KR20040002623A

KR20040002623A - 내연기관의 배기정화장치

Info

Publication number: KR20040002623A
Application number: KR1020030039321A
Authority: KR
Inventors: 다무라야쯔키
Original assignee: 미쓰비시 지도샤 고교(주)
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-01-07
Also published as: US20040000138A1; JP2004027973A; KR100520254B1; DE10328363A1; US6817172B2; JP3664249B2

Abstract

본 발명은, 릴리프 밸브(43)의 작동에 의해 릴리프 통로(42)에 고인 응축물을 배제하여, 응축물에 함유된 이물에 기인하는 릴리프 밸브(43)의 동작 불량을 미연에 방지할 수 있는 동시에, 릴리프 밸브(43)가 작동하였을 때의 배기 저항의 증대에 의한 연비 악화를 억제할 수가 있는 내연기관(1)의 배기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 내연기관(1)의 배기정화장치는, 내연기관(1)의 배기 통로(20)에 설치되고 상기 배기 통로(20)를 폐쇄하여 상기 배기 통로(20)의 압력을 상승 가능한 배기 스로틀 밸브(41), 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 우회하여 설치되는 릴리프 통로(42), 상기 릴리프 통로(42)를 폐쇄하도록 설치되는 동시에 상기 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 의한 상기 배기 통로(20)의 압력 상승을 받아 개방하는 릴리프 밸브(43), 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중인지의 여부를 판정하는 연료 커트 판정수단(60), 및, 상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)을 구비하고 있다.

Description

내연기관의 배기정화장치{Exhaust purification apparatus of a internal combustion engine}

본 발명은 엔진의 배기 통로에 설치한 배기 스로틀 밸브에 의해 배기 유동을 제어하는 배기정화장치에 관한 것이다.

유해물질의 배출량 저감이나 촉매의 조기 활성화를 목적으로 하여, 엔진의 배기 유동을 제어함으로써 배기계 내(연소실에서 배기관까지)에서의 미연소 연료 성분과 산소(02)의 반응을 촉진하는 기술이 제안되고 있다. 해당 기술에 있어서는, 통 내 분사형 엔진으로 주분사와는 별도로 부분사를 실시하는 2단 연소, 약간 린(lean)측의 공연비로 압축 행정 분사를 하는 압축 슬라이트 린, 2차 에어의 공급 등을 병용한 경우에 현저한 효과가 얻어지는 것이 판명되었다.

엔진의 배기 유동을 제어하는 수법으로서, 배기 통로에 배기 스로틀 밸브를 설치하는 경우가 있다. 이 수법에 의해 배기 유량이나 배기 온도가 다른 운전 조건으로 배기 유동을 제어하는 경우에는, 일정한 스로틀 개방도에서는 배압이 크게 변화하여, 배기계 내에서의 반응이 불안정해지는 것 외에, 배압의 과상승에 의해, 연비 악화나 연소 악화 등이 발생한다. 따라서, 소정의 배압을 얻을 수 있도록 통상은 배기 스로틀 밸브에 릴리프 밸브(relief valve)를 병용하도록 구성된다.

상기 릴리프 밸브의 일예인 일본국 특허공개공보2001-59428호 공보에 기재된 기술에서는, 배기 스로틀 밸브를 우회하는 릴리프 통로에 릴리프 밸브가 설치된다. 해당 공보에서는 냉태(冷態) 시동시의 미연소 HC의 저감을 목적으로 하여, 냉태 시동시에 배기 스로틀 밸브가 전체 폐쇄되고, 배기 통로 내의 배압의 상승에 따라 릴리프 밸브가 개방되고, 배압이 릴리프 밸브의 설정압으로 유지된다.

그렇지만, 통상시의 릴리프 밸브는 폐쇄 유지되어 있기 때문에, 릴리프 통로의 릴리프 밸브의 개소에는 막힌 곳이 형성되고, 배기 가스의 수분이 응축물로서 고이는 현상이 생긴다. 응축물에는 배기 가스 중의 Fe, Ni, S 등의 여러가지 성분이 함유되고, 이것들의 성분은 이물(異物)로서 릴리프 밸브의 슬라이딩부 등에 부착하여 슬라이딩 저항을 증대시키고, 특히 NOx 촉매에 축적되는 S성분은 강산성으로 부식 작용을 갖기 때문에 슬라이딩부 등으로의 영향력이 크고, 이 요인에 의해 정상의 릴리프 밸브의 작동이 방해된다는 문제가 있었다.

