JP2006291825A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この排気浄化装置は、燃料添加弁71とNOx触媒コンバータ72と触媒担持型PMフィルタ73とを備えて構成される。また、燃料添加弁71による排気への燃料の添加を通じて触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温を目標触媒床温まで昇温させることで同フィルタ73に捕捉されているPMの浄化を行う。そして、NOx触媒コンバータ72の劣化時、触媒担持型PMフィルタ73の目標触媒床温をNOx触媒コンバータ72の正常時の目標触媒床温よりも大きい値に変更する。
【選択図】 図1
Description
触媒機能の劣化が生じている状態においてPM再生制御が行われた場合、排気中へ添加剤が供給されるものの、触媒装置で添加剤の酸化反応が十分に生じないため、排気フィルタには低温の排気(触媒装置の正常時のPM再生制御を通じて排気フィルタへ供給される排気よりも温度の低い排気)が供給されるようになる。また、この排気中には触媒装置で燃焼されなかった多量の添加剤が含まれる。即ち、排気フィルタには、多量の添加剤を含む比較的低温の排気が供給される。
<請求項1>
請求項1に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの目標温度を前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出される前の目標温度よりも大きい値に変更する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合いを加味して前記目標温度の変更を行うものであることを要旨としている。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることに基づいて設定した前記排気フィルタの目標温度が上限目標温度を超えているとき、該上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定するものであることを要旨としている。
請求項4に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されていないときに前記排気フィルタの目標温度として第1目標温度を設定する一方で、前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されているときに前記排気フィルタの目標温度として前記第1目標温度よりも高い第2目標温度を設定する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項5に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、該触媒機能の劣化度合いの指標値に基づいて前記排気フィルタの目標温度を設定する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項6に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項7に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタ内の上流部の温度を監視するとともに、該上流部の温度を前記目標温度まで上昇させるべく前記添加剤の供給量を設定する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記排気フィルタ内の上流部の温度と前記目標温度との乖離度合いに基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給量を設定するものであることを要旨としている。
請求項9に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記排気フィルタの推定温度と前記排気フィルタの目標温度との差に基づいて前記添加剤の供給量を設定するとともに前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を前記目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの推定温度と前記排気フィルタの目標温度との差に基づいて設定された前記添加剤の供給量を増量する方向へ補正する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合いを加味して前記添加剤の供給量の補正を行うものであることを要旨としている。
請求項11に記載の発明は、請求項9または10に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記排気フィルタの推定温度が上限目標温度未満に維持されるように前記添加剤の供給量の補正度合いを制限するものであることを要旨としている。
請求項11に記載の発明によれば、触媒機能の劣化時、添加剤の供給量の補正を通じて排気フィルタの温度が目標温度よりも高い温度に維持される一方で、排気フィルタの温度が上限目標温度を超えないように供給量の補正が制限される。従って、排気フィルタが過度に高い温度に維持されることに起因して排気フィルタの損傷が生じることを抑制することができるようになる。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記制御手段は、前記触媒装置の下流且つ前記排気フィルタの上流の排気通路における排気の温度を基準排気温度として、前記内燃機関の運転状態に基づいて推定した前記基準排気温度と排気温度センサにより計測された基準排気温度との乖離度合いが基準の度合いを超えていることをもって前記触媒装置の触媒機能が劣化していると判断することを要旨としている。
