JP3454177B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP3454177B2 JP3454177B2 JP01372099A JP1372099A JP3454177B2 JP 3454177 B2 JP3454177 B2 JP 3454177B2 JP 01372099 A JP01372099 A JP 01372099A JP 1372099 A JP1372099 A JP 1372099A JP 3454177 B2 JP3454177 B2 JP 3454177B2
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- amount
- exhaust
- air
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の空燃比をリーンとした状態で
燃焼可能な内燃機関の排気系に、排気ガスの空燃比がリ
ーンの条件では排気中のＮＯｘを吸収し、リッチの条件
では吸収したＮＯｘを放出しつつ浄化するＮＯｘ吸収剤
を設置し、このＮＯｘ吸収剤は吸収されたＮＯｘ吸収量
を演算する内燃機関の排気浄化装置が公知である。（特
開平７−１３９３４０号公報等） このＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量の演算は、機関がリー
ン空燃比で運転している状態では、運転状態に応じた所
定のＮＯｘ加算量をＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量に加算
することで演算するとともに、機関がリッチ空燃比で運
転している状態では、理論空燃比以上の過剰に供給され
た分の過剰燃料量（あるいは空燃比）、ＮＯｘ吸収剤の
温度、機関の吸入量等に基づいて所定のＮＯｘ減算量を
算出し、このＮＯｘ減算量をＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収
量から減算することで演算するものである。
燃焼可能な内燃機関の排気系に、排気ガスの空燃比がリ
ーンの条件では排気中のＮＯｘを吸収し、リッチの条件
では吸収したＮＯｘを放出しつつ浄化するＮＯｘ吸収剤
を設置し、このＮＯｘ吸収剤は吸収されたＮＯｘ吸収量
を演算する内燃機関の排気浄化装置が公知である。（特
開平７−１３９３４０号公報等） このＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量の演算は、機関がリー
ン空燃比で運転している状態では、運転状態に応じた所
定のＮＯｘ加算量をＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収量に加算
することで演算するとともに、機関がリッチ空燃比で運
転している状態では、理論空燃比以上の過剰に供給され
た分の過剰燃料量（あるいは空燃比）、ＮＯｘ吸収剤の
温度、機関の吸入量等に基づいて所定のＮＯｘ減算量を
算出し、このＮＯｘ減算量をＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収
量から減算することで演算するものである。
【０００３】このようにして演算されたＮＯｘ吸収量に
応じて、ＮＯｘ浄化処理のためのリッチスパイクのタイ
ミングを判断し、すなわち例えば、ＮＯｘ吸収量がＮＯ
ｘ吸収剤の吸収可能な限界ＮＯｘ吸収量の５０％程度に
なったときにリッチスパイクを実施することで、ＮＯｘ
吸収剤からのＮＯｘのオーバーフロー等の発生を防止
し、機関から排出されるＮＯｘを効率的に浄化すること
が可能となる。
応じて、ＮＯｘ浄化処理のためのリッチスパイクのタイ
ミングを判断し、すなわち例えば、ＮＯｘ吸収量がＮＯ
ｘ吸収剤の吸収可能な限界ＮＯｘ吸収量の５０％程度に
なったときにリッチスパイクを実施することで、ＮＯｘ
吸収剤からのＮＯｘのオーバーフロー等の発生を防止
し、機関から排出されるＮＯｘを効率的に浄化すること
が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の排気浄化装
置において、ＮＯｘ吸収剤の吸収されたＮＯｘの浄化の
ために機関をリッチで運転したとき、ＮＯｘ吸収剤にス
トレージされた酸素（貴金属表面等にストレージされた
酸素）も放出されるのであるが、この酸素の放出状態に
よってはＮＯｘの放出状態が影響を受ける。上記従来装
置ではこの影響を考慮せずにＮＯｘ減算量、ひいてはＮ
Ｏｘ吸収量を演算しているため、ＮＯｘ吸収量に誤差が
生じ、結果としてリッチスパイクのタイミングが本来の
状態からズレ、つまり必要なときにリッチスパイクが入
らない、あるいは不必要なときに入るということが発生
し、ＮＯｘの悪化、あるいは無駄なリッチスパイクによ
る燃比悪化を引き起こすという問題があった。
置において、ＮＯｘ吸収剤の吸収されたＮＯｘの浄化の
ために機関をリッチで運転したとき、ＮＯｘ吸収剤にス
トレージされた酸素（貴金属表面等にストレージされた
酸素）も放出されるのであるが、この酸素の放出状態に
よってはＮＯｘの放出状態が影響を受ける。上記従来装
置ではこの影響を考慮せずにＮＯｘ減算量、ひいてはＮ
Ｏｘ吸収量を演算しているため、ＮＯｘ吸収量に誤差が
生じ、結果としてリッチスパイクのタイミングが本来の
状態からズレ、つまり必要なときにリッチスパイクが入
らない、あるいは不必要なときに入るということが発生
