WO2016140134A1 - 排気浄化システム及び触媒再生方法 - Google Patents
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- 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
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
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- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
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- F01N3/24—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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/36—Arrangements for supply of additional fuel
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- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
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- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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Definitions
- the present invention relates to an exhaust purification system and a catalyst regeneration method.
- a NOx occlusion reduction type catalyst is known as a catalyst for reducing and purifying nitrogen compounds (hereinafter referred to as NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
- NOx nitrogen compounds
- the NOx occlusion reduction catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the exhaust is in a lean atmosphere, and harmless NOx occluded by hydrocarbons contained in the exhaust when the exhaust is in a rich atmosphere. And release. For this reason, when the NOx occlusion amount of the catalyst reaches a predetermined amount, so-called NOx purge that makes the exhaust rich by post injection or exhaust pipe injection needs to be performed periodically to restore the NOx occlusion capacity ( For example, see Patent Document 1).
- the NOx occlusion reduction type catalyst also occludes sulfur oxide (hereinafter referred to as SOx) contained in the exhaust gas.
- SOx sulfur oxide
- the SOx occlusion amount increases, there is a problem that the NOx purification ability of the NOx occlusion reduction type catalyst is lowered. Therefore, when the SOx occlusion amount reaches a predetermined amount, unburned fuel is added to the upstream oxidation catalyst by post injection or exhaust pipe injection so that SOx is released from the NOx occlusion reduction type catalyst and recovered from S poisoning. Therefore, it is necessary to periodically perform a so-called SOx purge for raising the exhaust temperature to the SOx separation temperature (see, for example, Patent Document 2).
- a target intake air amount is obtained from a first target excess air ratio (for example, about 1.3) set based on the operating state of the engine and the like, and based on this target intake air amount. This is implemented by feedback control of the intake air amount.
- the target injection increase is performed based on the second target air excess ratio (for example, about 0.9) set based on the operating state of the engine, the above-described target intake air amount, and the like. This is performed by obtaining the amount and feedback controlling the exhaust pipe injection amount and the post injection amount based on the target injection increase amount.
- the air system is switched from the open loop control to the feedback control. For this reason, even if the air system control based on the target intake air amount described above is performed, there is a problem that the actual intake air amount cannot follow the target intake air amount for a predetermined period from the restart of the SOx purge. Furthermore, even if the injection system control using the injection increase amount set from the target intake air amount is performed in such a state, the exhaust air excess rate is effectively reduced to the second target air excess rate necessary for the SOx purge. Some issues cannot be reduced. As a result, the time required for SOx purge becomes longer, which may cause deterioration of fuel consumption, catalyst heat deterioration due to excessive exhaust gas temperature rise, and the like.
- the exhaust purification system and the catalyst regeneration method of the present disclosure are intended to effectively suppress an increase in the time required for SOx purge and prevent deterioration of fuel consumption and exhaust excessive temperature rise.
- An exhaust purification system of the present disclosure includes a NOx occlusion reduction catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to purify nitrogen compounds in the exhaust, intake air amount detection means that detects an actual intake air amount of the internal combustion engine, A target intake air amount necessary to reduce the exhaust gas to a predetermined first target excess air ratio is set based on the operating state of the internal combustion engine, and the intake air amount of the internal combustion engine is set based on the target intake air amount.
- Catalyst regeneration control for performing SOx purge control for recovering the NOx occlusion reduction type catalyst from SOx poisoning in combination with injection system control for feedback control of the fuel injection amount A step of prohibiting the execution of the SOx purge control according to the operating state of the internal combustion engine, and an open loop of the air system of the internal combustion engine during the period in which the SOx purge control is prohibited by the prohibition unit
- catalyst heat retention control means for controlling the fuel injection amount and performing catalyst heat retention control for maintaining the exhaust gas at a predetermined temperature, and the catalyst regeneration control means does not perform the catalyst heat retention control
- the target intake air amount used for setting the target injection increase amount is switched to the actual intake air amount detected by the intake air amount detecting means, and the injection system control is performed. .
