JP5838736B2 - 排気浄化装置 - Google Patents
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なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
(2)また、前記制限手段が、所定の基準希釈度からの前記希釈度の超過量に基づき、前記浄化制御の継続時間又は実施頻度を減少させることが好ましい。
前記走行距離とは、前記エンジンオイルの交換時からの走行距離である。なお、前記車両の走行距離の代わりに前記エンジンの稼働時間を用いて、前記希釈度を設定してもよい。
Sパージ制御は、NOxパージ制御と比較して排ガス規制に対する余裕が大きいため、Sパージ制御の方を優先して制限する。例えば、NOxパージ制御よりもSパージ制御のスキップ回数を増大させ、あるいはNOxパージ制御の継続時間の短縮率よりもSパージ制御の継続時間の短縮率を大きくする。つまり、Sパージ制御の継続時間,頻度に与えられる制限量を、NOxパージ制御の継続時間,頻度に与えられる制限量よりも大きくする。
Sパージ制御は、再生制御と比較して排ガス規制に対する余裕が大きいため、Sパージ制御の方を優先して制限する。例えば、再生制御よりもSパージ制御のスキップ回数を増大させ、あるいは再生制御の継続時間の短縮率よりもSパージ制御の継続時間の短縮率を大きくする。つまり、Sパージ制御の継続時間,頻度に与えられる制限量を、再生制御の継続時間,頻度に与えられる制限量よりも大きくする。
[1−1.エンジン]
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン10に適用される。図1では、多気筒エンジンの複数のシリンダー11のうちの一つを示すが、他のシリンダー11も同様の構成である。ピストン12は、中空円筒状に形成されたシリンダー11の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン12の上面とシリンダー11の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジン10の燃焼室11aとして機能する。
シリンダー11の頂面には、吸入空気を燃焼室11a内に供給するための吸気ポート14と、燃焼室11a内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート15とが穿孔形成される。また、吸気ポート14,排気ポート15のそれぞれの燃焼室11a側の端部には、吸気弁16及び排気弁17が設けられる。これらの吸気弁16,排気弁17は、エンジン10の上部に設けられる動弁機構によって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー11の頂部には、インジェクター13(燃料噴射弁)がその先端を燃焼室11a側に突出させた状態で設けられる。インジェクター13による燃料噴射時期や噴射量は、後述する制御装置1で制御される。
吸気ポート14,排気ポート15のそれぞれには、インテークマニホールド18(以下、インマニと呼ぶ),エキゾーストマニホールド19(以下、エキマニと呼ぶ)が接続される。エンジン10の吸気は、インマニ18側から燃焼室11aに導入され、エキマニ19側へと排出される。また、エキマニ19よりも下流側に接続される排気通路20上には、排気微粒子除去装置8及びトラップ触媒9が直列に介装される。
連続再生方式は、おもに排ガス中の二酸化窒素(NO2)を酸化剤として作用させ、PMをフィルター部8b上で燃焼させる方式である。一方、強制再生方式は、おもに酸素(O2)を酸化剤として作用させ、PMをフィルター部8b上で燃焼させる方式である。本実施形態では、これらの両方の方式がフィルター部8bの再生に用いられる。以下、これらの再生に係る制御のことをフィルター再生制御と呼ぶ。
トラップ触媒9(排気浄化手段)は、排ガス中に含まれるNOxを浄化するための浄化装置であり、カリウム(K)やバリウム(Ba)等のトラップ材(窒素酸化物吸蔵材)を還元触媒の表面に担持させたものである。還元触媒は、例えば酸化触媒部8aと同様の触媒貴金属である。トラップ材は、酸化雰囲気下で排ガス中のNOxを硝酸塩(NO3 -)の形で吸蔵し、還元雰囲気下で吸蔵されたNO3 -を放出する機能を持つ。このとき、放出されたNO3 -はトラップ触媒9内の還元触媒で還元され、窒素(N2)やアンモニア(NH3)に浄化される。
また、トラップ触媒9のトラップ材には、NOxだけでなく、排気中に含まれる硫黄成分が硫酸塩(SO4 2-)の形で吸蔵される場合がある。このように、トラップ触媒9に対して硫黄化合物が付着することを硫黄被毒と呼ぶ。硫黄被毒が進行するとNOxの吸蔵能力が低下するため、定期的にトラップ触媒9から硫黄化合物を取り除く操作がなされる。
