KR20020009416A - 내연기관의 배기 정화 장치 - Google Patents

내연기관의 배기 정화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20020009416A
KR20020009416A KR1020010042260A KR20010042260A KR20020009416A KR 20020009416 A KR20020009416 A KR 20020009416A KR 1020010042260 A KR1020010042260 A KR 1020010042260A KR 20010042260 A KR20010042260 A KR 20010042260A KR 20020009416 A KR20020009416 A KR 20020009416A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filter
poisoning
exhaust
absorbent
fine particles
Prior art date
Application number
KR1020010042260A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100417750B1 (ko
Inventor
오노도모유키
하라다야스오
오다도미히사
네가미아키히코
시바타다이스케
마가리다나오후미
오츠보야스히코
이시야마시노브
하야시고타로
마츠오카히로키
츠카사키유키히로
마츠시타소우이치
고바야시마사아키
Original Assignee
사이토 아키히코
도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사이토 아키히코, 도요타지도샤가부시키가이샤 filed Critical 사이토 아키히코
Publication of KR20020009416A publication Critical patent/KR20020009416A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100417750B1 publication Critical patent/KR100417750B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B01D46/44—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration
    • B01D46/448—Auxiliary equipment or operation thereof controlling filtration by temperature measuring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0454—Controlling adsorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885—Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • F02D41/028—Desulfurisation of NOx traps or adsorbent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/04—Filtering activity of particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1612—SOx amount trapped in catalyst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/21—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system with EGR valves located at or near the connection to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 촉매 부착 입자 필터의 온도 상승을 제어하여, 필터의 열 열화를 방지한다.
흡장 환원형 NOX촉매(17)를 담지하여 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 입자 필터(18)와, 이 필터(18)에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단으로서의 ECU(9)와, 상기 촉매가 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼, 상기 촉매에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 상기 흡수한 SOX의 양을 소정치와 비교하여 판정하는 S 피독 판정 수단으로서의 ECU(9)와, S 피독으로부터 상기 촉매를 회복시키는 S 피독 회복 수단으로서의 ECU(9)를 구비하고, S 피독 상태에 상기 촉매가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터 재생 수단에서 미립자를 제거하고 나서 상기 S 피독 회복 수단에 의해 S 피독으로부터 상기 촉매를 회복시킨다.

Description

내연기관의 배기 정화 장치{Emission control system and method of internal combustion engine}
본 발명은 내연기관의 배기 정화 장치에 관한 것으로, 특히, 배기 중의 질소산화물(이하, 특히 한정하지 않는 한 「NOX」라고 한다.)을 제거하는 수단과 배기 중의 미립자를 제거하는 수단을 갖는 배기 정화 장치에 관한 것이다.
내연기관의 배기가스를 정화하는 배기 정화 장치로서, 희박(lean) NOX촉매, 3원 촉매 등의 촉매를 케이스 내에 포함시키는 촉매 컨버터나, 배기 중의 매연이나, 미연 연료 성분 등의 입자 형태 물질인 소위 입자 매터(Particulater Matter; 이하 특히 한정하지 않는 한 「P.M.」이라고 한다.) 등의 미립자를 제거하는 입자 필터 등이 알려져 있다.
희박 NOX촉매는, 디젤 엔진 등의 압축 착화식 내연기관이나 린번(lean burn) 가솔린 엔진 등의 희박 연소식 내연기관으로부터 배출되는 배기를 정화 가능한 촉매이고, 이것으로는 선택 환원형 NOX촉매나 흡장 환원형 NOX촉매 등을 예시할 수 있다.
희박 NOX촉매 중 흡장 환원형 NOX촉매에 대하여 설명하면, 흡장 환원형 NOX촉매는, 예를 들면 알루미나(Al2O3)를 담체로 하고, 이 담체상에 예를 들면 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li), 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속과, 바륨(Ba), 칼슘(Ca)과 같은 알칼리 토류와, 란탄(La), 이트륨(Y)과 같은 희토류 중에서 선택된 적어도 1개와, 백금(Pt)과 같은 귀금속을 담지하여 구성한다.
또한, 흡장 환원형 NOX촉매는, 유입 배기의 공연비가 희박(lean)일 때는 NOX를 흡수하고, 유입 배기의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를방출한다는 NOX의 흡방출 작용을 행한다.
상기 압축 착화식 내연기관이나 희박 연소식 내연기관에서는, 통상의 운전 시에 있어서의 배기의 공연비(이하 「배기 공연비」라고 한다.)가 희박이므로, 흡장 환원형 NOX촉매를 이들 내연기관의 배기 정화 장치에 적용하면 배기 중의 NOX가 NOX촉매에 흡수된다. 그러나, 그 흡수 능력에는 한계가 있으므로 즉시 포화하여, 그 이상 흡수할 수 없게 되어 NOX가 누설(leak)되어 버릴 우려가 있다.
누설을 피하기 위해서는 NOX흡수 능력을 회복시키지 않으면 안 된다. 그것을 위해서는 그때까지 흡장 환원형 NOX촉매가 흡수하고 있던 NOX를 방출시켜서 흡장 환원형 NOX촉매를 NOX흡수 전의 원래의 상태로 되돌릴 필요가 있다.
그것을 위해서는 흡장 환원형 NOX촉매가 상기 포화상태가 되기 전에 유입 배기 가스의 공연비를 소정 타이밍으로 농후(rich)하게 하고 산소 농도를 극도로 저하시켜서 흡장 환원형 NOX촉매로부터 NOX를 방출시키는 것에 의해 그 NOX흡수 능력을 회복하도록 하고 있다(이하 「흡장 환원형 NOX촉매의 재생」이라고 한다).
그러나, 단순히 NOX의 방출을 행하는 것만으로서는 흡장 환원형 NOX촉매의 재생은 가능하더라도 NOX촉매의 원래의 기능인 NOX정화를 할 수 없는 데다가 이미션(emission)의 악화로 연결된다. 그래서 배기 포트에 구비된 노즐로부터 내연기관의 운전 상태에 따라서 연속적 또는 간헐적으로 기관 연료를 분사하여 해당 기관연료를 환원제로서 NOX흡수제에 첨가하는 것으로 방출된 NOX를 N2로 환원하고, 따라서 NOX정화를 행한다.
그런데 기관 연료에는 유황 성분이 포함되어 있기 때문에 연소하면 유황 산화물(이하, 특히 한정하지 않는 한 「SOX」라고 한다.)을 생성한다. 그리고, SOX는 NOX와 같은 메카니즘으로 흡장 환원형 NOX촉매에 흡수되어 버린다. 그렇게 되면 흡장 환원형 NOX촉매가 SOX를 흡수한 만큼, 흡장 환원형 NOX촉매의 NOX정화율이 저하되고, 흡장 환원형 NOX촉매가 그 원래의 기능인 NOX정화에 지장을 초래하는 현상, 소위 S 피독을 발생한다. S 피독 상태에 있는 흡장 환원형 NOX촉매는 회복할 필요가 있고, 그것을 위한 처리를 흡장 환원형 NOX촉매의 S 피독 회복 처리라고 한다.
S 피독 회복 처리를 행하기 위해서는, 이론 공연비 또는 농후 공연비의 배기를 흡장 환원형 NOX촉매에 흘려보내고 촉매 온도를 예를 들면 600 내지 700℃ 정도의 고온으로 하는 것으로써 행한다. 이러한 고온도로까지 흡장 환원형 NOX촉매의 온도를 높이는 것은 SOX가 NOX보다도 방출되기 어렵다는 특질을 갖기 때문이다.
한편, 압축 착화식 내연기관인 디젤 기관에 있어서는, 배기 중에 포함되는 상기 미립자를 제거하기 위해서 기관 배기 통로 내에 미립자를 포집하는 입자 필터를 배치하는 것이 주지이다.
포집한 미립자를 그대로 두면 입자 필터가 눈 막힘을 일으키기 때문에 이것을 제거할 필요가 있다. 그래서 미립자를 포함하고 있지 않는 원래의 상태로 입자 필터를 되돌리는(필터의 재생) 처리를 입자 필터의 재생처리라고 한다. 입자 필터의 재생처리는 미립자를 연소하는 것으로 행한다. 미립자는 예를 들면 500℃ 정도 이상의 고온에서 소각한다.
그런데 미립자의 제거와 동시에 배기 중의 유해 성분인 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소 산화물(NOX)도 동시에 정화하는 기술로서 입자 필터에 촉매를 담지하는 기술이 알려져 있다. 촉매를 담지한 입자 필터를 촉매 부착 입자 필터라고 한다.
그러나, 미립자는 상기한 바와 같이 500℃ 정도 이상의 고온이 아니면 착화연소하지 않는다. 따라서 촉매 부착 입자 필터에서 미립자를 포집하더라도, 촉매 부착 입자 필터는 단순히 촉매와 입자 필터를 조합한 것만에 불과하므로, 미립자가 착화하는 상기 온도에 촉매 부착 입자 필터가 없으면 미립자는 필터 표면상에 서서히 퇴적될 뿐이고, 그대로 방치하여 두면 상기한 바와 같은 눈 막힘을 일으켜 촉매 부착 입자 필터는 기능 부전 상태가 된다.
그런데 디젤 기관의 배기 온도는, 통상, 상기 500℃보다도 낮다. 따라서 해당 입자 필터를 기관 배기열에 의한 승온과는 별도의 승온 수단을 사용하여 500℃ 이상의 온도로 적극적으로 할 필요가 있다. 더욱이 디젤 엔진의 배기 온도로서는, 600 내지 700℃ 정도의 높은 온도를 요하는 피독 회복 처리에도 지장을 초래한다.
