JP2006152875A - Catalyst heating system of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させる内燃機関の触媒昇温システムに関する。 The present invention relates to a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine.
内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させる内燃機関の触媒昇温システムとしては、内燃機関において主燃料噴射に加え副燃料噴射を実行することで触媒を昇温させる技術が知られている。 As a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, a technique for raising the temperature of the catalyst by executing sub fuel injection in addition to main fuel injection in the internal combustion engine It has been known.
このような内燃機関の触媒昇温システムにおいては、例えば、噴射された燃料が気筒内で燃焼するタイミングで副燃料噴射を実行することで排気温度を上昇させ、それによって触媒を活性温度にまで昇温させる。そして、触媒が活性温度にまで昇温した後は、噴射された燃料が気筒内で燃焼せずに未燃の状態で該気筒排出されるタイミングで副燃料噴射を実行することで未燃燃料を触媒に供給し、この未燃燃料が触媒で酸化するときに発生する酸化熱によって該触媒を活性温度よりもさらに高い目標温度にまで昇温させるものがある(例えば、特許文献1参照。)。 In such a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine, for example, by performing sub fuel injection at the timing when the injected fuel burns in the cylinder, the exhaust temperature is raised, thereby raising the catalyst to the activation temperature. Let warm. After the temperature of the catalyst rises to the activation temperature, the injected fuel is not burned in the cylinder, and the sub-fuel injection is performed at the timing when the cylinder is discharged in the unburned state. There is one that is supplied to a catalyst and raises the temperature of the catalyst to a target temperature higher than the activation temperature by oxidation heat generated when the unburned fuel is oxidized by the catalyst (see, for example, Patent Document 1).
また、酸化機能を有する触媒が、排気中の粒子状物質(以下、PMと称する)を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタと称する)に担持させている場合、もしくは、フィルタより上流側の排気通路に設けられている場合において、上記のような内燃機関の触媒昇温システムによって触媒を昇温させると共にフィルタを昇温させることで、該フィルタに堆積したPMを酸化・除去する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させる内燃機関の触媒昇温システムにおいては、触媒が活性状態にあるときに、該触媒をさらに昇温させるべく、該触媒より上流側から該触媒に未燃燃料を供給する場合がある。 In a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, when the catalyst is in an active state, the temperature of the catalyst is further increased in order to further raise the temperature of the catalyst. In some cases, unburned fuel is supplied to the catalyst from the side.
このとき、触媒への単位時間当たりの未燃燃料の供給量をより多くすることで、より速やかに触媒を昇温させることが出来る。しかしながら、触媒への未燃燃料の供給量が過剰に多くなると、触媒において酸化せずに大気中に放出される未燃燃料が増加し、排気エミッションの悪化を招く虞がある。 At this time, the temperature of the catalyst can be raised more quickly by increasing the amount of unburned fuel supplied to the catalyst per unit time. However, if the amount of unburned fuel supplied to the catalyst increases excessively, the amount of unburned fuel that is released into the atmosphere without being oxidized in the catalyst may increase, leading to deterioration in exhaust emission.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させる内燃機関の触媒昇温システムにおいて、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より速やかに触媒を昇温させることが出来る技術を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses deterioration of exhaust emission in a catalyst temperature rising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine. However, it is an object of the present invention to provide a technique capable of quickly raising the temperature of the catalyst.
本発明では、内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させるべく該触媒へ未燃燃料を供給しているときに、該触媒の温度上昇率を算出する。そして、触媒への未燃燃料の供給が開始されてから、触媒の温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上と
なる時点までの間は、触媒への単位時間当たりの未燃燃料の供給量を内燃機関の吸入空気量に基づいて制御し、触媒の温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上に変化した時点以降は、触媒への単位時間当たりの未燃燃料の供給量を内燃機関の吸入空気量および触媒の温度に基づいて制御する。
In the present invention, when the unburned fuel is supplied to the catalyst having an oxidation function provided in the exhaust passage of the internal combustion engine to increase the temperature, the temperature increase rate of the catalyst is calculated. The amount of unburned fuel supplied to the catalyst per unit time after the start of the supply of unburned fuel to the catalyst until the point when the temperature rise rate of the catalyst first exceeds the specified temperature rise rate Is controlled based on the intake air amount of the internal combustion engine, and after the time when the temperature increase rate of the catalyst first changes to a specified temperature increase rate or more, the amount of unburned fuel supplied to the catalyst per unit time is reduced. Control based on the amount of intake air and the temperature of the catalyst.
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の触媒昇温システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させる内燃機関の触媒昇温システムにおいて、
前記触媒が活性状態にあるときであって前記触媒を昇温させるときに、前記触媒より上流側から前記触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記未燃燃料供給手段によって前記触媒に未燃燃料を供給しているときに、規定時間毎の前記触媒の温度上昇量である触媒温度上昇率を算出する触媒温度上昇率算出手段と、
前記未燃燃料供給手段による単位時間当たりの未燃燃料の供給量を制御する未燃燃料供給量制御手段と、を備え、
前記未燃燃料供給量制御手段は、前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始されてから、前記触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となる時点までの間は、前記吸入空気量検出手段によって検出される吸入空気量に基づいて前記未燃燃料供給手段による単位時間当たりの未燃燃料の供給量を制御し、前記触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に前記規定温度上昇率以上となった時点以降は、前記吸入空気量検出手段によって検出される吸入空気量および前記触媒温度検出手段によって検出される前記触媒の温度に基づいて前記未燃燃料供給手段による単位時間当たりの未燃燃料の供給量を制御することを特徴とする。
More specifically, the catalyst temperature raising system for an internal combustion engine according to the present invention is:
In a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine,
Unburned fuel supply means for supplying unburned fuel to the catalyst from the upstream side of the catalyst when the temperature of the catalyst is raised when the catalyst is in an active state;
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
A catalyst temperature increase rate calculating means for calculating a catalyst temperature increase rate that is a temperature increase amount of the catalyst per specified time when unburned fuel is supplied to the catalyst by the unburned fuel supply means;
Unburned fuel supply amount control means for controlling the supply amount of unburned fuel per unit time by the unburned fuel supply means,
In the unburned fuel supply amount control means, after the unburned fuel supply means starts supplying unburned fuel, the catalyst temperature increase rate calculated by the catalyst temperature increase rate calculating means is the first specified temperature increase rate. Until this time, the amount of unburned fuel supplied by the unburned fuel supply means per unit time is controlled based on the amount of intake air detected by the intake air amount detection means, and the catalyst temperature rises. After the time when the catalyst temperature increase rate calculated by the rate calculation means first becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate, the intake air amount detected by the intake air amount detection means and the catalyst temperature detection means are detected. The supply amount of unburned fuel per unit time by the unburned fuel supply means is controlled based on the temperature of the catalyst.
ここで、未燃燃料供給手段は、例えば、内燃機関において噴射された燃料が主に気筒内で燃焼せずに未燃の状態で該気筒から排出されるタイミングで行われる副燃料噴射(以下、ポスト燃料噴射と称する)や、触媒より上流側の排気通路において排気中に燃料が添加されることで行われる排気燃料添加等を実行することによって、触媒より上流側から該触媒に未燃燃料を供給する。 Here, the unburned fuel supply means is, for example, a sub fuel injection (hereinafter, referred to as “sub fuel injection”) performed at a timing at which fuel injected in the internal combustion engine is discharged from the cylinder in an unburned state without mainly burning in the cylinder. (Referred to as post fuel injection), or by adding exhaust fuel that is performed by adding fuel into the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the catalyst, the unburned fuel is supplied to the catalyst from the upstream side of the catalyst. Supply.
