JP3800933B2 - 内燃機関の排気微粒子処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主にディーゼル機関に好適な内燃機関の排気微粒子処理装置に関し、特にトラップして堆積した排気微粒子をＮＯ2を利用して燃焼除去するようにした排気微粒子処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばディーゼル機関において問題となる排気中の微粒子は、排気通路に微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ：ディーゼルパティキュレートフィルタ）を配設し、ここでトラップすることが可能であるが、このトラップした排気微粒子は、微粒子捕捉フィルタに徐々に堆積するので、何らかの手段でこれを除去する必要がある。
【０００３】
その一つの方法として、特開平１−３１８７１５号公報には、排気ガス中のＮＯを酸化触媒で酸化することによりＮＯ2を生成し、このＮＯ2を用いてフィルタに堆積したパティキュレートを酸化燃焼させる方法が開示されている。このように、ＮＯ2を利用すれば、排気ガス温度で直接に燃焼させる構成に比べて、比較的低温の温度条件下でもパティキュレートを燃焼させることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の従来技術では、内燃機関から排出された排気の温度が低い場合に、酸化触媒におけるＮＯからＮＯ2への変換率自体が低くなってしまうため、フィルタに堆積している排気微粒子に作用するＮＯ2量が低下し、堆積している微粒子の燃焼量が減少する。従って、このような運転条件が長時間継続すると、堆積する微粒子の量が徐々に増加し、排気抵抗が大きくなって、燃費が悪化する、という問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る内燃機関の排気微粒子処理装置は、機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成するとともに、このＮＯからＮＯ２への変換率が排気温度に応じて変化する酸化触媒機能と、上記排気ガス中の微粒子をトラップして保持するとともに、保持した微粒子を上記酸化触媒機能により生成されるＮＯ２によって燃焼させるトラップ機能と、を有する排気浄化手段と、
上記変換率が低くなるときに上記排気温度を上昇させて上記変換率を高くする排気温度上昇手段と、を備え、
上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させるものであって、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正されることを特徴としている。
【０００６】
上記の排気浄化手段としては、酸化触媒機能とトラップ機能とを兼ね備えた一つのケーシング内の触媒付フィルタとして構成することもでき、あるいは、それぞれ独立したケーシングの酸化触媒とフィルタとを直列に配置して用いるようにしてもよい。
【０００７】
上記排気温度上昇手段によって排気浄化手段に流入する排気の温度を上昇させることで、酸化触媒機能のＮＯからＮＯ2への変換率が高くなる。従って、排気温度が低くなる条件下でも、トラップ機能で保持された微粒子を燃焼させるためのＮＯ2量が十分に確保できる。
【０００８】
請求項２に係る内燃機関の排気微粒子処理装置は、機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中のＮＯおよびＣＯを酸化してＮＯ２およびＣＯ２を生成するとともに、ＮＯからＮＯ２への変換率が排気温度に応じて変化する酸化触媒機能と、上記排気ガス中の微粒子をトラップして保持するとともに、保持した微粒子を上記酸化触媒機能により生成されるＮＯ２によって燃焼させるトラップ機能と、を有する排気浄化手段と、
上記変換率が低くなるときに流入する排気ガス中のＣＯ濃度を増加させ、上記酸化触媒機能によるＣＯの酸化熱により排気温度を上昇させて上記変換率を高くする排気温度上昇手段と、を備え、
上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させるものであって、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正されることを特徴としている。
【０００９】
上記の排気浄化手段としては、酸化触媒機能とトラップ機能とを兼ね備えた一つのケーシング内の触媒付フィルタとして構成することもでき、あるいは、それぞれ独立したケーシングの酸化触媒とフィルタとを直列に配置して用いるようにしてもよい。
【００１０】
上記の構成では、酸化触媒機能によりＣＯが酸化するときに酸化熱が発生する。このＣＯからＣＯ2への酸化活性は、２００℃から高くなるため、排気温度が比較的低い状態でも、この酸化熱を利用して排気温度の上昇が図れる。そのため、排気浄化手段に流入する排気中のＣＯ濃度を増加させることで、ヒータ等の加熱手段を設けることなしに排気温度を上昇させることができる。これにより酸化触媒機能のＮＯからＮＯ2への変換率が高くなり、排気温度が低くなる条件下でも、トラップ機能で保持された微粒子を燃焼させるためのＮＯ2量が十分に確保できる。
【００１１】
さらに、請求項３の発明は、上記排気浄化手段に硫黄が堆積したときに、一時的に排気温度を上昇させて上記排気浄化手段から硫黄を除去する硫黄除去手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
排気浄化手段に硫黄が堆積すると、同じ排気温度であっても硫黄が堆積していない場合に比して、ＮＯからＮＯ2への変換率が低下する（図６参照）とともに、ＣＯからＣＯ2への変換率も低下する。このようにＣＯからＣＯ2への変換率が低下すると、ＣＯ濃度を上昇させることによる排気温度の上昇率も低下し、ＮＯからＮＯ2への変換率を効果的に上昇させることができない。上記硫黄除去手段により排気温度を十分に高くすると、硫黄が燃焼し、排気浄化手段から除去される。これにより、ＮＯからＮＯ2への変換率やＣＯからＣＯ2への変換率が回復する。硫黄の燃焼除去には、約６００℃の温度が必要であるので、上述したＣＯの酸化熱による昇温に依存するのは現実的ではなく、別に排気温度を上昇させるための手段を設けることが望ましい。この硫黄除去手段としては、例えば、吸気絞りやポスト噴射を用いることができる。硫黄の堆積量は、例えば運転履歴などから推定できる。
【００１３】
