JP2017218985A - 内燃機関システムの制御装置及び内燃機関システム - Google Patents

Abstract

【課題】酸化触媒がリン被毒によって劣化した場合であっても排気エミッションが増大することを最小限に抑えることができる内燃機関システムの制御装置及び内燃機関システムを提供する。【解決手段】内燃機関システム１の制御装置１００は、内燃機関１０の排気通路３０に配置された酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定する判定部１０１と、判定部１０１によって酸化触媒５１のリン被毒による劣化が判定された場合に、ＥＧＲガスの内燃機関１０の気筒１３への導入量を低減させる制御処理、及び気筒１３における燃料の燃焼を進角させる制御処理の少なくとも一方を実行する制御部１０１と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関システムの制御装置及び内燃機関システムに関する。

従来、内燃機関の排気通路に酸化触媒を備える内燃機関システムが知られている（例えば特許文献１参照）。この酸化触媒は、一般に、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）といった有害物質を、酸化触媒の触媒作用によって、水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）といった無害な物質に変化させることで、排気中の有害物質を浄化している。

特開２００９−２１９２号公報

ところで、例えばエンジンオイル添加剤としてリンを含有するものを用いた場合等において、リンが内燃機関の排気中に含まれる場合がある。このような場合において、排気中のリンによって酸化触媒が被毒を受け、酸化触媒が劣化する可能性がある。このように酸化触媒がリン被毒によって劣化した場合、酸化触媒の浄化能力が低下するため、排気中の一酸化炭素や炭化水素といった有害物質が酸化触媒で浄化されずに内燃機関システムの外部に排出されてしまい、排気エミッションが増大する可能性がある。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化触媒がリン被毒によって劣化した場合であっても排気エミッションの増大を最小限に抑えることができる内燃機関システムの制御装置及び内燃機関システムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る内燃機関システムの制御装置は、内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒のリン被毒による劣化を判定する判定部と、前記判定部によって前記酸化触媒のリン被毒による劣化が判定された場合に、ＥＧＲガスの前記内燃機関の気筒への導入量を低減させる制御処理、及び前記気筒における燃料の燃焼を進角させる制御処理の少なくとも一方を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。

また上記目的を達成するため、本発明に係る内燃機関システムは、内燃機関と、前記内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒と、ＥＧＲガスを前記内燃機関の気筒へ導入させるＥＧＲシステムと、上記の制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、酸化触媒のリン被毒による劣化が判定された場合に、ＥＧＲガスの気筒への導入量を低減させる制御処理、及び気筒における燃料の燃焼を進角させる制御処理の少なくとも一方が実行されるので、内燃機関からの一酸化炭素や炭化水素といった有害物質の排出量を低減させることができる。これにより、酸化触媒がリン被毒によって劣化した場合であっても、排気エミッションが増大することを最小限に抑えることができる。

図１（ａ）は実施形態に係る内燃機関システムの全体構成を模式的に示す構成図である。図１（ｂ）は内燃機関の一つの気筒の周辺構造を模式的に示す断面図である。 実施形態に係る制御装置が実行する制御処理のフローチャートの一例である。

以下、本発明の実施形態に係る内燃機関システムの制御装置１００及び、この制御装置１００を備える内燃機関システム１について図面を参照しつつ説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る内燃機関システム１の全体構成を模式的に示す構成図である。内燃機関システム１は車両に搭載されている。内燃機関システム１は、内燃機関１０、吸気通路２０、排気通路３０、ＥＧＲシステム４０、排気浄化装置５０、排気後処理装置６０、各種センサ類（図１（ａ）では濃度センサ７０ａ，７０ｂが例示されている）、及び制御装置１００を備えている。

図１（ｂ）は、内燃機関１０の一つの気筒１３の周辺構造を模式的に示す断面図である。内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に配置されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１に形成された気筒１３に配置されたピストン１４とを備えている。シリンダヘッド１２には、吸気が通過する吸気ポート１５、及び排気が通過する排気ポート１６が設けられている。また内燃機関１０は、吸気ポート１５を開閉する吸気バルブ１７、及び排気ポート１６を開閉する排気バルブ１８を備えるとともに、気筒１３に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１９を備えている。

