JP2008280980A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
【課題】NOx触媒に燃料を供給するとともに排気の一部にNOx触媒をバイパスさせることによってNOx触媒の浄化能力の再生処理を実施するシステムにおいて、より簡単な制
御でより確実にシステム全体としてのNOxの浄化効率を向上できる技術を提供する。
【解決手段】例えばNSRのNOx還元処理などの際に、燃料添加弁によって燃料を排気
に添加するとともに排気管を通過する排気のうちの、NSRをバイパスするバイパス管を通過する排気の量を増加させ、NSRに流入する排気の低SV化を図る添加同期バイパス制御を行うシステムに関する。NOx還元処理において必要とされる燃料の添加頻度が、
添加同期バイパス制御によってシステム全体のNOxの浄化効率を高められる上限の添加
頻度である限界添加頻度以下である場合にのみ、添加同期バイパス制御を行うようにした。
【選択図】図4
御でより確実にシステム全体としてのNOxの浄化効率を向上できる技術を提供する。
【解決手段】例えばNSRのNOx還元処理などの際に、燃料添加弁によって燃料を排気
に添加するとともに排気管を通過する排気のうちの、NSRをバイパスするバイパス管を通過する排気の量を増加させ、NSRに流入する排気の低SV化を図る添加同期バイパス制御を行うシステムに関する。NOx還元処理において必要とされる燃料の添加頻度が、
添加同期バイパス制御によってシステム全体のNOxの浄化効率を高められる上限の添加
頻度である限界添加頻度以下である場合にのみ、添加同期バイパス制御を行うようにした。
【選択図】図4
Description
本発明は内燃機関の排気浄化システムに関する。
内燃機関の排気にはNOxなどの有害物質が含まれている。これらの有害物質の排出を
低減するための方策の例としては、内燃機関の排気系に、排気中のNOxを浄化する吸蔵
還元型NOx触媒を設ける技術が知られている。この技術においては吸蔵されたNOxの量が増加すると浄化能力が低下するため、例えばリッチスパイク制御を行うことにより吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたNOxを還元放出することが行われる(以下、「NOx還元処理」という。)。
低減するための方策の例としては、内燃機関の排気系に、排気中のNOxを浄化する吸蔵
還元型NOx触媒を設ける技術が知られている。この技術においては吸蔵されたNOxの量が増加すると浄化能力が低下するため、例えばリッチスパイク制御を行うことにより吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給し、同触媒に吸蔵されたNOxを還元放出することが行われる(以下、「NOx還元処理」という。)。
また、内燃機関の排気にはカーボンを主成分とする微粒子物質(PM:Particulate Matter)が含まれている。これらの微粒子物質の大気への放散を防止するために内燃機関の排気系に微粒子物質を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、「フィルタ」という。)を設ける技術が知られている。
かかるフィルタにおいては、捕集された微粒子物質の堆積量が増加すると、フィルタの目詰まりによって排気における背圧が上昇し機関性能が低下するので、フィルタの温度を上昇させて捕集された微粒子物質を酸化除去することとしている(以下、「PM再生処理」という。)。この場合にも、フィルタの温度を上昇させるために、フィルタに還元剤としての燃料を供給する場合がある。
ここで、NOx触媒についてのNOx還元処理やフィルタ(特にNOx触媒が担持された
もの)についてのPM再生処理を実施する際には、還元剤の供給と同時に排気の一部にNOx触媒やフィルタなどの排気浄化装置をバイパスさせ、排気浄化装置を通過する排気の
流量を低減する技術が提案されている。これによれば、還元剤が排気浄化装置に到達する前に多量の排気によって酸化してしまうことを抑制できるとともに、還元剤による排気浄化装置内における酸化還元反応が充分に終了する時間を確保でき、排気浄化装置の浄化能力の再生効率を向上させることができる。
もの)についてのPM再生処理を実施する際には、還元剤の供給と同時に排気の一部にNOx触媒やフィルタなどの排気浄化装置をバイパスさせ、排気浄化装置を通過する排気の
流量を低減する技術が提案されている。これによれば、還元剤が排気浄化装置に到達する前に多量の排気によって酸化してしまうことを抑制できるとともに、還元剤による排気浄化装置内における酸化還元反応が充分に終了する時間を確保でき、排気浄化装置の浄化能力の再生効率を向上させることができる。
このような排気浄化システムの技術に関連して、例えば以下の技術が公知である。すなわち、エンジンの排気管に吸蔵還元型NOx触媒を設け、還元剤を噴射可能な液体噴射ノ
ズルを吸蔵還元型NOx触媒より排ガス上流側の排気管に設ける。また、酸化触媒として
機能するパティキュレートフィルタを吸蔵還元型NOx触媒より排ガス下流側の排気管に
設ける。さらに、吸蔵還元型NOx触媒をバイパスするようにバイパス管を排気管に接続
し、排ガス調整弁が排ガスを吸蔵還元型NOx触媒又はバイパス管のいずれか一方に流す
ように切換える。そして、吸蔵還元型NOx触媒より排ガス上流側の排気管内の排ガス温
度を検出する温度センサの検出出力に基づいて還元剤の噴射と排ガス調整弁開度をそれぞれ制御する。(特許文献1参照。)。