また、本発明においては、上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、本来の排気温度が所定温度よりも高いときには、排気温度上昇手段は、作用しない。そして、本来の排気温度が所定温度以下となるときには、排気温度上昇手段によって排気温度が高められ、排気微粒子の燃焼に必要なＮＯ2変換率が確保される。
【００１５】
請求項４の発明では、上記所定温度は、排気温度の上昇に対して上記変換率が急増し始める点の温度に設定されている。
【００１６】
酸化触媒機能によるＮＯからＮＯ2への変換率は、図２に示すように、排気温度が特定の温度領域にあるときに大きなものとなっており、低温領域から温度上昇していくと、ある排気温度を境に急激に立ち上がる特性を有している。従って、排気温度上昇手段を作用させる上記の所定温度を、上記変換率の立ち上がりの排気温度、すなわち上記変換率が急増し始める値に設定することで、排気温度上昇手段による排気温度の僅かな上昇によって、ＮＯからＮＯ2への変換率を大きく上昇させることができる。
【００１７】
また本発明では、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正される。
【００１８】
上述したように、排気浄化手段に硫黄が堆積すると、同じ排気温度であっても硫黄が堆積していない場合に比してＮＯからＮＯ2への変換率が低下する（図６参照）。したがって、これに応じて所定温度を上昇させることで、より高温領域においても排気温度上昇手段による排気温度上昇が行われることになり、ＮＯからＮＯ2への変換率が目標変換率より小さくなることを防止できる。なお、硫黄の堆積量は、運転履歴などから推定できる。
【００１９】
さらに、請求項５の発明では、上記排気温度上昇手段は、低温予混合燃焼時に、空燃比制御により上記ＣＯ濃度を制御するものであることを特徴としている。
【００２０】
ここで、「低温予混合燃焼」とは、例えば特許第２８６４８９６号公報に開示されているように、燃焼温度を低下させつつ熱発生パターンが単段燃焼の形態となるように着火遅れ期間を大幅に長くし、燃焼の殆どが実質的に予混合燃焼となるようにした燃焼をいう。
【００２１】
このような低温予混合燃焼時の空燃比に対するＮＯｘ、微粒子、ＣＯのそれぞれの排出量の関係についてみると、空燃比を下げた場合に、ＣＯだけが大きく増加し、ＮＯｘと微粒子はあまり増加しない領域が存在する。従って，空燃比によりＣＯ濃度を制御することで、ＮＯｘおよび微粒子の排出量の増加を防止しつつ、ＣＯ濃度を効果的に上昇させることができる。
【００２２】
また請求項３の発明をより具体化した請求項６の発明では、上記硫黄除去手段は、運転履歴に基づき硫黄の堆積量を推定し、推定した堆積量が所定の堆積量以上となったときに、一時的に排気温度を上昇させて上記硫黄を除去することを特徴としている。
【００２３】
このように硫黄の堆積量を推定することで、堆積した硫黄の除去を開始する時期を適切に設定することができるようになり、硫黄除去手段を必要以上に作動させることがなくなる。そのため、例えば、硫黄除去手段としてポスト噴射により排気温度を上昇させるような場合に、燃費の悪化を回避できる。また、排気温度が過度に上昇することによる排気通路の耐久性低下を防止できる。
【００２４】
さらに、請求項６に従属する請求項７の発明においては、上記所定の堆積量は、上記排気浄化手段の硫黄の堆積量の増加に応じて低下する酸化触媒機能の特性において、温度により変化する上記変換率の最大値が上記排気浄化手段に保持される微粒子を燃焼させるのに必要な変換率を下回るときの堆積量に設定されている。
【００２５】
酸化触媒機能によるＮＯからＮＯ2への変換率は、温度により変化するが、その最大値が目標変換率つまり堆積した微粒子を燃焼させるのに必要な変換率を下回ると、全ての温度領域で必要なＮＯ2量を生成できないことになり、微粒子堆積量は徐々に増加してしまう。従って、硫黄の堆積により酸化触媒機能が低下してＮＯ2変換率の最大値が上記目標変換率を下回るようになったときに、硫黄除去手段を作動させることで、このような状況を回避できる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、酸化触媒機能によるＮＯ2変換率が十分に得られるように排気温度を上昇させるので、ＮＯ2を利用した排気微粒子の燃焼が確実に行われ、排気微粒子の過度の堆積を防止できる。
【００２７】
特に、排気温度上昇手段による強制的な排気温度の上昇を、最も適切な時期に行うことができ、最小限の頻度で効果的なＮＯ ２ 変換率の上昇を達成できる。
【００２８】
また、請求項２および請求項５の発明によれば、排気中のＣＯ濃度を増加させることで、ヒータ等の加熱手段を用いることなく排気温度を効果的に上昇させることができ、ＮＯ ２ 変換率を高めることができる。
【００２９】
また、請求項３および請求項６，７の発明によれば、硫黄の堆積によるＮＯ２変換率やＣＯ２変換率の低下を防止できる。特に、請求項６，７の発明によれば、適切な時期に硫黄除去を行うことができ、ＮＯ２変換率を十分に確保しつつ過度の硫黄除去動作を回避することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、この発明に係る排気微粒子処理装置を備えたディーゼルエンジン全体の構成を示している。このディーゼルエンジン１は、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置を備えているものであって、高圧燃料ポンプ２によって所定圧力に加圧された燃料は、コモンレール３に導入され、該コモンレール３を介して、各気筒の燃料噴射ノズル４に供給されている。上記燃料噴射ノズル４は、コントロールユニット１０からの制御信号によって開閉制御されるものであり、燃料噴射量ならびに噴射時期を各気筒毎に独立して制御することが可能である。
【００３２】
また、このディーゼルエンジン１は、可変ノズル型のターボ過給機６を備えており、排気通路７にタービンが、吸気通路８にコンプレッサが、それぞれ配置されているとともに、上記吸気通路８のコンプレッサ下流に、インタークーラ９が設けられている。上記ターボ過給機６の可変ノズルのノズル開度は、図示せぬセンサによって検出され、ノズル開度信号としてコントロールユニット１０に入力されている。
【００３３】
さらに、このディーゼルエンジン１は、排気還流装置を備えている。すなわち、排気通路７と吸気通路８との間にＥＧＲ通路１１が設けられ、ここにＥＧＲバルブ１２が介装されている。このＥＧＲバルブ１２の開度は、コントロールユニット１０が出力するＥＧＲバルブ制御信号によって制御される。
