JP2005291064A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005291064A
JP2005291064A JP2004105945A JP2004105945A JP2005291064A JP 2005291064 A JP2005291064 A JP 2005291064A JP 2004105945 A JP2004105945 A JP 2004105945A JP 2004105945 A JP2004105945 A JP 2004105945A JP 2005291064 A JP2005291064 A JP 2005291064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rich
nox
engine
amount
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004105945A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuhiro Kondo
暢宏 近藤
Sei Kawatani
聖 川谷
Yoshihisa Takeda
好央 武田
Kyoichi Suzuki
恭一 鈴木
嘉則 ▲高▼橋
Yoshinori Takahashi
Minehiro Murata
峰啓 村田
Original Assignee
Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp
三菱ふそうトラック・バス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp, 三菱ふそうトラック・バス株式会社 filed Critical Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp
Priority to JP2004105945A priority Critical patent/JP2005291064A/ja
Publication of JP2005291064A publication Critical patent/JP2005291064A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

【課題】 本発明は、NOx吸蔵還元触媒19を還元浄化し、NOx浄化効率を高めることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【解決手段】 空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸収し、リッチのときに吸収したNOxを放出還元するNOx吸蔵還元触媒19と、機関運転状態に応じてNOx触媒19に単位時間あたり吸収されるNOx量に対応するカウント量qnを設定するカウント量設定手段A1と、カウント量qnを積算して積算値ΣCountを求めるカウント量積算手段A2と、NOx触媒19が吸収したNOxを放出還元させる時期に相当するカウント量積算値の閾値Limitnを機関運転状態に応じ設定する閾値設定手段A3と、カウント量積算値が閾値を上回るとリッチ運転指令Sを発するリッチ運転判定手段A4と、リッチ運転指令Sに応じ機関1をリッチ運転時間ΔtRich運転制御するリッチ運転制御手段A5とを備る。
【選択図】図1

Description

本発明は、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。
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、例えば特許第2586739号公報(特許文献1)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、NOx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NOxで飽和することを防止している。
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路に排出されるNOx量を算出し、この排出NOx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NOx吸蔵還元触媒に吸収したNOx量を推定している。
しかも、この際にEGRの有無、あるいは機関温度(冷却水温、油温等)を考慮して、算出NOx量を補正することで、正確なNOx吸蔵量推定により排出ガスの悪化を防ぐようにしている。
特許第2586739号公報
しかし、実際の車載のエンジンではアイドルや加減速の不規則な運転が繰り返してなされており、NOx推定量を正確に推定して、リッチ運転への移行時期を判定したとしても、その時点での運転状態によっては空気過剰率が高い減速時の無噴射状態やアイドル運転中であると、NOx吸蔵触媒上で狙い通りのリッチ雰囲気を作ることは難しいことが多い。
つまり、車両用のエンジンでは有効なリッチ運転状態を作れる運転ポイントが少ない。この点を考慮し、NOx吸蔵量が制限値を超える前に、有効なリッチ運転状態を作れる運転ポイントになれば燃費悪化に繋がらない程度で、できるだけリッチ状態にし、NOx吸蔵還元触媒からNOxを放出させて還元浄化を早めることが有効と推定される。これにより、NOx吸蔵還元触媒が吸収したNOxにより飽和することで、NOx排出量が増加するという事態を招かないようにすることが可能と見做され、本発明者はこの点に着目し、本発明を導き出したものである。