ズルを吸蔵還元型NOx触媒より排ガス上流側の排気管に設ける。また、酸化触媒として
機能するパティキュレートフィルタを吸蔵還元型NOx触媒より排ガス下流側の排気管に
設ける。さらに、吸蔵還元型NOx触媒をバイパスするようにバイパス管を排気管に接続
し、排ガス調整弁が排ガスを吸蔵還元型NOx触媒又はバイパス管のいずれか一方に流す
ように切換える。そして、吸蔵還元型NOx触媒より排ガス上流側の排気管内の排ガス温
度を検出する温度センサの検出出力に基づいて還元剤の噴射と排ガス調整弁開度をそれぞれ制御する。(特許文献1参照。)。
この技術においては、排ガス温度が所定値未満の場合、還元剤の噴射をオフし、排ガスを吸蔵還元型NOx触媒に流すとともに、バイパス管に流さないように排ガス調整弁を調
整する。これにより排ガス中のNOxは触媒に吸蔵され、排ガス中のHCは触媒に担持さ
れた貴金属の酸化作用により酸化される。排ガス温度が所定値以上の場合、大部分の排ガスをバイパス管に流しかつ一部の排ガスを触媒に流すように排ガス調整弁を調整すると同時に、液体噴射ノズルから還元剤を噴射する。これにより触媒入口の排ガスの空気過剰率が低下するとともに、触媒に吸蔵されたNOxが上記HC等と反応しN2,CO2,H2Oと
なって触媒から放出される。また、還元剤の噴射により生成されたHCなどの一部は触媒を通過してフィルタにより捕集される。このフィルタに捕集されたHCなどは、還元剤が噴射されているときに、大部分の排ガスがバイパス管を流れて、空気過剰率の高い排ガスがフィルタに流入するので、フィルタに担持された活性金属の酸化作用により酸化・燃焼される。
整する。これにより排ガス中のNOxは触媒に吸蔵され、排ガス中のHCは触媒に担持さ
れた貴金属の酸化作用により酸化される。排ガス温度が所定値以上の場合、大部分の排ガスをバイパス管に流しかつ一部の排ガスを触媒に流すように排ガス調整弁を調整すると同時に、液体噴射ノズルから還元剤を噴射する。これにより触媒入口の排ガスの空気過剰率が低下するとともに、触媒に吸蔵されたNOxが上記HC等と反応しN2,CO2,H2Oと
なって触媒から放出される。また、還元剤の噴射により生成されたHCなどの一部は触媒を通過してフィルタにより捕集される。このフィルタに捕集されたHCなどは、還元剤が噴射されているときに、大部分の排ガスがバイパス管を流れて、空気過剰率の高い排ガスがフィルタに流入するので、フィルタに担持された活性金属の酸化作用により酸化・燃焼される。
これによれば、排ガスに含まれるNOx及びパティキュレートの排出量を高効率で低減
できるとともに、液体噴射ノズルから排気管に噴射された還元剤が気化した状態で大気中に排出されるのを防止できる。
できるとともに、液体噴射ノズルから排気管に噴射された還元剤が気化した状態で大気中に排出されるのを防止できる。
しかし、NOx還元処理やPM再生処理などの浄化能力の再生処理において、排気に排
気浄化装置をバイパスさせた場合、上述のように排気浄化装置の浄化能力の再生効率を上昇でき、浄化率の向上が期待できる一方、バイパスさせた排気中の浄化物質が排気浄化装置を通過せずに排出されるので、エミッションの悪化に繋がるおそれがあった。
特開2002−349236号公報
気浄化装置をバイパスさせた場合、上述のように排気浄化装置の浄化能力の再生効率を上昇でき、浄化率の向上が期待できる一方、バイパスさせた排気中の浄化物質が排気浄化装置を通過せずに排出されるので、エミッションの悪化に繋がるおそれがあった。
本発明の目的とするところは、排気浄化装置に還元剤を供給するとともに排気の一部に排気浄化装置をバイパスさせることによって排気浄化装置の浄化能力の再生処理を実施するシステムにおいて、より簡単な制御でより確実にシステム全体としての排気の浄化効率を向上できる技術を提供することである。
上記目的を達成するための本発明は、排気浄化装置の浄化能力の再生処理時に、還元剤を排気浄化装置に供給するとともに排気浄化装置をバイパスする排気の量を増加させ、排気浄化装置に流入する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行うシステムに関する。そして、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を再生するために必要とされる還元剤の添加頻度を導出し、この添加頻度の値に基づいて、再生時排気流量制御の実行または不実行を決定するようにしたことを最大の特徴とする。
より詳しくは、内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の上流側において前記排気通路から分岐するとともに、前記排気浄化装置の下流側において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置をバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側において排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給し前記排気浄化装置に導入させることにより、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する再生処理を行う再生手段と、
前記再生手段が前記再生処理を行う場合に、前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させ、前記排気浄化装置を通過する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行う再生時排気流量制御手段と、