【００３４】
上記排気通路７のタービン下流側には、本発明の排気浄化手段として、酸化触媒１３と微粒子捕捉フィルタ１４とが介装されている。両者は、個々に独立したケーシングを有し、かつ酸化触媒１３が上流側となるように直列に配置されている。上記酸化触媒１３の入口側には、流入する排気の排気温度を検出する排気温度センサ１５が設けられており、その検出信号がコントロールユニット１０に入力されている。
【００３５】
また、上記ディーゼルエンジン１は、クランク角を検出するクランク角センサ１６と、運転者により操作されるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７と、を備え、これらの検出信号もコントロールユニット１０に入力されている。
【００３６】
上記の構成においては、ディーゼルエンジン１から排出された排気微粒子は、基本的に、微粒子捕捉フィルタ１４によってトラップされ、外部への排出が防止される。そして、この微粒子捕捉フィルタ１４に堆積する排気微粒子は、上流の酸化触媒１３によって生成されるＮＯ2を利用することで、比較的低温条件下で燃焼除去される。
【００３７】
上記ＮＯ2は、排気中のＮＯが酸化触媒１３の触媒作用によってＮＯ2に変換されることにより生成されるのであるが、この酸化触媒１３でのＮＯからＮＯ2への変換率は、酸化触媒１３での温度に依存している。図２は、酸化触媒中における排気温度に対するＮＯ2変換率の特性を示しているが、この図２に示すように、ＮＯ2変換率はピーク値を有し、このピークを含む一定の温度範囲（図中の要求温度範囲）では、微粒子の燃焼に必要なＮＯ2の変換率つまり目標変換率以上の変換率が得られる。しかしながら、実際のエンジンの運転条件においては、図中に実状温度として示すように、要求温度よりも低い温度（例えば２５０℃以下）を含む範囲で運転がなされる。つまり、排気温度が要求温度よりも低くなる条件が存在する。そこで、本実施例では、排気温度上昇手段として、エンジンの空燃比制御、具体的には空気過剰率低下制御により排気中のＣＯ濃度を増加させ、酸化触媒１３におけるＣＯからＣＯ2への反応による酸化反応熱で酸化触媒１３中の排気温度を上昇させるようにしている。
【００３８】
図３は、酸化触媒によるＣＯからＣＯ2への変換率の排気温度に対する特性を示す。図示するように、ＣＯからＣＯ2への変換率は、２００℃を境にほぼ１００％に達する。従って、エンジンの暖機後の運転中であれば、ある程度低い排気温度条件においても、ＣＯ酸化反応熱を得ることが可能である。これにより、図４に示すように、例えば触媒入口温度が２００℃程度であったとしても、これを、所定のＮＯ2変換率を満たす排気温度、例えば２５０℃程度にまで高めることができる。従って、運転条件により本来の排気温度が低い場合でも、ＮＯからＮＯ2への変換率を十分なレベルに確保することができ、ＮＯ2を利用した微粒子の燃焼促進が可能である。
【００３９】
本実施例では、エンジンの空燃比制御によりＣＯ濃度の制御を行うが、次にその制御について説明する。
【００４０】
図５は、上記のディーゼルエンジン１において空気過剰率λを変化させた場合のＣＯおよび排気微粒子（ＰＭ）の排出レベルの特性を示す。これは、特に、低温予混合燃焼による運転を行った場合の特性であり、図示するように、空気過剰率λを小さくしていくと、ＮＯｘ（図示せず）や排気微粒子はそれほど増加せずに、ＣＯ排出量が急激に増加する空燃比領域が存在する。例えば、空気過剰率λを１．３から１．１に変化させると、排気微粒子はあまり悪化せずに、ＣＯ排出量を大幅に増加させることができる。なお、ここで、低温予混合燃焼とは、前述したように、エンジンの運転状態に応じてエンジンの燃焼温度を低下させる際に、熱発生パターンが単段燃焼の形態になるように着火遅れ期間を大幅に長くした燃焼をいう。このように空燃比制御を行うことで、ＣＯ排出量を制御して、酸化触媒１３における排気温度を制御することが可能となり、ひいては、目標とするＮＯ2変換率を常に確保することが可能となる。
【００４１】
次に、ＮＯ2を利用する排気微粒子処理装置の問題点として、酸化触媒１３における硫黄分の堆積により、ＮＯからＮＯ2への変換率ならびにＣＯからＣＯ２への変換率が低下することが挙げられる。図６は、硫黄分が堆積した場合のＮＯ2変換率の低下を示している。このようにＮＯ2変換率やＣＯ2変換率が低下した状態でＣＯ濃度を高めても、ＮＯ2変換率を目標値に維持することは困難である。従って、本実施例では、走行距離、積算回転数、あるいは燃料噴射量の累積量、などの運転履歴から硫黄分の堆積量を見積もり、必要に応じて排気温度の上昇運転を行うことで硫黄成分を酸化触媒１３から離脱させ、ＮＯ2変換率の悪化を回避するようにしている。ここで、排気温度上昇運転は、吸気絞り（吸入空気量を低下させることで空気過剰率を下げ、余分な空気に燃焼により発生する熱が奪われることを防止して、排気温度を上昇させる）や燃料のポスト噴射（メイン噴射の後に一定量の燃料を噴射し、この燃料が燃焼することで排気温度を上昇させる）により実現される。この硫黄除去手段としての排気温度上昇運転を所定時間行うことにより、硫黄分が除去される。
【００４２】
次に、上述した内容の具体的な制御の流れを図７以降のフローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
図７は、制御の全体的な流れを示すメインフローチャートであって、ステップ１では、まずクランク角センサ１６とアクセル開度センサ１７の検出信号に基づき、エンジンの運転状態を読み込む。ステップ２では、酸化触媒１３への硫黄分堆積量を推定する。硫黄分の堆積量を直接検知することは一般に困難であるので、前述したようにエンジンの運転履歴から堆積量を見積もり、除去が必要なレベルであれば、硫黄分を除去するための排気温度制御を行う。硫黄分除去のための排気温度制御については図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
次のステップ３では、酸化触媒１３の入口に配置した排気温度センサ１５が検出した触媒入口排気温度ｔを読み込む。
【００４５】
ステップ４では、酸化触媒１３において所望のＮＯ2変換率（目標変換率）を達成し得る排気温度Ｔｏｘｉに、実際の排気温度ｔが達しているか否かを判断する。図２に示すように、例えば、上記の目標温度Ｔｏｘｉを要求温度の最低温度である２５０℃に設定すると良い。
【００４６】