그래서, 정기적으로 배기 스로틀 밸브를 폐쇄하여 릴리프 밸브를 작동(개방)시키고, 이것에 의해 막힌 곳에 고인 응축물을 배제하여, 응축물과 함께 슬라이딩 부분 등에 부착된 이물을 제거하는 대책을 고려할 수 있다. 그런데, 배기 스로틀 밸브의 폐쇄시에는 엔진의 배기 저항이 증대하기 때문에, 연비 악화가 생긴다는 다른 문제가 발생하여 버리고, 그 대책이 요구되고 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 내연기관의 배기정화장치를 도시하는 개략 구성도.

도 2는 배기 유동 제어장치의 상세를 도시하는 확대도.

도 3은 ECU가 실행하는 릴리프 밸브 부착량 추정 루틴을 도시하는 플로 차트.

도 4는 ECU가 실행하는 릴리프 밸브 강제 작동 루틴을 도시하는 플로 차트.

도 5는 릴리프 밸브 강제 작동 루틴의 다른 예를 도시하는 플로 차트.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 내연기관 20: 배기 통로

30: 배기정화 촉매 41: 배기 스로틀 밸브

42: 릴리프 통로 43: 릴리프 밸브

60: 연료 커트 판정수단

본 발명은, 릴리프 밸브의 작동에 의해 릴리프 통로에 고인 응축물을 배제하여, 응축물에 함유된 이물에 기인하는 릴리프 밸브의 동작 불량을 미연에 방지할 수 있는 동시에, 릴리프 밸브가 작동하였을 때의 배기 저항의 증대에 의한 연비 악화를 억제할 수가 있는 내연기관의 배기정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 내연기관의 배기정화장치는, 내연기관의 배기 통로에 설치되고 상기 배기 통로를 폐쇄하여 상기 배기 통로의 압력을 상승 가능한 배기 스로틀 밸브, 상기 배기 스로틀 밸브를 우회하여 설치되는 릴리프 통로, 상기 릴리프 통로를 폐쇄하도록 설치되는 동시에 상기 배기 스로틀 밸브의 폐쇄에 의한 상기 배기 통로의 압력 상승을 받아 개방하는 릴리프 밸브, 상기 내연기관이 연료 커트(cut) 중인지의 여부를 판정하는 연료 커트 판정수단, 및, 상기 연료 커트 판정수단에 의해 상기 내연기관이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때 상기 배기 스로틀 밸브를 폐쇄시키는 릴리프 밸브 강제 작동수단을 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치는, 내연기관의 배기 통로에 설치되고 상기 배기 통로를 폐쇄하여 상기 배기 통로의 압력을 상승 가능한 배기 스로틀 밸브, 상기 배기 스로틀 밸브를 우회하여 설치되는 릴리프 통로, 상기 릴리프 통로를 폐쇄하도록 설치되는 동시에 상기 배기 스로틀 밸브의 폐쇄에 의한 상기 배기 통로의 압력 상승을 받아 개방하는 릴리프 밸브, 상기 내연기관이 감속 중인지의 여부를 판정하는 감속 판정수단, 및, 상기 감속 판정수단에 의해 상기 내연기관이 감속 중이라고 판정되었을 때 상기 배기 스로틀 밸브를 폐쇄시키는 릴리프 밸브 강제 작동수단을 구비하고 있다.

릴리프 통로 내의 릴리프 밸브의 개소에는 배기 가스의 수분이 응축물로서 고이고, 응축물에 함유된 성분이 이물로서 점차로 릴리프 밸브에 부착된다. 그러나, 릴리프 밸브 강제 작동수단에 의해 배기 스로틀 밸브가 폐쇄되고, 릴리프 밸브가 개방됨으로써 릴리프 통로 내의 응축물이 배제되기 때문에, 응축물과 함께 릴리프 밸브에 부착된 이물이 제거된다. 따라서, 릴리프 밸브의 동작 불량이 방지된다. 또한, 해당 배기 스로틀 밸브의 폐쇄 조작은, 내연기관의 연료 커트 중, 또는 감속 중에 실시되기 때문에, 가령 배기 스로틀 밸브의 폐쇄에 의해서 내연기관의배기 저항이 증대하여도, 연비 악화가 생길 우려는 일체 없다.

