A - 内燃機関の排気ガス浄化装置および浄化法 - Google Patents
内燃機関の排気ガス浄化装置および浄化法Info
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Abstract
した場合においても適切なタイミングでNOxパージが
できる制御装置及び制御法を得る。 【解決手段】 排気通路12に設けられたNOx吸蔵触
媒16と、単位時間当たりのNOx流量を演算するNO
x流量推定演算手段19と、NOx吸蔵触媒16のNO
x吸蔵量を演算するNOx吸蔵量推定演算手段20と、
NOx吸蔵量などから単位時間当たりのNOx処理可能
量を演算するNOx処理可能量推定演算手段23と、N
Ox流量の推定値とNOx処理可能量の推定値とを比較
してNOxパージのタイミングを判定する比較判定手段
24とを備え、NOx流量がNOx処理可能量を越えた
ときNOxパージを行うようにした。
Description
を備えた内燃機関において、NOxのパージタイミング
を正確に判定して処理することが可能な内燃機関の排気
ガス浄化装置およびその浄化法に関するものである。
るリーンバーンの内燃機関においては排出される窒素酸
化物(以下NOxと称す)を浄化するために、NOx吸
蔵触媒を用いた排気ガス浄化装置が使用されている。こ
の排気ガス浄化装置は内燃機関のリーンバーン運転時に
排出されるNOxをNOx吸蔵触媒に吸着させ、所定の
周期毎に空燃比をリッチに切替えて排気ガス中の酸素濃
度を低下させることにより、NOx吸蔵触媒に吸蔵され
たNOxを放出させると同時に還元処理を行い、排気ガ
スを浄化するものである。
例えば、特許番号第2600492号公報や特許番号第
2586739号公報などが知られている。前者には、
NOx吸蔵触媒に吸蔵されたNOxを放出させるために
周期的に空燃比をリッチに切替えるタイミングを、内燃
機関の負荷量の累積値や回転数の累積値により推定する
技術が開示されており、また、後者には、前者と同様に
内燃機関の負荷量(サージタンク圧)の累積値と回転数
の累積値とからNOxの吸蔵量を推定すると共に、NO
x吸蔵触媒の温度によりNOxの吸蔵容量が変化するた
めに排気ガスの温度などを加味して切替えタイミング
(パージタイミング)を決定する技術が開示されてい
る。
Ox放出還元処理は内燃機関の負荷と回転速度の累積値
にNOx吸蔵触媒の温度を加味して吸蔵された絶対量を
推定し、パージタイミングを決定するのが通常であっ
た。しかし、NOx吸蔵触媒における単位時間当たりの
NOx吸蔵能力は、その時点でのNOx吸蔵量により変
化するものであり、内燃機関から排出されNOx吸蔵触
媒に流入するNOxの量は、例えば、内燃機関の負荷に
より変化するものであるから、NOx吸蔵量の絶対値の
みを推定してパージタイミングを決定する場合、排出さ
れる時間当たりのNOx量が多い場合にはNOx吸蔵触
媒に吸蔵されることなく排気管から排出されてしまうこ
ともあり得るものであった。
で、図の横軸は時間、縦軸はNOx吸蔵触媒に流入する
NOx流量を示し、ここでは時間当たりのNOx流量が
一定値であると仮定して説明する。図12の(a)はN
Ox吸蔵触媒に流入するNOx流量が多い場合を示し、
(b)は少ない場合を示している。NOx吸蔵触媒に流
入するNOxの累積量は時間と共に増大するが、図の斜
線で示した範囲がその累積量すなわちNOx吸蔵量であ
り、図12においては(a)と(b)とのNOx吸蔵量
が同一である場合の状態を示したものである。
も、単位時間当たりのNOx吸蔵能力はNOx吸蔵量に
より変化するものであって、図の(a)のように流入す
るNOx流量が多い場合にはNOxの一部は吸蔵されず
に下流側、すなわち、排気管に流出してしまうが、図の
(b)のように流入するNOx流量が少ない場合にはN
Ox吸蔵触媒の吸蔵能力には余力があり、さらにリーン
バーンによる運転継続が可能になる。図の矢印ZはNO
x吸蔵触媒の現時点における吸蔵処理可能量(単位時間
当たりの吸蔵能力)を示すものであり、(a)と(b)
とはNOx吸蔵量が同一であるから単位時間当たりの吸
蔵能力も同じである。
にNOx吸蔵触媒に吸蔵されたNOxの絶対量のみを推
定し、その量が許容値を超えたと判定して運転状態をリ
ーンからリッチに切り替えるものにおいては、NOx吸
蔵触媒に時間当たりに流入するNOx流量が変化した場
合には適切な運転状態の切り替えができず、切り替えが
遅れて排出ガスを悪化させたり、運転状態を早く切り替
える(リッチにする)ことにより燃費に対するメリット
を縮小させてしまうという問題があった。
めになされたもので、NOx吸蔵触媒の処理可能なNO
xの量を精度良く、かつ、簡便に算出し、流入するNO
xの量と比較してNOx放出還元のタイミング(パージ
タイミング)を決定することにより、排出ガスの悪化を
防止し、良好な燃費を維持することが可能な内燃機関の
排気ガス浄化装置および浄化法を得ることを目的とする