本発明は、有効なリッチ状態を作れる運転域ではできるだけ早めにリッチ状態にしてNOx吸蔵還元触媒を還元浄化し、NOx浄化効率を高めることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
この発明の請求項1に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気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、上記機関の運転状態に応じて上記NOx吸蔵還元触媒に単位時間あたり吸収されるNOx量に対応するカウント量を設定するカウント量設定手段と、上記機関運転中に上記カウント量を積算して積算値を求めるカウント量積算手段と、上記NOx吸蔵還元触媒が吸収したNOxを放出、還元浄化させる時期に相当するカウント量積算値の閾値を上記機関の運転状態に応じ設定する閾値設定手段と、上記カウント量積算値が上記閾値を上回ると上記リッチ運転指令を発するリッチ運転判定手段と、上記リッチ運転指令に応じ上記機関を所定時間リッチ運転制御するリッチ運転制御手段と、を具備することを特徴とする。
この発明の請求項2は、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記閾値設定手段は上記機関の過渡運転域における閾値を比較的大きく設定することを特徴とする。
この発明の請求項3は、請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記NOx吸蔵還元触媒の温度を検出する温度検出手段を備え、上記閾値設定手段は上記触媒温度が所定の高温域にあると上記閾値を比較的小さく設定することを特徴とする。
この発明の請求項4は、請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置において、上記カウント量の積算値に応じて上記機関をリッチ運転する時間を設定するリッチ運転時間設定手段と、上記触媒温度が所定の高温域にあると上記リッチ運転時間を増加補正するリッチ運転時間補正手段と、上記補正済みのリッチ運転時間が予め設定された最大リッチ運転時間を上回ると、リッチ運転時間を最大リッチ運転時間に設定するリッチ運転時間規制手段と、を付加することを特徴とする。
この発明の請求項1によれば、NOx吸蔵還元触媒に単位時間あたり吸収されるNOx量に対応するカウント量を求め、このカウント量の積算値が機関の運転状態に応じ設定された閾値を上回ると内燃機関を所定時間リッチ運転させるので、必要とする運転域で閾値を下げて所定時間のリッチ運転を早めに行い、リッチ運転し易い運転域での所定時間のリッチ運転により燃費が向上し、しかも、NOx浄化効率を高レベルに安定して保持できる。
請求項2によれば、過渡運転域における閾値を比較的大きくして過渡運転域でのリッチ運転を抑制でき、過渡運転時の過度の触媒温度の上昇を避け、触媒の耐久性を確保でき、燃費の低下を抑制できる。
請求項3によれば、触媒温度が高温域にあると閾値を小さくして、リッチ運転し易い高温域ではリッチ運転を早めて行い、NOx浄化効率を高レベルに安定して保持できる。
請求項4によれば、カウント量の積算値に応じて求めたリッチ運転時間を高温域で増加補正し、リッチ運転時間を最大リッチ運転時間以内に抑えるので、リッチ運転を促進し易い運転域では比較的長くリッチ運転してNOx浄化を十分に実施することができ、しかも、過度の燃費の悪化を防止できる。
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置を装着する自動車用内燃機関としてのディーゼルエンジン(以後単にエンジンと記す)1を示す。
このエンジン1は直列に4つの燃焼室2を配備し、各燃焼室2には直接燃料を噴射する燃料噴射弁3が設けられている。ここで、燃料タンク4の燃料(軽油)は高圧燃料ポンプ5で加圧されてコモンレール6(蓄圧室)に圧送され、コモンレール6から燃料噴射弁3を介し各気筒内に噴射される。ここでの燃料噴射弁3は後述のECU7から出力される噴射パルスに応じてその燃料噴射量Qと噴射時期が制御されるという周知の構成を採る。なお、燃料噴射量Qはエンジン1の負荷情報でもあり、後述のNOx放出還元処理で使用される。
各燃焼室2の一側より延びる不図示の吸気ポートは吸気マニホールド8に連通し、同吸気マニホールド8に吸気路Iを形成する吸気管9が接続される。この吸気管9はエアクリーナ11より吸入した吸気を過給機12で加圧し、過給機12からの吸気の冷却をインタークーラ13で行い、吸気量調整を吸気絞り弁14で行ってから吸気マニホールド8に導入している。なお、符号10は不図示の冷却水循環系の放熱用のラジエータを示す。
各燃焼室2の他側より延びる不図示の排気ポートは排気マニホールド15に連通し、同排気マニホールド15には排気路Exを形成する排気管16が接続される。排気管16を流動する排気ガスは過給機12のタービン121を駆動し、パティキュレートをディーゼルパティキュレートフィルタ(以後単にDPFと記す)17で排除し、排気量調整を排気絞り弁18でなされ、NOxをNOx吸蔵還元触媒19で除去され、図示しないマフラー側に流動している。
なお、吸気絞り弁14、排気絞り弁18は、後述するECU7からの信号に応じて作動するステッパモータ等のアクチュエータ141、181を備え、ECU7からの信号に応じた開度を保持してエンジン1の吸気流量を制限する。
