JP2016031034A - 内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化装置のＤＯＣに吸着された燃料に含まれる硫黄を除去するため、ＤＯＣを加熱すると、白煙となるＳＯ_３の排出量が増大してしまう。
【解決手段】酸化触媒コンバーター２９ａを含む排気浄化装置２９が組み込まれた本発明の内燃機関の運転制御装置は、酸化触媒コンバーターに吸着される硫黄成分の量を取得する手段１６ｈと、酸化触媒コンバーターの床温Ｔ_Ｃを取得する手段３０と、排気に含まれる酸素濃度を制御するための手段とを具え、排気に含まれる酸素濃度を制御するための前記手段は、酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分の量が所定量以上かつ酸化触媒コンバーターの床温が所定温度Ｔ_Ｒ未満の場合、排気に含まれる酸素濃度Ａ_Ｏをより高く制御する一方、酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分の量が所定量以上かつ酸化触媒コンバーターの床温が所定温度以上かつ酸素濃度が所定値以下の揚合、排気に含まれる一酸化炭素濃度をより高く制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、酸化触媒コンバーターを有する排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の運転制御装置に関する。

燃料中に含まれる硫黄は、内燃機関からの排気の浄化に悪影響を与えるばかりではなく、それ自体も硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）に変化して酸性雨などの大気汚染の原因となるため、硫黄濃度をできるだけ低減させた各種燃料が供給されている。しかしながら、燃料中の硫黄濃度を完全に０にすることは経済的にも現実的にも困難なため、内燃機関に組み込まれる排気浄化装置においても、排気に含まれるＳＯ_Ｘに対して種々の対策が取られている。例えば、特許文献１には軽油を燃料とする圧縮添加方式の内燃機関が開示されている。この内燃機関には、ディーゼル酸化触媒コンバーター（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalytic converter）と、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）とを有する排気浄化装置が組み込まれている。引用文献１においては、内燃機関の燃料消費量に基づいてＤＯＣに吸着される二酸化硫黄（ＳＯ_２）の量を推定し、これが所定量以上となった場合、排気温を上昇させることによりＤＯＣを加熱してＳＯ_２をＤＯＣから離脱させるようにしている。この場合、排気温を上昇させるための燃料の添加に伴って生成する三酸化硫黄（ＳＯ_３）により、排気が白煙となって大気に放出されてしまうのを防止するため、ＤＯＣの昇温速度を緩やかに上昇させつつ、その加熱温度の上限を規定している。これにより、白煙の原因となるＳＯ_３の生成が起こりにくくなるように配慮している。

特開２０１３−０２９０３８号公報

ＤＯＣの床温がおよそ３００℃を越えると、ＤＯＣに吸着したＳＯ_２が急速に酸化してＳＯ_２の生成割合よりも白煙の原因となるＳＯ_３の生成割合が増大する傾向にあることが一般的に知られている。

特許文献１に開示された従来の内燃機関においては、ＤＯＣの床温が低い場合、ＤＯＣに吸着したＳＯ_２を離脱させるためにＤＯＣの床温を上昇させる必要がある。このために排気温を上昇させる必要性から燃料の消費量が増えてしまい、燃費の悪化につながってしまう。しかも、ＤＯＣの床温が上昇することによって、ＳＯ_３の生成量も相対的に増える傾向となり、大気中に排出されるＳＯ_３の量をそれほど低減させることができなかった。

本発明の目的は、ＤＯＣの床温が低温であっても、ＤＯＣに吸着されたＳＯ_２をＳＯ_３へと酸化させることなく離脱させることにより、ＳＯ_３の排出量を従来のものよりも低減させることができる内燃機関の運転制御装置を提供することにある。

酸化触媒コンバーターを含む排気浄化装置が組み込まれた本発明による内燃機関の運転制御装置は、前記酸化触媒コンバーターに吸着される硫黄成分の量を取得する手段と、前記酸化触媒コンバーターの床温を取得する手段と、排気に含まれる酸素濃度を制御するための手段とを具え、排気に含まれる酸素濃度を制御するための前記手段は、前記酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分の量が所定量以上かつ前記酸化触媒コンバーターの床温が所定温度未満の場合、排気に含まれる酸素濃度をより高く制御することを特徴とするものである。