ものである。
ス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられたNOx
吸蔵触媒と、内燃機関の負荷や回転速度などの運転条件
をパラメータとして排気通路に流れる単位時間当たりの
NOx流量を推定演算するNOx流量推定演算手段と、
NOx吸蔵触媒のNOx吸蔵量を内燃機関の運転条件を
パラメータとして推定演算するNOx吸蔵量推定演算手
段と、NOx吸蔵量推定演算手段の演算するNOx吸蔵
量などから単位時間当たりのNOx吸蔵処理可能量を推
定演算するNOx処理可能量推定演算手段と、NOx流
量推定演算手段の出力するNOx流量の推定値とNOx
処理可能量推定演算手段が出力するNOx処理可能量の
推定値とを比較してNOxパージのタイミングを判定す
る比較判定手段とを備え、単位時間当たりのNOx流量
が単位時間当たりのNOx吸蔵処理可能量を越えたと
き、内燃機関の運転をNOxパージに切り替えるように
したものである。
よるNOxの還元量を推定演算する還元量推定演算手段
と、NOxの分解量を推定演算する分解量推定演算手段
とを備えており、NOx処理可能量推定演算手段が、単
位時間当たりのNOx吸蔵量と単位時間当たりのNOx
還元量と単位時間当たりのNOx分解量との総和から単
位時間当たりのNOx処理可能量を演算するようにした
ものである。さらに、NOx処理可能量推定演算手段
が、NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵
量との比である吸蔵率の関数として単位時間当たりのN
Ox処理可能量を演算するようにしたものである。
推定演算する現時点での吸蔵量は、単位時間当たりのN
Ox流量と単位時間当たりのNOx吸蔵量とを比較し、
単位時間当たりのNOx流量の方が大のときには単位時
間当たりのNOx吸蔵量を積算し、単位時間当たりのN
Ox流量の方が小のときには単位時間当たりのNOx流
量を積算するようにしたものである。
NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵量と
の比である吸蔵率の関数として演算されるようにしたも
のである。さらに、還元量推定演算手段が演算する単位
時間当たりの還元量は、NOx吸蔵触媒の温度と、NO
x吸蔵触媒に流入する単位時間当たりの還元性ガスの量
との関数として演算されるようにしたものである。
る単位時間当たりの分解量は、NOx吸蔵触媒の温度の
関数として演算されるようにしたものである。また、N
Ox吸蔵触媒の最大吸蔵量が、NOx吸蔵触媒の温度と
NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりのNOx流量
との関数として演算されるようにしたものである。
は、内燃機関の排気通路にNOx吸蔵触媒が設けられ、
排気ガスの酸素濃度を低下させることによりNOx吸蔵
触媒が吸蔵したNOxを放出および還元してNOx吸蔵
触媒の浄化制御を行うものにおいて、排気通路に流れる
単位時間当たりのNOx流量と、NOx吸蔵触媒の単位
時間当たりのNOx吸蔵処理可能量とを推定演算し、両
者を比較して単位時間当たりのNOx流量の方が大のと
きに排気ガスの酸素濃度を低下させてNOxを放出還元
させると共に、単位時間当たりのNOx吸蔵処理可能量
が、NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点での吸蔵量と
の比である吸蔵率の関数として演算されるようにしたも
のである。
処理可能量が、NOx吸蔵触媒における単位時間当たり
のNOx吸蔵量と単位時間当たりのNOx還元量と単位
時間当たりのNOx分解量とから推定演算されるように
したものである。また、単位時間当たりのNOx吸蔵量
が吸蔵率の関数として与えられ、単位時間当たりのNO
x分解量がNOx吸蔵触媒の温度に対する関数として与
えられ、単位時間当たりのNOx還元量がNOx吸蔵触
媒の温度と還元性ガスの量との関数として与えられるよ
うにしたものである。
可能量が、NOx吸蔵触媒の吸蔵率に対する無次元化数
として与えられており、この無次元化数と単位時間当た
りのNOx流量とから単位時間当たりのNOx吸蔵処理
可能量が演算されるようにしたものである。さらにま
た、単位時間当たりのNOx流量に上限値と下限値とが
設定されており、単位時間当たりのNOx流量がこの上
限値もしくは下限値を越えている場合にはその上限値も
しくは下限値と無次元化数とから単位時間当たりのNO
x吸蔵処理可能量が推定演算されるようにしたものであ
る。
は、この発明の実施の形態1による内燃機関の排気ガス
浄化装置および浄化法を説明するものであり、図1は内
燃機関のシステム構成図で多気筒内燃機関の一気筒分を
抜き出した構成図、図2は制御手段の概略機能構成を示
す機能ブロック図、図3ないし図5と図8とは排気ガス
の浄化動作を説明するフローチャート、図6、図7、図