다음은, 본 발명의 본질은 물론, 다른 목적 및 장점들은 첨부 도면을 참조로 하여서 설명한다. 여기에서, 유사한 도면 부호는 도면을 통하여 동일하거나 유사한 부품을 나타낸다.

그리고, 본 발명은 이것의 양호한 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참고로 하여서 아래에 상세하게 설명된다. 그러나, 구성 부품의 크기, 재료, 형상 및 정렬은 다음의 실시예에 제한되지 말아야 하며, 이것의 진정한 범위로 부터 벗어나지 않고 첨부된 청구범위의 추구하는 범위내에서 변경이 이루어 질 수 있다.

도 1에는, 차량에 탑재된 본 발명에 관계되는 내연기관의 배기정화장치의 개략 구성도가 도시되어 있고, 이하, 해당 배기정화장치의 구성이 설명된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 내연기관인 엔진 본체(1; 이하, 단순히 엔진이라고 함)에서, 연료 분사 모드를 전환하는 것으로 흡기 행정에서의 연료 분사(흡기 행정 분사)와 함께 압축 행정에서의 연료 분사(압축 행정 분사)를 실시 가능한 통 내 분사형 불꽃 점화식 가솔린 엔진이 채용된다.

이 통 내 분사형의 엔진(1)은, 상기 연료 분사 모드의 전환과 공연비 제어에 의해, 용이하게 하여 이론 공연비에서의 운전이나 리치(rich) 공연비에서의 운전(리치 공연비 운전) 외에, 린 공연비에서의 운전(린 공연비 운전)을 실현 가능하다. 또한, 해당 통 내 분사형의 엔진(1)에서는, 또한, 압축 행정에서의 연료의 주분사에 의한 주연소에 더하여 팽창 행정 이후에 부분사를 실시하여 2단 연소 운전을 하는 2단 연소 모드도 선택 가능하다.

엔진(1)의 실린더 헤드(2)에는, 각 기통마다 점화 플러그(4)와 함께 전자식 연료 분사 밸브(6)가 설치되어 있고, 이것에 의해, 연료를 연소실 내에 직접 분사 가능하다. 점화 플러그(4)에는 고전압을 출력하는 점화 코일(8)이 접속되어 있다. 또한, 연료 분사 밸브(6)에는, 연료 파이프(7)를 통해서 저압 연료 펌프, 고압 연료 펌프, 및 연료 탱크를 가진 연료공급장치(도시하지 않음)가 접속되어 있다.

실린더 헤드(2)에는, 각 기통마다 대략 직립 방향으로 연장되는 흡기 포트(9)가 형성되어 있고, 각 흡기 포트(9)와 연통하도록 하여 흡기 매니폴드(10)의 일단이 각각 접속되어 있다. 흡기 매니폴드(10)에는 모터(15)에 의해 개폐 구동되어 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 밸브(14), 스로틀 밸브(14)의 개방도를 검출하는 스로틀 포지션 센서(17), 및 흡입 공기량을 검출하는 흡기량 센서(16)가 설치되어 있다. 또한, 흡기량 센서(16)는, 예를 들면 카르만(karman) 맴돌이식 에어 플로 센서가 채용된다.

또한, 실린더 헤드(2)에는, 각 기통마다 대략 수평 방향으로 연장되는 배기 포트(11)가 형성되어 있고, 각 배기 포트(11)와 연통하도록 하여 배기 매니폴드(12)의 일단이 각각 접속되어 있다. 배기 매니폴드(12)로서는, 여기서는, 듀얼형 배기 매니폴드 시스템이 채용된다. 기타, 배기 매니폴드(12)는, 싱글형 배기 매니폴드 시스템이어도, 또한 클램셸(clamshell)형 배기 매니폴드 시스템이어도 좋다.

또한, 해당 통 내 분사형의 엔진(1)은 이미 공지의 것이기 때문에, 그 구성의 상세함에 대해서는 설명을 생략한다. 배기 매니폴드(12)의 타단에는배기관(20; 배기 통로)이 접속되어 있고, 해당 배기관(20)에는, 배기정화 촉매장치로서 3원 촉매(30; 촉매 컨버터)가 형성되어 있다. 이 3원 촉매(30)는, 담체에 활성귀금속으로서 구리(Cu), 코발트(Co), 은(Ag), 백금(Pt), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd) 중 어느 하나를 갖고 있다.