未燃燃料供給手段によって触媒へ未燃燃料が供給されると、該未燃燃料が触媒で酸化されることで発生する酸化熱によって触媒の温度が上昇する。そして、本発明では、規定時間毎の触媒の温度上昇量である触媒温度上昇率が触媒温度上昇率算出手段によって算出される。 When unburned fuel is supplied to the catalyst by the unburned fuel supply means, the temperature of the catalyst rises due to oxidation heat generated when the unburned fuel is oxidized by the catalyst. In the present invention, the catalyst temperature increase rate, which is the temperature increase amount of the catalyst per specified time, is calculated by the catalyst temperature increase rate calculating means.
このとき、未燃燃料の供給が開始されてからある程度の時間が経過するまでの間は、触媒の温度が比較的低いため未燃燃料の酸化が促進され難い。そのため、触媒温度上昇率は比較的低い値となる。そして、未燃燃料の供給が開始されてからある程度の時間が経過し触媒の温度が上昇すると未燃燃料の酸化が促進され易くなる。そのため、触媒温度上昇率は比較的高い値となる。つまり、未燃燃料の酸化が促進され難い状態から、未燃燃料の酸化が促進され易い状態に変化する時点においては、触媒温度上昇率が規定温度上昇率以上に変化する触媒温度上昇率の変化点が生じる。 At this time, the oxidation of the unburned fuel is difficult to be promoted since the temperature of the catalyst is relatively low until a certain period of time elapses after the supply of unburned fuel is started. Therefore, the catalyst temperature increase rate is a relatively low value. When a certain amount of time elapses after the supply of unburned fuel is started and the temperature of the catalyst rises, oxidation of the unburned fuel is easily promoted. Therefore, the catalyst temperature increase rate is a relatively high value. That is, at the point of time when the state where the oxidation of the unburned fuel is difficult to promote is changed to the state where the oxidation of the unburned fuel is easily promoted, the change in the catalyst temperature increase rate at which the catalyst temperature increase rate changes to the specified temperature increase rate or more. A point arises.
ここで、規定温度上昇率は、触媒における未燃燃料の酸化が促進され難い状態から、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易い状態に変化したと判断出来る触媒温度上昇率の閾値であっても良い。尚、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始された後、触媒温度上昇率が規定温度上昇率以上に一度なれば、その時点以降は、触媒温度上昇率が規定温度上昇率より低い場合であっても、触媒における未燃燃料の酸化は促進され易い状態にある。 Here, the specified temperature increase rate is a threshold value of the catalyst temperature increase rate at which it can be determined that the state in which the oxidation of unburned fuel in the catalyst is hardly promoted to the state in which the oxidation of unburned fuel in the catalyst is easily promoted. Also good. In addition, after the start of the supply of the unburned fuel by the unburned fuel supply means, if the catalyst temperature increase rate becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate, the catalyst temperature increase rate is lower than the specified temperature increase rate after that point. Even in this case, the oxidation of the unburned fuel in the catalyst is easily promoted.
また、触媒における未燃燃料の酸化が促進され難い場合、未燃燃料供給手段から供給される未燃燃料(以下、単に供給未燃燃料と称する)の供給量を同量とすると、触媒において酸化せずに大気中に放出される未燃燃料(以下、単に放出未燃燃料と称する)の量は内燃機関の吸入空気量が多いほど増加する。 Further, when it is difficult to promote the oxidation of unburned fuel in the catalyst, if the amount of unburned fuel supplied from the unburned fuel supply means (hereinafter simply referred to as supplied unburned fuel) is the same, the catalyst will oxidize. The amount of unburned fuel (hereinafter simply referred to as discharged unburned fuel) that is released into the atmosphere without increasing increases as the intake air amount of the internal combustion engine increases.
つまり、内燃機関の吸入空気量が多いほど触媒を通る排気の流量(以下、単に排気流量と称する)が増加する。そして、触媒における未燃燃料の酸化が促進され難い場合であっても、排気流量がある程度少なければ、供給未燃燃料の少なくとも一部が触媒において酸化せずとも該触媒に付着する。そのため、排気流量が少ないほど放出未燃燃料量は抑制されることになる。しかしながら、内燃機関の吸入空気量が多くなるほど、即ち、排気流量が多くなるほど、排気中の未燃燃料が触媒に付着し難くなるために、供給未燃燃料のうち触媒に付着する未燃燃料の量が減少することになる。従って、内燃機関の吸入空気量が多いほど、供給未燃燃料量に対する放出未燃燃料量の割合が増加する。 That is, as the intake air amount of the internal combustion engine increases, the flow rate of exhaust gas passing through the catalyst (hereinafter simply referred to as exhaust flow rate) increases. Even if the oxidation of the unburned fuel in the catalyst is difficult to promote, if the exhaust flow rate is small to some extent, at least a part of the supplied unburned fuel adheres to the catalyst without being oxidized in the catalyst. Therefore, the smaller the exhaust flow rate, the more the amount of unburned fuel that is released is suppressed. However, as the intake air amount of the internal combustion engine increases, that is, as the exhaust flow rate increases, the unburned fuel in the exhaust becomes less likely to adhere to the catalyst. The amount will decrease. Therefore, as the intake air amount of the internal combustion engine increases, the ratio of the released unburned fuel amount to the supplied unburned fuel amount increases.
一方、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易い場合、供給未燃燃料を同量とすると、放出未燃燃料量は、内燃機関の吸入空気量が多いほど増加し、また、触媒の温度が高いほど減少する。 On the other hand, when oxidation of unburned fuel in the catalyst is easily promoted, if the amount of supplied unburned fuel is the same, the amount of released unburned fuel increases as the intake air amount of the internal combustion engine increases, and the temperature of the catalyst increases. The higher the value, the lower.
つまり、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易い場合であっても、排気流量が多くなるほど、触媒において酸化されずに該触媒を通過する未燃燃料が増加するため、放出未燃燃料が増加することになる。しかしながら、この場合においては、触媒の温度が高いほど該触媒における未燃燃料の酸化がより促進されることになる。従って、触媒の温度が高いほど供給未燃燃料量に対する放出未燃燃料量の割合が減少する。 That is, even when the oxidation of unburned fuel in the catalyst is easily promoted, the unburned fuel that passes through the catalyst without being oxidized in the catalyst increases as the exhaust gas flow rate increases. Will do. However, in this case, the higher the temperature of the catalyst, the more the oxidation of unburned fuel in the catalyst is promoted. Therefore, the ratio of the amount of unburned fuel released to the amount of unburned fuel supplied decreases as the temperature of the catalyst increases.
そこで、本発明においては、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始されてから、触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となる時点までの間、即ち、触媒における未燃燃料の酸化が促進され難いときは、内燃機関の吸入空気量に基づいて単位時間当たりの供給未燃燃料量を制御する。このとき、内燃機関の吸入空気量が多いほど単位時間当たりの供給未燃燃料量を少なくする。 Therefore, in the present invention, from the start of the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means, until the catalyst temperature increase rate calculated by the catalyst temperature increase rate calculation means first exceeds the specified temperature increase rate. In other words, when the oxidation of unburned fuel in the catalyst is difficult to promote, the amount of unburned fuel supplied per unit time is controlled based on the intake air amount of the internal combustion engine. At this time, the larger the intake air amount of the internal combustion engine, the smaller the amount of unburned fuel supplied per unit time.
そして、触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となった時点以降、即ち、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易いときは、内燃機関の吸入空気量および触媒の温度に基づいて単位時間当たりの供給未燃燃料量を制御する。このとき、内燃機関の吸入空気量が多いほど単位時間当たりの供給未燃燃料量を少なし、触媒の温度が高いほど単位時間当たりの供給未燃燃料量を多くする。 Then, after the time when the catalyst temperature increase rate calculated by the catalyst temperature increase rate calculating means first becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate, that is, when the oxidation of unburned fuel in the catalyst is easily promoted, the intake of the internal combustion engine The amount of unburned fuel supplied per unit time is controlled based on the amount of air and the temperature of the catalyst. At this time, the amount of supplied unburned fuel per unit time decreases as the intake air amount of the internal combustion engine increases, and the amount of supplied unburned fuel per unit time increases as the catalyst temperature increases.