前記再生手段による再生処理において必要とされる、前記還元剤の添加頻度を導出する添加頻度導出手段と、
を備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度に基づいて、前記再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することを特徴とする。
前記排気浄化装置の上流側において前記排気通路から分岐するとともに、前記排気浄化装置の下流側において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置をバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側において排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給し前記排気浄化装置に導入させることにより、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する再生処理を行う再生手段と、
前記再生手段が前記再生処理を行う場合に、前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させ、前記排気浄化装置を通過する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行う再生時排気流量制御手段と、
前記再生手段による再生処理において必要とされる、前記還元剤の添加頻度を導出する添加頻度導出手段と、
を備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度に基づいて、前記再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することを特徴とする。
ここで前述のように、再生時排気流量制御においては、還元剤添加手段から還元剤を排
気中に添加して再生処理を行う際に、排気通路を通過する排気のうちバイパス通路を通過する排気の量を増加させる。このことによって、排気中に添加された還元剤が排気浄化装置に到達する前に大量の排気との接触によって酸化してしまうことを抑制できるとともに、排気浄化装置内で還元剤による酸化還元反応が終了するために充分な時間を確保することができる。従って、再生時排気流量制御によって排気浄化装置における排気の浄化率を向上することができる。
気中に添加して再生処理を行う際に、排気通路を通過する排気のうちバイパス通路を通過する排気の量を増加させる。このことによって、排気中に添加された還元剤が排気浄化装置に到達する前に大量の排気との接触によって酸化してしまうことを抑制できるとともに、排気浄化装置内で還元剤による酸化還元反応が終了するために充分な時間を確保することができる。従って、再生時排気流量制御によって排気浄化装置における排気の浄化率を向上することができる。
一方、再生時排気流量制御の実施中は、排気浄化装置をバイパスする排気の量が増加することにより、排気浄化装置で浄化されずに下流側に流出する排気の量が増加する。
従って、再生時排気流量制御の実施に際して、再生処理における還元剤の添加頻度が比較的低い場合には、バイパス通路を通過して未浄化のまま流出する排気の量が比較的少ないので全体としての排気の浄化効率は上昇する傾向がある。それに対し、再生処理における還元剤の添加頻度が高くなると、バイパス通路を通過して未浄化のまま流出する排気の量が増加するのでシステム全体としての排気の浄化効率は低下する傾向がある。
このように、再生時排気流量制御によってシステム全体としての排気の浄化効率を向上させることができるか否かは、その際の還元剤の添加頻度によって異なる。
そこで、本発明においては、添加頻度導出手段によって、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を充分に再生するために必要とされる還元剤の添加頻度を導出する。そして、導出された添加頻度に基づいて、再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することとした。
より具体的には、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を充分に再生するために必要とされる還元剤の添加頻度と所定の基準値とを比較し、その大小関係によって再生時排気流量制御を実施するか否かを決定してもよい。
これによれば、再生処理において排気浄化装置の浄化能力を充分に再生するために必要とされる還元剤の添加頻度の値によって、再生時排気流量制御を実施するか否かを決定するので、再生時排気流量制御を実施するか否かの判定において複雑な演算を必要とせず、より簡単に再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することができる。
また、本発明においては、前記再生処理において前記再生時排気流量制御が行われた場合の排気の浄化効率が、前記再生時排気流量制御が行われなかった場合の排気の浄化効率以上となる上限の前記還元剤の添加頻度である限界添加頻度を導出する限界添加頻度導出手段を更に備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度が、前記限界添加頻度以下の場合に、前記再生時排気流量制御を実施するようにしてもよい。