또한, 배기관(20)의 3원 촉매(30)보다도 하류의 부분에는 배기 유동 제어장치(40)가 설치되고, 해당 배기 가스 중의 유해물질(HC, CO 등의 미연소물 외, NOx, 스모크 등을 포함함)의 배출량 저감이나 3원 촉매(30)의 조기 활성화를 목적으로 하여, 배기 유동을 억제하도록 되어 있다. 즉, 도 2에는 배기 유동 제어장치(40)의 상세함이 도시되어 있고, 배기 유동 제어장치(40)는, 버터플라이식 배기 스로틀 밸브(41), 릴리프 통로(42), 포핏(poppet)식 릴리프 밸브(43)로 구성되어 있다. 배기 스로틀 밸브(41)는 배기관(20) 내에 설치되고, 엑추에이터(44)에 의해 전체 개방과 전체 폐쇄의 2위치간에서 회전 구동되어 배기관(20)을 개폐한다. 릴리프 통로(42)는 배기 스로틀 밸브(41)를 우회하도록 설치되고, 이 릴리프 통로(42) 내에 릴리프 밸브(43)가 설치되어 있다. 릴리프 밸브(43)는 릴리프 스프링(45)의 가압에 의해 밸브 시트(46)에 접촉하여 릴리프 통로(43)를 폐쇄하고 있고, 배기관(20) 내의 배압이 상승하여 릴리프 스프링(45)의 설정압에 도달하면, 릴리프 밸브(43)가 개방된다. 이것에 의해, 배기관(20) 내의 압력은 일정치 이하로 유지된다.

ECU(60)는, 입출력장치, 기억장치(ROM, RAM, 불휘발성 RAM 등), 중앙처리장치(CPU), 타이머 카운터 등을 구비하고 있고, 해당 ECU(60)에 의해, 엔진(1)을 포함시킨 배기정화장치의 종합적인 제어가 행하여진다. ECU(60)의 입력측에는, 상술한 흡기량 센서(16), 스로틀 포지션 센서(17), 엔진(1)의 크랭크(crank)각을 검출하는 크랭크각 센서(62), 차속(V)을 검출하는 차속 센서(63), 엑셀레이터 개방도를 검출하는 도시하지 않은 엑셀레이터 개방도 센서 등의 각종 센서류가 접속되어 있고, 이들 센서류로부터의 검출 정보가 입력된다. 또, 크랭크각 센서(62)의 크랭크각 정보에 근거하여 엔진 회전 속도(Ne)가 요구된다.

한편, ECU(60)의 출력측에는, 상술한 연료 분사 밸브(6), 점화 코일(8), 스로틀 밸브(14)의 모터(15), 배기 스로틀 밸브(41)의 엑추에이터(44) 등의 각종 디바이스류가 접속되어 있고, ECU(60)는 센서류로부터의 검출 정보로부터 구한 연료 분사 모드나 목표 공연비에 근거하여 연료 분사량, 분사 시기, 점화 시기, 스로틀 개방도 등을 설정하고, 이것들의 목표치에 근거하여 연료 분사 밸브(6), 점화 코일(8), 모터(15)를 구동 제어한다.

또한, ECU(60)는, 예를 들면 엔진(1)의 냉태 시동시에는, 2단 연소 모드를 실시하는 동시에, 배기 유동 제어장치(40)에 의해 배기 유동을 억제하여, 3원 촉매(30)의 조기 활성화를 도모한다. 즉, ECU(60)는, 압축 행정으로 주분사에 의한 주연소를 한 후에 팽창 행정 이후에서 부분사를 실시하여, 주분사의 연소시에 잔존한 O₂를 부분사에 의한 미연소 연료 성분(HC 등)과 반응시키는 한편, 엑추에이터(44)에 의해 배기 스로틀 밸브(41)를 전체 폐쇄하고, 배압의 상승에 따라 릴리프 밸브(43)를 개방시킨다. 그 결과, 배기관(20) 내의 배압이 릴리프 밸브(43)의 설정압까지 높일 수 있고, 이 배압 상승과, 그에 따른 배기 밀도의 증가, 배기 가스의 촉매(30)에서의 체류시간의 연장, 배기 가스의 통 내로의 역류 등의 여러가지 작용에 의해, O₂와 미연소 연료 성분의 반응이 촉진되고, 그 반응열에 의해 3원 촉매(30)의 조기 활성화가 달성된다.

