JP4428974B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
(手段)
請求項1に記載の発明は、排気系に設けられた触媒に対する未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を昇温させる昇温制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、前記昇温制御の開始後に前記未燃燃料成分の供給に伴う触媒床温の上昇が確認された後に、前記触媒が不活性状態であることを示す不活性判定温度以下に触媒床温が低下したことが検出されたとき、前記未燃燃料成分の供給を中止する中止手段を備えることをその要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記触媒床温が前記不活性判定温度以下であることを、触媒の排気浄化反応に伴う発熱が無い状態での触媒床温と実際の触媒床温との偏差が所定値未満であることをもって検出することをその要旨とする。
昇温制御中に触媒が失活状態となると、未燃燃料成分の供給により一旦は上昇した触媒床温が低下してしまうこととなる。よって、昇温制御の開始後に前記未燃燃料成分の供給に伴う触媒床温の上昇が確認された後に、触媒が不活性状態であることを示す所定の温度以下に触媒床温が低下したことが検出されれば、触媒の失活現象が発生したと判断することができる。そして、その検出とともに、未燃燃料成分の供給を中止すれば、触媒が失活状態となって供給された未燃燃料成分の酸化反応が十分に行われない状況となっているにも拘わらず、未燃燃料の供給が継続されてしまうことが回避される。したがって請求項1及び2に記載の構成によれば、上述したような昇温制御中の触媒の失活現象による不具合を好適に回避することができる。
図1は、本実施形態の適用される内燃機関10の構成を示している。この内燃機関10は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ11を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路12、燃焼室13、及び排気通路14を備えて構成されている。
なお排気通路14の上記PMフィルタ26の上流側及び下流側には、PMフィルタ26に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ28、及びPMフィルタ26通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ29がそれぞれ配設されている。また排気通路14には、上記PMフィルタ26の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ30が配設されている。更に排気通路14の上記NOx触媒コンバータ25の排気上流側、及び上記PMフィルタ26と上記酸化触媒コンバータ27との間には、排気中の酸素濃度を検出する2つの酸素センサ31、32がそれぞれ配設されている。
・PM再生、又はS被毒回復の要求時である。ここでのPM再生要求は、上記差圧センサ30の検出結果に基づき、上記PMフィルタ26の詰りの発生が確認されたときになされる。またS被毒回復要求は、機関運転状態の履歴に基づき算出されるNOx触媒のSOx吸蔵量が所定値を超えたときになされる。
・上記入ガス温度センサ28の検出値(入ガス温度thci)が昇温制御実施の下限温度A(例えば150℃)以上である。また機関運転状態の履歴から推定されるNOx触媒の触媒床温が、昇温制御実施の下限温度B以上である。これら下限温度A、Bには、未燃燃料成分の供給に伴って触媒床温を上昇させられるだけの酸化反応を生じさせることのできる排気温度及び触媒床温の下限値がそれぞれ設定されている。
・入ガス温度センサ28の検出値が、昇温制御に伴う発熱による触媒の過昇温を回避し得る温度範囲の上限値B未満である。
・出ガス温度センサ29の検出値が、同じく昇温制御に伴う発熱による触媒の過昇温を回避し得る温度範囲の上限値C未満である。
・排気に対する燃料添加の実施が許可されている。すなわち、排気燃料添加の実施を許容できる機関運転状態にある。この内燃機関10では、エンジンストール中でなく、気筒判別が終了しており、且つアクセル開度の制限がなされていないのであれば、排気燃料添加が許可されるようになっている。
(a)昇温制御中である。
(b)上記推定排気温度tht4が所定値A(例えば220℃)以下である。
(c)排気マニホールド23の上記推定壁面温度thexmが所定値B(例えば220℃)以下である。
(d)排気マニホールド23壁面の燃料付着量に基づく添加許可中である。
(e)入ガス温度thciに基づく添加許可中である。
本ルーチンの処理が開始されると、電子制御装置50はまずステップS200において上記判定許可フラグがオンであるか否かの判定を行う。ここで判定許可フラグがオフであれば(NO)、電子制御装置50は処理をステップS260に進め、失活状態継続カウンタcountを値「0」とした後、本ルーチンの処理を一旦終了する。
同図の例では、時刻t1に、昇温制御の実施条件が成立し、上記添加弁46からの排気燃料添加が開始されている。ここではその開始直後には、排気燃料添加に伴い触媒床温は正常に上昇されており、入ガス温度thciも上昇されている。そして時刻t2に、入ガス温度thciが上記活性判定温度Dを超えると、判定許可フラグがオンとされる。