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度が、前記限界添加頻度以下の場合に、前記再生時排気流量制御を実施するようにしてもよい。
ここで前述のように、再生時排気流量制御によってシステム全体としての排気の浄化効率を向上させることができるか否かは、その際の還元剤の添加頻度によって異なる。そして、還元剤の添加頻度が所定の閾値以上となると、再生時排気流量制御を実施しない場合の方が再生時排気流量制御を実施する場合より、システム全体としての排気の浄化効率が高くなる場合がある。
そこで、本発明においては、再生時排気流量制御を実施した場合の方が、実施しない場合と比較して、システム全体としての排気の浄化効率が高くなる上限の添加頻度である限界添加頻度を限界添加頻度導出手段によって導出する。そして、再生処理において必要とされる還元剤の添加頻度が限界添加頻度以下である場合に限って、再生処理において再生
時排気流量制御を行うこととしてもよい。
時排気流量制御を行うこととしてもよい。
これによれば、再生処理において必要とされる還元剤の添加頻度と限界添加頻度とを比較するという簡単な制御によって、再生時排気流量制御がシステム全体としての排気の浄化効率を高める方向に作用するかどうかを判定することができ、システム全体としての排気の浄化効率が高められる場合に限って再生時排気流量制御を実施することができる。
本発明によれば、より簡単な制御でシステム全体としての排気の浄化効率を高めることができ、より確実にエミッションを向上させることができる。
本発明にあっては、排気浄化装置に還元剤を供給するとともに排気の一部に排気浄化装置をバイパスさせることによって排気浄化装置の浄化能力の再生処理を実施するシステムにおいて、より簡単な制御でより確実にシステム全体としての排気の浄化効率を向上できる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
図1は、本実施例に係る内燃機関と、その排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、ディーゼル機関である。なお、図1においては、内燃機関1の内部及びその吸気系は省略されている。
図1において、内燃機関1には、内燃機関1から排出される排気が流通する排気通路としての排気管5が接続され、この排気管5は下流にて図示しないマフラーに接続されている。また、排気管5の途中には、排気中のNOxを浄化する吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NSR」と略す。)10が配置されている。そして、排気管5におけるNSR10の下流側には、排気中の微粒子物質を捕集するフィルタ11が配置されている。なお、NSR10に酸化能を有する酸化触媒CCoが付加された構成としてもよい。
また、NSR10の上流の分岐部5aにおいて、排気管5からバイパス通路としてのバイパス管6が分岐されている。そして、バイパス管6には、内燃機関1からの排気にバイパス管6を通過させるか遮断するかを切換える切換弁15が備えられている。また、バイパス管6は、NSR10とフィルタ11の間の部分で排気管5に合流している。
ここで、切換弁15を作動させて、内燃機関1からの排気にそのまま排気管5を通過させることにより、排気にNSR10及びフィルタ11の両方を通過させることができる。同様に、内燃機関1からの排気にバイパス管6を通過させることにより、排気にNSR10をバイパスさせてフィルタ11のみを通過させることができる。
なお、排気管5における分岐部5aの上流側には、NSR10のNOx還元処理または
SOx被毒再生処理の際や、フィルタ11のPM再生処理の際に、還元剤としての燃料を
排気中に添加する燃料添加弁14が配置されている。上記においてNSR10は排気浄化装置に相当する。また、燃料添加弁14は還元剤供給手段に相当する。
SOx被毒再生処理の際や、フィルタ11のPM再生処理の際に、還元剤としての燃料を
排気中に添加する燃料添加弁14が配置されている。上記においてNSR10は排気浄化装置に相当する。また、燃料添加弁14は還元剤供給手段に相当する。
以上述べたように構成された内燃機関1及びその排気系には、該内燃機関1及び排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)20が併設さ
れている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1
の運転状態等を制御する他、内燃機関1のNSR10、フィルタ11を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。
れている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1
の運転状態等を制御する他、内燃機関1のNSR10、フィルタ11を含めた排気浄化システムに係る制御を行うユニットである。
ECU20には、図示しないエアフローメータ、クランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサなどの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類が電気配線を介して接続され、出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における切換弁15、燃料添加弁14などが電気配線を介して接続され、ECU20によって制御されるようになっている。
