WO2007043529A1 - 排気浄化装置の制御装置 - Google Patents

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WO2007043529A1
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Hisanobu Suzuki
Kenji Kawai
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas of an internal combustion engine with a catalyst.
  • An exhaust gas purification device that purifies exhaust gas from an internal combustion engine such as a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) includes, for example, a NOx occlusion reduction catalyst and a particulate (hereinafter referred to as a particulate) contained in the exhaust gas.
  • PM Pularticulate Matter
  • particulate filter that collects!
  • NOx storage-reduction catalysts store NOx when exhaust gas contains a large amount of oxygen, and the exhaust gas has a low oxygen concentration and a large amount of reducing components (for example, unburned components of fuel (HC)). NOx is reduced to NO or NO and released.
  • reducing components for example, unburned components of fuel (HC)
  • a catalyst it is a catalyst to be released.
  • a particulate filter (hereinafter referred to as a filter) that collects PM
  • a DPF Diesel Particulate Filter
  • DPNR Diesel Particulate-NOx Reduction system) catalyst
  • controls such as NOx reduction control, sulfur removal control, PM removal control, etc. The catalyst control is performed).
  • NOx reduction control for example, by supplying fuel to a NOx occlusion reduction type catalyst, NOx occluded in the catalyst is reacted with fuel components (HC) etc. And speak.
  • HC fuel components
  • Sulfur removal control is control for desorbing SOx stored in the NOx storage reduction catalyst and recovering the NOx storage reduction catalyst from sulfur poisoning.
  • the sulfur removal control in order to release the sulfur content from the NO X storage reduction catalyst, the catalyst temperature is raised to a predetermined temperature (for example, about 600 to 700 ° C), and the catalyst is operated, for example, more than the stoichiometric air-fuel ratio. Considering that it is effective to expose to a slightly rich air-fuel ratio atmosphere, for example, the combustion state of the engine The fuel is supplied to the catalyst in a state in which the catalyst temperature is raised by switching. By increasing the catalyst temperature and supplying the fuel in this way, the fuel is exposed to the rich air-fuel ratio atmosphere, and the sulfur content stored in the catalyst is released from the catalyst.
  • fuel may be supplied to the catalyst to increase the catalyst temperature.
  • PM removal control promotes oxidation (combustion) of PM deposited on a catalyst such as a DPNR catalyst by increasing the catalyst temperature (catalyst bed temperature) by controlling the combustion state of the engine, for example. Control.
  • catalyst temperature catalyst temperature
  • fuel supply to the catalyst is also performed in PM removal control. It may be called.
  • V-type multi-cylinder engine that includes left and right banks provided with a plurality of cylinders and in which a plurality of cylinder groups constituting each bank are connected to exhaust passages of different systems.
  • an intake-hold that forms a part of the intake passage is shared in order to make the intake air flow to the left and right banks uniform.
  • PM removal control, sulfur removal control, and NOx reduction control described above are performed in response to catalyst control requirements.
  • Patent Document 1 In this type of V-type multi-cylinder engine, as a technology related to catalyst control, there is a method described in Patent Document 1 below.
  • Patent Document 1 by controlling so as to suppress the difference in the exhaust gas flow rate between a plurality of cylinder groups, problems such as recovery delay of exhaust purification performance and wasteful energy consumption are solved.
  • an intake bear holding part of the intake passage is made common in order to equalize the intake air amount to each bank.
  • For Switching the combustion state such as air-fuel ratio control (rich control) by adjusting the throttle valve (intake throttle valve) cannot be performed on only one bank.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-036663
  • An object of the present invention is to provide a PM system in which exhaust systems different from each other are connected to a plurality of cylinder groups of an internal combustion engine, and a catalyst for purifying exhaust gas is provided in each exhaust system. It is an object of the present invention to provide a control device that can suppress the deterioration of fuel consumption caused by the removal of sulfur.
  • the present invention provides a control device for an exhaust purification device applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups. Different exhaust systems are connected to each of the plurality of cylinder groups, and the exhaust purification device has a catalyst for purifying exhaust gas in each of the exhaust systems.
  • the control device performs PM removal control or sulfur removal control on the plurality of catalysts in the same process.
  • the present invention also provides a method for controlling an exhaust purification device applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups. Different exhaust systems are connected to the plurality of cylinder groups. The method includes purifying exhaust gas by a catalyst provided in each of the exhaust systems, and performing PM removal control or sulfur removal control for the plurality of catalysts in the same process.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the contents of PM removal / sulfur removal control executed by the ECU.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the contents of NOx reduction control executed by the ECU.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the energization time, the required number of multi-feeds, and the addition interval during fuel addition.
  • FIG. 5 is a diagram showing a bed temperature correction coefficient map.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an engine having four exhaust passages.
  • the engine 1 in this example is a V-type 8-cylinder diesel engine in which left and right banks 2L, 2R each having four cylinders 3 are arranged in a V-type.
  • the engine 1 is provided with an injector 4 that directly injects fuel into the combustion chamber of each cylinder 3 (cylinder # 1 to # 8).
  • the indicator 4 is an electromagnetically driven on / off valve that opens when energization (voltage application) is performed, and the valve opening timing is controlled by an ECU (electronic control unit) 100.
  • the engine 1 is connected with an intake hold 10 common to the left and right banks 2L and 2R, and an exhaust hold 11L and 11R for each of the banks 2L and 2R.
  • the exhaust system of the left bank 2L may be referred to as the first system
  • the exhaust system of the right bank 2R may be referred to as the second system.
  • the engine 1 is connected to an intake passage 5 for guiding intake air to each cylinder 3.
  • An air cleaner 50 is connected to the intake passage 5.
  • the intake passage 5 is branched on the downstream side of the air cleaner 50, and the compressor portions 7a of the turbochargers 7L and 7R are arranged in the branch passages 5L and 5R, respectively.
  • An intercooler 6 is connected to each branch path 5L, 5R on the downstream side of the compressor section 7a.
  • the intercooler 6 is connected to the intake bear-hold 10 through a common intake passage 5C.
  • An electronically controlled throttle valve (intake throttle valve) 9 is arranged in the common intake passage 5C, and later-described EGR passages 14L and 14R are connected to the common intake passage 5C on the downstream side of the throttle valve 9. ing.
  • each branch path 5L, 5R air flow meters 8L, 8R are arranged upstream of the compressor section 7a of the turbochargers 7L, 7R.
  • fuel addition valves 12L and 12R are disposed in the exhaust gas hold 11L and 11R connected to the left and right banks 2L and 2R.
  • the fuel addition valves 12L and 12R are electromagnetically driven on / off valves that are opened when energization (voltage imprinting) is performed to add fuel to the exhaust systems of the left and right banks 2L and 2R.
  • the valve opening timing of each fuel addition valve 12L, 12R is controlled by ECU100.
  • Exhaust passages 13L and 13R are connected to the exothermic holdes 11L and 11R.
  • Turbine portions 7b of turbochargers 7L, 7R are arranged in the exhaust passages 13L, 13R.
  • the turbochargers 7L and 7R are variable nozzle type turbochargers.
  • a variable nozzle vane mechanism is provided on the turbine section 7b side, and the engine 1 can be adjusted by adjusting the opening of the variable nozzle vane mechanism.
  • the supercharging pressure can be adjusted.
  • the opening degree of the variable nozzle vane mechanism is controlled by ECU100.
  • EGR passages 14L and 14R are connected between the respective exhaust motor holds 11L and 11R and the common intake passage 5C. These EGR passages 14L and 14R are provided with EGR coolers 15L and 15R for cooling the EGR gas, and EGR valves 16L and 16R for adjusting the EGR flow rate, respectively. The opening degree of each EGR valve 16L, 16R is controlled by ECU100.
  • NSR N Ox Storage Reduction
  • DPNR DPNR catalysts 18L and 18R
  • Sino 19L and 19R are arranged on the downstream side of the turbochargers 7L and 7R, respectively. ing.
  • NSR catalysts 17L and 17R are NOx occlusion reduction type catalysts such as alumina (Al 2 O 3
  • NSR catalysts 17L and 17R store a large amount of oxygen in the exhaust gas, store NOx, have a low oxygen concentration in the exhaust gas, and have a reduced component (for example, unburned components of fuel).
