JP2012062864A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】機関排気通路内に炭化水素供給弁15と、排気浄化触媒13と空燃比センサ24,25とが配置される。排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度が200ppm以上の予め定められた範囲内の振幅および5秒以下の予め定められた範囲内の周期でもって振動せしめられ、それによって排気ガス中に含まれるNOxが排気浄化触媒13において還元せしめられる。このとき空燃比センサ24,25によりベース空燃比を検出可能なベース空燃比検出可能期間ΔDtが求められ、このベース空燃比検出可能期間ΔDt内に空燃比センサ24,25により検出された排気ガスの空燃比がベース空燃比とされる。
【選択図】図25
Description
本発明の目的は、排気浄化触媒の温度が高温になっても高いNOx浄化率を得ることができかつベース空燃比を確実に検出することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
図10は図4に示される空燃比(A/F)inの変化を拡大して示している。なお、前述したようにこの排気浄化触媒13への流入排気ガスの空燃比(A/F)inの変化は同時に排気浄化触媒13に流入する炭化水素の濃度変化を示している。なお、図10においてΔHは排気浄化触媒13に流入する炭化水素HCの濃度変化の振幅を示しており、ΔTは排気浄化触媒13に流入する炭化水素濃度の振動周期を示している。
即ち、本発明による実施例では一般的な圧縮着火式内燃機関と同様にアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基づいて燃焼室2内に噴射すべき燃焼用燃料の噴射量Qが算出され、この算出された噴射量Qに従って燃料噴射弁3から燃焼室2内に燃料が噴射される。この場合、この噴射量Qに対する燃焼室2内への吸入空気量GAの比(GA/Q)を示すベース空燃比(A/F)bには機関の運転状態に応じて変化する最適値が存在しており、ベース空燃比(A/F)bがこの最適値となるようにスロットル弁10の開度およびEGR制御弁17の開度が制御されている。
図24を参照するとまず初めにステップ60において噴射量Qが算出され、次いでステップ61において燃料噴射弁3から噴射量Qの燃焼用燃料が噴射される。次いでステップ62ではスロットル弁10の開度が制御される。次いでステップ63では図21(A)に示されるマップからEGR制御弁17の基準開度θが算出され、次いでステップ63では図23(B)に示されるマップから学習値Δθが算出される。次いでステップ64では基準開度θに学習値Δθを加算することにより最終的な開度θt(=θ+Δθ)が算出され、ステップ65ではEGR制御弁17の開度がこの開度θtとされる。次いでステップ66では炭化水素供給弁15からの炭化水素の供給制御が行われる。
図25を参照するとまず初めにステップ70において予め定められている学習時期に到達したか否かが判別される。予め定められている学習時期に到達したときにはステップ71に進んで機関が定常運転状態にあるか否かが判別される。機関が定常運転状態にあるときにはステップ72に進んで図23(A)に示されるマップからベース空燃比検出可能期間ΔDtが存在しているか否か、即ちベース空燃比の学習が可能であるか否かが判別される。
Δθij←Kij・((A/F)t−(A/F)b)
ここで比例定数Kijは、ベース空燃比を最適なベース空燃比(A/F)bとするのに必要なEGR制御弁17の開度の補正量、即ち学習値Δθijと最適なベース空燃比(A/F)bに対する空燃比のずれ量((A/F)t−(A/F)b)との関係を示しており、この比例定数Kijは図23(C)に示すように各学習領域に対して予め設定されている。
さて、前述したように図22においてΔAtは空燃比センサ24,25の出力電圧(V)がベース空燃比よりもリッチ側の空燃比を示している期間を示しており、従ってこの期間ΔAtでは空燃比センサ24,25によってベース空燃比を検出することができない。従って本発明ではこの期間ΔAtは、ベース空燃比を検出しえないためにベース空燃比の検出を禁止するベース空燃比検出禁止期間と称されている。
図27を参照するとまず初めにステップ80において予め定められている学習時期に到達したか否かが判別される。予め定められている学習時期に到達したときにはステップ81に進んで機関が定常運転状態にあるか否かが判別される。機関が定常運転状態にあるときにはステップ82に進んで炭化水素の噴射圧Pが検出される。
ΔDtij←KA・ΔT−KB・ΔAtij
次いでステップ87ではベース空燃比検出可能期間ΔDtが正であるか否か、即ちベース空燃比の学習が可能であるか否かが判別される。
Δθij←Kij・((A/F)t−(A/F)b)
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
12 排気管
13 排気浄化触媒
14 パティキュレートフィルタ
15 炭化水素供給弁
24,25 空燃比センサ
Claims (9)
- 機関排気通路内に排気ガス中に含まれるNOxと改質された炭化水素とを反応させるための排気浄化触媒を配置し、該排気浄化触媒の排気ガス流通表面上には貴金属触媒が担持されていると共に該貴金属触媒周りには塩基性の排気ガス流通表面部分が形成されており、該排気浄化触媒は、排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を予め定められた範囲内の振幅および予め定められた範囲内の周期でもって振動させると排気ガス中に含まれるNOxを還元する性質を有すると共に、該炭化水素濃度の振動周期を該予め定められた範囲よりも長くすると排気ガス中に含まれるNOxの吸蔵量が増大する性質を有しており、該炭化水素の流通する機関排気通路内に排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、機関運転時に排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度を上記予め定められた範囲内の振幅および上記予め定められた範囲内の周期でもって振動させると共に、このとき該空燃比センサによりベース空燃比を検出可能なベース空燃比検出可能期間が求められ、該ベース空燃比検出可能期間内に該空燃比センサにより検出された排気ガスの空燃比がベース空燃比とされる内燃機関の排気浄化装置。
- 機関運転時に排気浄化触媒に流入する炭化水素の濃度が上記予め定められた範囲内の振幅および上記予め定められた範囲内の周期でもって振動せしめられているときに炭化水素の噴射圧が検出され、検出された該炭化水素の噴射圧が高くなるほどベース空燃比検出可能期間が増大される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 炭化水素濃度の振動周期と、ベース空燃比を検出しえないためにベース空燃比の検出を禁止するベース空燃比検出禁止期間とが機関の運転状態に応じて予め記憶されており、該振動周期および該ベース空燃比検出禁止期間を上記炭化水素の噴射圧により補正することによってベース空燃比検出可能期間が算出される請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記ベース空燃比検出可能期間が各機関の運転状態に対して予め記憶されている請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記空燃比センサにより検出された空燃比に基づいてベース空燃比の学習制御が行われる請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記排気浄化触媒内において排気ガス中に含まれるNOxと改質された炭化水素とが反応して窒素および炭化水素を含む還元性中間体が生成され、上記炭化水素濃度の振動周期は還元性中間体を生成し続けるのに必要な振動周期である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記炭化水素濃度の振動周期が0.3秒から5秒の間である請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記貴金属触媒は白金Ptと、ロジウムRhおよびパラジウムPdの少くとも一方とにより構成される請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 上記排気浄化触媒の排気ガス流通表面上にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又は希土類又はNOxに電子を供与しうる金属を含む塩基性層が形成されており、該塩基性層の表面が上記塩基性の排気ガス流通表面部分を形成している請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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