- the exhaust purification system of the present disclosure is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and stores an NOx occlusion reduction type catalyst that stores and reduces nitrogen compounds contained in exhaust exhausted from the internal combustion engine, and exhausts from the internal combustion engine.
- An exhaust purification system comprising a control unit for controlling the air-fuel ratio of exhaust gas to be discharged and a flow rate sensor for detecting the actual intake air amount of the internal combustion engine, wherein the control unit operates to execute the following processing And: A target intake air amount, which is an intake air amount for reducing the exhaust gas to a predetermined first target excess air ratio, is set based on the operating state of the internal combustion engine, and based on the target intake air amount, Based on the target intake air amount, an air system control for feedback control of the intake air amount and a target injection increase amount that is an increase amount up to the fuel injection amount for reducing the exhaust gas to a predetermined second target air excess ratio And a catalyst regeneration process for performing SOx purge control for recovering the NOx occlusion reduction type catalyst from SOx
- the control unit when starting the SOx purge control from a state in which the catalyst heat retention control is not performed, sets the target intake air amount used for setting the target injection increase amount
- the injection system control is performed by switching to the actual intake air amount detected by the flow sensor.
- a catalyst regeneration method is a catalyst recovery method in an exhaust purification system including a NOx storage reduction catalyst that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and stores and reduces nitrogen compounds contained in exhaust discharged from the internal combustion engine.
- the target intake air amount which is the intake air amount for reducing the exhaust gas to a predetermined first target excess air ratio, is set based on the operating state of the internal combustion engine, and based on the target intake air amount
- the NOx occlusion reduction type catalytic converter is used in combination with an injection system control for feedback control of the fuel injection amount based on the target injection increase amount.
- the catalyst regeneration process includes: a catalyst heat retention process that performs open loop control of the air system of the internal combustion engine and performs catalyst heat retention control for controlling the fuel injection amount and maintaining the exhaust gas at a predetermined temperature.
- the SOx purge control is started from the state where the catalyst heat retention control is not performed, the actual intake air detected by the flow sensor is used as the target intake air amount used for setting the target injection increase amount.
- the injection system control is performed by switching to the quantity.
- the exhaust purification system and the catalyst regeneration method of the present disclosure it is possible to effectively suppress an increase in the time required for SOx purge, and to prevent deterioration in fuel consumption and exhaust overheating.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification system according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a timing chart for explaining the SOx purge control according to the present embodiment.
- FIG. 3 is a block diagram showing the MAF target value setting process during SOx purge lean control according to the present embodiment.
- FIG. 4 is a block diagram showing a target injection amount setting process during SOx purge rich control according to the present embodiment.
- FIG. 5 is a timing chart illustrating the catalyst temperature adjustment control of the SOx purge control according to the present embodiment.
- FIG. 6 is a diagram illustrating SOx purge control prohibition processing according to the present embodiment.
- FIG. 7 is a timing chart illustrating the NOx purge control according to this embodiment.
- FIG. 8 is a block diagram showing a MAF target value setting process during NOx purge lean control according to the present embodiment.
- FIG. 9 is a block diagram showing a target injection amount setting process during NOx purge rich control according to the present embodiment.
- FIG. 10 is a block diagram showing the injection amount learning correction processing of the injector according to the present embodiment.
- FIG. 11 is a flowchart for explaining learning correction coefficient calculation processing according to the present embodiment.
- FIG. 12 is a block diagram showing MAF correction coefficient setting processing according to this embodiment.
- each cylinder of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 is provided with an injector 11 that directly injects high-pressure fuel accumulated in a common rail (not shown) into each cylinder.
- the fuel injection amount and fuel injection timing of each injector 11 are controlled in accordance with an instruction signal input from an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 50.
- ECU electronice control unit
- An intake passage 12 for introducing fresh air is connected to the intake manifold 10A of the engine 10, and an exhaust passage 13 for connecting exhaust to the outside is connected to the exhaust manifold 10B.