이 때문에, 배기 온도를 피독 회복 처리를 할 수 있는 온도로까지 상승시키는 기술이 예를 들면 일본 특개평 10-306717호 공보에 개시되어 있다.
그러나, 촉매 부착 입자 필터에 미립자가 퇴적되어 있을 때에 배기 공연비를 농후 공연비로 하고 S 피독 회복을 위한 고온도의 배기 온도로 하면 , 피독 회복에 필요한 온도보다도 저온도에서 연소하는 미립자는 단숨에 연소하여 버리고 더군다나 그 양은 퇴적하고 있는 만큼 많기 때문에, 다량의 열 에너지를 발생하여 필터 온도를 필요 이상으로 상승시켜 버리는 것이 고려된다. 이 온도 상승은 필터의 열 열화를 유발하며, 따라서 NOX환원 능력 저하의 요인이 될 수 있다.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 해결하고자 하는 과제는, 촉매 부착 입자 필터로부터 미립자를 미리 제거하는 것으로 매연 등의 미립자의 연소를 억제하고, 촉매 부착 입자 필터의 열 열화를 방지하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치는 다음 수단을 채용하였다.
(1) 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치는, 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하며 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와 이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과, 상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과, S 피독으로부터 상기 NOX흡수제를 회복시키는 S 피독 회복 수단을 구비하고, S 피독 상태에 상기 NOX흡수제가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터 재생 수단에서 미립자를 제거하고 나서 상기 S 피독 회복 수단에 의해 S 피독으로부터 상기 NOX흡수제를 회복시키도록 하였다.
여기서, 내연기관 전체의 제어를 행하는 ECU에 대하여 간단히 설명함과 동시에, 본 발명의 구성 요소에 대하여 설명한다.
ECU는 주지하는 바와 같이 디지털 컴퓨터로 이루어지고, 쌍방향성 버스에 의해서 서로 접속한, 중앙 처리 제어 장치인 CPU, 판독 전용 메모리인 ROM, 랜덤 액세스 메모리인 RAM, 입력 포트, 출력 포트 등으로 이루어진다.
입력 포트는, 내연기관이 차량에 설치된 각종 센서와 전기적으로 접속되고, 이들 각종 센서의 출력신호가 입력 포트를 통하여 ECU 내에 들어가면, 이들 각 센서에 걸리는 파라미터는 일시적으로 RAM에 기억된다.
그리고, CPU는 쌍방향성 버스를 통하여 RAM에 기억하여 둔 상기 파라미터를 필요에 따라서 불러내고, 이들의 파라미터에 근거하여 CPU가 필요로 하는 연산처리을 행하며, 이 연산처리의 결과, 출력 포트를 개재시켜 내연기관의 각종 구성부재가 기능한다.
「NOX흡수제」로서는, 흡장 환원형 NOX촉매를 예시할 수 있다.
「미립자」로서는, 주로 매연이나 P.M.을 예시할 수 있다.
「필터」로서는 입자 필터를 예시할 수 있다.
「필터 재생 수단」으로서는, 필터의 재생을 할 수 있다면 어떠한 것이라도 좋지만, 적합한 예로서는, 입자 필터가 포집한 미립자를 내연기관의 배기가스열이나 내연기관에 구비한 전기 히터의 열 이용에 의해서 소각하는 수단을 들 수 있다. 배기 가스열이나 전기 히터열을 어떠한 타이밍으로 입자 필터에 제공하는지에 대해서는, 내연기관의 운전상태에 따라서 다르다.
「S 피독 판정 수단」으로서는, NOX흡수제에 의한 SOX흡수량을 소정치와 비교하여, NOX흡수제가 S 피독 상태에 있는지의 여부를 판정하도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지며 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 S 피독 판정 수단이라고 할 수 있다.
「S 피독 회복 수단」으로서는, NOX흡수제의 온도를 예를 들면 600 내지 700℃ 정도의 고온으로 유지하면서 이론 공연비 또는 농후 공연비의 배기를 NOX흡수제에 흘릴 수 있도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 S 피독 회복 수단이라고 할 수 있다.
「내연기관」으로서는, 희박 연소식 내연기관인 린번 가솔린 엔진이나 압축 착화식 내연기관인 디젤 엔진을 예시할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치에서는, S 피독 판정 수단에 의해서 상기 NOX흡수제가 S 피독 상태에 있다고 판정된 경우, 필터 재생 수단에서 미립자를 우선 제거한다. 그리고 이 제거가 종료한 후에 S 피독 회복 수단에 의해서 NOX흡수제를 S 피독으로부터 회복시킨다.
이와 같이 하는 것으로 NOX흡수제를 S 피독으로부터 회복시킬 필요가 생긴 경우에는 이미 미립자가 제거된 상태에 있으므로 미립자를 연소하고자 하더라도 미립자의 연소는 불가능하다. 따라서 미립자의 연소에 기인한 입자 필터의 온도 상승은 있을 수 없고, 따라서 필터는 열 열화하지 않는다.
(2) 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치는, 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하며 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와,
이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과, 상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과, S 피독 상태에 상기 NOX흡수제가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거상태에 근거하여 상기 필터의 승온 제어를 행하는 필터 승온 제어 수단을 갖는다.
여기서 「NOX흡수제」,「미립자」,「필터」,「필터 재생 수단」,「S 피독 판정 수단」 및 「내연기관」은, (1)항에서 설명한 것과 동일하다.
「필터 승온 제어 수단」으로서는, 필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거 상태에 근거하여 상기 필터의 승온 제어를 행할 수 있도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 예시할 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있기 때문에, ECU를 필터 승온 제어 수단이라고 할 수 있다.
이 경우, 상기 NOX흡수제가 S 피독 상태에 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정되면, 상기 필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거상태에 근거하여 필터 승온 제어 수단에 의해 필터의 승온 제어를 한다. 이 결과, 상황에 따른 미립자의 연소를 피할 수 있기 때문에, 미립자의 급격한 연소에 의한 필터의 온도 상승을 억제하고, 따라서 필터의 열 열화를 방지할 수 있다.
(3) 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치는, 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하며 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와, 이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과, 상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과, S 피독 상태에 상기 NOX흡수제가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터에 퇴적되어 있는 미립자의 양에 근거하여 상기 필터의 승온율을 변화시키는 필터 승온율 제어 수단을 갖는다.
여기서, 「NOX흡수제」, 「미립자」, 「필터」, 「필터 재생 수단」, 「S 피독 판정 수단」 및 「내연기관」은, (1)항에서 설명한 것과 동일하다.
「필터 승온율 제어 수단」으로서는, S 피독 상태에 NOX흡수제가 있다고 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 필터에 퇴적되어 있는 미립자의 양에 근거하여 필터의 승온율을 변화시키도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지며 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 필터 승온율 제어 수단이라고 할 수 있다.
이 경우, 필터에 퇴적되어 있는 미립자의 양을 고려하여 필터의 승온율을 변화시켜 가면, 서서히 미립자를 연소시킬 수 있기 때문에, 필터가 열 열화를 유발하는 온도 이상으로는 되기 어렵다.
(4) 그리고 상기 필터 승온율 제어 수단은, 상기 필터의 승온율을 미립자의 양에 비례시키는 승온 제어를 행하는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 필터에 퇴적한 미립자의 퇴적량이 많을 때는 적을 때와 비교하여 승온율을 작게 한다.
필터에 미립자가 많이 퇴적되어 있으면 미립자는 단숨에 불타버린다. 그러나 필터의 승온율을 미립자의 양에 맞추어서 가감하면 미립자가 연쇄적으로 단숨에 연소하여 버리는 것을 피할 수 있기 때문에, 필터가 열 열화를 유발하는 온도이상으로 되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
(5) 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치는, 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하며 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와, 이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과, 상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과, 상기 NOX흡수제를 담지하는 상기 필터로 향하여 NOX환원용의 환원제를 공급하는 환원제 공급 수단과, 상기 NOX흡수제에 상기 소정치 이상의 SOX가 흡수되어 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해 판정된 경우, 상기 필터의 온도가 소정 온도가 될 때까지는 상기 환원제 공급 수단으로부터 특정량의 환원제를 공급하지만 상기 소정 온도에 필터의 온도가 도달한 후에는 상기 특정량보다도 많은 환원제를 공급하는 환원제 공급량 제어 수단을 갖는다.
여기서, 「NOX흡수제」,「미립자」,「필터」,「필터 재생 수단」, 「S 피독 판정 수단」 및 「내연기관」은, (1)항에서 설명한 것과 동일하다.
「환원제 공급 수단」으로서는, 기관 연료를 분출하는 노즐 및 그 관련 부재인 연료 펌프, 연료 파이프, 노즐로부터 분사되는 기관 연료량을 제어하는 제어 밸브를 예시할 수 있다.
「환원제 공급량 제어 수단」으로서는, NOX흡수제에 상기 소정치 이상의 SOX가 흡수되어 있는 것으로 S 피독 판정 수단에 의해 판정된 경우, NOX흡수제의 온도가 소정 온도가 될 때까지는 상기 환원제 공급 수단으로부터 특정량의 환원제를 공급하지만 상기 소정 온도에 도달한 후에는 상기 특정량보다도 많은 환원제를 공급하도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 환원제 공급량 제어 수단이라고 할 수 있다.