  • HC HC-diox
  • NOx released as NO is exhaust gas
  • the DPNR catalysts 18L and 18R are, for example, those in which a NOx occlusion reduction type catalyst is supported on a porous ceramic structure, and PM in the exhaust gas is collected when passing through the porous wall. Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx in the exhaust gas is occluded in the NOx occlusion reduction type catalyst, and when the air-fuel ratio becomes rich, the occluded NOx is reduced and released. Further, the DPNR catalysts 18L and 18R carry a catalyst that oxidizes and burns the collected PM (for example, an oxidation catalyst mainly composed of a noble metal such as platinum).
  • the sweepers 19L and 19R are oxidation catalysts that purify exhaust gas by oxidizing HC and CO.
  • the first exhaust temperature sensors 21L, 21R are arranged between the NSR catalysts 17L, 17R and the DPNR catalysts 18L, 18R.
  • second exhaust temperature sensors 22L and 22R and air-fuel ratio sensors 23L and 23R are arranged downstream of the DPNR catalysts 18L and 18R.
  • differential pressure sensors 24L and 24R that detect the differential pressure (front-rear differential pressure) between the upstream side and the downstream side of the DPNR catalysts 18L and 18R are arranged. Detection signals of the first exhaust temperature sensors 21L and 21R, the second exhaust temperature sensors 22L and 22R, the air-fuel ratio sensors 23L and 23R, and the differential pressure sensors 24L and 24R are input to the ECU 100.
  • the ECU 100 includes a CPU, ROM, RAM, backup RAM, and the like.
  • the ROM stores various control programs and maps that are referred to when the various control programs are executed.
  • the CPU executes arithmetic processing based on various control programs and maps stored in the ROM.
  • the RAM is a memory that temporarily stores the calculation results of the CPU and the data input to each sensor force.
  • the knock-up RAM is a nonvolatile memory that stores the data to be saved when the engine 1 is stopped. Sex memory.
  • the ECU 100 includes airflow meters 8L and 8R, first exhaust temperature sensors 21L and 21R, second exhaust temperature sensors 22L and 22R, air-fuel ratio sensors 23L and 23R, differential pressure sensors 24L and 24 Various sensors such as R, a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the engine 1, a crank position sensor for detecting the rotation speed of the engine 1, and an accelerator opening sensor are connected.
  • the ECU 100 determines the injector 4, the throttle valve 9, the variable nozzle vane mechanisms of the turbochargers 7L and 7R, and the EGR valve based on the outputs of the various sensors described above.
  • Various controls of the engine 1 are executed by controlling the 16L, 16R, etc.
  • the ECU 100 executes the following catalyst control.
  • ECU100 is a PM removal control that oxidizes PM deposited on DPNR catalysts 18L and 18R, a sulfur removal control that recovers NOx storage reduction catalysts of NSR catalysts 17L and 17R and DPNR catalysts 18L and 18R from S poisoning, and an NSR catalyst Performs NOx reduction control to reduce NOx occluded in the NOx occlusion reduction catalyst of 17L, 17R and DPNR catalyst 18L, 18R.
  • these PM removal control, sulfur removal control, and NOx reduction control will be described.
  • the ECU 100 estimates the amount of PM deposited on the DPNR catalysts 18L and 18R.
  • the engine exhaust PM amount corresponding to the engine speed and the fuel injection amount is obtained in advance by experiments and mapped, and the engine exhaust PM amount obtained from this map is integrated.
  • PM accumulation amount based on the integrated value of the intake air amount.
  • PM accumulated on both DPNR catalysts 18L and 18R is estimated by estimating the amount of PM accumulated on the basis of a large amount of PM accumulated among DPNR catalysts 18L and 18R. It is possible to estimate the PM deposition amount with the worst expected so that there is no unburned residue.
  • the intake air amount obtained from the detection signals of the air flow meters 8L and 8R arranged in the branch passages 5L and 5R of the intake passage 5 is small, and the catalyst (PM deposition amount is Based on the catalyst), the amount of accumulated air can be integrated to estimate the amount of PM deposited.
  • ECU 100 determines that it is time to regenerate the DP NR catalysts 18L and 18R when the estimated PM amount exceeds a predetermined determination value (limit accumulation amount), and performs PM removal.
  • the PM removal control will be described later.
  • the ECU 100 monitors the output signals of the differential pressure sensors 24L and 24R arranged in the first system and the second system, and each DPNR sensor that can also obtain the output signal force of the differential pressure sensors 24L and 24R.
  • the differential pressure before and after the medium 18L and 18R is compared with a preset threshold value. Before the estimated value of PM accumulation reaches the judgment value, before and after either DPNR catalyst 18L or 18R. When the differential pressure exceeds the threshold, PM removal starts at that point.
  • the ECU 100 estimates the S poisoning amount of the NOx storage reduction catalyst of the NSR catalyst 17L, 17R and the DPNR catalyst 18L, 18R.
  • the S poisoning amount corresponding to the engine speed and the fuel injection amount is obtained in advance through experiments and mapped, and the S poisoning amount obtained from this map is integrated. The method is mentioned.
  • ECU 100 determines that it is the regeneration time for recovering S poisoning when the estimated S poisoning amount exceeds a predetermined determination value (limit estimated amount), and performs sulfur removal.
  • the sulfur removal control will be described later.
  • step ST1 whether the PM removal time or the sulfur removal time is reached is determined by the determination method described above. If the determination result is negative, this routine is terminated. If the determination result in step ST1 is affirmative, it is determined in step ST2 whether the control that has reached the regeneration timing is “PM removal control”. If it is “PM removal control”, the process proceeds to step ST3. move on. If the determination result in step ST2 is negative, the control that has reached the regeneration timing is determined to be “sulfur removal control”, and the process proceeds to step ST11.
  • step ST3 the catalyst bed temperature of the DPNR catalysts 18L and 18R is estimated from the output signals of the first exhaust temperature sensors 21L and 21R, and the catalyst bed temperature on the lower side of each estimated bed temperature is removed by PM. It is determined whether or not the power is at a temperature required for the test (for example, about 350 ° C). If the determination result is affirmative, it is determined that PM can be removed smoothly and the process proceeds to step ST5. .
  • a temperature required for the test for example, about 350 ° C.
  • step ST4 the combustion state of engine 1 is switched (switching to PM removal combustion mode) for the purpose of raising the catalyst bed temperature. After that, go to step ST5.
  • PM removal combustion mode is controlled by the same processing for the first system and the second system.
  • PM removal combustion mode As a method, a method of reducing the air-fuel ratio (AZF) by reducing the amount of intake air with the throttle valve 9 can be mentioned. Also, in combination with such a method, increase the EGR amount and retard the fuel injection timing.
  • AAF air-fuel ratio
  • a PM removal amount is calculated.
  • the amount of PM removed is calculated by referring to a map created in advance through experiments and calculations using the catalyst bed temperature and the PM oxidation rate as parameters.
  • the PM removal amount takes into consideration the unburned PM remaining on the DPNR catalysts 18L and 18R, and the DPNR catalyst 18L of the first system or the DPNR catalyst 18R of the second system has the lower catalyst bed temperature. Calculated using the estimated catalyst bed temperature of the catalyst.
  • step ST7 the first system fuel addition valve 12L and the second system fuel addition valve 12R are controlled in the same process based on the energization period, the required number of multiple additions and the addition interval calculated in step ST6. Then, remove PM. In other words, PM removal control is performed in the same process in the first system and the second system.
  • step ST8 it is determined whether a PM removal control end condition is satisfied. Specifically, it is determined whether or not the fuel addition for the required fuel addition amount has been completed since the start of PM removal control execution. If the determination result is affirmative, the fuel addition is terminated, and this Exit the routine and exit.
  • step ST11 the NSR is determined from the output signals of the first exhaust temperature sensors 21L and 21R. Estimate the catalyst bed temperature of catalyst 17L, 17R and DPNR catalyst 18L, 18R, and the lowest catalyst bed temperature among the estimated bed temperature is the temperature required for sulfur removal (for example, about 350 ° C). If the result of the determination is affirmative, it is determined that sulfur removal can be performed smoothly, and the process proceeds to step ST13.
  • step ST12 after switching the combustion state of the engine 1 (sulfur removal combustion mode) for the purpose of raising the catalyst bed temperature, Proceed to step ST13.
