JP6288000B2 - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Description
、NSR触媒等(以下、フィルタ等と表記する)が配置された排気浄化システムでは、PMフィルタ内に堆積したPMや、触媒に付着した硫黄等を酸化除去するために、適宜、フィルタ等が昇温されることになる。
型NOx触媒で浄化することが可能となる。しかしながら、第1排気通路側のフィルタ等の昇温制御時には、第1選択還元型NOx触媒の温度が上昇して、吸着していたアンモニアが第1選択還元型NOx触媒から脱離する。そして、第3選択還元型NOx触媒に全くアンモニアが吸着していなくても、単位時間内に第3選択還元型NOx触媒に多くのアンモニアが流入すると、第3選択還元型NOx触媒にてアンモニアスリップが発生する。尚、アンモニアスリップとは、流入したアンモニアの一部が触媒に吸着されずに排出される現象のことである。
気浄化システムでは、第1昇温制御が開始されてから、『第1排気通路に配設されたフィルタ又は触媒の第1昇温制御による昇温に伴って第1選択還元型NOx触媒から脱離する単位時間当たりのアンモニア量』が所定量以下となるまでの間(以下、第1期間と表記する)、第1添加弁からは、第1基本添加量(『前記第1選択還元型NOx触媒に流入するNOx量に応じて定められる、前記第1添加弁に添加させるアンモニア源の基本量』)よりも少ない量のアンモニア源が添加される。また、第1期間中、第2添加弁からは、第2基本添加量(『前記第2選択還元型NOx触媒に流入するNOx量に応じて定められる、前記第2添加弁に添加させるアンモニア源の基本量』)のアンモニア源が添加される。そのため、本発明の内燃機関の排気浄化システムでは、第1排気通路のフィルタ又は触媒の第1昇温制御による昇温中に、第3選択還元型NOx触媒に単位時間内に流入するアンモニア量が、第1昇温制御の開始時に第1添加弁からのアンモニア源の添加量を第1基本添加量より少くすると共に第2添加弁からのアンモニア源の添加量を第2基本添加量より多くした場合よりも、少なくなる。従って、本発明の内燃機関の排気浄化システムによれば、第1排気通路に配設されたフィルタ又は触媒の昇温に伴って第1選択還元型NOx触媒が昇温される場合に、第3選択還元型NOx触媒に単位時間内に過度量のアンモニアが流入することを抑止することができる。また、その結果として、第3選択還元型NOx触媒にてアンモニアスリップが発生することを抑止できることになる。
であっても良い。
図1に、本発明の実施例1に係る内燃機関10の排気浄化システムの概略構成図を示す。
、下流側の部分には、それぞれ、SCR触媒23に流入する排気の温度を検知する温度センサ34、排気中のPM(Particulate Matter;粒子状物質)量を検知するPMセンサ35が配設されている。
CR(Selective Catalytic Reduction)フィルタ22aが、上流側からこの順に配設され
ている。また、第2排気通路15bには、第2DOC21b、第2SCRフィルタ22bが、上流側からこの順に配設されている。
される。そして、供給された燃料の第1DOC21aにおける燃焼熱により排気温度が上げられて、第1SCRフィルタ22aの温度が、第1SCRフィルタ22a内に堆積しているPMを酸化除去できる再生温度(例えば、650℃)まで上昇される。
OM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成されたECU(Electronic Control Unit)40を備える。このECU40には、上記した各種センサから
の信号に加えて、イグニッションスイッチ、アクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ、機関回転速度を検知するクランクポジションセンサ、吸入空気量を検知するエアフローメータ等からの信号が入力されている。ECU40のROMには、CPUが実行するプログラム(ファームウェア)が記憶されており、ECU40は、CPUが当該プログラムを実行することにより、各種センサからの信号に基づき、燃料噴射弁13や添加弁25a、25b等を統合的に制御するユニットとして動作する。
