JP2018013066A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】前段触媒の流入端における詰まりを確実に除去する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、パティキュレートフィルタ23と、パティキュレートフィルタ上流に配置された前段触媒24とを備える。パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理に引き続いて、前段触媒からデポジットを除去するために前段触媒の流入端の温度をデポジット除去温度に保持するデポジット除去処理が行われる。フィルタ再生処理では、前段触媒に炭化水素を2次的に供給することによりパティキュレートフィルタの温度が高められる。デポジット除去処理では、前段触媒炭化水素を2次的に実質的に供給することなく、前段触媒の流入端の温度が高められる。
【選択図】図1
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、パティキュレートフィルタ23と、パティキュレートフィルタ上流に配置された前段触媒24とを備える。パティキュレートフィルタから粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理に引き続いて、前段触媒からデポジットを除去するために前段触媒の流入端の温度をデポジット除去温度に保持するデポジット除去処理が行われる。フィルタ再生処理では、前段触媒に炭化水素を2次的に供給することによりパティキュレートフィルタの温度が高められる。デポジット除去処理では、前段触媒炭化水素を2次的に実質的に供給することなく、前段触媒の流入端の温度が高められる。
【選択図】図1
Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
排気通路内に配置され、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に配置され、酸化機能を有する前段触媒と、前段触媒上流の排気通路内に炭化水素を添加する添加弁と、を備え、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質を燃焼させるPM再生制御を行う、内燃機関の排気浄化装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。この排気浄化装置のPM再生制御では、添加弁から前段触媒に炭化水素が供給される。この炭化水素は前段触媒で酸化され、パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの温度が高められ、それによりパティキュレートフィルタの温度が高められる。その結果、パティキュレートフィルタ上の粒子状物質が酸化除去される。
更に、特許文献1では、PM再生制御の終期に、前段触媒への集中的な間欠燃料添加及び燃料添加の停止を繰り返すバーンアップ制御が行われる。その結果、前段触媒の流入端の温度が、粒子状物質の燃焼に必要な温度まで上昇し、前段触媒に堆積した粒子状物質が燃焼して除去される。
ところで、フィルタ再生処理中、前段触媒には、内燃機関から排出された粒子状物質と、2次的な燃料、すなわち炭化水素とが流入する。ところが、これら粒子状物質及び炭化水素が前段触媒の流入端に付着すると、いわゆるデポジットが形成される。前段触媒に付着したデポジットの量が多くなると、前段触媒の流入端に詰まりが生ずるおそれがある。
この点、上述の特許文献1では、バーンアップ制御により、前段触媒の流入端のデポジットが酸化除去されるかもしれない。しかしながら、バーンアップ制御は、添加弁からの燃料添加を必須とする。したがって、バーンアップ制御により、前段触媒の流入端におけるデポジットの量が却って増大するおそれがある。また、特許文献1のバーンアップ制御では、燃料が前段触媒で燃焼することにより生ずる熱でもって、前段触媒が加熱される。ところが、排気ガス流れのことを考えると、バーンアップ制御によって前段触媒の流入端又は上流端を十分に加熱するのは困難である。いずれにしても、特許文献1では前段触媒の流入端における詰まりを十分に除去するのは困難である。
本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置であって、排気通路内に配置された排気浄化装置と、前記排気浄化装置上流の排気通路内に配置され、酸化機能を有する前段触媒と、前記前段触媒に炭化水素を2次的に供給することにより前記排気浄化装置の温度を通常時よりも高めることが可能な第1の温度制御装置と、前記前段触媒に炭化水素を2次的に実質的に供給することなく前記前段触媒の流入端の温度を通常時よりも高めることが可能な第2の温度制御装置と、電子制御ユニットと、を備え、前記電子制御ユニットは、前記第1の温度制御装置を制御して、前記排気浄化装置の温度をあらかじめ定められた第1の設定温度に保持する第1の温度制御を行うと共に、前記第1の温度制御に引き続いて、前記第2の温度制御装置を制御して、前記前段触媒からデポジットを除去するために前記前段触媒の流入端の温度をあらかじめ定められた第2の設定温度に保持する第2の温度制御を行うように構成されている、内燃機関の排気浄化装置が提供される。