(1)本実施形態では、昇温制御の開始後に触媒床温の指標値である入ガス温度thciが活性判定温度D以上となり、その後に入ガス温度thciと触媒故障判定温度tempnsrとの偏差thnsrdlが不活性判定値E以下となったことをもって、排気燃料添加を中止させている。そのため、NOx触媒の失活現象の発生を的確に検出することができ、またその失活現象に伴う白煙発生や触媒の過昇温等の不具合を好適に回避することができる。
(変形例1)
上記実施形態では、NOx触媒の機能が損なわれ、排気浄化反応(未燃燃料成分の酸化反応)に伴う発熱が無い状態での入ガス温度thciの推定値である触媒故障判定温度tempnsrを用いてNOx触媒の不活性状態の検出を行うようにしている。そして機関運転状態の履歴に基づき触媒故障判定温度tempnsrを随時算出して更新するようにしている。
上記実施形態の失活検出判定の実施判定ルーチン(図3)では、推定排気温度tht4が所定値A以下であることを前提条件の一つ(条件(b))として用いており、その成立をもってNOx触媒に流入する排気が低温状態であると判定するようにしていた。こうしたNOx触媒に流入する排気の温度低下の要因の一つとして、燃焼室13に吸入される空気の温度(吸気温度)の低下がある。すなわち、吸気温度が低下すれば、燃焼室13の燃焼に伴い発生する熱量が同じであっても、その分、燃焼室13から排出される排気の温度が低下し、NOx触媒流入時の排気温度も低下する。
(b’)吸気温度thaが所定値H以下である。
更に上記実施形態及びその変形例1、2を以下のように変更することもできる。
・上記実施形態及び変形例1では、入ガス温度thciと触媒故障判定温度tempnsr又は触媒正常時の入ガス温度の推定値との偏差をまず求め、その偏差と不活性判定値Eとの対比に基づき、NOx触媒の不活性状態の有無を判定するようにしていた。この判定を次の態様で行う様にしても良い。
(I)触媒故障判定温度tempnsrを求めた後、その値に不活性判定値Eを加算して不活性判定温度を算出する。または触媒正常時の入ガス温度の推定値を求めた後、その値から不活性判定値Gを減算して不活性判定温度を算出する。
(II)入ガス温度thciが上記(I)にて算出された不活性判定温度以下であることをもって、NOx触媒が不活性状態にあると判定する。
Claims (8)
- 排気系に設けられた触媒に対する未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を昇温させる昇温制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記昇温制御の開始後に前記未燃燃料成分の供給に伴う触媒床温の上昇が確認された後に、前記触媒が不活性状態であることを示す不活性判定温度以下に触媒床温が低下したことが検出されたとき、前記未燃燃料成分の供給を中止する中止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 排気系に設けられた触媒に対する未燃燃料成分の供給を通じて触媒床温を昇温させる昇温制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記昇温制御の開始後に触媒床温が、前記未燃燃料成分の供給に伴い触媒床温が上昇したことを示す活性判定温度以上となり、その後に前記触媒が不活性状態にあることを示す不活性判定温度以下に低下したことが検出されたとき、前記未燃燃料成分の供給を中止する中止手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記不活性判定温度は、機関運転状態の履歴に基づき算出される請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒床温が前記不活性判定温度以下であることを、触媒の排気浄化反応に伴う発熱が無い状態での触媒床温と実際の触媒床温との偏差が所定値未満であることをもって検出する請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒床温が前記不活性判定温度以下であることを、触媒の排気浄化反応が正常に生じているときの触媒床温と実際の触媒床温との偏差が所定値を超えていることをもって検出する請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記中止手段は、前記触媒床温が前記不活性判定温度以下に低下したことが検出されたときであって、更に、前記触媒に流入する排気の温度が所定温度以下であるときに、前記未燃燃料成分の供給の中止を行う請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記中止手段は、前記触媒床温が前記不活性判定温度以下に低下したことが検出されたときであって、更に、当該内燃機関の燃焼室に吸入される空気の温度が所定温度以下であるときに、前記未燃燃料成分の供給の中止を行う請求項1〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒床温の指標値として、前記排気系の触媒下流の排気温度を用いる請求項1〜7のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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