  • sulfur removal combustion mode is the first system and The second system is controlled by the same process.
  • a method of switching to the sulfur removal combustion mode there is a method of reducing the air-fuel ratio (AZF) by reducing the intake air amount with the throttle valve 9. Also, in combination with such a method, increase the EGR amount and retard the fuel injection timing.
  • AAF air-fuel ratio
  • step ST13 the output signal forces of the first exhaust temperature sensors 21L and 21R are also estimated.
  • the catalyst bed temperatures of the NS R catalysts 17L and 17R and the DPNR catalysts 18L and 18R and the output signal forces of the air-fuel ratio sensors 23L and 23R It is determined whether the obtained air-fuel ratio satisfies the rich spike execution conditions (conditions for fuel addition execution) for recovering S poisoning! If so, go to Step ST15.
  • the catalyst bed temperature used for the determination process in step ST13 is the lowest estimated bed temperature value of all the catalysts.
  • the air-fuel ratio the higher air-fuel ratio of the first system or the second system is adopted.
  • step ST14 fuel addition (control for opening the fuel addition valves 12L and 12R) is performed to control the catalyst bed temperature, and the catalyst is Proceed to step ST15 after adjusting the conditions for recovering S poisoning by increasing the bed temperature and enriching the air-fuel ratio.
  • the rich noise condition for recovering S poisoning is, for example, that the catalyst bed temperature is 350 ° C or higher and the air-fuel ratio has reached 22.
  • a sulfur removal amount is calculated in step ST15.
  • the amount of sulfur removal is calculated by referring to a map created in advance through experiments and calculations using the catalyst bed temperature and S poison reduction rate as parameters.
  • the sulfur removal amount is determined based on the estimated catalyst bed temperature of the DPNR catalyst 18L of the first system, taking into consideration that the sulfur content can be sufficiently removed while minimizing the thermal degradation of the catalyst, Calculate using the average value of the estimated catalyst bed temperature of DPNR catalyst 18R of the second system.
  • step ST17 the fuel addition valve 12L of the first system and the fuel addition valve 12R of the second system are controlled by the same processing based on the energization period, the required multi-addition number and the addition interval calculated in step ST16.
  • the fuel addition valve 12L, 12R, etc. By intermittently adding fuel after a certain period of time, the exhaust gas around the NOx storage-reduction catalyst is temporarily reduced to a state where the oxygen concentration is low and there are many unburned fuel components. To implement. In other words, the sulfur removal control is carried out by the same process in the first system and the second system.
  • step ST18 it is determined whether or not the sulfur removal control end condition is satisfied. Specifically, it is determined whether or not the fuel addition for the required fuel addition amount has been completed since the start of the sulfur removal control execution, and if the determination result is affirmative determination, the rich spike is terminated, and this Exit the routine and exit.
  • the first system Since PM removal combustion or sulfur removal combustion in both the second system and the second system are controlled by the same process, it is compared with the case where PM removal 'sulfur removal is performed for each catalyst control request of each system. Thus, since the number of regenerations is small, it is possible to suppress bad fuel consumption caused by PM removal / sulfur removal.
  • the PM removal is controlled based on the catalyst on the side of the DPNR catalyst 18L, 18R of each system having a low catalyst bed temperature (the catalyst on the side having a large amount of PM accumulation). Therefore, PM of both D PNR catalysts 18L and 18R can be burned completely, and unburned PM can be eliminated.
  • multiple catalysts NSR catalyst 17L, 17R and DPNR catalyst 18L, Since sulfur removal is performed based on the average value of the catalyst bed temperature of 18R), sulfur content can be sufficiently removed while minimizing thermal degradation of the catalyst.
  • the PM removal was controlled based on the catalyst having the lower catalyst bed temperature, and the sulfur catalyst removal was averaged over the catalyst bed temperatures of a plurality of catalysts.
  • PM removal and fuel removal at the time of sulfur removal are controlled in the same way in each system, so the fuel efficiency that accompanies PM removal and sulfur removal is further improved. Can be suppressed.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio in most of the operating range, so the ambient atmosphere of the NSR catalysts 17L, 17R and DPNR catalysts 18L, 18R is high under normal operating conditions. It is in an oxygen concentration state. For this reason, NOx in the exhaust gas is occluded in the NOx occlusion reduction catalyst of NSR catalysts 17L and 17R and DPNR catalysts 18L and 18R, but is occluded because the ambient atmosphere is very low when it has a low oxygen concentration. NOx is difficult to reduce NOx storage capacity of NOx storage reduction catalyst is easily saturated
  • NOx reduction control in FIG. 3 is a control executed by the ECU 100. Further, this NOx reduction control routine is repeatedly executed at predetermined time intervals.
  • step ST21 it is determined whether it is the NOx reduction time of the first system or the NOx reduction time of the second system. If the result of the determination is negative, this routine is terminated. If the determination result of step ST21 is affirmative, the process proceeds to step ST22.
  • the determination method of the NOx reduction timing of each system is, for example, by estimating the NOx storage amount of the NSR catalysts 17L, 17R and DPNR catalysts 18L, 18R of each system, and the estimated NOx storage amount is a predetermined value. A method is adopted in which it is judged that it is time to reduce NOx when the judgment value (limit estimated amount) is exceeded.
  • the NOx occlusion amount is estimated by a method in which the NOx occlusion amount corresponding to the engine speed and the fuel injection amount is obtained in advance through experiments and mapped, and the NOx occlusion amount obtained from this map is integrated. Can be mentioned.
  • step ST22 it is determined whether or not the system that has reached the NOx reduction time is the “first system”. If it is the “first system”, the process proceeds to step ST23. If the determination result in step ST22 is negative, the system that has reached the NOx reduction time is determined to be the “second system” and Proceed to ST31.
  • step ST23 the NOx reduction basic fuel addition amount is calculated based on the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio at which the detection signal force of the air-fuel ratio sensor 23L of the first system is also obtained. Multiply the reduced basic fuel addition amount by the bed temperature correction coefficient to calculate the NOx reducing fuel addition amount when executing NOx reduction control.
  • the bed temperature correction coefficient is the lower of the NSR catalyst 17L catalyst bed temperature or DPNR catalyst 18L catalyst bed temperature estimated from the detection signal of the first exhaust gas temperature sensor 21L of the first system. Based on the catalyst bed temperature! Find it by referring to the bed temperature correction coefficient map shown in Fig. 5. Note that the bed temperature correction coefficient map shown in Fig.
  • step ST25 the fuel addition valve 12L of the first system is controlled based on the energization period calculated in step ST24, the required number of multi-charges and the addition interval, and a certain amount of time is passed from the fuel addition valve 12L to the exhaust gas.
  • step ST26 it is determined whether or not the force satisfies the NOx reduction control termination condition. Specifically, the NOx reduction control execution start force is determined whether or not the addition of fuel corresponding to the NOx reducing fuel addition amount has been completed. If the determination result is affirmative, the rich spike is terminated. This routine is terminated once.
  • step ST31 detection of the air-fuel ratio sensor 23 R of the second system Signal force Calculate the NOx reducing basic fuel addition amount based on the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, and multiply the NOx reducing basic fuel addition amount by the bed temperature correction coefficient. Calculate the amount of Ox reducing fuel added.
  • the bed temperature correction coefficient is obtained by referring to the bed temperature correction coefficient map in FIG.
  • step ST33 the fuel addition valve 12R of the second system is controlled based on the energization period calculated in step ST32, the number of required multiple additions and the addition internal, and the force of the fuel addition valve 12R is also converted into the exhaust gas. Perform a rich spike that intermittently adds fuel over a period of time to make the atmosphere surrounding the NOx storage-reduction catalyst temporarily have a low oxygen concentration and a large amount of unburned fuel components.
  • step ST33 it is determined whether or not the force satisfies the NOx reduction control termination condition. Specifically, it is determined whether or not the NOx reduction fuel addition amount has been completed after starting NOx reduction control execution, and if the determination result is affirmative, the rich spike is terminated. This routine is then terminated.
  • NOx reduction control In the NOx reduction control described above, if the NOx reduction time of the first system and the NOx reduction time of the second system coincide, NOx of either the first system or the second system Reduction may be performed with priority, or NOx reduction of the first system and the second system may be executed in parallel processing. Also, when the PM removal timing or sulfur removal timing coincides with the NOx reduction timing, for example, PM removal control or sulfur removal control is prioritized.