이 경우, 환원제 공급 수단에 의해 필터에 공급된 환원제의 양이 많으면 해당 환원제의 연소에 의해서 단숨에 미립자가 불타버려 급격하게 필터의 온도를 높이기 때문에 필터의 열 열화를 초래할 우려가 있다. 그러나, 환원제가 적으면 환원제의 연소도 적기 때문에, 미립자가 단숨에 타는 것을 억제하고, 미립자는 점차 연소하여 가기 때문에 필터의 열 열화를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 소정 온도에 필터의 온도가 도달하였을 때에 타이밍 좋게 미립자의 연소를 종료할 수 있도록 하여 두면 이미 미립자는 필터에 퇴적하지 않고 있기 때문에 상기 특정량보다도 많은 환원제, 즉 NOX의 환원정화에 원래 필요한 환원제를 공급하더라도 미립자가 단숨에 타는 것에 기인한 필터의 열 열화는 생기지 않는 데다가, 필터의 재생처리를 실행하는 것에 필요한 온도보다도 고온의 피독 회복 처리를 실행하는 것에 필요한 온도로까지 촉매 부착 입자 필터의 온도를 높일 수 있다. 이 결과, S 피독 회복 처리도 효율적으로 행할 수 있다.
(6) 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치는, 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하고 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와, 이 필터에 퇴적한 미립자의 양을 검출하는 퇴적 미립자량 검출 수단과, 상기 NOx 흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOx를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생한 경우에 S 피독으로부터 상기 NOX흡수제를 회복시키는 S 피독 회복 수단과, 상기 퇴적 미립자량 검출 수단이 소정량 이상으로 미립자가 퇴적하고 있는 것을 검출한 경우, 상기 S 피독 회복 수단에 의한 S 피독 회복 처리를 정지하는 S 피독 회복 처리 정지 수단을 갖는다.
여기서, 「NOX흡수제」, 「미립자」, 「필터」, 「S 피독 회복 수단」 및 「내연기관」은, (1)항에서 설명한 것과 동일하다.
「퇴적 미립자량 검출 수단」으로서는 기관 운전 상태의 이력으로부터 NOX흡수제에 흡수된 NOX량을 추정하도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 퇴적 미립자량 검출 수단이라고 할 수 있다.
「소정량」이란, 미립자의 퇴적량이 해당 소정량 이상으로 퇴적한 상태에서 S 피독 회복 수단에 의한 S 피독 회복 처리를 실행하면, 필터의 열 열화를 유발하고, 따라서 NOX환원 능력 저하의 요인으로 될 수 있는 한계량을 의미한다.
「S 피독 회복 처리 정지 수단」으로서는 소정량 이상으로 미립자가 퇴적하고 있는 것을 상기 퇴적 미립자량 검출 수단이 검출한 경우, 상기 S 피독 회복 수단에 의한 S 피독 회복 처리를 정지하도록 설정한 어플리케이션 프로그램를 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 S 피독 회복 처리 정지 수단이라고 할 수 있다.
이 경우, 퇴적 미립자량 검출 수단이 소정량 이상으로 미립자가 퇴적하고 있는 것을 검출한 경우에는 S 피독 회복 처리 정지 수단에 의해 S 피독 회복 처리를 정지하기 때문에, 해당 정지 후, 미립자가 산화제거되고 나서 S 피독 회복 수단에 의해서 S 피독 회복 처리를 행하면 S 피독 회복을 위한 높은 온도로 배기 온도가 되지 않기 때문에 미립자의 연소에 기인한 필터의 열 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 내연기관의 배기 정화 장치를 적용한 내연기관의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 엔진의 배기 정화 장치의 작동 제어 실행 루틴을 실현하기 위한 프로그램을 설명하는 플로우 챠트.
도 4는 제 2 실시예에 따른 엔진의 배기 정화 장치의 작동 제어 실행 루틴을
실현하기 위한 프로그램을 설명하는 플로우 챠트.
도 5는 도 4를 보충하는 플로우 챠트.
도 6은 도 4를 보충하는 플로우 챠트.
도 7은 도 4를 보충하는 플로우 챠트.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 엔진 2: 흡입 매니폴드(intake manifold)
3: 흡기관 4: 공기 청정기(air cleaner)
5: 공기 유량계(airflow meter) 6: 터보 차저(turbo charger)
6a: 압축기(compressor) 6b: 터빈
9: ECU(S 피독 판정 수단, S 피독 회복 수단, 필터 승온율 제어 수단, 필터 승온 제어 수단, 환원제 공급량 제어 수단, S 피독 회복 처리 정지 수단, 퇴적 미립자량 검출 수단)
10: 인젝터 11: 공동 레일
12: 연료 펌프(환원제 공급 수단)
13: 배기 포트 14: 배기 매니폴드(exhaust manifold)
15: 접속관 16: 배기관
17: 흡장 환원형 NOX촉매(NOX흡수제)
17a: 배기온 센서
18: 촉매 부착 입자 필터(필터) 19: 연료 첨가 노즐(환원제 공급수단)
20: 연료 파이프(환원제 공급 수단) 21: 연료 통로(환원제 공급 수단)
22: 제어 밸브(환원제 공급 수단) 23: EGR 관
24: EGR 냉각기(EGR cooler) 25: EGR 밸브
26: 액셀러레이터 개도 센서 27: 크랭크각 센서
30: 실린더 헤드 100: 배기 재순환 장치
20, 130: 압력 센서 141, 142, 143, 144: 분기 통로
Ep: 미립자의 퇴적량과 미립자의 단위당 발열량의 곱으로부터 퇴적하고 있는 미립자가 전부 연소하였을 때의 총발열량
Gp: 입자 필터에 퇴적하고 있는 미립자의 퇴적량
Ga: 흡입 공기량 Ne: 엔진 회전수
Pd: 입자 필터의 전후 차압 Pd': 입자 필터의 전후 차압
Pd: 입자 필터의 실측 전후 차압
Qad: 최종 목표 온도(Tf)가 되기까지의 사이에 입자 필터를 승온시키기 위해서 필요한 연료 첨가 노즐로부터의 연료 첨가량
Qad': 연료 첨가량 Tc: 필터 하류측 배기 온도
Te: 엔진 부하 Tf: 최종 목표 온도
Tu1: Qad의 첨가에 의해 상승할 입자 필터의 전망 온도
Td: 총발열량에 의한 촉매 승온
Tf: 최종 목표 온도
Ti: 입자 필터가 열 열화하지 않는 한계 온도(순간 승온 목표 온도)
Tm: 필터에 열 열화를 유발하는 온도인 한계 온도
Tu2: 순간 승온 목표 온도로부터 최종 목표 온도로까지 입자 필터를 승온시키기 위해서 필요한 온도
#1: 1번 기통 #2: 2번 기통
#3: 3번 기통 #4: 4번 기통
(제 1 실시예)
우선, 도 1을 참조하여 내연기관의 배기 정화 장치의 전체 구성을 설명한다.
엔진(1)은 압축 착화식 내연기관인 직렬 4기통 디젤 엔진을 예시한다. 그리고 이 엔진(1)의 각 기통의 연소실에는, 흡기관(3), 및 흡입 분기관인 흡입 매니폴드(2)를 통하여 흡기가 도입된다.
흡기관(3)의 개시단에는 공기 청정기(air cleaner; 4)를 설치하고,흡기관(3)의 중도에는, 공기 유량계(airflow meter; 5), 터보 차저(turbo charger; 6)의 압축기(6a), 인덕터 냉각기(7), 흡기 스로틀 밸브인 스로틀 밸브(8)를 설치하고 있다.
공기 유량계(5)는 공기 청정기(4)를 통하여 흡기관(3)에 유입되는 새로운 기체의 공기량에 따른 출력신호를 ECU(9)에 출력한다. ECU(9)는 디지털 컴퓨터로 이루어지고, 쌍방향 버스에 의해서 서로 접속된 ROM(리드온리 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CPU(센트럴 프로세서 유닛), 입력 포트, 출력 포트 등을 구비하며, 엔진(1) 전체의 제어를 행한다.
그리고 공기 유량계(5)의 출력신호가 입력 포트를 통하여 ECU(9)에 들어 가면 그 출력신호에 근거하여 CPU가 흡입 공기량(Ga)을 연산한다.
또한, 엔진(1)의 각 기통의 연소실에는 각각 연료 분사 밸브인 인젝터(10)로부터 연료(경유)가 분사된다. 이 연료는, 도시하지 않는 연료 탱크로부터 연료 펌프(12)에 의해서 펌프 업되고, 공동 레일(11)을 통하여 인젝터(10)에 공급된다. 인젝터(10)에 의한 연료 분사량도 내연기관의 운전 상태에 근거하여 CPU가 산출한다.
연료 펌프(12)는 엔진(1)의 도시하지 않는 크랭크 샤프트에 의해서 구동된다. 또한 각 인젝터(10)의 개방 밸브 시기 및 개방 밸브 기간은, 엔진(1)의 운전상태에 따라서 ECU(9)에 의해서 제어된다.
또한, 엔진(1)의 각 기통의 연소실에서 생긴 배기가스는, 각 기통의 배기 포트(13)를 연결하는 복수의 분기 통로를 합친 형태의 배기 집합관인 배기 매니폴드(14)에 배출된다. 여기서, 엔진(1)의 기통 번호를, 도 1중 우단에 배치된기통을 1번 기통(#1)으로 하고, 좌측으로 차례로, 2번 기통(#2), 3번 기통(#3)으로 하며, 도면중 좌단에 배치된 기통을 4번 기통(#4)이라고 한다.
또한, 기통(#1 내지 #4)의 배기 포트에 대응하는 상기 분기 통로를 각각 부호(141 내지 144)를 사용하여 나타낸다.