前段触媒の流入端における詰まりを確実に除去することができる。
図1を参照すると、1は圧縮着火式内燃機関の本体、2は各気筒の燃焼室、3は燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための電磁制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドをそれぞれ示す。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7cの出口に連結され、コンプレッサ7cの入口は吸気導入管8を介してエアフロメータ9及びエアクリーナ10に順次連結される。吸気ダクト6内には電気制御式スロットル弁11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12が配置される。一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7tの入口に連結され、排気タービン7tの出口は排気後処理装置20に連結される。
各燃料噴射弁3は燃料供給管13を介してコモンレール14に連結され、このコモンレール14は電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ15を介して燃料タンク16に連結される。燃料タンク16内には燃料が液体の形で貯蔵されている。燃料タンク16内の燃料は燃料ポンプ15によってコモンレール14内に供給され、コモンレール14内に供給された燃料は各燃料供給管13を介して燃料噴射弁3に供給される。本発明による実施例ではこの燃料は軽油から構成される。別の実施例(図示しない)では、内燃機関はリーン空燃比のもとで燃焼が行われる火花点火式内燃機関から構成される。この場合には燃料はガソリンから構成される。
排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRという。)通路17を介して互いに連結され、EGR通路17内には電気制御式EGR制御弁18が配置される。また、EGR通路17周りにはEGR通路17内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置19が配置される。
排気後処理装置20は排気タービン7tの出口に連結された排気管21を具備し、この排気管21はケーシング22の入口に連結される。ケーシング22内には、排気浄化装置23が配置される。ケーシング22内には更に、酸化機能を有する前段触媒24が排気浄化装置23上流に配置される。別の実施例(図示しない)では前段触媒24はケーシング22とは別のケーシング内に配置される。ケーシング22の出口には排気管25が連結される。
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。ケーシング22上流の排気管21には、前段触媒24に流入する排気ガスの温度を検出する温度センサ26が取り付けられる。前段触媒24に流入する排気ガスの温度は前段触媒24の少なくとも流入端の温度を表している。また、ケーシング22には、前段触媒24の前後差圧を検出するための差圧センサ27が取り付けられる。更に、前段触媒24とパティキュレートフィルタ23との間のケーシング22にはパティキュレートフィルタ23に流入する排気ガスの温度を検出する温度センサ28が取り付けられる。パティキュレートフィルタ23に流入する排気ガスの温度はパティキュレートフィルタ23の温度を表している。エアフロメータ9、温度センサ26,28、及び差圧センサ27の出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル39にはアクセルペダル39の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ40が接続され、負荷センサ40の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。アクセルペダル39の踏み込み量は機関負荷を表している。更に、クランクシャフトが例えば30度回転するごとに出力パルスを発生するクランク角センサ41が入力ポート35に接続される。CPU34ではクランク角センサ41からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁11の駆動装置、燃料ポンプ15、及びEGR制御弁18に接続される。