- an air cleaner 14 an intake air amount sensor (hereinafter referred to as MAF sensor) 40, a compressor 20A of the variable displacement supercharger 20, an intercooler 15, an intake throttle valve 16 and the like are provided in order from the intake upstream side.
- MAF sensor 40 intake air amount sensor
- the exhaust passage 13 is provided with a turbine 20B of the variable displacement supercharger 20, an exhaust aftertreatment device 30 and the like in order from the exhaust upstream side.
- An engine speed sensor 41, an accelerator opening sensor 42, and a boost pressure sensor 46 are attached to the engine 10.
- the MAF sensor 40 that measures and detects the mass flow rate (Mass Air Flow) is used as an intake air amount sensor that measures and detects the intake air amount (intake flow rate (Suction Air Flow)) of the engine.
- intake flow rate suction Air Flow
- a different type of flow rate (Air Flow) sensor from the MAF sensor 40 or a means in place of the flow rate sensor may be used.
- the EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 21 includes an EGR passage 22 that connects the exhaust manifold 10B and the intake manifold 10A, an EGR cooler 23 that cools the EGR gas, and an EGR valve 24 that adjusts the EGR amount.
- the exhaust aftertreatment device 30 is configured by arranging an oxidation catalyst 31, a NOx occlusion reduction type catalyst 32, and a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 33 in order from the exhaust upstream side in a case 30A. Further, exhaust pipe injection for injecting unburned fuel (mainly hydrocarbon (HC)) into the exhaust passage 13 in the exhaust passage 13 upstream of the oxidation catalyst 31 in response to an instruction signal input from the ECU 50. A device 34 is provided.
- unburned fuel mainly hydrocarbon (HC)
- the oxidation catalyst 31 is formed, for example, by carrying an oxidation catalyst component on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
- a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
- the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is formed, for example, by supporting an alkali metal or the like on the surface of a ceramic carrier such as a honeycomb structure.
- the NOx occlusion reduction type catalyst 32 occludes NOx in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is in a lean state, and occludes with a reducing agent (HC or the like) contained in the exhaust when the exhaust air-fuel ratio is in a rich state. NOx is reduced and purified.
- the filter 33 is formed, for example, by arranging a large number of cells partitioned by porous partition walls along the flow direction of the exhaust gas and alternately plugging the upstream side and the downstream side of these cells. .
- the filter 33 collects particulate matter (PM) in the exhaust gas in the pores and surfaces of the partition walls, and when the estimated amount of PM deposition reaches a predetermined amount, so-called filter forced regeneration is performed to remove it.
- Filter forced regeneration is performed by supplying unburned fuel to the upstream side oxidation catalyst 31 by exhaust pipe injection or post injection, and raising the exhaust temperature flowing into the filter 33 to the PM combustion temperature.
- the first exhaust temperature sensor 43 is provided on the upstream side of the oxidation catalyst 31 and detects the exhaust temperature flowing into the oxidation catalyst 31.
- the second exhaust temperature sensor 44 is provided between the oxidation catalyst 31 and the NOx storage reduction catalyst 32 and detects the exhaust temperature flowing into the NOx storage reduction catalyst 32.
- the NOx / lambda sensor 45 is provided on the downstream side of the filter 33, and detects the NOx value and lambda value (hereinafter also referred to as excess air ratio) of the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst 32.
- the ECU 50 performs various controls of the engine 10 and the like, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, the sensor values of the sensors 40 to 46 are input to the ECU 50.
- the ECU 50 also includes a filter regeneration control unit 51, a SOx purge control unit 60, a SOx purge prohibition processing unit 53, a heat retention mode control unit 55, a NOx purge control unit 70, a MAF follow-up control unit 80, an injection amount.
- the learning correction unit 90 and the MAF correction coefficient calculation unit 95 are included as some functional elements. Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 50 which is an integral hardware, but any one of these may be provided in separate hardware.