배기 매니폴드(14)에 있어서 4번 기통(#4)에 대향하는 부위 즉 배기 매니폴드(14)의 일단 부분에는, 해당 부분 및 배기관(16)상에 설치한 과급기인 터보 차저(6)를 접속하는 접속관(15)을 배관하고 있다. 접속관(15)에 의해서 배기가스를 터보 차저(6)의 터빈(6b)으로 유도한다. 터빈(6b)은 배기가스에 의해서 회전하여 터빈(6b)과 연결되어 있는 압축기(6a)를 작동하여 흡기를 승압한다. 또한, 배기 포트(13)로부터 배기관(16)의 종단까지를 기관 배기 통로라고 한다.
배기가스는 터빈(6b)을 경유하여 배기관(16)에 있어서의 터빈(6b)의 설치 개소보다도 하류측에 배출된 도시하지 않는 머플러(muffler)를 경유하여 대기에 배출된다. 배기관(16)의 도중에는, 흡장 환원형 NOX촉매(NOX흡수제; 17)를 담지한 촉매 부착 입자 필터(이하 특히 한정하지 않는 한 간단히 「입자 필터」라고 한다; 18)를 구비하고 있다. 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 대해서는 뒤에 상세히 기술한다.
그리고 배기관(16) 중 입자 필터(18)의 상류측 근방에는, 입자 필터(18)의 직전의 배기 압력을 검출하는 압력 센서(120)를 설치하고 있고, 입자 필터(18)의 하류측 근방에는 입자 필터(18) 직후의 배기 압력을 검출하는 압력 센서(130)를 설치하고 있다. 압력 센서(120)와 압력 센서(130)로부터 입자 필터(18)의 전후차압(Pd)을 실측한다. 또 Pd를 이후 실측에 의한 입자 필터(18)의 전후 차압이라고 하기로 한다.
또한, 상기 흡장 환원형 NOX촉매(17)의 대신에 선택 환원형 NOX촉매를 사용하더라도 좋다.
또한, 엔진(1)의 실린더 헤드(30)에는, 4번 기통(#4)의 배기 포트(13)에 임하여 연료 첨가 노즐(19)을 설치하고 있다. 바꾸어 말하면, 연료 첨가 노즐(19)을 배기 매니폴드(14)의 일단 부분에 가장 가까운 일 기통인 4번 기통(#4)의 배기 포트에 설치하고 연료 첨가 노즐(19)에는, 연료 펌프(12)에서 펌프 업된 연료가, 연료 파이프(20) 및 실린더 헤드(30)에 설치한 연료 통로(21)를 통하여 공급 가능하게 되어 있으며, 연료 파이프(20)의 중도에 설치한 제어 밸브(22)에 의해 연료 첨가 노즐(19)로부터 토출되는 연료의 양을 제어한다. 또, 제어 밸브(22)는 ECU(9)에 의해 그 개폐 및 개도 제어를 행한다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 종단면도이고, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 연료 첨가 노즐(19)은 그 토출구로부터 분사하는 연료가 접속관(15)으로 향하도록 장착되어 있다.
이 실시예에 있어서, 연료 펌프(12), 연료 파이프(20), 연료 첨가 노즐(19)로부터 분사되는 기관 연료량을 제어하는 제어 밸브(22), 연료 통로(21), 연료 첨가 노즐(19)은, 환원제 공급 수단을 구성한다. 또, 환원제로서는, 일반적으로, 기관 연료를 사용하는 경우가 많다. 따라서 환원제 공급 수단은 연료 첨가수단과 같은 의미이다. 또한 이 실시예에서는 내연기관이 디젤 엔진이기 때문에 그 연료인예를 들면 경유를 환원제로서 사용한다.
그리고, 제어 밸브(22)의 작동 제어 나아가서는 연료 첨가 노즐(19)로부터의 연료 분사는, 주지의 어플리케이션 프로그램에 의해서 실행되고, 이 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지며 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 환원제 공급량 제어 수단이라고 한다.
상기 연료 첨가 노즐(19)로부터 환원제가 토출하기 때문에 연료 첨가 노즐(19)을 환원제 공급 수단의 토출구라고 할 수 있다. 환원제 공급 수단의 토출구인 연료 첨가 노즐(19)은, 기관 배기 통로 중 흡장 환원형 NOX촉매(17)의 설치 개소보다도 상류에 설치되어 있기 때문에 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 연료 첨가가 이루어지게 된다. 또한 상기 환원제 공급 수단에 의한 연료 첨가의 필요와 불필요는 다음에 언급하는 연료 첨가 판단 수단에 의해서 판단한다.
연료 첨가 판단 수단이란, 기관 운전 상태의 이력으로부터 NOX흡수제에 흡수된 NOX량을 추정하고, 그 추정 NOX량이 미리 설정한 소정치에 도달하였을 때에 연료 첨가시기라고 판단하도록 설정된 주지의 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 이 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지며 CPU의 속성은 ECU(9)에 있다. 따라서, ECU(9)를 연료 첨가 판단 수단이라고 할 수 있다.
그 연료의 첨가량을 얼마만큼으로 할지는 추정 NOX량에 따라서 다르고, 그 추정 NOX량에 맞추어서 소정 시간만큼 환원제 공급 수단을 작동하여 소정량의 연료를 배기가스 중에 공급하며, 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 유입하는 배기가스 중의 산소 농도를 저하시키고, 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 흡수된 NOX를 방출시키며, N2로 환원한다.
또한, 배기 매니폴드(14)에 있어서 1번 기통(#1)에 대향하는 부위인 타단부분에는, 배기가스의 일부를 흡기계로 되돌리기 위한 배기 환류관(이하, EGR 관이라고 약기한다; 23)의 일단 입구인 배기 흡입구(23a)를 접속하고 있으며, EGR 관(23)의 타단은 흡기계를 구성하는 흡입 매니폴드(2)에 접속되어 있다. 이 타단 부분에 배기 흡입구(23a)를 접속하는 것으로 해당 부분에 각 기통으로부터 유입된 배기가스가 집합된다.
또한 EGR 관(23)의 도중에는 EGR 냉각기(24)와 EGR 밸브(25)를 설치하고 있다.
EGR 냉각기(24)는 EGR 가스와 기관 냉각액 사이에서 열교환을 행하는 열교환기이고, 그 내부에는 기관 냉각액이 통과하는 도시하지 않는 기관 냉각액 관로와 이 기관 냉각액 관로에 EGR 가스가 바로 접한 상태에서 EGR 가스를 통과시키는 도시하지 않는 EGR 가스 통로관을 구비하고 있다. 그리고, 기관 냉각액이 상기 기관 냉각액 관로를 흐르고 있을 때에 EGR 가스가 기관 냉각액 관로에 접하는 것으로 EGR 가스의 온도를 흡수하여 EGR 가스의 온도를 낮춘다.
EGR 밸브(25)는, 엔진(1)의 운전 상태에 따라서 ECU(9)에 의해서 개도 제어되어, EGR 율을 제어한다. EGR 관(23)과 EGR 냉각기(24)와 EGR 밸브(25)는 배기 재순환 장치(EGR; 100)를 구성한다.
또한, 배기관(16)에 있어서 입자 필터(18)의 바로 하류에는, 입자 필터(18)로부터 유출되는 배기가스의 온도(이하 「필터 하류측 배기 온도」라고 한다; Tc)에 대응한 출력신호를 출력하고, 이 출력신호를 입력 포트를 통하여 ECU(9)에 넣는 배기온 센서(17a)를 설치하고 있다. 배기온 센서(17a)에 의해 입자 필터(18)에 담지되어 있는 촉매가 유효하게 기능하는지의 여부가 판단의 목표가 되는 활성 온도 등, 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 관한 온도나 입자 필터(18)의 온도를 검출한다. 또, 배기온 센서(17a) 대신에 입자 필터(18) 자체에 온도 센서를 설치하는 것으로 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 관한 온도를 검출하도록 하여도 좋다.
그리고, CPU는, 엔진(1)의 운전 상태{엔진 회전수(Ne) 및 엔진부하(Te) 등으로부터 특정}에 근거하여 요구되는 S 피독 회복에 필요한 온도(이하 「최종 목표 온도」라고 한다; Tf)가 되기까지의 동안 입자 필터(18)를 승온시키기 위해서 필요한 연료 첨가 노즐(19)로부터의 연료 첨가량(Qad)이나 필터 하류측 배기 온도(Tc)를 구한다. Qad의 첨가에 의해 상승할 입자 필터(18)의 전망 온도를 부호(Tu1)로 나타낸다. 또한 필터 하류측 배기 온도(Tc)와 상기 흡입 공기량(Ga)으로부터 입자 필터(18)의 전후 차압(Pd')을 연산에 의해서 예측한다. 이 차압(Pd')을 이후 「예측 차압(Pd')」이라고 한다. 입자 필터(18)의 예측 차압(Pd')과 상기 필터 하류측 배기 온도(Tc), 흡입 공기량(Ga) 및 입자 필터(18)의 실측 전후 차압(Pd)을 기본 요인으로 한, 입자 필터(18)로의 미립자의 퇴적량 맵(도시하지 않음)으로부터 입자필터(18)에 퇴적하고 있는 미립자의 퇴적량(Gp)을 추정한다. 미립자의 퇴적량(Gp)과 미립자의 단위당 발열량의 곱으로부터 퇴적하고 있는 미립자가 전부 연소하였을 때의 총발열량(총 에너지량; Ep)을 구할 수 있다. 이 총발열량(Ep)을 입자 필터(18)의 열 용량으로 나누면 총발열량(Ep)에 의한 촉매 승온(Td)을 연산할 수 있다. 그리고, 이 총발열량(Ep)에 의한 촉매 승온(Td)을, 필터에 열 열화를 유발하는 온도인 한계 온도(Tm)로부터 빼는 것으로, 시간 경과에 따라서 입자 필터(18)에 순차 퇴적하고 있는 미립자가 전부 연소한 경우에 발생하는 열 에너지를 입자 필터(18)의 승온량으로, 바꾸어 말하면, 입자 필터(18)에는 흡장 환원형 NOX촉매가 담지되어 있기 때문에, 흡장 환원형 NOX촉매의 승온량으로 변환하는 것으로, 입자 필터(18)가 열 열화하지 않는 한계의 온도(이하 「순간 승온 목표 온도」라고 한다.; Ti)를 구할 수 있다.