なお本実施形態では、内燃機関１０の一例として、ディーゼル機関を用いている。また図１（ａ）に例示する内燃機関１０の気筒１３の個数は４個であるが、気筒１３の個数はこれに限定されるものではない。

図１（ａ）を参照して、吸気通路２０は内燃機関１０に吸入される吸気が通過する通路であり、その下流側端部が分岐して各気筒１３の吸気ポート１５に接続している。排気通路３０は内燃機関１０から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部が分岐して各気筒１３の排気ポート１６に接続している。

ＥＧＲシステム４０は、ＥＧＲガスを内燃機関１０の気筒１３へ導入させるシステムである。具体的には本実施形態に係るＥＧＲシステム４０は、ＥＧＲ通路４１、ＥＧＲバルブ４２及びＥＧＲクーラ４３を備えている。ＥＧＲ通路４１は、ＥＧＲガスを気筒１３へ導入させるための通路である。具体的には本実施形態に係るＥＧＲ通路４１は、排気通路３０の途中部分（例えば図１に例示するように排気マニホールドの部分）から分岐して吸気通路２０の途中部分（例えば図１に例示するように吸気マニホールドの部分）に接続することで、排気通路３０の排気の一部（すなわちＥＧＲガス）を吸気通路２０の途中部分を介して気筒１３へ導入している。ＥＧＲバルブ４２及びＥＧＲクーラ４３はＥＧＲ通路４１の途中に接続されている。ＥＧＲバルブ４２は制御装置１００の指示を受けて開閉作動することで、ＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲクーラ４３はＥＧＲガスを冷却する冷却器である。

排気浄化装置５０は排気通路３０に配置されている。本実施形態に係る排気浄化装置５０は、酸化触媒５１を備えるとともに、排気に含まれる煤等のＰＭを捕集可能なフィルタ５２を備えている。フィルタ５２は酸化触媒５１よりも下流側に配置されている。本実施形態では、フィルタ５２の一例として、ディーゼルパティキュレートフィルタを用いている。

酸化触媒５１は、排気に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）といった有害
物質を、酸化触媒５１の触媒作用によって、水（Ｈ_２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ_２）といった無害な物質に変化させることで、排気中の有害物質を浄化する触媒である。このような機能を有するものであれば、酸化触媒５１の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る酸化触媒５１は、一例として、排気が通過可能なフィルタに、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。具体的には、本実施形態に係る酸化触媒５１は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）製の担体を構成するフィルタに、上述した貴金属触媒が担持された構成を有している。

なお、酸化触媒５１は、その触媒作用によって排気中の一酸化炭素及び炭化水素を酸化させるのみならず、その触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）に変化させる酸化反応を促進させる機能も有している。これにより、排気温度が所定温度以上になった場合、この酸化触媒５１において生成された二酸化窒素によって、フィルタ５２に堆積したＰＭを燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ_２）として排出させることができる（すなわち、フィルタ５２の連続再生が可能である）。

排気後処理装置６０は、排気通路３０の排気浄化装置５０よりも下流側の部分に配置されている。排気後処理装置６０は、排気中のＮＯｘを浄化させる機能を有している。このような機能を有するものであれば、排気後処理装置６０の具体的な構成は特に限定されるものではないが、本実施形態においては排気後処理装置６０の一例として、ＮＯｘを還元させることで浄化させる尿素ＳＣＲ(Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）装置を用いている。この尿素ＳＣＲ装置は、尿素水供給部６１、尿素ＳＣＲ触媒６２、及びアンモニアスリップ触媒６３を備えている。

尿素水供給部６１は、尿素ＳＣＲ触媒６２よりも上流側、且つフィルタ５２よりも下流側の排気通路３０に配置されており、制御装置１００の指示を受けて排気中に尿素水を供給する尿素水噴射弁を備えている。

尿素ＳＣＲ触媒６２は、尿素の加水分解により発生するアンモニア（ＮＨ_３）を用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元させる触媒である。尿素ＳＣＲ触媒６２の具体的な種類は、特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物や、ゼオライト等の貴金属等、公知のＮＯｘ選択還元触媒を用いることができる。アンモニアスリップ触媒６３は、尿素ＳＣＲ触媒６２よりも下流側に配置されている。このアンモニアスリップ触媒６３は、尿素ＳＣＲ触媒６２を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒である。