実際の排気温度ｔが目標温度Ｔｏｘｉより低い場合には、ステップ５へ進み、酸化触媒１３中の排気温度を上昇させるために、排気中のＣＯ濃度を高める制御（ＣＯ排出モードの空燃比制御）を行う。このＣＯ排出モードの空燃比制御については、図９のフローチャートに基づいて後述する。実際の排気温度ｔが目標温度Ｔｏｘｉ以上であれば、排気温度上昇は不要であるので、ステップ６へ進み、通常の空燃比制御を行う。この通常の空燃比制御は図１０のフローチャートに基づいて後述する。
【００４７】
次に、ステップ２の酸化触媒１３における硫黄分除去のための硫黄分堆積量見積もり除去ルーチンを図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
ステップ１１では、運転履歴の読み込みを行う。酸化触媒への硫黄分の堆積は、図６に示すようにＮＯ2変換率やＣＯ2変換率を低下させるため、一定量硫黄分が堆積するとその除去が必要となるが、硫黄分の堆積量を直接検知するのは困難であり、前述したように、運転履歴から堆積量を見積もることになる。
【００４９】
ステップ１２では、ステップ１１で見積もった硫黄分堆積量から硫黄除去モード運転の要否を判定する。つまり、硫黄分堆積量から図６の特性に従ってＮＯ2変換率を推定したときに、少なくとも変換率のピーク値が目標変換率以上でなければ、有効なＮＯ2の生成を行い得ないので、硫黄除去が必要であると判定し、これよりも硫黄分が少なければ、硫黄除去は行わない。硫黄除去モード運転を行わない場合には本フローを終了し、メインフローへ戻る。
【００５０】
一方、硫黄除去が必要と判断した場合には、ステップ１３へ進み、ここで、前述した吸気絞りあるいはポスト噴射などの手段により、排気温度を上昇させる制御つまり硫黄除去モード運転を開始する。
【００５１】
ステップ１４では、排気温度を検出し、硫黄分の除去が可能な排気温度レベルに達しているか否かを判断し、温度レベルが低い場合にはステップ１３に戻って硫黄除去モード運転を継続する。
【００５２】
排気温度が硫黄分の除去が可能な排気温度レベルに達したら、ステップ１５において、硫黄除去モード運転の経過時間の計測を開始し、所定の時間が経過した時点で硫黄分除去モード運転を終了する。
【００５３】
なお、上記ステップ１２において、硫黄除去モード運転が不要であると判定してメインフローチャートへ戻る場合でも、硫黄の堆積によるＮＯ2変換率の低下は生じているので、これを考慮して、図７のステップ４で用いる目標温度Ｔｏｘｉを、硫黄堆積量に応じて上方に補正するように構成することもできる。
【００５４】
次に、上記ステップ５のＣＯ排出モードの空燃比制御について、図９のフローチャートに基づいて説明する。これは、燃料噴射量を増量することで空気過剰率λを制御し、排気中のＣＯ濃度を所定の値にまで高めて、酸化触媒１３でのＣＯからＣＯ2への変換時に生じる酸化反応熱を利用することで、排気温度を上昇させるものである。
【００５５】
ステップ２１では、エンジン回転数およびアクセル開度などの運転状態を示す信号を読み込む。次のステップ２２では、このステップ２１で読み込んだ運転状態から、ＣＯ排出モードの目標燃料噴射量Ｑを求める。特に、このＣＯ排出モードでは、空気過剰率λが、１．１になるように目標燃料噴射量Ｑを決定する。そして、ステップ２３で、水温、ＥＧＲ等による種々の補正を行い、最終的な燃料噴射量Ｑを決定する。
【００５６】
次に、上記ステップ６の通常モードの空燃比制御について、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
ステップ３１では、エンジン回転数およびアクセル開度などの運転状態を示す信号を読み込む。次のステップ３２では、このステップ３１で読み込んだ運転状態から、通常モードの目標燃料噴射量Ｑを求める。特に、この通常モードでは、空気過剰率λが、１．３以上になるように、目標燃料噴射量Ｑを決定する。そして、ステップ３３で、水温、ＥＧＲ等による種々の補正を行い、最終的な燃料噴射量Ｑを決定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る排気微粒子処理装置を備えたディーゼルエンジン全体の構成説明図。
【図２】酸化触媒でのＮＯからＮＯ2への変換率の温度特性を示す特性図。
【図３】酸化触媒でのＣＯからＣＯ2への変換率の温度特性を示す特性図。
【図４】ＣＯ排出モードでの酸化触媒の温度変化を示す特性図。
【図５】空燃比に対するＣＯおよび微粒子の排出レベル変化を示す特性図。
【図６】硫黄堆積によるＮＯからＮＯ2への変換率の低下を示す特性図。
【図７】実施例の制御の流れを示すメインフローチャート。
【図８】硫黄分堆積量見積もり除去ルーチンを示すフローチャート。
【図９】ＣＯ排出モードの空燃比制御を示すフローチャート。
【図１０】通常通常モードの空燃比制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン
１０…コントロールユニット
１３…酸化触媒
１４…微粒子捕捉フィルタ
１６…クランク角センサ
１７…アクセル開度センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、主にディーゼル機関に好適な内燃機関の排気微粒子処理装置に関し、特にトラップして堆積した排気微粒子をＮＯ2を利用して燃焼除去するようにした排気微粒子処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばディーゼル機関において問題となる排気中の微粒子は、排気通路に微粒子捕捉フィルタ（ＤＰＦ：ディーゼルパティキュレートフィルタ）を配設し、ここでトラップすることが可能であるが、このトラップした排気微粒子は、微粒子捕捉フィルタに徐々に堆積するので、何らかの手段でこれを除去する必要がある。
【０００３】
その一つの方法として、特開平１−３１８７１５号公報には、排気ガス中のＮＯを酸化触媒で酸化することによりＮＯ2を生成し、このＮＯ2を用いてフィルタに堆積したパティキュレートを酸化燃焼させる方法が開示されている。このように、ＮＯ2を利用すれば、排気ガス温度で直接に燃焼させる構成に比べて、比較的低温の温度条件下でもパティキュレートを燃焼させることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の従来技術では、内燃機関から排出された排気の温度が低い場合に、酸化触媒におけるＮＯからＮＯ2への変換率自体が低くなってしまうため、フィルタに堆積している排気微粒子に作用するＮＯ2量が低下し、堆積している微粒子の燃焼量が減少する。従って、このような運転条件が長時間継続すると、堆積する微粒子の量が徐々に増加し、排気抵抗が大きくなって、燃費が悪化する、という問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る内燃機関の排気微粒子処理装置は、機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成するとともに、このＮＯからＮＯ２への変換率が排気温度に応じて変化する酸化触媒機能と、上記排気ガス中の微粒子をトラップして保持するとともに、保持した微粒子を上記酸化触媒機能により生成されるＮＯ２によって燃焼させるトラップ機能と、を有する排気浄化手段と、
