JP2009115038A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NOx触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなるときに限り、通常のS被毒回復制御での触媒床温よりも高い触媒床温でのS被毒回復制御である高温S被毒回復制御が実施され、それによってNOx触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られる。こうした高温S被毒回復制御の実施により、NOx触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくされる。以上により、高温S被毒回復制御の実施によるNOx触媒の触媒床温の過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のNOxエミッション悪化を抑制することができるようになる。
【選択図】図1
Description
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のNOx触媒と、そのNOx触媒における硫黄成分の吸蔵量であるS被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるS被毒量が許容値以上になったときに前記NOx触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同NOx触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするS被毒回復制御を実行開始して前記NOx触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記S被毒回復制御の開始後に前記S被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、前記NOx触媒が高温となった時間の累積値である高温時間累積値を前記NOx触媒の熱劣化度合いに相当する値として算出する累積値算出手段と、前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記高温時間累積値の標準値を算出する標準値算出手段と、前記累積値算出手段によって算出された高温時間累積値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以下であるときに限って、前記S被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温S被毒回復制御を実施する制御手段と、を備えた。
以下、本発明を自動車用の内燃機関に適用した第1実施形態を図1〜図4に従って説明する。
なお排気通路14の上記PMフィルタ26の上流側及び下流側には、PMフィルタ26に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ28、及びPMフィルタ26通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ29がそれぞれ配設されている。また排気通路14には、上記PMフィルタ26の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ30が配設されている。更に排気通路14の上記NOx触媒コンバータ25の排気上流側、及び上記PMフィルタ26と上記酸化触媒コンバータ27との間には、空燃比を検出する2つの空燃比センサ31、32がそれぞれ配設されている。
次に、S被毒回復制御の開始・終了に用いられるS被毒量Sの詳細な算出手順について説明する。
Si :今回のS被毒量
Si-1 :前回のS被毒量
SU :S流入量
SD :S放出量
式(1)のS流入量SUは、インジェクタ40からの燃料噴射前に算出される燃料噴射量の指令値Qfin 、すなわちインジェクタ40からの一回の燃料噴射で噴射される燃料量の指令値を用いて算出される。具体的には、上記指令値Qfin に対し燃料の硫黄濃度の標準値である硫黄濃度Nを「100」で除算した値(N/100)を乗算することにより、インジェクタ40からの一回の燃料噴射で噴射される燃料に含まれる硫黄成分の量が求められる。そして、この硫黄成分に量に対応した値となる上記乗算後の値「Qfin ・(N/100)」に対し、硫黄量というパラメータをS被毒量というパラメータに変換するための係数Kを乗算することで、上記S流入量SUが算出される。なお、上記係数Kは、空燃比センサ31,32によって検出される空燃比と、触媒床温とに基づきマップを参照して求められるものであって、上記空燃比が理論空燃比(ここでは14.5)またはリッチであるときには「0」となり、上記空燃比が理論空燃比よりもリーン側の値であるときにはリーンになるほど且つ触媒床温が高くなるほど大きくなる。
S被毒回復制御では、添加弁46からの燃料添加によるNOx触媒への未燃燃料成分の供給を通じて、NOx触媒の触媒床温Tの平均値を例えば700℃まで段階的に高くされる目標床温Ttに向けて昇温するとともに、その高温下でNOx触媒周りをリッチ燃焼雰囲気化することが行われる。
(1)高温時間累積値Σtが標準値Bh以下になったとき、言い換えれば運転者の自動車の運転の仕方によりS被毒回復制御でのNOx触媒からの硫黄成分の放出率が悪化してNOx触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなるときに限り、高温S被毒回復制御が実施されてNOx触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られる。こうした高温S被毒回復制御の実施により、NOx触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくされる。以上により、高温S被毒回復制御の実施によるNOx触媒の触媒床温Tの過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のNOxエミッション悪化を抑制することができるようになる。
次に、本発明の第2実施形態を図5〜図7に基づき説明する。