請求項13に記載の発明は、排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記排気フィルタへ流れ込む排気の温度の計測値と該排気の温度の推定値との乖離度合いが基準の度合いを超えているとき、前記目標温度を増大させる方向へ補正する制御手段を備えたことを要旨としている。
請求項14に記載の発明は、請求項1〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に吸蔵還元型のNOx触媒が担持されているものであることを要旨としている。
請求項15に記載の発明は、請求項1〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に酸化触媒が担持されているものであることを要旨としている。
本発明の第1実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
本実施形態では、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置をディーゼルエンジンの排気浄化装置として具体化した場合を想定している。
図1に、本発明が適用されたディーゼルエンジンの概略構造を示す。
ディーゼルエンジン1は、エンジン本体11、ターボチャージャ4、コモンレール式燃料供給装置5、排気再循環装置6及び排気浄化装置7を備えて構成されている。また、電子制御装置9を通じて各種装置が制御される。
シリンダ12内には、空気と燃料との混合気を燃焼させるための燃焼室13が形成されている。
ターボチャージャ4は、排気のエネルギーを利用してインテークパイプ22内の空気を圧縮することで、燃焼室13内へ供給される空気の量を増加させる。
コモンレール式燃料供給装置5は、高圧の燃料を燃焼室13内へ噴射することにより、燃焼室13にて燃料を燃焼させる。
燃料噴射弁51は、対応するシリンダ12の燃焼室に燃料を噴射する。
コモンレール54は、燃料ポンプ53から供給された燃料を高圧の状態に維持する。コモンレール54内の燃料は、各燃料噴射弁51の開弁にともない燃料噴射弁51からシリンダ12の燃焼室へ噴射される。
排気再循環装置6は、インテークパイプ22内に排気の一部を供給することで、混合気の燃焼温度を低下させて窒素酸化物(NOx)の発生量を低減させる。
連通管61は、タービンホイール42よりも上流の排気通路33とスロットルバルブ26よりも下流の吸気通路23とを連通する。また、連通管61には、排気の流れ方向の上流側から順に、EGRクーラ62及びEGRバルブ63が配置されている。
EGRバルブ63は、連通管61を介してインテークパイプ22へ供給される排気の流量を調整する。
排気浄化装置7は、排気中の粒子状物質(PM)、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)の浄化を行う。
NOx触媒コンバータ72は、吸蔵還元型のNOx触媒が担持された触媒担体を備えて構成されている。
(a)排気が酸化雰囲気(リーン)の状態にあるとき、排気中のNOxがNOx触媒に吸蔵される。
(b)排気が還元雰囲気(ストイキあるいはリッチ)の状態にあるとき、NOx触媒に吸蔵されているNOxが一酸化窒素(NO)として離脱し、HCやCOにより還元される。
(a)排気が多孔質セラミック構造体の壁を通過する際、排気中のPMが同セラミック構造体の壁に捕捉される。
(b)排気が高温のとき、捕捉されているPMが排気中の酸素により酸化される。
(c)NOxの吸蔵時や放出時に生成される活性酸素により、捕捉されているPMが酸化される。
電子制御装置9は、エンジン制御にかかる演算処理を実行する中央演算処理装置、エンジン制御に必要なプログラムやマップが予め記憶された読み出し専用メモリ、中央演算処理装置の計算結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ、外部の信号を入力するための入力ポート、及び外部へ信号を出力するための出力ポート等を備えて構成されている。
電子制御装置9は、上記各センサの検出信号から把握されるエンジン運転状態に基づいて、各制御パラメータの要求値(例えば燃料噴射弁51による燃料の噴射量(燃料噴射量FI)や燃料添加弁71による燃料の添加量(燃料添加量FA))を設定する。そして、出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に対して、上記要求値に対応した指令信号を出力する。
本実施形態では、排気を浄化するための制御として、触媒担持型PMフィルタ73上のPMを燃焼させる「PM再生制御」、NOx触媒に吸蔵されている硫黄酸化物(SOx)を還元して放出させる「S被毒回復制御」、及びNOx触媒に吸蔵されているNOxを還元して放出させる「NOx還元制御」が行われる。
排気浄化装置7においては、触媒担持型PMフィルタ73に捕捉されているPMの量が多くなるにつれて、同PMフィルタ73での圧力損失が増大する。従って、エンジン運転状態の悪化をまねく程度まで圧力損失が増大する前に、フィルタ上に堆積しているPMを浄化する必要がある。