  • the present invention is applied to a V-type 8-cylinder diesel engine having two exhaust systems.
  • the present invention is not limited to this, for example, as shown in FIG.
  • It can also be applied to engines of other layouts such as horizontally opposed types and in-line types, not limited to V-type engines.
  • the present invention is not limited to the in-cylinder direct injection diesel engine. It can also be applied to other types of diesel engines.
  • NSR catalysts 17L and 17R and DPNR catalysts 18L and 18R are arranged in each exhaust system.
  • the NSR catalyst or acid catalyst and DPF are not limited to this. It may be arranged to constitute an exhaust purification device.

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Abstract

　各排気系統（排気通路１３Ｌ，１３Ｒ）に配設した触媒の状態に関わらず、全ての排気系統のＰＭ除去または硫黄除去を同一の処理にて制御することで、各排気系統の触媒制御要求毎にＰＭ除去・硫黄除去を実施する場合と比較して、再生回数を少なくしてＰＭ除去・硫黄除去に伴う燃費悪化を抑制する。また、ＰＭ除去制御時には、複数の触媒の中で触媒床温が最も低い触媒を基準にしてＰＭ除去を実施することによりＰＭの燃え残りを無くす。さらに、硫黄除去制御については、複数の触媒の触媒床温を平均した値を基準にして硫黄除去を実施することにより、触媒の熱劣化を最小限に抑えつつ、硫黄分を十分に離脱できるようにする。

Description

明 細 書
排気浄化装置の制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、内燃機関の排気ガスを触媒にて浄化する排気浄化装置の制御装置に 関する。
背景技術
[0002] ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとも ヽぅ）の排気ガスを浄ィ匕する 排気浄化装置は、例えば、 NOx吸蔵還元型触媒と、排気ガス中に含まれるパティキ ュレート（以下、 PM (Particulate Matter)と!、う）を捕集するパティキュレートフィル タとを備えている。
NOx吸蔵還元型触媒は、排気ガスに多量の酸素が存在している状態においては NOxを吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低ぐかつ還元成分 (例えば燃料の未燃成分 (HC) )が多量に存在している状態においては NOxを NOもしくは NOに還元して放
2
出する触媒である。また、 PMを捕集するパティキュレートフィルタ（以下、フィルタとい う）としては、例えば、 DPF (Diesel Particulate Filter)や、 DPNR (Diesel Part iculate-NOx Reduction system)触媒が用いられている。 以上のような NOx 吸蔵還元型触媒やフィルタを排気通路に備えた排気浄化装置にお ヽては、 NOx還 元制御、硫黄除去制御、 PM除去制御などの制御（以下、これらの制御を総称して触 媒制御と 、う）が行われて 、る。
[0003] これら触媒制御のうち、 NOx還元制御では、例えば、 NOx吸蔵還元型触媒に燃料 を供給することにより、触媒に吸蔵された NOxを燃料成分 (HC)等と反応させて NO X 遠元して ヽる。
[0004] 硫黄除去制御は、 NOx吸蔵還元型触媒に吸蔵された SOxを脱離させて NOx吸 蔵還元型触媒を硫黄被毒から回復させる制御である。硫黄除去制御において、 NO X吸蔵還元型触媒から硫黄分を離脱させるには、触媒温度を所定温度 (例えば 600 〜700°C程度)まで昇温した状態で、同触媒を例えば理論空燃比よりもややリッチな 空燃比の雰囲気中に曝すのが有効である点を考慮し、例えば、エンジンの燃焼状態 の切替えにより触媒温度を上昇させた状態で触媒に燃料を供給している。そして、こ のように触媒温度の上昇と燃料供給を行うことにより、燃料がリッチ空燃比の雰囲気 に曝されるようになり、触媒に吸蔵された硫黄分が触媒から離脱する。なお、硫黄除 去制御では、触媒温度の上昇のために触媒への燃料供給を行う場合もある。
[0005] PM除去制御は、例えばエンジンの燃焼状態を制御して触媒温度 (触媒床温)を高 温化することにより、 DPNR触媒等の触媒上に堆積した PMの酸化 (燃焼)を促進す る制御である。 PM除去制御において、触媒力もパティキュレートを焼失させるには、 触媒温度を所定温度 (例えば 600〜700°C程度)まで上昇させる必要があるため、 P M除去制御においても、触媒への燃料供給が行われる場合もある。
[0006] 一方、ディーゼルエンジンとして、複数のシリンダが設けられた左右のバンクを備え 、その各バンクを構成する複数のシリンダ群を互いに異なる系統の排気通路に接続 した V型多気筒エンジンがある。 V型多気筒エンジンでは、左右のバンクへの吸気空 気量を均一にするために吸気通路の一部を構成するインテークマ-ホールドを共通 化している。また、このような V型多気筒エンジンにおいても、触媒制御要求に応じて 、上記した PM除去制御、硫黄除去制御、 NOx還元制御を行っている。
[0007] この種の V型多気筒エンジンにおいて、触媒制御に関連する技術として、下記の特 許文献 1に記載の方法がある。この特許文献 1に記載の技術では、複数のシリンダ群 間の排気ガス流量の差を抑えるように制御することで、排気浄化性能の回復遅れや 無駄なエネルギの消費等の問題を解消して 、る。
[0008] ところで、 V型多気筒エンジンにおいて、左右のバンクの各系統の個体差 (例えば、 触媒の細孔の大きさの差、流量特性の相違、ターボチャージャの能力差など)等によ り、各系統の触媒に流入する排気ガス流量に差が生じる場合がある。このような排気 ガス流量の差が生じると、 PM堆積量や S被毒量等による触媒の劣化速度も左右の 系統間で相違し、再生時期つまり触媒制御要求が相違することとなる。このように触 媒制御要求が相違している場合、一方の系統の触媒制御要求があつたときに、その 系統のバンクの燃焼状態のみを切替えることはできない。すなわち、 V型ディーゼル エンジン等の場合、前記したように、各バンクへの吸気空気量を均等にすることを目 的として、吸気通路の一部を構成するインテークマ-ホールドを共通化して 、るため 、スロットルバルブ (吸気絞り弁)の調整による空燃比制御（リッチ制御)等の燃焼状態 の切替えを片方のバンクのみ実施することはできな 、。
[0009] また、そのような理由から、左右のバンクのいずれか一方の系統の触媒制御要求が あったときには、他方の系統については再生制御が必要でないのにも関わらず、ェ ンジンの燃焼状態を切替える必要がある。ここで、 PM除去'硫黄除去制御の際に実 施される PM除去燃焼及び硫黄除去燃焼は燃費の悪化を伴うため、いずれか一方の 系統の触媒制御要求がある毎に、その一方の系統の触媒再生のために PM除去 -硫 黄除去燃焼を実施すると、再生回数が増えてしまい、燃費の悪ィ匕を招くという問題が ある。
特許文献 1 :特開 2005— 036663号公報
発明の開示
[0010] 本発明の目的は、内燃機関の複数のシリンダ群に互いに異なる排気系統が接続さ れ、その各排気系統にそれぞれ排気ガスを浄化する触媒が配設された排気浄化装 置において、 PM除去'硫黄除去に伴う燃費悪化を抑制することが可能な制御装置 を提供することにある。
[0011] 上記の目的を達成するため、本発明は、複数のシリンダ群を備える内燃機関に適 用される排気浄化装置の制御装置を提供する。前記複数のシリンダ群にはそれぞれ 互いに異なる排気系統が接続され、前記排気浄化装置は、前記排気系統にそれぞ れ排気ガスを浄化する触媒を有する。前記制御装置は、前記複数の触媒に対する P M除去制御または硫黄除去制御を同一の処理にて実施する。
[0012] 本発明はまた、複数のシリンダ群を備える内燃機関に適用される排気浄化装置の 制御方法を提供する。前記複数のシリンダ群にはそれぞれ互いに異なる排気系統が 接続される。前記方法は、前記排気系統にそれぞれ設けられた触媒によって排気ガ スを浄化することと、前記複数の触媒に対する PM除去制御または硫黄除去制御を 同一の処理にて実施することとを含む。 図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明の実施形態の概略構成図である。
[図 2]ECUが実行する PM除去 ·硫黄除去制御の内容を示すフローチャートである。 [図 3]ECUが実行する NOx還元制御の内容を示すフローチャートである。
[図 4]燃料添加の際の通電時間、要求マルチ添カ卩回数及び添加インターバルを示す タイミングチャートである。
[図 5]床温補正係数マップを示す図である。
[図 6]4系統の排気通路を備えたエンジンの概略構成図である。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