PM堆積量更新処理は、ECU40内に保持(記憶)されている第1SCRフィルタ22aに堆積しているPM量(以下、第1PM堆積量と表記する)と、第2SCRフィルタ
22bに堆積しているPM量(以下、第2PM堆積量と表記する)とを更新するために、ECU40が周期的に行う処理である。
吸着アンモニア量更新処理は、ECU40が時間t1の経過毎に行う処理である。尚、この吸着アンモニア量更新処理の実行周期t1は、通常、添加弁制御処理(図3)の実行周期t2と同じ時間、又は、t2の1/n(nは2以上の整数)の時間とされる。
て更新される。
吸着アンモニア量(更新後)=吸着アンモニア量(更新前)−消費アンモニア量−脱離アンモニア量+供給アンモニア量 ・・・(式1)
触媒23と第1SCRフィルタ22aとは異なるものである。そのため、第3更新処理時には、第3更新処理用に用意された第1〜第4マップが使用される。また、SCR触媒23には、第1SCRフィルタ22aを通過した排気と第2SCRフィルタ22bを通過した排気とが流入する。そのため、第3更新処理時には、NOxセンサ33aにより検知されたNOx濃度と、NOxセンサ33bにより検知されたNOx濃度と、第1SCRフィルタ22aから流出する単位時間当たりの排気量、第2SCRフィルタ22bから流出する単位時間当たりの排気量とに基づき、流入排気量や流入NOx量が算出される。
昇温制御管理処理は、第1SCRフィルタ22aを昇温するための第1昇温制御と第2SCRフィルタ22bを昇温するための第2昇温制御の管理(各昇温制御を開始するか否かの判断等)のために、ECU40が周期的に行う処理である。
装置として使用できるSCRフィルタ22の温度として予め定められている温度のことである。尚、第1昇温制御及び第2昇温制御の管理(各昇温制御を開始するか否かの判断等)のための昇温制御管理処理中に、上記のような設定温度が使用されているのは、昇温制御開始禁止フラグが、添加弁制御処理(図3;詳細は後述)により参照されるフラグとなっているからである。
、昇温終了量とは、昇温制御を終了するPM堆積量として予め設定されている値のことである。
図3に、添加弁制御処理の流れ図を示す。
A2の処理にて算出された各基本添加量の補正量を求められるマップを利用して行われる処理であっても良い。ただし、そのようなマップは、大容量のものとならざるを得ない。そのため、A3の処理は、“目標総量−吸着アンモニア総量”×β/2(βは、1より小さな正数値)だけ、第1及び第2基本添加量が補正(増減)される処理等であっても良い。
であり、第2昇温制御が行われている場合、及び、第2昇温制御が終了したが第2SCRフィルタ22bの温度が設定温度未満まで下がっていない場合には、第2添加弁25b、第2基本添加量のことである。非昇温側添加弁25、非昇温側基本添加量とは、第1昇温制御が行われている場合、及び、第1昇温制御が終了したが第1SCRフィルタ22aの温度が設定温度未満まで下がっていない場合には、それぞれ、第2添加弁25b、第2基本添加量のことであり、第1昇温制御が行われている場合、及び、第1昇温制御が終了したが第1SCRフィルタ22aの温度が設定温度未満まで下がっていない場合には、第1添加弁25a、第1基本添加量のことである。
第1再生制御が開始される(図2、ステップS104)ことに因り昇温制御開始禁止フラグの値がONに変更された(ステップS107)場合を考える。
るといったことも生じないことになる。
本発明の実施例2に係る内燃機関の排気浄化システムは、上記した第1実施例に係る内燃機関の排気浄化システムと、実行される添加弁制御処理の内容のみが異なるシステムである。そのため、以下では、第1実施例の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、第2実施例に係るECU40が周期的に行う添加弁制御処理の内容のみを説明することにする。
上記した実施例1、2に係る排気浄化システムは、各種の変形を行えるものである。例えば、各実施形態に係る排気浄化システムは、ECU40が、昇温制御管理処理(図2)を行うことによって昇温制御部として機能し、添加弁制御処理(図3、図4)のステップS205及びS206、又は、S305及びS306の処理を行うことによって、添加弁制御部として機能し、添加弁制御処理(図3、図4)のステップS204又はS304の処理を行うことによって判定部として機能するシステムであったが、例えば、昇温制御部として機能するECUと添加弁制御部及び判定部として機能するECUとを別に設けておいても良い。