吸気マニホールド8と排気マニホールド15とは排気の一部を吸気系に還流するEGR通路21を備える。EGR通路21にはEGR弁22が配備される。EGR弁22はステッパモータ等のアクチュエータ221で駆動する弁体(不図示)を備え、ECU7からの出力に応じた開度を保持することで吸気系に還流されるEGRガスの流量を機関運転状態に応じて制御するものである。
DPF17はそのケーシング171内に収容され、セラミック等の耐熱性を有する多孔質材からなり、その中心線方向に向け多数の不図示の貫通孔が形成され、断面がハニカム構造を成している。DPF17の各貫通孔は中心線方向の一端または他端のうち一方がプラグにより閉塞されており、一端が閉塞された貫通孔と他端が閉塞された貫通孔とが交互に隣接して配置されている。このため、排気管16からの排気は、一端が開放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他端が開放された貫通孔に流入し、他端からDPF17外に流出する。この際、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、所定温度(500〜600℃)を上回る高温排気ガスが適時に流入した際に焼却除去される。
DPF17の下流側にはNOx吸蔵還元触媒19を収容する触媒コンバータ23が配備される。
触媒コンバータ23はそのケーシング231内にアルミナ製で断面がハニカム構造を成すモノリシス型の触媒担持体を備える。この触媒担持体内の各直状通路は両端部が開放され、排気ガスを容易に通過させることができ、同触媒担持体にはNOx吸蔵還元触媒19が一様に付着され、離脱不可に保持される。
NOx吸蔵還元触媒19は、カリウムK、ナトリウムNa等のアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、セリウムCe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。このNOx吸蔵還元触媒19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NOx(NO2、NO)を吸収し、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。
このようなNOx吸蔵還元触媒19は、流入排気中の酸素濃度が増大すると、即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上で排気中のNOx(NOが主成分)と酸化反応を起して、NO2が生成される。また、流入排気中の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NOx がNOx吸蔵還元触媒19内に吸収されるようになる。
また、流入排気中の酸素濃度が低下すると、即ち、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NOxはNO2の形でNOx吸蔵還元触媒19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N2に還元される。
本実施形態では、エンジン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19は排気中のNOxを吸収する。しかし、NOx吸蔵還元触媒19に吸収されたNOx量が増大すると吸収剤(BaO等)が飽和してしまい、NOx吸蔵還元触媒19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19に吸収されたNOx量が飽和する前の早めの時期で、リッチ運転が容易な時期にNOx吸蔵還元触媒19からNOxを放出させ、還元浄化するようにしている。
前述したように、NOx吸蔵還元触媒19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19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り、本実施形態では、DPF17とNOx吸蔵還元触媒19の間の排気管16上に、還元剤供給装置24に接続された還元剤供給ノズル25を設けている。
還元剤供給装置24は、流量制御弁29を備えECU7からの制御信号に応じて機関の循環燃料ポンプ31から供給された加圧燃料(軽油)を還元剤供給ノズル25からNOx吸蔵還元触媒19に供給し、NOx吸蔵還元触媒19からのNOxの放出と還元浄化とを行なうもので、還元剤供給装置24と還元剤供給ノズル25とでリッチ運転制御手段を成している。
車両にはエンジン制御手段であるエンジンコントロールユニット(以後単にECU7と記す)が設けられ、ECU7には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。
ECU7の入力ポートには、不図示のクランク軸近傍に配置された回転数センサ26からクランク軸一定回転角毎にパルス信号が入力され、エンジン回転数Neの算出に利用されている。不図示のアクセルペダルに配置したアクセル開度センサ27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る。NOx吸蔵還元触媒19内部の触媒温度Tcを表す信号が触媒温度センサ32より入力される。ECU7はアクセル開度センサ27で検出されたアクセル開度θaと機関回転数Neとに基づいて機関基本燃料噴射量Q0と燃料噴射時期を算出し、この基本燃料噴射量Q0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。
