JP4894622B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路に排気の全量ではなくその一部が通過するように設置された酸化機能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気のHC濃度と、前記触媒より下流側で前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合った排気のHC濃度との割合に基づいて、排気の全流量に対する前記触媒を通過する排気の流量の割合である触媒通過率を算出する触媒通過率算出手段と、
前記触媒通過率算出手段によって算出された触媒通過率と排気の全流量とに基づいて前記触媒を通過する排気の流量を算出する触媒通過排気流量算出手段と、を備えることを特徴とする。
内燃機関の排気通路に排気の全量ではなくその一部が通過するように設置された酸化機能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気の温度を検出する上流側温度検出手段と、
前記触媒よりも下流側の排気通路において前記触媒の下流側端部と対向するように設けられ前記触媒から流出した排気の温度を検出する第一温度センサと、
該第一温度センサよりも下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ排気の温度を検出する第二温度センサと、
前記触媒を通過する排気の流量をGcatとし、
前記上流側温度検出手段によって検出された排気の温度をTginとし、
前記第一温度センサによって検出された排気の温度をTgd1とし、
前記第二温度センサによって検出された排気の温度をTgd2としたときに、
Gcat=(Tgd2−Tgin)/(Tgd1−Tgin)・・・式(1)
で表される式から前記触媒を通過する排気の流量を算出する触媒通過排気流量算出手段と、を備えたことを特徴とする。
(Tgd1−Tgin)×Gcat/Ga=(Tgd2−Tgin)×Ga・・・式(2)
してもよい。この場合、触媒通過排気流量算出手段は、触媒の温度が前記所定温度以外のときは、触媒の温度に基づいて基準値を補正することで触媒を通過する排気の流量を算出してもよい。
内燃機関の排気通路に排気の全量ではなくその一部が通過するように設置された酸化機能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気の温度を検出する上流側温度検出手段と、
前記触媒よりも下流側の排気通路において前記触媒の下流側端部と対向するように設けられ前記触媒から流出した排気の温度を検出する第一温度センサと、
該第一温度センサよりも下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ排気の温度を検出する第二温度センサと、
前記上流側温度検出手段によって検出される排気の温度が低下したときにおける、前記第一温度センサによって検出される排気の温度が低下し始めるタイミングと前記第二温度センサによって検出される排気の温度が低下し始めるタイミングとの時間差に基づいて前記触媒を通過する排気の流量を算出する触媒通過排気流量算出手段と、を備えることを特徴とする。
る。
<内燃機関の吸排気系の概略構成>
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
本実施例では、フィルタ5に捕集されたPMを酸化させて除去するときやフィルタ5に担持されたNOx触媒に吸蔵されたSOxを放出させて還元するとき等のようにフィルタ5を昇温させる必要がある場合、該フィルタ5に流入する排気を昇温させる昇温制御を実行する。
本実施例のような構成の場合、排気の全量ではなくその一部が酸化触媒4を通過する。そして、上記のような昇温制御を実施する場合、酸化触媒4を通過する排気の流量に応じて燃料添加弁6から添加する燃料の量を制御する必要がある。従って、酸化触媒4の温度を目標温度に制御するためには、酸化触媒4を通過する排気の流量を精度良く推定することが重要である。
次に、本実施例の変形例1について説明する。本変形例においては、HCセンサ9に代えて、排気のO2濃度を検出するO2センサが設けられる。それ以外の構成は図1に示す構成と同様である。
次に、本実施例の変形例2について説明する。本変形例においては、HCセンサ9に代えて、排気の温度を検出する温度センサが設けられる。それ以外の構成は、図1に示す構成と同様である。
流側温度と称する)Tgdを読み込む。
次に、本実施例の変形例3について説明する。図5は本変形例に係る排気通路の概略構成を示す図である。図5において、矢印は排気の流れる方向を表しており、図1に示す構成の場合と同様、排気通路2の上流側端部は内燃機関1に接続されている。
図6は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例においては、実施例1におけるHCセンサ9に代えて、排気の温度を検出する第一および第二温度センサ13、14が設けられている。第一温度センサ13は、酸化触媒4よりも下流側の排気通路2において酸化触媒4の下流側端部と対向するように設けられており、酸化触媒4から流出した排気の温度を検出する。第二温度センサ14は、排気通路2における第一温度センサ13よりも下流側であって酸化触媒4を通過した排気と酸化触媒4を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられている。第一および第二温度センサ13、14はECU10に電気的に接続されている。これらの出力信号がECU10に入力される。
ここで、本実施例に係る酸化触媒4を通過する排気の流量の算出方法について説明する。本実施例において、第一温度センサ13によって検出される排気の温度を第一下流側温度Tgd1とし、第二温度センサ14によって検出される排気の温度を第二下流側温度Tgd2とする。
Gcat=(Tgd2−Tgin)/(Tgd1−Tgin)・・・式(1)
Gcat:酸化触媒4を通過する排気の流量
流側温度Tgd2を読み込む。