クランクシャフト23には、その回転角を検出するエンジン回転速度センサー24が設けられる。回転角の単位時間あたりの変化量(角速度)はエンジン10の実回転速度Ne(単位時間あたりの実回転数)に比例する。したがって、エンジン回転速度センサー24は、エンジン10の実回転速度Neを取得する機能を持つ。なお、エンジン回転速度センサー24で検出された回転角に基づき、制御装置1の内部で実回転速度Neを演算する構成としてもよい。
上記の各種センサー24〜29で取得された実回転速度Ne,オイル量QOIL,排気温度T,排気空燃比R,排気流量Q,走行距離Dの各情報は、制御装置1に伝達される。
上記のエンジン10を搭載する車両には、制御装置1(Electronic Control Unit,電子制御装置)が設けられる。この制御装置1は、例えばCPU,マイクロプロセッサ,ROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。制御装置1の信号入力側には上記の各種センサー24〜29が接続され、信号出力側にはインジェクター13や図示しないスロットルバルブ,EGRバルブ等が接続される。制御装置1は、排ガスを浄化するためのさまざまな制御を実施するものである。本実施形態では、排気微粒子除去装置8のフィルター部8bに吸蔵された硫黄成分を取り除くSパージ制御と、オイルダイリューションの進行度合いとの関係について詳述する。
図1に示すように、制御装置1には、Sパージ制御を実現するためのソフトウェア又はハードウェアとして、捕捉量演算部2,希釈度演算部3,基準設定部4,制限部5及び浄化制御部6が設けられる。これらの捕捉量演算部2,希釈度演算部3,基準設定部4,制限部5及び浄化制御部6の各機能は、電子回路によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。ソフトウェアとして構成する場合、これらの各機能を図示しないメモリや記憶装置に記録しておき、随時マイクロプロセッサやCPUに読み込むことによって以下に説明する機能を実現すればよい。
希釈度演算部3(希釈度演算手段)は、オイルレベルセンサー25で検出されたオイル量QOILに基づき、エンジンオイルの希釈度に相関するオイルダイリューション量ODQ(Oil Dilution Quantity,希釈量)を演算するものである。ここでは、エンジンオイルに混入した燃料成分の量(又はこれに相関するパラメータ)がオイルダイリューション量ODQとして演算される。オイルダイリューション量ODQは、インジェクター13での燃料噴射量や噴射のタイミング,噴射期間などに応じたものとなる。そこで、希釈度演算部3は、インジェクター13から実際に噴射された燃料噴射量や噴射タイミング,噴射期間,実回転速度Ne等に基づいてオイルダイリューション量ODQを推定する。ここで推定されたオイルダイリューション量ODQの情報は、制限部5に伝達される。
条件1.SPQ≦SPQALWかつ、ODQ≦ODQSTD である
条件2.SPQ≦SPQALWかつ、ODQSTD<ODQ≦ODQLIM である
条件3.SPQ≦SPQALWかつ、ODQLIM<ODQ である
条件4.SPQALW<SPQ かつ、ODQ≦ODQMAXである
条件5.SPQALW<SPQ かつ、ODQMAX<ODQ である
浄化制御部6(浄化制御手段)は、所定のSパージ条件が成立した時にSパージ制御を実施するものである。ただし、制限部5からSパージ制御に対する制限が加えられている場合には、その制限が加えられたSパージ制御を実施する。
条件6.硫黄成分の吸蔵量SPQが制御用被毒量SPQTHR以上である
図3を用いて制御装置1で実施されるSパージ制御の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期(例えば、数[ms]周期)で繰り返し実行される。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能(手段)が、ソフトウェア(コンピュータプログラム)によって動作することによって実施される。
ステップS40では、浄化制御部6において、Sパージ条件が成立するか否かが判定される。ここで、硫黄成分の吸蔵量SPQが制御用被毒量SPQTHR未満である場合にはSパージ条件が成立しないため、そのままこのフローを終了し、吸蔵量SPQが制御用被毒量SPQTHR以上である場合にステップS50へ進む。
本実施形態の排気浄化装置によれば、以下のような作用,効果が得られる。
