JP2009197639A

JP2009197639A - 内燃機関の排気浄化装置

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Publication number: JP2009197639A
Application number: JP2008038715A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawamura; 淳川村; Masakuni Yokoyama; 正訓横山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: DE102009001018B4; US20090205317A1; JP4895333B2; US8201396B2; DE102009001018A1

Abstract

【課題】リーン燃焼状態とリッチ燃焼状態との間のトルク段差を低減する内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】リーン燃焼状態からリッチ燃焼状態への切り替え中に、筒内の酸素重量を算出し（Ｓ２０）、それを用いて空気過剰率を算出し（Ｓ３０）、さらに燃焼率を算出する（Ｓ４０）。リーン期間の最後の燃料噴射において、燃料の燃焼量に対応するトルク相当値を算出し、それをリッチ期間における目標トルク相当値とする（Ｓ６０）。空気過剰率が１以上ならばトルクショックの危険があるとして、Ｓ４０で求めた燃焼率とＳ６０で求めた目標トルク相当値とから、リーン期間と同じトルク相当値を達成する噴射量を算出する（Ｓ８０）。空気過剰率が１未満ならばトルクショックの危険は小さいとして、噴射量を予め定められたリッチ時目標噴射量に設定する（Ｓ９０）。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等では、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する目的で排気管の途中に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒、ＬｅａｎＮＯｘＴｒａｐ、ＬＮＴ）を配置する場合がある。ＬＮＴには、ディーゼルエンジンにおいて基本的となるリーン雰囲気でＮＯｘが吸蔵され、間隔を置いてリッチ雰囲気に切り替えることにより吸蔵されていたＮＯｘが無害な窒素に還元されて放出される。

リッチ雰囲気を形成する手法としては、エンジン筒内でリッチガスを作り出すリッチ燃焼や、燃焼がほぼ完了した後に燃料をシリンダ内に噴射するポスト噴射、排気管に燃料添加弁を設置してＬＮＴに直接還元剤である未燃燃料を噴射する排気燃料添加が知られている。

ＬＮＴによる排気浄化の性能向上に関して、各種の提案がある。例えば、下記の特許文献１においては、ＮＯｘ触媒を備えたシステムにおいて酸素濃度センサの検出値からＮＯｘ触媒の劣化状態を判断し、リーン期間の長さを設定するシステムが開示されている。

特開２００６−３３６５１８号公報

リッチ燃焼は、ポスト噴射や排気燃料添加と比較して、還元効率のよい還元剤を供給できることや付加する燃料が少量ですむ等の利点を有する。しかし、リッチ燃焼において問題となる事柄に、リーン燃焼時とリッチ燃焼時との間におけるトルク段差（トルクショック）の存在がある。図４を用いてこれを説明する。

図４には上から順に（ａ）吸気スロットル開度、（ｂ）ＥＧＲバルブ開度、（ｃ）噴射量指令値、（ｄ）空気過剰率、（ｅ）空燃比（Ａ／Ｆ値）（ｆ）トルクの挙動の例が、横軸に時間をとって示されている。図４では、時刻ｔ０にリーン燃焼からリッチ燃焼に切り替える指令がＥＣＵから発せられる。それにより時刻ｔ０を境にしてステップ状に、吸気スロットル開度が減少され、ＥＧＲバルブ開度が増加される。この操作によりエンジンへ供給される空気量が徐々に減少していく。リーン燃焼とリッチ燃焼とのそれぞれにおける吸気スロットル開度、ＥＧＲバルブ開度は予め設定されているとすればよい。

そして時刻ｔ１で燃料噴射量の指令値をステップ状に増加させる。空気過剰率は時刻ｔ０での吸気スロットル開度の減少、ＥＧＲバルブ開度の増加によって徐々に下がり、時刻ｔ１での噴射量指令値の増加によってさらに減少する。また空燃比も時刻ｔ０での操作、時刻ｔ１での操作の作用で徐々に低下してリッチ雰囲気が形成されていく。なお空気過剰率とは、与えられた燃料噴射量に対して過不足なく燃焼する酸素量（重量）の理論値を１としたときの現在の酸素量（重量）の値である。