この実施形態では、高温S被毒回復制御を実行するに当たって、NOx触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かを判断する仕方が第1実施形態と異なっている。詳しくは、内燃機関10の使用開始時を起点としたNOx触媒に流入する硫黄成分の総量である総S流入量ΣSU、及び、そのときの自動車の走行距離での上記総S流入量ΣSUの標準的な値である標準値Bsuに基づき、NOx触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなる状況であるか否かが判断される。
(4)総S流入量ΣSUが標準値Bsu以上になったとき、言い換えれば運転者の自動車の運転の仕方により内燃機関10での燃料消費量(S流入量SU)が多くなってNOx触媒に常に残留する硫黄成分の量が多くなるときに限り、高温S被毒回復制御が実施されてNOx触媒からの効率的な硫黄成分の放出が図られる。こうした高温S被毒回復制御の実施により、NOx触媒で常に残留する硫黄成分の量が少なくされる。以上により、高温S被毒回復制御の実施によるNOx触媒の触媒床温Tの過上昇を抑制しつつ、同触媒に常に残留する硫黄成分の量を少なくし、その残留する硫黄成分が原因となる内燃機関のNOxエミッション悪化を抑制することができるようになる。
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第1及び第2実施形態において、高温S被毒回復制御をNOx触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるときに限って実施するようにしてもよい。なお、NOx触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるか否かに関しては、通常のS被毒回復制御が実施されるときなど、触媒床温Tを高くしようとしたときの同触媒床温Tの平均値に基づいて判断することが可能である。
Claims (6)
- 内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のNOx触媒と、そのNOx触媒における硫黄成分の吸蔵量であるS被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるS被毒量が許容値以上になったときに前記NOx触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同NOx触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするS被毒回復制御を実行開始して前記NOx触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記S被毒回復制御の開始後に前記S被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、
前記NOx触媒が高温となった時間の累積値である高温時間累積値を前記NOx触媒の熱劣化度合いに相当する値として算出する累積値算出手段と、
前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記高温時間累積値の標準値を算出する標準値算出手段と、
前記累積値算出手段によって算出された高温時間累積値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以下であるときに限って、前記S被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温S被毒回復制御を実施する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記制御手段は、前記標準値に対する前記高温時間累積値の低下側への乖離量増大に伴い、前記高温S被毒回復制御での触媒床温をより高くしてゆく
請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気系に設けられた吸蔵還元型のNOx触媒と、そのNOx触媒における硫黄成分の吸蔵量であるS被毒量を推定する推定手段とを備え、前記推定されるS被毒量が許容値以上になったときに前記NOx触媒への未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を目標床温へと上昇させるとともに同NOx触媒周りの雰囲気をリッチ燃焼時の状態とするS被毒回復制御を実行開始して前記NOx触媒からの硫黄成分の放出を図り、前記S被毒回復制御の開始後に前記S被毒量が前記許容値よりも小さい所定値以下になったときに同制御を終了する内燃機関の排気浄化装置において、
前記NOx触媒に流入する硫黄成分の総量に対応する総S流入量相当値を求める流入量相当値算出手段と、
前記内燃機関の総運転時間相当値に基づき、そのときの同機関の総運転時間での前記総S流入量相当値の標準値を算出する標準値算出手段と、
前記流入量相当値算出手段によって算出された総S流入量相当値が前記標準値算出手段によって算出された標準値以上であるときに限って、前記S被毒回復制御よりも高い触媒床温での同制御である高温S被毒回復制御を実施する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記制御手段は、前記標準値に対する前記総S流入量相当値の増加側への乖離量増大に伴い、前記高温S被毒回復制御での触媒床温をより高くしてゆく
請求項3記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項3又は4記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記高温S被毒回復制御が実行されたときには、前記総運転時間相当値に対する前記総S流入量相当値の大きさを前記標準値側に補正する補正手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記制御手段は、触媒床温を高くしようとしたときの同触媒床温に基づいて前記NOx触媒の熱及び硫黄成分残留による劣化が進んだ状態にあるか否かを判断し、前記NOx触媒が劣化の進んだ状態である旨判断されるときに限って前記高温S被毒回復制御を実施する
請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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