尿素水供給部６１から尿素水が排気中に供給された場合、尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、尿素ＳＣＲ触媒６２の触媒作用の下で、ＮＯｘを還元させる。この結果、窒素（Ｎ_２）及び水が生成される。このようにして、排気後処理装置６０としての尿素ＳＣＲ装置は、排気中のＮＯｘの低減を図っている。また本実施形態によれば、排気後処理装置６０がアンモニアスリップ触媒６３を備えているので、アンモニアが内燃機関システム１の外部に排出されることが効果的に抑制されている。

濃度センサ７０ａは、酸化触媒５１よりも上流側の排気中の有害物質の濃度（以下、上流側濃度Ｓ１と称する）を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。濃度センサ７０ｂは、酸化触媒５１よりも下流側の排気中の有害物質の濃度（以下、下流側濃度Ｓ２と称する）を検出し、検出結果を制御装置１００に伝える。なお、本実施形態に係る濃度センサ７０ｂは、酸化触媒５１よりも下流側であってフィルタ５２よりも上流側の部分の排気通路３０における排気中の有害物質の濃度を検出している。

濃度センサ７０ａ，７０ｂの具体例としては、例えば、排気中の一酸化炭素濃度（ＣＯ濃度）を検出可能なＣＯ濃度センサや、排気中の炭化水素濃度（ＨＣ濃度）を検出可能なＨＣ濃度センサ、排気中の一酸化窒素濃度（ＮＯ濃度）を検出可能なＮＯ濃度センサ等を用いることができる。本実施形態では、濃度センサ７０ａ，７０ｂの一例として、ＣＯ濃度センサを用いることとする。

制御装置１００は、内燃機関１０の燃料噴射弁１９、ＥＧＲシステム４０のＥＧＲバルブ４２、排気後処理装置６０の尿素水供給部６１等を制御することで内燃機関システム１の動作を総合的に制御する。このような制御装置１００は、各種の制御処理を実行するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１の動作に必要な各種情報やプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３等と、を有するマイクロコンピュータを備えている。

続いて、前述した本発明の解決すべき課題について、再度詳細に説明する。内燃機関１０の潤滑用のエンジンオイルとして、例えば、添加剤としてリンを含有するエンジンオイルを用いることがある。実際、本実施形態に係るエンジンオイルの添加剤には、このようなリンが含まれているものとする。この場合、内燃機関１０における燃料の燃焼時において、燃料の他にエンジンオイルも燃焼した際に、添加剤に含まれるリンが酸化してリン酸化物となることが考えられる。

このリン酸化物が排気とともに酸化触媒５１に到達した場合、排気中のリン酸化物によって酸化触媒５１が被毒を受ける可能性がある。具体的には、排気中のリン酸化物が酸化触媒５１の例えば酸化アルミニウムと反応してリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）が形成されたり、排気中のリン酸化物が酸化触媒５１の貴金属触媒の表面部分に化学吸着したりする、といったリン被毒が生じる可能性がある。このように酸化触媒５１がリン被毒を受けた場合、酸化触媒５１による一酸化炭素や炭化水素といった有害物質の浄化性能が低下してしまう。すなわち、酸化触媒５１がリン被毒によって劣化してしまう。この結果、排気エミッションが増大する可能性がある。

なお、この酸化触媒５１のリン被毒による劣化は、排気温度を上昇させる制御処理（後述する図２のステップＳ５０参照）等を行っても回復することが困難な劣化、すなわち不可逆的な劣化である。

また、酸化触媒５１がリン被毒を受けた場合、酸化触媒５１において一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させる酸化反応が十分に進行することも困難になる。この場合、二酸化窒素によるフィルタ５２の連続再生が困難になって、排気エミッションが増大する可能性がある。また、酸化触媒５１を通過する炭化水素の量が増大することによって（すなわち、ＨＣスリップ量が増大することによって）、この酸化触媒５１を通過した炭化水素によって排気後処理装置６０の尿素ＳＣＲ触媒６２がＨＣ被毒を受ける可能性も生じる。このように尿素ＳＣＲ触媒６２がＨＣ被毒を受けた場合においても、尿素ＳＣＲ触媒６２の性能の低下によって、排気エミッションが増大する可能性がある。