한편, ECU(60)는, 릴리프 통로(42) 내의 릴리프 밸브(43)의 개소에 고인 응축물을 배제하기 위해서, 정기적으로 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄하여 릴리프 밸브(43)를 작동시키는 제어를 실행하고 있고, 이하, 이 ECU(60)의 처리를 상세하게 설명한다. ECU(60)는 도 3에 도시하는 릴리프 밸브 부착량 추정 루틴을 소정의 제어 인터벌로 실행하여, 우선, 스텝 S2에서 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄 시간(T)이 미리 설정된 소정시간(T0)에 도달하였는지의 여부를 판정한다. 배기 스로틀 밸브의 폐쇄 시간(T)으로서는, 릴리프 통로(42) 내의 응축물이 완전히 배제되었다고 간주할 수 있는 시점(후술하는 부착량 상관치(Qa)가 리셋(reset)된 시점)으로부터의 적산치가 적용되고, 응축물의 배제를 목적으로 하여 본 제어에 의해 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄된 경우뿐만 아니라, 상기 3원 촉매(30)의 조기 활성화를 목적으로 하여 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄된 경우에도, 폐쇄 시간(T)의 적산에 적용된다. 또한, 소정시간(T0)으로서는, 릴리프 밸브(43)의 개방에 의해 응축물이 완전히 배제된다고 추측되는 시간(예를 들면, 10sec)이 설정되어 있다.

ECU(60)는, 스텝 S2의 판정이 NO(부정)일 때는, 스텝 S4에서 부착량 상관치(Qa)를 카운트 업하고, 한편, 스텝 S2의 판정이 YES(긍정)일 때는, 스텝 S6에서 부착량 상관치(Qa)를 리셋하고, 그 후에 루틴을 종료한다(부착량 상관치 추정수단). 부착량 상관치(Qa)는, 릴리프 밸브(43)의 슬라이딩 부분 등으로의 이물의 부착량과 상관되는 값으로서 설정되고, 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄 시간(T)이 소정시간(T0) 이하인 한, 릴리프 통로(42) 내에 고인 응축물에 의해 이물 부착이 진행되고 있다고 간주하여, 부착량 상관치(Qa)가 카운트 업되고, 폐쇄 시간(T)이 소정시간(T0)에 도달하면, 응축물의 배제에 의해 이물이 제거된다고 간주하여, 부착량 상관치(Qa)가 리셋된다.

한편, ECU(60)는 도 4에 도시하는 릴리프 밸브 강제 작동 루틴을 소정의 제어 인터벌로 실행하여, 우선, 스텝 S12에서 상기 부착량 상관치(Qa)가 소정치(Q0)에 도달하였는지의 여부를 판정한다. ECU(60)는, 판정이 NO일 때는, 스텝 S14로 이행하여 배기 스로틀 밸브(41)를 전체 개방으로 유지하고, 계속되는 스텝 S16에서 엑셀레이터 조작량 등에 근거하는 통상의 스로틀 개방도 제어를 실행한 후, 루틴을 종료한다. 요컨대, 이 경우의 엔진(1)은 통상의 운전상태를 계속하게 된다. 단, 상기한 엔진(1)의 냉태 시동시 등에는, 해당 루틴에 관계없이 배기 스로틀 밸브(41)가 전체 폐쇄되고, 배기 유동 제어가 실행되게 된다.

또한, ECU(60)는, 상기 스텝 S12의 판정이 YES일 때는 스텝 S18로 이행하여, 스로틀 포지션 센서(17)에 의해 검출된 스로틀 개방도가 0(전체 폐쇄)이고, 또한 차속 센서(63)에 의해 검출된 차속(V)이 소정치(V0) 이상인지의 여부를 판정한다(연료 커트 판정수단 또는 감속 판정수단). 해당 조건은 엔진(1)의 감속시 연료 커트를 판정하기 위한 조건이다. ECU(60)는, 판정이 NO일 때는 연료 커트 중이라고간주하여 상기 스텝 S14로 이행하여, 통상의 엔진(1)의 운전상태를 계속한다.

한편, 차량의 감속에 따라 연료 커트가 개시되면, ECU(60)는 상기 스텝 S18에서 YES의 판정을 하고 스텝 S20으로 이행한다. ECU(60)는, 스텝 S20에서는 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄하고(릴리프 밸브 강제 작동수단), 계속되는 스텝 S22에서 스로틀 밸브(14)의 목표 개방도를 개방측으로 보정한다(흡기량 증가수단). 이 때의 목표 개방도의 보정량은, 릴리프 밸브(43)의 설정압에 따라 배압이 증대하였을 때의 엔진 부하의 증가량에 상당하는 값으로 하여, 소정의 맵으로부터 엔진(1)의 운전상태에 근거하여 설정된다.

ECU(60)는 계속되는 스텝 S24에서 부착량 상관치(Qa)가 0인지의 여부를 판정하여, 상기 릴리프 밸브 부착량 추정 루틴의 스텝 S6에서 부착량 상관치(Qa)가 리셋될 때까지는, 스텝 S24에서 NO의 판정을 하고 스텝 S20, 22의 처리를 반복하여, 스텝 S24의 판정이 YES가 되면, 스텝 S14로 이행하여 통상의 엔진(1)의 운전상태로 복귀시킨다.

또한, 스텝 S6에서 부착량 상관치(Qa)가 리셋되기 이전에 연료 커트가 중지되면, ECU(60)는 스텝 S18로부터 스텝 S14로 이행하여 통상의 엔진(1)의 운전상태로 복귀시켜고, 차량의 감속에 따라 연료 커트가 재개되었을 때, 스텝 S18로부터 스텝 S20으로 이행하여 다시 스텝 S20, 22의 처리를 한다.

이상의 ECU(60)의 제어에 의해, 부착량 상관치(Qa)가 소정치(Q0)에 도달하고, 또한, 엔진(1)이 연료 커트 중일 때는, 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 의해 릴리프 밸브(43)가 개방된다. 이것에 의해, 릴리프 통로(42) 내의 막힌 곳에 고인응축물이 배제되고, 응축물과 함께 릴리프 밸브(43)의 슬라이딩 부분 등에 부착된 이물도 확실히 제거되고, 또한, 릴리프 밸브(43)의 동작 불량이 미연에 방지된다.

더구나, 연료 커트시에 한해서 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄가 실시되기 때문에, 가령 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 의해서 엔진(1)의 배기 저항이 증대하여도, 연비 악화가 생길 우려는 일체 없다. 따라서 불필요한 연료를 소비하지 않고 상기한 바와 같이 릴리프 밸브(43)의 동작 불량이 방지된다. 덧붙여, 릴리프 밸브(43)로의 이물의 부착량과 상관되는 부착량 상관치(Qa)에 근거하여 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄 제어되기 때문에, 이물의 부착 상황, 다시 말하면 이물 제거의 필요성에 따른 적절한 타이밍으로 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄 제어되고, 릴리프 밸브(43)로의 이물 부착이 확실히 방지되는 동시에, 배기 스로틀 밸브(41)의 불필요한 폐쇄 조작이 방지된다.

한편, 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 맞추어, 엔진 부하의 증가 상당분만 스로틀 밸브(14)의 목표 개방도가 개방측으로 보정되기 때문에, 엔진 부하의 증가분은, 스로틀 밸브(14)의 개방도 증가에 따른 펌프 손실의 저하에 의해 거의 상쇄된다. 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄는, 운전자의 조작과는 별개로 부착량 상관치(Qa)나 연료 커트에 따른 제어상의 근거하여 실행된다. 이 때문에, 만약, 엔진 부하가 증가하면 운전자는 의도하지 않은 감속 쇼크로서 민감하게 느낄 수 있지만, 엔진 부하의 급변이 억제되는 것으로 감속 쇼크에 의한 운전자의 불쾌감이 방지되고, 나아가서는 차량의 승차감이 향상된다.

상술한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내연기관의 배기정화장치에 의하면, 릴리프 밸브의 작동에 의해 릴리프 통로에 고인 응축물을 배제하여, 응축물에 함유된 이물에 기인하는 릴리프 밸브의 동작 불량을 미연에 방지할 수 있는 동시에, 릴리프 밸브가 작동하였을 때의 배기 저항의 증대에 의한 연비 악화를 억제할 수 있다.