9は排気ガスの浄化を説明するための特性説明図であ
る。
はエアフローセンサ3と、スロットルバルブ4とが設け
られており、吸入空気量がスロットルバルブ4により制
御されて燃焼室5に導入されると共に、この吸入空気量
はエアフローセンサ3により計測される。また、燃焼室
5には燃料噴射手段としてのインジェクタ6と、点火手
段としての点火プラグ7とが設けられ、燃焼室5に吸入
された吸入空気にインジェクタ6から燃料が噴射されて
混合気が形成され、この混合気が所定の点火時期におい
て点火プラグ7により点火されるように構成されてい
る。
ロッド9を介してクランクシャフト10を回転駆動し、
クランクシャフト10の回転角と回転速度とがクランク
角センサ11により計測される。また、内燃機関1の排
気通路12には上流側から混合気の空燃比(A/F)を
計測する空燃比センサ13と、未燃焼ガスなどを酸化し
て排気ガスを浄化する三元触媒14と、排気ガスの温度
を計測する排気温センサ15と、排気ガス中のNOxを
吸着するNOx吸蔵触媒16とが設けられており、エア
フローセンサ3と空燃比センサ13と排気温センサ15
とクランク角センサ11とで計測された信号は内燃機関
1を制御する制御手段17に入力され、制御手段17は
各センサからの入力信号に基づき内燃機関1を制御す
る。
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や、バリウム(Ba)、カルシウ
ム(Ca)のようなアルカリ土類や、ランタン(L
a)、イットリウム(Y)のような希土類から選ばれた
少なくとも一つと、白金(Pt)のような貴金属とが担
持されている。そして、流入する排気ガスが酸素濃度過
剰のときにはNOxを吸蔵し、酸素濃度が低下するとN
Oxを放出すると共に還元し、排気ガス中のNOxを浄
化する。
うに、例えばクランク角センサ11の信号から回転速度
を検出したり、エアフローセンサ3の信号と回転速度と
から内燃機関の負荷量を算出する信号処理手段18と、
後述するようにNOx吸蔵触媒16に流入するNOx流
量を推定演算するNOx流量推定演算手段19と、NO
x吸蔵触媒16が吸蔵するNOx吸蔵量を推定演算する
NOx吸蔵量推定演算手段20と、NOx吸蔵触媒16
の貴金属により還元されるNOx還元量を推定演算する
NOx還元量推定演算手段21と、NOx吸蔵触媒16
の貴金属により分解されるNOx分解量を推定演算する
NOx分解量推定演算手段22と、NOx吸蔵量推定演
算手段20とNOx還元量推定演算手段21とNOx分
解量推定演算手段22との出力からNOxの処理可能量
を推定演算するNOx処理可能量推定演算手段23と、
NOx流量推定演算手段19とNOx処理可能量推定演
算手段23との出力を比較してNOx吸蔵触媒16を浄
化するかどうかを判定する比較判定手段24と、記憶手
段25などからその機能が構成されている。
浄化装置の動作を示したのが図3のフローチャートであ
る。このフローチャートは、内燃機関のリーン運転中に
NOx吸蔵触媒16が吸蔵したNOxを浄化するため
に、空燃費(A/F)を強制的にリッチに切り替え、排
気ガス中の酸素濃度を低下させることによりNOxを放
出還元させるものであり、所定の周期毎に繰り返し実施
するものである。この所定の周期毎の繰り返しは、例え
ば所定の時間(10msec)毎、あるいは、所定のク
ランク角(180度)毎に行われるものである。
8が各種センサからの信号を読み取り、ステップ102
においてNOx流量推定演算手段19によりNOx吸蔵
触媒16に流入する単位時間当たりのNOx流量(QN
OxIN)を推定する。この推定は、例えば、内燃機関
の回転速度と負荷の量とをパラメータとして予め記憶さ
れたマップから値を読み出し、空燃比センサ13が検出
する空燃比(A/F)により補正することにより行われ
る。続いてステップ103では処理可能量推定演算手段
23が後述する手法により、NOx吸蔵触媒16が吸蔵
していると推定されるNOx吸蔵量(SUMQNOx)
などから現在NOx吸蔵触媒16が単位時間当たりに処
理可能な(すなわち、単位時間当たりに吸蔵可能な)N
Oxの量(QNOxST)を推定する。なお、ここで
は、単位時間当たりのNOx流量は単にNOx流量(Q
NOxIN)、単位時間当たりのNOx処理可能量を処
理可能なNOx量(QNOxST)と称することとす
る。
ステップ103とで推定したNOx吸蔵触媒16に流入
するNOx流量(QNOxIN)と現在NOx吸蔵触媒
16が処理可能なNOx量(QNOxST)とを比較判
定手段24にて比較し、NOx吸蔵触媒16に蓄積され
たNOxを放出するかどうかを判定する。具体的にはN
Ox吸蔵触媒16に流入するNOx流量(QNOxI
N)が処理可能なNOx量(QNOxST)より大きい
場合(YES)は、このままリーン運転を続けると処理
しきれないNOxが大気に放出されると判定し、ステッ
プ105に進んでNOxの放出(NOxパージ)を実施
