JP2015135077A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの気筒群(バンク1,2)の両者に対するリッチスパイクを同時に開始する(ステップ110)。リッチスパイクの開始に際し、各バンクに接続されたNSR触媒に導入すべき還元剤の量が算出される(ステップ120)。還元剤量の差が小さいか否かが判定される(ステップ130)。還元剤量差が閾値以下であると判定された場合、両バンクの目標空燃比が同一値に設定される(ステップ140)。還元剤量差が閾値を上回ると判定された場合、バンク1とバンク2の目標空燃比が異なる値に設定される(ステップ150)。これにより、バンク1とバンク2に対するリッチスパイクを同時刻に終了させる。
【選択図】図5
Description
複数の気筒群を有する内燃機関の各気筒群に独立して接続された排気通路と、
前記排気通路毎に設けられ、前記内燃機関のリーン燃焼時に排気中のNOxを吸蔵し、前記内燃機関のリッチ燃焼時に吸蔵したNOxを還元し浄化するNOx触媒と、
前記気筒群の空燃比を一斉にストイキよりもリッチ側に設定してリッチスパイクを開始する際に各NOx触媒に導入すべき還元剤の量を算出し、前記リッチスパイクの実行に際しては算出した還元剤量の多いNOx触媒におけるNOxの還元速度を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒におけるNOxの還元速度よりも速めることにより、前記リッチスパイクの終了タイミングを前記気筒群の間で一致させるように構成された制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒に接続された気筒群の空燃比を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒に接続された気筒群の空燃比よりもリッチ側に設定するように構成されていることを特徴とする。
前記内燃機関の各気筒には、総燃料量に対する噴射割合を制御可能に構成されたポートインジェクタと筒内インジェクタとが設けられ、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒に接続された気筒群の筒内インジェクタの噴射割合を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒に接続された気筒群の筒内インジェクタの噴射割合に比べて高めるように構成されていることを特徴とする。
前記NOx触媒は、その床温をそれぞれ独立して制御可能に構成され、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒の床温を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒の床温に比べて上昇させるように構成されていることを特徴とする
前記NOx触媒の下流には、前記NOx触媒によるNOx還元反応の生成物の濃度を検出する濃度検出手段がそれぞれ設けられ、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒におけるNOxの還元速度を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒におけるNOxの還元速度よりも速めるリッチスパイクの実行中に検出した前記生成物の濃度に基づいて各NOx触媒の性能を比較し、各NOx触媒の性能が同等である場合には、前記リッチスパイクの次回の実行の際にはNOx触媒におけるNOxの還元速度の独立制御を禁止して、前記気筒群を一律に制御するように構成されていることを特徴とする。
先ず、図1乃至図5参照しながら、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、実施の形態1のシステム構成を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、車両等に搭載される内燃機関10を備えている。内燃機関10の各気筒には、気筒内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ12が配置されている。筒内インジェクタ12の代わりに、吸気ポート(図示しない)に燃料を噴射するポートインジェクタが配置されていてもよい。
本実施の形態においては、燃費低減の観点から、内燃機関10の目標空燃比をストイキよりもリーン側の値(例えばA/F=25.0)に設定するリーン燃焼運転を行う。リーン燃焼運転中に三元触媒16を通り抜けたNOxは、NSR触媒18に流入して吸蔵される。同様に、三元触媒24を通り抜けたNOxは、NSR触媒26に吸蔵される。ここで、NSR触媒に吸蔵されたNOxの量(以下「NOx吸蔵量」と称す。)がそのNSR触媒の吸蔵許容値を超えると、排気中のNOxがNSR触媒をも通り抜けて大気中に排出されてしまう。そのため、本実施の形態においては、バンク1とバンク2の目標空燃比を一時的にストイキよりもリッチ側の値に設定して、NSR触媒18,26に吸蔵したNOxを放出させるリッチスパイクを実行する。