このような供給未燃燃料量の制御によれば、触媒を昇温させるべく該触媒に未燃燃料を供給するときに、放出未燃燃料量を抑制しつつ、単位時間あたりの触媒への未燃燃料の供給量を可及的に多くすることが出来る。従って、本発明によれば、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より速やかに触媒を昇温させることが出来る。 According to such control of the amount of unburned fuel supplied, when unburned fuel is supplied to the catalyst to raise the temperature of the catalyst, the amount of unburned fuel released is suppressed and the amount of unburned fuel to the catalyst per unit time is suppressed. Fuel supply can be increased as much as possible. Therefore, according to the present invention, the temperature of the catalyst can be raised more rapidly while suppressing the deterioration of exhaust emission.
尚、本発明において、触媒温度上昇率算出手段によって触媒温度上昇率を算出するときの規定時間は、算出された触媒温度上昇率が規定温度上昇率以上となった場合、触媒における未燃燃料の酸化が促進され難い状態から、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易い状態に変化したことが原因であると判断できる時間とする。 In the present invention, the specified time when the catalyst temperature increase rate is calculated by the catalyst temperature increase rate calculating means is determined when the calculated catalyst temperature increase rate is equal to or greater than the specified temperature increase rate. It is a time when it can be determined that the cause is a change from a state in which oxidation is hardly promoted to a state in which oxidation of unburned fuel in the catalyst is easily promoted.
本発明において、触媒より下流側の排気通路に設けられた排気絞り弁をさらに備えた場合、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始されてから触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となる時点までの間は、排気絞り弁を閉弁状態とし、触媒温度上昇率が
最初に規定温度上昇率以上となった時点以降は、排気絞り弁を開弁状態としても良い。
In the present invention, when the exhaust throttle valve further provided in the exhaust passage downstream from the catalyst is further provided, the catalyst temperature increase rate is first increased by the specified temperature after the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means is started. The exhaust throttle valve may be in a closed state until the time when the rate becomes equal to or higher than the rate, and the exhaust throttle valve may be opened after the time when the catalyst temperature increase rate first exceeds the specified temperature increase rate.
ここで、排気絞り弁を閉弁状態とするとは、排気絞り弁を閉弁方向に制御することによって排気の流量が絞られる状態とすることである。また、排気絞り弁を開弁状態とするとは、排気絞り弁を閉弁状態としたときよりも該排気絞り弁の開度を大きい状態とすることであって、全開状態とする場合も含まれる。 Here, the closed state of the exhaust throttle valve means that the flow rate of the exhaust is throttled by controlling the exhaust throttle valve in the valve closing direction. Further, opening the exhaust throttle valve means that the exhaust throttle valve has a larger opening than when the exhaust throttle valve is closed, and includes a case where the exhaust throttle valve is fully opened. .
排気絞り弁を閉弁状態とすると、排気絞り弁を開弁状態としたときと比べて、該排気絞り弁より上流側の排気通路内の圧力が増加する。そのため、例えば、ポスト燃料噴射によって未燃燃料を触媒に供給する場合においては、排気絞り弁を閉弁状態とすると、ポスト燃料噴射によって噴射された燃料が内燃機関から排出され難くなる。その結果、供給未燃燃料の一部が気筒内に残留し易くなる。また、排気通路での排気燃料添加によって未燃燃料を触媒に供給する場合においては、排気絞り弁を閉弁状態とすると、排気燃料添加によって添加された供給未燃燃料の一部が逆流して気筒内に流入し易くなる。そして、気筒内に残留もしくは流入した未燃燃料は該気筒内で燃焼することになる。そのため、未燃燃料供給手段によって未燃燃料を触媒に供給しているときに排気絞り弁を閉弁状態とすると、排気絞り弁を開弁状態としたときに比べて、触媒に実際に供給される未燃燃料が少なくなる。 When the exhaust throttle valve is closed, the pressure in the exhaust passage on the upstream side of the exhaust throttle valve increases compared to when the exhaust throttle valve is opened. Therefore, for example, when unburned fuel is supplied to the catalyst by post fuel injection, if the exhaust throttle valve is closed, the fuel injected by the post fuel injection becomes difficult to be discharged from the internal combustion engine. As a result, part of the supplied unburned fuel tends to remain in the cylinder. In addition, in the case where unburned fuel is supplied to the catalyst by adding exhaust fuel in the exhaust passage, if the exhaust throttle valve is closed, a part of the supplied unburned fuel added by adding the exhaust fuel flows backward. It becomes easy to flow into the cylinder. The unburned fuel remaining or flowing into the cylinder is burned in the cylinder. Therefore, if the exhaust throttle valve is closed when unburned fuel is being supplied to the catalyst by the unburned fuel supply means, it is actually supplied to the catalyst compared to when the exhaust throttle valve is opened. Less unburned fuel.
従って、触媒における未燃燃料の酸化が促進され難いとき、即ち、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始されてから触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となる時点までの間においては、排気絞り弁を閉弁状態とすることで、例えば、未燃燃料供給手段による供給未燃燃料量にばらつきが生じた場合であっても、放出未燃燃料量をより抑制することが出来る。 Therefore, when it is difficult to promote the oxidation of the unburned fuel in the catalyst, that is, from the start of the supply of the unburned fuel by the unburned fuel supply means until the time when the catalyst temperature increase rate first exceeds the specified temperature increase rate. In the meantime, by closing the exhaust throttle valve, for example, even if there is a variation in the amount of unburned fuel supplied by the unburned fuel supply means, the amount of released unburned fuel can be further suppressed. I can do it.
一方、排気絞り弁を開弁状態とすると、排気絞り弁を閉弁状態としたときと比べて排気流量が増加する。そのため、未燃燃料供給手段によって未燃燃料を触媒に供給しているときに排気絞り弁を閉弁状態とすると、排気絞り弁が開弁状態にあるときに比べて、より速やかに未燃燃料が触媒に供給されることになる。 On the other hand, when the exhaust throttle valve is opened, the exhaust flow rate is increased compared to when the exhaust throttle valve is closed. Therefore, if the exhaust throttle valve is closed when unburned fuel is being supplied to the catalyst by the unburned fuel supply means, the unburned fuel is more quickly compared to when the exhaust throttle valve is open. Will be supplied to the catalyst.
従って、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易いとき、即ち、触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となった時点以降は、排気絞り弁を開弁状態とすることで、触媒をより速やかに昇温させることが可能となる。尚、この場合、排気絞り弁を全開状態とするのが好ましい。 Therefore, when the oxidation of unburned fuel in the catalyst is likely to be promoted, that is, after the catalyst temperature increase rate first exceeds the specified temperature increase rate, the exhaust throttle valve is opened to open the catalyst. It becomes possible to raise the temperature more quickly. In this case, it is preferable that the exhaust throttle valve is fully opened.
よって、上記のような排気絞り弁の制御によれば、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より速やかに触媒を昇温させることが出来る。 Therefore, according to the control of the exhaust throttle valve as described above, the temperature of the catalyst can be raised more quickly while suppressing the deterioration of exhaust emission.