上記変換率が低くなるときに上記排気温度を上昇させて上記変換率を高くする排気温度上昇手段と、を備え、
上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させるものであって、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正されることを特徴としている。
【０００６】
上記の排気浄化手段としては、酸化触媒機能とトラップ機能とを兼ね備えた一つのケーシング内の触媒付フィルタとして構成することもでき、あるいは、それぞれ独立したケーシングの酸化触媒とフィルタとを直列に配置して用いるようにしてもよい。
【０００７】
上記排気温度上昇手段によって排気浄化手段に流入する排気の温度を上昇させることで、酸化触媒機能のＮＯからＮＯ2への変換率が高くなる。従って、排気温度が低くなる条件下でも、トラップ機能で保持された微粒子を燃焼させるためのＮＯ2量が十分に確保できる。
【０００８】
請求項２に係る内燃機関の排気微粒子処理装置は、機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中のＮＯおよびＣＯを酸化してＮＯ２およびＣＯ２を生成するとともに、ＮＯからＮＯ２への変換率が排気温度に応じて変化する酸化触媒機能と、上記排気ガス中の微粒子をトラップして保持するとともに、保持した微粒子を上記酸化触媒機能により生成されるＮＯ２によって燃焼させるトラップ機能と、を有する排気浄化手段と、
上記変換率が低くなるときに流入する排気ガス中のＣＯ濃度を増加させ、上記酸化触媒機能によるＣＯの酸化熱により排気温度を上昇させて上記変換率を高くする排気温度上昇手段と、を備え、
上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させるものであって、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正されることを特徴としている。
【０００９】
上記の排気浄化手段としては、酸化触媒機能とトラップ機能とを兼ね備えた一つのケーシング内の触媒付フィルタとして構成することもでき、あるいは、それぞれ独立したケーシングの酸化触媒とフィルタとを直列に配置して用いるようにしてもよい。
【００１０】
上記の構成では、酸化触媒機能によりＣＯが酸化するときに酸化熱が発生する。このＣＯからＣＯ2への酸化活性は、２００℃から高くなるため、排気温度が比較的低い状態でも、この酸化熱を利用して排気温度の上昇が図れる。そのため、排気浄化手段に流入する排気中のＣＯ濃度を増加させることで、ヒータ等の加熱手段を設けることなしに排気温度を上昇させることができる。これにより酸化触媒機能のＮＯからＮＯ2への変換率が高くなり、排気温度が低くなる条件下でも、トラップ機能で保持された微粒子を燃焼させるためのＮＯ2量が十分に確保できる。
【００１１】
さらに、請求項３の発明は、上記排気浄化手段に硫黄が堆積したときに、一時的に排気温度を上昇させて上記排気浄化手段から硫黄を除去する硫黄除去手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
排気浄化手段に硫黄が堆積すると、同じ排気温度であっても硫黄が堆積していない場合に比して、ＮＯからＮＯ2への変換率が低下する（図６参照）とともに、ＣＯからＣＯ2への変換率も低下する。このようにＣＯからＣＯ2への変換率が低下すると、ＣＯ濃度を上昇させることによる排気温度の上昇率も低下し、ＮＯからＮＯ2への変換率を効果的に上昇させることができない。上記硫黄除去手段により排気温度を十分に高くすると、硫黄が燃焼し、排気浄化手段から除去される。これにより、ＮＯからＮＯ2への変換率やＣＯからＣＯ2への変換率が回復する。硫黄の燃焼除去には、約６００℃の温度が必要であるので、上述したＣＯの酸化熱による昇温に依存するのは現実的ではなく、別に排気温度を上昇させるための手段を設けることが望ましい。この硫黄除去手段としては、例えば、吸気絞りやポスト噴射を用いることができる。硫黄の堆積量は、例えば運転履歴などから推定できる。
【００１３】
また、本発明においては、上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、本来の排気温度が所定温度よりも高いときには、排気温度上昇手段は、作用しない。そして、本来の排気温度が所定温度以下となるときには、排気温度上昇手段によって排気温度が高められ、排気微粒子の燃焼に必要なＮＯ2変換率が確保される。
【００１５】
請求項４の発明では、上記所定温度は、排気温度の上昇に対して上記変換率が急増し始める点の温度に設定されている。
【００１６】
酸化触媒機能によるＮＯからＮＯ2への変換率は、図２に示すように、排気温度が特定の温度領域にあるときに大きなものとなっており、低温領域から温度上昇していくと、ある排気温度を境に急激に立ち上がる特性を有している。従って、排気温度上昇手段を作用させる上記の所定温度を、上記変換率の立ち上がりの排気温度、すなわち上記変換率が急増し始める値に設定することで、排気温度上昇手段による排気温度の僅かな上昇によって、ＮＯからＮＯ2への変換率を大きく上昇させることができる。
【００１７】
また本発明では、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正される。
【００１８】
上述したように、排気浄化手段に硫黄が堆積すると、同じ排気温度であっても硫黄が堆積していない場合に比してＮＯからＮＯ2への変換率が低下する（図６参照）。したがって、これに応じて所定温度を上昇させることで、より高温領域においても排気温度上昇手段による排気温度上昇が行われることになり、ＮＯからＮＯ2への変換率が目標変換率より小さくなることを防止できる。なお、硫黄の堆積量は、運転履歴などから推定できる。
【００１９】