一方、ECU7の出力ポートは、各気筒への燃料噴射量Q及び燃料噴射時期を制御するために、燃料噴射回路(ドライバー)28を介して各気筒の燃料噴射弁3に接続され、しかも、高圧燃料ポンプ5に図示しない駆動回路を介して接続され、ポンプ5からコモンレール6への燃料圧送量を制御している。また、ECU7はその出力ポートが図示しない駆動回路を介して吸気絞り弁14のアクチュエータ141、排気絞り弁18のアクチュエータ181及びEGR弁22のアクチュエータ221に接続され、しかも、吸気絞り弁14及び排気絞り弁18の開度とEGR弁22を通過するEGRガス量とをそれぞれ制御する。更に、ECU7はその出力ポートが還元剤供給装置24の流量制御弁31に接続され、NOx吸蔵還元触媒19からNOxを放出させるべきときに還元剤供給ノズル25から還元剤をNOx吸蔵還元触媒19に供給するよう駆動制御する。
ECU7はエンジン制御を実施し、特に、エンジン1の排気浄化装置にのみ着目した場合、 カウント量設定手段A1、カウント量積算手段A2、閾値設定手段A3、リッチ運転判定手段A4、リッチ運転制御手段A5、リッチ運転時間設定手段A6、リッチ運転時間補正手段A7、リッチ運転時間規制手段A8、としての各機能を備えている。
カウント量設定手段A1はエンジンの運転状態に応じてNOx吸蔵還元触媒19に単位時間あたり吸収されるNOx量に対応するカウント量qnを設定する。ここではエンジン回転数Neとエンジン負荷としての燃料供給量Qに応じた運転域でNOx吸蔵還元触媒19に単位時間あたり吸収されるNOx量に対応するカウント量qnをカウント量マップにより設定する。例えば、図3に示すようなカウント量マップでは、吸収されるNOx量大側をレベルq1とし、段階的に運転域をNOx量小側に分けてq1>q2>q3、に設定してよく、これに代えて単位運転域毎に適宜設定しても良い。なお、ここにはEGR弁22が開時の排気ガス再循環処理が継続されている場合のNOx量に対応するカウント量qnを設定しているが、場合により、EGR弁22の閉時の排気ガス再循環処理の無い場合のNOx量に対応するカウント量qnを設定するカウント量マップ(不図示)を別途用意し、より適確なNOx量に対応するカウント量qnを設定してもよい。
カウント量積算手段A2は機関運転中にカウント量qnを積算して、積算値(ΣCount ← ΣCount+qn)を求める。
閾値設定手段A3はNOx吸蔵還元触媒19が吸収したNOxを放出、還元浄化させる時期に相当するカウント量積算値の閾値Limitを機関の運転状態に応じ設定する。ここでは、エンジン回転数Neとエンジン負荷としての燃料供給量Qに応じた運転域でカウント量積算値の閾値Limitを、例えば、図4に示すようなマップ特性で設定する。
ここでは、特に、エンジン1が比較的安定して多用される中回転中負荷の近傍域E1の閾値Limit1を小さくし、それ以外の比較的過渡的に使用される運転域E2の閾値Limit2を大きく設定する。このように中回転中負荷の近傍域E1では閾値Limit1を小さくすることで、リッチ運転指令S(リッチスパイク)が入り易く設定する。これによりNOxの還元浄化運転を比較的早め、リッチ運転が実施できない状態が続くことで、NOx吸蔵還元触媒19が吸収したNOxにより飽和してしまい、NOx排出量が増加するという事態を招くことがないようにできる。更に、比較的過渡時に使用される運転域E2の閾値Limit2を大きくするので、過渡運転時のリッチ運転指令Sを抑制でき、 リッチ運転しずらい運転域で無理にリッチ運転指令Sを発して燃費の悪化を招いたり、過度な燃料供給に伴う過度な昇温によりNOx吸蔵還元触媒19が溶損し、耐久性を低下させるという事態を未然に防止できる。
更に、閾値設定手段A3は触媒温度Tcを触媒温度センサ32より採り込み、触媒温度Tcが所定の高温側H1(Tca以上)にあると閾値Limitを比較的小さく設定する。ここでは、カウント量積算値ΣCountを乗算によって補正(ΣCount ← ΣCount×CLimit)する補正値CLimit(たとえば、0.1〜0.9)を図5に示す補正値CLimitマップで設定する。
この場合、高温側H1(Tca以上)にあると閾値Limitを比較的小さくするような補正値CLimit(0.1乃至0.3程度)を設定し、カウント量積算値ΣCountを小さくすることで、リッチ運転指令S(リッチスパイク)が入り易く設定し、リッチ運転の実施が容易な高温域では早めにNOxの還元浄化運転を実施して、リッチ運転に好ましくない状態が続くことで、NOx吸蔵還元触媒19がNOxにより飽和してしまい、NOx排出量が増加するという事態を招く前に、比較的早めにリッチ運転を実施できる。
リッチ運転判定手段A4はカウント量積算値ΣCountが閾値Limitを上回るとリッチ運転指令Sを発する。このカウント値であるカウント量積算値ΣCountが閾値Limitを上回ると、エンジン運転域がリッチ運転し易いか、否かにかかわらず、リッチ運転指令S(リッチスパイク)が入る。即ち、例えリッチ運転に適さない運転時でも、NOx吸蔵還元触媒19がNOxにより飽和してしまい、NOx排出量が増加するという事態を招く前に確実に、カウントアップ時にはリッチ運転指令S(リッチスパイク)が入るようにしている。
リッチ運転制御手段A5はリッチ運転指令Sに応じエンジンを所定時間ΔtRichだけリッチ運転制御する。ここではリッチ運転指令Sに応じ、還元剤供給装置24を駆動し、還元剤供給ノズル25から加圧燃料(軽油)をNOx吸蔵還元触媒19に供給し、排気中の酸素濃度を低下し、白金Pt上でのNO2生成量が減少し、吸収剤内のNOxはNO2の形でNOx吸蔵還元触媒19から放出され、しかも、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 が還元処理されるようにする。