このように吸気スロットル、ＥＧＲバルブの開度の変更、噴射量指令値の変更を時間をずらして行っている。これは、開度変更によって筒内の空気量を減少させてから噴射量を増やすことで、噴射量の増加によるトルクの増加を抑制することを目指しているからである。時刻ｔ０からｔ１への間隔は、吸気スロットル開度、ＥＧＲバルブ開度の設定によって想定される空気量の減少を考慮して予め設定しておけばよい。しかし実際にはバルブ機差、環境条件の変化などによって時刻ｔ１においては筒内の空気が十分には減少しておらず、図４のように噴射量の増加によってトルクショックが発生している。こうしたトルクショックを回避する問題は上記特許文献１を含めて従来技術では解決されていない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、リーン燃焼状態とリッチ燃焼状態との間のトルク段差を低減する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に装備されて、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、リーン雰囲気における筒内での燃料の燃焼量であるトルク相当値を算出するトルク相当値算出手段と、燃焼率を算出する燃焼率算出手段と、前記燃焼率算出手段によって算出された前記燃焼率と前記トルク相当値算出手段によって算出された前記トルク相当値とから燃料の噴射量を算出する噴射量算出手段とを備え、前記燃焼率算出手段による前記燃焼率の算出においては、前記内燃機関における１回前の燃料の噴射における噴射量と今回の酸素量とから算出される空気過剰率が用いられることを特徴とする。

これにより本発明の内燃機関の排気浄化装置では、リーン雰囲気におけるトルク相当値と瞬時の燃焼率とから燃焼切り替え時における燃料の噴射量を算出するので、リーン雰囲気におけるトルク相当値と燃焼切り替え時におけるトルク相当値とを一致させることができる。したがってトルクショックが抑制できる。さらに空気過剰率の算出において用いられる噴射量として１回前の噴射量を用いるので、噴射量を決定する際の非決定性が回避できて噴射量の算出が可能となる。したがって非決定性を回避した計算方法を用いて、トルクショックを抑制する噴射量を算出できる内燃機関の排気浄化装置が実現できる。

また前記噴射量算出手段は、前記空気過剰率が所定値より小さい場合は、前記噴射量をリッチ雰囲気における所定の目標噴射量に設定するとしてもよい。

これにより、空気過剰率が所定値より小さい場合は空気量が十分小さいので噴射量を上げてもトルクは増加しないと判断して、噴射量をリッチ雰囲気における所定の目標噴射量に設定する。したがって上記効果と相まって、空気過剰率が所定値より大きい場合にはトルクショックを回避する噴射量に設定し、空気過剰率が所定値より小さい場合にはトルクショックの可能性は小さいので迅速にリッチ雰囲気を形成することを目指す。所定値としては例えば１あるいは、１から１．２までの値を用いればよい。迅速なリッチ雰囲気の形成によって、迅速なＮＯｘ還元の開始が達成できる。またＮＯｘ還元の開始が早くなる分終了も早くできるので、ＮＯｘ還元の実行による燃費の悪化も抑制できる。

また前記排気通路から吸気通路へ排気を還流する排気還流通路を備え、前記燃焼率算出手段は、前記吸気通路への吸入空気量と前記排気還流通路への排気の還流量とから前記内燃機関の筒内の酸素量を推定する酸素量推定手段を備えたとしてもよい。

これにより酸素量推定手段によって吸気通路への吸入空気量と排気還流通路への排気の還流量とから酸素量を推定するので、精度よく酸素量が推定できる。そして精度のよい酸素量の推定値を用いて本発明において重要な空気過剰率を精度よく求めることができる。そして、精度のよい空気過剰率を用いて燃焼率を算出して、その燃焼率から噴射量を適切に設定することができる。よって適切に設定された噴射量によってトルクショックを抑制できる内燃機関の排気浄化装置が実現できる。