し、ＮＯｘの悪化、あるいは無駄なリッチスパイクによ
る燃比悪化を引き起こすという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決する手段として、機関の排気通路に配置され、流入す
る空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流
入する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯｘを
放出しつつ浄化する作用を有する排気浄化触媒と、前記
排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリーンのとき
に、運転状態に応じたＮＯｘ加算量を演算するＮＯｘ加
算量演算手段と、前記排気浄化用触媒に流入する排気の
空燃比がリッチのときに、運転状態に応じたＮＯｘ減算
量を演算するＮＯｘ減算量演算手段と、前記ＮＯｘ加算
量およびＮＯｘ減算量を積算することで前記排気浄化用
触媒のＮＯｘ残存量を演算するＮＯｘ残存量演算手段
と、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあるか
否かを判断する酸素放出状態検出手段と、前記排気浄化
用触媒に流入する排気の空燃比がリッチであり、かつ、
前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にないと判断
されたときに、前記ＮＯｘ減算量を補正せず、前記排気
浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリッチであり、か
つ、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあると
判断されたときに、前記ＮＯｘ減算量を補正するＮＯｘ
減算量補正手段と、を有することを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置を提供する。
決する手段として、機関の排気通路に配置され、流入す
る空燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流
入する排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯｘを
放出しつつ浄化する作用を有する排気浄化触媒と、前記
排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリーンのとき
に、運転状態に応じたＮＯｘ加算量を演算するＮＯｘ加
算量演算手段と、前記排気浄化用触媒に流入する排気の
空燃比がリッチのときに、運転状態に応じたＮＯｘ減算
量を演算するＮＯｘ減算量演算手段と、前記ＮＯｘ加算
量およびＮＯｘ減算量を積算することで前記排気浄化用
触媒のＮＯｘ残存量を演算するＮＯｘ残存量演算手段
と、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあるか
否かを判断する酸素放出状態検出手段と、前記排気浄化
用触媒に流入する排気の空燃比がリッチであり、かつ、
前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にないと判断
されたときに、前記ＮＯｘ減算量を補正せず、前記排気
浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリッチであり、か
つ、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあると
判断されたときに、前記ＮＯｘ減算量を補正するＮＯｘ
減算量補正手段と、を有することを特徴とする内燃機関
の排気浄化装置を提供する。
【０００６】なお、前記ＮＯｘ減算量補正手段は、前記
排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあるときに、前
記ＮＯｘ減算量を減少補正することとした。
排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあるときに、前
記ＮＯｘ減算量を減少補正することとした。
【０００７】また、前記排気浄化用触媒の下流の排気の
空燃比を検出する下流側空燃比センサを備え、前記酸素
放出状態検出手段は、前記排気浄化用触媒に流入する排
気の空燃比がリッチであり、かつ、検出した前記排気浄
化用触媒下流の排気の空燃比が所定の空燃比よりリーン
側であるときに、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出
状態にあると判断することとしてもよい。
空燃比を検出する下流側空燃比センサを備え、前記酸素
放出状態検出手段は、前記排気浄化用触媒に流入する排
気の空燃比がリッチであり、かつ、検出した前記排気浄
化用触媒下流の排気の空燃比が所定の空燃比よりリーン
側であるときに、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出
状態にあると判断することとしてもよい。
【０００８】また、前記ＮＯｘ減算量演算手段は、ＮＯ
ｘ残存量に応じてＮＯｘ減算量を演算することとしても
よい。
ｘ残存量に応じてＮＯｘ減算量を演算することとしても
よい。
【０００９】また、前記ＮＯｘ減算量演算手段は、前記
排気浄化触媒の温度に応じてＮＯｘ減算量を演算するこ
ととしてもよい。