次に、本実施例の変形例1について説明する。図8は本変形例に係る排気通路の概略構成を示す図である。本変形例に係る排気通路2の形状は、実施例1の変形例3に係る排気通路2の形状と同様である。また、酸化触媒4、フィルタ5、燃料添加弁6が実施例1の変形例3と同様の位置に設けられている。さらに、第一分岐通路2aにおける酸化触媒4よりも下流側に第一温度センサ13が設けられており、実施例1の変形例3においてHCセンサ9が設けられている位置に第二温度センサ14が設けられている。
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例においても、フィルタ5に捕集されたPMを酸化させて除去するときやフィルタ5に担持されたNOx触媒に吸蔵されたSOxを放出させて還元するとき等のようにフィルタ5を昇温させる必要がある場合、実施例1と同様の昇温制御が行われる。
実際の酸化触媒4を通過する排気の流量が同一であり、酸化触媒4に流入したHC量が同一であっても、酸化触媒4の温度Tcが高いほど酸化触媒4において酸化されるHC量は多くなる。そのため、酸化触媒4の温度Tcが高いほど、下流側HC濃度Chcdが低くなり、その結果、実施例1に係る方法で算出される酸化触媒4を通過する排気の流量Gcatの値が大きくなる虞がある。そこで、本実施例では、実施例1と同様の方法で算出した酸化触媒4を通過する排気の流量Gcatを酸化触媒4の温度に基づいて補正する。
ECU10は、内燃機関1の運転状態等に基づいて酸化触媒4の温度Tcを算出する。
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例においても、フィルタ5に捕集されたPMを酸化させて除去するときやフィルタ5に担持されたNOx触媒に吸蔵されたSOxを放出させて還元するとき等のようにフィルタ5を昇温させる必要がある場合、実施例1と同様の昇温制御が行われる。
上述したように、酸化触媒4の温度Tcに応じて酸化触媒4において酸化されるHC量は変化する。しかしながら、酸化触媒4の温度が、その活性度合いが上限近傍となる閾値である最活性温度以上となると、酸化触媒4におけるHCの酸化量が該酸化触媒4の温度に応じて変化し難くなる。そのため、酸化触媒4の温度が最活性温度以上となると、上流側HC濃度と下流側HC濃度との割合に対して酸化触媒4の温度が与える影響は小さくなる。そこで、本実施例では、酸化触媒4の温度が最活性温度以上であるときに、酸化触媒4を通過する排気の流量を算出する。
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例においても、フィルタ5に捕集されたPMを酸化させて除去するときやフィルタ5に担持されたNOx触媒に吸蔵されたSOxを放出させて還元するとき等のようにフィルタ5を昇温させる必要がある場合、実施例1と同様の昇温制御が行われる。
酸化触媒4の温度が高いほど、該酸化触媒4を流れる排気の温度も高くなり、それに伴って該酸化触媒4を流れる排気の粘性係数が上昇する。そのため、酸化触媒4よりも上流側の排気通路2を流れる排気の流量が同一であっても、酸化触媒4の温度が高いほど該酸化触媒4を通過する排気の流量は少なくなる。
を通過する排気の流量は少なくなる。そのため、マップにおいては、酸化触媒4の温度Tcが所定温度Tc0より低い領域では補正係数βは1より大きい値となっており、酸化触媒4の温度Tcが所定温度Tc0より高い領域では補正係数βは1より小さい値となっている。また、酸化触媒4の温度Tcの温度が高いほど補正係数βは小さい値となっている。
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例2と同様である。また、本実施例においても、フィルタ5に捕集されたPMを酸化させて除去するときやフィルタ5に担持されたNOx触媒に吸蔵されたSOxを放出させて還元するとき等のようにフィルタ5を昇温させる必要がある場合、実施例1と同様の昇温制御が行われる。
ここで、本実施例に係る酸化触媒4を通過する排気の流量の算出方法について説明する。本実施例においても、実施例2と同様、酸化触媒4に流入する排気の温度を上流側温度Tginとし、第一温度センサ13によって検出される排気の温度を第一下流側温度Tgd1とし、第二温度センサ14によって検出される排気の温度を第二下流側温度Tgd2とする。
本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例においても、フィルタ5に捕集されたPMを酸化させて除去するときやフィルタ5に担持されたNOx触媒に吸蔵されたSOxを放出させて還元するとき等のようにフィルタ5を昇温させる必要がある場合、実施例1と同様の昇温制御が行われる。また、実施例1と同様の方法で、酸化触媒4を通過する排気の流量が算出される。
燃料添加弁6から添加される燃料等により酸化触媒4の上流側端面の詰まりが生じる場合がある。このような上流側端面の詰まりが生じると、酸化触媒4を通過する排気の流量が通常の場合(即ち、上流側端面の詰まりが生じていない場合)よりも大きく減少する。そこで、本実施例では、上記のような方法で算出された酸化触媒4を通過する排気の流量が所定流量以下の場合は、酸化触媒4の上流側端面の詰まりが生じたと判断し、これを解消させる詰まり解消制御を実行する。
れECU10に記憶された酸化触媒4を通過する排気の流量Gcatを読み込む。
2・・・排気通路
3・・・吸気通路
4・・・酸化触媒
5・・・パティキュレートフィルタ
6・・・燃料添加弁
7・・・スロットル弁
8・・・エアフローメータ
9・・・HCセンサ
10・・ECU
13・・第一温度センサ
14・・第二温度センサ
Claims (12)
- 内燃機関の排気通路に排気の全量ではなくその一部が通過するように設置された酸化機能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気のHC濃度と、前記触媒より下流側で前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合った排気のHC濃度との割合に基づいて、排気の全流量に対する前記触媒を通過する排気の流量の割合である触媒通過率を算出する触媒通過率算出手段と、
前記触媒通過率算出手段によって算出された触媒通過率と排気の全流量とに基づいて前記触媒を通過する排気の流量を算出する触媒通過排気流量算出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記触媒通過率算出手段が、