本発明においては、酸化触媒コンバーターの硫黄成分の吸着量が多く、酸化触媒コンバーターの床温が所定温度、例えば３２０℃よりも低い場合、排気中の酸素濃度を高く制御する。これにより、酸化触媒コンバーターの硫黄成分の吸着量が減少することとなるが、酸化触媒コンバーターの床温が低いため、硫黄成分の酸化速度が遅く、もっぱらＳＯ_２となって酸化触媒コンバーターから離脱し、ＳＯ_３の生成量が少なく維持される。結果として、触媒コンバーターの床温が低温であっても大気中に排出されるＳＯ_３の量が従来のものよりも減少する。

本発明による内燃機関の運転制御装置において、排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置がさらに組み込まれ、排気に含まれる酸素濃度を制御するための前記手段が、燃料噴射量と、スロットル開度と、ＥＧＲ開度とのうちの少なくとも１つを制御するものであってよい。

排気中の一酸化炭素濃度を制御するための手段をさらに具え、この排気中の一酸化炭素濃度を制御するための前記手段は、酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分の量が所定量以上かつ酸化触媒コンバーターの床温が所定温度以上かつ酸素濃度が所定値以下の揚合、排気に含まれる一酸化炭素濃度をより高く制御するものであってよい。

排気中の一酸化炭素濃度を制御するための前記手段は、燃料噴射量と、その燃料噴射時期と、スロットル開度と、ＥＧＲ開度とのうちの少なくとも１つを制御するものであってよい。

酸化触媒コンバーターの床温の所定温度は、ＳＯ_３の生成が急激に増加し始める最低温度、例えば３２０℃程度であることが有効であり、酸化触媒コンバーターが酸化セリウム（ＣeＯ_２）を含むものであってよい。

本発明の内燃機関の運転制御装置によると、酸化触媒コンバーターの床温を上昇せずとも酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分をＳＯ_２として離脱させることができ、従来のものよりもＳＯ_３の生成を抑制することができる。結果として、燃費の悪化を回避することも可能となる。

燃料噴射量を減量するか、スロットル開度を増大するか、ＥＧＲ開度を低減するか、何れか少なくも１つを実行した場合、排気に含まれる酸素濃度を容易に高めることができる。

酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄の量が所定量以上かつ酸化触媒コンバーターの床温が所定温度以上かつ酸素濃度が所定値以下の揚合、排気に含まれる一酸化炭素濃度をより高く制御することにより、次のような効果を得ることができる。すなわち、水性ガスシフト反応によって酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分がＳＯ_３ではなく、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）となり、最終的にＳＯ_２へと変化して酸化触媒コンバーターから離脱する。結果として、白煙の原因となるＳＯ_３の排出量を従来のものよりも削減することができる。

燃料噴射量を増量するか、燃料噴射時期を遅らせるか、スロットル開度を低減するか、ＥＧＲ開度を増大するか、何れか少なくとも１つを実行した場合、排気中の一酸化炭素濃度を容易に高めることができる。

酸化触媒コンバーターの床温の所定温度をおよそ３２０℃程度に設定した場合、ＳＯ_３の生成を最小限に抑えることができる。

酸化触媒コンバーターがＣeＯ_２を含む場合、硫黄の水性ガスシフト反応が促進される結果、酸化触媒コンバーターの床温が所定温度以上であっても、ＳＯ_３の生成を抑制することができる。

本発明を圧縮添加方式の内燃機関に応用した一実施形態の概念図である。 図１に示す実施形態の主要部の制御ブロック図である。 触媒コンバーターの床温とＳＯ_２転換率との関係を表すグラフである。 ＤＯＣの床温と、排気中の酸素濃度と、ＤＯＣの硫黄成分の吸着量との関係を模式的に表すマップである。 図１に示す実施形態おいて、ＤＯＣの硫黄成分の吸着量の変化を模式的に表すグラフである。 図１に示す実施形態における制御手順を表すフローチャートである。

本発明による内燃機関の運転制御装置を圧縮添加方式の内燃機関に適用した一実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、ガソリンやアルコールまたは液化天然ガスなどを燃料とし、点火プラグを用いた火花点火方式の内燃機関に対しても応用することができることは言うまでもない。

本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類などもその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。