本実施の形態において、リッチスパイクは、バンク1とバンク2の目標空燃比をこの値からリーン側の値(例えばA/F=25.0)に戻すことにより終了する。このリッチスパイクの終了タイミングに関し、図2および図3を参照しながら説明する。図2および図3は、リッチスパイクの終了タイミングに関する問題点を説明するための図である。なお、これらの図において、バンク1とバンク2の両者に対するリッチスパイクは、時刻t0において開始される。また、これらの図の説明において、NSR触媒18,26のNOx吸蔵量とは、この時刻t0における値を示している。
次に、図5を参照しながら、上述した機能を実現するための具体的な処理について説明する。図5は、実施の形態1において、ECU60により実行されるリッチスパイクのルーチンを示すフローチャートである。なお、図5に示すルーチンは、定期的に繰り返して実行されるものとする。
また、ECU60が図5のステップ110〜160の処理を実行することにより、同発明における「制御手段」が実現される。
次に、図6を参照しながら、本発明の実施の形態2について説明する。なお、本実施の形態の説明においては、実施の形態1との共通部分についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態1と異なる部分について重点的に説明するものとする。
図6は、実施の形態2のシステム構成を模式的に示す図である。図6に示すように、本実施形態のシステムは、気筒内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ12の他に、吸気ポート(図示しない)に燃料を噴射するポートインジェクタ32を気筒毎に備えている。これらのポートインジェクタ32は、ECU60の出力側に接続されている。ECU60は、総燃料量に対する筒内インジェクタ12の噴射割合(以下「直噴割合」ともいう)を設定するように構成されている。
上記実施の形態1においては、リッチスパイク中に各NSR触媒に導入すべき還元剤量を算出し、これらの還元剤量の差が閾値を上回る場合、バンク1とバンク2の目標空燃比を異なる値に設定した。本実施の形態においては、該還元剤量差が閾値を上回る場合、直噴割合をバンク毎に設定して、実施の形態1と同様の機能を実現させる。なお、バンク1とバンク2の目標空燃比は同一値に設定する。
次に、図7を参照しながら、本発明の実施の形態7について説明する。なお、本実施の形態の説明においては、実施の形態1との共通部分についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態1と異なる部分について重点的に説明するものとする。
図7は、実施の形態3のシステム構成を模式的に示す図である。図7に示すように、本実施形態のシステムは、排気通路14に設けられた過給機のタービン34と、タービン34をバイパスする排気バイパス通路36と、排気バイパス通路36に設けられたWGV(Waste Gate Valve)38とを備えている。また、本実施形態のシステムは、排気通路22に設けられた過給機のタービン40と、タービン40をバイパスする排気バイパス通路42と、排気バイパス通路42に設けられたWGV44とを備えている。
上記実施の形態1においては、リッチスパイク中に各NSR触媒に導入すべき還元剤量を算出し、これらの還元剤量の差が閾値を上回る場合、バンク1とバンク2の目標空燃比を異なる値に設定した。本実施の形態においては、該還元剤量差が閾値を上回る場合、リッチスパイク中のNSR触媒18,26の床温を異なる値に制御して、実施の形態1と同様の機能を実現させる。NSR触媒上で進行するNOxの還元反応は、NSR触媒の床温が高くなるほど活性化する。そのため、NSR触媒の床温を適正な範囲内で上昇させれば、NSR触媒におけるNOxの還元速度を速めることができる。
次に、図8を参照しながら、本発明の実施の形態4について説明する。なお、本実施の形態の説明においては、実施の形態1との共通部分についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態1と異なる部分について重点的に説明するものとする。
図8は、実施の形態4のシステム構成を模式的に示す図である。図8に示すように、本実施形態のシステムは、NSR触媒18とSCR触媒20の間に設けられたNOxセンサ54と、NSR触媒26とSCR触媒28の間に設けられたNOxセンサ56と、を備えている。NOxセンサ54,56は、排気中のNOx濃度に加えて、NH3濃度をも検出可能に構成されている。
上記実施の形態1においては、リッチスパイク中に各NSR触媒に導入すべき還元剤量を算出し、この還元剤量差に応じて各バンクの目標空燃比を設定した。しかし、この還元剤量は、NSR触媒18,26のNOx吸蔵能力やNOx還元能力の推定値であり必ずしも正確ではない。そのため、例えば、還元剤量差が閾値を上回ると判定されたにも関わらず、NSR触媒18,26の実際のNOx吸蔵能力やNOx還元能力が同等と見做せる場合もある。
12 筒内インジェクタ
14,22 排気通路
16,24 三元触媒
18,26 NSR触媒
20,28 SCR触媒
32 ポートインジェクタ
54,56 NOxセンサ
60 ECU