エンジン
まず、本発明を適用するエンジンの一例を図 1を参照しながら説明する。
[0015] この例のエンジン 1は、 4つのシリンダ 3からなる左右のバンク 2L, 2Rを V型に配置 した V型 8気筒ディーゼルエンジンである。エンジン 1には、各シリンダ 3 (気筒 # 1〜 # 8)の燃焼室内に燃料を直接噴射するインジェクタ 4が配設されて ヽる。インジエタ タ 4は、通電 (電圧印加）が行われたときに開弁する電磁駆動式の開閉弁であって、 その開弁タイミングは、 ECU (電子制御ユニット） 100によって制御される。
[0016] エンジン 1には、左右のバンク 2L, 2Rに共通のインテークマ-ホールド 10と、各バ ンク 2L, 2R毎のェキゾ一ストマ-ホールド 11L, 11Rとが接続されている。なお、以 下、左のバンク 2Lの排気系統を第 1系統、右のバンク 2Rの排気系統を第 2系統とい う場合もある。
[0017] エンジン 1には、各シリンダ 3に吸気を導くための吸気通路 5が接続されている。吸 気通路 5にはエアクリーナ 50が接続されている。吸気通路 5は、エアクリーナ 50の下 流側において分岐しており、その各分岐路 5L, 5Rにターボチャージャ 7L, 7Rのコ ンプレッサ部 7aが配置されている。コンプレッサ部 7aの下流側の各分岐路 5L, 5Rに インタークーラ 6が接続されて 、る。インタークーラ 6は共通吸気通路 5Cを介してイン テークマ-ホールド 10に接続されている。共通吸気通路 5Cには、電子制御式のスロ ットルバルブ（吸気絞り弁） 9が配置されており、このスロットルバルブ 9の下流側の共 通吸気通路 5Cに、後述する EGR通路 14L, 14Rが接続されている。各分岐路 5L, 5Rには、ターボチャージャ 7L, 7Rのコンプレッサ部 7aの上流側にェアフロメータ 8L , 8Rが配置されている。 [0018] 一方、左右のバンク 2L, 2Rに接続されたェキゾ一ストマ-ホールド 11L, 11Rには 燃料添加弁 12L, 12Rが配置されている。燃料添加弁 12L, 12Rは、通電 (電圧印 カロ）が行われたときに開弁して、左右のバンク 2L, 2Rの排気系に燃料を添加する電 磁駆動式の開閉弁である。各燃料添加弁 12L, 12Rの開弁タイミングは ECU100に よって制御される。
[0019] ェキゾ一ストマ-ホールド 11L, 11Rには排気通路 13L, 13Rが接続されている。
各排気通路 13L, 13Rにはターボチャージャ 7L, 7Rのタービン部 7bが配置されて いる。ターボチャージャ 7L, 7Rは可変ノズル式ターボチャージャであって、タービン 部 7b側に可変ノズルべーン機構が設けられており、その可変ノズルべーン機構の開 度を調整することにより、エンジン 1の過給圧を調整することができる。可変ノズルべ ーン機構の開度は ECU100によって制御される。
[0020] 各ェキゾ一ストマ-ホールド 11L, 11Rと共通吸気通路 5Cとの間にはそれぞれ EG R通路 14L, 14Rが接続されている。これら EGR通路 14L, 14Rにはそれぞれ EGR ガスを冷却するための EGRクーラ 15L, 15R、及び、 EGR流量を調整するための E GRバルブ 16L, 16Rが設けられている。各 EGRバルブ 16L, 16Rの開度は ECU1 00によって制御される。
[0021] 排気通路 13L, 13Rには、ターボチャージャ 7L, 7Rの下流側にそれぞれ NSR(N Ox Storage Reduction)触媒 17L, 17R、 DPNR触媒 18L, 18R、及び、スィー ノ 19L, 19Rが配設されている。
NSR触媒 17L, 17Rは、 NOx吸蔵還元型触媒であって、例えば、アルミナ (Al O
2 3
)を担体とし、この担体上に例えばカリウム (K)、ナトリウム (Na)、リチウム (Li)、セシ ゥム（Cs)のようなアルカリ金属、バリウム（Ba)、カルシウム（Ca)のようなアルカリ土類 、ランタン (La)、イットリウム (Y)のような希土類と、白金 (Pt)のような貴金属とが担持 された構成となっている。 NSR触媒 17L, 17Rは、排気ガス中に多量の酸素が存 在して 、る状態にぉ 、ては NOxを吸蔵し、排気ガスの酸素濃度が低くかつ還元成 分 (例えば燃料の未燃成分 (HC) )が多量に存在して 、る状態にぉ ヽては NOxを N Oもしくは NOに還元して放出する。 NOや NOとして放出された NOxは、排気ガス
2 2
中の HCや COと速やかに反応することによってさらに還元されて Nとなる。また、 HC や COは、 NOや NOを還元することで、自身は酸化されて H Oや COとなる。
2 2 2
[0022] DPNR触媒 18L, 18Rは、例えば多孔質セラミック構造体に NOx吸蔵還元型触媒 を担持させたものであり、排気ガス中の PMは多孔質の壁を通過する際に捕集される 。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中の NOxは NOx吸蔵還元型触 媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵した NOxは還元 '放出される。さらに、 D PNR触媒 18L, 18Rには、捕集した PMを酸化'燃焼する触媒 (例えば白金等の貴 金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。スイーバ 19L, 19Rは酸化触媒で あって、 HCや COを酸ィ匕して排気ガスを浄ィ匕する。
[0023] 以上の NSR触媒 17L, 17Rと DPNR触媒 18L, 18Rとの間に第 1排気温センサ 21 L, 21Rが配置されている。また、 DPNR触媒 18L, 18Rの下流側には第 2排気温セ ンサ 22L, 22Rと空燃比センサ 23L, 23Rが配置されている。さらに、 DPNR触媒 18 L, 18Rの上流側と下流側との差圧 (前後差圧）を検出する差圧センサ 24L, 24Rが 配置されている。これら第 1排気温センサ 21L, 21R、第 2排気温センサ 22L, 22R、 空燃比センサ 23L, 23R、及び、差圧センサ 24L, 24Rの各検出信号は ECU100 に入力される。
[0024] — ECU—
ECU100は、 CPU, ROM, RAM及びバックアップ RAMなどを備えている。 RO Mは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照される マップ等が記憶されている。 CPUは、 ROMに記憶された各種制御プログラムやマツ プに基づいて演算処理を実行する。また、 RAMは、 CPUでの演算結果や各センサ 力も入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、ノ ックアップ RAMは、ェ ンジン 1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
[0025] ECU100には、図 1に示すように、ェアフロメータ 8L, 8R、第 1排気温センサ 21L, 21R、第 2排気温センサ 22L, 22R、空燃比センサ 23L, 23R、差圧センサ 24L, 24 R、エンジン 1の冷却水温を検出する水温センサ、エンジン 1の回転数を検出するクラ ンクポジションセンサ、及び、アクセル開度センサなどの各種センサが接続されている 。そして、 ECU100は、上記した各種センサの出力に基づいて、インジェクタ 4、スロ ットルバルブ 9、ターボチャージャ 7L, 7Rの可変ノズルべーン機構、及び、 EGRバル ブ 16L, 16Rなどを制御してエンジン 1の各種制御を実行する。
さらに、 ECU100は下記の触媒制御を実行する。
[0026] 触媒制御
ECU100は、 DPNR触媒 18L, 18Rに堆積した PMを酸化させる PM除去制御、 NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの NOx吸蔵還元触媒を S被毒から 回復させる硫黄除去制御、及び、 NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18R の NOx吸蔵還元触媒に吸蔵された NOxを還元する NOx還元制御などを実行する 。以下、これら PM除去制御、硫黄除去制御及び NOx還元制御について説明する。
[0027] [PM除去判定]
ECU100は、 DPNR触媒 18L, 18Rへの PMの堆積量を推定している。 PM堆積 量の推定方法としては、エンジン回転数と燃料噴射量に応じたエンジン排出 PM量 を予め実験等により求めてマップィ匕しておき、このマップにより求められるエンジン排 出 PM量を積算して PMの堆積量を算出するという方法が挙げられる。
[0028] また、他の推定方法として、吸入空気量の積算値に基づ!、て PM堆積量を推定す る方法が挙げられる。この推定方法を採用する場合、 DPNR触媒 18L, 18Rのうち、 PM堆積量の多 ヽ触媒を基準にして PM堆積量を推定することにより、 DPNR触媒 1 8L, 18Rの双方の触媒に堆積した PMの燃え残りがな 、ように最悪を見込んだ PM 堆積量を推定することが可能になる。具体的には、 DPNR触媒 18L, 18Rのうち、吸 気通路 5の各分岐路 5L, 5Rに配置したェアフロメータ 8L, 8Rの検出信号から得ら れる吸入空気量が小さ 、触媒 (PM堆積量が多 、触媒)を基準にして、その吸入空 気量を積算して PM堆積量を推定するようにすればょ 、。
[0029] そして、 ECU100は、 PM推定量が所定の判定値（限界堆積量)を超えたときに DP NR触媒 18L, 18Rの再生時期であると判定して PM除去を実施する。 PM除去制御 については後述する。