- the filter regeneration control unit 51 estimates the PM accumulation amount of the filter 33 from the travel distance of the vehicle or the differential pressure across the filter detected by a differential pressure sensor (not shown), and the estimated PM accumulation amount exceeds a predetermined upper limit threshold. And the forced regeneration flag F DPF is turned on (see time t 1 in FIG. 2). When the forced regeneration flag F DPF is turned on, an instruction signal for executing exhaust pipe injection is transmitted to the exhaust pipe injection device 34, or an instruction signal for executing post injection to each injector 11 is transmitted. The exhaust temperature is raised to the PM combustion temperature (for example, about 550 ° C.).
- the forced regeneration flag F DPF is, PM deposition estimation amount is turned off drops to a predetermined lower limit threshold indicating the burn off (determination threshold value) (see time t 2 in FIG. 2).
- the SOx purge control unit 60 is an example of the catalyst regeneration control unit of the present disclosure, and makes the exhaust gas rich and raises the exhaust gas temperature to a sulfur desorption temperature (for example, about 600 ° C.). Is recovered from SOx poisoning (hereinafter, this control is referred to as SOx purge control).
- FIG. 2 shows a timing chart of the SOx purge control of this embodiment.
- the SOx purge control is started when the filter regeneration flag F DPF is turned off upon completion of the filter regeneration control, and when the SOx purge flag F SP is turned on while a heat retention mode flag F SPK described later is turned off (FIG. 2). see time t 2).
- the enrichment by the SOx purge control is performed by adjusting the excess air ratio to the lean side from the theoretical air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
- SOx purge lean control for reducing to 1 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the first target excess air ratio to the second target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) This is realized by using together with the SOx purge rich control that lowers to .9). Details of the SOx purge lean control and the SOx purge rich control will be described below.
- FIG. 3 is a block diagram illustrating a process for setting the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control.
- the first target excess air ratio setting map 61 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q (the fuel injection amount of the engine 10), and the engine speed Ne, the accelerator opening Q,
- the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt (first target excess air ratio) at the time of SOx purge lean control corresponding to is preset based on experiments or the like.
- the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt at the time of SOx purge lean control is read from the first target excess air ratio setting map 61 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and is sent to the MAF target value calculation unit 62. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 62 calculates the MAF target value MAF SPL_Trgt during the SOx purge lean control based on the following formula (1).
- Equation (1) Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later, Ro Fuel represents fuel specific gravity, AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio, and Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
- MAF target value MAF SPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 62, when the SOx purge flag F SP is turned on (see time t 2 in FIG. 2) is input to the lamp unit 63.
- the ramp processing unit 63 reads the ramp coefficient from the + ramp coefficient map 63A and the ⁇ ramp coefficient map 63B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and calculates the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added. Input to the valve control unit 64.
- the valve control unit 64 throttles the intake throttle valve 16 to the close side and opens the EGR valve 24 to the open side so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF target ramp value MAF SPL_Trgt_Ramp. Execute control.
- the MAF target value MAF SPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ SPL_Trgt read from the first target excess air ratio setting map 61 and the fuel injection amount of each injector 11,
- the air system operation is feedback-controlled based on the MAF target value MAF SPL_Trgt .
- the MAF target value MAF SPL_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. The influence of individual differences can be effectively eliminated.
- FIG. 4 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q SPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in SOx purge rich control.
- the second target excess air ratio setting map 65 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and at the time of SOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
- the excess air ratio target value ⁇ SPR_Trgt (second target excess air ratio) is set in advance based on experiments or the like.
- the excess air ratio target value ⁇ SPR_Trgt at the time of SOx purge rich control is read from the second target excess air ratio setting map 65 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and an injection quantity target value calculation unit 66. Further, the injection amount target value calculation unit 66 calculates the target injection amount Q SPR_Trgt during the SOx purge rich control based on the following formula (2).
- MAF SPL_Trgt MAF SPL_Trgt ⁇ Maf_corr / ( ⁇ SPR_Trgt ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto ) ⁇ Q fnl_corrd (2)
- MAF SPL_Trgt is the MAF target value at the SOx purge lean, and is input from the above-described MAF target value calculation unit 62.
- Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later
- Ro Fuel is fuel specific gravity
- AFR sto is a theoretical air-fuel ratio
- Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
- the target injection amount Q SPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 66 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust pipe injector 34 or each injector 11 when a SOx purge rich flag F SPR described later is turned on.
- the target injection amount Q SPR_Trgt is set based on the air excess rate target value ⁇ SPR_Trgt read from the second target air excess rate setting map 65 and the fuel injection amount of each injector 11. It has become.
- the sensor value of the lambda sensor is not used.
- the exhaust can be effectively reduced to a desired excess air ratio required for SOx purge rich control.
- the target injection amount Q SPR_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. Etc. can be effectively eliminated.
- the heat retention mode control is performed to maintain the exhaust gas temperature at the filter regeneration control temperature lower than the target temperature of the SOx purge control. It has become.
- the air system since the air system is open loop controlled, when the heat retention mode control is returned to the SOx purge control, the air system is switched from the open loop control to the feedback control, and the actual MAF value becomes the MAF target value MAF SPL_Trgt for a predetermined period. It becomes a state that cannot follow.
- the MAF target value MAF SPL_Trgt of the above formula (2) is switched to the actual MAF value MAF_Act detected by the MAF sensor 40. Based on (3), the target injection amount Q SPR_Trgt is set.
- the logic for switching the MAF target value MAF SPL_Trgt to the actual MAF value MAF_Act is not limited to returning from the heat retention mode control to the SOx purge control, but when starting the SOx purge control from the filter regeneration control, that is, SOx. You may comprise so that SOx purge rich control may be implemented only using Numerical formula (3) over the period from the start to the end of purge control. Further, the logic may be configured to be applied only for a predetermined period from the start or restart of the SOx purge control until the air flow rate is stabilized.
- the exhaust temperature (hereinafter also referred to as catalyst temperature) flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst 32 during the SOx purge control is the SOx that performs exhaust pipe injection or post injection as shown at times t 2 to t 4 in FIG.
- the purge rich flag F SPR is controlled by alternately switching on / off (rich / lean).
- the SOx purge rich flag FSPR is turned off, the catalyst temperature is lowered by stopping the exhaust pipe injection or the post injection (hereinafter, this period is referred to as an interval TF_INT ).
- the injection period TF_INJ is set by reading values corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q from an injection period setting map (not shown) created in advance by experiments or the like.
- an injection period required to reliably reduce the excess air ratio of exhaust gas obtained in advance through experiments or the like to the second target excess air ratio is set according to the operating state of the engine 10. ing.
- the interval T F_INT is set by feedback control when the SOx purge rich flag F SPR at which the catalyst temperature is highest is switched from on to off. Specifically, the proportional control for changing the input signal in proportion to the deviation ⁇ T between the target catalyst temperature and the estimated catalyst temperature when the SOx purge rich flag FSPR is turned off, and the time integral value of the deviation ⁇ T are proportional. This is processed by PID control constituted by integral control for changing the input signal and differential control for changing the input signal in proportion to the time differential value of the deviation ⁇ T.
- the target catalyst temperature is set at a temperature at which SOx can be removed from the NOx storage reduction catalyst 32.
- the estimated catalyst temperature is, for example, the inlet temperature of the oxidation catalyst 31 detected by the first exhaust temperature sensor 43, and the oxidation catalyst 31. It may be estimated based on the exothermic reaction in the NOx occlusion reduction type catalyst 32 or the like.
- the SOx purge rich flag F SPR is also turned on.
- the interval TF_INT calculated by feedback during the SOx purge control is also reset once. That is, the first time immediately after the forced filter regeneration, exhaust pipe injection or post injection is executed according to the injection period TF_INJ_1 set in the injection period setting map (see times t 1 to t 2 in FIG. 5).