排気浄化触媒の温度に応じてＮＯｘ減算量を演算するこ
ととしてもよい。
【００１０】また、前記ＮＯｘ演算手段は、排気中の過
剰燃料量に応じてＮＯｘ減算量を演算することとしても
よい。
剰燃料量に応じてＮＯｘ減算量を演算することとしても
よい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１２】図１は本発明の実施の形態の構成を示すも
のである。エンジン１の排気管２内には、触媒３が設け
られている。吸気管４には燃料噴射弁５が設置されてお
り、吸入空気と共に混合気を形成してエンジン１で燃焼
するものである。またこの燃料噴射は、吸気管４の上流
部に設置された吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメ
ータ６と、エンジン１の回転数Ｎｅを検出するクランク
角センサ７の出力に基づき、コントロールユニット（Ｅ
ＣＵ）８において基本燃料噴射パルス幅が演算され、こ
れに目標空燃比等の各種補正を行った結果により燃料噴
射するものである。さらに触媒３には触媒温度センサ９
が設けられており、触媒３の活性状態を検出するもので
ある。加えて、触媒３の上流には排気空燃比を検出する
上流側空燃比センサ１０を設けており、また触媒３の下
流には上流側同様排気空燃比を検出する下流側空燃比セ
ンサ１１を設けており、これらの出力をＥＣＵ９に入力
するものである。これらの空燃比センサは基本的にリー
ン側では排気中の酸素Ｏ２を関知し、リッチ側では一酸
化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、水素Ｈ２を感知すること
で、空燃比を検出するものである。またＥＣＵ９にはア
クセル開度も入力され、これからエンジン負荷Ｌを算出
するものである。
のである。エンジン１の排気管２内には、触媒３が設け
られている。吸気管４には燃料噴射弁５が設置されてお
り、吸入空気と共に混合気を形成してエンジン１で燃焼
するものである。またこの燃料噴射は、吸気管４の上流
部に設置された吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメ
ータ６と、エンジン１の回転数Ｎｅを検出するクランク
角センサ７の出力に基づき、コントロールユニット（Ｅ
ＣＵ）８において基本燃料噴射パルス幅が演算され、こ
れに目標空燃比等の各種補正を行った結果により燃料噴
射するものである。さらに触媒３には触媒温度センサ９
が設けられており、触媒３の活性状態を検出するもので
ある。加えて、触媒３の上流には排気空燃比を検出する
上流側空燃比センサ１０を設けており、また触媒３の下
流には上流側同様排気空燃比を検出する下流側空燃比セ
ンサ１１を設けており、これらの出力をＥＣＵ９に入力
するものである。これらの空燃比センサは基本的にリー
ン側では排気中の酸素Ｏ２を関知し、リッチ側では一酸
化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、水素Ｈ２を感知すること
で、空燃比を検出するものである。またＥＣＵ９にはア
クセル開度も入力され、これからエンジン負荷Ｌを算出
するものである。
【００１３】触媒３としては、例えばアルミナをコーテ
ィングしたハニカム担体に、白金Ｐｔ、パラジウムＰ
ｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を担持した触媒をベース
に、バリウムＢａで代表されるアルカリ土類、セシウム
Ｃｓで代表されるアルカリ金属から選ばれた少なくとも
１つの成分を担持して構成されるものであり、この触媒
は排気空燃比がリーンの条件で排気中のＮＯｘを吸収
し、リッチの条件で排気中の還元成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ
２等）により吸収したＮＯｘを放出すると同時に還元浄
化する特性を有するものである。
ィングしたハニカム担体に、白金Ｐｔ、パラジウムＰ
ｄ、ロジウムＲｈ等の貴金属を担持した触媒をベース
に、バリウムＢａで代表されるアルカリ土類、セシウム
Ｃｓで代表されるアルカリ金属から選ばれた少なくとも
１つの成分を担持して構成されるものであり、この触媒
は排気空燃比がリーンの条件で排気中のＮＯｘを吸収
し、リッチの条件で排気中の還元成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ
２等）により吸収したＮＯｘを放出すると同時に還元浄
化する特性を有するものである。
【００１４】このような触媒はなるべく酸素をストレー
ジしないように構成することが一般的であるが、酸素ス
トレージ能力を完全にゼロにすることは困難であり、リ
ーン雰囲気中においてストレージされた酸素はＮＯｘ同
様にリッチ雰囲気になると放出されることになる。
ジしないように構成することが一般的であるが、酸素ス
トレージ能力を完全にゼロにすることは困難であり、リ
ーン雰囲気中においてストレージされた酸素はＮＯｘ同
様にリッチ雰囲気になると放出されることになる。
【００１５】次に本発明の特徴である触媒に吸収された
ＮＯｘの残存量の演算の基本的な考え方を図２のブロッ
ク図で示す。これはリッチ運転時のＮＯｘ残存量演算の
考え方を示しており、まずリッチ時の燃料増加量率、あ
るいは触媒に流入する排気空燃比と、吸入空気量等の運
転状態を検出し、その結果から理論空燃比を超える過剰
燃料量を演算する。この過剰燃料量に基づき、基本ＮＯ
