JP4114077B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
この吸蔵型NOx触媒は、酸素過剰状態(酸化雰囲気)において排気中のNOxを硝酸塩X−NO3として吸蔵し、該吸蔵したNOxをCO(一酸化炭素)過剰状態(還元雰囲気)でN2(窒素)に還元させる特性(同時に炭酸塩X−CO3が生成される)を有した触媒として構成されている。例えば、内燃機関の排気通路に当該吸蔵型NOx触媒を設けた場合には、吸蔵型NOx触媒のNOx吸蔵量が飽和する前に空燃比を理論空燃比またはその近傍値に制御するようなリッチ空燃比運転に定期的に切換えてCOの多い還元雰囲気を生成し、これにより吸蔵したNOxを浄化還元(NOxパージ)して吸蔵型NOx触媒の再生を図るようにしている。
このように吸蔵されたSOxは、空燃比をリッチ状態にするとともに、吸蔵型NOx触媒を高温状態にすることで放出除去(Sパージ)されることが分かっており、例えばSOxの吸蔵量を推定し、該推定値が所定量に達したと判定すると、空燃比をリッチ化するとともに燃料を膨張行程或いは排気行程で追加噴射を実施して排気昇温させ、触媒を高温状態にする技術が公知である(例えば、特許文献1参照)。
このDPFは、PMの堆積によって徐々に排圧が上昇して排気抵抗が増大してしまい、ひいては燃費が悪化することから、定期的に堆積したPMを除去する強制再生を実施する必要がある。
また、SパージやDPFの強制再生を行うに当たり、吸蔵型NOx触媒或いはDPFを高温状態に制御するため、例えば吸蔵型NOx触媒やDPF或いはそれらの近傍に温度センサを設け、吸蔵型NOx触媒やDPFの温度情報に基づいて排気昇温をフィードバック制御する技術がある。しかしながら、温度センサは応答が遅いため、排気通路にターボチャージャが設けられている場合、或いは排気通路が長い等、排気通路の熱容量が大きいまたは排気の熱エネルギ消費による温度低下があるような場合には、温度が大きくハンチングを引き起こして制御性が悪いという問題もある。言い換えれば、排気昇温を開始しても最初のうちはなかなか吸蔵型NOx触媒やDPFが昇温せず、排気通路の熱容量分が満たされると急激にこれら吸蔵型NOx触媒やDPFが昇温され始めるという問題がある。なお、この問題は、吸蔵型NOx触媒の上流に酸化触媒やDPFを配置した場合、DPFの上流に酸化触媒または吸蔵型NOx触媒を配置した場合においても同様である。さらに、このように急激に昇温が行われると、吸蔵型NOx触媒、DPFやターボチャージャが過熱状態になり破損するおそれもある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気浄化ユニットに吸蔵或いは捕集された有害成分を応答性高く且つ高精度で除去可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
また、請求項5の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1において、前記排気浄化ユニットは、前記内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃機関がリーン空燃比運転状態にあるとき排気中のNOxを吸蔵させ、理論空燃比運転またはリッチ空燃比運転状態にあるとき前記吸蔵させたNOxを還元する吸蔵型NOx触媒を含み、前記第2の温度センサは、前記吸蔵型NOx触媒近傍に位置して設けられ、該吸蔵型NOx触媒に流入する排気の温度を検出し、前記堆積量検出手段は、前記吸蔵型NOx触媒に吸蔵された排気中の硫黄成分の堆積量を推定または検出する硫黄成分堆積量検出手段から構成され、前記放出制御手段は、前記硫黄成分堆積量検出手段により推定または検出される硫黄成分の堆積量が所定量に達したとき、前記吸蔵型NOx触媒を前記燃焼室から排出される排気の熱によって所定の高温に温度調整し、その後、排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するとともに前記吸蔵型NOx触媒を前記所定の高温に維持して該堆積した硫黄成分を放出する硫黄成分放出手段から構成され、前記基本排出温度設定手段は、前記吸蔵型NOx触媒が前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出されるべき排気の温度を基本排出温度として設定し、前記目標排出温度設定手段は、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出される排気の目標排出温度を設定するものであって、前記硫黄成分放出手段は、前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴としている。
また、請求項7の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1において、前記排気浄化ユニットは、前記内燃機関の排気系に設けられ、排気中のパティキュレート・マターを捕集するフィルタを含み、前記第2の温度センサは、前記フィルタ近傍に位置して設けられ、該フィルタに流入する排気の温度を検出し、前記堆積量検出手段は、前記フィルタに捕集された排気中のパティキュレート・マターの堆積量を推定または検出するパティキュレート・マター堆積量検出手段から構成され、前記放出制御手段は、前記パティキュレート・マター堆積量検出手段により推定または検出されるパティキュレート・マターの堆積量が所定量に達したとき、前記フィルタを前記燃焼室から排出される排気の熱によって所定の高温に温度調整し、その後、排気空燃比を理論空燃比よりリーン空燃比側の空燃比に制御するとともに前記フィルタを前記所定の高温に維持して該堆積したパティキュレート・マターを燃焼させ前記フィルタの再生を行う強制再生手段から構成され、前記基本排出温度設定手段は、前記フィルタが前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出されるべき排気の温度を基本排出温度として設定し、前記目標排出温度設定手段は、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出される排気の目標排出温度を設定するものであって、前記強制再生手段は、前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴としている。
また、請求項9の内燃機関の排気浄化装置では、請求項7において、前記リーン空燃比側の空燃比は、空気過剰率1.3〜1.5相当であることを特徴としている。
また、請求項11の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1において、前記内燃機関の前記排気系と吸気系とに前記燃焼室への吸気過給を行うターボチャージャを有し、前記第1の温度センサは、前記排気系の前記ターボチャージャよりも上流に位置して設けられ、前記燃焼室から排出され前記ターボチャージャに流入する排気の温度を検出し、前記基本排出温度設定手段は、前記排気浄化ユニットが前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出され前記ターボチャージャに流入すべき排気の温度を基本排出温度として設定し、前記目標排出温度設定手段は、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出され前記ターボチャージャに流入する排気の目標排出温度を設定するものであって、前記放出制御手段は、前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴としている。
また、請求項13の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1において、前記内燃機関は、吸気系と排気系とを連通するEGR通路及び該EGR通路を開閉するEGR弁とからなるEGR装置を有し、前記放出制御手段は、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御するとともに前記EGR弁を開閉制御することにより前記排気浄化ユニットを所定の高温に温度調整することを特徴としている。
また、請求項4の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項2または3において、内燃機関はディーゼルエンジンであって、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御しながら燃料噴射時期を遅角させるようにしたので、排気中のNOx或いはHC、CO等の増加とともにスモークの発生を防止しながら、排気浄化ユニットの温度制御性の向上を図ることができる。
また、請求項6の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項5において、排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御しながらスロットル弁を制御することにより吸蔵型NOx触媒を所定の高温に温度調整するので、吸入空気量と吸蔵型NOx触媒の温度との比例関係に基づき、排気温度ひいては吸蔵型NOx触媒の温度を容易に制御することができる(図4参照)。また、排気空燃比をリッチ空燃比とするようにすれば、Sパージを吸蔵型NOx触媒の昇温中から早期に開始することができる。
また、請求項8の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項7において、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御しながらスロットル弁を制御することによりフィルタを所定の高温に温度調整するので、排気中のNOx或いはHC、CO等の増加を抑制しつつ、吸入空気量とフィルタの温度との比例関係に基づき、排気温度ひいてはフィルタの温度を容易に制御することができる(図4参照)。