- the SOx purge control is started from the SOx purge rich control without performing the SOx purge lean control, the fuel gas consumption is promptly shifted to the SOx purge control without lowering the exhaust temperature that has been raised by the forced filter regeneration. Can be reduced.
- the injection period TF_INJ for raising the catalyst temperature and lowering the excess air ratio to the second target excess air ratio is set from the map referred to based on the operating state of the engine 10,
- the interval TF_INT for lowering the catalyst temperature is processed by PID control. This makes it possible to reliably reduce the excess air ratio to the target excess ratio while effectively maintaining the catalyst temperature during the SOx purge control within a desired temperature range necessary for the purge.
- the SOx purge prohibition processing unit 53 (see FIG. 1) (1) When the engine speed Ne exceeds a predetermined upper limit threshold value indicating an abnormal rotation, for example, (2) Injector For example, when the fuel injection amount 11 exceeds a predetermined injection amount upper limit threshold value indicating an abnormal injection, or (3) the catalyst temperature of the NOx storage reduction catalyst 32 is higher than the target temperature (PM combustion temperature) of the filter regeneration control. If any of the prohibition conditions when the temperature drops to a predetermined threshold temperature (for example, about 500 degrees) is satisfied, it is determined that “outside the SOx purgeable region” and the execution of the SOx purge control is prohibited. Yes.
- a predetermined threshold temperature for example, about 500 degrees
- the prohibition conditions are not limited to these three conditions, and other prohibition conditions that are not suitable for performing SOx purge, such as a system failure, can be added.
- the heat retention mode control unit 54 (see FIG. 1) is an example of the catalyst heat retention control means of the present disclosure, and at the end of filter regeneration control (at the start of SOx purge control) or during the execution of SOx purge control.
- the heat retention mode flag F SPK is turned on and the heat retention mode control is started.
- the heat retention mode control is performed by performing feedback control of the exhaust pipe injection amount and the post injection amount based on a predetermined heat retention target temperature lower than the SOx separation temperature, and performing open loop control of the air flow rate of the engine 10.
- the heat retention target temperature is set to, for example, the target temperature (PM combustion temperature) for filter regeneration control.
- the SOx purge control when it is determined that the SOx purge control starts or is “out of the SOx purgeable region”, the SOx purge control is prohibited and the heat retention mode control is performed. ing. As a result, useless SOx purge control is reliably suppressed, and it is possible to effectively prevent deterioration in fuel consumption, rapid increase in engine temperature, generation of white smoke, and the like. Further, during the prohibition (interruption) of the SOx purge control, the catalyst temperature is maintained at the PM combustion temperature by the heat retention mode control, so that it is possible to effectively reduce the fuel consumption when restarting the SOx purge control thereafter. .
- SOx purge control (1) SOx purge flag F from on the SP injection quantity of the exhaust pipe injection or post injection accumulated, when the amount of the cumulative injected has reached the predetermined upper limit threshold amount, of (2) SOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the engine 10 and the sensor value of the NOx / lambda sensor 45 as input signals.
- SOx purge flag F SP is terminated by turning off the (time t 4 in FIG. 2 , reference time t n in FIG. 5).
- the SOx purge control end condition is provided with the upper limit of the cumulative injection amount and the elapsed time
- the fuel consumption amount when the SOx purge does not progress due to a decrease in the exhaust temperature or the like. Can be effectively prevented from becoming excessive.
- the NOx purge control unit 70 is an example of the catalyst regeneration control means of the present disclosure, and makes NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32 in a rich atmosphere by detoxifying and releasing NOx stored in the NOx storage reduction catalyst 32. Control for recovering the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst 32 (hereinafter, this control is referred to as NOx purge control) is executed.
- the NOx purge flag F NP for starting the NOx purge control is turned on when the NOx emission amount per unit time is estimated from the operating state of the engine 10 and the estimated cumulative value ⁇ NOx obtained by accumulating this exceeds a predetermined threshold value ( reference time t 1 in FIG. 7).