また前記酸素量推定手段において、前記排気の還流量は、前記内燃機関の筒内へ吸入されるガス量と前記吸気通路への吸気量との差分から算出するとしてもよい。また前記酸素量推定手段において、前記内燃機関の筒内へ吸入されるガス量は、吸気側マニホールドにおける圧力と温度とから算出するとしてもよい。こうした手法により酸素量を精度よく推定できる。そして精度のよい酸素量の推定値を用いて本発明において重要な空気過剰率を精度よく求めることができ、さらに燃焼率の算出を経て、適切な噴射量を算出できる。よって適切に設定された噴射量によってトルクショックを抑制できる内燃機関の排気浄化装置が実現できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置１の一実施形態の装置構成の概略図である。

図１には、４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成された排気浄化装置１の例が示されている。図１の内燃機関及び排気浄化装置１は主に、エンジン２、吸気管３、排気管４、排気還流管５からなる。

吸気管３から吸気側マニホールド３５を通ってエンジン２に空気（新気、吸気）が供給される。吸気管３にはエアフロメータ３１、吸気スロットル３２が配置されている。エアフロメータ３１は吸気量を計測する。ここでの吸気量は例えば単位時間当たりの質量流量とすればよい。また吸気スロットル３２の開度が調節されることによってエンジン２に供給される吸気量が増減する。また吸気側マニホールド３５には吸気圧センサ３３と吸気温度センサ３４とが装備されている。吸気圧センサ３３によって吸気側マニホールド内の吸気圧力が計測される。吸気温度センサ３４によって吸気側マニホールド内の吸気の温度が計測される。

エンジン２にはインジェクタ２１、エンジン回転数センサ２２が装備されている。インジェクタ２１からの噴射によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ２２によってエンジン２の（単位時間あたりの）回転数が計測される。エンジン回転数センサ２２は、例えばエンジン２から連結されたクランクの回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。そしてクランク角センサの検出値がＥＣＵ１０へ送られてエンジン２の回転数が算出されるとすればよい。

またエンジン２に接続された排気管４へ排気が排出される。排気管４にはＡ／Ｆセンサ４１が配置されている。Ａ／Ｆセンサ４１によって、空燃比（Ａ／Ｆ）の値が計測される。

排気還流管５（ＥＧＲ管）は、排気管４から吸気管３への排気還流（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、ＥＧＲ）をおこなう。ＥＧＲ管５にはＥＧＲバルブ５１が装備されている。ＥＧＲバルブ５１の開閉によって排気の還流量が調節される。

また排気管４の途中には、ＬＮＴ６（ＮＯｘ触媒）が装備されている。ＬＮＴ６は例えばセラミック製の基材上に担体の層が形成されて、担体上に吸蔵剤と触媒とが担持された構造であるとすればよい。担体としては例えばガンマアルミナを用いれば表面の凹凸による大きな表面積によって多くの吸蔵剤、触媒が担持できて好適である。また吸蔵剤としては例えばバリウム、リチウム、カリウムなど、触媒としては例えば白金などを用いればよい。

ＬＮＴ６においては、理論空燃比よりも燃料が希薄な（通常、Ａ／Ｆ値（空燃比値）は１７以上）リーン雰囲気時に排気中のＮＯｘが吸蔵剤に吸蔵される。そして理論空燃比よりも燃料が過剰な（通常、Ａ／Ｆ値は１４．５以下）リッチ雰囲気に空燃比が調節され、所定の温度条件（例えば触媒が機能するために摂氏３００度以上。以下では温度は全て摂氏を用いる。）が満たされると、吸蔵剤に吸蔵されていたＮＯｘが、燃料中の成分から生成された還元剤によって還元されて無害な窒素となって排出される。リッチ雰囲気を形成するためにはリッチ燃焼と呼ばれる手法がある。リッチ燃焼では、吸入空気量を減らすとともにインジェクタ２１からのメイン噴射量を増量してリッチ雰囲気が形成される。