또한, 순간 승온 목표 온도(Ti)로부터 최종 목표 온도(Tf)로까지 입자 필터(18)를 승온시키기 위해서 요하는 온도(Tu2)는, 상기 Qad의 첨가에 의해 상승하는 전망 온도(Tu1)로부터 최종 목표 온도(Tf)와 순간 승온 목표 온도(Ti)를 빼는 것으로 구해진다. 상기 Tu2를 구하면 상기 연료 첨가량(Qad)을 바탕으로 계산한 순간 승온 파라미터(Qad')를 구한다. 순간 승온 파라미터(Qad')는, 연료 첨가량(Qad)과, 온도(Tu2)를 상기 전망 온도(Tu1)로 나눈 것을 곱하는 것으로 구하는 연료 첨가량을 말한다.
입자 필터(18)의 예측 차압(Pd')과 상기 입자 필터(18)의 실측 전후차압(Pd)과의 차압이 어떤 일정치를 넘으면 입자 필터의 열 열화 등의 이상 출현이라고 간주한다. 여기서 상기 일정치란, 입자 필터(18)에 열 열화 등의 이상을 출현시키는 한계치를 말한다.
또한, ECU(9)의 입력 포트에는, 액셀러레이터 개도 센서(26)로부터의 입력신호와, 크랭크각 센서(27)로부터의 입력신호가 들어간다. 액셀러레이터 개도 센서(26)는 스로틀 밸브(8)의 개도에 비례한 출력전압을 ECU(9)에 출력하고, ECU(9)는 액셀러레이터 개도 센서(26)의 출력신호에 근거하여 엔진부하(Te)를 연산한다. 크랭크각 센서(27)는 크랭크 샤프트가 일정 각도 회전할 때마다 출력 펄스를 ECU(9)에 출력하고, ECU(9)는 이 출력 펄스에 근거하여 엔진 회전수(Ne)를 연산한다.
이들 엔진부하(Te)와 엔진 회전수(Ne)에 의해서 엔진(1)의 운전상태가 판별되고, ECU(9)는 그 운전상태에 따라서 인젝터(10)의 개도 시기, 개도 기간을 제어한다.
입자 필터(18)에 수용된 흡장 환원형 NOX촉매(17)는, 예를 들면 알루미나(Al203)를 담체로 하고, 이 담체상에 예를 들면 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li), 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 바륨(Ba), 칼슘(Ca)과 같은 알칼리 토류, 란탄(La), 이트륨(Y)과 같은 희토류로부터 선택된 적어도 하나와, 백금(Pt)과 같은 귀금속이 담지되어 이루어진다.
이 NOX촉매(17)는, 배기 공연비가 이론 공연비보다도 희박일 때는 NOX를 흡수하고, 배기 공연비가 이론 공연비 또는 그것보다도 농후하게 되어 유입 배기 가스 중의 산소 농도가 저하되면 흡수한 NOX를 NO2또는 NO로서 방출하는 NOX의 흡방출 작용을 행한다. 그리고, NOX촉매(17)로부터 방출된 NOX(NO2또는 NO)는 즉시 배기가스 중의 미연 HC나 CO와 반응하여 N2로 환원된다.
따라서, 배기 공연비를 적당히 제어하면 배기가스 중의 HC, CO, NOX를 정화할 수 있게 된다.
더욱이, 여기서는 배기 공연비는, 배기관(16) 중 NOX촉매(17)를 포함하는 입자 필터(18)의 상류측 개소나 엔진 연소실, 흡기통로 등에 각각 공급된 공기량의 합계와 연료(탄화수소)량의 합계의 비를 의미하는 것으로 한다. 따라서, 입자 필터(18)보다도 상류 개소의 배기관(16) 내에 연료, 환원제 또는 공기가 공급되지 않는 경우에는, 배기 공연비는 엔진 연소실 내에 공급되는 혼합기의 공연비와 일치한다.
그런데, 디젤 엔진의 경우는, 스토이키(stoichiometric; 이론 공연비: A/F = 14 내지 15)보다도 훨씬 희박 영역에서 연소를 행하기 때문에, 통상의 기관 운전 상태에서는 NOX촉매(17)에 유입되는 배기가스의 공연비는 매우 희박하고, 배기 가스 중의 NOX는 NOX촉매(17)에 흡수되며, NOX촉매(17)로부터 방출되는 NOX량은 극히 적어진다.
한편 가솔린 엔진의 경우는, 연소실에 공급하는 혼합기를 스토이키 또는 농후 공연비로 하는 것에 의해 배기가스의 공연비를 이론 공연비 또는 농후 공연비로 하며, 배기가스 중의 산소 농도를 저하시켜, NOX촉매에 흡수되어 있는 NOX를 방출할 수 있다. 그러나, 디젤 엔진에 있어서는 그 연소실에 공급하는 혼합기를 스토이키 또는 농후 공연비로 하면 , 연소 시에 매연이 발생하는 등의 문제가 있음으로써 가솔린 엔진과 같은 공연비로서의 사용은 할 수 없다.
따라서, 디젤 엔진에서는, NOX촉매의 NOX흡수 능력이 포화하기 전에 소정의 타이밍으로, 배기가스 중에 환원제를 공급하여 배기가스 중의 산소 농도를 저하하여, NOX촉매(17)가 흡수하고 있는 NOX를 방출하여 환원할 필요가 있다.
그 때문에, 이 실시예에서는, ECU(9)에 의해 엔진(1)의 운전상태의 이력으로부터 NOX촉매(17)가 흡수하고 있는 NOX량을 추정하고, 그 추정 NOX량이 미리 설정하여 둔 소정치에 도달하였을 때에, 소정 시간만큼 제어 밸브(22)을 개방하여 소정량의 연료를 연료 첨가 노즐(19)로부터 배기가스 중에 분사하며, NOX촉매(17)에 유입하는 배기가스 중의 산소 농도를 저하시켜, NOX촉매에 흡수되어 있던 NOX를 방출하고, N2로 환원한다. 즉 엔진(1)의 작동상태에 따라서 상기 환원제 공급 수단에 의한 연료 첨가 실행의 필요와 불필요를 판단한다.
이 판단은, ECU의 ROM에 기억되고, 환원제 공급 수단의 작동 제어를 실현하는 도시하지 않는 주지의 어플리케이션 프로그램의 채용에 의해서 실현한다. 그리고 이 어플리케이션 프로그램의 실행에 있어서 엔진 회전수(Ne)와 엔진부하(Te)의함수로서 미리 ROM 내에 기억되어 있는 엔진 회전수-부하 맵을 적용한다.
상세하게는, 엔진(1)의 작동 상태에 근거하여 엔진 회전수-부하 맵으로부터 EGR 관을 통한 재순환 가스의 순환 비율인 EGR율을 구하고, 구한 EGR율이 어떤 원하는 범위에 있는 경우는 CPU가 연료 첨가 실행 시라고 판단하여 연료 첨가 노즐(19)로부터 경유 등의 환원제를 배기가스 중에 분사하며, 해당 원하는 범위에 없을 때는 연료 첨가 비실행 시라고 판단하여 연료 첨가 노즐(19)로부터의 환원제의 분사를 멈춘다. 이러한 연료 첨가 실행 판단은 CPU나 ROM에 속하는 어플리케이션 프로그램이나 상기 맵에 근거하여 이루어지고, CPU나 ROM의 속성은 ECU에 있기 때문에, ECU(9)를 연료 첨가 판단 수단이라고 하기로 한다.
연료 첨가 판단 수단인 ECU(9)에 의해 연료 첨가요의 판단이 된 경우에는 연료 첨가 노즐(19)이 방출하는 환원제의 토출력을 연료 펌프의 펌프압을 높이는 것으로 증대함과 동시에 연료 첨가 노즐(19)은 연료를 접속관(15)으로 향하여 분사한다. 상기 연료 첨가 판단 수단인 ECU(9)에 의해서 연료 첨가의 실행 시라고 판단되었을 때에 연료 첨가 노즐(19)의 동력(토출력)을 높이는 장치로서, 상기 연료 펌프(12) 및 이 펌프(12)의 작동 제어를 행하는 ECU(9)를 환원제 토출력 증대 수단이라고 하기로 한다.
엔진(1)에는 촉매 부착 입자 필터(18)가 구비되어 있기 때문에, 아무런 대책을 실시하지 않으면 종래 기술에서 언급한 문제가 생길 수 있다.
그래서, 이 제 1 실시예에서는, 다음의 수단을 강구함으로써 촉매 부착 입자 필터(17)로부터 미립자를 미리 제거하는 것으로 미립자의 연소를 억제하여, 촉매부착 입자 필터(18)의 열 열화를 방지한다.
즉, 입자 필터(18)에 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 입자 필터(18)를 재생하는 필터 재생 수단과, 입자 필터(18)가 담지하는 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 상기 흡수한 SOX의 양을 소정치와 비교하여 판정하는 S 피독 판정 수단과, S 피독으로부터 흡장 환원형 NOX촉매(17)를 회복시키는 S 피독 회복 수단을 구비하고, S 피독 상태에 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 있다는 S 피독 판정 수단에 의한 판정이 된 경우, 필터 재생 수단으로 미립자를 제거하고 나서 S 피독 회복 수단에 의해 S 피독으로부터 흡장 환원형 NOX촉매(17)을 회복시키도록 하고 있다.