本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火方式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得るものである。燃焼室１２に臨む吸気ポート１３ａおよび排気ポート１３ｂが形成されたシリンダーヘッド１３には、吸気弁１４ａおよび排気弁１４ｂを含む図示しない動弁機構と、先の燃料噴射弁１１とが組み込まれている。

本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油を圧縮行程の終了直前、つまりピストン１５の圧縮上死点直前にのみ燃焼室１２内に直接噴射する直噴単噴射型式のものである。しかしながら、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程の途中においてにも噴射する多噴射型式のものや、吸気ポート１３ａ内に噴射するポート噴射形式のものなどを採用することも可能である。

燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に供給される燃料の噴射量および噴射時期ならびに噴射モードは、運転者によるアクセルペダル１６の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１７により制御される。アクセルペダル１６の踏み込み量は、アクセル開度センサー１８により検出され、その検出情報がＥＣＵ１７に出力される。

ＥＣＵ１７は、周知のワンチップマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるＥＣＵ１７は、アクセル開度センサー１８や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両およびエンジン１０の運転状態を判定する運転状態判定部１６ａと、燃料噴射設定部１７ｂと、燃料噴射弁駆動部１７ｃとを有する。

燃料噴射設定部１７ｂは、運転状態判定部１７ａにて判定した車両の運転状態に基づき、エンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料噴射量と、その噴射時期と、噴射モードとを設定する。ＥＣＵ１７の燃料噴射弁駆動部１７ｃは、この燃料噴射設定部１７ｂにて設定された燃料噴射量に対応した燃料が設定された噴射時期に設定された噴射モードにて噴射されるように、燃料噴射弁１１を駆動する。

吸気ポート１３ａに連通する吸気通路１９には、この吸気通路１９の開度を調整するためのスロットル弁２０が組み込まれている。スロットル開度、すなわちスロットル弁２０の開度は、アクセル開度センサー１８によって検出されるアクセルペダル１６の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１７のスロットル開度設定部１７ｄにて設定される。そして、このスロットル開度設定部１７ｄにて設定された開度となるように、ＥＣＵ１７のスロットル弁駆動部１７ｅがスロットルアクチュエーター２１を介してスロットル弁２０の駆動を行う。

ピストン１５が往復動するシリンダーブロック２２には、クランク角センサー２３が取り付けられている。このクランク角センサー２３は、連接棒２４を介してピストン１５が連結されるクランク軸２５の回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１７に出力する。ＥＣＵ１７は、クランク角センサー２３からの情報に基づいてクランク軸２５の回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。

エンジン１０の排気ポート１３ｂには排気通路２６が連通している。このエンジン１０には、排気通路２６を流れる排気の一部を吸気通路１９へと導くＥＧＲ装置２７と、排気タービン式過給機（以下、単に過給機と記述する）２８と、排気浄化装置２９とが組み込まれている。

排気中に含まれるＮＯ_Ｘ、すなわち窒素酸化物の発生量を抑制するためのＥＧＲ装置２７は、ＥＧＲ通路３０と、ＥＧＲ制御弁３１とを具えている。ＥＧＲ通路３０は、後述する過給機２８のタービン２８ａとシリンダーヘッド１３との間の排気通路２６に一端が連通すると共に他端がスロットル弁２０とシリンダーヘッド１３との間の吸気通路１９に連通している。吸気通路１９とＥＧＲ通路３０との接続部分に近接したＥＧＲ通路３０の一端側に配され、ＥＣＵ１７によりその作動が制御されるＥＧＲ制御弁３１は、車両の運転状態に基づき、ＥＧＲ通路３０から吸気通路１９へと還流される排気の流量を制御する。

ＥＣＵ１７のＥＧＲ量設定部１７ｆは、排気通路２６からＥＧＲ通路３０を介して燃焼室１２内に還流すべきＥＧＲ量をエンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいて設定する。さらに、このＥＧＲ量と、ＥＧＲ通路３０の一端側の吸気圧と他端側の排気圧との比とに基づいてＥＧＲ開度、すなわちＥＧＲ制御弁３１の開度を設定し、これをＥＣＵ１７のＥＧＲ制御弁駆動部１７ｇに出力する。ＥＧＲ制御弁駆動部１７ｇは、ＥＧＲ制御弁３１の開度をＥＧＲ量設定部１７ｆにて設定された開度となるように、ＥＧＲ制御弁３１を駆動する。なお、車両の運転状態がＥＧＲ運転領域外にある場合、ＥＧＲ量設定部１７ｆはＥＧＲ制御弁３１の開度を０に設定し、ＥＧＲ通路３０を閉止した状態に維持する。