上で述べたエアフロメータ３１、吸気圧センサ３３、吸気温度センサ３４、エンジン回転数センサ２２、Ａ／Ｆセンサ４１の計測値は電子制御装置７（ＥＣＵ）へ送られる。またＥＣＵ７によりインジェクタ２１によるエンジン２への燃料噴射のタイミングや噴射量、吸気スロットル３２とＥＧＲバルブ５１との開度調節が制御される。ＥＣＵ７は通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵや各種情報の記憶を行うメモリ７１を備えるとすればよい。

本実施例では以上の装置構成のもとで、リーン雰囲気からリッチ雰囲気に切り替えた際の燃料噴射量の算出処理を行う。その処理手順は図２に示されている。図２の処理がＥＣＵ７によって順次自動的に実行されるとすればよい。また図２の処理は、エンジン２において吸入工程の終了後で、かつ圧縮工程の終盤に行われる燃料噴射の前までに実行されて、噴射量が算出されるとすればよい。

まず手順Ｓ１０では燃焼切り替え中であるか否かが判断される。ここで燃焼切り替え中とはリーン燃焼からリッチ燃焼へと切り替えている途中を指す。より具体的にはリーン燃焼からリッチ燃焼への切り替え指示が出た時刻から噴射量がリッチ燃焼時の目標噴射量となった時刻までである。図４においては時刻ｔ０とｔ１の間であり、後述する図３では時刻ｔ０とｔ２の間のことである。燃焼切り替え中である場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）はＳ２０へ進み、燃焼切り替え中でない場合（Ｓ１０：Ｎｏ）は図２の処理を終了する。

次にＳ２０ではエンジン２の筒内酸素重量を算出する。筒内酸素重量は吸気管３から吸入される吸入酸素重量と、ＥＧＲ管５を通って還流される還流酸素重量との和として算出する。吸入酸素重量は例えばエアフロメータ３１で計測された吸気の重量に、大気中の酸素重量の割合（約２１％）を乗じた値とすればよい。その際に、エアフロメータ３１が吸気スロットル３２よりも前にある場合には、吸気スロットルの前後差圧を計測する差圧センサを装備して、差圧センサの計測値に応じてエアフロメータ３１の計測値を補正してもよい。還流酸素重量の算出方法に関しては後述する。

Ｓ３０では空気過剰率を算出する。そのためにまず前回の燃料噴射時における燃料噴射量の情報を取得する。これは前回の噴射量の指令値をメモリ７１に記憶しておき、Ｓ３０で呼び出せばよい。そして前回の燃料噴射量に対して過不足なく燃焼する酸素量を算出する。このために個々の燃料噴射量に対して過不足なく燃焼する酸素量をメモリ７１に記憶しておき、Ｓ３０で呼び出せばよい。そしてＳ２０で求めた筒内酸素重量と過不足なく燃焼する酸素量との比を算出する。この比を空気過剰率とする。

Ｓ４０では燃焼率を算出する。燃焼率とは、噴射された燃料のうちで燃焼に使われる燃料の比である。発明者の知見により、燃焼率と空気過剰率との間には図５のような関係がある。すなわち空気過剰率が１でも全ての酸素と燃料が燃焼反応に参加するわけではないので、実際の燃焼率は１とはならず、空気過剰率が２の近くとなってようやく燃焼率はほぼ１となる。Ｓ４０では、燃焼率をＳ３０で求めた空気過剰率と図５とから求めればよい。本発明では図５の特性を用いることで燃焼率を精度よく算出でき、これを用いて以下で示すようにトルクショックを回避する噴射量が算出される。図５の特性は予め求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。