상술한다.
필터 재생 수단으로서는, 입자 필터(18)의 재생이 가능하다면 어떠한 것이 좋은지, 적합하게는, 입자 필터(18)가 포집한 미립자를 엔진(1)의 배기 가스열이나 내연기관에 구비한 전기 히터의 열 이용에 의해서 소각하는 수단을 들 수 있다. 배기 가스열이나 전기 히터열을 어떠한 타이밍으로 입자 필터에 제공할지에 대해서는, 엔진(1)의 운전상태에 따라서 다르다.
S 피독 판정 수단으로서는, 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 의한 SOX흡수량을 소정치와 비교하여, 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독의 상태에 있는지의 여부를판정하도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 S 피독 판정 수단이라고 할 수 있다.
S 피독 회복 수단으로서는, 흡장 환원형 NOX촉매(17)의 온도를 예를 들면 600 내지 700℃ 정도의 고온으로 유지하면서 이론 공연비 또는 농후 공연비의 배기를 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 흘릴 수 있도록 설정한 어플리케이션 프로그램을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어져 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 S 피독 회복 수단이라고 할 수 있다.
소정치란, 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독을 발생하는 한계치를 의미한다. 즉, 해당 소정치 이상으로 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 SOX를 흡수하면 S 피독을 발생할 수 있는 값이다.
이러한 구성의 본 발명 내연기관의 배기 정화 장치에서는, S 피독 판정 수단인 ECU(9)에 의해서 상기 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독의 상태에 있다고 판정된 경우, 필터 재생 수단에서 미립자를 우선 제거한다. 그리고 이 제거가 종료한 후에 S 피독 회복 수단에 의해서 흡장 환원형 NOX촉매(17)를 S 피독으로부터 회복시킨다.
이와 같이 하는 것으로 흡장 환원형 NOX촉매(17)를 S 피독으로부터 회복시킬 필요가 생긴 경우에는 이미 미립자가 제거된 상태에 있으므로 미립자를 연소하고자 하여도 미립자의 연소는 불가능하다. 따라서 미립자의 연소에 기인한 입자 필터의 온도 상승은 있을 수 없고, 따라서 필터는 열 열화하지 않는다.
다음에 도 3의 플로우 챠트를 이용하여 제 1 실시예에 따른 엔진(1)의 배기 정화 장치의 작동 제어 실행 루틴을 실현하기 위한 프로그램을 설명한다.
이 프로그램은, 이하에 언급하는 스텝(101) 내지 스텝(104)으로 이루어진다. 또한, 이들의 스텝으로 이루어지는 프로그램은, ECU(9)의 ROM에 기억되어 있으며 필요에 따라서 호출된다. 상기 각 스텝에 있어서의 처리는, 모든 ECU(9)의 CPU에 의한다. 또, 기호(S)를 사용하여, 예를 들면 스텝(301)이면 S301이라고 약기하여 나타낸다.
〈S301〉 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독의 상태에 있고, 따라서 S 피독 회복 처리를 행할 필요가 있는지의 여부를 판정한다.
흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독의 상태에 있는지의 여부는, 엔진(1)의 부하(Te)와 회전수(Ne)에 근거하여 단위 시간당의 흡장 환원형 NOX촉매(17)로의 SOX와 NOX의 흡수량을 미리 ECU(9)의 ROM에 격납한 수치 맵(도시하지 않음)으로부터 산출한다. 이 산출치가 소정치 이상으로 되었는지의 여부로 S 피독 상태의 유무를 판정한다. S301에서 긍정 판정한 경우는 S302로 진행하며, 부정 판정한 경우는 이 처리를 종료한다.
〈S302〉 필터의 재생처리를 실행한다.
〈S303〉 필터의 재생처리가 종료하였는지의 여부, 즉 미립자가 연소하여 미립자의 퇴적이 해소되었는지의 여부를 판정하고, 긍정 판정하면 S304로 진행하고 부정 판정한 경우는 S302로 되돌아가서 이 처리를 반복한다.
〈S304〉 S 피독 회복 처리를 실행한다.
(응용예 1)
필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거상태에 근거하여 상기 필터의 승온 제어를 행하는 필터 승온 제어 수단을 구비하도록 하여도 좋다.
필터 승온 제어 수단으로서는, 필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거상태에 근거하여 상기 필터의 승온 제어를 행할 수 있도록 설정한 어플리케이션 프로그램(도시하지 않음)을 예시할 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있기 때문에, ECU를 필터 승온 제어 수단이라고 할 수 있다.
이 경우도 상기 NOX흡수제가 S 피독 상태에 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정되면, 상기 필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거상태에 근거하여 필터 승온 제어 수단에 의해 입자 필터(18)의 승온 제어를 한다. 이 결과, 상황에 따른 미립자의 연소를 피할 수 있기 때문에, 미립자의 급격한 연소에 의한 필터의 온도 상승을 억제하고, 따라서 입자 필터(18)의 열 열화를 방지할 수 있다.
(응용예 2)
입자 필터(18)에 퇴적되어 있는 미립자의 양에 근거하여 상기 필터의 승온율을 변화시키는 필터 승온율 제어 수단을 갖도록 하여도 좋다.
필터 승온율 제어 수단으로서는, S 피독 상태에 NOX흡수제가 있다고 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 입자 필터(18)에 퇴적되어 있는 미립자의 양에 근거하여 필터의 승온율을 변화시키도록 설정한 어플리케이션 프로그램(도시하지 않음)을 들 수 있다. 상기 어플리케이션 프로그램의 실행은 CPU에 의해서 이루어지고 CPU의 속성은 ECU에 있다. 따라서, ECU를 필터 승온율 제어 수단이라고 할 수 있다.
이 경우도 입자 필터(18)에 퇴적되어 있는 미립자의 양을 고려하여 입자 필터(18)의 승온율을 변화시켜 가면, 서서히 미립자를 연소시킬 수 있기 때문에, 입자 필터(18)가 열 열화를 유발하는 온도 이상으로는 되기 어렵다. 따라서 입자 필터(18)의 열 열화를 방지할 수 있다.
그리고 상기 필터 승온율 제어 수단은, 상기 입자 필터(18)의 승온율을 미립자의 양에 비례시키는 승온 제어를 행하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 입자 필터(18)에 퇴적한 미립자의 퇴적량이 많을 때는 적을 때와 비교하여 승온율을 작게 한다.
입자 필터(18)에 미립자가 많이 퇴적하고 있으면 미립자는 단숨에 불타버린다. 그러나 입자 필터(18)의 승온율을 미립자의 양에 맞추어서 가감하면 미립자가 연쇄적으로 단숨에 타버리는 것을 피할 수 있기 때문에, 입자 필터(18)가 열 열화를 유발하는 온도 이상으로 되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
(응용예 3)
상기 흡장 환원형 NOX촉매(17)에 상기 소정치 이상의 SOX가 흡수되어 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해 판정된 경우, 상기 입자 필터(18)의 온도가 소정 온도가 될 때까지는 상기 환원제 공급 수단으로부터 특정량의 환원제를 공급하지만 상기 소정 온도에 입자 필터(18)의 온도가 도달한 후는 상기 특정량보다도 많은 환원제를 상기 환원제 공급량 제어 수단으로 공급하도록 하여도 좋다.
이 경우, 환원제 공급 수단에 의해 입자 필터(18)에 공급된 환원제의 양이 많으면 해당 환원제의 연소에 의해서 단숨에 미립자가 불타버려 급격하게 입자 필터(18)의 온도를 올리기 때문에 입자 필터(18)의 열 열화를 초래할 우려가 있다. 그러나, 환원제가 적으면 환원제의 연소도 적기 때문에, 미립자가 단숨에 타는 것을 억제하여, 미립자는 점차 연소하여 가게 된다. 따라서, 입자 필터(18)의 열 열화를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 소정 온도에 입자 필터(18)의 온도가 도달하였을 때에 타이밍 좋게 미립자의 연소가 종료할 수 있도록 해두면 이미 미립자는 입자 필터(18)에 퇴적하지 않고 있기 때문에 상기 특정량보다도 많은 환원제, 즉 NOX의 환원정화에 원래 필요한 환원제를 공급하더라도 미립자가 단숨에 타는 것에 기인한 필터의 열 열화는 생기지 않는 데다가, 입자 필터(18)의 재생 처리를 실행하는 것에 필요한 온도보다도 고온인 피독 회복 처리를 실행하는 것에 필요한 온도로까지 촉매 부착 입자 필터(18)의 온도를 높일 수 있다. 이 결과, S 피독 회복 처리도 효율적으로 행할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 제 2 실시예에 있어서의 내연기관의 배기 정화 장치를 설명한다.
이 제 2 실시예에 따른 엔진가 제 1 실시예에 따른 엔진(1)과 다른 점은, 입자 필터(18)의 재생처리를 행할 때에, 입자 필터(18)가 포집하여 퇴적한 미립자의 양(이하 「퇴적 미립자량」이라고 한다.)을 추정하고, 해당 퇴적 미립자량에 근거하여 미리 ECU(9)의 ROM에 기억하고 있는 수치 맵을 사용하여 연료 첨가량을 산출하고 있는 점에 있다.
따라서, 다른 구성에 대해서는, 제 1 실시예와 동일하기 때문에, 해당 동일 부분에 대해서는 제 1 실시예를 참조하고자 한다.
도 4의 플로우 챠트 및 이 플로우 챠트를 보충하는 도 5 내지 도 7의 플로우 챠트를 이용하여 제 2 실시예에 따른 엔진(1)의 배기 정화 장치의 작동 제어 실행 루틴을 실현하기 위한 프로그램을 설명한다.