リッチ運転時間設定手段A6はカウント量qnの積算値ΣCountに応じてエンジンをリッチ運転する時間ΔtRichを設定する。
ここでは、図6に示すように、積算値ΣCountの増加に応じてリッチ運転時間ΔtRichを増加させるよう設定するリッチ運転時間ΔtRichの算出マップを採用する。
リッチ運転時間補正手段A7は触媒温度が所定の高温域H2(Tcb以上)にあるとリッチ運転時間ΔtRichを増加補正する。
ここでは、リッチ運転時間ΔtRichに加算によって補正(ΔtRich ← ΔtRich+CΔt)する補正値CΔtを図7に示す補正値CΔtマップで設定する。
この場合、高温側H2(Tcb以上)にあるとリッチ運転時間ΔtRichを比較的増加させるような補正値CΔt(たとえば、正の整数)を設定し、リッチ運転時間ΔtRichを増加させることで、リッチ運転を十分時間をかけて実行し、より確実にNOx吸蔵還元触媒19のNOxを還元浄化することができる。
リッチ運転時間規制手段A8は補正済みのリッチ運転時間ΔtRichが予め設定された最大リッチ運転時間LCΔtRichを上回ると、ここでのリッチ運転時間ΔtRichを最大リッチ運転時間LCΔtRichに設定する。
このように補正済みのリッチ運転時間ΔtRichが例え大きく増加されたとしても、上限値である最大リッチ運転時間LCΔtRichを上回ることがないように設定する。
これにより、リッチ運転時間ΔtRichが過度に増加して、燃費の悪化を招くということがないようにしている。
次に、本実施形態における内燃機関の排気浄化装置の作動を排気浄化制御に関するNOx放出還元処理ルーチンに沿って説明する。
ECU7はエンジンが運転に入ると、図示しないメインルーチンに沿ってエンジン駆動制御である運転情報に基づく燃料噴射制御を実行し、そのメインルーチンの途中で、排気浄化制御に関する各処理ルーチン(図8、図9、図10参照)を実行する。
不図示のメインルーチンの途中でNOx放出還元処理ルーチンに達すると、こではステップs1でエンジン回転数Ne、エンジン負荷である燃料噴射量Q、触媒温度Tc、等の運転情報を採り込み、所定記憶エリアにストアする。ステップs2ではNOx吸蔵量積算処理としてのステップs2、s3に順次進む。
ステップs2では、最新のエンジン回転数Ne、燃料噴射量Q相当のカウント量qnを、図3に示すカウント量qnマップにより求め、ステップs3で今回のカウント量qnを前回値ΣCountに積算して、今回の積算値ΣCount(=ΣCount+qn)を更新して求め、ステップs4に進む。
ステップs4ではリッチ運転開始時期設定処理に入る。
図9に示すように、リッチ運転開始時期設定処理のステップa1に達すると、ここでは、最新のエンジン回転数Ne、燃料噴射量Q相当のカウント量積算値の閾値Limitnを、図4に示す閾値Limitマップにより求める。ステップa2では触媒温度Tc相当の補正値CLimit(たとえば、0.1〜0.9)を図5に示す補正値CLimitマップで設定し、即ち、高温側(Tca)にあるほど閾値Limitを比較的小さくするような補正値を求める。ステップa3では補正済み閾値Limit(← Limit×CLimit)を求め、所定の記憶エリアにストアし、NOx放出還元処理ルーチンのステップs5に進む。
ステップs5では最新の積算値ΣCountが補正済み閾値Limitを上回るか否か判断し、上回るまではメインルーチンにリターンし、上回るとステップs6、s7に順次進む。
ステップs6、s7では、エンジン回転数Neの前回値と今回値の差分ΔNeと単位制御周期時間Δtの比よりエンジン回転数の変化度合い(ΔNe/Δt)を求め、エンジン回転数変化度合い(ΔNe/Δt)がエンジン回転過渡判定値LCNe未満にあるか否か判断し、上回るようなエンジン回転過渡変動時にはNOxの熱解離による放出や、触媒溶損を防ぐためリッチ運転をキャンセルして、メインルーチンにリターンする。
エンジン回転が過渡時にないとステップs8、s9に順次進み、燃料噴射量Qの前回値と今回値の差分ΔQと単位制御周期時間Δtの比より燃料噴射量Q(エンジン負荷)の変化度合い(ΔQ/Δt)が燃料噴射量過渡判定値LCQ未満にあるか否か判断し、上回るような燃料噴射量過渡変動時にはNOxの熱解離による放出や触媒溶損を防ぐためリッチ運転をキャンセルして、メインルーチンにリターンする。
過渡時にないとステップs10に進み、リッチ運転時間設定処理を行う。
図10のリッチ運転時間設定および駆動処理ルーチンのステップb1では最新の積算値ΣCountを取り込み、ステップb2では図6に示すリッチ運転時間ΔtRichの算出マップにより、積算値ΣCount相当のリッチ運転時間ΔtRichを求める。ステップb3では触媒温度Tcに応じた増加補正値CΔtを図7に示す補正値CΔtマップで設定する。ステップb4では増加補正値CΔtでリッチ運転時間ΔtRichを補正して更新する。ステップb5では補正済みのリッチ運転時間ΔtRichが予め設定された最大リッチ運転時間LCΔtRichを上回るか否か判断し、上回る場合はステップb6でリッチ運転時間ΔtRichを最大リッチ運転時間LCΔtRichに上限規制し(クリップし)、ステップb7に達する。