ｘ放出速度を演算するのであるが、ここでＮＯｘ放出速
度は触媒の温度に影響されるため、この影響を考慮した
係数を用いてＮＯｘ放出速度を演算する。併せて、ＮＯ
ｘ放出速度は現在のＮＯｘ残存量に応じても変化するた
め、この影響を考慮した係数を用いてＮＯｘ放出速度を
演算する。以上により基本ＮＯｘ放出速度を演算する
が、これに加えて触媒からの酸素放出状態に応じて補正
を行うため、触媒からの酸素放出状態演算手段で酸素放
出状態を検出し、その結果からＮＯｘ放出速度補正係数
を算出する。この補正係数と前述の基本ＮＯｘ放出速度
を乗じることで最終的なＮＯｘ放出速度、すなわちＮＯ
ｘ減算量を演算する。このＮＯｘ減算量をその直前の残
存ＮＯｘ量から減算することで、リッチ状態でのＮＯｘ
残存量を演算するものである。
ＮＯｘの残存量の演算の基本的な考え方を図２のブロッ
ク図で示す。これはリッチ運転時のＮＯｘ残存量演算の
考え方を示しており、まずリッチ時の燃料増加量率、あ
るいは触媒に流入する排気空燃比と、吸入空気量等の運
転状態を検出し、その結果から理論空燃比を超える過剰
燃料量を演算する。この過剰燃料量に基づき、基本ＮＯ
ｘ放出速度を演算するのであるが、ここでＮＯｘ放出速
度は触媒の温度に影響されるため、この影響を考慮した
係数を用いてＮＯｘ放出速度を演算する。併せて、ＮＯ
ｘ放出速度は現在のＮＯｘ残存量に応じても変化するた
め、この影響を考慮した係数を用いてＮＯｘ放出速度を
演算する。以上により基本ＮＯｘ放出速度を演算する
が、これに加えて触媒からの酸素放出状態に応じて補正
を行うため、触媒からの酸素放出状態演算手段で酸素放
出状態を検出し、その結果からＮＯｘ放出速度補正係数
を算出する。この補正係数と前述の基本ＮＯｘ放出速度
を乗じることで最終的なＮＯｘ放出速度、すなわちＮＯ
ｘ減算量を演算する。このＮＯｘ減算量をその直前の残
存ＮＯｘ量から減算することで、リッチ状態でのＮＯｘ
残存量を演算するものである。
【００１６】この作動を図３のフローチャートで説明す
る。このフローチャートはリッチ時およびリーン時を含
め、ＮＯｘ残存量を演算するルーチンであり、例えば１
０ｍｓｅｃ毎に実行されるものである。リッチスパイク
を入れるか、リーン運転をするかの判断は別のルーチン
で行うものであり、ここでは触媒に実際に流入する排気
空燃比によって、リッチ状態かリーン状態かを判断する
ものである。
る。このフローチャートはリッチ時およびリーン時を含
め、ＮＯｘ残存量を演算するルーチンであり、例えば１
０ｍｓｅｃ毎に実行されるものである。リッチスパイク
を入れるか、リーン運転をするかの判断は別のルーチン
で行うものであり、ここでは触媒に実際に流入する排気
空燃比によって、リッチ状態かリーン状態かを判断する
ものである。
【００１７】Ｓ１で上流側空燃比センサの信号ＦＬＭＤ
を読み込む。このＦＬＭＤは空気過剰率で示された値で
あり、ＦＬＭＤ＝１で理論混合比を表し、ＦＬＭＤ＞１
でリーン状態を表し、ＦＬＭＤ＜１（リッチ状態）であ
るかを判定し、ＦＬＭＤ＜１の場合はＳ３に進む。Ｓ３
では吸入空気量Ｑａ、ＮＯｘ吸蔵触媒の触媒温度Ｔｃａ
ｔ、現在のＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを読み込む。次にＳ４
で排気ガス中の過剰燃料量ＦＯＶＲを下式で演算する。 ＦＯＶＲ＝（１／ＦＬＭＤ−１）×Ｋ１×Ｑａ ここで１／ＦＬＭＤは空気過剰率の逆数であり燃料増量
率を示し、これから１を引くことにより理論混合を超え
る過剰燃料分を表している。さらに単位換算のためのＫ
１と、吸入空気量Ｑａを乗じることでこの機関に供給さ
れた過剰燃料量を演算する。
を読み込む。このＦＬＭＤは空気過剰率で示された値で
あり、ＦＬＭＤ＝１で理論混合比を表し、ＦＬＭＤ＞１
でリーン状態を表し、ＦＬＭＤ＜１（リッチ状態）であ
るかを判定し、ＦＬＭＤ＜１の場合はＳ３に進む。Ｓ３
では吸入空気量Ｑａ、ＮＯｘ吸蔵触媒の触媒温度Ｔｃａ
ｔ、現在のＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを読み込む。次にＳ４
で排気ガス中の過剰燃料量ＦＯＶＲを下式で演算する。 ＦＯＶＲ＝（１／ＦＬＭＤ−１）×Ｋ１×Ｑａ ここで１／ＦＬＭＤは空気過剰率の逆数であり燃料増量
率を示し、これから１を引くことにより理論混合を超え
る過剰燃料分を表している。さらに単位換算のためのＫ
１と、吸入空気量Ｑａを乗じることでこの機関に供給さ
れた過剰燃料量を演算する。
【００１８】Ｓ５では触媒温度Ｔｃａｔに基づいてＮＯ
ｘ減算量を補正する係数ＫＤＴｃａｔを予め実験で求め
たテーブルから検索する。リッチ状態での触媒からのＮ
Ｏｘの放出は、一般的に触媒温度が高いほど放出されや
すいため、Ｔｃａｔが大きいほど上記ＫＤＴｃａｔのテ
ーブルは大きい値となる。またＳ６で現在のＮＯｘ残存
量ＴＮＯｘに基づいてＮＯｘ減算量を補正する係数ＫＤ
Ｔｃａｔを予め実験で求めたテーブルから検索する。リ
ッチ状態での触媒からのＮＯｘの放出は、一般的にＮＯ
ｘ残存量が多いほど放出されやすいため、ＴＮＯｘが大
きいほど上記ＫＤＴＮＯｘのテーブルは大きい値とな
る。いずれにしても供給された過剰燃料量に見合う量以
上にＮＯｘが放出されることはないため、上記ＫＤＴｃ
ａｔとＫＤＴＮＯｘは１以下の数字となるように設定さ
れている。Ｓ７では基本ＮＯｘ減算量ＤＮＯｘｂａｓｅ
を下式で演算する。 ＤＮＯｘｂａｓｅ＝Ｋ２×ＦＯＶＲ×ＫＤＴｃａｔ×Ｋ