Ｓ５０では燃焼切り替え直後であるか否かを判断する。燃焼切り替え直後とは、次の燃料噴射が図４におけるｔ０後の最初の噴射であることを指す。燃焼切り替え直後の場合（Ｓ５０：Ｙｅｓ）はＳ６０へ進み、燃焼切り替え直後でない場合（Ｓ５０：Ｎｏ）はＳ７０へ進む。

Ｓ６０では目標トルク相当値を算出する。ここでは、燃焼される燃料の量が発生するトルクに比例することを考慮して、トルク相当値とは燃料の噴射量に燃焼率を乗算した値を指すとする。そしてＳ６０では、トルクショックを抑制する目的から、リーン期間における最後の燃料噴射におけるトルク相当値を算出して、これをリッチ期間における目標トルク相当値とする。以上よりＳ６０では、次の式（Ｅ１）から目標トルク相当値Ｔを算出する。ＱＬはリーン期間の最後の燃料噴射量、ηＬはリーン期間の最後の燃焼率とする。
Ｔ＝ＱＬ・ηＬ（Ｅ１）

リーン期間の最後の燃料噴射において、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０と同じ処理を実行すれば、リーン期間最後の燃料噴射における燃焼率ηＬが求められるので、このηＬを式（Ｅ１）で用いればよい。ただしリーン期間最後の燃料噴射におけるＳ３０の処理では、前回の噴射量ではなく今回の噴射量を用いるとすればよい。

Ｓ７０では空気過剰率が１以下であるか否かを判断する。空気過剰率が１以下の場合（Ｓ７０：Ｙｅｓ）はＳ８０に進み、空気過剰率が１より大きい場合（Ｓ７０：Ｎｏ）はＳ９０に進む。

Ｓ８０では噴射量を算出する。この手順では次の式（Ｅ２）によって噴射量を算出する。ただしＱが噴射量、ＴはＳ６０で求めた目標トルク相当値、ηはＳ４０で求めた燃焼率である。当然Ｑを式（Ｅ２）により決定すると、Ｓ４０で求めたηとの積であるトルク相当値はＴとなる。Ｔはリーン期間におけるトルク相当値である。したがってリッチ期間におけるトルク相当値とリッチ期間におけるトルク相当値が同一となり、トルクショックが抑制できる。
Ｑ＝Ｔ／η （Ｅ２）

Ｓ９０では噴射量をリッチ時目標噴射量に設定する。ここでリッチ時目標噴射量とは、ＬＮＴ６でのＮＯｘ還元のために予め定められたリッチ時の燃料噴射量である。Ｓ８０またはＳ９０で求められた噴射量を今回のサイクルにおける噴射量の指令値と定める。

図２の処理手順のポイントを説明する。図２の処理ではＳ８０での噴射量Ｑの算出のために、Ｓ６０でリーン期間でのトルク相当値である目標トルク相当値を算出し、Ｓ４０で燃焼率ηを算出している。さらに燃焼率ηの算出のために、Ｓ３０で空気過剰率を算出しているが、空気過剰率算出の際に噴射量を必要とする。つまりＳ８０での噴射量の算出のために、Ｓ３０で噴射量を必要とする。本発明ではこの非決定性を回避するために、Ｓ３０での噴射量では１回前の噴射における噴射量を用いている。この工夫が本発明のポイントであり、これにより非決定性が回避できて噴射量の算出が可能となる。

また上の処理では、Ｓ７０で空気過剰率に関して場合分けをして、Ｓ８０では式（Ｅ２）に従って噴射量を定め、Ｓ９０では噴射量をリッチ時目標噴射量としている。こうした場合分けの理由は以下のとおりである。Ｓ８０に進む場合ではまだ空気量が十分低減していないとみなされるので、トルクショックの危険があり、そのために式（Ｅ２）で噴射量を算出する。一方Ｓ９０に進む場合には空気量が十分低減したとみなされるので、トルクショックを回避することよりもリッチ雰囲気を形成することを優先させて、噴射量をリッチ時目標噴射量にする。