そして、NOx触媒コンバータ72での燃料の酸化反応により高温の排気が触媒担持型PMフィルタ73へ供給されるため、触媒担持型PMフィルタ73の高温化を通じてPMが燃焼される。また、NOx触媒コンバータ72を通過した燃料が触媒担持型PMフィルタ73で酸化されるため、酸化反応にともなう発熱を通じてPMが燃焼される。
NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73のNOx触媒は、燃料や潤滑油に由来する硫黄分から生成されるSOxをNOxとともに吸収する性質がある。一方で、NOx触媒の吸蔵量には限界があるため、SOx吸蔵量が過度に多くなった場合にはNOx吸蔵能力の低下(S被毒)をまねくようになる。従って、排気浄化装置7においては、SOx吸蔵量の増加に起因してNOxの吸蔵に支障をきたす前に、NOx触媒に吸蔵されているSOxを還元する必要がある。
これにより、昇温制御を通じてNOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73が高温化された後、SOx還元制御を通じて排気の空燃比がリッチとされるため、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73の周囲が高温の還元雰囲気に維持される。そして、NOx触媒に吸蔵されているSOxが還元された後にNOx触媒から放出される。
排気浄化装置7においては、NOx触媒コンバータ72や触媒担持型PMフィルタ73のNOx吸蔵量が限界に達する前に、NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元して放出させる必要がある。
排気浄化装置7においては、NOx触媒コンバータ72の触媒機能の劣化が生じることもある。なお、ここでいう触媒機能の劣化とは、酸化能力が要求される能力よりも低下した状態を示す。以降では、NOx触媒コンバータ72の触媒機能が劣化しているときをNOx触媒コンバータ72の劣化時とし、NOx触媒コンバータ72の触媒機能が劣化していないときをNOx触媒コンバータ72の正常時とする。
図2を参照して、「PM再生制御処理」について説明する。本処理は、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。なお、以降の説明において、フィルタ触媒床温TFは触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温を、目標触媒床温TFTは昇温制御におけるフィルタ触媒床温TFの目標値をそれぞれ示す。
・「昇温制御処理」が実行されていないとき、ステップS120の処理を行う。
・「昇温制御処理」が実行されているとき、ステップS130の処理を行う。
・実行条件が成立しているとき、ステップS122の処理を行う。
・実行条件が成立していないとき、「PM再生制御処理」を一旦終了する。
[a]触媒担持型PMフィルタ73に堆積しているPMの量(PM堆積量)が限界値に達している。
[b]エンジン運転状態がPM再生制御を実行することのできる状態にある。
[c]ディーゼルエンジン1の運転履歴(吸入空気量や燃料噴射量)に基づいて推定されたPM堆積量が所定値以上である。
[d]触媒担持型PMフィルタ73上流の圧力の計測値と下流の圧力の計測値との乖離度合いが所定の度合いよりも大きい。
・終了条件が成立しているとき、ステップS132の処理を行う。
・終了条件が成立していないとき、「PM再生制御処理」を一旦終了する。
[a]ディーゼルエンジン1の運転履歴(吸入空気量や燃料噴射量)に基づいて推定されたPM堆積量が初期値以下である。
[b]触媒担持型PMフィルタ73上流の圧力の計測値と下流の圧力の計測値との乖離度合いが所定の度合いよりも小さい。
図3に、NOx触媒コンバータ72の劣化状態を検出するための「触媒劣化判定処理」を示す。本処理は、PM再生制御の実行条件が成立してからPM再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。
本実施形態では、次の[1]〜[3]の条件を前提条件としている。
[1]第1排気温度計測値TEiMが所定値以上である。
[2]触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温の推定値が基準推定値以上である。
[3]触媒担持型PMフィルタ73の触媒床温の目標値が基準目標値以上である。
(a)全ての前提条件が成立しているとき、NOx触媒コンバータ72の劣化状態の判定を精度よく行うことができると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップS212の処理を行う。
[ステップS220]第1排気温度推定値TEiEと第1排気温度計測値TEiMとの差(第1排気温度差△TE)が基準温度差△TEX以上か否かを判定する。なお、基準温度差△TEXは、第1排気温度差△TEがNOx触媒コンバータ72の劣化状態を示す領域にあるか否かを判定するための閾値として、試験等を通じて予め設定されている。
(a)第1排気温度差△TEが基準温度差△TEX以上のとき、NOx触媒コンバータ72が劣化していると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップS222の処理を行う。
[ステップS224]触媒劣化フラグeFCを「OFF」に設定する。なお、NOx触媒コンバータ72の劣化判定を行うための前提条件や劣化状態の判定方法については、上記にて例示した内容に限られず適宜変更することができる。