이상에서 실시예의 설명을 끝내지만, 본 발명의 예는 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 상기 실시예에서는, 통 내 분사형의 엔진(1)에 본 발명이 적용되었지만, 예를 들면 흡기관 분사형 엔진이나 디젤 엔진에 적용되어도 좋다. 또한, 배기 유동 제어는, 배기관(20)에 구비된 3원 촉매(30)를 조기 활성화할 목적으로 하여 적용되었지만, 3원 촉매(30)에 흡착된 흡착물질도 퍼지(purge)할 때의 승온을 목적으로서, 또는 DPF(디젤 파티큘레이트 필터)에 포집된 파티큘레이트를 소각 제거할 때의 승온을 목적으로 하여 적용되어도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는, 스텝 S2에서 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄 시간(T)이 소정시간(T0)에 도달하지 않았다고 판정되었을 때, 즉시 스텝 S4에서 부착량 상관치(Qa)가 카운트 업되었지만, 예를 들면 도 5에 도시하는 바와 같이, 응결물의 생성 상황에 관한 조건이 스텝 S3에서 추가되어도 좋다. 구체적으로는, 「배기 스로틀 밸브(41)로의 유입 배기 온도<응결물이 생성되는 소정 온도(예를 들면, 100℃)」가 추가 조건으로서 스텝 S3에서 설정되고, ECU(60)는, 상기 조건이 만족되어(스텝 S3이 YES) 응결물의 생성이 추측될 때만 스텝 S4에서 부착량 상관치(Qa)를 카운트 업한다. 또한, 상기 조건 대신에, 혹은 상기 조건에 덧붙여, 「배기 유량<소정 유량(예를 들면, 아이들 상당 유량)이 소정시간(예를 들면, 15min) 계속 후」가 추가 조건으로서 설정되어도 되고, 이와 같이 응결물의 생성 상황을 고려하는 것으로, 더욱 정확한 부착량 상관치(Qa)가 산출되고, 나아가서는 배기 스로틀 밸브(41)가 한층 더 적절한 타이밍으로 폐쇄 제어된다.

또한, 상기 실시예에서는, 연료 커트 중인지의 여부의 판정은 스로틀 개방도와 차속(V)에 근거하여 행하여지지만, 엑셀레이터 개방도와 차속(V)에 근거하여 행해지거나, 스로틀 개방도와 엔진 회전 속도(Ne)에 근거하여 행하여지거나, 엑셀레이터 개방도와 엔진 회전 속도(Ne)에 근거하여 행하여지기도 하여도 좋고, 또는 연료 분사 밸브(6)의 구동 신호를 생성하는 정보에 근거하여 행하여지도록 하여도 좋다.

한편, 상기 실시예에서는, 부착량 상관치(Qa)가 리셋된 시점에서의 경과시간과 부착량 상관치(Qa)가 리셋된 시점 이후에 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄되어 있는 시간(T)에 따라서 릴리프 밸브(43)의 슬라이딩 부분 등으로의 부착량과 상관되는 부착량 상관치(Qa)가 요구되고(스텝 S4, S6), 해당 부착량 상관치(Qa)에 근거하여 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄할 것인지의 여부가 판정되었지만(스텝 S12), 예를 들면 부착량 상관치(Qa) 대신에, 엔진(1)의 배기 유량의 적산치, 차량의 주행거리 등에 근거하여 판정이 행하여져도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는, 빈번하게 실시되는 감속 연료 커트 중에 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄 제어되도록 하였지만(배기 유동 제어시를 제외함), 엔진(1)의 냉태시나 촉매(30)의 열 열화 억제시 등과 같이, 연료 커트하지 않는 감속 조건도 존재한다. 그래서, 연료 커트하지 않는 감속 조건에 있어서, 배기 스로틀밸브(41)가 폐쇄 제어되도록 하여도 좋다. 이 경우, 배기 중의 성분(응결물, 스모크 등)에 의해, 연료 커트 중과 같은 정도의 이물 제거 효과는 얻어지지 않지만, 배기류에 의해 어느 정도의 제거 효과를 얻을 수 있고, 또한 감속시에는 감속력을 얻기 위해서 출력을 저하시키고자 하는 조건으로, 배기 저항 증대에 의한 출력 저하는 따른 요구를 만족시키기 위해서 연비 악화는 생기지 않는다. 그 결과, 연료 커트하지 않는 감속시에 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄 제어됨으로써, 연비 악화없이 이물을 제거할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄시에 스로틀 밸브(14)가 개방측으로 보정되고(스텝 S22), 엔진 부하의 증가분이 상쇄되었지만, 이 스로틀 밸브(14)의 개방 보정은 반드시 실시할 필요는 없고, 스텝 S22의 처리를 생략하여도 좋다.