本発明において、触媒がフィルタに担持された状態にあり、且つ、該フィルタより下流側の排気通路に設けられた排気絞り弁をさらに備えた場合であって、前記規定温度上昇率を第一の規定温度上昇率とした場合において、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が行われているときに、触媒の温度上昇率が、前記第一の規定温度上昇率よりも高い第二の規定温度上昇率以上となったときは、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を停止させると共に、排気絞り弁の開度を増加させるか、もしくは、排気絞り弁を全開状態としても良い。 In the present invention, the catalyst is in a state of being supported by a filter, and further includes an exhaust throttle valve provided in an exhaust passage on the downstream side of the filter. In the case where the specified temperature increase rate is set, when the unburned fuel is being supplied by the unburned fuel supply means, the second specified rate in which the temperature increase rate of the catalyst is higher than the first specified temperature increase rate. When the temperature rise rate becomes equal to or higher than the temperature increase rate, the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means may be stopped, the opening of the exhaust throttle valve may be increased, or the exhaust throttle valve may be fully opened.
触媒がフィルタに担持されている場合、触媒の昇温に伴ってフィルタの温度も上昇する。そして、フィルタの温度がある程度にまで上昇すると該フィルタに堆積したPMの酸化が促進され、PMの酸化熱によってフィルタおよび触媒の温度がさらに上昇する。このとき、フィルタにおけるPM堆積量が多いほど触媒およびフィルタの温度上昇率は高くなる
。
When the catalyst is supported on the filter, the temperature of the filter increases as the temperature of the catalyst increases. When the temperature of the filter rises to a certain level, the oxidation of PM deposited on the filter is promoted, and the temperature of the filter and the catalyst further rises due to the oxidation heat of PM. At this time, the rate of temperature increase of the catalyst and the filter increases as the amount of PM accumulated in the filter increases.
ここで、第二の規定温度上昇率は、フィルタにおけるPM堆積量が過剰に多いために、触媒およびフィルタの温度上昇率が過剰に上昇したと判断出来る値である。この第二の規定温度上昇率は、触媒の温度上昇率が該第二の規定温度上昇率以上の場合は、未燃燃料を供給することによる触媒の昇温を継続すると、PMの酸化熱によってフィルタが過昇温する虞があると判断出来る温度上昇率の閾値であっても良い。 Here, the second specified temperature increase rate is a value by which it can be determined that the temperature increase rate of the catalyst and the filter has increased excessively because the PM accumulation amount in the filter is excessively large. If the temperature increase rate of the catalyst is equal to or higher than the second specified temperature increase rate, the second specified temperature increase rate is determined by the oxidation heat of PM when the catalyst temperature rise by supplying unburned fuel is continued. It may be a threshold value of a temperature increase rate at which it can be determined that there is a risk that the filter will overheat.
そこで、本発明においては、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が行われているときに、触媒の温度上昇率が第二の規定温度上昇率以上となったとき、即ち、フィルタが過昇温する虞があると判断出来るときは、未燃燃料供給手段からの未燃燃料の供給を停止させると共に、排気絞り弁の開度を増加させるか、もしくは、排気絞り弁を全開状態としても良い。 Therefore, in the present invention, when the unburned fuel is being supplied by the unburned fuel supply means, when the temperature increase rate of the catalyst becomes equal to or higher than the second specified temperature increase rate, that is, the filter is excessive. When it can be determined that there is a risk of temperature rise, stop the supply of unburned fuel from the unburned fuel supply means, increase the opening of the exhaust throttle valve, or leave the exhaust throttle valve fully open. good.
排気絞り弁の開度を増加させた場合、排気流量が増加するために、排気によってフィルタから持ち去られる熱量(以下、単に持ち去り熱量と称する)が増加する。また、排気絞り弁を全開状態とした場合、持ち去り熱量を可及的に多くすることが出来る。そのため、未燃燃料供給手段からの未燃燃料の供給を停止させると共に、このような排気絞り弁の制御を行うことで、フィルタの過昇温を抑制することが出来る。 When the opening of the exhaust throttle valve is increased, the exhaust flow rate increases, so that the amount of heat removed from the filter by the exhaust (hereinafter simply referred to as the amount of heat removed) increases. Further, when the exhaust throttle valve is fully opened, the amount of heat taken away can be increased as much as possible. Therefore, by stopping the supply of unburned fuel from the unburned fuel supply means and controlling the exhaust throttle valve, it is possible to suppress the excessive temperature rise of the filter.
また、上記のように、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を停止した後、触媒に未燃燃料を供給することで該触媒を再度昇温させる場合は、排気絞り弁を閉弁状態としつつ、未燃燃料供給手段からの未燃燃料の供給を開始しても良い。 As described above, when the temperature of the catalyst is raised again by supplying unburned fuel to the catalyst after stopping the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means, the exhaust throttle valve is closed. However, the supply of unburned fuel from the unburned fuel supply means may be started.
この場合、未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を開始する時点においては、触媒の温度が、未燃燃料の酸化が促進され難い温度にまで低下している虞がある。そこで、触媒を再度昇温させるべく未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を開始する場合は、排気絞り弁を閉弁状態とする。これにより、上述したように、放出未燃燃料量を抑制することが出来る。 In this case, when the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means is started, the temperature of the catalyst may be lowered to a temperature at which oxidation of the unburned fuel is difficult to be promoted. Therefore, when the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means is started to raise the temperature of the catalyst again, the exhaust throttle valve is closed. Thereby, as above-mentioned, the amount of emitted unburned fuel can be suppressed.
従って、上記制御によれば、触媒を再度昇温させる場合においても、エミッションの悪化を抑制することが出来る。 Therefore, according to the above control, it is possible to suppress the deterioration of the emission even when the temperature of the catalyst is raised again.
また、排気絞り弁を閉弁状態とした場合、排気通路内の圧力が増加することによって、フィルタに堆積したPMの酸化が促進され易くなる。そのため、フィルタにおけるPM堆積量をより速やかに減少させることが出来る。そして、フィルタにおけるPM堆積量がある程度の量にまで低下すれば、フィルタの過昇温を抑制しつつ触媒およびフィルタの温度上昇率を高くすることが出来る。 Further, when the exhaust throttle valve is closed, the pressure in the exhaust passage increases, so that the oxidation of PM deposited on the filter is easily promoted. Therefore, the amount of PM deposited on the filter can be reduced more quickly. If the PM accumulation amount in the filter is reduced to a certain amount, the temperature increase rate of the catalyst and the filter can be increased while suppressing the excessive temperature increase of the filter.
従って、上記制御によれば、触媒を再度昇温させる場合において、フィルタの過昇温を抑制しつつ、触媒をより速やかに昇温させることが可能となる。また、フィルタをもより速やかに昇温させることが可能となる。 Therefore, according to the above control, when the temperature of the catalyst is raised again, the temperature of the catalyst can be raised more quickly while suppressing the excessive temperature rise of the filter. In addition, the temperature of the filter can be raised more quickly.
尚、本発明において、触媒を昇温させる場合、予め定められた目標温度にまで触媒を昇温させるようにしても良い。この目標温度は、触媒の種類や触媒を昇温させる目的等に応じて異なる値となる。この場合、本発明によれば、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より短時間で触媒を目標温度にまで昇温させることが可能となる。 In the present invention, when raising the temperature of the catalyst, the temperature of the catalyst may be raised to a predetermined target temperature. The target temperature varies depending on the type of catalyst, the purpose of raising the temperature of the catalyst, and the like. In this case, according to the present invention, the catalyst can be raised to the target temperature in a shorter time while suppressing the deterioration of the exhaust emission.
本発明によれば、内燃機関の排気通路に設けられた酸化機能を有する触媒を昇温させる
内燃機関の触媒昇温システムにおいて、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より速やかに触媒を昇温させることが出来る。
According to the present invention, in a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, the temperature of the catalyst is raised more quickly while suppressing deterioration of exhaust emission. I can do it.