図4に、「昇温制御処理」の処理手順を示す。本処理は、PM再生制御の実行条件が成立してからPM再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。
・目標触媒床温TFTの設定が行われていないとき、ステップS312の処理を行う。
・目標触媒床温TFTの設定が既に行われているとき、ステップS324の処理を行う。
[ステップS320]触媒劣化フラグeFCが「ON」に設定されているか否かについて判定する。
(a)触媒劣化フラグeFCが「ON」に設定されているとき、基本触媒床温TFTbaseを目標触媒床温TFTとして設定した場合には、触媒担持型PMフィルタ73に堆積しているPMが十分に燃焼されないと判断する。この判定結果が得られたときは、ステップS322の処理を行う。
[ステップS324]目標触媒床温TFTに基づいて、燃料添加弁71による排気への燃料の添加量(燃料添加量FA)を設定する。ここでは、目標触媒床温TFTとフィルタ触媒床温TFの推定値(推定触媒床温TFE)との差に基づいて、フィルタ触媒床温TFを目標触媒床温TFTに維持するために必要となる燃料添加量FAを算出する。
図5を参照して、「目標触媒床温変更処理」について説明する。
[ステップS402]補正触媒床温TFHを算出する。ここでは、基本触媒床温TFTbaseに床温補正値TFAを加算することで補正触媒床温TFHの算出を行う。即ち、補正触媒床温TFHは基本触媒床温TFTbaseよりも大きい値として算出される。
上限触媒床温TFULは、熱による触媒担持型PMフィルタ73の損傷をまねかないフィルタ触媒床温TFのうちで最も大きい値に相当する。また、試験等を通じて予め設定されている。
(a)補正触媒床温TFHが上限触媒床温TFUL以上のとき、補正触媒床温TFHを目標触媒床温TFTとして設定した場合には、熱による触媒担持型PMフィルタ73の損傷をまねくおそれがあると判断する。この判定結果が得られたときは、ステップS412の処理を行う。
[ステップS414]補正触媒床温TFHを目標触媒床温TFTとして設定する。なお、ステップS412またはステップS414の処理を通じて目標触媒床温TFTが設定された後、今回のPM再生制御が終了されるまで(PM再生制御の終了条件が満たされるまで)は、補正触媒床温TFHが目標触媒床温TFTとして設定される。
図6を参照して、PM再生制御時における排気浄化装置7の各部の温度について説明する。ここでは、NOx触媒コンバータ72の劣化時に目標触媒床温TFTの変更が行われない排気浄化装置(NOx触媒コンバータ72の劣化時に基本触媒床温TFTbaseが目標触媒床温TFTとして設定される排気浄化装置(以下その他の排気浄化装置))との比較に基づいて、排気浄化装置7の各部の温度について説明する。なお、以降の説明では、NOx触媒コンバータ72の劣化の有無以外については、同一の運転状態であることを前提としている。
・実線は、本実施形態の排気浄化装置7及びその他の排気浄化装置において、NOx触媒コンバータ72の正常時にPM再生制御が実行されたときの温度を示す。
・破線は、その他の排気浄化装置において、NOx触媒コンバータ72の劣化時にPM再生制御が実行されたときの温度を示す。
・一点鎖線は、本実施形態の排気浄化装置7において、NOx触媒コンバータ72の劣化時にPM再生制御が実行されたときの温度を示す。
NOx触媒コンバータ72の劣化時におけるPM再生制御の実行中、本実施形態の排気浄化装置7では基本触媒床温TFTbaseよりも大きい補正触媒床温TFH(または上限触媒床温TFUL)が目標触媒床温TFTとして設定される。一方で、その他の排気浄化装置では基本触媒床温TFTbaseが目標触媒床温TFTとして設定される。
NOx触媒コンバータ72の劣化時におけるPM再生制御の実行中、本実施形態の排気浄化装置7では、NOx触媒コンバータ72から触媒担持型PMフィルタ73へ供給される排気の温度がその他の排気浄化装置よりも高くなるため、触媒担持型PMフィルタ73全体の触媒床温がその他の排気浄化装置よりも高められるようになる。
以上詳述したように、この実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
なお、上記第1実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
本発明の第2実施形態について、図7を参照して説明する。
本実施形態では、前記第1実施形態の「昇温制御処理」における目標触媒床温TFTの設定態様を以下に説明するように変更している。なお、本実施形態の排気浄化装置7において、以下に説明する構成以外については、前記第1実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。
図7に、本実施形態の「昇温制御処理」の処理手順を示す。本処理は、PM再生制御の実行条件が成立してからPM再生制御の終了条件が成立するまでの間、電子制御装置9により一定の時間毎に繰り返し実行される。
・目標触媒床温TFTの設定が行われていないとき、ステップT320の処理を行う。
・目標触媒床温TFTの設定が既に行われているとき、ステップT326の処理を行う。
・触媒劣化フラグeFCが「OFF」のとき、ステップT322の処理を行う。
・触媒劣化フラグeFCが「ON」のとき、ステップT324の処理を行う。