また、ECU20には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。以下で説明する本実施例における添加同期バイパス制御実行判断ルーチンも、ECU20内のROMに記憶されたプログラムの一つである。
ここで、上記の構成においてNSR10のNOx還元処理を行う場合について考える。
この場合、燃料添加弁14から還元剤としての燃料を添加するとともに、燃料が添加されている期間中は切換弁15を開弁し、排気の一部にバイパス管6を通過させる。これにより、NSR10に流入する排気の量を低減し(低SV(Space Velocity)化し)、燃料添加弁14から添加された燃料がNSR10に到達するまでに酸化消費されてしまうことを抑制できる。また、NSR10に到達した燃料がNSR10内で充分に還元反応を完了可能な時間を確保することができ、NSR10におけるNOxの還元効率を向上させることが
できる(以下、この制御を「添加同期バイパス制御」という。)。
この場合、燃料添加弁14から還元剤としての燃料を添加するとともに、燃料が添加されている期間中は切換弁15を開弁し、排気の一部にバイパス管6を通過させる。これにより、NSR10に流入する排気の量を低減し(低SV(Space Velocity)化し)、燃料添加弁14から添加された燃料がNSR10に到達するまでに酸化消費されてしまうことを抑制できる。また、NSR10に到達した燃料がNSR10内で充分に還元反応を完了可能な時間を確保することができ、NSR10におけるNOxの還元効率を向上させることが
できる(以下、この制御を「添加同期バイパス制御」という。)。
なお、添加同期バイパス制御を実施することによって、燃料添加弁14から排気に添加された燃料もバイパス管6を通過して下流側に流出されるが、その量が少量であるので、NSR10におけるNOxの還元効率には殆ど影響を及ぼさない。また、バイパス管6を
通過した燃料はフィルタ11で酸化させることが可能である。
通過した燃料はフィルタ11で酸化させることが可能である。
次に、図2には、NSR10に対するNOx還元処理における燃料添加弁14からの燃
料添加と切換弁15の開閉に係るタイムチャートを示す。なお、添加同期バイパス制御は再生時排気流量制御に相当し、添加同期バイパス制御を実行するECU20及び切換弁15は、再生時排気流量制御手段を構成する。また、本実施例においてNOx還元処理が再
生処理に相当し、ECU20は本実施例において再生手段に相当する。
料添加と切換弁15の開閉に係るタイムチャートを示す。なお、添加同期バイパス制御は再生時排気流量制御に相当し、添加同期バイパス制御を実行するECU20及び切換弁15は、再生時排気流量制御手段を構成する。また、本実施例においてNOx還元処理が再
生処理に相当し、ECU20は本実施例において再生手段に相当する。
ここで、NSR10のNOx還元処理時に添加同期バイパス制御を行った場合、切換弁
15を開弁している期間中、バイパス管6を介して排気がNSR10を通過せずに下流側に流出するため、浄化されないまま排出されるNOxの量が増加する。そして、NOx還元処理における燃料添加弁14からの燃料添加頻度(図2中、1/(燃料添加インターバル)に相当する。)によっては、NSR10における還元効率の向上の効果より、バイパス管6を経由して下流側に流出するNOxの増加による影響が大きくなり、システム全体と
してのNOxの浄化効率が低下してしまうことが考えられた。
15を開弁している期間中、バイパス管6を介して排気がNSR10を通過せずに下流側に流出するため、浄化されないまま排出されるNOxの量が増加する。そして、NOx還元処理における燃料添加弁14からの燃料添加頻度(図2中、1/(燃料添加インターバル)に相当する。)によっては、NSR10における還元効率の向上の効果より、バイパス管6を経由して下流側に流出するNOxの増加による影響が大きくなり、システム全体と
してのNOxの浄化効率が低下してしまうことが考えられた。
具体的には、燃料添加弁14からの燃料添加頻度が高いほど、バイパス管6を経由して下流側に流出するNOxの量が増加する。また、基本的には燃料添加弁14からの燃料添
加頻度が高い方が、NSR10におけるNOx浄化率自体は高くなるが、燃料添加頻度の
増加に対するNOxの浄化率の上昇に係る傾きは、燃料添加頻度が高くなると緩やかにな
る傾向がある。
加頻度が高い方が、NSR10におけるNOx浄化率自体は高くなるが、燃料添加頻度の
増加に対するNOxの浄化率の上昇に係る傾きは、燃料添加頻度が高くなると緩やかにな
る傾向がある。
そうすると、システム全体としてのNOxの浄化効率は、燃料添加頻度が高くなると、
むしろ添加同期バイパス制御を行うことによって低下することとなる。図3は、燃料添加弁14からの燃料添加頻度とシステム全体としてのNOxの浄化効率との関係が、添加同
期バイパス制御が実施された場合とされない場合でどのように異なるかを示したグラフである。図3のグラフからも分かるように、添加同期バイパス制御が実施された場合とされない場合におけるシステム全体としてのNOxの浄化効率は、特定の燃料添加頻度を閾値
として逆転する。
むしろ添加同期バイパス制御を行うことによって低下することとなる。図3は、燃料添加弁14からの燃料添加頻度とシステム全体としてのNOxの浄化効率との関係が、添加同