さらに、請求項５の発明では、上記排気温度上昇手段は、低温予混合燃焼時に、空燃比制御により上記ＣＯ濃度を制御するものであることを特徴としている。
【００２０】
ここで、「低温予混合燃焼」とは、例えば特許第２８６４８９６号公報に開示されているように、燃焼温度を低下させつつ熱発生パターンが単段燃焼の形態となるように着火遅れ期間を大幅に長くし、燃焼の殆どが実質的に予混合燃焼となるようにした燃焼をいう。
【００２１】
このような低温予混合燃焼時の空燃比に対するＮＯｘ、微粒子、ＣＯのそれぞれの排出量の関係についてみると、空燃比を下げた場合に、ＣＯだけが大きく増加し、ＮＯｘと微粒子はあまり増加しない領域が存在する。従って，空燃比によりＣＯ濃度を制御することで、ＮＯｘおよび微粒子の排出量の増加を防止しつつ、ＣＯ濃度を効果的に上昇させることができる。
【００２２】
また請求項３の発明をより具体化した請求項６の発明では、上記硫黄除去手段は、運転履歴に基づき硫黄の堆積量を推定し、推定した堆積量が所定の堆積量以上となったときに、一時的に排気温度を上昇させて上記硫黄を除去することを特徴としている。
【００２３】
このように硫黄の堆積量を推定することで、堆積した硫黄の除去を開始する時期を適切に設定することができるようになり、硫黄除去手段を必要以上に作動させることがなくなる。そのため、例えば、硫黄除去手段としてポスト噴射により排気温度を上昇させるような場合に、燃費の悪化を回避できる。また、排気温度が過度に上昇することによる排気通路の耐久性低下を防止できる。
【００２４】
さらに、請求項６に従属する請求項７の発明においては、上記所定の堆積量は、上記排気浄化手段の硫黄の堆積量の増加に応じて低下する酸化触媒機能の特性において、温度により変化する上記変換率の最大値が上記排気浄化手段に保持される微粒子を燃焼させるのに必要な変換率を下回るときの堆積量に設定されている。
【００２５】
酸化触媒機能によるＮＯからＮＯ2への変換率は、温度により変化するが、その最大値が目標変換率つまり堆積した微粒子を燃焼させるのに必要な変換率を下回ると、全ての温度領域で必要なＮＯ2量を生成できないことになり、微粒子堆積量は徐々に増加してしまう。従って、硫黄の堆積により酸化触媒機能が低下してＮＯ2変換率の最大値が上記目標変換率を下回るようになったときに、硫黄除去手段を作動させることで、このような状況を回避できる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、酸化触媒機能によるＮＯ2変換率が十分に得られるように排気温度を上昇させるので、ＮＯ2を利用した排気微粒子の燃焼が確実に行われ、排気微粒子の過度の堆積を防止できる。
【００２７】
特に、排気温度上昇手段による強制的な排気温度の上昇を、最も適切な時期に行うことができ、最小限の頻度で効果的なＮＯ ２ 変換率の上昇を達成できる。
【００２８】
また、請求項２および請求項５の発明によれば、排気中のＣＯ濃度を増加させることで、ヒータ等の加熱手段を用いることなく排気温度を効果的に上昇させることができ、ＮＯ ２ 変換率を高めることができる。
【００２９】
また、請求項３および請求項６，７の発明によれば、硫黄の堆積によるＮＯ２変換率やＣＯ２変換率の低下を防止できる。特に、請求項６，７の発明によれば、適切な時期に硫黄除去を行うことができ、ＮＯ２変換率を十分に確保しつつ過度の硫黄除去動作を回避することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、この発明に係る排気微粒子処理装置を備えたディーゼルエンジン全体の構成を示している。このディーゼルエンジン１は、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置を備えているものであって、高圧燃料ポンプ２によって所定圧力に加圧された燃料は、コモンレール３に導入され、該コモンレール３を介して、各気筒の燃料噴射ノズル４に供給されている。上記燃料噴射ノズル４は、コントロールユニット１０からの制御信号によって開閉制御されるものであり、燃料噴射量ならびに噴射時期を各気筒毎に独立して制御することが可能である。
【００３２】
また、このディーゼルエンジン１は、可変ノズル型のターボ過給機６を備えており、排気通路７にタービンが、吸気通路８にコンプレッサが、それぞれ配置されているとともに、上記吸気通路８のコンプレッサ下流に、インタークーラ９が設けられている。上記ターボ過給機６の可変ノズルのノズル開度は、図示せぬセンサによって検出され、ノズル開度信号としてコントロールユニット１０に入力されている。
【００３３】
さらに、このディーゼルエンジン１は、排気還流装置を備えている。すなわち、排気通路７と吸気通路８との間にＥＧＲ通路１１が設けられ、ここにＥＧＲバルブ１２が介装されている。このＥＧＲバルブ１２の開度は、コントロールユニット１０が出力するＥＧＲバルブ制御信号によって制御される。
【００３４】
上記排気通路７のタービン下流側には、本発明の排気浄化手段として、酸化触媒１３と微粒子捕捉フィルタ１４とが介装されている。両者は、個々に独立したケーシングを有し、かつ酸化触媒１３が上流側となるように直列に配置されている。上記酸化触媒１３の入口側には、流入する排気の排気温度を検出する排気温度センサ１５が設けられており、その検出信号がコントロールユニット１０に入力されている。
【００３５】
また、上記ディーゼルエンジン１は、クランク角を検出するクランク角センサ１６と、運転者により操作されるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１７と、を備え、これらの検出信号もコントロールユニット１０に入力されている。
【００３６】
上記の構成においては、ディーゼルエンジン１から排出された排気微粒子は、基本的に、微粒子捕捉フィルタ１４によってトラップされ、外部への排出が防止される。そして、この微粒子捕捉フィルタ１４に堆積する排気微粒子は、上流の酸化触媒１３によって生成されるＮＯ2を利用することで、比較的低温条件下で燃焼除去される。
【００３７】