過給機２８は、排気通路２６を流れる排気の運動エネルギーを利用して燃焼室１２への過給を行い、吸気密度を高め、吸気流量を増加させるためのものである。この過給機２８は、排気通路２６に組み込まれたタービン２８ａと、このタービン２８ａと一体に回転するコンプレッサー２８ｂとで主要部が構成されている。コンプレッサー２８ｂは、スロットル弁２０よりも上流側の吸気通路１９に組み込まれている。

過給機２８のコンプレッサー２８ｂとスロットル弁２０との間の吸気通路１９には、高温の排気にさらされるタービン２８ａ側からの伝熱によりコンプレッサー２８ｂを介して加熱される吸気温を低下させるためのインタークーラー３２が組み込まれている。また、吸気通路１９には、ここを流れる吸気流量を検出してこれらをＥＣＵ１７に出力するエアーフローメーター３３が設けられ、これは過給機２８のコンプレッサー２８ｂよりも上流側に配されている。

燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置２９は、過給機２８のタービン２８ａよりも下流側の排気通路２６に配されている。本実施形態における排気浄化装置２９は、ＤＯＣ２９ａと、ＤＰＦ２９ｂとを有するが、ＮＯ_Ｘ触媒などの他の触媒コンバーターをさらに追加することも可能である。この排気浄化装置２９には、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃを検出してこれをＥＣＵ１７に出力する触媒温度センサー３４が付設されている。本発明における酸化触媒コンバーターの床温を取得する手段としての触媒温度センサー３４に代え、ＤＯＣ２９ａに流入する直前の排気温と、ＤＯＣ２９ａを通過した直後の排気温とに基づき、ＥＣＵ１７にてＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃを推定するようにしてもよい。また、燃料の噴射に伴う発生エネルギーに基づき、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃを推定することも可能である。要するに、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃの取得に関しては、任意の周知の手法を適宜採用することができる。

過給機２８のタービン２８ａと排気浄化装置２９との間の排気通路２６には、ここを流れる排気中の酸素濃度Ａ_Ｏを検出してこれをＥＣＵ１７に出力するＯ_２センサー３５が取り付けられている。このＯ_２センサー３５に代え、エアーフローメーター３３にて検出される吸入空気量と燃料噴射設定部１７ｂにて設定された燃料噴射量とに基づき、ＥＣＵ１７にて排気中の酸素濃度Ａ_Ｏを推定するようにしてもよい。要するに、排気中の酸素濃度Ａ_Ｏの取得に関しては、任意の周知の手法を適宜採用することが可能である。

ＥＧＲ通路３０を介して吸気通路１９内に還流される排気と共に燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、ピストン１５の圧縮上死点直前にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気が排気浄化装置２９を通って排気通路２６から大気中に排出される。

ＥＣＵ１７は、アクセル開度センサー１８，クランク角センサー２３，エアーフローメーター３３，触媒温度センサー３４，Ｏ_２センサー３５などからの検出情報に基づき、エンジン１０の運転状態を把握する。そして、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１，スロットルアクチュエーター２１，ＥＧＲ制御弁３１などの作動を制御する。

本実施形態における排気浄化装置２９においては、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが所定量、つまりあらかじめ設定した上限値Ｑ_Ｈと下限値Ｑ_Ｌとの間に維持される。これにより、排気浄化装置２９を通った排気が大気中に排出される際に白煙の原因となるＳＯ_３の排出量が少なくなるように配慮している。