[0030] なお、 ECU100は、第 1系統と第 2系統に配置した差圧センサ 24L, 24Rの出力信 号を監視しており、その差圧センサ 24L, 24Rの出力信号力も得られる各 DPNR触 媒 18L, 18Rの前後差圧と予め設定された閾値とを比較している。そして、 PM堆積 量の推定値が判定値に達する前に、 DPNR触媒 18L, 18Rのいずれか一方の前後 差圧が閾値を超えたときには、その時点で PM除去を開始する。
[0031] [硫黄除去判定]
ECU100は、 NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの NOx吸蔵還元 触媒の S被毒量を推定している。 S被毒量の推定方法としては、エンジン回転数と燃 料噴射量に応じた S被毒量を予め実験等により求めてマップィ匕しておき、このマップ により求められる S被毒量を積算するという方法が挙げられる。そして、 ECU100は、 推定した S被毒量が所定の判定値 (限界推定量)を超えたときに S被毒を回復する再 生時期であると判定して硫黄除去を実施する。硫黄除去制御については後述する。
[0032] [PM除去 ·硫黄除去制御]
次に、 ECU100が実行する PM除去.硫黄除去制御について図 2のフローチャート を参照しながら説明する。この PM除去 ·硫黄除去制御ルーチンは所定時間周期で 繰り返し実行される。
[0033] ステップ ST1において、 PM除去時期または硫黄除去時期であるか否かを上記し た判定手法にて判定する。その判定結果が否定判定である場合はこのルーチンを ー且終了する。ステップ ST1の判定結果が肯定判定である場合、ステップ ST2おい て、再生時期となった制御が「PM除去制御」であるか否かを判定し、「PM除去制御 」である場合はステップ ST3に進む。ステップ ST2の判定結果が否定判定である場 合、再生時期となった制御が「硫黄除去制御」であると判断してステップ ST11に進 む。
[0034] ステップ ST3では、第 1排気温センサ 21L, 21Rの出力信号から DPNR触媒 18L, 18Rの触媒床温を推定し、その各床温推定値のうち、低い側の触媒床温が PM除去 に必要な温度 (例えば 350°C程度）となっている力否かを判定し、その判定結果が肯 定判定である場合、 PM除去をスムーズに行える状態であると判断してステップ ST5 に進む。
[0035] ステップ ST3の判定結果が否定判定である場合、ステップ ST4にお 、て、触媒床 温の昇温を目的として、エンジン 1の燃焼状態の切替え (PM除去燃焼モードへの切 替え）を行った後にステップ ST5に進む。このような PM除去燃焼モードは、第 1系統 及び第 2系統について同一の処理にて制御する。ここで、 PM除去燃焼モードにする 方法としては、スロットルバルブ 9にて吸入空気量を絞って空燃比 (AZF)を低くする 方法が挙げられる。また、このような方法に組み合わせて、 EGR量の増量や燃料噴 射時期の遅角を実施するようにしてもょ 、。
[0036] 次に、ステップ ST5において PM除去量を算出する。 PM除去量は、触媒床温と P M酸ィ匕速度をパラメータとして予め実験 ·計算等によって作成されたマップを参照し て算出する。ここで、 PM除去量は、 DPNR触媒 18L, 18Rへの PMの燃え残りを考 慮して、第 1系統の DPNR触媒 18Lまたは第 2系統の DPNR触媒 18Rのうち、触媒 床温が低い側の触媒の触媒床温推定値を用いて算出する。さらに、その算出した P M除去量から要求燃料添加量を求め、この要求燃料添加量に基づいて燃料添加弁 12L、 12Rの通電期間（=燃料添加期間）、要求マルチ添カ卩回数及び添加インター バル（図 4参照）を算出する (ステップ ST6)。
[0037] ステップ ST7において、ステップ ST6で算出した通電期間、要求マルチ添加回数 及び添加インターバルに基づいて、第 1系統の燃料添加弁 12Lと第 2系統の燃料添 加弁 12Rとを同一処理で制御して PM除去を実施する。すなわち、第 1系統と第 2系 統とにおいて PM除去制御を同一の処理にて実施する。
[0038] そして、ステップ ST8において、 PM除去制御終了条件が成立しているか否かを判 定する。具体的には、 PM除去制御実行開始から前記要求燃料添加量分の燃料の 添加が完了したカゝ否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合、燃料添加を 終了して、このルーチンをー且終了する。
[0039] 一方、ステップ ST2の判定結果が否定判定であり、再生時期となった制御が「硫黄 除去制御」である場合、ステップ ST11において、第 1排気温センサ 21L, 21Rの出 力信号から NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの各触媒床温を推定し 、それら床温推定値の中で、最も低い触媒床温が硫黄除去に必要な温度 (例えば 3 50°C程度）となっている力否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合、硫 黄除去をスムーズに行える状態であると判断してステップ ST13に進む。
[0040] ステップ ST11の判定結果が否定判定である場合、ステップ ST12にお 、て、触媒 床温の昇温を目的として、エンジン 1の燃焼状態の切替え (硫黄除去燃焼モード)を 行った後に、ステップ ST13に進む。このような硫黄除去燃焼モードは、第 1系統及び 第 2系統について同一の処理にて制御する。ここで、硫黄除去燃焼モードにする方 法としては、スロットルバルブ 9にて吸入空気量を絞って空燃比 (AZF)を低くする方 法が挙げられる。また、このような方法に組み合わせて、 EGR量の増量や燃料噴射 時期の遅角を実施するようにしてもょ 、。
[0041] ステップ ST13において、第 1排気温センサ 21L、 21Rの出力信号力も推定した NS R触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの各触媒床温と、空燃比センサ 23L、 23Rの出力信号力も得られる空燃比が、 S被毒を回復するためのリッチスパイク実行 条件 (燃料添加実行可能条件)を満足して!/ヽるカゝ否かを判定し、その判定結果が肯 定判定である場合はステップ ST15に進む。なお、ステップ ST13の判定処理に用い る触媒床温は、全ての触媒の中で最も低い床温推定値とする。また、空燃比につい ては、第 1系統または第 2系統のうち、高い側の空燃比を採用する。
[0042] ステップ ST13の判定結果が否定判定である場合、ステップ ST14にお 、て、触媒 床温を制御するための燃料添加 (燃料添加弁 12L, 12Rの開弁制御）を実施し、触 媒床温の上昇及び空燃比のリッチ化を行って S被毒を回復するための条件を整えて からステップ ST15に進む。ここで、 S被毒を回復するためのリッチスノイク条件は、例 えば触媒床温が 350°C以上で空燃比が 22に達していることなどの条件である。
[0043] 次に、ステップ ST15において硫黄除去量を算出する。硫黄除去量は、触媒床温と S被毒還元速度をパラメータとして予め実験 ·計算等によって作成されたマップを参 照して算出する。ここで、硫黄除去量は、触媒の熱劣化を最小限に抑えつつ、硫黄 分を十分に離脱できるようにすることを考慮して、第 1系統の DPNR触媒 18Lの触媒 床温推定値と、第 2系統の DPNR触媒 18Rの触媒床温推定値との平均値を用いて 算出する。次いで、ステップ ST16において、ステップ ST15で算出した硫黄除去量 力も要求燃料添加量を求め、この要求燃料添加量に基づいて、燃料添加弁 12L、 1 2Rの通電期間（=燃料添加期間）、要求マルチ添加回数及び添加インターノ レ（図 4参照)を算出する。
[0044] ステップ ST17において、ステップ ST16で算出した通電期間、要求マルチ添加回 数及び添加インターバルに基づいて、第 1系統の燃料添加弁 12Lと第 2系統の燃料 添加弁 12Rとを同一処理で制御して、燃料添加弁 12L, 12Rカゝら排気ガスへと一定 の時間をおいて間欠的に燃料を添加することで、 NOx吸蔵還元型触媒周囲の排気 ガスを一時的に酸素濃度が低くて未燃燃料成分が多い状態にする、リッチスノイクを 行うことによって硫黄除去を実施する。すなわち、第 1系統と第 2系統とにおいて硫黄 除去制御を同一の処理にて実施する。
[0045] そして、ステップ ST18において、硫黄除去制御終了条件が成立している力否かを 判定する。具体的には、硫黄除去制御実行開始から前記要求燃料添加量分の燃料 の添加が完了したカゝ否かを判定し、その判定結果が肯定判定である場合、リッチス パイクを終了して、このルーチンをー且終了する。
[0046] なお、以上の PM除去 ·硫黄除去制御において、 PM除去時期と硫黄除去時期とが 同時になつた場合、例えば PM除去制御を優先する。
以上のように、この例の PM除去 ·硫黄除去制御によれば、第 1系統と第 2系統の各 系統の NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの状態に関わらず、第 1系 統と第 2系統の双方の系統の PM除去燃焼または硫黄除去燃焼を同一の処理にて 制御しているので、各系統の触媒の触媒制御要求毎に PM除去'硫黄除去を実施す る場合と比較して再生回数が少なくて済むので、 PM除去 ·硫黄除去に伴う燃費悪ィ匕 を抑制することができる。