期バイパス制御が実施された場合とされない場合でどのように異なるかを示したグラフである。図3のグラフからも分かるように、添加同期バイパス制御が実施された場合とされない場合におけるシステム全体としてのNOxの浄化効率は、特定の燃料添加頻度を閾値
として逆転する。
そこで、本実施例においては、図3に示すように、上記特定の燃料添加頻度を限界添加頻度と定義した。そしてNSR10のNOx還元処理の実行時において、必要とされる燃
料添加頻度が限界添加頻度以下の場合にのみ、添加同期バイパス制御を実施することとした。
料添加頻度が限界添加頻度以下の場合にのみ、添加同期バイパス制御を実施することとした。
図4には、本実施例における、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、ECU20によってNOx還元処理の実行指令が出された際に実行される。
本ルーチンが実行されると、まずS101において、NSR10のNOx還元処理にお
いて必要とされる添加頻度が導出される。具体的には、NSR10におけるNOx吸蔵量
、内燃機関1からの排出NOx量、及び、燃料添加弁14から1回の燃料添加で添加され
る燃料量と、必要とされる添加頻度との関係を予め実験などによって求めマップ化しておく。そして、NSR10におけるこの時点でのNOx吸蔵量、内燃機関1の運転状態から
推定される内燃機関1からの排出NOx量、及び、燃料添加弁14から1回の燃料添加で
添加される実際の燃料量から、これらの量に対応する添加頻度を前述のマップから読み出すことによって、必要とされる添加頻度が導出される。S101の処理が終了するとS102に進む。
いて必要とされる添加頻度が導出される。具体的には、NSR10におけるNOx吸蔵量
、内燃機関1からの排出NOx量、及び、燃料添加弁14から1回の燃料添加で添加され
る燃料量と、必要とされる添加頻度との関係を予め実験などによって求めマップ化しておく。そして、NSR10におけるこの時点でのNOx吸蔵量、内燃機関1の運転状態から
推定される内燃機関1からの排出NOx量、及び、燃料添加弁14から1回の燃料添加で
添加される実際の燃料量から、これらの量に対応する添加頻度を前述のマップから読み出すことによって、必要とされる添加頻度が導出される。S101の処理が終了するとS102に進む。
S102においては、限界添加頻度が導出される。ここで、限界添加頻度は、予め実験によって求められてECU20のROMに記憶されており、その値が読み出されることによって導出される。S102の処理が終了するとS103に進む。
S103においては、必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下かどうかが判定される。ここで必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下であると判定された場合にはS104に進む。一方、必要とされる添加頻度が限界添加頻度より高いと判定された場合には、本ルーチンをそのまま一旦終了する。
S104においては、添加同期バイパス制御が実行される。具体的には、S101で導出された添加頻度によって燃料添加弁14から燃料添加されるとともに、燃料添加弁14からの燃料添加タイミングと同期して切換弁15を全開する制御を行う。S104の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
以上、説明したように、本実施例においてはNSR10のNOx還元処理において必要
とされる添加頻度が導出され、これを予め定められた限界添加頻度と比較することにより、添加同期バイパス制御を実行するか否かを判断した。従って、添加同期バイパス制御によってシステム全体としてのNOxの浄化効率が高められる場合にのみ、添加同期バイパ
ス制御が実行されるので、より確実にエミッションを向上することができる。また、添加同期バイパス制御の実行または不実行を判断する際に、煩雑な演算処理などを必要としないので、より簡単な制御によって迅速に、添加同期バイパス制御の実行または不実行を判断することができる。
とされる添加頻度が導出され、これを予め定められた限界添加頻度と比較することにより、添加同期バイパス制御を実行するか否かを判断した。従って、添加同期バイパス制御によってシステム全体としてのNOxの浄化効率が高められる場合にのみ、添加同期バイパ
ス制御が実行されるので、より確実にエミッションを向上することができる。また、添加同期バイパス制御の実行または不実行を判断する際に、煩雑な演算処理などを必要としないので、より簡単な制御によって迅速に、添加同期バイパス制御の実行または不実行を判断することができる。
なお、上記の添加同期バイパス制御実行判断ルーチンにおけるS101の処理を実行す
るECU20は、添加頻度導出手段に相当する。また、S102の処理を実行するECU20は、限界添加頻度導出手段に相当する。
るECU20は、添加頻度導出手段に相当する。また、S102の処理を実行するECU20は、限界添加頻度導出手段に相当する。
また、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンのS103の処理においては、必要とされる燃料添加頻度(1/(燃料添加インターバル)に相当)と限界添加頻度とを比較したが、この代わりに、必要とされる燃料添加頻度と限界添加頻度の各々に相当する燃料添加インターバル同士を比較してもよい(その場合は、S103における不等号の向きが逆になることは当然である。)。
次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例においては、NOx還元処理にお