本発明による実施例では、排気浄化装置23は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備える。図2A及び図2Bはパティキュレートフィルタ23の構造を示している。なお、図2Aはパティキュレートフィルタ23の正面図を示しており、図2Bはパティキュレートフィルタ23の側面断面図を示している。図2A及び図2Bに示されるようにパティキュレートフィルタ23はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路71i,71oと、これら排気流通路71i,71oを互いに隔てる隔壁72とを具備する。図2Aに示される実施例では、排気流通路71i,71oは、上流端が開放されかつ下流端が栓73dにより閉塞された排気ガス流入通路71iと、上流端が栓73uにより閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路71oとにより構成される。なお、図2Aにおいてハッチングを付した部分は栓73uを示している。したがって、排気ガス流入通路71i及び排気ガス流出通路71oは薄肉の隔壁72を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路71i及び排気ガス流出通路71oは各排気ガス流入通路71iが4つの排気ガス流出通路71oによって包囲され、各排気ガス流出通路71oが4つの排気ガス流入通路71iによって包囲されるように配置される。
隔壁72は多孔質材料、例えばコージェライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、ムライト、リチウムアルミニウムシリケート、リン酸ジルコニウムのようなセラミックから形成される。したがって、図2Bに矢印で示されるように、排気ガスはまず排気ガス流入通路71i内に流入し、次いで周囲の隔壁72内を通って隣接する排気ガス流出通路71o内に流出する。なお、本発明による実施例では、隔壁72に白金、パラジウム、ラジウムのような貴金属触媒が担持されている。
別の実施例(図示しない)では、排気流通路71i,71oは、上流端及び下流端が開放された排気ガス流入通路と、上流端が栓により閉塞されかつ下流端が開放された排気ガス流出通路とにより構成される。この例でも、排気ガス流入通路71i内に流入した排気ガスの全部又は一部が隔壁72内を通って排気ガス流出通路71o内に流出する。
一方、前段触媒24はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路と、これら排気流通路を互いに隔てる隔壁とを具備する。隔壁には白金、パラジウム、ラジウムのような貴金属触媒が担持されている。
別の実施例(図示しない)では、排気浄化装置23はNOx吸蔵還元触媒を備える。機関吸気通路、燃焼室2及びNOx吸蔵還元触媒上流の排気通路内に供給された空気及び燃料ないし炭化水素の比を排気ガスの空燃比と称し、吸収と吸着とを包含する用語として吸蔵という用語を用いると、このNOx吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのときにはNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸蔵したNOxを放出し還元する機能を有している。このNOx吸蔵還元触媒は、白金のような貴金属触媒と、カリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、ランタノイドのような希土類および銀Ag、銅Cu、鉄Fe、イリジウムIrのようなNOxに電子を供与しうる金属から選ばれた少なくとも一つを含む塩基性層とを備える。なお、NOx吸蔵還元触媒は酸化機能をも有している。
さて、排気ガス中に含まれる粒子状物質はパティキュレートフィルタ23に捕集される。燃焼室2では酸素過剰のもとで燃焼が行われているのでパティキュレートフィルタ23は酸化雰囲気にあり、パティキュレートフィルタ23には貴金属触媒が担持されている。したがって、パティキュレートフィルタ23に捕集された粒子状物質は順次酸化される。ところが、捕集される粒子状物質の量が酸化される粒子状物質の量よりも多くなると粒子状物質がパティキュレートフィルタ23上に次第に堆積する。粒子状物質の堆積量が増大すると、パティキュレートフィルタ23の圧力損失が増大し、機関出力の低下を招いてしまう。