- the NOx purification rate by the NOx occlusion reduction type catalyst 32 is calculated from the NOx emission amount upstream of the catalyst estimated from the operating state of the engine 10 and the NOx amount downstream of the catalyst detected by the NOx / lambda sensor 45.
- the NOx purge flag F NP is turned on.
- the enrichment by the NOx purge control is performed on the lean side of the excess air ratio from the stoichiometric air-fuel ratio equivalent value (about 1.0) from the time of steady operation (for example, about 1.5) by the air system control.
- NOx purge lean control for reducing to 3 target excess air ratio (for example, about 1.3) and injection system control to reduce the excess air ratio from the third target excess air ratio to the fourth target excess air ratio on the rich side (for example, about 0) .9) and NOx purge rich control for reducing the pressure to 9).
- the details of the NOx purge lean control and the NOx purge rich control will be described below.
- FIG. 8 is a block diagram showing a process for setting the MAF target value MAF NPL_Trgt during NOx purge lean control.
- the third target excess air ratio setting map 71 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and during NOx purge lean control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
- the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt (third excess air ratio) is set in advance based on experiments or the like.
- the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control is read from the third target excess air ratio setting map 71 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and is sent to the MAF target value calculation unit 72. Entered. Further, the MAF target value calculation unit 72 calculates the MAF target value MAF NPL_Trgt at the time of NOx purge lean control based on the following formula (4).
- MAF NPL_Trgt ⁇ NPL_Trgt ⁇ Q fnl_corrd ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto / Maf_corr (4)
- Q fnl_cord represents a learning-corrected fuel injection amount (excluding post-injection) described later
- Ro Fuel represents fuel specific gravity
- AFR sto represents a theoretical air-fuel ratio
- Maf_corr represents a MAF correction coefficient described later. Yes.
- the MAF target value MAF NPL_Trgt calculated by the MAF target value calculation unit 72 is input to the ramp processing unit 73 when the NOx purge flag F NP is turned on (see time t 1 in FIG. 7).
- the ramp processing unit 73 reads the ramp coefficient from the + ramp coefficient map 73A and the ⁇ ramp coefficient map 73B using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and obtains the MAF target ramp value MAF NPL_Trgt_Ramp to which the ramp coefficient is added. Input to the valve control unit 74.
- the valve control unit 74 is an example of an air system control unit of the present disclosure, and closes the intake throttle valve 16 so that the actual MAF value MAF Act input from the MAF sensor 40 becomes the MAF target ramp value MAF NPL_Trgt_Ramp. At the same time, feedback control is performed to open the EGR valve 24 to the open side.
- the MAF target value MAF NPL_Trgt is set based on the excess air ratio target value ⁇ NPL_Trgt read from the third target excess air ratio setting map 71 and the fuel injection amount of each injector 11,
- the air system operation is feedback-controlled based on the MAF target value MAF NPL_Trgt .
- the MAF target value MAF NPL_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. Etc. can be effectively eliminated.
- FIG. 9 is a block diagram showing processing for setting the target injection amount Q NPR_Trgt (injection amount per unit time) of exhaust pipe injection or post injection in NOx purge rich control.
- the fourth target excess air ratio setting map 75 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and during NOx purge rich control corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
- the air excess rate target value ⁇ NPR_Trgt (fourth target air excess rate) is set in advance based on experiments or the like.
- the excess air ratio target value ⁇ NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control is read from the fourth target excess air ratio setting map 75 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and the injection amount target value calculation section 76 is performed. Is input. Further, the injection amount target value calculation unit 76 calculates a target injection amount Q NPR_Trgt at the time of NOx purge rich control based on the following formula (5).
- MAF NPL_Trgt MAF NPL_Trgt ⁇ Maf_corr / ( ⁇ NPR_Target ⁇ Ro Fuel ⁇ AFR sto ) ⁇ Q fnl_corrd (5)
- MAF NPL_Trgt is a NOx purge lean MAF target value, and is input from the above-described MAF target value calculation unit 72.