[0047] し力も、 PM除去については、各系統の DPNR触媒 18L, 18Rのうち、触媒床温の 低 、側の触媒 (PM堆積量の多 、側の触媒)を基準にして制御を行って!/、るので、 D PNR触媒 18L, 18Rの双方の PMを完全に燃焼させることができ、 PMの燃え残りを 無くすことができる。また、硫黄除去については、触媒の熱劣化と触媒から硫黄分の 離脱効果を考慮して、第 1系統と第 2系統に配設された複数の触媒 (NSR触媒 17L , 17R及び DPNR触媒 18L, 18R)の触媒床温を平均した値を基準にして硫黄除去 を実施しているので、触媒の熱劣化を最小限に抑えつつ、硫黄分を十分に離脱する ことができる。
[0048] さらに、この例では、上記したように、 PM除去については触媒床温の低い側の触 媒を基準にして制御を行い、硫黄除去については複数の触媒の触媒床温を平均し た値を基準にして制御を行うことで、 PM除去.硫黄除去の際の燃料添加についても 各系統で同一の処理に制御しているので、 PM除去 ·硫黄除去に伴う燃費悪ィヒを更 に抑制することができる。
[0049] [NOx還元制御]
まず、ディーゼルエンジンにおいては、大部分の運転領域で排気の空燃比はリー ン空燃比となっているため、通常の運転状態では、 NSR触媒 17L, 17R及び DPNR 触媒 18L, 18Rの周囲雰囲気は高酸素濃度状態となっている。このため、排気ガス 中の NOxは、 NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの NOx吸蔵還元触 媒に吸蔵されるが、周囲雰囲気が低酸素濃度となるときは非常に少ないため、吸蔵 された NOxが還元されにくぐ NOx吸蔵還元触媒の NOx吸蔵能力が飽和しやすい
[0050] そこで、この例では、 NOx吸蔵還元型触媒及び DPNR触媒の NOx吸蔵還元型触 媒に燃料を供給することにより、排気の空燃比を制御して触媒の周囲雰囲気を高温 化や還元雰囲気にすることで、 NOx吸蔵還元触媒に吸蔵された NOxを、 N、 CO
2 2 及び H Oに還元して放出する。その具体的な例を図 3のフローチャートを参照して以
2
下に説明する。なお、図 3の NOx還元制御は ECU100が実行する制御である。また 、この NOx還元制御ルーチンは所定時間周期で繰り返し実行される。
[0051] ステップ ST21において、第 1系統の NOx還元時期または第 2系統の NOx還元時 期であるか否かを判定し、その判定結果が否定判定である場合、このルーチンを一 且終了する。ステップ ST21の判定結果が肯定判定である場合はステップ ST22に 進む。
[0052] ここで、各系統の NOx還元時期の判定方法は、例えば、各系統の NSR触媒 17L, 17R及び DPNR触媒 18L, 18Rの NOx吸蔵量を推定し、その推定した NOx吸蔵量 が所定の判定値 (限界推定量)を超えたときに NOxを還元する時期であると判定す るという方法を採用する。なお、 NOx吸蔵量の推定は、エンジン回転数と燃料噴射 量に応じた NOx吸蔵量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップによ り求められる NOx吸蔵量を積算するという方法が挙げられる。
[0053] ステップ ST22では、 NOx還元時期となった系統が「第 1系統」であるか否かを判定 し、「第 1系統」である場合はステップ ST23に進む。ステップ ST22の判定結果が否 定判定である場合、 NOx還元時期となった系統が「第 2系統」であると判断してステツ プ ST31に進む。
[0054] 次に、ステップ ST23において、第 1系統の空燃比センサ 23Lの検出信号力も得ら れる実空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて NOx還元基本燃料添加量を算出し 、その NOx還元基本燃料添加量に床温補正係数を乗じて、 NOx還元制御を実行 するときの NOx還元燃料添加量を算出する。ここで、床温補正係数は、第 1系統の 第 1排気温センサ 21Lの検出信号から推定される NSR触媒 17Lの触媒床温または DPNR触媒 18Lの触媒床温のうち、温度が低!、側の触媒床温に基づ！ヽて図 5に示 す床温補正係数マップを参照して求める。なお、図 5に示す床温補正係数マップは、 触媒床温が 200°C以下であるときに燃料添加を行っても触媒の NOx還元能力が低 ぐ HCがすり抜ける可能性があるという点を考慮して作成されている。また、 600°Cに 近!、領域 Aにお ヽては、 NO還元能力が低くて燃料添カ卩による燃費悪化が発生する 点を考慮して、この領域 Aを「0」に設定している。
[0055] ステップ ST24においては、ステップ ST23で算出した NOx還元燃料添カ卩量に基 づいて第 1系統の燃料添加弁 12Lの通電期間（=燃料添加期間）、要求マルチ添カロ 回数及び添加インターバル（図 4参照）を算出する。ステップ ST25では、ステップ ST 24で算出した通電期間、要求マルチ添カ卩回数及び添加インターバルに基づいて、 第 1系統の燃料添加弁 12Lを制御して、燃料添加弁 12Lから排気ガスに一定の時間 をおいて間欠的に燃料を添加することで、 NOx吸蔵還元型触媒の周囲雰囲気を一 時的に酸素濃度が低くて未燃燃料成分が多い状態にする、リッチスパイクを行うこと によって NOx還元を実施する。そして、ステップ ST26において、 NOx還元制御の 終了条件が成立している力否かを判定する。具体的には、 NOx還元制御実行開始 力 前記 NOx還元燃料添加量分の燃料の添加が完了したカゝ否かを判定し、その判 定結果が肯定判定である場合、リッチスパイクを終了して、このルーチンを一旦終了 する。
[0056] 一方、ステップ ST22の判定結果が否定判定であり、 NOx還元時期となった系統が 「第 2系統」である場合、まず、ステップ ST31において、第 2系統の空燃比センサ 23 Rの検出信号力 得られる実空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて NOx還元基 本燃料添加量を算出し、その NOx還元基本燃料添加量に床温補正係数を乗じて N Ox還元燃料添加量を算出する。床温補正係数は、上記と同様に図 5の床温補正係 数マップを参照して求める。
[0057] 次に、ステップ ST32においては、ステップ ST31で算出した NOx還元燃料添カロ量 に基づいて第 2系統の燃料添加弁 12Rの通電期間（=燃料添加期間）、要求マルチ 添カロ回数及び添加インターバル（図 4参照）を算出する。ステップ ST33では、ステツ プ ST32で算出した通電期間、要求マルチ添カ卩回数及び添加インターノ レに基づ いて、第 2系統の燃料添加弁 12Rを制御して、燃料添加弁 12R力も排気ガスに一定 の時間をおいて間欠的に燃料を添加することで、 NOx吸蔵還元型触媒の周囲雰囲 気を一時的に酸素濃度が低くて未燃燃料成分が多い状態にする、リッチスパイクを 行うことによって NOx還元を実施する。そして、ステップ ST33において、 NOx還元 制御の終了条件が成立している力否かを判定する。具体的には、 NOx還元制御実 行開始カゝら前記 NOx還元燃料添加量分の燃料の添加が完了したカゝ否かを判定し、 その判定結果が肯定判定である場合、リッチスパイクを終了して、このルーチンを一 且終了する。
[0058] なお、以上の NOx還元制御において、第 1系統の NOx還元時期と第 2系統の NO X還元時期とが同時になつた場合、第 1系統または第 2系統のいずれか一方の系統 の NOx還元を優先して行ってもよいし、第 1系統及び第 2系統の NOx還元を並列処 理にて実行するようにしてもよい。また、 PM除去時期または硫黄除去時期と NOx還 元時期とが同時になつたときには、例えば PM除去制御または硫黄除去制御を優先 する。
[0059] 他の実施形態
以上の例では、排気系統が 2系統の V型 8気筒ディーゼルエンジンに本発明を適 用した例を示したが、本発明はこれに限られることなぐ例えば図 6に示すように、左 右のバンク 2L, 2Rにそれぞれ 2系統の排気通路 201L, 202L及び 201L, 201R力 形成され、全体として 4系統の排気系統が接続されたディーゼルエンジンなど、排気 系統が 3系統以上の任意の気筒数のディーゼルにも適用可能である。また、 V型ェ ンジンに限られることなぐ水平対向型や直列型などの他のレイアウトのエンジンにも 適用可能である。さらに、本発明は、筒内直噴ディーゼルエンジンに限られることなく 、他のタイプのディーゼルエンジンにも適用可能である。
以上の例では、各排気系統に NSR触媒 17L, 17Rと DPNR触媒 18L, 18Rとを配 設しているが、これに限られることなぐ NSR触媒または酸ィ匕触媒と DPFとを各排気 系統に配設して排気浄化装置を構成してもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 複数のシリンダ群を備える内燃機関に適用される排気浄ィ匕装置の制御装置であつ て、前記複数のシリンダ群にはそれぞれ互いに異なる排気系統が接続され、前記排 気浄化装置は、前記排気系統にそれぞれ排気ガスを浄化する触媒を有し、 前記制御装置は、前記複数の触媒に対する PM除去制御または硫黄除去制御を 同一の処理にて実施する。
[2] 請求項 1に記載の制御装置において、前記制御装置は、 PM除去前記複数の触媒 の中で触媒床温が最も低 、触媒を基準に前記 PM除去制御を実施するとともに、硫 黄除去前記複数の触媒の触媒床温を平均した値を基準にして前記硫黄除去制御を 実施する。
[3] 請求項 1または 2に記載の制御装置において、前記制御装置は、前記複数の触媒 の PM堆積量をそれぞれ吸入空気量に基づ 、て推定し、その推定した PM堆積量が 最も大きい触媒を基準にして前記 PM除去制御の実施時期を判定する。