し、これまでにNOx吸蔵触媒16に吸蔵されたNOx
を放出し浄化する。
16に流入するNOx流量(QNOxIN)が処理可能
なNOx量(QNOxST)より小さい場合(NO)
は、このままリーン運転を継続してもNOx吸蔵触媒1
6は流入するNOxを充分に処理できると判定され、こ
の場合はリーン運転の継続が可能であるので、今回のル
ーチンを終了し、スタートに戻ることになる。
xパージの処理を示すものである。まず、ステップ10
5においては、予め設定されたリッチな空燃比(A/
F)に内燃機関の運転を切り替え、NOx吸蔵触媒16
に吸蔵されているNOxの放出と還元浄化とを同時に行
なう。続いてステップ106に進み、ここではNOx吸
蔵触媒16に吸蔵されているNOxが充分に放出された
かどうかを判定し、ここでNOxパージが終了したと判
断されると(YES)ステップ107へ進み、NOx吸
蔵量(SUMQNOx)をゼロにリセットして処理を終
了し、NOxパージが終了していないと判断された場合
(NO)にはステップS107をスキップし、今回のル
ーチンを終了してスタートに戻る。
にNOx吸蔵触媒16に蓄積されたと推定されるNOx
の量(SUMQNOx)と、NOxパージ期間中に供給
された還元材(HCおよびCO)の量とを比較し、両者
が化学量論的に等しくなればNOxは充分に放出され、
還元されたと判断するものである。このように、比較判
定手段24においては、NOx吸蔵触媒16に流入する
NOx流量(QNOxIN)と現在NOx吸蔵触媒16
が処理可能なNOx量(QNOxST)とを比較するこ
とによりNOxパージの可否を判定し、NOxパージの
実行指令を出力するものである。
OxST)は排ガス浄化のために必要なパラメータであ
り、ステップ103におけるこの推定演算方法を図4な
いし図9により説明する。処理可能なNOx量(QNO
xST)はNOx吸蔵触媒16への吸蔵量と貴金属触媒
での分解量と還元量との総和である。従って、図4のフ
ローチャートに示すように、処理可能なNOx量(QN
OxST)は、ステップ201にてNOx吸蔵触媒16
への時間当たりの吸蔵量(QNOx)を推定し(吸蔵量推
定演算手段20による)、ステップ202にて貴金属触
媒による時間当たりの還元量(RNOx)を推定し(還
元量推定演算手段21による)、ステップ203にて貴
金属触媒による時間当たりの分解量(DNOx)を推定
し(分解量推定演算手段22による)、ステップ204
にて処理可能量推定演算手段23がこれらの総和を QNOxST=QNOx+RNOx+DNOx として求めることにより推定演算するものである。
T)のうち時間当たりの吸蔵量(QNOx)は吸蔵率の
関数として演算される量であり、図5のフローチャート
に示したような手順により推定演算する。まず排気温セ
ンサ15の信号などからステップ301にてNOx吸蔵
触媒16の温度(TCAT)を推定し、この触媒温度
(TCAT)とステップ102で推定したNOx流量
(QNOxIN)との関数としてステップ302にて最
大吸蔵量(QNOxMAX)を演算する。この最大吸蔵
量(QNOxMAX)と触媒温度(TCAT)との関係
は、貴金属触媒でのNOxの酸化能が温度増加に依存し
て増加する関係と吸蔵化合物の分解反応性が温度増加に
依存して増加する関係の相乗効果で得られる関数で表さ
れる。
蔵触媒16の組成によって異なる温度依存性となるが、
例えば、カリウム(K)を多く含む吸蔵触媒では図6に
示すように、最大吸蔵量が約400℃にてピークとなる
上に凸の関数が温度との関係として得られる。また、こ
の吸蔵触媒においては、図7に示すような関係により流
入するNOx流量(QNOxIN)に依存した最大吸蔵
量(QNOxMAX)が定量化される。これらの関係は
マップとして記憶しておき、マップから求めることがで
きるものである。
Ox吸蔵触媒16に吸蔵されているNOx吸蔵量、すな
わち、現在の吸蔵量(SUMQNOx)が推定される。
この推定は図8のフローチャートに示す手順により行わ
れる。図8においてステップ401ではNOx流量(Q
NOxIN)と時間当たりの吸蔵量(QNOx)とを比
較し、NOx流量の方が大きいと判定した場合(Ye
s)にはステップ402に進み、現在の吸蔵量を SUMQNOx=SUMQNOx+QNOx として演算する。
方が大きいと判定された場合にはステップ403に進
み、NOx吸蔵触媒16に流入するNOxの量の全てが
吸蔵されると判断して現在の吸蔵量を SUMQNOx=SUMQNOx+QNOxIN として演算する。
NOxMAX)と現在の吸蔵量(SUMQNOx)とか
らステップ304において吸蔵率(P_NOxST)を P_NOxST=SUMQNOx/QNOxMAX として演算する。そして、ステップ305においては時
間当たりの吸蔵量(QNOx)を演算するが、この演算
は、例えば、カリウム(K)を多く含む吸蔵触媒の場合
の一例として図9に示すような吸蔵率と時間当たりの吸