いて必要とされる燃料の添加頻度が限界添加頻度より高い場合に、当該必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下となるように、添加同期バイパス制御における切換弁の閉弁時の開度を制御した上で、添加同期バイパス制御を必ず実行するようにした例について説明する。
いて必要とされる燃料の添加頻度が限界添加頻度より高い場合に、当該必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下となるように、添加同期バイパス制御における切換弁の閉弁時の開度を制御した上で、添加同期バイパス制御を必ず実行するようにした例について説明する。
図5には、本実施例における添加同期バイパス制御判定ルーチン2についてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、ECU20によってNOx還元処理の実行指令が出された際に実行される。
本ルーチンと、実施例1で説明した添加同期バイパス制御判定ルーチンとの相違点は、S103で、必要とされる添加頻度が限界添加頻度より高いと判定された場合に、ルーチンを終了させるのではなく、S201に進む点である。以下、本ルーチンと添加同期バイパス制御判定ルーチンとの相違点についてのみ説明する。
本ルーチンのS103において、必要とされる添加頻度が限界添加頻度より高いと判定された場合には、S201に進む。S201においては、切換弁15の添加同期バイパス制御における開弁動作時の開度をより閉弁側に変更する。そうすると、添加同期バイパス制御において燃料添加弁14から燃料添加が行なわれた際に、バイパス管6に流入する排気の量が減少する。
そうすると、燃料添加弁14からの燃料添加頻度が比較的低い場合における添加同期バイパス制御の効果、すなわちシステム全体としてのNOxの浄化効率は低下するが、一方
で、限界添加頻度をより高い側に変化させることができる。
で、限界添加頻度をより高い側に変化させることができる。
S201の処理が終了するとS102の処理の前に戻り、添加同期バイパス制御における切換弁15の開弁動作時の開度を変更した後の、新たな限界添加頻度を導出する。具体的には、添加同期バイパス制御における切換弁15の開弁動作時の開度と限界添加頻度との関係を予め実験などによって求めてマップ化しておく。そして、このマップから、この時点における切換弁15の開弁動作時の開度に対応した限界添加頻度の値を読み出すことによって新たな限界添加頻度を導出する。そして、S103において、必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下であると判定されるまでS102、S103及びS201の処理を繰り返し実行する。S103において、必要とされる添加頻度が限界添加頻度以下であると判定された場合には、S104以降に進む。
以上、説明したように、本実施例においては、切換弁15の添加同期バイパス制御における切換弁15の開弁動作時の開度を変更することによって限界添加頻度をより高い側に変更し、必要添加頻度が限界添加頻度以下となる条件を満たすようにした上で、添加同期バイパス制御を必ず実行することとした。
これによれば、添加同期バイパス制御を実行可能な機会を増やすことができ、システム全体としてのNOxの浄化効率をより確実に高めることができる。
なお、上記の実施例においては、排気浄化装置がNSR10である場合について説明したが、排気浄化装置は、フィルタに吸蔵還元型NOx触媒が担持されたDPNRなど、他
の形態のものでもよい。また、排気浄化装置がDPNRである場合には、本発明をDPNRのPM再生に適用することも可能である。さらに、本発明における排気浄化装置への燃料の供給方法は、燃料添加弁14からの燃料添加に限られず、例えば内燃機関1における副噴射によるものであってもよい。
の形態のものでもよい。また、排気浄化装置がDPNRである場合には、本発明をDPNRのPM再生に適用することも可能である。さらに、本発明における排気浄化装置への燃料の供給方法は、燃料添加弁14からの燃料添加に限られず、例えば内燃機関1における副噴射によるものであってもよい。
また、上記の実施例においては、燃料添加弁14を分岐部5aの上流側に配置し、燃料添加弁14からの燃料添加タイミングにおいて切換弁15を開弁することによって添加同期バイパス制御を行なった。これに対し、燃料添加弁14を排気管5における分岐部5aとNSR10の間の部分に配置し、燃料添加弁14からの燃料添加タイミングにおいて切換弁15を開弁することによって添加同期バイパス制御を行なうようにしてもよい。これによっても、燃料添加弁14からの燃料添加タイミングにNSR10に導入される排気の量を低減することができ、NSR10のNOx還元処理におけるNOx還元効率を向上させることができる。
さらに、上記の実施例においては、ECU20とバイパス管6に配置された切換弁15とによって再生時排気流量制御手段を構成するようにしたが、切換弁15をバイパス管6に配置する代わりに、分岐部5aに三方弁を配置し、排気管5の分岐部5aの下流側に流れる排気の量とバイパス管6に流入する排気の量を調節するようにしても良い。
また、上記の実施例においては、NSR10のNOx還元処理において必要とされる添
加頻度が、添加同期バイパス制御が実施された場合とされない場合におけるシステム全体としてのNOxの浄化効率が逆転する閾値としての限界添加頻度以下となる場合にのみ、