図２の処理を実行した場合に前述の図４の応答がどのように変わるかが図３に示されている。実線が本発明による応答で、破線が従来技術による応答（図４と同じ）である。従来技術では噴射量が時刻ｔ１で瞬時に変更されているのに対し、本発明では時刻ｔ０以降で噴射量が徐々に増加している。これにより燃料の比率が高まることで空気の比率が下がるので、時刻ｔ０以降の空気過剰率、空燃比がともに従来技術での値よりも減少している。

これにより時刻ｔ１よりも前の時刻ｔ２で空気過剰率が１まで低減している。よって図２のＳ９０の処理が時刻ｔ２から実行される。本発明では時刻ｔ２以降において燃料が余剰状態となっているので、時刻ｔ２において噴射量をリッチ時目標噴射量にステップ状に増加させてもトルクの変動が発生せず、トルクショックが回避されている。また図３から明らかに、本発明の方が従来技術よりもリッチへの切り替え指示からリッチ雰囲気形成までの時間が短い。つまり本発明では従来技術よりも迅速にリーンからリッチへの切り替えが達成できる。

以下で還流酸素重量の算出方法を説明する。この手順は例えば特開２００２−３２７６３４号公報に記載されているように、以下のとおり行えばよい。まず筒内に流入するガス量を算出する。そのためにまず吸気圧センサ３３によって吸気側マニホールド３５における吸気圧Ｐｍを計測する。また吸気温度センサ３４によって吸気温度Ｔｍを計測する。エンジン回転数センサ２２によってエンジン回転数Ｎｅを計測する。次にエンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｍとから体積効率ｂを算出する。このために予めエンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｍとから体積効率ｂへの関数関係を求めてメモリ７１に記憶しておく。

以上の数値から次の式（Ｅ３）を用いて、筒内に流入するガス量Ｍｃｌｄを算出する。式（Ｅ３）は気体状態式である。なおＲは気体定数、Ｖｃｌｄはシリンダの容積とする。（Ｅ３）に示されているように、筒内に流入するガス量Ｍｃｌｄの算出のために吸気圧Ｐｍと吸気温度Ｔｍとが用いられる。
Ｍｃｌｄ＝Ｐｍ・Ｖｃｌｄ・ｂ／（Ｒ・Ｔｍ）（Ｅ３）

次に吸気側マニホールド３５に流入する新気量ＭＤｔｈを算出する。そのためにエアフロメータ３１によって流量Ｍａｆｍを計測する。そして吸気圧センサ３３によって計測された現在の吸気圧と１サイクル前の吸気圧との差をΔＰとして算出する。以上の数値から次の式（Ｅ４）を用いて、吸気側マニホールド３５に流入する新気量ＭＤｔｈを算出する。式（Ｅ４）は吸気管３内の質量保存側を表している。なおＶＩＮは吸気管の容積であり、ｃは気筒数である。
Ｍａｆｍ・２／ｃ−ＭＤｔｈ＝ΔＰ・ＶＩＮ／（Ｔｍ・Ｒ）（Ｅ４）

次に吸気側マニホールド３５に流入するＥＧＲガス量を算出する。以上で求めた数値から、次の式（Ｅ５）を用いて吸気側マニホールド３５に流入するＥＧＲガス量Ｍｅｇｒを算出する。式（Ｅ５）は吸気側マニホールド３５内の質量保存側を表している。式（Ｅ５）に示されているように、吸気側マニホールド３５に流入するＥＧＲガス量Ｍｅｇｒは、基本的には筒内に流入するガス量Ｍｃｌｄと吸気側マニホールド３５に流入する新気量ＭＤｔｈの差分であり、これをΔＰを含む項で補正することによって得られる。
Ｍｅｇｒ＝Ｍｃｌｄ―ＭＤｔｈ＋ΔＰ・Ｖｍ／（Ｔｍ・Ｒ）（Ｅ５）