そこで本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ23の粒子状物質堆積量が算出又は推定され、粒子状物質堆積量があらかじめ定められた上限量を越えたときに、パティキュレートフィルタ23から粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理が行われる。
本発明による実施例では、フィルタ再生処理を行うべきときには、図3に示されるように、膨張行程又は排気行程において燃料噴射弁3から燃焼室2内に追加の燃料FAが噴射される。この場合、追加の燃料FAの少なくとも一部が燃焼室2内で燃焼することなく前段触媒24に到達するように、追加の燃料FAの噴射時期が設定される。その結果、炭化水素が前段触媒24に2次的に供給される。このとき前段触媒24は酸化雰囲気にあるので、前段触媒24に供給された炭化水素は前段触媒24で酸化される。その結果、前段触媒24から流出する排気ガス、すなわちパティキュレートフィルタ23に流入する排気ガスの温度が、フィルタ再生処理が行われていない通常時よりも高められ、したがってパティキュレートフィルタ23の温度が高められる。
本発明による実施例では、フィルタ再生処理において、パティキュレートフィルタ23の温度がフィルタ再生温度に保持される。言い換えると、パティキュレートフィルタ23の温度がフィルタ再生処理に保持されるように、追加の燃料FAの噴射量及び噴射時期の少なくとも一方が制御される。フィルタ再生温度は例えば600℃である。その結果、パティキュレートフィルタ23に捕集された粒子状物質が酸化され、パティキュレートフィルタ23から除去される。なお、図3において、FMは圧縮上死点(TDC)周りにおいて燃料噴射弁3から燃焼室2内に噴射される主燃料を表している。この主燃料FMは機関出力を得るためのものである。なお、追加の燃料FAは機関出力に寄与しない。主燃料FMの量及び追加の燃料FAの量QFAはそれぞれ、機関運転状態、例えば機関負荷及び機関回転数に基づいて算出される。
本発明による実施例では、フィルタ再生処理により粒子状物質堆積量が下限量、例えばゼロになると、フィルタ再生処理が終了される。
粒子状物質堆積量の推定は例えば次のようにして行われる。すなわち、粒子状物質堆積量の単位時間当たりの増加分が例えば機関負荷及び機関回転数に基づいて算出される。また、粒子状物質堆積量の単位時間当たりの減少分が例えばパティキュレートフィルタ23の温度及びパティキュレートフィルタ23に流入する排気ガスの流量に基づいて算出される。これら増加分及び減少分が繰り返し積算され、それによって粒子状物質堆積量が算出される。別の実施例(図示しない)では、パティキュレートフィルタ23前後の圧力差を検出する圧力差センサが設けられ、圧力差に基づいて粒子状物質堆積量が算出される。なお、パティキュレートフィルタ23に流入する排気ガスの流量はエアフロメータ9により検出される吸入空気量によって表される。
したがって、概念的に表現すると、本発明による実施例では、前段触媒24に炭化水素を2次的に供給することにより排気浄化装置23の温度を通常時よりも高めることが可能な第1の温度制御装置が設けられ、第1の温度制御装置を制御して、排気浄化装置23の温度をあらかじめ定められた第1の設定温度に保持する第1の温度制御が行われる、ということになる。ここで、上述の本発明による実施例では、第1の温度制御装置は燃料噴射弁3を備える。別の実施例(図示しない)では、第1の温度制御装置は、前段触媒24上流の排気管21又は排気マニホルド5に取り付けられ、排気管21又は排気マニホルド5に炭化水素を添加する添加弁を備える。一方、排気浄化装置23がパティキュレートフィルタを備える本発明による実施例では、第1の温度制御は、パティキュレートフィルタ23から粒子状物質を除去するためのフィルタ再生処理であり、第1の設定温度はパティキュレートフィルタ23から粒子状物質を酸化除去するために必要なフィルタ再生温度である。排気浄化装置23がNOx吸蔵触媒を備える別の実施例(図示しない)では、第1の温度制御は、NOx吸蔵触媒23からイオウを放出させるためのイオウ放出処理であり、第1の設定温度はNOx吸蔵触媒23からイオウを放出させるのに必要なイオウ放出温度である。イオウ放出処理では、NOx吸蔵触媒23に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチにされつつ、NOx吸蔵触媒23の温度がイオウ放出処理に保持される。イオウ放出温度は例えば650℃である。
さて、このようなフィルタ再生処理が行われると、前段触媒24には、内燃機関から排出された粒子状物質と、2次的な炭化水素とが流入する。ところが、これら粒子状物質及び炭化水素が前段触媒24の流入端又は上流端に付着すると、いわゆるデポジットが形成される。前段触媒24に付着したデポジットの量が多くなると、前段触媒24の流入端に詰まりが生ずるおそれがある。一方、酸化雰囲気のもとで前段触媒24の流入端の温度が高くされると、デポジットが酸化され、前段触媒24から除去される。