ＤＴＮＯｘ すなわち、過剰燃料量ＦＯＶＲに触媒温度とその時点の
ＮＯｘ残存量で決まる補正を実施し、さらにＮＯｘ量に
換算する係数Ｋ２を乗じることで基本ＮＯｘ減算量を求
める。
ｘ減算量を補正する係数ＫＤＴｃａｔを予め実験で求め
たテーブルから検索する。リッチ状態での触媒からのＮ
Ｏｘの放出は、一般的に触媒温度が高いほど放出されや
すいため、Ｔｃａｔが大きいほど上記ＫＤＴｃａｔのテ
ーブルは大きい値となる。またＳ６で現在のＮＯｘ残存
量ＴＮＯｘに基づいてＮＯｘ減算量を補正する係数ＫＤ
Ｔｃａｔを予め実験で求めたテーブルから検索する。リ
ッチ状態での触媒からのＮＯｘの放出は、一般的にＮＯ
ｘ残存量が多いほど放出されやすいため、ＴＮＯｘが大
きいほど上記ＫＤＴＮＯｘのテーブルは大きい値とな
る。いずれにしても供給された過剰燃料量に見合う量以
上にＮＯｘが放出されることはないため、上記ＫＤＴｃ
ａｔとＫＤＴＮＯｘは１以下の数字となるように設定さ
れている。Ｓ７では基本ＮＯｘ減算量ＤＮＯｘｂａｓｅ
を下式で演算する。 ＤＮＯｘｂａｓｅ＝Ｋ２×ＦＯＶＲ×ＫＤＴｃａｔ×Ｋ
ＤＴＮＯｘ すなわち、過剰燃料量ＦＯＶＲに触媒温度とその時点の
ＮＯｘ残存量で決まる補正を実施し、さらにＮＯｘ量に
換算する係数Ｋ２を乗じることで基本ＮＯｘ減算量を求
める。
【００１９】次にＳ８で下流側空燃比センサの信号ＲＬ
ＭＤを読み込む。このＲＬＭＤはＦＬＭＤと同じく空気
過剰率で示された値であり、ＲＬＭＤ＝１で理論混合比
を表し、ＲＬＭＤ＞１でリーン状態を表し、ＲＬＭＤ＜
１でリッチ状態を表すものである。ここで触媒を含めた
触媒ではリーン雰囲気において、貴金属表面等に酸素が
ストレージされ、これがリッチ雰囲気において放出され
ることが知られている。またリーンからリッチに切り替
わった直後は、当然触媒上流はリッチの空燃比になる
が、触媒下流では上記のストレージされた酸素によりす
ぐにはリッチにならないことも知られている。これはリ
ッチに切り替わってから、触媒に流入するＨＣ、ＣＯ、
Ｈ２等の還元剤成分が、ストレージされていた酸素によ
り消費されるためであり、この酸素が消費されるまでの
期間は触媒下流側は概略理論混合比付近となる。したが
ってリッチに切り替えた後、触媒下流側が理論混合比付
近、あるいはそれよりリーンである場合は、触媒から酸
素が放出されている状態であり、下流側がリッチになっ
た場合は酸素が放出されていない状態である。Ｓ９では
ＲＬＭＤ＞０．９９であるかを判定するが、これは上述
のように下流側が理論混合比付近（あるいはそれよりリ
ーン）であるかを判定するものである。Ｓ９でＲＬＭＤ
＞０．９９と判定（酸素が放出されている状態）された
らＳ１０に進み、ここでＮＯｘ減算量補正係数ＫＯ２Ｒ
を０．５に設定する。逆にＳ９でＲＬＭＤ＞０．９９で
ないと判定（酸素が放出されていない状態）されたらＳ
１１に進み、ここでＮＯｘ減算量補正係数ＫＯ２Ｒを
１．０に設定する。これは、酸素放出状態にある場合
は、リッチスパイクで供給される還元剤成分がＮＯｘの
放出以外に酸素に消費されるために、ＮＯｘ減算量が小
さくなるように補正するものであり、酸素放出が終了し
酸素放出状態に無い場合は、供給された還元剤成分がＮ
Ｏｘの放出のみに使用されるため、補正係数を１．０
（つまり補正無し）とするものである。Ｓ１０のＫＯ２
Ｒの０．５は触媒の酸素ストレージおよび酸素放出のし
やすさによって異なるものであり、予め実験で求めるも
のである。触媒の酸素ストレージおよび酸素放出をしや
すいほど、還元剤はＮＯｘ放出に使用されにくくなるた
め、ＫＯ２Ｒは小さく設定する。
ＭＤを読み込む。このＲＬＭＤはＦＬＭＤと同じく空気
過剰率で示された値であり、ＲＬＭＤ＝１で理論混合比
を表し、ＲＬＭＤ＞１でリーン状態を表し、ＲＬＭＤ＜
１でリッチ状態を表すものである。ここで触媒を含めた
触媒ではリーン雰囲気において、貴金属表面等に酸素が
ストレージされ、これがリッチ雰囲気において放出され
ることが知られている。またリーンからリッチに切り替
わった直後は、当然触媒上流はリッチの空燃比になる
が、触媒下流では上記のストレージされた酸素によりす
ぐにはリッチにならないことも知られている。これはリ
ッチに切り替わってから、触媒に流入するＨＣ、ＣＯ、
Ｈ２等の還元剤成分が、ストレージされていた酸素によ
り消費されるためであり、この酸素が消費されるまでの
期間は触媒下流側は概略理論混合比付近となる。したが
ってリッチに切り替えた後、触媒下流側が理論混合比付
近、あるいはそれよりリーンである場合は、触媒から酸
素が放出されている状態であり、下流側がリッチになっ
た場合は酸素が放出されていない状態である。Ｓ９では
ＲＬＭＤ＞０．９９であるかを判定するが、これは上述
のように下流側が理論混合比付近（あるいはそれよりリ
ーン）であるかを判定するものである。Ｓ９でＲＬＭＤ
＞０．９９と判定（酸素が放出されている状態）された
らＳ１０に進み、ここでＮＯｘ減算量補正係数ＫＯ２Ｒ
を０．５に設定する。逆にＳ９でＲＬＭＤ＞０．９９で
ないと判定（酸素が放出されていない状態）されたらＳ
１１に進み、ここでＮＯｘ減算量補正係数ＫＯ２Ｒを
１．０に設定する。これは、酸素放出状態にある場合
は、リッチスパイクで供給される還元剤成分がＮＯｘの
放出以外に酸素に消費されるために、ＮＯｘ減算量が小
さくなるように補正するものであり、酸素放出が終了し
酸素放出状態に無い場合は、供給された還元剤成分がＮ
Ｏｘの放出のみに使用されるため、補正係数を１．０