エンジン１０から排出される排気中に含まれるＳＯ_２はＤＯＣ２９ａに吸着されるが、ＤＯＣ２９ａの雰囲気に応じてＳＯ_２として離脱するか、あるいはここに介在する排気中の酸素により酸化され、ＳＯ_３などのＳＯ_Ｘとなって離脱する。ここで、ＤＯＣ２９ａに吸着したＳＯ_２がそのまま離脱するか、あるいはＳＯ_３となって離脱するかは、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃおよび雰囲気中の酸素濃度Ａ_Ｏに依存する。一般的には、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが所定温、例えばおよそ３２０℃よりも低い場合、また排気中の酸素濃度Ａ_Ｏが高いほどＳＯ_２のまま離脱する反応が優位となる傾向を持つ。しかしながら、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃおよそ３２０℃を越えると、ＳＯ_２の酸化反応が急激に促進されてＳＯ_３の生成割合が急増する結果、ＳＯ_３の離脱反応が優位となってしまう。このような観点から、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃがおよそ３２０℃よりも低温の領域にある場合にのみ、排気中の酸素濃度Ａ_Ｏを高濃度化することで、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを低減させると同時に、ＳＯ_３の生成を抑えることができる。

ここで、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃと、このＤＯＣ２９ａから離脱するＳＯ_２がＳＯ_３へと変換する割合、つまりＳＯ_２→ＳＯ_３への変換率（以下、これをＳＯ_２変換率と記述する）との関係を模式的に図３に示す。この図から明らかなように、一般的なＤＯＣ２９ａでは約３２０℃前後でＳＯ_２の酸化割合、すなわちＳＯ_２転換率曲線の変曲点が存在する。このため、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃがおよそ３２０℃以下の領域にて酸素濃度Ａ_Ｏを高濃度化させることが特に有効であることが理解されよう。

なお、本実施形態ではＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃに関し、およそ３２０℃をＳＯ_２転換率曲線の変曲点として設定したが、触媒浄化装置に採用される酸化触媒コンバーターの特性や性能によって、ＳＯ_２転換率曲線の変曲点となる温度が異なることに注意されたい。

一方、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが約３２０℃以上においてＯ_２濃度が低い条件においては、水性ガスシフト反応によって排気中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）と水（Ｈ_２Ｏ）とから二酸化炭素（ＣＯ_２）と水素（Ｈ_２）とが得られる。このＨ_２と、ＤＯＣ２９ａに吸着している硫黄成分とを反応させて硫化水素（Ｈ_２Ｓ）とし、硫黄成分をＤＯＣ２９ａから離脱させる。そして、これをＤＯＣ２９ａ自体の機能により排気中に介在する酸素と反応させ、最終的にＳＯ_２およびＨ_２ＯとしてＤＯＣ２９ａから離脱させることができる。つまり、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが約３２０℃以上であってもＯ_２濃度が低い場合には、排気中を一酸化炭素雰囲気にすることによって、ＤＯＣ２９ａに吸着している硫黄成分をＳＯ_３ではなく、ＳＯ_２として離脱させることが可能である。このような水性ガスシフト反応は、特にＣeＯ_２を含む酸化触媒コンバーターを採用することによって促進させることができる。

ＥＣＵ１７の硫黄吸着量算出部１６ｈは、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃと、排気中の酸素濃度Ａ_Ｏと、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓとを関係付けた図４Ｔ_Ｃに示すようなマップを記憶している。そして、触媒温度センサー３４およびＯ_２センサー３５からの検出情報に基づき、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを算出する。この硫黄吸着量算出部１６ｈにてＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを算出する場合、例えば特開２０１３−０１９７４９号公報などで周知の硫黄濃度センサーを併用することも有効である。この場合、硫黄含有量が不明な燃料を用いるような状況であっても、より正確なＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを取得することができる。

ＥＣＵ１７は、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ以上となった場合、所定の運転状態において酸素高濃度化制御または一酸化炭素高濃度化制御の何れかを実行する。また、上述した酸素高濃度化制御または一酸化炭素高濃度化制御の実行中にＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが下限値Ｑ_Ｌ以下となった場合、これらの制御を終了する。つまり、ＥＣＵ１７は本発明における排気に含まれる酸素濃度を制御するための手段としても、また本発明における排気中の一酸化炭素濃度を制御するための手段としても機能する。

ＥＣＵ１７による酸素高濃度化制御は、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ以上かつＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが所定温度Ｔ_Ｒ、例えば３２０℃未満の場合に実行される。より具体的には、燃料噴射量の減量と、スロットル開度の増大と、ＥＧＲ開度の低下との何れか１つ以上が行われる。