そこで、本実施形態に係る制御装置１００は、上述した課題を解決するために、以下に説明する制御処理を実行する。具体的には制御装置１００は、まず、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定する。そして、制御装置１００は、この酸化触媒５１のリン被毒による劣化が判定された場合には、ＥＧＲガスの気筒１３への導入量を低減させる制御処理（以下、「ＥＧＲガス低減制御処理」と称する）、及び、気筒１３における燃料の燃焼を進角させる制御処理（以下、「燃焼進角制御処理」と称する）の少なくとも一方を実行する。

この具体例として、本実施形態に係る制御装置１００は、酸化触媒５１のリン被毒による劣化が判定された場合に、ＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理の両方を実行する。

また、制御装置１００は、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定するにあたり、具体的には、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報と、内燃機関１０の運転条件に基づいて推定された酸化触媒５１のリン被毒量と、に基づいて酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定する。

ここで、酸化触媒５１が劣化した場合、酸化触媒５１よる有害物質の浄化能力が低下するので、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側の排気中の有害物質の濃度は酸化触媒５１の劣化前に比較して変化する。したがって、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報は、酸化触媒５１の劣化度合いを精度良く表す指標である。また、酸化触媒５１のリン被毒量は、内燃機関１０の運転条件によって変化するので、内燃機関１０の運転条件に基づいて推定された酸化触媒５１のリン被毒量は、酸化触媒５１のリン被毒度合いを精度良く表す指標である。したがって、この構成によれば、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を精度良く判定することができる。

続いて、上述した制御処理について、フローチャートを用いて詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る制御装置１００が実行する制御処理のフローチャートの一例である。制御装置１００は、内燃機関１０の始動時（クランキング開始時）から図２のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。また、図２の各ステップは、制御装置１００の具体的にはＣＰＵ１０１が実行する。

まず、ステップＳ１０において、制御装置１００は、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定するための情報（以下、「劣化判定情報」と称する）を取得する。前述したように、本実施形態においては、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報と、内燃機関１０の運転条件に基づいて推定された酸化触媒５１のリン被毒量とに基づいて、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定するので、制御装置１００は、ステップＳ１０に係る劣化判定情報として、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報（Ｓ１，Ｓ２）と、内燃機関１０の運転条件に基づいて推定された酸化触媒５１のリン被毒量Ｔ１とを取得する。

具体的には、制御装置１００は、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報として、濃度センサ７０ａの検出した上流側濃度Ｓ１と、濃度センサ７０ｂの検出した下流側濃度Ｓ２とを取得する。

また、制御装置１００は、内燃機関１０の運転条件に基づいて酸化触媒５１のリン被毒量を推定し、この推定された値をステップＳ１０のリン被毒量Ｔ１として取得する。この処理の具体的な内容は次のとおりである。まず、制御装置１００は、内燃機関１０の運転条件の一例として、内燃機関１０の回転速度（ｒｐｍ）を用いる。また、制御装置１００の記憶部には、内燃機関１０の回転速度と酸化触媒５１のリン被毒量とを関連付けて規定したマップ、又は演算式が予め記憶されている。例えば、このマップ又は演算式は、内燃機関１０の回転速度が速いほど酸化触媒５１のリン被毒量の値が多くなるように規定されている。

制御装置１００は、内燃機関１０の回転速度を、内燃機関１０の回転速度を検出するセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて取得する。そして、制御装置１００は、このようにして取得された内燃機関１０の回転速度に対応するリン被毒量を上述した記憶部のマップ又は演算式から取得し、この取得されたリン被毒量をステップＳ１０のリン被毒量Ｔ１
として用いている。

ステップＳ１０の後に制御装置１００は、酸化触媒５１が劣化したか否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、本実施形態に係る制御装置１００は、ステップＳ１０で取得された上流側濃度Ｓ１に対する下流側濃度Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）が、予め設定された濃度閾値Ｓ３よりも小さいか否かを判定することで、酸化触媒５１が劣化したか否かを判定している。

このステップＳ２０に係る濃度閾値Ｓ３は、酸化触媒５１が劣化したことを判定するための閾値に相当する。この濃度閾値Ｓ３の具体的な値は特に限定されるものではなく、予め、実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、制御装置１００の記憶部（例えばＲＯＭ１０２）に記憶させておく。