以上詳述したように、この第2実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第1実施形態による前記(2)及び(4)の効果に準じた効果が得られるようになる。
本発明の第3実施形態について、図8を参照して説明する。
本実施形態では、前記第1実施形態の「目標触媒床温変更処理」を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態の排気浄化装置7において、以下に説明する構成以外については、前記第1実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。
図8に、本実施形態の「目標触媒床温変更処理」を示す。
[ステップU402]上限触媒床温TFULを目標触媒床温TFTとして設定する。
以上詳述したように、この第3実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第1実施形態による前記(2)及び(4)の効果に準じた効果が得られるようになる。
本発明の第4実施形態について、図9を参照して説明する。
本実施形態では、前記第1実施形態の「目標触媒床温変更処理」における目標触媒床温TFTの設定態様を以下で説明するように変更している。なお、本実施形態の排気浄化装置7において、以下に説明する構成以外については、前記第1実施形態の排気浄化装置と同様の構成となっている。
図9に、本実施形態の「目標触媒床温変更処理」の一部を示す。
[ステップV402]NOx触媒コンバータ72の劣化度合いの指標値に基づいて、補正触媒床温TFHを算出する。ここでは、同指標値として、第1排気温度推定値TEiEと第1排気温度計測値TEiMとの差(第1排気温度差△TE)を採用している。そして、第1排気温度差△TEと補正触媒床温TFHとの関係が予め設定されたマップに第1排気温度差△TEを適用することで補正触媒床温TFHの算出を行うようにしている。
以上詳述したように、この第4実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、先の第1実施形態による前記(1)(2)及び(4)の効果に加えて、以下に示すような効果が得られるようになる。
本発明の第5実施形態について、図10を参照して説明する。
前記第1実施形態では、NOx触媒コンバータ72の劣化時、補正触媒床温TFHを目標触媒床温TFTとして設定することでフィルタ上流部73AにおけるPM浄化能力の低下の抑制を図るようにしている。
図10に、本実施形態の「昇温制御処理」の一部を示す。
本実施形態の「昇温制御処理」では、ステップS320の処理において触媒劣化フラグeFCが「ON」に設定されていると判定したとき、ステップW322の処理を行う。一方で、触媒劣化フラグeFCが「OFF」に設定されていると判定したとき、ステップS324の処理を行う。
以上詳述したように、この第5実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第1実施形態による前記(2)の効果に準じた効果が得られるようになる。
なお、上記第5実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
本発明の第6実施形態について、図11を参照して説明する。
前記第1実施形態では、NOx触媒コンバータ72の劣化時、補正触媒床温TFHを目標触媒床温TFTとして設定することでフィルタ上流部73AにおけるPM浄化能力の低下の抑制を図るようにしている。
図11に、本実施形態の「昇温制御処理」の一部を示す。
本実施形態の「昇温制御処理」では、ステップS314の処理を行った後、ステップS324の処理を通じて燃料添加量FA(基本燃料添加量FAbase)を設定する。そして、ステップS320の処理を通じて、触媒劣化フラグeFCが「ON」に設定されているか否かを判定する。
電子制御装置9において別途実行されている燃料添加制御では、NOx触媒コンバータ72の正常時、燃料添加弁71から基本燃料添加量FAbaseの燃料を噴射させるべく同添加弁71を制御する。こうして、燃料添加弁71による燃料添加が繰り返して実行されることにより、NOx触媒コンバータ72の正常時、フィルタ触媒床温TFが目標触媒床温TFT(またはその近傍の触媒床温)に維持されるようになる。
ステップS326の処理では、基本燃料添加量FAbaseを増量側へ補正した値(補正燃料添加量FAH)を燃料添加量FAとして設定する。補正燃料添加量FAHは、例えば基本燃料添加量FAbaseに補正添加量FAFを加算して算出することができる。なお、基本燃料添加量FAbaseの増量補正に際しては、推定触媒床温TFEが上限触媒床温TFULを超えないように補正度合いが制限される。
以上詳述したように、この第6実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に示すような効果に加えて、先の第1実施形態による前記(2)の効果に準じた効果が得られるようになる。
なお、上記第6実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
21…インテークマニホールド、22…インテークパイプ、23…吸気通路、24…エアクリーナ、25…インタークーラ、26…スロットルバルブ。
4…ターボチャージャ、41…コンプレッサーホイール、42…タービンホイール、43…ローターシャフト。
6…排気再循環装置、61…連通管、62…EGRクーラ、63…EGRバルブ。
7…排気浄化装置、71…燃料添加弁、72…NOx触媒コンバータ、73…触媒担持型PMフィルタ。