(1)上記の排気浄化装置では、オイルダイリューション量ODQに基づいてSパージ制御の実施に制限が加えられ、例えばオイルダイリューション量ODQが上限推移量ODQLIMよりも大きいときにSパージ制御がスキップされる。つまり、オイルダイリューションの進行に余裕があるときにのみSパージ制御が実施されるため、Sパージ制御に伴うオイルダイリューションの進行を抑制することができ、オイルダイリューション量ODQが最大許容量ODQMAXに到達するまでにかかる時間を延長する(すなわち、エンジンオイルの寿命を伸ばす)ことができる。
[5−1.NOxパージ制御,フィルター再生制御]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上述の実施形態では、オイルダイリューションの進行度合いに応じてSパージ制御に制限を加えるものを例示したが、制限対象となる制御はSパージ制御のみに限定されない。すなわち、Sパージ制御に代えて、あるいは加えて、NOxパージ制御やフィルター再生制御に制限を加える制御構成としてもよい。
また、上述の実施形態では、補正ゲインKspgを用いてSパージ制御に制限を加えるものを例示したが、具体的な制限手法はこれに限定されない。例えば、オイルダイリューション量ODQに基づいてSパージ制御のインターバル期間を延長する制御構成としてもよい。この場合、オイルダイリューション量ODQの基準推移量ODQSTDからの超過量QOVRが大きいほど、インターバル期間を長くすることが考えられる。このような手法を用いたとしてもSパージ制御の実施頻度が低下するため、オイルダイリューション量ODQの増加を抑制することができる。なお、Sパージ制御を制限する手法は任意であり、少なくともトラップ触媒9から放出される硫黄成分の量に制限をかけるものであることが好ましい。
2 捕捉量演算部(捕捉量演算手段)
3 希釈度演算部(希釈度演算手段)
4 基準設定部(基準設定手段)
5 制限部(制限手段)
6 浄化制御部(浄化制御手段)
8 排気微粒子除去装置
8a 酸化触媒部
8b フィルター部
9 トラップ触媒(排気浄化手段)
SPQ 吸蔵量,SPQALW 許容被毒量,SPQTHR 制御用被毒量
ODQ オイルダイリューション量,ODQMAX 最大許容量
ODQSTD 基準推移量,ODQLIM 上限推移量
Claims (7)
- エンジンの排気中に含まれる所定の物質を吸蔵,吸着又は濾過して捕捉する排気浄化手段と、
前記排気浄化手段に捕捉された前記物質を放出又は燃焼させる浄化制御を実施する浄化制御手段と、
前記エンジンのエンジンオイルの希釈度を演算する希釈度演算手段と、
前記希釈度演算手段で演算された前記希釈度に基づき、前記浄化制御手段による前記浄化制御での浄化量に制限を加える制限手段とを備え、
前記排気浄化手段が、前記排気中の硫黄成分を吸蔵しうるトラップ触媒を含み、
前記浄化制御手段が、前記トラップ触媒から前記硫黄成分を放出させるSパージ制御を含む複数の種類の前記浄化制御を実施するものであって、
前記制限手段が、前記浄化制御の実施を制限する際に、前記複数の種類の前記浄化制御のうち前記Sパージ制御に対して優先的に制限をかける
ことを特徴とする、排気浄化装置。 - 前記制限手段が、所定の基準希釈度からの前記希釈度の超過量に基づき、前記浄化制御の継続時間又は実施頻度を減少させる
ことを特徴とする、請求項1記載の排気浄化装置。 - 前記エンジンを搭載する車両の走行距離に基づいて前記基準希釈度を設定する基準設定手段を備えた
ことを特徴とする、請求項2記載の排気浄化装置。 - 前記排気浄化手段に捕捉された前記物質の量を演算する捕捉量演算手段を備え、
前記制限手段が、前記捕捉量演算手段で演算された前記物質の量と前記希釈度とに基づき、前記浄化制御の実施を制限する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の排気浄化装置。 - 前記トラップ触媒が、前記排気中の窒素酸化物成分を吸蔵しうるものであって、
前記制限手段が、前記浄化制御の実施を制限する際に、前記トラップ触媒から前記窒素酸化物成分を放出させるNOxパージ制御よりも前記Sパージ制御を強く制限する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の排気浄化装置。 - 前記排気浄化手段が、前記排気中の微粒子を濾過するフィルターを含み、
前記制限手段が、前記浄化制御の実施を制限する際に、前記フィルター上の前記微粒子を燃焼させる再生制御よりも前記Sパージ制御を強く制限する
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の排気浄化装置。 - 前記基準設定手段が、前記浄化制御の種類に応じて異なる前記基準希釈度を設定する
ことを特徴とする、請求項3記載の排気浄化装置。
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