Claims

내연기관(1)의 배기 통로(20)에 설치되고, 상기 배기 통로(20)를 폐쇄하여 상기 배기 통로(20)의 압력을 상승 가능한 배기 스로틀 밸브(41)와,

상기 배기 스로틀 밸브(41)를 우회하여 설치되는 릴리프 통로(42)와,

상기 릴리프 통로(42)를 폐쇄하도록 설치되는 동시에, 상기 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 의한 상기 배기 통로(20)의 압력 상승을 받아 개방하는 릴리프 밸브(43)와,

상기 내연기관(1)이 연료 커트 중인지의 여부를 판정하는 연료 커트 판정수단(60) 및,

상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)을 구비하는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배기 스로틀 밸브(41)는, 전체 개방과 전체 폐쇄의 2위치간에서 회전 구동되어 상기 배기 통로(20)를 개폐하는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 릴리프 밸브(43)는, 상기 배기 통로(20)의 압력을 소정의 압력 이하로유지하는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 커트 판정수단(60)은, 상기 내연기관(1)이 감속시의 연료 커트 중인지의 여부를 판정하고,

상기 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)은, 상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 감속시의 연료 커트 중이라고 판정되었을 때, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배기 통로(20)에 설치되는 배기정화 촉매(30)를 또한 구비하고,

상기 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)은, 상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때와, 상기 내연기관(1)의 냉태시에 상기 배기정화 촉매(30)를 빠른 시기에 활성화시킬 때도, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배기 통로(20)에 설치되는 배기정화 촉매(30)를 또한 구비하고,

상기 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)은, 상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때와, 상기 배기정화촉매(30)에 흡착된 흡착물질의 퍼지를 할 때도, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배기 통로에 설치되는 필터(30)를 또한 구비하고,

상기 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)는, 상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때와, 상기 필터(30)에 포집된 파티큘레이트의 소각 제거를 할 때도, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 릴리프 밸브(43)로의 이물의 부착량과 상관되는 부착량 상관치를 추정하는 부착량 상관치 추정수단(60)을 또한 구비하고,

상기 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)은, 상기 부착량 상관치 추정수단(60)에 의해 추정된 부착량 상관치가 소정치를 넘고, 또한, 상기 연료 커트 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 연료 커트 중이라고 판정되었을 때, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 내연기관의 배기정화장치.
제 8 항에 있어서,

상기 부착량 상관치 추정수단(60)은, 상기 부착량 상관치가 리셋된 시점에서의 경과시간과 상기 부착량 상관치가 리셋된 시점 이후에 상기 배기 스로틀 밸브(41)가 폐쇄되어 있는 시간에 근거하여, 상기 부착량 상관치를 추정하는 내연기관의 배기정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 내연기관(1)의 흡기량을 증가시키는 흡기량 증가수단(60)을 또한 구비하고,

상기 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)는, 상기 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄와 함께, 상기 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 의한 배기 저항의 증가 상당분에 따라서, 상기 흡기량 증가수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)의 흡기량을 증가시키는 내연기관의 배기정화장치.
내연기관(1)의 배기 통로(20)에 설치되고, 상기 배기 통로(20)를 폐쇄하여 상기 배기 통로(20)의 압력을 상승 가능한 배기 스로틀 밸브(41)와,

상기 배기 스로틀 밸브(41)를 우회하여 설치되는 릴리프 통로(42)와,

상기 릴리프 통로(42)를 폐쇄하도록 설치되는 동시에, 상기 배기 스로틀 밸브(41)의 폐쇄에 의한 상기 배기 통로(20)의 압력 상승을 받아 개방하는 릴리프 밸브(43)와,

상기 내연기관(1)이 감속 중인지의 여부를 판정하는 감속 판정수단(60)과,

상기 감속 판정수단(60)에 의해 상기 내연기관(1)이 감속 중이라고 판정되었을 때, 상기 배기 스로틀 밸브(41)를 폐쇄시키는 릴리프 밸브 강제 작동수단(60)을 구비하는 내연기관의 배기정화장치.