以下、本発明に係る内燃機関の触媒昇温システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。 Embodiments of a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<内燃機関及びその吸排気系の概略構成>
図1は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関1の気筒2内にはピストン3が摺動自在に設けられている。気筒2内上部の燃焼室には、吸気ポート4と排気ポート5とが接続されている。吸気ポート4および排気ポート5の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁6および排気弁7によって開閉される。吸気ポート4および排気ポート5は、それぞれ吸気通路8および排気通路9に接続されている。また、気筒2には、該気筒2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁10が設けられている。
<Schematic configuration of internal combustion engine and intake / exhaust system thereof>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 is a diesel engine for driving a vehicle having four
吸気通路8には、吸入空気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ16、および、吸入空気量を制御するスロットル弁17が設けられている。排気通路9には、排気中のPMを捕集するフィルタ11が設けられており、該フィルタ11より上流側には酸化触媒12が設けられている。
The intake passage 8 is provided with an
また、排気通路9において、酸化触媒12より上流側、および、酸化触媒12より下流側且つフィルタより上流側には、排気温度に対応した電気信号を出力する上流側排気温度センサ13および下流側排気温度センサ14がそれぞれ設けられている。また、排気通路9におけるフィルタ11より下流側には、排気流量を制御する排気絞り弁15が設けられている。尚、酸化触媒12は酸化機能を有していれば良く、例えば、吸蔵還元型NOx触媒等であっても良い。
Further, in the
以上述べたように構成された内燃機関1には、この内燃機関1を制御するためのECU20が併設されている。ECU20には、エアフローメータ16や、上流側排気温度センサ13、下流側排気温度センサ14等の各種センサが電気的に接続されている。各種センサの出力信号がECU20に入力される。ECU20は、上流側排気温度センサ13および/または下流側排気温度センサ14の出力値に基づいて酸化触媒12の温度を推定する。また、ECU20には、燃料噴射弁10や、スロットル弁17、排気絞り弁15が電気的に接続されている。ECU20によってこれらが制御される。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an
<触媒昇温制御>
次に、本実施例に係る、酸化触媒12を昇温させるときの触媒昇温制御について説明する。本実施例では、フィルタ11に堆積したPMを酸化・除去するときに触媒昇温制御が実行される。つまり、触媒昇温制御を実行することで酸化触媒12を昇温させ、それによって、フィルタ11に流入する排気を昇温させることでフィルタ11の温度をPMの酸化・除去が可能となる温度にまで上昇させる。
<Catalyst temperature rise control>
Next, catalyst temperature raising control when raising the temperature of the
本実施例に係る触媒昇温制御においては、酸化触媒12の温度が活性温度の下限値T1より低いときは、内燃機関1から排出される排気を昇温させることで酸化触媒12の温度を上昇させる。
In the catalyst temperature increase control according to the present embodiment, when the temperature of the
そして、酸化触媒12の温度が活性温度となり、該酸化触媒12が活性状態となったときは、内燃機関1においてポスト燃料噴射を実行することで、酸化触媒12に未燃燃料を
供給し、酸化触媒12の温度を目標温度Ttにまで上昇させる。
When the temperature of the
ここで、目標温度Ttは、酸化触媒12の温度が該目標温度Ttに達していれば、フィルタ11の温度がPMの酸化・除去が可能な温度となる温度であって、実験等によって予め定められた値である。
Here, the target temperature Tt is a temperature at which the temperature of the
<ポスト燃料噴射実行時の酸化触媒の温度変化>
ここで、内燃機関1においてポスト燃料噴射を実行したとき、即ち、酸化触媒12に未燃燃料を供給したときの酸化触媒12の温度変化について図2に基づいて説明する。図2の(a)において、縦軸は単位時間当たりのポスト燃料噴射量(以下、単位ポスト燃料噴射量と称する)を表し、横軸は時間を表している。また、図2の(b)において、縦軸は酸化触媒12の温度を表し、横軸は時間を表している。尚、ここでは、図2に示すように、単位ポスト燃料噴射量を一定量とした場合について説明する。
<Temperature change of oxidation catalyst during post fuel injection>
Here, the temperature change of the
ここでは、図2に示すように、酸化触媒12の温度が活性温度の下限値T1に達したときに内燃機関1においてポスト燃料噴射が開始される。しかしながら、ポスト燃料噴射が開始されてからある程度の時間が経過するまでの間は、酸化触媒12の温度が比較的低いため未燃燃料の酸化が促進され難い。そのため、規定時間毎の酸化触媒12の温度上昇量である触媒温度上昇率は比較的低い値となる。そして、ポスト燃料噴射が開始されてからある程度の時間が経過し酸化触媒12の温度が上昇すると未燃燃料の酸化が促進され易くなる。そのため、触媒温度上昇率は比較的高い値となる。つまり、未燃燃料の酸化が促進され難い状態から、未燃燃料の酸化が促進され易い状態に変化する時点においては、図2の(b)に点Pで示すように、触媒温度上昇率が規定温度上昇率Ru1以上に変化する触媒温度上昇率の変化点が生じる。
Here, as shown in FIG. 2, post fuel injection is started in the internal combustion engine 1 when the temperature of the
ここで、第一規定温度上昇率Ru1は、酸化触媒12おける未燃燃料の酸化が促進され難い状態から、触媒における未燃燃料の酸化が促進され易い状態に変化したと判断出来る触媒温度上昇率の閾値である。ポスト燃料噴射の実行開始後、触媒温度上昇率が第一規定温度上昇率Ru1以上に一度なれば、その時点以降は、触媒温度上昇率が第一規定温度上昇率Ru1より低い場合であっても、酸化触媒12における未燃燃料の酸化は促進され易い状態にある。
Here, the first specified temperature increase rate Ru1 is a catalyst temperature increase rate at which it can be determined that the oxidation of the unburned fuel in the
つまり、酸化触媒12を昇温させるべくポスト燃料噴射の実行を開始してから、酸化触媒12の温度上昇率が第一規定温度上昇率Ru1以上の値となる時点までの間(図2の(b)におけるtp以前の時期)は、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され難い状態にあり、酸化触媒12の温度上昇率が第一規定温度上昇率Ru1以上の値となる時点以降(図2の(b)におけるtp以降の時期)は、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され易い状態にあると判断出来る。
That is, from the start of the execution of post fuel injection to raise the temperature of the
尚、本実施例において、触媒温度上昇率を算出するときの規定時間は、算出された触媒温度上昇率が第一規定温度上昇率Ru1以上となった場合、酸化触媒12における未燃燃料の酸化が促進され難い状態から、酸化触媒12における未燃燃料の酸化が促進され易い状態に変化したことが原因であると判断できる時間とする。
In the present embodiment, the specified time for calculating the catalyst temperature increase rate is the oxidation time of the unburned fuel in the
<触媒昇温制御における単位ポスト燃料噴射量制御>
次に、触媒昇温制御における単位ポスト燃料噴射量の制御について説明する。酸化触媒12に未燃燃料を供給すべくポスト燃料噴射を実行したときに、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され難い状態にあった場合、内燃機関1の吸入空気量が多いほど酸化触媒12に未燃燃料が付着し難くなる。そのため、内燃機関1の吸入空気量が多いほど、ポスト燃料噴射量に対する放出未燃燃料量の割合が増加する。
<Unit post fuel injection amount control in catalyst temperature rise control>
Next, control of the unit post fuel injection amount in the catalyst temperature increase control will be described. When post-fuel injection is performed to supply unburned fuel to the
一方、酸化触媒12に未燃燃料を供給すべくポスト燃料噴射を実行したときに、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され易い状態にあった場合、内燃機関1の吸入空気量が多いほど、酸化触媒12において酸化されずに該酸化触媒12を通過する未燃燃料がする。そのため、前記と同様、ポスト燃料噴射量に対する放出未燃燃料量の割合が増加する。しかしながら、この場合においては、酸化触媒12の温度が高いほど該酸化触媒12における未燃燃料の酸化がより促進されることになる。従って、酸化触媒12の温度が高いほどポスト燃料噴射量に対する放出未燃燃料量の割合が減少する。
On the other hand, when post fuel injection is executed to supply unburned fuel to the
そこで、本実施例では、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され難いときは、内燃機関1の吸入空気量に基づいて単位ポスト燃料噴射量を制御する。このとき、内燃機関1の吸入空気量が多いほど単位ポスト燃料噴射量を少なくする。そして、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され易いときは、内燃機関1の吸入空気量および酸化触媒12の温度に基づいて単位ポスト燃料噴射量を制御する。このとき、内燃機関1の吸入空気量が多いほど単位ポスト燃料噴射量を少なし、酸化触媒12の温度が高いほど単位ポスト燃料噴射量を多くする。
Therefore, in this embodiment, when it is difficult to oxidize unburned fuel in the
<触媒昇温制御の制御ルーチン>
以下、本実施例に係る触媒昇温制御の制御ルーチンについて、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、クランクシャフトが規定クランク角回転する毎に実行されるルーチンである。
<Control routine for catalyst temperature rise control>
Hereinafter, the control routine of the catalyst temperature increase control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the