（つまり補正無し）とするものである。Ｓ１０のＫＯ２
Ｒの０．５は触媒の酸素ストレージおよび酸素放出のし
やすさによって異なるものであり、予め実験で求めるも
のである。触媒の酸素ストレージおよび酸素放出をしや
すいほど、還元剤はＮＯｘ放出に使用されにくくなるた
め、ＫＯ２Ｒは小さく設定する。
【００２０】Ｓ１２では、Ｓ７で求めた基本ＮＯｘ減算
量ＤＮＯｘｂａｓｅに、Ｓ１０あるいはＳ１１で求めた
ＮＯｘ減算量補正係数ＫＯ２Ｒを乗じることで最終的な
ＮＯｘ減算量ＤＮＯｘを求める。Ｓ１３でその時点のＮ
Ｏｘ残存量ＴＮＯｘ（前回の演算結果）からＮＯｘ減算
量ＤＮＯｘを減算することでＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを演
算する。Ｓ１４ではＴＮＯｘ＜０であると判定された場
合は、０以下になることはあり得ないのでＳ１５でＴＮ
Ｏｘ＝０に下限値を制限するものである。Ｓ１４でＴＮ
Ｏｘ＜０でないと判定された場合はそのままとする。最
後にＳ１６でＴＮＯｘをメモリにストアしてリターンす
る。
量ＤＮＯｘｂａｓｅに、Ｓ１０あるいはＳ１１で求めた
ＮＯｘ減算量補正係数ＫＯ２Ｒを乗じることで最終的な
ＮＯｘ減算量ＤＮＯｘを求める。Ｓ１３でその時点のＮ
Ｏｘ残存量ＴＮＯｘ（前回の演算結果）からＮＯｘ減算
量ＤＮＯｘを減算することでＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを演
算する。Ｓ１４ではＴＮＯｘ＜０であると判定された場
合は、０以下になることはあり得ないのでＳ１５でＴＮ
Ｏｘ＝０に下限値を制限するものである。Ｓ１４でＴＮ
Ｏｘ＜０でないと判定された場合はそのままとする。最
後にＳ１６でＴＮＯｘをメモリにストアしてリターンす
る。
【００２１】次にリーン状態でのＮＯｘ残存量の演算に
ついて説明する。Ｓ２でＦＬＭＤ＜１．０でない場合、
すなわちリーンの場合、Ｓ１７に進む。Ｓ１７ではエン
ジン負荷Ｌ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑｑ、触
媒の触媒温度Ｔｃａｔ、現在のＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを
読み込む。Ｓ１８で上記ＬとＮｅからＮＯｘ排出温度Ｃ
ＮＯｘをマップから検索する。このマップは予め実験で
求めたものである。一般的にはＥＧＲ率や空燃比もＬと
Ｎｅに応じて設定されているので、ＬとＮｅでＮＯｘ排
出濃度を求めることは可能である。Ｓ１９でこのＮＯｘ
排出濃度ＣＮＯｘに吸入空気量Ｑａを乗じて、触媒に流
入するＮＯｘ量ＥＮＯｘを演算する。
ついて説明する。Ｓ２でＦＬＭＤ＜１．０でない場合、
すなわちリーンの場合、Ｓ１７に進む。Ｓ１７ではエン
ジン負荷Ｌ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑｑ、触
媒の触媒温度Ｔｃａｔ、現在のＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを
読み込む。Ｓ１８で上記ＬとＮｅからＮＯｘ排出温度Ｃ
ＮＯｘをマップから検索する。このマップは予め実験で
求めたものである。一般的にはＥＧＲ率や空燃比もＬと
Ｎｅに応じて設定されているので、ＬとＮｅでＮＯｘ排
出濃度を求めることは可能である。Ｓ１９でこのＮＯｘ
排出濃度ＣＮＯｘに吸入空気量Ｑａを乗じて、触媒に流
入するＮＯｘ量ＥＮＯｘを演算する。
【００２２】Ｓ２０では触媒温度Ｔｃａｔに基づいてＮ
Ｏｘ加算量を補正する係数ＫＩＴｃａｔを予め実験で求
めたテーブルから検索する。リーン状態での触媒へのＮ
Ｏｘの吸収は、一般的に最適な触媒温度があり、これよ
りも高い温度でも低い温度でも吸収率が低下するため、
上記ＫＩＴｃａｔのテーブルはＴｃａｔが低い領域は小
さい値であり、Ｔｃａｔが大きくなるに伴い大きい値と
なり、さらにＴｃａｔが大きくなると再び小さい値とな
るように設定されている。またＳ２１で現在のＮＯｘ残
存量ＴＮＯｘに基づいてＮＯｘ加算量を補正する係数Ｋ
ＩＴＮＯｘを予め実験で求めたテーブルから検索する。
リーン状態での触媒へのＮＯｘの吸収は、一般的にＮＯ
ｘ残存量が多いほど吸収されにくいため、ＴＮＯｘが大
きいほど上記ＫＩＴＮＯｘのテーブルは小さい値とな
る。いずれにしても流入するＮＯｘ量以上にＮＯｘが吸
収されることはないため、上記ＫＩＴｃａｔとＫＩＴＮ
Ｏｘは１以下の数字となるように設定されている。
Ｏｘ加算量を補正する係数ＫＩＴｃａｔを予め実験で求
めたテーブルから検索する。リーン状態での触媒へのＮ
Ｏｘの吸収は、一般的に最適な触媒温度があり、これよ
りも高い温度でも低い温度でも吸収率が低下するため、
上記ＫＩＴｃａｔのテーブルはＴｃａｔが低い領域は小
さい値であり、Ｔｃａｔが大きくなるに伴い大きい値と
なり、さらにＴｃａｔが大きくなると再び小さい値とな
るように設定されている。またＳ２１で現在のＮＯｘ残
存量ＴＮＯｘに基づいてＮＯｘ加算量を補正する係数Ｋ
ＩＴＮＯｘを予め実験で求めたテーブルから検索する。
リーン状態での触媒へのＮＯｘの吸収は、一般的にＮＯ
ｘ残存量が多いほど吸収されにくいため、ＴＮＯｘが大
きいほど上記ＫＩＴＮＯｘのテーブルは小さい値とな
る。いずれにしても流入するＮＯｘ量以上にＮＯｘが吸
収されることはないため、上記ＫＩＴｃａｔとＫＩＴＮ
Ｏｘは１以下の数字となるように設定されている。
【００２３】Ｓ２２では流入するＮＯｘ量ＥＮＯｘに触