そこで本発明による実施例では、前段触媒24からデポジットを除去するためのデポジット除去処理が行われる。すなわち、本発明による実施例では、デポジット除去処理を行うべきときには、図4に示されるように、主燃料FMとは別に、膨張行程又は排気行程において燃料噴射弁3から燃焼室2内に追加の燃料FAが噴射される。この場合、追加の燃料FAが燃焼室2内又は前段触媒24上流の排気通路内で燃焼するように、追加の燃料FAの噴射時期が設定される。その結果、前段触媒24に流入する排気ガスの温度が、デポジット除去処理が行われていない通常時よりも高められ、前段触媒24の流入端の温度が通常時よりも高められる。このとき前段触媒24は酸化雰囲気にあるので、前段触媒24のデポジットが酸化され、前段触媒24から除去される。図5に示される別の実施例では、主燃料FMの噴射時期が通常時よりも遅角され、それにより前段触媒24に流入する排気ガスの温度が高められる。更に別の実施例(図示しない)では、内燃機関が火花点火内燃機関から構成される場合には、点火時期が通常時よりも遅角される。なお、追加の燃料FAは機関出力に寄与しない。
上述のフィルタ再生処理が行われると、前段触媒24において炭化水素が酸化されるので、前段触媒24の温度も高くなる。そこで本発明による実施例では、フィルタ再生処理に引き続いて、デポジット除去処理が行われる。すなわち、図6に示されるように、フィルタ再生処理が終了すると、デポジット除去処理が開始される。このようにすると、デポジット除去のために必要なエネルギを低減することができる。
また、本発明による実施例では、デポジット除去処理において、前段触媒24の流入端の温度がデポジット除去温度に保持される。言い換えると、前段触媒24の流入端の温度がデポジット除去温度に保持されるように、追加の燃料FAの噴射量及び噴射時期の少なくとも一方又は主燃料FMの噴射時期が制御される。デポジット除去温度は、例えば、デポジットが主として芳香族重合物を含む場合には450℃以上であり、デポジットが主として脂肪族酸化物を含む場合には350℃以上である。
本発明による実施例のデポジット除去処理では、前段触媒24に炭化水素が実質的に流入しない。したがって、デポジット除去処理によって、デポジットの量が増大することはなく、デポジットの量を確実に低減することができる。また、前段触媒24に流入する排気ガスの温度が高められるので、前段触媒24の流入端の温度が確実に高められる。したがって、前段触媒の流入端における詰まりを確実に除去することができる。
したがって、概念的に表現すると、本発明による実施例では、前段触媒24に炭化水素を2次的に実質的に供給することなく前段触媒24の流入端の温度を通常時よりも高めることが可能な第2の温度制御装置が設けられ、第1の温度制御に引き続いて、第2の温度制御装置を制御して、前段触媒24からデポジットを除去するために前段触媒24の流入端の温度を通常時よりも高めるデポジット除去処理が行われる、ということになる。ここで、上述の本発明による実施例では、第2の温度制御装置は燃料噴射弁3を備える。また、本発明による実施例では第2の温度制御は、デポジット除去処理であり、第2の設定温度はデポジット除去温度である。
本発明による実施例では、フィルタ再生処理が終了したときの前段触媒24の前後差圧dPがあらかじめ定められた第1のしきい値dP1以上のときに、デポジット除去処理が実行される。すなわち、前段触媒24に堆積しているデポジットの量が少ないときにはデポジット除去処理が実行されない。このようにすると、エネルギを有効利用することができる。別の実施例(図示しない)では、フィルタ再生処理が終了したときに、前段触媒24の前後差圧dPに関わらず、デポジット除去処理が実行される。
また、本発明による実施例では、デポジット除去処理中に前段触媒24の前後差圧dPがあらかじめ定められた第2のしきい値dP2以下になると、前段触媒24に流入する排気ガスの温度をデポジット除去温度に保持する制御が停止される。その結果、前段触媒24に流入する排気ガスの温度が次第に低下する。なお、前段触媒24の前後差圧dPが高くなると、一方では排気浄化装置23の排気浄化性能が低下するおそれがあり、他方では機関背圧の上昇により機関性能が低下するおそれがある。逆に言うと、前段触媒24の前後差圧dPを良好な排気浄化性能を確保するのに必要な第1の値以下に低下させるのが好ましく、あるいは、前段触媒24の前後差圧dPを良好な機関性能を確保するのに必要な第2の値まで低下させるのが好ましい。本発明による実施例では、これら第1の値及び第2の値のうち小さいほうが上述の第2のしきい値dP2に設定される。このようにすると、良好な排気浄化性能及び良好な機関性能の両方が確保される。