添加同期バイパス制御を実施することとした。しかし、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンまたは同ルーチン2におけるS103の処理で、NSR10のNOx還元処理にお
いて必要とされる添加頻度と比較され、添加同期バイパス制御の実行または不実行を決定する基準となる添加頻度として、限界添加頻度以外の添加頻度を用いてもよい。
加頻度が、添加同期バイパス制御が実施された場合とされない場合におけるシステム全体としてのNOxの浄化効率が逆転する閾値としての限界添加頻度以下となる場合にのみ、
添加同期バイパス制御を実施することとした。しかし、添加同期バイパス制御実行判断ルーチンまたは同ルーチン2におけるS103の処理で、NSR10のNOx還元処理にお
いて必要とされる添加頻度と比較され、添加同期バイパス制御の実行または不実行を決定する基準となる添加頻度として、限界添加頻度以外の添加頻度を用いてもよい。
例えば、フィルタ11における酸化能力が低く、添加同期バイパス制御の実行時にバイパス管6を通過して下流側に流出した燃料をフィルタ11で充分に酸化できないような場合には、限界添加頻度よりも低い添加頻度を基準としてもかまわない。その他、内燃機関1の状態に応じて限界添加頻度に対して所定のマージンを加減した添加頻度を基準とすることは、本発明の技術思想を逸脱するものではない。
また、本発明は、燃料以外の還元剤を用いる排気浄化システム、例えば尿素水を還元剤として用いる選択還元型のNOx触媒を含む排気浄化システムにも適用可能である。
1・・・内燃機関
5・・・排気管
5a・・・分岐部
6・・・バイパス管
10・・・NSR
11・・・フィルタ
14・・・燃料添加弁
15・・・切換弁
20・・・ECU
5・・・排気管
5a・・・分岐部
6・・・バイパス管
10・・・NSR
11・・・フィルタ
14・・・燃料添加弁
15・・・切換弁
20・・・ECU
Claims (2)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の上流側において前記排気通路から分岐するとともに、前記排気浄化装置の下流側において前記排気通路に合流し、前記排気通路を通過する排気に前記排気浄化装置をバイパスさせるバイパス通路と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側において排気に還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記還元剤供給手段から還元剤を排気に供給し前記排気浄化装置に導入させることにより、前記排気浄化装置の浄化能力を再生する再生処理を行う再生手段と、
前記再生手段が前記再生処理を行う場合に、前記排気通路を通過する排気のうちの前記バイパス通路を通過する排気の量を増加させ、前記排気浄化装置を通過する排気の量を減少させる再生時排気流量制御を行う再生時排気流量制御手段と、
前記再生手段による再生処理において必要とされる、前記還元剤の添加頻度を導出する添加頻度導出手段と、
を備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度に基づいて、前記再生時排気流量制御を実施するか否かを決定することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 前記再生処理において前記再生時排気流量制御が行われた場合の排気の浄化効率が、前記再生時排気流量制御が行われなかった場合の排気の浄化効率以上となる上限の前記還元剤の添加頻度である限界添加頻度を導出する限界添加頻度導出手段を更に備え、
前記添加頻度導出手段によって導出された前記還元剤の添加頻度が、前記限界添加頻度以下の場合に、前記再生時排気流量制御を実施することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007128414A JP2008280980A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | 内燃機関の排気浄化システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007128414A JP2008280980A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | 内燃機関の排気浄化システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008280980A true JP2008280980A (ja) | 2008-11-20 |
Family
ID=40141999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007128414A Withdrawn JP2008280980A (ja) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | 内燃機関の排気浄化システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008280980A (ja) |
-
2007
- 2007-05-14 JP JP2007128414A patent/JP2008280980A/ja not_active Withdrawn
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