媒温度とその時点のＮＯｘ残存量で決まる補正を実施
し、すなわちＫＩＴｃａｔとＫＩＴＮＯｘを乗じること
で触媒に吸収されるＮＯｘ量であるＮＯｘ加算量ＩＮＯ
ｘを求める。Ｓ２３でＮＯｘ残存量ＴＮＯｘの前回算出
値にＮＯｘ加算量ＩＮＯｘを加算することでＮＯｘ残存
量ＴＮＯｘを演算する。Ｓ２４でこのＴＮＯｘを触媒の
限界ＮＯｘ吸収量であるＴＮＯｘＦと比較し、ＴＮＯｘ
＞ＴＮＯｘＦに上限値を制限するものである。Ｓ２４で
ＴＮＯｘ＞ＴＮＯｘＦでないと判定された場合はそのま
まとする。最後にＳ１６でＴＮＯｘをメモリにストアし
てリターンする。
媒温度とその時点のＮＯｘ残存量で決まる補正を実施
し、すなわちＫＩＴｃａｔとＫＩＴＮＯｘを乗じること
で触媒に吸収されるＮＯｘ量であるＮＯｘ加算量ＩＮＯ
ｘを求める。Ｓ２３でＮＯｘ残存量ＴＮＯｘの前回算出
値にＮＯｘ加算量ＩＮＯｘを加算することでＮＯｘ残存
量ＴＮＯｘを演算する。Ｓ２４でこのＴＮＯｘを触媒の
限界ＮＯｘ吸収量であるＴＮＯｘＦと比較し、ＴＮＯｘ
＞ＴＮＯｘＦに上限値を制限するものである。Ｓ２４で
ＴＮＯｘ＞ＴＮＯｘＦでないと判定された場合はそのま
まとする。最後にＳ１６でＴＮＯｘをメモリにストアし
てリターンする。
【００２４】以上説明したルーチンで、リッチスパイク
中およびリーン運転中のＮＯｘの加算、減算を演算し、
結果としてＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを求める。ここでリッ
チスパイクを入れるタイミングは、このＴＮＯｘに基づ
いて判断することが有効である。すなわちリーン運転中
にＮＯｘ残存量ＴＮＯｘが限界ＮＯｘ吸収量ＴＮＯｘＦ
と比較して、例えば５０％となった時点でリッチスパイ
クを入れることで、常に余裕を持ってＮＯｘを吸収する
ことができるためＮＯｘの吸収効率の高い領域を使用で
き、ＮＯｘの排出を減少させることが可能となる。
中およびリーン運転中のＮＯｘの加算、減算を演算し、
結果としてＮＯｘ残存量ＴＮＯｘを求める。ここでリッ
チスパイクを入れるタイミングは、このＴＮＯｘに基づ
いて判断することが有効である。すなわちリーン運転中
にＮＯｘ残存量ＴＮＯｘが限界ＮＯｘ吸収量ＴＮＯｘＦ
と比較して、例えば５０％となった時点でリッチスパイ
クを入れることで、常に余裕を持ってＮＯｘを吸収する
ことができるためＮＯｘの吸収効率の高い領域を使用で
き、ＮＯｘの排出を減少させることが可能となる。
【００２５】ここで、本実施の形態は図１で示したよう
に吸気管に燃料噴射弁を配置したエンジンとしている
が、燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料直接
噴射式エンジンでも問題ない。
に吸気管に燃料噴射弁を配置したエンジンとしている
が、燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料直接
噴射式エンジンでも問題ない。
【００２６】また下流側の空燃比センサでＮＯｘ吸蔵触
媒からの酸素の放出状態を検出することで説明している
が、酸素の有無をＯＮ−ＯＦＦ的に示す酸素センサでも
同様の制御が可能である。
媒からの酸素の放出状態を検出することで説明している
が、酸素の有無をＯＮ−ＯＦＦ的に示す酸素センサでも
同様の制御が可能である。
【００２７】
【発明の効果】このように構成された内燃機関の排気浄
化装置においては、リッチスパイク時に触媒からの酸素
の放出状態に応じてＮＯｘ減算量を補正するため、触媒
のＮＯｘ残存量の演算精度を向上することが可能とな
り、結果として適正なリッチスパイクを実施することと
なり、ＮＯｘ排出量の抑制と燃比向上を両立させること
が可能となる。
化装置においては、リッチスパイク時に触媒からの酸素
の放出状態に応じてＮＯｘ減算量を補正するため、触媒
のＮＯｘ残存量の演算精度を向上することが可能とな
り、結果として適正なリッチスパイクを実施することと
なり、ＮＯｘ排出量の抑制と燃比向上を両立させること
が可能となる。
【図１】本発明の実施の形態を示す排気浄化装置の構成
図である。
図である。
【図２】本発明の実施の形態のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の作動を示すフローチャー
トである。
トである。
１ エンジン
２ 排気管
３ ＮＯｘ吸蔵触媒
４ 吸気管
５ 燃料噴射弁
６ エアフローメータ
７ クランク角センサ
８ コントロールユニット（ＥＣＵ）
９ 触媒温度センサ
１０ 上流側空燃比センサ
１１ 下流側空燃比センサ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−232646（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−260949（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−305644（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−139340（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−252524（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01N 3/08 - 3/28
F02D 41/04
Claims (6)
- 【請求項１】 機関の排気通路に配置され、流入する空