蔵量(QNOx)との関係をマップとして記憶してお
き、このマップから求めることができるものである。
T)のうち、還元量推定演算手段21が推定演算する時
間当たりの還元量(RNOx)は、ステップ301にて
排気温センサ15の信号などから推定したNOx吸蔵触
媒16の温度(TCAT)と還元性ガスの量との関数と
して演算することができる。還元性ガス量の推定法とし
ては、例えば、内燃機関の回転速度と負荷の量とをパラ
メータとするマップとして記憶しておき、このマップか
ら読み出した値を、空燃比センサ13が検知する排気ガ
スの空燃比(A/F)で補正した値を用い、排気通路1
2に設けられた三元触媒14による三元反応による消費
を化学量論的に判断して推定することができる。
推定演算するNOxの時間当たりの分解量(DNOx)
は、ステップ301にて推定したNOx吸蔵触媒16の
温度(TCAT)の関数として演算することができる。
形態1による内燃機関の排気ガス浄化装置およびその浄
化法によれば、NOx吸蔵触媒16における処理可能な
NOxの量を精度良く推定演算することができるもので
あり、この処理可能なNOxの量とNOx吸蔵触媒16
に流入するNOx流量とを比較した結果に応じてNOx
パージの実施タイミングを適切に決定することができる
ものである。これにより、不必要な運転状態の切り替え
を行うことがなくなり、リーン運転が可能な間はこれを
継続して燃費を良好な状態に保つと共に、NOx吸蔵触
媒16に流入するNOx流量が処理可能なNOxの量を
越えたときには空燃比をリッチに切り替え、NOxパー
ジを行うのでNOxが排出されることがなく、排気ガス
を良好な状態に保つことができるものである。
明の実施の形態2による内燃機関の排気ガス浄化装置お
よびその浄化法を説明するものであり、図10は排気ガ
スの浄化を説明するフローチャート、図11は排気ガス
の浄化を説明するための特性説明図である。また、この
実施の形態は、NOx吸蔵触媒16の処理可能なNOx
量が無次元化された関数(無次元化数)として与えられ
ると共に、処理可能なNOx量を無次元化数の初期値と
NOx吸蔵触媒16に流入するNOx流量とから得るこ
とにより、処理可能なNOx量を速やかに推定演算でき
るようにしたものである。
明すると、まず、ステップ501において吸蔵率に対す
る処理可能なNOx量の無次元化数(dQNOxST)
を推定する。この処理可能なNOx量の無次元化数は図
11に示すように、吸蔵率が0のときに、処理可能なN
Ox量の無次元化数は1であり、吸蔵率が大きくなるに
従って処理可能なNOx量は小さくなり、吸蔵率が1の
ときには処理可能なNOx量の無次元化数は分解と還元
とにのみ依存する値となるものであり、この関係をマッ
プとして記憶しておき、マップから求めることができる
ものである。
6に流入するNOx流量(QNOxIN)を推定する。
この推定は実施の形態1の場合と同様に、例えば、内燃
機関の回転速度と負荷の量とをパラメータとして予め記
憶されたマップから値を読み出し、空燃比センサ13が
検出する空燃比(A/F)により補正することにより行
われるものである。
流量(QNOxIN)と別途定める所定値(上限値)と
を比較し、NOx流量(QNOxIN)の方が小さい場
合にはステップ504に進み、別途定める所定値(下限
値)と比較して、NOx流量(QNOxIN)の方が大
きい場合はステップ505に進んで処理可能なNOx量
(QNOxST)を QNOxST=dQNOxST×QNOxIN として演算する。
蔵率が0のときの値、すなわち初期値が与えられ、この
初期値は1であるからNOx流量(QNOxIN)が所
定の範囲にあるときには処理可能なNOx量(QNOx
ST)は流入するNOx流量(QNOxIN)として与
えられることになる。
OxIN)の方が大きい場合にはステップ506に進
み、処理可能なNOx量(QNOxST)を QNOxST=dQNOxST×所定値(上限値) として演算し、ステップ504でNOx流量(QNOx
IN)の方が小さい場合はステップS507に進み、処
理可能なNOx量(QNOxST)を QNOxST=dQNOxST×所定値(下限値) として演算する。
所定の範囲を超える場合にはその範囲の上限値と下限値
とが用いられることになる。ここで、別途定める所定値
(上限値)と(下限値)は、例えばNOx吸蔵触媒16
の仕込み量や、形状や、触媒温度などによって決定され
るものであり、その触媒の単位時間当りの処理量がNO
x流量に対して依存性を示す範囲において決定されるも
のである。このようにして推定演算された処理可能なN
Ox量(QNOxST)を用い、実施の形態1における
ステップ104以降と同様にして判定とNOxパージの
処理とを行うものである。
理可能なNOx量を速やかに推定演算することができ、
この処理可能なNOx量を用いてNOxパージの実施タ
イミングを適切に決定することができるものであり、ま
た、吸蔵率に対する処理可能なNOx量の無次元化数を