また、請求項11の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項1において、排気系に特に熱容量の大きなターボチャージャを有する場合であっても、第2の温度センサにより排気浄化ユニットの温度を監視しながら、さらに第1の温度センサによりターボチャージャ上流の排気温度をも監視することにより、燃焼室から排出されターボチャージャに流入する排気の温度を過不足無く適正な温度に制御して排気浄化ユニットを所定の高温に制御することができる。これにより、ターボチャージャの存在に拘わらず、排気浄化ユニットの温度制御性を向上させ、排気浄化ユニットに吸蔵または捕集された有害成分の除去を応答性高く且つ高精度で実現することができる。
また、請求項14の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項13において、スロットル弁を所定量絞り側に制御し且つEGR弁を開閉制御して排気浄化ユニットを所定の高温に温度調整するので、ポンピングロスの低減を図りながら、排気温度ひいては排気浄化ユニットの温度をより一層効果的に上昇させることができる。
先ず、第1実施例について説明する。
図1を参照すると、本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。
エンジン1の燃料供給系は例えばコモンレールシステムからなり、このシステムでは、各気筒毎にインジェクタ(燃料噴射ノズル)2が設けられており、これらのインジェクタ2はコモンレール(図示せず)に接続されている。そして、各インジェクタ2は、電子コントロールユニット(ECU)40に接続されており、ECU40からの燃料噴射指令に基づいて開閉弁し、コモンレール内の燃料を所望のタイミングで各燃焼室に高圧で噴射可能である。即ち、当該インジェクタ2は、主燃焼用の主噴射の他、初期噴射(パイロット噴射)、追加噴射や燃料噴射の休止等をも自在に実施可能である。なお、当該コモンレールシステムは公知であり、該コモンレールシステムの構成の詳細についてはここでは説明を省略する。
排気マニホールド10からはEGR通路14が延びており、該EGR通路14の終端は吸気マニホールド6に接続されている。そして、EGR通路14には、電磁式のEGR弁16が介装されている。
ECU40の入力側には、上記エアフローセンサ7、温度センサ18、22、空燃比センサ19の他、各種センサ類が接続されている。
一方、ECU40の出力側には、上記インジェクタ2、スロットル弁5、EGR弁16等の各種デバイスが接続されており、各種入力情報に基づき、空燃比(λ)、燃料噴射量、吸入空気量等が設定され、燃料噴射量の指令信号がインジェクタ2に供給され、吸入空気量の指令信号がスロットル弁5に供給され、その他の信号が各種デバイスに出力される。
以下、このように構成された排気浄化装置の本発明の第1実施例に係るSパージ制御手法(硫黄成分放出手段、放出制御手段)について詳細に説明する。
先ず、図2に示すように、吸蔵型NOx触媒20を還元雰囲気にすべく、ブロックB10では、排気空燃比(排気λ)の目標空燃比(目標λ)を設定する。ここでは、吸蔵型NOx触媒20の昇温時における排気中のNOx或いはHC、CO等の増加を防止するため、目標空燃比(目標λ)は、例えば理論空燃比(λ=1.0)とされる。なお、目標λは必ずしも理論空燃比(λ=1.0)でなくてもよく、排気中のNOx或いはHC、CO等が極端に増加しない範囲であれば理論空燃比近傍の空燃比であってもよい。
また、ここでは、主噴射(メイン噴射)による燃焼の安定化を図り、ひいてはエンジントルクの安定化を図るため、主噴射に先だって少量の燃料をパイロット噴射しており、ブロックB16では、パイロット噴射量を設定する。これより、ブロックB18では、燃料の全噴射量とパイロット噴射量の差分が基本メイン噴射量として得られる。なお、パイロット噴射量と基本メイン噴射量との比率はエンジン1の運転状態に応じてエンジントルクの安定性を視ながら適宜設定されればよい。
また、ブロックB32では、吸蔵型NOx触媒20が目標触媒温度である所定の高温T1(例えば、650℃)となったときにエンジン1の燃焼室3から排出されターボチャージャ8に流入すべき排気の温度を予め実験等に基づき基本排出温度として設定しておく(基本排出温度設定手段)。
図4を参照すると、例えばディーゼルエンジンにおいて空燃比を一定(例えば、理論空燃比、即ちλ=1.0)の状況下でスロットル位置を変更して吸入空気量を変化させた場合の触媒温度が発明者の実験データとして示されているが、空燃比一定の下では吸入空気量と触媒温度とは比例関係にあることが確認されている。つまり、空燃比一定の下では、スロットル位置が増大側に変化すると、これに応じて排気温度が上昇して吸蔵型NOx触媒20が昇温するのである。
このようにスロットル位置の補正量が求められると、ブロックB46において、当該補正量が上記基本スロットル位置に加味され、目標スロットル位置が設定される。