ステップＳ２０でＮＯと判定された場合、すなわち、酸化触媒５１が劣化していないと判定された場合、制御装置１００はステップＳ１０に戻る。

ステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合、すなわち、酸化触媒５１が劣化したと判定された場合、制御装置１００は、酸化触媒５１がリン被毒を受けたか否かを判定する（ステップＳ３０）。具体的には制御装置１００は、ステップＳ１０で取得されたリン被毒量Ｔ１が予め設定されたリン被毒量閾値Ｔ２よりも大きいか否かを判定することで、酸化触媒５１がリン被毒を受けたか否かを判定している。

このステップＳ３０に係るリン被毒量閾値Ｔ２は、酸化触媒５１がリン被毒を受けたことを判定するための閾値に相当する。このリン被毒量閾値Ｔ２の具体的な値は特に限定されるものではなく、予め、実験、シミュレーション等によって適切な値を求めて、制御装置１００の記憶部（例えばＲＯＭ１０２）に記憶させておく。

ここで、ステップＳ２０でＹＥＳと判断され、次のステップＳ３０でもＹＥＳと判定された場合は、酸化触媒５１がリン被毒によって劣化したと判定された場合に相当する。このように、ステップＳ２０でＹＥＳと判定され、次のステップＳ３０でＹＥＳと判定されることで、酸化触媒５１がリン被毒によって劣化したと判定された場合、制御装置１００は、ＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理の少なくとも一方を実行する（ステップＳ４０）。なお、本実施形態に係る制御装置１００は、ステップＳ４０の一例として、ＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理の両方を実行する。

具体的には制御装置１００は、ステップＳ４０に係るＥＧＲガス低減制御処理において、ＥＧＲガスの気筒１３への導入量を低減させる。より具体的には、制御装置１００は、このＥＧＲガス低減制御処理の一例として、以下の内容を実行している。

まず、制御装置１００は、ステップＳ４０が実行される前における内燃機関システム１の通常運転時において、所定のＥＧＲバルブ開度マップ（これは予め制御装置１００の記憶部に記憶されている）に従ってＥＧＲバルブ４２の開度を制御することで、ＥＧＲガスの気筒１３への導入量を制御している。そこで、制御装置１００は、ステップＳ４０に係るＥＧＲガス低減制御処理において、ＥＧＲバルブ開度マップにおけるＥＧＲバルブ４２の開度を所定量だけ閉弁側に補正することで、ＥＧＲバルブ４２の開度を所定量だけ閉弁側に制御して、ＥＧＲガスの気筒１３への導入量を通常運転時の値（すなわち基準値）よりも低減させる。

なお、ステップＳ４０に係るＥＧＲガス低減制御処理は、ＥＧＲバルブ４２を閉弁状態に制御することで、ＥＧＲガスの気筒１３への導入量をゼロにすることも含んでいる。す
なわち、制御装置１００は、ステップＳ４０に係るＥＧＲガス低減制御処理において、ＥＧＲカット制御処理（ＥＧＲガスの気筒１３への導入量をゼロにする制御処理）を実行してもよい。

また、制御装置１００は、ステップＳ４０に係る燃焼進角制御処理において、燃料噴射弁１９の燃料噴射時期（具体的には本実施形態では、燃料のメイン噴射時期を用いる）を進角させることで、気筒１３への燃料供給時期を進角させて、気筒１３における燃料の燃焼開始時期を進角させている。具体的には、制御装置１００は、この燃焼進角制御処理の一例として、以下の内容を実行している。

まず、制御装置１００は、内燃機関システム１の通常運転時において、所定の燃料噴射時期マップ（これは予め制御装置１００の記憶部に記憶されている）に従って燃料噴射弁１９の燃料のメイン噴射時期を制御している。そこで、制御装置１００は、ステップＳ４０に係る燃焼進角制御処理において、この燃料噴射時期マップにおける燃料のメイン噴射時期を所定量だけ進角側に補正することで、燃料噴射弁１９の燃料のメイン噴射時期を所定量だけ進角させて、気筒１３への燃料供給時期を通常運転時の値（すなわち基準値）よりも進角させている。