GA…吸入空気量、GAM…吸入空気量計測値、NE…エンジン回転速度、NEM…エンジン回転速度計測値、FI…燃料噴射量、FA…燃料添加量、FAbase…基本燃料添加量、FAH…補正燃料添加量、eFC…触媒劣化フラグ。
Claims (15)
- 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの目標温度を前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出される前の目標温度よりも大きい値に変更する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合いを加味して前記目標温度の変更を行うものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能が劣化していることに基づいて設定した前記排気フィルタの目標温度が上限目標温度を超えているとき、該上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されていないときに前記排気フィルタの目標温度として第1目標温度を設定する一方で、前記触媒装置の触媒機能の劣化が検出されているときに前記排気フィルタの目標温度として前記第1目標温度よりも高い第2目標温度を設定する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、該触媒機能の劣化度合いの指標値に基づいて前記排気フィルタの目標温度を設定する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの上限目標温度を前記排気フィルタの目標温度として設定する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタ内の上流部の温度を監視するとともに、該上流部の温度を前記目標温度まで上昇させるべく前記添加剤の供給量を設定する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記排気フィルタ内の上流部の温度と前記目標温度との乖離度合いに基づいて前記添加剤供給手段による添加剤の供給量を設定するものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記排気フィルタの推定温度と前記排気フィルタの目標温度との差に基づいて前記添加剤の供給量を設定するとともに前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を前記目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記触媒装置の触媒機能が劣化していることを検出したとき、前記排気フィルタの推定温度と前記排気フィルタの目標温度との差に基づいて設定された前記添加剤の供給量を増量する方向へ補正する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記触媒装置の触媒機能の劣化度合いを加味して前記添加剤の供給量の補正を行うものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項9または10に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記排気フィルタの推定温度が上限目標温度未満に維持されるように前記添加剤の供給量の補正度合いを制限するものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記制御手段は、前記触媒装置の下流且つ前記排気フィルタの上流の排気通路における排気の温度を基準排気温度として、前記内燃機関の運転状態に基づいて推定した前記基準排気温度と排気温度センサにより計測された基準排気温度との乖離度合いが基準の度合いを超えていることをもって前記触媒装置の触媒機能が劣化していると判断する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ添加剤を供給する添加剤供給手段と、前記添加剤の酸化を促進させる機能を有する触媒装置と、該触媒装置の下流に配置されるとともに粒子状物質を捕捉する機能と前記添加剤の酸化を促進させる機能とを有する排気フィルタとを備え、該排気フィルタに捕捉されている粒子状物質を浄化するための条件が成立しているとき、前記添加剤供給手段による添加剤の供給を通じて前記排気フィルタの温度を目標温度へ向けて上昇させる処理を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気フィルタへ流れ込む排気の温度の計測値と該排気の温度の推定値との乖離度合いが基準の度合いを超えているとき、前記目標温度を増大させる方向へ補正する制御手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に吸蔵還元型のNOx触媒が担持されているものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記排気フィルタは、粒子状物質を捕捉するフィルタ上に酸化触媒が担持されているものである
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
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