図7は、本発明による実施例における前段触媒24に流入する排気ガスの温度、すなわち前段触媒24の流入端の温度TEの時間変化を示している。図7を参照すると、時間t1はフィルタ再生処理が開始されたタイミングを示している。フィルタ再生処理が開始されると、追加の燃料FAの一部が燃焼室2又は前段触媒24上流の排気通路内で燃焼するので、排気ガス温度TEは、フィルタ再生処理及びデポジット除去処理が行われていない通常時の排気ガス温度TEであるベース温度TEBから上昇し、保持される。図7に示される例では、排気ガス温度TEはフィルタ再生温度に応じて定まる温度TE1に保持される。次いで時間t2において、フィルタ再生処理が終了され、デポジット除去処理が開始される。デポジット除去処理が開始されると、排気ガス温度TEは上昇する。次いで、時間t3において、デポジット除去温度TEDに達し、デポジット除去温度TEDに保持される。次いで、時間t4において、排気ガス温度TEをデポジット除去温度TEDに保持する制御が停止される。その結果、排気ガス温度TEが次第に低下する。次いで、時間t5において、排気ガス温度TEがベース温度TEBに戻され、したがってデポジット除去処理が終了される。
図8は本発明による実施例における排気浄化制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図8を参照すると、ステップ100ではフラグXがセットされているか否かが判別される。フラグXはデポジット除去処理を行うべきときにセットされ(X=1)、それ以外はリセットされる(X=0)。フラグXがリセットされているときにはステップ101に進み、フィルタ再生処理が終了されたか否かが判別される。フィルタ再生処理が終了されていないときには処理サイクルを終了する。フィルタ再生処理が終了されたときにはステップ102に進み、前段触媒24の前後差圧dPが第1のしきい値dP1以上か否かが判別される。dP<dP1のときには処理サイクルを終了する。dP≧dP1のときにはステップ103に進み、フラグXがセットされる(X=1)。次いでステップ104に進む。ステップ100においてフラグXがセットされているときにもステップ104に進む。
ステップ104ではデポジット除去温度TEDが算出される。続くステップ105では、デポジット除去処理が実行される。続くステップ106では前段触媒24の前後差圧dPが第2のしきい値dP2以下か否かが判別される。dP>dP2のときには処理サイクルを終了する。dP≦dP2のときには次いでステップ107に進み、フラグXがリセットされる(X=0)。
次に、本発明による別の実施例を説明する。本発明による別の実施例では、前段触媒24に流入する排気ガスの流量を通常時よりも多くすることが可能な排気流量制御装置が設けられる。排気流量制御装置は一例では、EGR制御弁18を備える。この例では、排気ガスの流量を増大するために、発生NOx量などに問題のない範囲でEGR制御弁18の開度が低下される。排気流量制御装置は別の例では、スロットル弁11を備え、排気ガスの流量を増大するためにスロットル開度が増大される。排気流量制御装置は更に別の例では、排気ターボチャージャ7を備え、排気ガスの流量を増大するために排気ターボチャージャ7による過給圧が高められる。
このようにすると、前段触媒24の流入端からデポジットが脱離するのが促進される。また、前段触媒24の流入端から離脱したデポジットが前段触媒24内に留まるのが防止される。
次に、本発明による更に別の実施例を説明する。図9は、本発明による更に別の実施例における排気ガス温度TEの時間変化を示している。本発明による更に別の実施例でも、図7に示される実施例と同様に、時間t1においてフィルタ再生処理が開始される。また、時間t2においてフィルタ再生処理が終了されると共にデポジット除去処理が開始される。その結果、排気ガス温度TEが上昇し、次いで時間t3において排気ガス温度TEがデポジット除去温度TEDに到達する。この場合、時間t2から時間t3までにおいて、排気ガス温度TEは変化率dT1(例えば、℃/秒)でもってデポジット除去温度TEDまで上昇される。本発明による更に別の実施例では、このときの変化率dT1があらかじめ定められた上限値を上回らないように、排気ガス温度TEが制御される。すなわち、排気ガス温度TEがゆっくりと上昇される。
前段触媒24の流入端において、デポジットが一気に酸化又は燃焼すると、前段触媒24の流入端の温度が過度に高くなり、前段触媒24が破損するおそれがある。そこで本発明による更に別の実施例では、前段触媒24の流入端の温度が過度に高くならないように、排気ガス温度TEがゆっくりと上昇される。具体的には、上限値は、デポジットが自発燃焼したときに得られる前段触媒24の流入端の温度の変化率よりも小さく設定される。