도 4의 플로우 챠트를 이용하여 설명하는 프로그램은, 이하에 언급하는 S401 내지 S407에서 이루어진다. 또한, 이들의 스텝으로 이루어지는 프로그램은, ECU(9)의 ROM에 기억되어 있으며 필요에 따라서 호출된다. 상기 각 스텝에 있어서의 처리는, 전부 ECU(9)의 CPU에 의한다.
〈S401〉 흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독의 상태에 있고, 따라서 S 피독 회복 처리를 행할 필요가 있는지의 여부를 판정한다.
흡장 환원형 NOX촉매(17)가 S 피독의 상태에 있는지의 여부는, 엔진(1)의 부하(Te)와 회전수(Ne)에 근거하여 단위 시간당의 흡장 환원형 NOX촉매(17)로의SOX와 NOX의 흡수량을 미리 ECU(9)의 ROM에 격납한 수치 맵(도시하지 않음)으로부터 산출한다. 이 산출치가 소정치 이상으로 되었는지의 여부로 S 피독 상태의 유무를 판정한다. S401에서 긍정 판정한 경우는 S402로 진행하며, 부정 판정한 경우는 이 처리를 종료한다.
〈S402〉 미립자 퇴적량 (Gp)을 추정한다.
미립자 퇴적량(Gp)을 추정함에 있어서, 도 5의 플로우 챠트를 참조하여 미립자 퇴적량(Gp)을 추정하기 위한 프로그램을 설명한다.
도 5의 플로우 챠트를 이용하여 설명하는 프로그램은, 이하에 언급하는 S501 내지 S505의 처리로 이루어진다. 또한, 이들 스텝으로 이루어지는 프로그램은, ECU(9)의 ROM에 기억하고 있어 필요에 따라서 호출된다. 상기 각 스텝에 있어서의 처리는, 전부 ECU(9)의 CPU에 의한다.
〈S501〉 입자 필터(18)의 상하류에 설치한 압력 센서(120, 130)에서 입자 필터(18)의 전후의 압력을 실측하고, 실측에 의한 입자 필터(18)의 전후 차압(Pd)을 산출한다.
〈S502〉 온도 센서(17a)에서 계측한 필터(촉매) 온도(Tc) 및 공기 유량계(6)에서 계측한 흡입 공기량(Ga)으로부터 필터 전후의 예측 차압(Pd')을 구한다.
〈S503〉 예측 차압(Pd')과 실측 차압(Pd)의 차(Pd'-Pd)가 0보다도 큰지의 여부를 판단한다. 결국 예측 차압(Pd')의 쪽이 실측 차압(Pd)보다도 큰지의 여부를 판단한다. 그리고 긍정 판정하면 S504로 진행하고, 부정 판정하면 S505로 진행한다.
〈S504〉 필터 하류측 배기 온도(Tc), 흡입 공기량(Ga), 예측 차압(Pd'), 실측 차압(Pd)에 근거하여 미리 ECU(9)의 ROM에 기억하여 둔 미립자의 퇴적량 맵을 사용하여 입자 필터(18)에 퇴적하고 있는 미립자의 퇴적량(Gp)을 추정한다. 따라서 S504를 퇴적한 미립자의 양을 검출하는 퇴적 미립자량 검출 수단이라고 할 수 있다. S504를 포함하는 프로그램은 ROM에 기억되어 ROM의 속성은 ECU에 있기 때문에 ECU를 퇴적한 미립자의 양을 검출하는 퇴적 미립자량 검출 수단이라고 할 수 있다.
〈S505〉 S503에서 구한 Pd'-Pd의 값이 영 이하로 또한 소정치보다도 큰 경우는 입자 필터(18)의 열화 등의 이상이 생기고 있는 것으로 간주하고, S 피독 회복 처리를 정지한다. 따라서 S505를 S 피독 회복 수단에 의한 S 피독 회복 처리를 정지하는 S 피독 회복 처리 정지 수단이라고 할 수 있다. S505를 포함하는 프로그램은 ROM에 기억되어 ROM의 속성은 ECU에 있기 때문에 ECU를 S 피독 회복 처리 정지 수단이라고 할 수 있다.
따라서 상기 소정치는 입자 필터(18)의 열화 등의 이상을 야기하는 한계치를 의미하는 수치이다.
다시, 도 4를 참조한다.
S402에서 미립자 퇴적량(Gp)을 구하면 다음의 S403으로 진행한다.
〈S403〉 순간 승온 목표 온도(Ti)를 계산한다.
순간 승온 목표 온도(Ti)를 추정함에 있어서, 도 6의 플로우 챠트를 참조하여 순간 승온 목표 온도(Ti)를 산출하기 위한 프로그램을 설명한다.
도 6의 플로우 챠트를 이용하여 설명하는 프로그램은, 이하에 언급하는 S601 내지 S604의 처리로 이루어진다. 또한, 이들의 스텝으로 이루어지는 프로그램은, ECU(9)의 ROM에 기억하고 있으며 필요에 따라서 호출된다. 상기 각 스텝에 있어서의 처리는, 전부 ECU(9)의 CPU에 의한다.
〈S601〉 입자 필터(18)에 퇴적하고 있는 미립자량의 퇴적량(Gp)을 구한다(도 5 참조).
〈S602〉 S601에서 구한 미립자의 퇴적량(Gp)과 미립자의 단위당 발열량의 곱으로부터 퇴적하고 있는 미립자가 전부 연소하였을 때의 총발열량(총 에너지량; Ep)을 구한다.
또한, 미립자의 발열량은 미리 실험에 의해 구하여 둔다.
〈S603〉 S602에서 구한 총발열량(Ep)을 입자 필터(18)의 열 용량으로 나누어 촉매 승온(Td)을 연산한다.
또한, 입자 필터(18)의 열용량은 미리 실험에 의해 구하여 둔다.
또한, 플로우 챠트에서는 입자 필터를 P.F.라고 약기한다.
〈S604〉 S603에서 구한 촉매 승온(Td)를 필터에 열 열화를 유발하는 온도인 한계온도(Tm)로부터 빼서 순간 승온 목표 온도(Ti)를 구한다.
다시, 도 4를 참조한다.
〈S404〉 승온 파라미터(Qad')를 계산한다.
승온 파라미터(Qad')를 산출함에 있어서, 도 7의 플로우 챠트를 참조하여 승온 파라미터(Qad')를 산출하기 위한 프로그램을 설명한다.
도 7의 플로우 챠트를 이용하여 설명하는 프로그램은, 이하에 언급하는 S701 내지 S704의 처리로 이루어진다. 또한, 이들의 스텝으로 이루어지는 프로그램은, ECU(9)의 ROM에 기억하고 있으며 필요에 따라서 호출된다. 상기 각 스텝에 있어서의 처리는, 전부 ECU(9)의 CPU에 의한다.
〈S701〉 엔진(1)의 운전 상태에 근거하여 요구되는 S 피독 회복에 필요한 최종 목표 온도(Tf)가 될 때까지 입자 필터(18)를 승온시키기 위해서 필요한 연료 첨가 노즐(19)로부터의 연료 첨가량(Qad)을 구한다.
〈S702〉 S701에서 구한 연료 첨가량(Qad)의 첨가에 의해 상승할 입자 필터(18)의 전망 온도(Tu1)를 구한다.
〈S703〉 순간 승온 목표 온도(Ti)로부터 최종 목표 온도(Tf)로까지 입자 필터(18)를 승온시키는 데 필요한 온도(Tu2)를 연료 첨가량(Qad)의 첨가에 의해 상승하는 전망 온도(Tu1)로부터 최종 목표 온도(Tf)와 순간 승온 목표 온도(Ti)를 빼는 것으로 구한다.
〈S704〉 S703로 구한 Tu2를 구하면 이 Tu2를 상기 전망 온도(Tu1)로 나눈 값을 상기 연료 첨가량(Qad)과 곱하는 것으로 순간 승온 파라미터(Qad')를 구한다.
다시, 도 4를 참조한다.
〈S405〉 순간 승온 목표 온도(Ti)와과 최종 승온 목표 온도(Tf)가 같은지의 여부를 판정하고, 긍정 판정인 경우는 S407로 진행하며, 부정 판정한 경우는 S406으로 진행한다.
〈S406〉 일정 기간 입자 필터(18)를 승온한 후에 S402로 되돌아가고, S405에서 긍정 판정할 때까지 이것을 반복한다.
〈S407〉 미립자는 모두 연소하고 이후는 미립자의 연소에 의한 입자 필터(18)의 승온은 없는 것으로 하여 S 피독 회복 제어를 행하여 이 루틴을 종료한다.
이 경우, 퇴적 미립자량 검출 수단인 ECU(9)가 소정량 이상으로 미립자가 퇴적하고 있는 것을 검출한 경우에는 S 피독 회복 처리 정지 수단인 ECU(9)에 의해 S 피독 회복 처리를 정지하기 때문에, 해당 정지후, 미립자가 산화제거되고 나서 S 피독 회복 수단인 ECU(9)에 의해서 S 피독 회복 처리를 행하면 S 피독 회복을 위한 높은 온도로 배기 온도가 되지 않기 때문에 미립자의 연소에 기인한 입자 필터(18)의 열 열화를 방지할 수 있다.