本ルーチンでは、ECU20は、先ずS101において、フィルタ11におけるPM堆積量の推定値である推定PM堆積量が規定PM堆積量Q1以上であるか否かを判別する。ここで、規定PM堆積量Q1は、フィルタ11の排気浄化能力が過剰に低下すると判断出来るPM堆積量の閾値であり、実験等によって予め定められた値である。また、推定PM堆積量の算出方法としては、内燃機関1での燃料噴射量の積算値に基づいて算出する方法を例示することが出来る。S101において、肯定判定された場合、ECU20はS102に進み、否定判定された場合、ECU20は本ルーチンの実行を終了する。
In this routine, first, in S101, the
S102において、ECU20は、酸化触媒12の温度が活性温度の下限値T1以上であるか否かを判別する。S102において、肯定判定された場合、ECU20はS103に進み、否定判定された場合、ECU20はS108に進む。
In S102, the
S108に進んだECU20は、内燃機関1から排出される排気を昇温させる排気昇温制御を実行する。排気昇温制御としては、排気絞り弁15の開度を小さくすることによって内燃機関1の機関負荷を増加させる制御等を例示することが出来る。S107において排気昇温制御を実行した後、ECU20はS102に戻る。
The
一方、S103に進んだECU20は、現時点の内燃機関1の吸入空気量に基づいて単位ポスト燃料噴射量を算出する。そして、算出された単位ポスト燃料噴射量に基づいてポスト燃料噴射を実行する。ここでは、図4に示すような、内燃機関1の吸入空気量と単位ポスト燃料噴射量との関係を示すマップ1がECU20に予め記憶されており、該マップ1から単位ポスト燃料噴射量を算出する。このマップ1においては、内燃機関1の吸入空気量が多いほど単位ポスト燃料噴射量は少なくなっている。S103において、ポスト燃料噴射を実行した後、ECU20はS104に進む。
On the other hand, the
S104において、ECU20は、触媒温度上昇率が第一規定温度上昇率RU1以上となったか否かを判別する。このS104において、肯定判定された場合、ECU20はS105に進み、否定判定された場合、ECU20はS103に戻る。
In S104, the
S105に進んだECU20は、現時点の内燃機関1の吸入空気量および現時点の酸化触媒12の温度に基づいて単位ポスト燃料噴射量を算出する。そして、算出された単位ポスト燃料噴射量に基づいてポスト燃料噴射を実行する。ここでは、図4に示すような、内燃機関1の吸入空気量及び酸化触媒12の温度と単位ポスト燃料噴射量との関係を示すマップ2がECU20に予め記憶されており、該マップ2から単位ポスト燃料噴射量を算出する。このマップ2においては、内燃機関1の吸入空気量が多いほど単位ポスト燃料噴射量は少なくなっており、且つ、酸化触媒12の温度が高いほど単位ポスト燃料噴射量は多くなっている。S105において、ポスト燃料噴射を実行した後、ECU20はS106に進む。
In step S105, the
S106において、ECU20は、酸化触媒12の温度が目標温度Tt以上であるか否かを判別する。S105において、肯定判定された場合、ECU20はS107に進み、否定判定された場合、ECU20はS105に戻る。
In S106, the
S107において、ECU20は、酸化触媒12の温度を目標温度Ttに維持すべく酸化触媒温度維持制御の実行を開始する。酸化触媒温度維持制御では、下流側排気温度センサ14の検出値等に基づいて単位ポスト燃料噴射量を制御しても良い。S107において、酸化触媒温度維持制御の実行を開始した後、ECU20は本ルーチンの実行を終了する。
In S107, the
以上説明した制御ルーチンによれば、ポスト燃料噴射が開始されてから触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率RU1以上となる時点までの間、即ち、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され難いときは、内燃機関1の吸入空気量に基づいて単位ポスト燃料噴射量が制御される。このとき、内燃機関1の吸入空気量が多いほど単位ポスト燃料噴射量が少なくされる。
According to the control routine described above, the oxidation of the unburned fuel is accelerated in the
そして、触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率RU1以上となった時点から酸化触媒12の温度が目標温度Ttに達するまでの間、即ち、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され易いときは、内燃機関1の吸入空気量および酸化触媒12の温度に基づいて単位ポスト燃料噴射量が制御される。このとき、内燃機関1の吸入空気量が多いほど単位ポスト燃料噴射量が少なくされ、また、酸化触媒12の温度が高いほど単位ポスト燃料噴射量が多くされる。
And from the time when the catalyst temperature increase rate first becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate RU1 until the temperature of the
従って、本実施例によれば、酸化触媒12を目標温度Ttにまで昇温すべく該酸化触媒12未燃燃料を供給するときに、放出未燃燃料量を抑制しつつ、単位ポスト燃料噴射量を可及的に多くすることが出来る。その結果、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より速やかに触媒を昇温させることが出来、以って、より短時間で酸化触媒12を目標温度Ttにまで昇温させることが可能となる。
Therefore, according to this embodiment, when supplying unburned fuel to the
尚、本実施例では、内燃機関1でのポスト燃料噴射によって酸化触媒12に未燃燃料を供給する場合について説明したが、酸化触媒12より上流側の排気通路9に燃料添加弁を設け、この燃料添加弁から排気中に燃料を添加することによって酸化触媒12に未燃燃料を供給しても良い。この場合、本実施例に係る単位ポスト燃料噴射量の制御を燃料添加弁からの燃料添加量の制御に適用する。
In this embodiment, the case where unburned fuel is supplied to the
また、酸化触媒12またはフィルタ11を吸蔵還元型NOx触媒に置換え、この吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されたSOxを還元するときに、本実施例に係る触媒昇温制御を適用しても良い。
Further, the catalyst temperature increase control according to this embodiment may be applied when the
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は、上述した実施例1と同様であるためその説明を省略する。 Since the schematic configuration of the internal combustion engine and the intake / exhaust system thereof according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
<触媒昇温制御における排気絞り弁の制御>
本実施例に係る触媒昇温制御においては、実施例1と同様の単位ポスト燃料噴射量の制御に加え、排気絞り弁15の制御が実行される。
<Control of exhaust throttle valve in catalyst temperature rise control>
In the catalyst temperature increase control according to the present embodiment, in addition to the control of the unit post fuel injection amount as in the first embodiment, the control of the
図5は、酸化触媒12の温度が活性温度の下限値T1のときにポスト燃料噴射を実行した場合における、単位ポスト燃料噴射量と放出燃料噴射量との関係を示す図である。図5において、実線aは、排気絞り弁15を全開状態としてポスト燃料噴射を実行した場合を示しており、破線bは、排気絞り弁15を閉弁状態としてポスト燃料噴射を実行した場合を示している。また、図5において、横軸は単位ポスト燃料噴射量を表しており、縦軸は放出燃料噴射量を表している。尚、酸化触媒12の温度が活性温度の下限値T1のときとは、触媒昇温制御におけるポスト燃料噴射の実行開始時に相当する。つまり、この場合、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進し難い状態にある。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the unit post fuel injection amount and the released fuel injection amount when post fuel injection is executed when the temperature of the
排気絞り弁15を閉弁状態とすると、排気絞り弁15を全開状態としたときに比べて、該排気絞り弁15より下流側の排気通路9内の圧力が増加ため、ポスト燃料噴射によって噴射された燃料が内燃機関1の気筒2内に残留し易くなる。そのため、実際に酸化触媒12に供給される未燃燃料量が少なくなる。その結果、図5に示すように、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進し難い状態にある場合においては、ポスト燃料噴射を実行するときに排気絞り弁15を閉弁状態とすると、排気絞り弁15を全開状態としたときに比べて放出未燃燃料量をより抑制することが出来る。
When the
また、排気絞り弁15を全開状態とすると、排気絞り弁15を閉弁状態としたときと比べて、排気流量が増加するため、ポスト燃料噴射によって噴射された燃料がより速やかに酸化触媒12に供給されることになる。従って、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され易い状態にある場合においては、ポスト燃料噴射を実行するときに排気絞り弁15を全開状態とすると、排気絞り弁15を閉弁状態としたときに比べて、酸化触媒12をより速やかに昇温させることが可能となる。
Further, when the
<触媒昇温制御の制御ルーチン>
以下、本実施例に係る触媒昇温制御の制御ルーチンについて、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、本ルーチンは、上述した実施例1に係る触媒昇温制御の制御ルーチンとは、S201およびS202を加えた点のみが異なりその他のステップは同様である。そのため、ここではS201およびS202についてのみ説明する。本ルーチンは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、クランクシャフトが規定クランク角回転する毎に実行されるルーチンである。
<Control routine for catalyst temperature rise control>
Hereinafter, the control routine of the catalyst temperature increase control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. Note that this routine differs from the control routine for catalyst temperature increase control according to Embodiment 1 described above only in that S201 and S202 are added, and the other steps are the same. Therefore, only S201 and S202 will be described here. This routine is stored in advance in the