予め記憶されたマップから読み出すことによりより速や
かに算定することができ、さらに、上限値や下限値を設
定することにより精度良く処理可能なNOx量を推定す
ることができるものである。
関の排気ガス浄化装置において、請求項1に記載の発明
によれば、排気通路に設けられたNOx吸蔵触媒と、単
位時間当たりのNOx流量を演算するNOx流量推定演
算手段と、NOx吸蔵触媒のNOx吸蔵量を演算するN
Ox吸蔵量推定演算手段と、NOx吸蔵量などから単位
時間当たりのNOx処理可能量を演算するNOx処理可
能量推定演算手段と、NOx流量の推定値とNOx処理
可能量の推定値とを比較してNOxパージのタイミング
を判定する比較判定手段とを備え、単位時間当たりのN
Ox流量が単位時間当たりのNOx処理可能量を越えた
とき、内燃機関の運転をNOxパージに切り替えるよう
にしたので、より適切なパージタイミングの判定が可能
になり、排気ガスの適切な浄化と、リーン運転時間の確
保による燃費の向上とが可能になるものである。
Ox吸蔵触媒が担持する貴金属によるNOxの還元量を
演算する還元量推定演算手段と、NOxの分解量を演算
する分解量推定演算手段とを備え、単位時間当たりのN
Ox吸蔵量とNOx還元量とNOx分解量との総和から
単位時間当たりのNOx処理可能量を演算するようにし
たので、NOx吸蔵触媒によるNOx処理可能量を精度
良く推定演算することができ、排気ガスの適切な浄化と
燃費の向上との効果をより高めることができるものであ
る。
NOx処理可能量推定演算手段が、NOx吸蔵触媒の最
大吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の
関数として単位時間当たりのNOx処理可能量を演算す
るようにしたので、NOx処理可能量の演算が容易とな
り、また正確に演算ができてNOxのパージタイミング
を正確に判定することができるものである。
ば、NOx吸蔵量推定演算手段が推定演算する現時点で
の吸蔵量は、単位時間当たりのNOx流量と単位時間当
たりのNOx吸蔵量とを比較し、単位時間当たりのNO
x流量の方が大のときには単位時間当たりのNOx吸蔵
量を積算し、単位時間当たりのNOx流量の方が小のと
きには単位時間当たりのNOx流量を積算するようにし
たので、現時点での吸蔵量、従って、NOx処理可能量
を精度良く演算することができ、パージタイミングを正
確に判定することができるものである。
位時間当たりのNOx吸蔵量を、NOx吸蔵触媒の最大
吸蔵量と現時点における吸蔵量との比である吸蔵率の関
数として演算するようにしたので、単位時間当たりのN
Ox吸蔵量、従って、NOx処理可能量を精度良く演算
することができ、パージタイミングを正確に判定するこ
とができるものである。
還元量推定演算手段が演算する単位時間当たりの還元量
を、NOx吸蔵触媒の温度と、NOx吸蔵触媒に流入す
る単位時間当たりの還元性ガスの量との関数として演算
するようにしたので、単位時間当たりの還元量、従っ
て、NOx処理可能量を精度良く演算することができ、
パージタイミングを正確に判定することができるもので
ある。
ば、分解量推定演算手段が演算する単位時間当たりの分
解量を、NOx吸蔵触媒の温度の関数として演算するよ
うにしたので、単位時間当たりの分解量、従って、NO
x処理可能量が精度良く演算でき、パージタイミングを
正確に判定することができるものである。
Ox吸蔵触媒の最大吸蔵量を、NOx吸蔵触媒の温度と
NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりのNOx流量
との関数として演算するようにしたので、最大吸蔵量が
精度良く演算でき、これに伴ってNOx処理可能量が精
度良く演算でき、パージタイミングを正確に判定するこ
とができるものである。
化法において、請求項9に記載の発明によれば、内燃機
関の排気通路にNOx吸蔵触媒が設けられ、排気ガスの
酸素濃度を低下させてNOx吸蔵触媒が吸蔵したNOx
を放出および還元してNOx吸蔵触媒の浄化を行うもの
において、排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流
量と、NOx吸蔵触媒の単位時間当たりのNOx処理可
能量とを推定演算し、両者を比較して単位時間当たりの
NOx流量の方が大のときに排気ガスの酸素濃度を低下
させてNOxを放出還元させると共に、単位時間当たり
のNOx処理可能量が、NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と
現時点での吸蔵量との比である吸蔵率の関数として演算
されるようにしたので、より適切なパージタイミングの
判定が可能になり、排気ガスの適切な浄化と、リーン運
転時間の確保による燃費の向上とが可能になるものであ
る。
れば、請求項9の発明において、単位時間当たりのNO
x処理可能量を、NOx吸蔵触媒における単位時間当た