上記ＮＯ2は、排気中のＮＯが酸化触媒１３の触媒作用によってＮＯ2に変換されることにより生成されるのであるが、この酸化触媒１３でのＮＯからＮＯ2への変換率は、酸化触媒１３での温度に依存している。図２は、酸化触媒中における排気温度に対するＮＯ2変換率の特性を示しているが、この図２に示すように、ＮＯ2変換率はピーク値を有し、このピークを含む一定の温度範囲（図中の要求温度範囲）では、微粒子の燃焼に必要なＮＯ2の変換率つまり目標変換率以上の変換率が得られる。しかしながら、実際のエンジンの運転条件においては、図中に実状温度として示すように、要求温度よりも低い温度（例えば２５０℃以下）を含む範囲で運転がなされる。つまり、排気温度が要求温度よりも低くなる条件が存在する。そこで、本実施例では、排気温度上昇手段として、エンジンの空燃比制御、具体的には空気過剰率低下制御により排気中のＣＯ濃度を増加させ、酸化触媒１３におけるＣＯからＣＯ2への反応による酸化反応熱で酸化触媒１３中の排気温度を上昇させるようにしている。
【００３８】
図３は、酸化触媒によるＣＯからＣＯ2への変換率の排気温度に対する特性を示す。図示するように、ＣＯからＣＯ2への変換率は、２００℃を境にほぼ１００％に達する。従って、エンジンの暖機後の運転中であれば、ある程度低い排気温度条件においても、ＣＯ酸化反応熱を得ることが可能である。これにより、図４に示すように、例えば触媒入口温度が２００℃程度であったとしても、これを、所定のＮＯ2変換率を満たす排気温度、例えば２５０℃程度にまで高めることができる。従って、運転条件により本来の排気温度が低い場合でも、ＮＯからＮＯ2への変換率を十分なレベルに確保することができ、ＮＯ2を利用した微粒子の燃焼促進が可能である。
【００３９】
本実施例では、エンジンの空燃比制御によりＣＯ濃度の制御を行うが、次にその制御について説明する。
【００４０】
図５は、上記のディーゼルエンジン１において空気過剰率λを変化させた場合のＣＯおよび排気微粒子（ＰＭ）の排出レベルの特性を示す。これは、特に、低温予混合燃焼による運転を行った場合の特性であり、図示するように、空気過剰率λを小さくしていくと、ＮＯｘ（図示せず）や排気微粒子はそれほど増加せずに、ＣＯ排出量が急激に増加する空燃比領域が存在する。例えば、空気過剰率λを１．３から１．１に変化させると、排気微粒子はあまり悪化せずに、ＣＯ排出量を大幅に増加させることができる。なお、ここで、低温予混合燃焼とは、前述したように、エンジンの運転状態に応じてエンジンの燃焼温度を低下させる際に、熱発生パターンが単段燃焼の形態になるように着火遅れ期間を大幅に長くした燃焼をいう。このように空燃比制御を行うことで、ＣＯ排出量を制御して、酸化触媒１３における排気温度を制御することが可能となり、ひいては、目標とするＮＯ2変換率を常に確保することが可能となる。
【００４１】
次に、ＮＯ2を利用する排気微粒子処理装置の問題点として、酸化触媒１３における硫黄分の堆積により、ＮＯからＮＯ2への変換率ならびにＣＯからＣＯ２への変換率が低下することが挙げられる。図６は、硫黄分が堆積した場合のＮＯ2変換率の低下を示している。このようにＮＯ2変換率やＣＯ2変換率が低下した状態でＣＯ濃度を高めても、ＮＯ2変換率を目標値に維持することは困難である。従って、本実施例では、走行距離、積算回転数、あるいは燃料噴射量の累積量、などの運転履歴から硫黄分の堆積量を見積もり、必要に応じて排気温度の上昇運転を行うことで硫黄成分を酸化触媒１３から離脱させ、ＮＯ2変換率の悪化を回避するようにしている。ここで、排気温度上昇運転は、吸気絞り（吸入空気量を低下させることで空気過剰率を下げ、余分な空気に燃焼により発生する熱が奪われることを防止して、排気温度を上昇させる）や燃料のポスト噴射（メイン噴射の後に一定量の燃料を噴射し、この燃料が燃焼することで排気温度を上昇させる）により実現される。この硫黄除去手段としての排気温度上昇運転を所定時間行うことにより、硫黄分が除去される。
【００４２】
次に、上述した内容の具体的な制御の流れを図７以降のフローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
図７は、制御の全体的な流れを示すメインフローチャートであって、ステップ１では、まずクランク角センサ１６とアクセル開度センサ１７の検出信号に基づき、エンジンの運転状態を読み込む。ステップ２では、酸化触媒１３への硫黄分堆積量を推定する。硫黄分の堆積量を直接検知することは一般に困難であるので、前述したようにエンジンの運転履歴から堆積量を見積もり、除去が必要なレベルであれば、硫黄分を除去するための排気温度制御を行う。硫黄分除去のための排気温度制御については図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
次のステップ３では、酸化触媒１３の入口に配置した排気温度センサ１５が検出した触媒入口排気温度ｔを読み込む。
【００４５】
ステップ４では、酸化触媒１３において所望のＮＯ2変換率（目標変換率）を達成し得る排気温度Ｔｏｘｉに、実際の排気温度ｔが達しているか否かを判断する。図２に示すように、例えば、上記の目標温度Ｔｏｘｉを要求温度の最低温度である２５０℃に設定すると良い。
【００４６】
実際の排気温度ｔが目標温度Ｔｏｘｉより低い場合には、ステップ５へ進み、酸化触媒１３中の排気温度を上昇させるために、排気中のＣＯ濃度を高める制御（ＣＯ排出モードの空燃比制御）を行う。このＣＯ排出モードの空燃比制御については、図９のフローチャートに基づいて後述する。実際の排気温度ｔが目標温度Ｔｏｘｉ以上であれば、排気温度上昇は不要であるので、ステップ６へ進み、通常の空燃比制御を行う。この通常の空燃比制御は図１０のフローチャートに基づいて後述する。
【００４７】
次に、ステップ２の酸化触媒１３における硫黄分除去のための硫黄分堆積量見積もり除去ルーチンを図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
ステップ１１では、運転履歴の読み込みを行う。酸化触媒への硫黄分の堆積は、図６に示すようにＮＯ2変換率やＣＯ2変換率を低下させるため、一定量硫黄分が堆積するとその除去が必要となるが、硫黄分の堆積量を直接検知するのは困難であり、前述したように、運転履歴から堆積量を見積もることになる。
【００４９】
ステップ１２では、ステップ１１で見積もった硫黄分堆積量から硫黄除去モード運転の要否を判定する。つまり、硫黄分堆積量から図６の特性に従ってＮＯ2変換率を推定したときに、少なくとも変換率のピーク値が目標変換率以上でなければ、有効なＮＯ2の生成を行い得ないので、硫黄除去が必要であると判定し、これよりも硫黄分が少なければ、硫黄除去は行わない。硫黄除去モード運転を行わない場合には本フローを終了し、メインフローへ戻る。
【００５０】
一方、硫黄除去が必要と判断した場合には、ステップ１３へ進み、ここで、前述した吸気絞りあるいはポスト噴射などの手段により、排気温度を上昇させる制御つまり硫黄除去モード運転を開始する。
【００５１】