前記NOx触媒の下流には、前記NOx触媒によるNOx還元反応の生成物の濃度を検出する濃度検出手段がそれぞれ設けられ、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒におけるNOxの還元速度を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒におけるNOxの還元速度よりも速めるリッチスパイクの実行中に検出した前記生成物の濃度に基づいてNOx触媒のNOx吸蔵能力およびNOx還元能力の少なくとも一方を表すNOx触媒の性能をNOx触媒間で比較し、各NOx触媒の性能が同等である場合には、前記リッチスパイクの次回の実行の際にはNOx触媒におけるNOxの還元速度の独立制御を禁止して、前記気筒群を一律に制御するように構成されていることを特徴とする。
上記実施の形態1においては、リッチスパイク中に各NSR触媒に導入すべき還元剤量を算出し、これらの還元剤量の差が閾値を上回る場合、バンク1とバンク2の目標空燃比を異なる値に設定した。本実施の形態においては、該還元剤量差が閾値を上回る場合、バンク1とバンク2の目標空燃比を異なる値に設定するのではなく、直噴割合をバンク毎に設定して、実施の形態1と同様の機能を実現させる。なお、本実施の形態においては、当該リッチスパイク中におけるバンク1とバンク2の目標空燃比を同一値に設定する。
上記実施の形態1においては、リッチスパイク中に各NSR触媒に導入すべき還元剤量を算出し、これらの還元剤量の差が閾値を上回る場合、バンク1とバンク2の目標空燃比を異なる値に設定した。本実施の形態においては、該還元剤量差が閾値を上回る場合、バンク1とバンク2の目標空燃比を異なる値に設定するのではなく、リッチスパイク中のNSR触媒18,26の床温を異なる値に制御して、実施の形態1と同様の機能を実現させる。NSR触媒上で進行するNOxの還元反応は、NSR触媒の床温が高くなるほど活性化する。そのため、NSR触媒の床温を適正な範囲内で上昇させれば、NSR触媒におけるNOxの還元速度を速めることができる。
Claims (5)
- 複数の気筒群を有する内燃機関の各気筒群に独立して接続された排気通路と、
前記排気通路毎に設けられ、前記内燃機関のリーン燃焼時に排気中のNOxを吸蔵し、前記内燃機関のリッチ燃焼時に吸蔵したNOxを還元し浄化するNOx触媒と、
前記気筒群の空燃比を一斉にストイキよりもリッチ側に設定してリッチスパイクを開始する際に各NOx触媒に導入すべき還元剤の量を算出し、前記リッチスパイクの実行に際しては算出した還元剤量の多いNOx触媒におけるNOxの還元速度を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒におけるNOxの還元速度よりも速めることにより、前記リッチスパイクの終了タイミングを前記気筒群の間で一致させるように構成された制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒に接続された気筒群の空燃比を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒に接続された気筒群の空燃比よりもリッチ側に設定するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記内燃機関の各気筒には、総燃料量に対する噴射割合を制御可能に構成されたポートインジェクタと筒内インジェクタとが設けられ、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒に接続された気筒群の筒内インジェクタの噴射割合を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒に接続された気筒群の筒内インジェクタの噴射割合に比べて高めるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記NOx触媒は、その床温をそれぞれ独立して制御可能に構成され、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒の床温を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒の床温に比べて上昇させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記NOx触媒の下流には、前記NOx触媒によるNOx還元反応の生成物の濃度を検出する濃度検出手段がそれぞれ設けられ、
前記制御手段は、算出した還元剤量の多いNOx触媒におけるNOxの還元速度を、算出した還元剤量の少ないNOx触媒におけるNOxの還元速度よりも速めるリッチスパイクの実行中に検出した前記生成物の濃度に基づいて各NOx触媒の性能を比較し、各NOx触媒の性能が同等である場合には、前記リッチスパイクの次回の実行の際にはNOx触媒におけるNOxの還元速度の独立制御を禁止して、前記気筒群を一律に制御するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至4何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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