JP2005273573A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 NOx吸蔵剤を含む排気浄化手段が排気通路内に配置されていて、NOx吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、排気浄化手段の上流側で排気通路内へ還元剤を添加することを含む硫黄被毒再生制御(ステップ103)が実施される内燃機関の排気浄化装置において、排気通路内に付着している還元剤量を推定する手段を有しており、硫黄被毒再生制御が完了した時または完了前に中止された時(ステップ107)に、上記推定手段により推定された還元剤量が予め定めた量以上である場合には、還元剤の添加を停止した状態で排気通路のうちの還元剤の添加位置近傍から排気浄化手段に到るまでの部分の温度の上昇、維持、または低下抑制を図る硫黄被毒再生後温度制御(ステップ109)を予め定めた時間実施した後、通常制御に戻るようにした排気浄化装置を提供する。
【選択図】 図4
Description
図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
ECU30は、このように内燃機関の各構成要素と信号をやり取りして燃料噴射量制御等の機関の基本制御を行う他、後述するNOx吸収剤(NOx吸収触媒11)の硫黄被毒再生制御等、各種の制御を行う。
なお、ここでいう排気ガスの空燃比とはNOx吸収剤(NOx吸収触媒11)より上流側の排気通路と燃焼室2または吸気通路に供給された空気と燃料との比率をいうものとする。
すなわち、図6は図1に示した内燃機関で実施し得る燃料噴射パターンのうちの四つの例について示した概略図であるが、本実施形態の排気浄化装置の通常制御時(すなわち機関の通常運転時)には、機関の運転状態に応じて図6の(I)または(II)で示される噴射パターンとされている。つまり、図6の(I)で示される噴射パターンでは主燃料の噴射(主噴射)Qmのみが圧縮上死点付近で行われ、(II)で示される噴射パターンでは圧縮上死点付近の主噴射Qmに加え、その直前にパイロット噴射Qpが行われる。これに対し、ステップ103において硫黄被毒再生制御が開始され、NOx吸収剤を昇温する必要が生じると、図6の(III)に示されるような燃料噴射パターンとされ、昇温制御が実施される。つまり、主噴射Qmの噴射時期を圧縮上死点以後まで遅角させると共に、それに伴ってパイロット噴射Qpの噴射時期も遅角させ、更に上記主噴射Qm後の膨張行程の初期にアフター噴射Qaを行うようにする。ここで、アフター噴射Qaの噴射時期は概ね圧縮上死点後のクランク角が40°までの範囲であり、より好ましくは、圧縮上死点後のクランク角が20°〜30°の範囲である。
なお、本実施形態では、通常制御時(すなわち機関の通常運転時)にはEGR制御弁15が制御され排気ガス再循環(EGR)が行われているが、上記昇温制御時にはEGR制御弁15が閉じられ排気ガス再循環は行われていない。これは空気量を増やし排気ガスの昇温を促進するためである。
そして、以上のような制御によってNOx吸収剤が高温且つリッチ雰囲気の状態にされ、NOx吸収剤からの硫黄分の放出が図られる。
なお、本実施形態では、上記硫黄被毒再生後温度制御時にはEGR制御弁15が閉じられ排気ガス再循環は行われない。また、当然のことながら上記硫黄被毒再生後温度制御時には還元剤添加弁13による排気通路内への還元剤の添加は停止されている。
時刻t3になると硫黄被毒再生制御が終了せしめられ、硫黄被毒再生後温度制御が開始される。硫黄被毒再生後温度制御は時刻t4まで実施され、その後通常制御に戻っている。なお、時刻t3以後において点線で示されているのは、時刻t3において硫黄被毒再生後温度制御を行わず直ぐに通常制御が開始された場合のNOx吸収触媒11の温度Tc、排気ガス温度Te、付着還元剤量RQの経時変化である。
上記の各センサの出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力されている。また、排気絞り弁48は対応する駆動回路38を介して出力ポート36と接続されている。
図10は、この制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはECU30により一定時間毎の割込みによって実施される。
ステップ219においては硫黄被毒再生制御の実施可能条件が成立しているか否かが判定される。この実施可能条件は図4のステップ101に関連して説明した実施可能条件と同じであり、例えばその時の機関の運転状態、すなわち機関の負荷状態に基づいて成立しているか否かが判定される。
RQ(i)=RQ(i−1)+Qad(i)−Qout(i)…(1)
ここで、RQは付着還元剤量、Qadは還元剤添加弁13からの還元剤添加量、Qoutは排気通路外へ排出される還元剤量を表している。また、(i)は今回の計算値であることを示し、(i−1)は前回の計算値であることを示している。更に、Qad(還元剤添加量)及びQout(排出還元剤量)は何れも計算(または制御)間隔当たりの値である。
Qout(i)=(Ga(i)/AFout(i))−Qinj(i) …(2)
Qout(i)=Qinj(i)・{(AFin(i)/AFout(i))−1}
…(3)
ここで、Qinj(燃料噴射量)及びGa(吸入空気量)は、計算(または制御)間隔当たりの値である。
RQ(i)=RQ(i−1)−Qout(i)…(4)
Qout(i)=Qr(i−1)・f(Ga,Te)…(5)
4…吸気マニホルド
5…排気マニホルド
7…排気ターボチャージャ
11…NOx吸収触媒
13…還元剤添加弁
Claims (3)
- 少なくともNOx吸蔵剤を含む排気浄化手段が排気通路内に配置されていて、上記NOx吸蔵剤から硫黄分を放出させるべき時には、上記排気浄化手段の上流側において上記排気通路内へ燃料または還元剤を添加することを含む硫黄被毒再生制御が実施されて上記NOx吸蔵剤から硫黄分が放出せしめられる内燃機関の排気浄化装置において、
上記排気通路内に付着している燃料量または還元剤量を推定する付着量推定手段を有しており、上記硫黄被毒再生制御が完了した時または完了前に中止された時に、上記付着量推定手段により推定された燃料量または還元剤量が予め定めた量以上である場合には、上記燃料または還元剤の添加が停止されている状態で、上記排気通路のうちの上記燃料または還元剤の添加位置近傍から上記排気浄化手段に到るまでの部分の温度を上昇または維持させる、もしくは該部分の温度の低下を抑制するようにする硫黄被毒再生後温度制御を予め定めた時間実施した後、通常制御に戻るようにした排気浄化装置。 - 上記硫黄被毒再生後温度制御においては更に、上記排気浄化手段の温度が維持される、または、上記排気浄化手段の温度の低下が抑制される、請求項1に記載の排気浄化装置。
- 上記硫黄被毒再生後温度制御における燃料噴射が、圧縮上死点よりも遅らせた主噴射と、該主噴射の直前に行われるパイロット噴射と、上記主噴射の後であって膨張行程の初期において行われるアフター噴射とから成る、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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