また、本発明による更に別の実施例では、図9に示されるように、時間t4になると、排気ガス温度TEが低下され始める。次いで、時間t4aにおいて、排気ガス温度TEはあらかじめ定められた設定温度TESになる。次いで、時間t5において排気ガス温度TEはベース温度TEBに戻される。この場合、時間t4から時間t4aまでにおいて、排気ガス温度TEは変化率dT2(例えば、℃/秒)(<0)でもって低下され、時間t4aから時間t5までにおいて、排気ガス温度TEは変化率dT3(例えば、℃/秒)(<0)でもって低下される。本発明による更に別の実施例では、変化率dT2があらかじめ定められた下限値を下回らないように、排気ガス温度TEが制御される。すなわち、排気ガス温度TEがゆっくりと低下される。
本発明による更に別の実施例では、設定値TESは例えば、デポジットが主として芳香族重合物を含む場合には450℃であり、デポジットが主として脂肪族酸化物を含む場合には350℃である。このようにすると、時間t4から時間t4aまでの間、すなわち排気ガス温度TEがデポジット除去温度TEDから低下し始めてから設定温度TESに達するまでの間において、前段触媒24に残留するデポジットを酸化除去することができる。この場合、時間t4から時間t4aまでの時間が過度に短いと、すなわち排気ガス温度TEの変化率dT2が過度に小さいと、残留デポジットを十分に酸化除去することが困難になる。そこで本発明による更に別の実施例では、時間t4から時間t4aまでの間において、残留デポジットが確実に除去されるように、排気ガス温度TEがゆっくりと低下される。
一方、時間t4aから時間t5までにおける排気ガス温度TEの変化率dT3は例えば、変化率dT2又は下限値よりも小さく設定される。このようにすると、排気ガス温度TEが速やかにベース温度TEBに戻される。別の実施例(図示しない)では、時間t4から時間t5までの間において、排気ガス温度TEの変化率が下限値を下回らないように、排気ガス温度TEが制御される。
1 機関本体
2 燃焼室
3 燃料噴射弁
21 排気管
23 パティキュレートフィルタ
24 前段触媒
2 燃焼室
3 燃料噴射弁
21 排気管
23 パティキュレートフィルタ
24 前段触媒
Claims (4)
- 内燃機関の排気浄化装置であって、
排気通路内に配置された排気浄化装置と、
前記排気浄化装置上流の排気通路内に配置され、酸化機能を有する前段触媒と、
前記前段触媒に炭化水素を2次的に供給することにより前記排気浄化装置の温度を通常時よりも高めることが可能な第1の温度制御装置と、
前記前段触媒に炭化水素を2次的に実質的に供給することなく前記前段触媒の流入端の温度を通常時よりも高めることが可能な第2の温度制御装置と、
電子制御ユニットと、
を備え、
前記電子制御ユニットは、
前記第1の温度制御装置を制御して、前記排気浄化装置の温度をあらかじめ定められた第1の設定温度に保持する第1の温度制御を行うと共に、
前記第1の温度制御に引き続いて、前記第2の温度制御装置を制御して、前記前段触媒からデポジットを除去するために前記前段触媒の流入端の温度をあらかじめ定められた第2の設定温度に保持する第2の温度制御を行う
ように構成されている、内燃機関の排気浄化装置。 - 前記前段触媒に流入する排気ガスの流量を通常時よりも多くすることが可能な排気流量制御装置を更に備え、
前記電子制御ユニットは、
前記排気流量制御装置を制御して、前記第2の温度制御中に前記前段触媒に流入する排気ガスの流量を通常時よりも多くするように構成されている、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記電子制御ユニットは、
前記第2の温度制御の開始時において、前記前段触媒の流入端の温度を前記第2の設定温度まで上昇させるときの前記前段触媒の流入端の温度の変化率があらかじめ定められた上限値を上回らないように、前記第2の温度制御装置を制御する、
ように構成されている、請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記電子制御ユニットは、
前記第2の温度制御の終了時において、前記前段触媒の流入端の温度を前記第2の設定温度から低下させるときの前記前段触媒の流入端の温度の変化率があらかじめ定められた下限値を下回らないように、前記第2の温度制御装置を制御する、
ように構成されている、請求項1から3までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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-
2016
- 2016-07-20 JP JP2016142271A patent/JP2018013066A/ja active Pending
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