燃比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流入す
る排気の空燃比がリッチのときに吸収したＮＯｘを放出
しつつ浄化する作用を有する排気浄化触媒と、 前記排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリーンの
ときに、運転状態に応じたＮＯｘ加算量を演算するＮＯ
ｘ加算量演算手段と、 前記排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリッチの
ときに、運転状態に応じたＮＯｘ減算量を演算するＮＯ
ｘ減算量演算手段と、 前記ＮＯｘ加算量およびＮＯｘ減算量を積算することで
前記排気浄化用触媒のＮＯｘ残存量を演算するＮＯｘ残
存量演算手段と、 前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあるか否か
を判断する酸素放出状態検出手段と、前記排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリッチで
あり、かつ、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出状態
にないと判断されたときに、前記ＮＯｘ減算量を補正せ
ず、 前記排気浄化用触媒に流入する排気の空燃比がリッ
チであり、かつ、前記排気浄化用触媒が所定の酸素放出
状態にあると判断されたときに、前記ＮＯｘ減算量を補
正するＮＯｘ減算量補正手段と、 を有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記ＮＯｘ減算量補正手段は、前記排気
浄化用触媒が所定の酸素放出状態にあるときに、前記Ｎ
Ｏｘ減算量を減少補正することを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記排気浄化用触媒の下流の排気の空燃
比を検出する下流側空燃比センサを備え、 前記酸素放出状態検出手段は、前記排気浄化用触媒に流
入する排気の空燃比がリッチであり、かつ、検出した前
記排気浄化用触媒下流の排気の空燃比が所定の空燃比よ
りリーン側であるときに、前記排気浄化用触媒が所定の
酸素放出状態にあると判断することを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記ＮＯｘ減算量演算手段は、ＮＯｘ残
存量に応じてＮＯｘ減算量を演算することを特徴とする
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項５】 前記ＮＯｘ減算量演算手段は、前記排気
浄化触媒の温度に応じてＮＯｘ減算量を演算することを
特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項６】 前記ＮＯｘ演算手段は、排気中の過剰燃
料量に応じてＮＯｘ減算量を演算することを特徴とする
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01372099A JP3454177B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01372099A JP3454177B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000213339A JP2000213339A (ja) | 2000-08-02 |
| JP3454177B2 true JP3454177B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=11841093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01372099A Expired - Lifetime JP3454177B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454177B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10039708A1 (de) * | 2000-08-14 | 2002-03-07 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Modell zur Modellierung einer Ausspeicherphase eines Stickoxid-Speicherkatalysators |
| JP3852461B2 (ja) | 2004-09-03 | 2006-11-29 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
| JP4666386B2 (ja) * | 2006-07-14 | 2011-04-06 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP01372099A patent/JP3454177B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000213339A (ja) | 2000-08-02 |
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