着アンモニア総量を考慮することなく第1及び第2基本添加量を算出する算出処理とは、第1SCRフィルタ22a及びSCR触媒23で、第1SCRフィルタ22aに流入するNOxとの反応により消費されるアンモニア量と同量のアンモニアを生成できる尿素水量、第2SCRフィルタ22b及びSCR触媒23で、第2SCRフィルタ22bに流入するNOxとの反応により消費されるアンモニア量と同量のアンモニアを生成できる尿素水量を、それぞれ、第1基本添加量、第2基本添加量として算出する処理のことである。
11a 第1バンク
11b 第2バンク
12 気筒
13 燃料噴射弁
15a 第1排気通路
15b 第2排気通路
16 合流部
17 第3排気通路
21a 第1DOC
21b 第2DOC
22a 第1SCRフィルタ
22b 第2SCRフィルタ
23 SCR触媒
25a 第1添加弁
25b 第2添加弁
31、32、34 温度センサ
33 NOxセンサ
35 PMセンサ
40 ECU
Claims (3)
- 第1気筒群及び第2気筒群を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記第1気筒群からの排気が流れる第1排気通路と、
前記第2気筒群からの排気が流れる第2排気通路であって、その下流側端部で前記第1排気通路の下流側端部と合流した第2排気通路と、
前記第1排気通路及び前記第2排気通路の合流部に接続された第3排気通路と、
前記第1排気通路に配設された第1選択還元型NOx触媒と、
前記第2排気通路に配設された第2選択還元型NOx触媒と、
前記第3排気通路に配設された第3選択還元型NOx触媒と、
前記第1選択還元型NOx触媒に流入する排気にアンモニア源を添加する第1添加弁と、
前記第2選択還元型NOx触媒に流入する排気にアンモニア源を添加する第2添加弁と、
前記第1排気通路に配設されたフィルタ又は触媒を昇温させる第1昇温制御と、前記第2排気通路に配設されたフィルタ又は触媒を昇温させる第2昇温制御とを、異なる時期に行う昇温制御部と、
前記第1選択還元型NOx触媒に流入するNOx量に応じて定められる、前記第1添加弁に添加させるアンモニア源の基本量である第1基本添加量と、前記第2選択還元型NOx触媒に流入するNOx量に応じて定められる、前記第2添加弁に添加させるアンモニア源の基本量である第2基本添加量とに基づき、前記第1添加弁及び前記第2添加弁を制御する添加弁制御部と、
を備え、
前記添加弁制御部は、前記昇温制御部によって前記第1昇温制御が開始されてから、前記第1排気通路に配設されたフィルタ又は触媒の前記第1昇温制御による昇温に伴って前記第1選択還元型NOx触媒から脱離する単位時間当たりのアンモニア量が所定量以下となるまでの間は、前記第1添加弁、前記第2添加弁に、それぞれ、前記第1基本添加量よりも少ない量のアンモニア源、前記第2基本添加量のアンモニア源を添加させ、前記単位時間当たりのアンモニア量が前記所定量以下となってから、前記第1昇温制御が終了して前記第1選択還元型NOx触媒の温度が、アンモニアの吸着によりNOx浄化が実質的に可能となる設定温度未満になるまでの間は、前記第1添加弁、前記第2添加弁に、それぞれ、前記第1基本添加量よりも少ない量のアンモニア源、前記第2基本添加量よりも多い量のアンモニア源を添加させる
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 前記第1選択還元型NOx触媒の温度に基づき、前記単位時間当たりのアンモニア量が前記所定量以下となったか否かを判定する判定部を、さらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。 - 前記第1選択還元型NOx触媒に吸着されているアンモニア量の推定量に基づき、前記単位時間当たりのアンモニア量が前記所定量以下となったか否かを判定する判定部を、さらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
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