ステップＳ４０が実行されることで、内燃機関１０からの一酸化炭素や炭化水素といった有害物質の排出量を低減させることができる。具体的には、ＥＧＲガス低減制御処理において気筒１３へのＥＧＲガスの導入量が低減することで、気筒１３における燃料の燃焼温度が上昇するとともに、気筒１３への酸素供給量も増大するので、気筒１３における燃料の燃焼状態が良好になる。また、燃焼進角制御処理において気筒１３への燃料供給時期が進角することで、燃料の燃焼開始時期が進角されて、燃料の燃焼時間が長くなる結果、燃料の燃焼状態が良好になる。このように燃料の燃焼状態が良好になることで、一酸化炭素や炭化水素といった有害物質の排出量を低減させることができる。この結果、排気エミッションの増大を最小限に抑えることができる。

ここで、図２のステップＳ３０でＮＯと判定される場合は、酸化触媒５１がリン被毒以外の要因で劣化したと判定される場合に相当する。なぜなら、ステップＳ２０でＹＥＳと判定されることで酸化触媒５１は劣化していると判定できるが、ステップＳ３０でＮＯと判定されたため、酸化触媒５１はリン被毒以外の要因による劣化であると判定できるからである。

具体的には、このステップＳ３０でＮＯと判定された場合には、例えば排気中の煤等のＰＭが酸化触媒５１に付着することによって酸化触媒５１が劣化したと考えられる。そこで、制御装置１００は、ステップＳ３０でＮＯと判定された場合には、酸化触媒５１に付着したＰＭを燃焼除去させるために、内燃機関１０から排出される排気の温度を上昇させる制御処理（以下、排気温度上昇制御処理と称する）を実行する（ステップＳ５０）。

具体的には、ステップＳ５０において制御装置１００は、内燃機関１０の排気温度を上昇させて基準値以上にさせる。なお、この基準値の一例として、本実施形態では、酸化触媒５１の燃焼温度を用いる。

また、排気温度を上昇させるにあたり、具体的には制御装置１００は、例えば内燃機関１０のメイン噴射時期を通常運転時の値よりも遅角させることで排気損失を増大させて、排気温度を上昇させることができる。あるいは、制御装置１００は、アフター噴射（メイン噴射の後に実行する燃料噴射）におけるアフター噴射量を増大させることで内燃機関１０の膨張過程での熱発生量を増加させ、これにより排気損失を増大させて排気温度を上昇させることもできる。あるいは、制御装置１００は、燃料噴射のレール圧（コモンレール圧）を低下させることで燃焼時期を遅角させて、排気温度を上昇させることもできる。

ステップＳ５０の実行によって排気温度が上昇することで、酸化触媒５１に付着したＰＭを燃焼させて、酸化触媒５１から除去することができる。これにより、酸化触媒５１の性能を回復させることができる。

なお、図２のステップＳ２０及びステップＳ３０に係る判定処理を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定する判定部としての機能を有する部材に相当する。また、ステップＳ２０及びステップＳ３０に係る判定処理を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、酸化触媒５１がリン被毒以外の要因によって劣化したことを判定する判定部としての機能も有している。

また、ステップＳ４０を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、判定部によって酸化触媒５１のリン被毒による劣化が判定された場合に、ＥＧＲガスの気筒１３への導入量を低減させる制御処理、及び、気筒１３における燃料の燃焼を進角させる制御処理の少なくとも一方を実行する制御部としての機能を有する部材に相当する。ステップＳ５０を実行する制御装置１００のＣＰＵ１０１は、判定部によって酸化触媒５１がリン被毒以外の要因によって劣化したことが判定された場合に、内燃機関１０から排出される排気の温度を上昇させる制御処理を実行する制御部としての機能を有する部材に相当する。

なお、本実施形態においては、一つの制御装置１００の一つのＣＰＵ１０１によって図２の各ステップが実行されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、図２の各ステップは、複数の制御装置の各ＣＰＵや、一つの制御装置が有する複数のＣＰＵによって分散的に実行される構成とすることもできる。