ステップb7ではリッチ運転指令Sを発し、これに応じエンジン1を先に設定された所定時間ΔtRichだけリッチ運転制御する。具体的には還元剤供給装置24の流量制御弁31を駆動し、還元剤供給ノズル25から燃料(軽油)をNOx吸蔵還元触媒19に供給し、排気中の酸素濃度を低下させ、白金Pt上でのNO2 生成量を減少させる。これにより、吸収剤内のNOxはNO2の形でNOx吸蔵還元触媒19から放出され、しかも、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 が還元処理される。
図1の内燃機関の排気浄化装置が装備するリッチ運転制御手段が駆動するのは軽油を還元剤とする還元剤供給装置24の流量制御弁29であったが、これに代えて灯油、ガソリン、水素等の各供給装置を用いてリッチ運転してもよく、これらの場合も図1の内燃機関の排気浄化装置と同様の効果が得られる。また、リッチ運転を空気量低減により補助するために、吸気絞り弁14、EGR弁22、排気絞り弁18を併用しても良い。
上述のところにおいて、内燃機関の排気浄化装置はディーゼルエンジンの排気系に配備されるNOx吸蔵還元触媒19のリッチ運転制御に用いるものとして説明したが、ガソリンエンジンの排気系に配備されるNOx吸蔵還元触媒19にも同様に適用できる。
本発明の一実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。 図1の排気浄化装置のECUの機能構成を示すブロック図である。 図1の排気浄化装置のECUが用いる積算値設定マップの特性線図である。 図1の排気浄化装置のECUが用いる閾値設定マップの特性線図である。 図1の排気浄化装置のECUが用いる閾値の補正値演算用マップの特性線図である。 図1の排気浄化装置のECUが用いるリッチ運転時間の演算用マップの特性線図である。 図1の排気浄化装置のECUが用いるリッチ運転時間の補正値演算用マップの特性線図である。 図1の排気浄化装置のECUが用いるNOx放出還元処理ルーチンのフローチャートである。 図1の残存容量検出装置のエンジンECUが行うリッチ運転開始時期設定処理ルーチンのフローチャートである。 図1の残存容量検出装置のエンジンECUが行うリッチ運転時間設定および駆動処理ルーチンのフローチャートである。
符号の説明
1 エンジン
19 NOx吸蔵還元触媒(NOx触媒)
24 還元剤供給装置
25 還元剤供給ノズル
26 流量制御弁
qn カウント量
ΣCount 積算値
Limitn 閾値
ΔtRich リッチ運転時間
A1 カウント量設定手段
A2 カウント量積算手段
A3 閾値設定手段
A4 リッチ運転判定手段
A5 リッチ運転制御手段
S リッチ運転指令

Claims (4)

  1. 内燃機関の排気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、
    上記機関の運転状態に応じて上記NOx吸蔵還元触媒に単位時間あたり吸収されるNOx量に対応するカウント量を設定するカウント量設定手段と、
    上記機関運転中に上記カウント量を積算して積算値を求めるカウント量積算手段と、
    上記NOx吸蔵還元触媒が吸収したNOxを放出、還元浄化させる時期に相当するカウント量積算値の閾値を上記機関の運転状態に応じ設定する閾値設定手段と、
    上記カウント量積算値が上記閾値を上回ると上記リッチ運転指令を発するリッチ運転判定手段と、
    上記リッチ運転指令に応じ上記機関を所定時間リッチ運転制御するリッチ運転制御手段と、
    を具備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1記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    上記閾値設定手段は上記機関の過渡運転域における閾値を比較的大きく設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  3. 請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    上記NOx吸蔵還元触媒の温度を検出する温度検出手段を備え、
    上記閾値設定手段は上記触媒温度が所定の高温域にあると上記閾値を比較的小さく設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  4. 請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置において、
    上記カウント量の積算値に応じて上記機関をリッチ運転する時間を設定するリッチ運転時間設定手段と、
    上記触媒温度が所定の高温域にあると上記リッチ運転時間を増加補正するリッチ運転時間補正手段と、
    上記補正済みのリッチ運転時間が予め設定された最大リッチ運転時間を上回るとリッチ運転時間を最大リッチ運転時間に設定するリッチ運転時間規制手段と、
    を付加することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
JP2004105945A 2004-03-31 2004-03-31 内燃機関の排気浄化装置 Pending JP2005291064A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004105945A JP2005291064A (ja) 2004-03-31 2004-03-31 内燃機関の排気浄化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004105945A JP2005291064A (ja) 2004-03-31 2004-03-31 内燃機関の排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005291064A true JP2005291064A (ja) 2005-10-20