なお、目標スロットル位置が設定されると当該目標スロットル位置に向けてスロットル弁5が制御され、吸入空気量が変化するが、この吸入空気量の変化量は上記図2のλ制御に適宜フィードバックされ、排気λが常に目標λとなるように制御される。
吸蔵型NOx触媒20の温度が目標DPF温度である所定の高温T1に達すると、排気空燃比(排気λ)が理論空燃比(λ=1.0)に制御されているので、吸蔵型NOx触媒20に吸蔵されているSOxの放出、即ちSOxの還元除去が良好に促進される。
このように、本発明の第1実施例に係るSパージ制御では、吸蔵型NOx触媒20が所定の高温T1となったときに燃焼室3から排出されターボチャージャ8に流入すべき排気の温度を基本排出温度として設定し、さらに、吸蔵型NOx触媒20に当該吸蔵型NOx触媒20の温度を検出する温度センサ22を設けるとともに排気マニホールド10或いは排気ポートに燃焼室3から排出されターボチャージャ8に流入する排気の温度を検出する温度センサ18を設け、目標触媒温度である所定の高温T1と温度センサ22により検出される温度との差を上記基本排出温度に加味して燃焼室3から排出されターボチャージャ8に流入する排気の目標排出温度を設定し、温度センサ18により検出される温度が当該目標排出温度になるよう温度制御を行うようにしている。
ところで、図4には、インジェクタ2の燃料噴射時期を遅角側に変化させた場合のスモーク(黒煙)の発生度合いが発明者の実験データとして併せて示されているが、同図に示すように、空燃比一定の下では燃料噴射時期が遅角側であるほどスモークの発生が抑制されることが確認されている。
これにより、ディーゼルエンジンでは排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御しようとするとスモークを発生し易いのであるが、このようなスモークの発生を防止しながら、吸蔵型NOx触媒20の温度制御性の向上を図ることが可能である。
図5を参照すると、上記Sパージ制御を実施した場合の実験結果(エンジントルク、吸入空気量、実触媒温度、実排出温度、メイン噴射量、パイロット噴射量、排気λ、スモーク発生度合い)がタイムチャートで示されており、同図中には、併せて、吸蔵型NOx触媒20の温度を検出すべく温度センサ22だけを設けてハンチングなく制御した場合の実触媒温度及び実排出温度が破線で示され、追加噴射により触媒反応を利用して吸蔵型NOx触媒20の温度制御を実施した場合の実触媒温度及び実排出温度が一点鎖線で示されているが、本発明に係るSパージ制御を実施することにより、同図に示す如く、排気λを良好に一定に保持しつつ、エンジントルクの変動を殆ど生じることなくスモークの発生度合いを小さく抑えながら、温度センサ22だけを設けた場合(破線)や触媒反応を利用した場合(一点鎖線)に比べて、燃焼室3から排出されターボチャージャ8に流入する排気の温度、即ち排出温度を速やかに上昇させて吸蔵型NOx触媒20の温度、即ち触媒温度を速やかに所定の高温T1(例えば、650℃)まで上昇させることができ、また、排出温度を良好に基本排出温度に向けて制御して吸蔵型NOx触媒20の温度をハンチングなく所定の高温T1に良好に収束させることができる。
また、排気中のHC、CO等が極端に増加しない範囲において、目標λをSパージ制御の開始時点から理論空燃比(λ=1.0)よりもリッチ空燃比側に設定しておいてもよい。
上記第1実施例では、Sパージ実施の際に、目標λを例えば1.0に設定し、図3に示す温度制御のブロック図に沿って目標スロットル位置を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。即ち、Sパージ実施の際に、吸入空気量を可変制御することなく、吸入空気量を一定の吸気量に減少させる吸気絞り手段(例えば、スロットル弁5を所定量絞り側に制御)を設け、図3のブロックB30及びブロックB46をそれぞれ基本パイロット噴射量、目標パイロット噴射量とし、燃料噴射量を制御することによって排気温度を所定の高温に温度調整してもよい。
図6を参照すると、本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下第2実施例について説明する。なお、図6においては、ターボチャージャ8が介装されていない点が上記図1と異なっているのみであり、その他の構成は図1と同一であり、またSパージ制御のブロック図についても図2、3と同一であるため、ここでは構成及びSパージ制御手法については説明を省略する。但し、ターボチャージャ8が介装されていないことに伴い、温度センサ18は排気マニホールド10或いは排気ポートに設けられており、図3のブロックB40では、燃焼室3から排出される排気の目標排出温度が設定され、ブロックB42では、燃焼室3から排出される排気の温度が温度センサ18により実排出温度として検出される。