본 출원 내연기관의 배기 정화 장치에 따르면, 촉매 부착 입자 필터로부터 미립자를 미리 제거하는 것으로 매연 등의 미립자의 연소를 억제하여, 촉매 부착 입자 필터의 열 열화를 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하고 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와,
    이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과,
    상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과,
    S 피독으로부터 상기 NOX흡수제를 회복시키는 S 피독 회복 수단을 구비하고,
    S 피독 상태에 상기 NOX흡수제가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터 재생 수단에서 미립자를 제거하고 나서 상기 S 피독 회복 수단에 의해 S 피독으로부터 상기 NOX흡수제를 회복시키는 내연기관의 배기 정화 장치.
  2. 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하고 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와,
    이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과,
    상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과,
    S 피독 상태에 상기 NOX흡수제가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터 재생 수단에 의한 미립자의 제거상태에 근거하여 상기 필터의 것을 승온 제어를 행하는 필터 승온 제어 수단을 갖는 내연기관의 배기 정화 장치.
  3. 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하고 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와,
    이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과,
    상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과,
    S 피독 상태에 상기 NOX흡수제가 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해서 판정된 경우, 상기 필터에 퇴적되어 있는 미립자의 양에 근거하여 상기 필터의 승온율을 변화시키는 필터 승온율 제어 수단을 갖는 내연기관의 배기 정화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 필터 승온율 제어 수단은, 상기 필터의 승온율을 미립자의 양에 비례시키는 승온 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화 장치.
  5. 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하고 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와,
    이 필터에 상기 미립자가 퇴적한 경우에 이것을 제거하여 상기 필터를 재생하는 필터 재생 수단과,
    상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하여 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 S 피독 판정 수단과,
    상기 NOX흡수제를 담지하는 상기 필터를 향해서 NOX환원용의 환원제를 공급하는 환원제 공급 수단과,
    상기 NOX흡수제에 상기 소정치 이상의 SOX가 흡수되어 있다고 상기 S 피독 판정 수단에 의해 판정된 경우, 상기 필터의 온도가 소정 온도가 될 때까지는 상기 환원제 공급 수단으로부터 특정량의 환원제를 공급하지만 상기 소정 온도에 필터의 온도가 도달한 후는 상기 특정량보다도 많은 환원제를 공급하는 환원제 공급량 제어 수단을 갖는 내연기관의 배기 정화 장치.
  6. 배기 공연비가 희박일 때에 배기 중의 NOX를 흡수하여 배기 중의 산소 농도가 저하하면 그때까지 흡수하고 있던 NOX를 방출하는 NOX흡수제를 담지하고 또한 배기 중에 포함되는 미립자를 포획하는 필터와,
    이 필터에 퇴적한 미립자의 양을 검출하는 퇴적 미립자량 검출 수단과,
    상기 NOX흡수제가 상기 NOX를 흡수하는 것 이외에 배기 중의 SOX를 흡수하며 그 흡수만큼 상기 NOX흡수제에 의한 NOX정화율을 저하시키는 S 피독을 발생한 경우에 S 피독으로부터 상기 NOX흡수제를 회복시키는 S 피독 회복 수단과,
    상기 퇴적 미립자량 검출 수단이 소정량 이상으로 미립자가 퇴적하고 있는 것을 검출한 경우, 상기 S 피독 회복 수단에 의한 S 피독 회복 처리를 정지하는 S 피독 회복 처리 정지 수단을 갖는 내연기관의 배기 정화 장치.
KR10-2001-0042260A 2000-07-21 2001-07-13 내연기관의 배기 정화 장치 KR100417750B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2000-00221548 2000-07-21
JP2000221548A JP3558017B2 (ja) 2000-07-21 2000-07-21 内燃機関の排気浄化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020009416A true KR20020009416A (ko) 2002-02-01
KR100417750B1 KR100417750B1 (ko) 2004-02-11

Family

ID=18715932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0042260A KR100417750B1 (ko) 2000-07-21 2001-07-13 내연기관의 배기 정화 장치

Country Status (4)

Country Link
EP (2) EP1500800B1 (ko)
JP (1) JP3558017B2 (ko)
KR (1) KR100417750B1 (ko)
DE (2) DE60108816T2 (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3659193B2 (ja) 2001-06-08 2005-06-15 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
US6490860B1 (en) * 2001-06-19 2002-12-10 Ford Global Technologies, Inc. Open-loop method and system for controlling the storage and release cycles of an emission control device
JP3966040B2 (ja) 2002-03-15 2007-08-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3861733B2 (ja) * 2002-04-04 2006-12-20 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4175022B2 (ja) 2002-05-20 2008-11-05 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3791470B2 (ja) * 2002-07-02 2006-06-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4241032B2 (ja) * 2002-12-26 2009-03-18 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジン用触媒の硫黄被毒解除制御装置
JP3938136B2 (ja) 2003-10-29 2007-06-27 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関の排気浄化装置
JP4038187B2 (ja) * 2004-03-11 2008-01-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関排気浄化装置の粒子状物質再生制御装置
JP4241465B2 (ja) * 2004-03-29 2009-03-18 株式会社デンソー パティキュレートフィルタ再生処理装置の検査システム
EP1632656B1 (de) * 2004-09-02 2007-10-10 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Verfahren zum Einspritzen einer Flüssigkeit in den Abgastrakt einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens
JP4155256B2 (ja) 2004-09-30 2008-09-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
FR2877392A1 (fr) * 2004-11-02 2006-05-05 Renault Sas Dispositif de controle de l'etat de fonctionnement d'un convertisseur catalytique d'une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne et moteur comprenant un tel dispositif
JP4613787B2 (ja) * 2005-10-14 2011-01-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4119927B2 (ja) 2006-06-19 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102006029211B4 (de) * 2006-06-26 2008-10-09 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Verfahren zur kombinierten Regeneration eines Partikelfilters und Entschwefelung eines Speicherkatalysators
KR100950877B1 (ko) 2006-07-04 2010-04-06 도요타 지도샤（주） 내연 기관의 배기 정화 장치 및 배기 정화 방법
FR2909411B1 (fr) * 2006-12-04 2014-12-19 Renault Sas Procede de diagnostic d'empoisonnement d'un piege a oxydes d'azote
DE102006062650B4 (de) * 2006-12-22 2023-08-17 Volkswagen Ag Verfahren zur Reaktivierung edelmetallhaltiger Abgasnachbehandlungskomponenten von dauernd magerbetriebenenen Brennkraftmaschinen und Steuereinheit zur Steuerung des Verfahrens
US7788910B2 (en) * 2007-05-09 2010-09-07 Ford Global Technologies, Llc Particulate filter regeneration and NOx catalyst re-activation
US8011179B2 (en) 2007-05-31 2011-09-06 Caterpillar Inc. Method and system for maintaining aftertreatment efficiency
FR2933447B1 (fr) * 2008-07-01 2011-10-14 Renault Sas Gestion combinee de la regeneration et de la desulfuration pour vehicule automobile
JP5660847B2 (ja) * 2010-10-20 2015-01-28 三菱重工業株式会社 ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP5790777B2 (ja) * 2011-11-15 2015-10-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置及び制御方法
KR101816430B1 (ko) * 2016-08-17 2018-02-21 현대자동차주식회사 배기가스정화시스템의 제어방법
CN113719338B (zh) * 2021-09-27 2023-01-24 潍柴动力股份有限公司 一种scr硫中毒程度确定方法、装置、柴油车辆及介质
CN115653735B (zh) * 2022-12-27 2023-04-07 卓品智能科技无锡股份有限公司 柴油机scr硫中毒的恢复方法及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2727906B2 (ja) * 1993-03-19 1998-03-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US5850735A (en) * 1995-09-11 1998-12-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine
JP3645704B2 (ja) * 1997-03-04 2005-05-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE19850757A1 (de) * 1998-08-07 2000-02-17 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur De-Sulfatierung einer Katalysatoreinrichtung
EP1102920B1 (de) * 1998-08-07 2002-09-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur de-sulfatierung einer katalysatoreinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
JP3558017B2 (ja) 2004-08-25
DE60108816D1 (de) 2005-03-17
JP2002038930A (ja) 2002-02-06
DE60108816T2 (de) 2006-05-18
EP1174600A2 (en) 2002-01-23
DE60118989D1 (de) 2006-05-24
EP1500800B1 (en) 2006-04-19
EP1500800A1 (en) 2005-01-26
DE60118989T2 (de) 2006-11-16
EP1174600A3 (en) 2003-06-18
KR100417750B1 (ko) 2004-02-11
EP1174600B1 (en) 2005-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100417750B1 (ko) 내연기관의 배기 정화 장치
JP4709220B2 (ja) パティキュレートフィルタの再生方法
JP5876714B2 (ja) 排気ガス浄化装置の制御方法
EP1555401B1 (en) Exhaust purifying apparatus for internal combustion engine
JP4711006B2 (ja) 排気浄化装置
EP2559876B1 (en) Exhaust gas purification device, and control method for exhaust gas purification device
JP4178960B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US7451593B2 (en) Exhaust gas cleaning method and exhaust gas cleaning system
JP3201237B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2007247595A (ja) 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
JP3896870B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR102019867B1 (ko) Isg가 장착된 디젤차량의 매연여과장치 재생 전략 판단방법 및 매연여과장치의 재생 제어에 따른 매연물질 연소량 계산방법
US7430856B2 (en) Pressure detection mechanism for exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2004150416A (ja) パティキュレートフィルタの再生方法
JP4613787B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3858779B2 (ja) 排気ガス浄化装置
JP4012037B2 (ja) 排気浄化装置
JP4114355B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置及びその劣化判定方法
JP2004285947A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP3646635B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4352651B2 (ja) 内燃機関の異常判定装置
JP2004176636A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2010106753A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2007032533A (ja) 内燃機関の排気浄化装置の制御装置
JP2005163652A (ja) 排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120105

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130111

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee