JP2008215210A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ターボチャージャのタービンより上流の排気をコンプレッサより下流の吸気通路に戻す高圧EGR装置と、タービンより下流の排気をコンプレッサより上流の吸気通路に戻す低圧EGR装置と、タービンより下流の排気通路に設けられ排気浄化触媒を有し排気中の浄化対象成分を蓄積し浄化する排気浄化装置と、を備え、排気浄化触媒が十分に活性化していない未活性化状態の場合に、吸入空気量、高圧EGRガス量、及び低圧EGRガス量を制御して排気浄化触媒を昇温する。この時、排気浄化装置における蓄積量が所定の基準を超える浄化対象成分については増加することを抑制し、基準を超えない浄化対象成分については増加することを許容する制御パターンに従って、吸入空気量、高圧EGRガス量、及び低圧EGRガス量を制御する。
【選択図】図6
Description
記吸気通路に戻る排気の量である高圧EGRガス量、及び前記低圧EGR通路を介して前記吸気通路に戻る排気の量である低圧EGRガス量を制御することによって前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御を実行する触媒昇温手段と、を備えることを特徴とする。
されることにより、触媒昇温制御の実行に起因する浄化対象成分の発生量の変動が排気性能へ及ぼす影響を適切に制御することができる。例えば、排気浄化触媒の温度を上昇させることが可能な吸入空気量、高圧EGRガス量、及び低圧EGRガス量の制御として、複数の異なる制御パターンが考えられる場合に、排気浄化装置における浄化対象成分の蓄積状態が飽和状態に近い時には、触媒昇温制御の実行に起因して浄化対象成分の発生量が増大する制御パターンを選択することを回避して触媒昇温制御を実行する。一方、排気浄化装置における浄化対象成分の蓄積状態が飽和状態に対してまだ余裕がある状態の時には、触媒昇温制御の実行に起因して浄化対象成分の発生量が増大する制御パターンを選択することを許容して触媒昇温制御を実行する。このように、排気浄化装置における浄化対象成分の蓄積状態に応じて適切な吸入空気量、高圧EGRガス量、及び低圧EGRガス量の制御を行うことができる。従って、排気性能の悪化を抑制しつつ排気浄化触媒を活性化させることができる。
EGRガス量が制御され、触媒昇温制御が実行される。これにより、例えば、排気浄化触媒の温度を上昇させることが可能な制御パターンであって、浄化対象成分の排出量が増加する制御パターンと、浄化対象成分の排出量が増加しない制御パターンと、の2通りの制御パターンが選択可能であり、前者の制御パターンの方が後者の制御パターンより触媒昇温効果が高ければ、あえて前者の制御パターンを選択して触媒昇温制御を実行することもできる。この場合、触媒昇温制御の実行に伴って浄化対象成分の排出量が増加したとしても、排気浄化装置の蓄積状態が飽和状態に対してまだ余裕のある状態であるため、排気浄化装置によって十分に排気を浄化することができる。よって、排気性能の悪化を抑制しつつ、より好適に排気浄化触媒を活性化させることが可能になる。
起因する燃料消費量が増加しにくいため、内燃機関の燃費へ与える影響が小さい。よって、上記構成のように、排気浄化触媒がある程度活性化してはいるものの、所望の排気浄化能力を発揮し得るほどには十分に活性化していない状態の時に、排気系燃料添加やポスト噴射によらず本発明の触媒昇温制御によって排気浄化触媒の温度を上昇させれば、燃費の悪化を抑制しつつ、排気浄化触媒を好適に活性化させることが可能になる。
も、吸蔵還元型NOx触媒が飽和状態に達することなくNOxを吸蔵可能なNOx吸蔵率の上限値として定めることができる。或いは、NOx吸蔵能に所定の比率を乗じた値として定めることもできる。
ると判定された場合には、触媒昇温制御の実行に当たって、内燃機関からのHC排出量が増加し得る制御パターンを選択することを抑制し、排気浄化装置がHCについて上限蓄積状態でないと判定された場合には、触媒昇温制御の実行に当たって、内燃機関からのHC排出量が増加し得る制御パターンを選択すること許容しても良い。
を取得する。例えば、ECU20はクランクポジションセンサ16から入力されるクランク角度から機関回転数を算出し、アクセル開度センサ15から入力されるアクセル開度から機関負荷を算出し、算出した機関回転数及び機関負荷に基づいて内燃機関1の運転状態を取得する。そして、取得した機関運転状態や運転者の要求に基づいて低圧EGR弁32や高圧EGR弁42等を制御し、EGRガス量や吸入空気量の制御を行う。
めには、排気浄化触媒の温度を上昇させて排気浄化触媒を十分に活性化させる必要がある。排気浄化触媒の温度が低く排気浄化触媒が未活性の場合には、排気中に燃料を添加したりポスト噴射を行ったりすることによって排気浄化触媒の温度を上昇させる技術が知られているが、この触媒昇温を頻繁に実行すると燃料の消費量が増大して燃費を悪化させる虞がある。
化触媒を通過する排気の流量は減少する。そして、この制御パターンに従って触媒昇温制御を行った場合、NOx排出量は略変化せず、HC排出量は略変化せず、PM排出量は増加する。