図7を参照すると、本発明の第3実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図が示されており、以下第3実施例について説明する。なお、図7においては、吸蔵型NOx触媒20の上流側に酸化触媒24を設けている点が上記図6と異なっているのみであり、その他の構成は図6と同一であり、またSパージ制御のブロック図についても図2、3と同一であるため、ここでは構成及びSパージ制御手法については説明を省略する。
次に、第4実施例について説明する。
第4実施例では、図1に示す第1実施例の吸蔵型NOx触媒20に代えて、図8に示すようなディーゼル・パティキュレート・フィルタ(以下、DPFと略す)20’を用いる点が上記第1実施例と異なっており、以下、第1実施例との共通部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
DPF強制再生を行うためには、上述したようにDPF20’を所定の高温T1’(例えば、650〜700℃)に昇温させる必要があり、ここでは、DPF20’の温度制御性を向上させ、DPF強制再生を応答性高く且つ高精度で実現するようにしている。
第4実施例では、所定の高温T1’に達するまでは、λ制御については上記Sパージの場合と同様に図2のブロック図が適用され、温度制御については図3のブロック図に代えて図9のブロック図が適用される。
DPF20’の温度が目標DPF温度である所定の高温T1’に達した後、所定時間経過すると、目標λが理論空燃比(λ=1.0)よりもリーン空燃比側(例えば、1.3<λ≦1.5)に設定変更される。このように目標λをリーン空燃比側(例えば、1.3<λ≦1.5)に設定変更すると、吸入空気量の増大に伴う排気温度の低下、即ちDPF20’の温度低下を極力防止しつつ酸素不足を解消でき、PMの燃焼が良好に促進される。
また、DPF強制再生制御においても、図4に基づき、上記λ制御及び温度制御を実施するとともに燃料噴射時期を例えば35°ATDCより遅角側、好ましくは例えば40°ATDCより遅角側に制御するのがよい。これにより、スモークの発生を防止しながら、DPF20’の温度制御性の向上を図ることが可能である。
図10を参照すると、上記DPF強制再生制御を実施した場合の実験結果(吸入空気量、実DPF温度、実排出温度、メイン噴射量、パイロット噴射量、排気λ)が図5と同様にタイムチャートで示されており、同図中には、併せて、DPF20’の温度を検出すべく温度センサ22だけを設けてハンチングなく制御した場合の実DPF温度及び実排出温度が破線で示され、追加噴射により触媒反応を利用してDPF20’の温度制御を実施した場合の実DPF温度及び実排出温度が一点鎖線で示されているが、本発明に係るDPF強制再生制御を実施することにより、同図に示す如く、排気λを良好に一定に保持しつつ、温度センサ22だけを設けた場合(破線)や触媒反応を利用した場合(一点鎖線)に比べて、燃焼室3から排出されターボチャージャ8に流入する排気の温度、即ち排出温度を速やかに上昇させてDPF20’の温度、即ちDPF温度を速やかに所定の高温T1’(例えば、650〜700℃)まで上昇させることができ、また、排出温度を良好に基本排出温度に向けて制御してDPF20’の温度をハンチングなく所定の高温T1’に良好に収束させることができる。
上記第4実施例では、DPF20’の強制再生制御実施の際に、目標λを例えば1.0に設定し、図9に示す温度制御のブロック図に沿って目標スロットル位置を制御するようにしたが、これに限定されるものではない。即ち、DPF20’の強制再生制御実施の際に、吸入空気量を可変制御することなく、吸入空気量を一定の吸気量に減少させる吸気絞り手段(例えば、スロットル弁5を所定量絞り側に制御)を設け、図9のブロックB30及びブロックB46をそれぞれ基本パイロット噴射量、目標パイロット噴射量とし、燃料噴射量を制御することによって排気温度を所定の高温に温度調整してもよい。
第5実施例では、図示しないが、上記第4実施例と同様、図6に示す第2実施例の吸蔵型NOx触媒20に代えて上記図8に示すDPF20’を用いる点が上記第2実施例と異なっており、また、ターボチャージャ8が介装されていない点が上記第4実施例と異なっている。
第6実施例では、やはり図示しないが、上記第4、5実施例と同様、図7に示す第3実施例の吸蔵型NOx触媒20に代えて上記図8に示すDPF20’を用いる点が上記第3実施例と異なっており、また、DPF20’の上流側に酸化触媒24を設けている点が上記第5実施例と異なっている。
以上で本発明に係る排気浄化装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
また、エンジン1としてディーゼルエンジンを採用したが、エンジン1は吸気管噴射型或いは筒内噴射型のガソリンエンジン等であってもよく、これらの場合であっても本発明を良好に適用可能である。
2 インジェクタ
5 スロットル弁
7 エアフローセンサ(AFS)
8 ターボチャージャ
10 排気マニホールド
12 排気管
18 温度センサ(第1の温度センサ)
19 空燃比センサ(λセンサ)
20 吸蔵型NOx触媒