本ルーチンでは、S102において、肯定判定された場合、ECU20はS201に進む。S201に進んだECU20は、排気絞り弁15を閉弁状態とし、その後、S103に進む。
In this routine, if an affirmative determination is made in S102, the
また、本ルーチンでは、S104において、肯定判定された場合、ECU20はS202に進む。S202に進んだECU20は、排気絞り弁15を全開状態とし、その後、S105に進む。
In this routine, if an affirmative determination is made in S104, the
以上説明した制御ルーチンによれば、ポスト燃料噴射が開始されてから触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率RU1以上となる時点までの間、即ち、酸化触媒12において未
燃燃料の酸化が促進され難いときは、排気絞り弁15が閉弁状態に制御される。
According to the control routine described above, the oxidation of the unburned fuel is accelerated in the
そして、触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率RU1以上となった時点から酸化触媒12の温度が目標温度Ttに達するまでの間、即ち、酸化触媒12において未燃燃料の酸化が促進され易いときは、排気絞り弁15が全開状態に制御される。
And from the time when the catalyst temperature increase rate first becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate RU1 until the temperature of the
従って、本実施例によれば、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、より速やかに触媒を昇温させることが出来る。 Therefore, according to the present embodiment, the temperature of the catalyst can be raised more quickly while suppressing the deterioration of exhaust emission.
図7は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例においては、酸化触媒12が、フィルタ11よりも上流側の排気通路9に設けられているのではなく、フィルタ11に担持されている。それ以外の構成は、上述した実施例1と同様であるため、同様の構成には同様の参照番号を付してその説明を省略する。また、本実施例においては、上述した実施例2と同様の触媒昇温制御が行われる。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. In this embodiment, the
<ポスト燃料噴射実行時におけるフィルタ過昇温抑制制御>
本実施例に係る触媒昇温制御においては、上述したように、フィルタ11における推定PM堆積量が規定PM堆積量Q1以上と判断されたときであって、且つ、酸化触媒12の温度が活性温度の下限値T1以上のときにポスト燃料噴射が実行される。
<Filter overheating suppression control during post fuel injection>
In the catalyst temperature increase control according to this embodiment, as described above, when the estimated PM accumulation amount in the
しかしながら、推定PM堆積量と実際のPM堆積量との間に誤差が生じる場合がある。そして、実際のPM堆積量が推定PM堆積量よりも多い場合は、例えば、規定温度上昇変曲点Pが検出されために単位ポスト燃料噴射量を増加させたとき等において、フィルタの温度上昇率が過剰に上昇し、その結果、フィルタ11が過昇温する虞がある。
However, an error may occur between the estimated PM deposition amount and the actual PM deposition amount. When the actual PM accumulation amount is larger than the estimated PM accumulation amount, for example, when the unit post fuel injection amount is increased because the specified temperature rise inflection point P is detected, the temperature increase rate of the filter May rise excessively, and as a result, the
そこで、本実施例においては、ポスト燃料噴射の実行時にフィルタの過昇温を抑制するフィルタ過昇温抑制制御を実行する。以下、本実施例に係るフィルタ過昇温抑制制御の制御ルーチンについて図8に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、クランクシャフトが規定クランク角回転する毎に実行されるルーチンである。
Therefore, in this embodiment, the filter overtemperature suppression control that suppresses the excessive temperature increase of the filter when the post fuel injection is performed is executed. Hereinafter, the control routine of the filter overheating suppression control according to the present embodiment will be described based on the flowchart shown in FIG. This routine is stored in advance in the
本ルーチンでは、ECU20は、先ずS301において、ポスト燃料噴射が実行されているか否かを判別する。このS301において、肯定判定された場合、ECU20はS302に進み、否定判定された場合、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In this routine, the
S302において、ECU20は、触媒温度上昇率が第二規定温度上昇率Ru2以上であるか否かを判別する。ここで、第二規定温度上昇率Ru2は、フィルタ11におけるPM堆積量が過剰に多いために酸化触媒12およびフィルタ11の温度上昇率が過剰に上昇したと判断出来る値であって、触媒温度上昇率が該第二規定温度上昇率Ru2以上の場合は、ポスト燃料噴射による酸化触媒12の昇温を継続すると、PMの酸化熱によってフィルタ11が過昇温する虞があると判断出来る触媒温度上昇率の閾値である。尚、この第二規定温度上昇率Ru2は前記第一規定温度上昇率Ru1よりも高い値である。S302において、肯定判定された場合、ECU20はS303に進み、否定判定された場合、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。
In S302, the
S303において、ECU20はポスト燃料噴射を停止させる。ポスト燃料噴射を停止させることで、酸化触媒12への未燃燃料の供給を停止させることが出来る。
In S303, the
次に、ECU20は、S304に進み、排気絞り弁15の開度を増加させる。尚、ここ
では、排気絞り弁15の開度を全開状態とするのが好ましい。また、このときに、排気絞り弁15が既に全開状態である場合は、全開状態を維持する。
Next, the
排気絞り弁15の開度を増加させた場合、排気流量が増加するために、持ち去り熱量が増加する。また、排気絞り弁15の開度を全開状態とした場合、フィルタ11からの持ち去り熱量を可及的に多くすることが出来る。そのため、ポスト燃料噴射を停止させると共に、このような排気絞り弁15の制御を行うことで、フィルタ11の過昇温を抑制することが出来る。
When the opening degree of the
次に、ECU20は、S305に進み、酸化触媒12の温度が規定温度T2以下であるか否かを判別する。ここで、規定温度T2とは、活性温度の下限値T1以上ではあるが未燃燃料の酸化が促進され難い温度である。酸化触媒12の温度が該規定温度T2以下となった場合、ポスト燃料噴射を再度実行したとしてもフィルタ11が過昇温する可能性はほとんどないと判断することが出来る。S305において、肯定判定された場合、ECU20はS306に進み、否定判定された場合、ECU20はS305を繰り返す。
Next, the
S306において、ECU20は、排気絞り弁15を閉弁状態とする。
In S306, the
次に、ECU20は、S307に進み、ポスト燃料噴射の再実行を開始する。尚、このときは、酸化触媒12における未燃燃料の酸化が促進され難い状態にあるため、上述したように、図4に示すマップ1から単位ポスト燃料噴射量を算出する。ポスト燃料噴射の再実行を開始した後、ECU20は本ルーチンの実行を一旦終了する。
Next, the
以上説明した制御ルーチンによれば、フィルタ11の過昇温を抑制することが出来る。
According to the control routine described above, excessive temperature rise of the
また、ポスト燃料噴射を一旦停止させた後、酸化触媒12を再度昇温させるべくポスト燃料噴射の再実行を開始したときに、排気絞り弁15を閉弁状態とすることで、放出未燃燃料量を抑制することが出来る。従って、酸化触媒12を再度昇温させる場合においても、エミッションの悪化を抑制することが出来る。
Further, after the post fuel injection is temporarily stopped, the
また、排気絞り弁15を閉弁状態とした場合、排気通路9内の圧力が増加することによって、フィルタ11に堆積したPMの酸化が促進され易くなる。そのため、フィルタ11におけるPM堆積量をより速やかに減少させることが出来る。そして、フィルタ11におけるPM堆積量がある程度の量にまで低下すれば、フィルタ11の過昇温を抑制しつつ酸化触媒12およびフィルタ11の温度上昇率を高くすることが出来る。
Further, when the
従って、ポスト燃料噴射の再実行開始時に排気絞り弁15を閉弁状態とすることで、酸化触媒12を再度昇温させる場合において、フィルタ11の過昇温を抑制しつつ、酸化触媒12およびフィルタ11をより速やかに昇温させることが可能となる。
Accordingly, when the temperature of the
1・・・内燃機関
2・・・気筒
9・・・排気通路
10・・燃料噴射弁
11・・パティキュレートフィルタ
12・・酸化触媒
13・・上流側排気温度センサ
14・・下流側排気温度センサ
15・・排気絞り弁
16・・エアフローメータ
17・・スロットル弁
20・・ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記触媒が活性状態にあるときであって前記触媒を昇温させるときに、前記触媒より上流側から前記触媒に未燃燃料を供給する未燃燃料供給手段と、
前記内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記未燃燃料供給手段によって前記触媒に未燃燃料を供給しているときに、規定時間毎の前記触媒の温度上昇量である触媒温度上昇率を算出する触媒温度上昇率算出手段と、
前記未燃燃料供給手段による単位時間当たりの未燃燃料の供給量を制御する未燃燃料供給量制御手段と、を備え、