)の比率を求め、この比率(以下、HC吸着率)が所定のHC判定基準値以下であるか否かに基づいて判定する。
判定基準値以下であるか否か、及びPM捕集率がPM判定基準値以下であるか否かによって、8通りの排気浄化装置10の状態(以下、触媒状態モード)が考えられる。図4において、Hiは浄化対象成分の蓄積率が判定基準値より大きいことを表し、Loは浄化対象成分の蓄積率が判定基準値以下であることを表す。
準値であり、NOx触媒がこれ以上のNOxを吸蔵する余裕がなく、また、HC吸着率がHi、すなわち、HC吸着率>HC判定基準値であり、酸化触媒がこれ以上のHCを吸着する余裕がなく、また、PM捕集率がLo、すなわち、PM捕集率<PM判定基準値であり、フィルタが更にPMを捕集する余裕がある状態である。従って、第6触媒状態モードで表される状態においては、触媒昇温制御の実行に際して、NOx排出量が増加する制御パターン及びHC排出量が増加する制御パターンを選択することは抑制される。一方、PM排出量が増加する制御パターンを選択することは許容される。
化を抑制できる。
を決定する。本実施例では、ステップS103及びステップS104を実行するECU20が、本発明におけるNOx吸蔵状態取得手段、HC吸着状態取得手段、及びPM捕集状態取得手段に相当し、従って、蓄積状態取得手段に相当する。
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5 ノズルベーン
6 第1スロットル弁
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 第2スロットル弁
10 排気浄化装置
11 コンプレッサ
12 タービン
13 ターボチャージャ
14 水温センサ
15 アクセル開度センサ
16 クランクポジションセンサ
17 吸気マニホールド
18 排気マニホールド
19 排気絞り弁
20 ECU
21 NOx触媒温度センサ
22 酸化触媒温度センサ
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
Claims (11)
- 内燃機関の排気通路に設けられたタービンと前記内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の排気通路に設けられ、排気浄化触媒を有し、排気中の浄化対象成分を蓄積し浄化することで排気を浄化する排気浄化装置と、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、
前記排気浄化装置より下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、
前記排気浄化触媒の活性状態を取得する触媒活性状態取得手段と、
前記排気浄化装置における前記浄化対象成分の蓄積状態を取得する蓄積状態取得手段と、
前記触媒活性状態取得手段によって取得される前記排気浄化触媒の活性状態と、前記蓄積状態取得手段によって取得される前記排気浄化装置における前記浄化対象成分の蓄積状態と、に基づいて、前記内燃機関の吸入空気量、前記高圧EGR通路を介して前記吸気通路に戻る排気の量である高圧EGRガス量、及び前記低圧EGR通路を介して前記吸気通路に戻る排気の量である低圧EGRガス量を制御することによって前記排気浄化触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御を実行する触媒昇温手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1において、
前記触媒活性状態取得手段によって取得される前記排気浄化触媒の活性状態が、前記排気浄化触媒が十分に活性化していない所定の未活性状態であると判定され、
前記蓄積状態取得手段によって取得される前記排気浄化装置における前記浄化対象成分の蓄積状態が、前記排気浄化装置に前記浄化対象成分が所定の基準を超えて蓄積した上限蓄積状態であると判定される場合には、
前記触媒昇温手段は、前記排気浄化触媒の温度を上昇させることが可能な吸入空気量、高圧EGRガス量、及び低圧EGRガス量の制御パターンのうち、その制御パターンに従って前記触媒昇温制御を実行した場合に前記内燃機関からの前記浄化対象成分の排出量が増加するところの制御パターンを選択することを抑制して前記触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1又は2において、
前記触媒活性状態取得手段によって取得される前記排気浄化触媒の活性状態が、前記所定の未活性状態であると判定され、
前記蓄積状態取得手段によって取得される前記排気浄化装置の状態が、前記上限蓄積状態でないと判定される場合には、
前記触媒昇温手段は、前記排気浄化触媒の温度を上昇させることが可能な吸入空気量、高圧EGRガス量、及び低圧EGRガス量の制御パターンのうち、その制御パターンに従って前記触媒昇温制御を実行した場合に前記内燃機関からの前記浄化対象成分の排出量が増加するところの制御パターンを選択することを許容して前記触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項2又は3において、
前記排気浄化触媒の温度を取得する触媒温度取得手段を更に備え、
前記触媒活性状態取得手段は、前記触媒温度取得手段によって取得される前記排気浄化触媒の温度に基づいて前記排気浄化触媒の活性状態を取得する手段であって、
前記触媒温度取得手段によって取得される温度が所定の第1基準温度より低い場合に、前記排気浄化触媒の活性状態が前記所定の未活性状態であると判定する内燃機関の排気浄
化システム。 - 請求項4において、
前記触媒温度取得手段によって取得される温度が所定の第2基準温度より高く且つ前記第1基準温度より低い場合に、前記排気浄化触媒の活性状態が前記所定の未活性状態であると判定する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1〜5のいずれか一において、
前記蓄積状態取得手段は、前記排気浄化装置が前記浄化対象成分を蓄積可能な所定の上限量に対する、前記排気浄化装置における前記浄化対象成分の現時点での蓄積量の比率である蓄積率に基づいて、前記排気浄化装置における前記浄化対象成分の蓄積状態を取得する手段であって、
前記蓄積率が所定の基準値より大きい場合に前記排気浄化装置は前記浄化対象成分について前記上限蓄積状態であると判定し、
前記蓄積率が前記基準値以下の場合に前記排気浄化装置は前記浄化対象成分について前記上限蓄積状態でないと判定する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1〜6のいずれか一において、
前記排気浄化触媒は、前記浄化対象成分として排気中のNOxを吸蔵し還元し浄化する吸蔵還元型NOx触媒を有し、
前記触媒活性状態取得手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒の活性状態を取得するNOx触媒活性状態取得手段を有し、
前記蓄積状態取得手段は、前記吸蔵還元型NOx触媒が吸蔵可能なNOxの上限量に対する、現時点での前記吸蔵還元型NOx触媒におけるNOxの吸蔵量の比率であるNOx吸蔵率に基づいて、前記吸蔵還元型NOx触媒におけるNOxの吸蔵状態を取得するNOx吸蔵状態取得手段を有し、
前記NOx吸蔵率が所定のNOx判定基準値より大きい場合に前記排気浄化装置はNOxについて上限蓄積状態であると判定し、
前記NOx吸蔵率が前記NOx判定基準値以下の場合に前記排気浄化装置はNOxについて上限蓄積状態でないと判定する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1〜7のいずれか一において、
前記排気浄化触媒は、前記浄化対象成分として排気中のHCを吸着し酸化し浄化する酸化触媒を有し、
前記触媒活性状態取得手段は、前記酸化触媒の活性状態を取得する酸化触媒活性状態取得手段を有し、
前記蓄積状態取得手段は、前記酸化触媒が吸着可能なHCの上限量に対する、現時点での前記酸化触媒におけるHCの吸着量の比率であるHC吸着率に基づいて、前記酸化触媒におけるHCの吸着状態を取得するHC吸着状態取得手段を有し、
前記HC吸着率が所定のHC判定基準値より大きい場合に前記排気浄化装置はHCについて上限蓄積状態であると判定し、
前記HC吸着率が前記HC判定基準値以下の場合に前記排気浄化装置はHCについて上限蓄積状態でないと判定する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1〜8のいずれか一において、
前記排気浄化装置は、前記浄化対象成分として排気中のPMを捕集し除去するフィルタを有し、
前記蓄積状態取得手段は、前記フィルタが捕集可能なPMの上限量に対する、現時点での前記フィルタにおけるPMの捕集量の比率であるPM捕集率に基づいて、前記フィルタにおけるPMの捕集状態を取得するPM捕集状態取得手段を有し、
前記PM捕集率が所定のPM判定基準値より大きい場合に前記排気浄化装置はPMについて上限蓄積状態であると判定し、
前記PM捕集率が前記PM判定基準値以下の場合に前記排気浄化装置はPMについて上限蓄積状態でないと判定する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項2〜9のいずれかにおいて、
前記触媒昇温手段は、前記排気浄化触媒に流入する排気の温度を上昇させることが可能な制御パターンのうちから一の制御パターンを選択して前記触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項2〜10のいずれかにおいて、
前記触媒昇温手段は、前記排気浄化触媒を通過する排気の流量を増加させることが可能な制御パターンのうちから一の制御パターンを選択して前記触媒昇温制御を実行する内燃機関の排気浄化システム。
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