20’ ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(DPF)
22 温度センサ(第2の温度センサ)
24 酸化触媒
40 電子制御ユニット(ECU)
Claims (14)
- 内燃機関の排気系に設けられ、排気の浄化を行う排気浄化ユニットと、
前記排気系に前記内燃機関の排気ポート近傍に位置して設けられ、前記内燃機関の燃焼室から排出される排気の温度を検出する第1の温度センサと、
前記排気系に前記排気浄化ユニット近傍に位置して設けられ、該排気浄化ユニットに流入する排気の温度を検出する第2の温度センサと、
前記排気浄化ユニットに吸蔵または捕集された排気中の有害成分の堆積量を推定または検出する堆積量検出手段と、
前記堆積量検出手段により推定または検出される有害成分の堆積量が所定量に達したとき、前記排気浄化ユニットを前記燃焼室から排出される排気の熱によって所定の高温に温度調整して該堆積した有害成分を放出し除去する放出制御手段とを備え、
前記放出制御手段は、
前記排気浄化ユニットが前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出されるべき排気の温度を基本排出温度として設定する基本排出温度設定手段と、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出される排気の目標排出温度を設定する目標排出温度設定手段とを含み、
前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関は、吸気系に吸入空気量を調節するスロットル弁を有し、
前記放出制御手段は、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御しながら前記スロットル弁を制御することにより前記排気浄化ユニットを所定の高温に温度調整することを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記放出制御手段は、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記スロットル弁の基本スロットル位置を設定する基本スロットル位置設定手段を含み、
前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記基本スロットル位置設定手段により設定される基本スロットル位置を補正することで前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴とする、請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関はディーゼルエンジンであって、
前記放出制御手段は、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御しながら燃料噴射時期を遅角させることを特徴とする、請求項2または3記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記排気浄化ユニットは、前記内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃機関がリーン空燃比運転状態にあるとき排気中のNOxを吸蔵させ、理論空燃比運転またはリッチ空燃比運転状態にあるとき前記吸蔵させたNOxを還元する吸蔵型NOx触媒を含み、
前記第2の温度センサは、前記吸蔵型NOx触媒近傍に位置して設けられ、該吸蔵型NOx触媒に流入する排気の温度を検出し、
前記堆積量検出手段は、前記吸蔵型NOx触媒に吸蔵された排気中の硫黄成分の堆積量を推定または検出する硫黄成分堆積量検出手段から構成され、
前記放出制御手段は、前記硫黄成分堆積量検出手段により推定または検出される硫黄成分の堆積量が所定量に達したとき、前記吸蔵型NOx触媒を前記燃焼室から排出される排気の熱によって所定の高温に温度調整し、その後、排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するとともに前記吸蔵型NOx触媒を前記所定の高温に維持して該堆積した硫黄成分を放出する硫黄成分放出手段から構成され、
前記基本排出温度設定手段は、前記吸蔵型NOx触媒が前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出されるべき排気の温度を基本排出温度として設定し、前記目標排出温度設定手段は、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出される排気の目標排出温度を設定するものであって、
前記硫黄成分放出手段は、前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関は、吸気系に吸入空気量を調節するスロットル弁を有し、