ステップ１４では、排気温度を検出し、硫黄分の除去が可能な排気温度レベルに達しているか否かを判断し、温度レベルが低い場合にはステップ１３に戻って硫黄除去モード運転を継続する。
【００５２】
排気温度が硫黄分の除去が可能な排気温度レベルに達したら、ステップ１５において、硫黄除去モード運転の経過時間の計測を開始し、所定の時間が経過した時点で硫黄分除去モード運転を終了する。
【００５３】
なお、上記ステップ１２において、硫黄除去モード運転が不要であると判定してメインフローチャートへ戻る場合でも、硫黄の堆積によるＮＯ2変換率の低下は生じているので、これを考慮して、図７のステップ４で用いる目標温度Ｔｏｘｉを、硫黄堆積量に応じて上方に補正するように構成することもできる。
【００５４】
次に、上記ステップ５のＣＯ排出モードの空燃比制御について、図９のフローチャートに基づいて説明する。これは、燃料噴射量を増量することで空気過剰率λを制御し、排気中のＣＯ濃度を所定の値にまで高めて、酸化触媒１３でのＣＯからＣＯ2への変換時に生じる酸化反応熱を利用することで、排気温度を上昇させるものである。
【００５５】
ステップ２１では、エンジン回転数およびアクセル開度などの運転状態を示す信号を読み込む。次のステップ２２では、このステップ２１で読み込んだ運転状態から、ＣＯ排出モードの目標燃料噴射量Ｑを求める。特に、このＣＯ排出モードでは、空気過剰率λが、１．１になるように目標燃料噴射量Ｑを決定する。そして、ステップ２３で、水温、ＥＧＲ等による種々の補正を行い、最終的な燃料噴射量Ｑを決定する。
【００５６】
次に、上記ステップ６の通常モードの空燃比制御について、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
ステップ３１では、エンジン回転数およびアクセル開度などの運転状態を示す信号を読み込む。次のステップ３２では、このステップ３１で読み込んだ運転状態から、通常モードの目標燃料噴射量Ｑを求める。特に、この通常モードでは、空気過剰率λが、１．３以上になるように、目標燃料噴射量Ｑを決定する。そして、ステップ３３で、水温、ＥＧＲ等による種々の補正を行い、最終的な燃料噴射量Ｑを決定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る排気微粒子処理装置を備えたディーゼルエンジン全体の構成説明図。
【図２】酸化触媒でのＮＯからＮＯ2への変換率の温度特性を示す特性図。
【図３】酸化触媒でのＣＯからＣＯ2への変換率の温度特性を示す特性図。
【図４】ＣＯ排出モードでの酸化触媒の温度変化を示す特性図。
【図５】空燃比に対するＣＯおよび微粒子の排出レベル変化を示す特性図。
【図６】硫黄堆積によるＮＯからＮＯ2への変換率の低下を示す特性図。
【図７】実施例の制御の流れを示すメインフローチャート。
【図８】硫黄分堆積量見積もり除去ルーチンを示すフローチャート。
【図９】ＣＯ排出モードの空燃比制御を示すフローチャート。
【図１０】通常通常モードの空燃比制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン
１０…コントロールユニット
１３…酸化触媒
１４…微粒子捕捉フィルタ
１６…クランク角センサ
１７…アクセル開度センサ
Claims (7)
- 機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ２を生成するとともに、このＮＯからＮＯ２への変換率が排気温度に応じて変化する酸化触媒機能と、上記排気ガス中の微粒子をトラップして保持するとともに、保持した微粒子を上記酸化触媒機能により生成されるＮＯ２によって燃焼させるトラップ機能と、を有する排気浄化手段と、
上記変換率が低くなるときに上記排気温度を上昇させて上記変換率を高くする排気温度上昇手段と、を備え、
上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させるものであって、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正されることを特徴とする内燃機関の排気微粒子処理装置。 - 機関の排気通路に配設され、流入する排気ガス中のＮＯおよびＣＯを酸化してＮＯ２およびＣＯ２を生成するとともに、ＮＯからＮＯ２への変換率が排気温度に応じて変化する酸化触媒機能と、上記排気ガス中の微粒子をトラップして保持するとともに、保持した微粒子を上記酸化触媒機能により生成されるＮＯ２によって燃焼させるトラップ機能と、を有する排気浄化手段と、
上記変換率が低くなるときに流入する排気ガス中のＣＯ濃度を増加させ、上記酸化触媒機能によるＣＯの酸化熱により排気温度を上昇させて上記変換率を高くする排気温度上昇手段と、を備え、
上記排気温度上昇手段は、上記排気温度が所定温度以下となるときに、排気温度を上昇させるものであって、上記所定温度は、上記硫黄の堆積量に応じて補正されることを特徴とする内燃機関の排気微粒子処理装置。 - 上記排気浄化手段に硫黄が堆積したときに、一時的に排気温度を上昇させて上記排気浄化手段から硫黄を除去する硫黄除去手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気微粒子処理装置。
- 上記所定温度は、排気温度の上昇に対して上記変換率が急増し始める点の温度に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気微粒子処理装置。
- 上記排気温度上昇手段は、低温予混合燃焼時に、空燃比制御により上記ＣＯ濃度を制御するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気微粒子処理装置。
- 上記硫黄除去手段は、運転履歴に基づき硫黄の堆積量を推定し、推定した堆積量が所定の堆積量以上となったときに、一時的に排気温度を上昇させて上記硫黄を除去することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気微粒子制御装置。
- 上記所定の堆積量は、上記排気浄化手段の硫黄の堆積量の増加に応じて低下する酸化触媒機能の特性において、温度により変化する上記変換率の最大値が上記排気浄化手段に保持される微粒子を燃焼させるのに必要な変換率を下回るときの堆積量に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気微粒子処理装置。
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