前記触媒に流入する排気のHC濃度を検出する上流側HC濃度検出手段と、
前記排気通路における前記触媒より下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ排気のHC濃度を検出するHCセンサと、を有し、
前記上流側HC濃度検出手段によって検出されたHC濃度と前記HCセンサによって検出されたHC濃度とに基づいて触媒通過率を算出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。 - 前記触媒通過率算出手段が、
前記触媒に流入する排気のO2濃度を検出する上流側O2濃度検出手段と、
前記排気通路における前記触媒より下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ、排気のO2濃度を検出するO2センサと、を有し、
前記上流側O2濃度検出手段によって検出されたO2濃度と前記O2センサによって検出されたO2濃度とに基づいて、前記触媒に流入する排気のHC濃度と、前記触媒より下流側で前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合った排気のHC濃度との割合を算出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。 - 前記触媒通過率算出手段が、
前記触媒に流入する排気の温度を検出する上流側温度検出手段と、
前記排気通路における前記触媒より下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ、排気の温度を検出する温度センサと、を有し、
前記上流側温度検出手段によって検出された温度と前記温度センサによって検出された温度とに基づいて、前記触媒に流入する排気のHC濃度と、前記触媒より下流側で前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合った排気のHC濃度との割合を算出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。 - 内燃機関の排気通路に排気の全量ではなくその一部が通過するように設置された酸化機能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気の温度を検出する上流側温度検出手段と、
前記触媒よりも下流側の排気通路において前記触媒の下流側端部と対向するように設けられ前記触媒から流出した排気の温度を検出する第一温度センサと、
該第一温度センサよりも下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ排気の温度を検出する第二温度センサと、
前記触媒を通過する排気の流量をGcatとし、
前記上流側温度検出手段によって検出された排気の温度をTginとし、
前記第一温度センサによって検出された排気の温度をTgd1とし、
前記第二温度センサによって検出された排気の温度をTgd2としたときに、
Gcat=(Tgd2−Tgin)/(Tgd1−Tgin)
で表される式から前記触媒を通過する排気の流量を算出する触媒通過排気流量算出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記触媒通過排気流量算出手段によって算出された前記触媒を通過する排気の流量を前記触媒の温度に基づいて補正することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒の温度が前記触媒の活性度合いが上限近傍となる閾値である最活性温度以上であるときに、前記触媒通過排気流量算出手段によって前記触媒を通過する排気の流量を算出することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒通過排気流量算出手段が、
前記触媒の温度が所定温度のときに、前記触媒を通過する排気の流量の基準値を算出し、
前記触媒の温度が前記所定温度以外のときは、前記触媒の温度に基づいて前記基準値を補正することで前記触媒を通過する排気の流量を算出することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に排気の全量ではなくその一部が通過するように設置された酸化機能を有する触媒と、
前記触媒に流入する排気の温度を検出する上流側温度検出手段と、
前記触媒よりも下流側の排気通路において前記触媒の下流側端部と対向するように設けられ前記触媒から流出した排気の温度を検出する第一温度センサと、
該第一温度センサよりも下流側であって前記触媒を通過した排気と前記触媒を通過しなかった排気とが混ざり合う位置以降に設けられ排気の温度を検出する第二温度センサと、
前記上流側温度検出手段によって検出される排気の温度が低下したときにおける、前記第一温度センサによって検出される排気の温度が低下し始めるタイミングと前記第二温度センサによって検出される排気の温度が低下し始めるタイミングとの時間差に基づいて前記触媒を通過する排気の流量を算出する触媒通過排気流量算出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記触媒通過排気流量算出手段によって算出された前記触媒を通過する排気の流量が所定流量以下の場合は、前記触媒を昇温させることで前記触媒の上流側端面の詰まりを解消させる詰まり解消制御を実行することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気通路において、前記触媒の外周面と前記排気通路の内周面との間を排気が流れるように前記触媒が設置されていることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気通路が、途中で複数の分岐通路に分岐し且つ該複数の分岐通路が下流側で集合するように形成されており、
前記触媒が、前記複数の分岐通路のうちのいずれかにのみ設置されていることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
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