前記硫黄成分放出手段は、排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御しながら前記スロットル弁を制御することにより前記吸蔵型NOx触媒を所定の高温に温度調整することを特徴とする、請求項5記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記排気浄化ユニットは、前記内燃機関の排気系に設けられ、排気中のパティキュレート・マターを捕集するフィルタを含み、
前記第2の温度センサは、前記フィルタ近傍に位置して設けられ、該フィルタに流入する排気の温度を検出し、
前記堆積量検出手段は、前記フィルタに捕集された排気中のパティキュレート・マターの堆積量を推定または検出するパティキュレート・マター堆積量検出手段から構成され、
前記放出制御手段は、前記パティキュレート・マター堆積量検出手段により推定または検出されるパティキュレート・マターの堆積量が所定量に達したとき、前記フィルタを前記燃焼室から排出される排気の熱によって所定の高温に温度調整し、その後、排気空燃比を理論空燃比よりリーン空燃比側の空燃比に制御するとともに前記フィルタを前記所定の高温に維持して該堆積したパティキュレート・マターを燃焼させ前記フィルタの再生を行う強制再生手段から構成され、
前記基本排出温度設定手段は、前記フィルタが前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出されるべき排気の温度を基本排出温度として設定し、前記目標排出温度設定手段は、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出される排気の目標排出温度を設定するものであって、
前記強制再生手段は、前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関は、吸気系に吸入空気量を調節するスロットル弁を有し、
前記強制再生手段は、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御しながら前記スロットル弁を制御することにより前記フィルタを所定の高温に温度調整することを特徴とする、請求項7記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記リーン空燃比側の空燃比は、空気過剰率1.3〜1.5相当であることを特徴とする、請求項7記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記目標排出温度設定手段は、前記目標排出温度を所定の耐熱温度以下の範囲で設定することを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記内燃機関の前記排気系と吸気系とに前記燃焼室への吸気過給を行うターボチャージャを有し、
前記第1の温度センサは、前記排気系の前記ターボチャージャよりも上流に位置して設けられ、前記燃焼室から排出され前記ターボチャージャに流入する排気の温度を検出し、
前記基本排出温度設定手段は、前記排気浄化ユニットが前記所定の高温となったときに前記燃焼室から排出され前記ターボチャージャに流入すべき排気の温度を基本排出温度として設定し、前記目標排出温度設定手段は、該基本排出温度設定手段により設定される基本排出温度及び前記所定の高温と前記第2の温度センサにより検出される温度との差に基づき前記燃焼室から排出され前記ターボチャージャに流入する排気の目標排出温度を設定するものであって、
前記放出制御手段は、前記目標排出温度設定手段により設定される目標排出温度と前記第1の温度センサにより検出される温度との差に基づいて前記排気浄化ユニットの温度調整を行うことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記目標排出温度設定手段は、前記目標排出温度を前記ターボチャージャまたは前記排気浄化ユニットの耐熱温度以下の範囲で設定することを特徴とする、請求項11記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記内燃機関は、吸気系と排気系とを連通するEGR通路及び該EGR通路を開閉するEGR弁とからなるEGR装置を有し、
前記放出制御手段は、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御するとともに前記EGR弁を開閉制御することにより前記排気浄化ユニットを所定の高温に温度調整することを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関は、吸気系に吸入空気量を調節するスロットル弁を有し、
前記放出制御手段は、排気空燃比を理論空燃比または該理論空燃比近傍の空燃比に制御するとともに、前記スロットル弁を所定量絞り側に制御し且つ前記EGR弁を開閉制御することにより前記排気浄化ユニットを所定の高温に温度調整することを特徴とする、請求項13記載の内燃機関の排気浄化装置。
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