Family

ID=35324288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004105945A Pending JP2005291064A (ja) 2004-03-31 2004-03-31 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005291064A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2039898A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-25 Deere & Company Continuously regenerating particulate filter for internal combustion engine
AT517399A1 (de) * 2015-07-08 2017-01-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2039898A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-25 Deere & Company Continuously regenerating particulate filter for internal combustion engine
JP2009074543A (ja) * 2007-09-24 2009-04-09 Deere & Co 内燃機関用の連続再生式粒子フィルタ
AT517399A1 (de) * 2015-07-08 2017-01-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
AT517399B1 (de) * 2015-07-08 2018-02-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3929296B2 (ja) 内燃機関
US8037675B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine and method for exhaust gas purification
JP2004068700A (ja) 排気ガス浄化方法
KR100417750B1 (ko) 내연기관의 배기 정화 장치
JP4406309B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US7685812B2 (en) Exhaust purification device and exhaust purification method of internal combustion engine
JP5056725B2 (ja) 内燃機関の制御装置
EP1176290B1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2004285947A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2002242663A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4572709B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP4311169B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2007218247A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2005155500A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4357917B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2019167919A (ja) エンジンの排気ガス状態推定方法及び触媒異常判定方法、並びに、エンジンの触媒異常判定装置
JP2001159363A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4661013B2 (ja) 内燃機関
JP2010127146A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3558019B2 (ja) 還元剤供給装置の異常検出装置
JP2005291064A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3858779B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JPH1193641A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2019167918A (ja) エンジンの排気ガス状態推定方法及び触媒異常判定方法、並びに、エンジンの触媒異常判定装置
JP4297762B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100302