以上説明した本実施形態の作用効果をまとめると次のようになる。まず、本実施形態によれば、酸化触媒５１のリン被毒による劣化が判定された場合に（ステップＳ２０及びステップＳ３０でＹＥＳの場合に）、ステップＳ４０に係るＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理が実行されるので、前述したように、内燃機関１０からの一酸化炭素や炭化水素といった有害物質の排出量を低減させることができる。したがって、本実施形態によれば、酸化触媒５１がリン被毒によって劣化した場合であっても、排気エミッションが増大することを最小限に抑えることができる。

なお、制御装置１００は、ステップＳ４０において、ＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理のいずれか一方のみを実行してもよい。この場合においても、内燃機関１０からの一酸化炭素や炭化水素といった有害物質の排出量を低減させることができるので、排気エミッションの増大を最小限に抑えることができる。但し、ステップＳ４０において、ＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理の両方が実行される場合の方が、いずれか一方のみが実行される場合よりも、内燃機関１０からの有害物質の排出量をより低減させることができる点において、好ましい。

また、本実施形態によれば、酸化触媒５１よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報（上流側濃度Ｓ１、下流側濃度Ｓ２）と、内燃機関１０の運転条件に基づいて推定された酸化触媒５１のリン被毒量Ｔ１とに基づいて、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を判定しているので、前述したように、酸化触媒５１のリン被毒による劣化を精度よく判定することができる。これにより、排気エミッションの増大を精度よく最小限に抑えることができる。

また、本実施形態によれば、内燃機関システム１が排気後処理装置６０を備えているので、排気中のＮＯｘを排気後処理装置６０によって浄化させることができる。また、ステ
ップＳ４０に係るＥＧＲガス低減制御処理及び燃焼進角制御処理の実行によって、燃焼状態が良好になる結果、今度は、内燃機関１０から排出される排気中のＮＯｘが増加する可能性があるところ、本実施形態によれば、仮に排気中のＮＯｘが増加した場合であっても、排気後処理装置６０によって、増加したＮＯｘを浄化させることができる。これにより、内燃機関システム１から外部へ排出される排気中のＮＯｘ量が増加することは抑制されている。

また、本実施形態によれば、酸化触媒５１がリン被毒以外の要因によって劣化したことが判定された場合には（ステップＳ２０でＹＥＳと判定され、次いでステップＳ３０でＮＯと判定された場合には）、ステップＳ５０に係る排気温度上昇制御処理が実行されるので、酸化触媒５１に付着した煤等のＰＭを除去させて、酸化触媒５１の性能を回復させることができる。この点においても、排気エミッションの増大を最小限に抑えることが効果的にできる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 内燃機関システム
１０ 内燃機関
１３ 気筒
２０ 吸気通路
３０ 排気通路
４０ ＥＧＲシステム
５０ 排気浄化装置
５１ 酸化触媒
６０ 排気後処理装置
１００ 制御装置
１０１ ＣＰＵ（判定部、制御部）

Claims (5)

1. 内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒のリン被毒による劣化を判定する判定部と、
   前記判定部によって前記酸化触媒のリン被毒による劣化が判定された場合に、ＥＧＲガスの前記内燃機関の気筒への導入量を低減させる制御処理、及び前記気筒における燃料の燃焼を進角させる制御処理の少なくとも一方を実行する制御部と、を備えることを特徴とする内燃機関システムの制御装置。
2. 前記判定部は、前記酸化触媒よりも上流側及び下流側における排気中の有害物質の濃度に関する情報と、前記内燃機関の運転条件に基づいて推定された前記酸化触媒のリン被毒量とに基づいて、前記酸化触媒のリン被毒による劣化を判定する請求項１記載の内燃機関システムの制御装置。
3. 前記判定部は、前記酸化触媒がリン被毒以外の要因によって劣化したことをさらに判定し、
   前記制御部は、前記判定部によって前記酸化触媒がリン被毒以外の要因によって劣化したことが判定された場合に、前記内燃機関から排出される排気の温度を上昇させる制御処理をさらに実行する請求項１又は２に記載の内燃機関システムの制御装置。
4. 内燃機関と、
   前記内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒と、
   ＥＧＲガスを前記内燃機関の気筒へ導入させるＥＧＲシステムと、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置と、を備えることを特徴とする内燃機関システム。
5. 排気中のＮＯｘを浄化させる排気後処理装置を前記排気通路の前記酸化触媒よりも下流側の部分にさらに備える請求項４記載の内燃機関システム。

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