最後に、排気管４に装備されたＡ／Ｆセンサ４１で計測されたＡ／Ｆ値を用いて、上で求めた吸気側マニホールド３５に流入するＥＧＲガス量Ｍｅｇｒのうちの酸素分の重量を算出する。そして、その値を還流酸素重量とする。以上が還流酸素重量の算出方法である。

上で筒内に流入するガス量Ｍｃｌｄを排気ガス流量に置きなおしてもよい。その際、排気ガス流量は排気管４に排ガス流量センサを装備して、それによって計測してもよい。また排気ガス流量は、エアフロメータ３１によって計測された新気量を排気温度及び排気圧力によって補正して得られた値としてもよい。この目的のために排気管４に排気圧力センサと排気温度センサを装備すればよい。

なお図２の手順Ｓ７０では空気過剰率が１以下であるか否かを判断したが、ここで１を用いず、この値として例えば１から１．２までの値を用いてもよい。例えばこの値をより大きく設定した場合、より早くＳ９０を実行できて、より迅速にリッチ雰囲気が形成できる。またこの値をより小さく設定した場合、より長い期間Ｓ８０を実行することとなり、トルクショックの危険を回避できる可能性が高まる。このようにこの値を柔軟に設定することによって、個々の状況に適して、トルクショックの危険を回避することを優先するか、より迅速にリッチ雰囲気を形成することを優先するかを選択できる。

上記実施例におけるＳ６０の手順がトルク相当値算出手段を構成する。Ｓ４０の手順が燃焼率算出手段を構成する。Ｓ８０の手順が噴射量算出手段を構成する。Ｓ２０の手順が酸素量推定手段を構成する。

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実施形態の構成図。燃焼切り替え時の噴射量算出の処理手順を示すフローチャート。本発明による吸気スロットル開度、ＥＧＲバルブ開度、噴射量指令値、空気過剰率、空燃比、トルクの時間推移を示す図。従来技術による吸気スロットル開度、ＥＧＲバルブ開度、噴射量指令値、空気過剰率、空燃比、トルクの時間推移を示す図。燃焼率と空気過剰率との関係を示す図。

符号の説明

１排気浄化装置
２ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３吸気管（吸気通路）
４排気管（排気通路）
５排気還流管（ＥＧＲ管、排気還流通路）
６吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒、ＬＮＴ）
７ＥＣＵ
２１インジェクタ
２２エンジン回転数センサ
３１エアフロメータ
３２吸気スロットル
３３吸気圧センサ
３４吸気温度センサ
３５吸気側マニホールド
４１Ａ／Ｆセンサ
７１メモリ

Claims

排気通路に装備されて、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
リーン雰囲気における筒内での燃料の燃焼量であるトルク相当値を算出するトルク相当値算出手段と、
燃焼率を算出する燃焼率算出手段と、
前記燃焼率算出手段によって算出された前記燃焼率と前記トルク相当値算出手段によって算出された前記トルク相当値とから燃料の噴射量を算出する噴射量算出手段とを備え、
前記燃焼率算出手段による前記燃焼率の算出においては、前記内燃機関における１回前の燃料の噴射における噴射量と今回の酸素量とから算出される空気過剰率が用いられることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
前記噴射量算出手段は、前記空気過剰率が所定値より小さい場合は、前記噴射量をリッチ雰囲気における所定の目標噴射量に設定する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記排気通路から吸気通路へ排気を還流する排気還流通路を備え、
前記燃焼率算出手段は、前記吸気通路への吸入空気量と前記排気還流通路への排気の還流量とから前記内燃機関の筒内の酸素量を推定する酸素量推定手段を備えた請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記酸素量推定手段において、前記排気の還流量は、前記内燃機関の筒内へ吸入されるガス量と前記吸気通路への吸気量との差分から算出する請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
前記酸素量推定手段において、前記内燃機関の筒内へ吸入されるガス量は、吸気側マニホールドにおける圧力と温度とから算出する請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。