りのNOx吸蔵量と単位時間当たりのNOx還元量と単
位時間当たりのNOx分解量とから推定演算するように
したので、NOx吸蔵触媒によるNOx処理可能量を精
度良く推定演算することができ、排気ガスの適切な浄化
と燃費の向上との効果をより高めることができるもので
ある。
請求項10の発明において、単位時間当たりのNOx吸
蔵量が吸蔵率の関数として与えられ、単位時間当たりの
NOx分解量がNOx吸蔵触媒の温度に対する関数とし
て与えられ、単位時間当たりのNOx還元量がNOx吸
蔵触媒の温度と還元性ガスの量との関数として与えられ
るようにしたので、NOx処理可能量を精度良く演算す
ることができ、パージタイミングを正確に判定すること
ができるものである。
ば、単位時間当たりのNOx吸蔵処理可能量を、NOx
吸蔵触媒の吸蔵率に対する無次元化数として与え、この
無次元化数と単位時間当たりのNOx流量とから単位時
間当たりのNOx吸蔵処理可能量を演算するようにした
ので、NOx処理可能量の演算を迅速に、かつ、簡便に
行うことができるものである。
れば、単位時間当たりのNOx流量に上限値と下限値と
を設定し、単位時間当たりのNOx流量がこの上限値も
しくは下限値を越えている場合にはその上限値もしくは
下限値と無次元化数とから単位時間当たりのNOx吸蔵
処理可能量を演算するようにしたので、NOx処理可能
量が精度良く演算でき、パージタイミングを正確に判定
することができるものである。
気ガス浄化装置における内燃機関のシステム構成図であ
る。
気ガス浄化装置の制御手段の概略機能構成図である。
気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートであ
る。
気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートであ
る。
気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートであ
る。
気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートであ
る。
気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
排気ガス浄化装置の動作を説明するフローチャートであ
る。
排気ガス浄化装置の機能を説明する特性説明図である。
図である。
4 スロットルバルブ、5 燃焼室、6 インジェク
タ、7 点火プラグ、8 ピストン、9 コネクティン
グロッド、10 クランクシャフト、11 クランク角
センサ、12 排気通路、13 空燃比センサ、14
三元触媒、15 排気温センサ、16 NOx吸蔵触
媒、17 制御手段、18 信号処理手段、19 NO
x流量推定演算手段、20 NOx吸蔵量推定演算手
段、21 NOx還元量推定演算手段、22 NOx分
解量推定演算手段、23 NOx処理可能量推定演算手
段、24 比較判定手段、25 記憶手段。
Claims (13)
- 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けられたNOx
吸蔵触媒、前記内燃機関の負荷や回転速度などの運転条
件をパラメータとして前記排気通路に流れる単位時間当
たりのNOx流量を推定演算するNOx流量推定演算手
段、前記NOx吸蔵触媒のNOx吸蔵量を前記内燃機関
の前記運転条件をパラメータとして推定演算するNOx
吸蔵量推定演算手段、前記NOx吸蔵量推定演算手段の
演算するNOx吸蔵量などから単位時間当たりのNOx
吸蔵処理可能量を推定演算するNOx処理可能量推定演
算手段、前記NOx流量推定演算手段の出力するNOx
流量の推定値と前記NOx処理可能量推定演算手段が出
力するNOx吸蔵処理可能量の推定値とを比較してNO
xパージのタイミングを判定する比較判定手段を備え、
前記単位時間当たりのNOx流量が前記単位時間当たり
のNOx吸蔵処理可能量を越えたとき、前記内燃機関の
運転をNOxパージに切り替えることを特徴とする内燃
機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項2】 前記NOx吸蔵触媒が担持する貴金属に
よるNOxの還元量を推定演算する還元量推定演算手段
と、NOxの分解量を推定演算する分解量推定演算手段
とを備えており、前記NOx処理可能量推定演算手段
が、単位時間当たりのNOx吸蔵量と単位時間当たりの
NOx還元量と単位時間当たりのNOx分解量との総和
から単位時間当たりのNOx処理可能量を演算すること
を特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化
装置。 - 【請求項3】 前記NOx処理可能量推定演算手段が、
前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵
量との比である吸蔵率の関数として単位時間当たりのN
Ox吸蔵処理可能量を演算することを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の内燃機関の排気ガス浄化装
置。 - 【請求項4】 前記NOx吸蔵量推定演算手段が推定演
算する現時点での吸蔵量は、単位時間当たりのNOx流
量と単位時間当たりのNOx吸蔵量とを比較し、単位時
間当たりのNOx流量の方が大のときには単位時間当た
りのNOx吸蔵量を積算し、単位時間当たりのNOx流
量の方が小のときには単位時間当たりのNOx流量を積
算したものであることを特徴とする請求項3に記載の内
燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項5】 前記単位時間当たりのNOx吸蔵量が、
前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点における吸蔵
量との比である吸蔵率の関数として演算されることを特
徴とする請求項2または請求項4に記載の内燃機関の排
気ガス浄化装置。 - 【請求項6】 前記還元量推定演算手段が演算する単位
時間当たりの還元量は、前記NOx吸蔵触媒の温度と、
前記NOx吸蔵触媒に流入する単位時間当たりの還元性
ガスの量との関数として演算されることを特徴とする請
求項2に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項7】 前記分解量推定演算手段が演算する単位
時間当たりの分解量は、前記NOx吸蔵触媒の温度の関
数として演算されることを特徴とする請求項2に記載の
内燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項8】 前記NOx吸蔵触媒の最大吸蔵量が、前
記NOx吸蔵触媒の温度と前記NOx吸蔵触媒に流入す
る単位時間当たりのNOx流量との関数として演算され
ることを特徴とする請求項3または請求項5に記載の内
燃機関の排気ガス浄化装置。 - 【請求項9】 内燃機関の排気通路にNOx吸蔵触媒が
設けられ、排気ガスの酸素濃度を低下させることにより
前記NOx吸蔵触媒が吸蔵したNOxを放出および還元
して前記NOx吸蔵触媒の浄化制御を行うものにおい
て、前記排気通路に流れる単位時間当たりのNOx流量
と、前記NOx吸蔵触媒の単位時間当たりのNOx吸蔵
処理可能量とを推定演算し、両者を比較して前記単位時
間当たりのNOx流量の方が大のときに排気ガスの酸素
濃度を低下させてNOxを放出還元させると共に、前記
単位時間当たりのNOx吸蔵処理可能量が、前記NOx
吸蔵触媒の最大吸蔵量と現時点での吸蔵量との比である
吸蔵率の関数として演算されることを特徴とする内燃機
関の排気ガス浄化法。 - 【請求項10】 前記単位時間当たりのNOx吸蔵処理
可能量が、前記NOx吸蔵触媒における単位時間当たり
のNOx吸蔵量と単位時間当たりのNOx還元量と単位
時間当たりのNOx分解量とから推定演算されることを
特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気ガス浄化
法。 - 【請求項11】 前記単位時間当たりのNOx吸蔵量が
前記吸蔵率の関数として与えられ、前記単位時間当たり
のNOx分解量が前記NOx吸蔵触媒の温度に対する関
数として与えられ、前記単位時間当たりのNOx還元量
が前記NOx吸蔵触媒の温度と還元性ガスの量との関数
として与えられることを特徴とする請求項10に記載の
内燃機関の排気ガス浄化法。 - 【請求項12】 前記単位時間当たりのNOx吸蔵処理
可能量が、前記NOx吸蔵触媒の前記吸蔵率に対する無
次元化数として与えられており、この無次元化数と前記
単位時間当たりのNOx流量とから前記単位時間当たり
のNOx吸蔵処理可能量が演算されることを特徴とする
請求項9または請求項10に記載の内燃機関の排気ガス
浄化法。 - 【請求項13】 前記単位時間当たりのNOx流量に上
限値と下限値とが設定されており、単位時間当たりのN
Ox流量がこの上限値もしくは下限値を越えている場合
にはその上限値もしくは下限値と前記無次元化数とから
前記単位時間当たりのNOx吸蔵処理可能量が推定演算
されることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の
排気ガス浄化法。
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-
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- 2002-03-11 JP JP2002065941A patent/JP4177007B2/ja not_active Expired - Fee Related
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