前記未燃燃料供給量制御手段は、前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始されてから、前記触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となる時点までの間は、前記吸入空気量検出手段によって検出される吸入空気量に基づいて前記未燃燃料供給手段による単位時間当たりの未燃燃料の供給量を制御し、前記触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に前記規定温度上昇率以上となった時点以降は、前記吸入空気量検出手段によって検出される吸入空気量および前記触媒温度検出手段によって検出される前記触媒の温度に基づいて前記未燃燃料供給手段による単位時間当たりの未燃燃料の供給量を制御することを特徴とする内燃機関の触媒昇温システム。 In a catalyst temperature raising system for an internal combustion engine that raises the temperature of a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of the internal combustion engine,
Unburned fuel supply means for supplying unburned fuel to the catalyst from the upstream side of the catalyst when the temperature of the catalyst is raised when the catalyst is in an active state;
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
A catalyst temperature increase rate calculating means for calculating a catalyst temperature increase rate that is a temperature increase amount of the catalyst per specified time when unburned fuel is supplied to the catalyst by the unburned fuel supply means;
Unburned fuel supply amount control means for controlling the supply amount of unburned fuel per unit time by the unburned fuel supply means,
In the unburned fuel supply amount control means, after the unburned fuel supply means starts supplying unburned fuel, the catalyst temperature increase rate calculated by the catalyst temperature increase rate calculating means is the first specified temperature increase rate. Until this time, the amount of unburned fuel supplied by the unburned fuel supply means per unit time is controlled based on the amount of intake air detected by the intake air amount detection means, and the catalyst temperature rises. After the time when the catalyst temperature increase rate calculated by the rate calculation means first becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate, the intake air amount detected by the intake air amount detection means and the catalyst temperature detection means are detected. A catalyst temperature raising system for an internal combustion engine, wherein the amount of unburned fuel supplied by the unburned fuel supply means per unit time is controlled based on the temperature of the catalyst.
前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が開始されてから、前記触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に規定温度上昇率以上となる時点までの間は、前記排気絞り弁を閉弁状態とし、前記触媒温度上昇率算出手段によって算出される触媒温度上昇率が最初に前記規定温度上昇率以上となった時点以降は、前記排気絞り弁を開弁状態とすることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒昇温システム。 An exhaust throttle valve provided in the exhaust passage downstream of the catalyst;
From the start of the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means until the time when the catalyst temperature increase rate calculated by the catalyst temperature increase rate calculation means first becomes equal to or higher than the specified temperature increase rate, The exhaust throttle valve is closed, and the exhaust throttle valve is opened after the catalyst temperature increase rate calculated by the catalyst temperature increase rate calculating means first exceeds the specified temperature increase rate. The catalyst temperature raising system for an internal combustion engine according to claim 1.
該パティキュレートフィルタより下流側の前記排気通路に設けられた排気絞り弁をさらに備え、
前記規定温度上昇率を第一の規定温度上昇率とし、
前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給が行われているときに、前記触媒の温度上昇率が、前記第一の規定温度上昇率よりも高い第二の規定温度上昇率以上となったときは、前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を停止させると共に、前記排気絞り弁の開度を増加させるか、もしくは、前記排気絞り弁を全開状態とし、
その後、前記触媒に未燃燃料を供給することで該触媒を再度昇温させるときは、前記排気絞り弁を閉弁状態としつつ、前記未燃燃料供給手段による未燃燃料の供給を開始することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の触媒昇温システム。 The catalyst is in a state of being supported by a particulate filter that collects particulate matter in the exhaust,
An exhaust throttle valve provided in the exhaust passage downstream of the particulate filter;
The specified temperature increase rate as the first specified temperature increase rate,
When unburned fuel is supplied by the unburned fuel supply means, the temperature increase rate of the catalyst is equal to or higher than the second specified temperature increase rate higher than the first specified temperature increase rate. When the supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means is stopped, the opening of the exhaust throttle valve is increased, or the exhaust throttle valve is fully opened,
Thereafter, when the temperature of the catalyst is raised again by supplying unburned fuel to the catalyst, supply of unburned fuel by the unburned fuel supply means is started while the exhaust throttle valve is closed. The catalyst temperature raising system for an internal combustion engine according to claim 1.
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
JP2008057337A (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2010133307A (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | Exhaust emission control device for engine |
JP5218664B2 (en) * | 2009-10-13 | 2013-06-26 | 日産自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP2016148251A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | マツダ株式会社 | Control device for engine |
-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004342619A patent/JP2006152875A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008057337A (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Hino Motors Ltd | Exhaust emission control device |
JP2010133307A (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | Exhaust emission control device for engine |
JP5218664B2 (en) * | 2009-10-13 | 2013-06-26 | 日産自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
JP2016148251A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | マツダ株式会社 | Control device for engine |
DE102016001171B4 (en) | 2015-02-10 | 2020-06-25 | Mazda Motor Corporation | Regulation and control system for an engine, method for regenerating a container and computer program product " |
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