また、ＥＣＵ１７による一酸化炭素高濃度化制御は、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ以上かつＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが所定温度Ｔ_Ｒ、例えば３２０℃以上かつ酸素濃度Ａ_Ｏが所定値Ａ_Ｒ以下の揚合に実行される。より具体的には、燃料噴射量と、燃料噴射時期と、スロットル開度と、ＥＧＲ開度とのうちの少なくとも１つを制御する。これらに加え、燃料噴射モードを変更することによっても排気中の一酸化炭素濃度を高めることも可能である。つまり、この一酸化炭素高濃度化制御を行わない場合に対し、一酸化炭素濃度がより高くなるように燃料噴射モードを変更すればよい。

酸素高濃度化制御または一酸化炭素高濃度化制御を実行した場合のＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓの変化を図５に示す。図５において、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈに達した時刻ｔ_１にて酸素高濃度化制御または一酸化炭素高濃度化制御が開始され、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓの低下が経時的に進行する。そして、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが下限値Ｑ_Ｌまで低下した時刻ｔ_２にて酸素高濃度化制御または一酸化炭素高濃度化制御を終了し、ＤＯＣ２９ａに対する硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓの漸増が再び始まるようになっている。図５中、二点鎖線は上述した酸素高濃度化制御や一酸化炭素高濃度化制御を行わない場合を示している。

図６を用いてこのような本実施形態におけるエンジン１０の制御手順を説明すると、まずＳ１１のステップにてＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃを取得し、Ｓ１２のステップにてＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを取得する。次いで、Ｓ１３のステップにてＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ以上であるか否かを判定する。ここで、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ以上である、すなわちＤＯＣ２９ａから硫黄を離脱させる必要があると判断した場合には、Ｓ１４のステップに移行してＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが閾値Ｔ_Ｒ未満であるか否かを判定する。ここで、ＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが閾値Ｔ_Ｒ未満である、すなわち排気中の酸素濃度Ａ_Ｏを高めてＤＯＣ２９ａから硫黄の離脱を促進させることができると判断した場合には、Ｓ１５のステップに移行し、まず一酸化炭素フラグがセットされているか否かを判断する。最初は一酸化炭素フラグがセットされていないので、Ｓ１６のステップに移行して酸素高濃度化制御を実施する。すなわち、燃料噴射量の減量と、スロットル開度の増大と、ＥＧＲ開度の低下との何れか１つ以上が実行される。同時に酸素フラグがセットされる。そして、Ｓ１７のステップにてＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを再度取得し、Ｓ１８のステップにて酸素高濃度制御により低下するＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが下限値Ｑ_Ｌ以下であるか否かを判定する。ここで、ＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが充分に低下していない、すなわちＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが下限値Ｑ_Ｌよりもまだ多く、ＤＯＣ２９ａから硫黄を離脱させる制御を継続する必要があると判断した場合には、Ｓ１４のステップに戻る。そして、上述した処理が繰り返される。

一方、先のＳ１４のステップにてＤＯＣ２９ａの床温Ｔ_Ｃが閾値Ｔ_Ｒ以上である、すなわち酸素高濃度化制御を実行できないと判断した場合には、Ｓ１９のステップに移行して排気中の酸素濃度Ａ_Ｏを取得する。そして、Ｓ２０のステップにて排気中の酸素濃度Ａ_Ｏが閾値Ａ_Ｒ以下であるか否かを判定する。ここで、排気中の酸素濃度Ａ_Ｏが閾値Ａ_Ｒ以下である、すなわち排気中の一酸化炭素濃度を高濃度化させるための一酸化炭素高濃度化制御を実施することができると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行し、まず酸素フラグがセットされているか否かを判定する。Ｓ２１のステップにて酸素フラグがセットされている、すなわち酸素高濃度化制御を終了する必要があると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行して酸素高濃度化制御を終了すると共に酸素フラグをリセットした後、Ｓ２３のステップに移行する。そして、一酸化炭素高濃度化制御を実行、すなわち燃料噴射量の増量と、燃料噴射時期の遅角化と、スロットル開度の低減と、ＥＧＲ開度の増大との何れか１つ以上を実行し、同時に一酸化炭素フラグをセットする。しかる後、先のＳ１７のステップに移行してＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓを再度取得し、上述した処理を繰り返す。

なお、先のＳ１５のステップにて一酸化炭素フラグがセットされている、すなわち一酸化炭素高濃度化制御を終了する必要があると判断した場合には、Ｓ２４のステップに移行して一酸化炭素高濃度化制御を終了すると共に一酸化炭素フラグをリセットする。そして、Ｓ１６のステップに移行して酸素高濃度化制御を実行する。