[4] 請求項 1〜3のいずれか一項に記載の制御装置において、前記制御装置は、前記 複数の触媒の触媒床温のうちで最も低い触媒床温が前記 PM除去制御に必要な温 度になって 1、る力否かを判定し、前記最も低!、触媒床温が前記 PM除去制御に必要 な温度になっていないときには、前記機関の燃焼状態を前記複数の触媒の触媒床 温を上昇させる燃焼状態に切り替える。
[5] 請求項 1〜4のいずれか一項に記載の制御装置において、前記制御装置は、前記 複数の排気系統にそれぞれ設けられた燃料添加弁を同一の処理で制御して前記 P M除去制御または前記硫黄除去制御を実施する。
[6] 複数のシリンダ群を備える内燃機関に適用される排気浄化装置の制御方法であつ て、複数のシリンダ群にはそれぞれ互いに異なる排気系統が接続され、前記方法は 前記排気系統にそれぞれ設けられた触媒によって排気ガスを浄化することと、 前記複数の触媒に対する PM除去制御または硫黄除去制御を同一の処理にて実 施することとを含む。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2920823A1 (fr) * 2007-09-12 2009-03-13 Renault Sas Procede de decrassage d'un echangeur thermique d'un circuit de recirculation de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
US20110296831A1 (en) * 2007-09-26 2011-12-08 Ford Global Technologies, Llc Approach for Identifying and Responding to an Unresponsive Wastegate in a Twin Turbocharged Engine

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008274892A (ja) * 2007-05-02 2008-11-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US8069657B2 (en) * 2007-06-05 2011-12-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Diesel particulate filter regeneration system
DE102009052151B3 (de) * 2009-11-06 2011-05-05 Mtu Friedrichshafen Gmbh Kühlsystem einer Brennkraftmaschine
JP5328818B2 (ja) * 2011-01-12 2013-10-30 株式会社豊田自動織機 排気ガス浄化装置及びその制御方法
JP2013007375A (ja) * 2011-05-24 2013-01-10 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5553451B2 (ja) * 2011-10-20 2014-07-16 株式会社豊田自動織機 内燃機関の排気浄化装置
DE102014219061A1 (de) * 2014-09-22 2016-03-24 Voith Patent Gmbh Abgasnachbehandlungssystem für Verbrennungsmotoren
DE102018213469B4 (de) * 2018-08-10 2024-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Erkennen einer Modifikation eines Partikelfilters für einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003343314A (ja) * 2002-05-21 2003-12-03 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2005036662A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気処理装置
JP2005036663A (ja) 2003-07-16 2005-02-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気制御装置、及び排気流量推定方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19852240A1 (de) * 1998-11-12 2000-05-18 Volkswagen Ag Überwachungsverfahren für NOx-Speicherkatalysatoren und Abgasreinigungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
US6826906B2 (en) * 2000-08-15 2004-12-07 Engelhard Corporation Exhaust system for enhanced reduction of nitrogen oxides and particulates from diesel engines
JP2004339993A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
JP4320621B2 (ja) * 2003-08-25 2009-08-26 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
JP4304447B2 (ja) * 2003-08-29 2009-07-29 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2005155374A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Isuzu Motors Ltd 排気浄化方法及び排気浄化システム
JP4349119B2 (ja) * 2003-12-19 2009-10-21 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
US7249455B2 (en) * 2003-12-23 2007-07-31 Arvin Technologies, Inc. Method and apparatus for regenerating a nitrogen oxides absorber
JP4321332B2 (ja) * 2004-04-01 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4415881B2 (ja) * 2005-03-09 2010-02-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003343314A (ja) * 2002-05-21 2003-12-03 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2005036662A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気処理装置
JP2005036663A (ja) 2003-07-16 2005-02-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気制御装置、及び排気流量推定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1947306A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2920823A1 (fr) * 2007-09-12 2009-03-13 Renault Sas Procede de decrassage d'un echangeur thermique d'un circuit de recirculation de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
WO2009034273A1 (fr) * 2007-09-12 2009-03-19 Renault S.A.S. Procede de decrassage d'un echangeur thermique d'un circuit de recirculation de gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
US20110296831A1 (en) * 2007-09-26 2011-12-08 Ford Global Technologies, Llc Approach for Identifying and Responding to an Unresponsive Wastegate in a Twin Turbocharged Engine
US8413441B2 (en) * 2007-09-26 2013-04-09 Ford Global Technologies, Llc Approach for identifying and responding to an unresponsive wastegate in a twin turbocharged engine

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