このようにして、Ｓ１８のステップにてＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが下限値Ｑ_Ｌ以下である、すなわちＤＯＣ２９ａから硫黄を積極的に離脱させる必要がないと判断した場合には、Ｓ２５のステップに移行する。そして、酸素フラグがセットされているか否かを判定する。ここで酸素フラグがセットされている、すなわち酸素高濃度化制御が実行中であると判断した場合には、Ｓ２６のステップに移行して酸素高濃度化制御を終了すると共に酸素フラグをリセットした後、Ｓ１１のステップに戻る。また、Ｓ２５のステップにて酸素フラグがセットされていないと判断した場合には、Ｓ２７のステップに移行して今度は一酸化炭素フラグがセットされているか否かを判定する。ここで、一酸化炭素フラグがセットされている、すなわち一酸化炭素高濃度化制御が実行中であると判断した場合には、Ｓ２８のステップに移行して一酸化炭素高濃度化制御を終了すると共に一酸化炭素フラグをリセットした後、Ｓ１１のステップに戻る。

先のＳ１３のステップにてＤＯＣ２９ａの硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ未満である、すなわち酸素高濃度化制御や一酸化炭素高濃度化制御を行う必要がないと判断した場合には、Ｓ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。また、Ｓ２０のステップにて排気中の酸素濃度Ａ_Ｏが閾値Ａ_Ｒよりも高い、すなわち一酸化炭素高濃度化制御や酸素高濃度化制御を実施することができないと判断した場合には、Ｓ２５のステップに移行して必要な処理を行う。

このように、Ｓ１３のステップにて硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが上限値Ｑ_Ｈ以上になった場合、酸素高濃度化制御および一酸化炭素高濃度化制御の実施をエンジン１０の運転状態の変化に応じて切り換え、硫黄成分の吸着量Ｑ_Ｓが下限値Ｑ_Ｌ以下となるように制御する。ただし、酸素高濃度化制御または一酸化炭素高濃度化制御を実施できないエンジン１０の運転状態となった場合には、制御の途中であってもこれらの制御を中止し、可能な限り燃費が悪化しないように配慮している。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１７ ＥＣＵ
１７ａ 運転状態判定部
１７ｂ 燃料噴射設定部
１７ｃ 燃料噴射弁駆動部
１７ｄ スロットル開度設定部
１７ｅ スロットル弁駆動部
１７ｆ ＥＧＲ量設定部
１７ｇ ＥＧＲ制御弁駆動部
１７ｈ 硫黄吸着量算出部
１８ アクセル開度センサー
１９ 吸気通路
２０ スロットル弁
２１ スロットルアクチュエーター
２６ 排気通路
２７ ＥＧＲ装置
２９ 排気浄化装置
２９ａ ＤＯＣ
２９ｂ ＤＰＦ
３０ ＥＧＲ通路
３１ ＥＧＲ制御弁
３４ 触媒温度センサー
３５ Ｏ_２センサー
Ｔ_Ｃ ＤＯＣの床温
Ｔ_Ｒ 制御の切り換えを判定するための閾値
Ａ_Ｏ 排気中の酸素濃度
Ａ_Ｒ 高濃度化制御の可否を判定するための閾値
Ｑ_Ｓ ＤＯＣの硫黄成分の吸着量
Ｑ_Ｈ 硫黄成分の吸着量の上限値（閾値）
Ｑ_Ｌ 硫黄成分の吸着量の下限値（閾値）

Claims (1)

1. 酸化触媒コンバーターを含む排気浄化装置が組み込まれた内燃機関の運転制御装置であって、
   前記酸化触媒コンバーターに吸着される硫黄成分の量を取得する手段と、
   前記酸化触媒コンバーターの床温を取得する手段と、
   排気に含まれる酸素濃度を制御するための手段と
   を具え、排気に含まれる酸素濃度を制御するための前記手段は、前記酸化触媒コンバーターに吸着された硫黄成分の量が所定量以上かつ前記酸化触媒コンバーターの床温が所定温度未満の場合、排気に含まれる酸素濃度をより高く制御することを特徴とする内燃機関の運転制御装置。

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