- Q fnl_cord is a fuel injection amount (excluding post-injection) before application of learning corrected MAF tracking control described later
- Ro Fuel is fuel specific gravity
- AFR sto is a theoretical air-fuel ratio
- Maf_corr is a MAF correction coefficient described later. Show.
- the target injection amount Q NPR_Trgt calculated by the injection amount target value calculation unit 76 is transmitted as an injection instruction signal to the exhaust pipe injector 34 or each injector 11 when the NOx purge flag F NP is turned on (time t in FIG. 7). 1 ). This transmission of the injection instruction signal is continued until the NOx purge flag F NP is turned off (time t 2 in FIG. 7) by the end determination of NOx purge control described later.
- the target injection amount Q NPR_Trgt is set based on the air excess rate target value ⁇ NPR_Trgt read from the fourth target air excess rate setting map 75 and the fuel injection amount of each injector 11. It has become.
- the sensor value of the lambda sensor is not used. It is possible to effectively reduce the exhaust gas to a desired excess air ratio required for NOx purge rich control.
- the target injection amount Q NPR_Trgt can be set by feedforward control, and the aging deterioration and characteristic change of each injector 11 can be achieved. Etc. can be effectively eliminated.
- NOx purge control (1) when the NOx purge flag F NP is turned on, the amount of exhaust pipe injection or post injection is accumulated, and when this cumulative injection amount reaches a predetermined upper limit threshold amount, (2) NOx purge control When the elapsed time counted from the start reaches a predetermined upper threshold time, (3) calculation is performed based on a predetermined model formula including the operating state of the engine 10 and the sensor value of the NOx / lambda sensor 45 as input signals.
- the NOx purge flag F NP is turned off and the process is terminated (time t 2 in FIG. 7). reference).
- the cumulative injection amount and the upper limit of the elapsed time are provided in the end condition of the NOx purge control, so that the fuel consumption amount is reduced when the NOx purge is not successful due to a decrease in the exhaust temperature or the like. It is possible to reliably prevent the excess.
- the MAF follow-up control unit 80 includes (1) a period for switching from a lean state in normal operation to a rich state by SOx purge control or NOx purge control, and (2) lean in normal operation from a rich state by SOx purge control or NOx purge control. During the switching period to the state, control (MAF follow-up control) for correcting the fuel injection timing and the fuel injection amount of each in-cylinder injector 11 according to the MAF change is executed.
- the injection amount learning correction unit 90 includes a learning correction coefficient calculation unit 91 and an injection amount correction unit 92.
- the learning correction coefficient calculation unit 91 is based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 during the lean operation of the engine 10 and the estimated lambda value ⁇ Est, and the learning correction coefficient F for the fuel injection amount. Calculate Corr .
- the HC concentration in the exhaust is very low, so that the change in the exhaust lambda value due to the oxidation reaction of HC at the oxidation catalyst 31 is negligibly small. Therefore, the actual lambda value ⁇ Act in the exhaust gas that passes through the oxidation catalyst 31 and is detected by the downstream NOx / lambda sensor 45 matches the estimated lambda value ⁇ Est in the exhaust gas discharged from the engine 10.
- step S300 based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, it is determined whether or not the engine 10 is in a lean operation state. If it is in the lean operation state, the process proceeds to step S310 to start the calculation of the learning correction coefficient.
- the estimated lambda value ⁇ Est is estimated and calculated from the operating state of the engine 10 according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q. Further, the correction sensitivity coefficient K 2 is read the actual lambda value lambda Act detected by the NOx / lambda sensor 45 from the correction sensitivity coefficient map 91A shown in FIG. 10 as an input signal.
- step S320 it is determined whether or not the absolute value
- step S330 it is determined whether the learning prohibition flag FPro is off.
- Whether or not the engine 10 is in a transient operation state is determined based on, for example, the time change amount of the actual lambda value ⁇ Act detected by the NOx / lambda sensor 45 when the time change amount is larger than a predetermined threshold value. What is necessary is just to determine with a transient operation state.
- step S340 the learning value map 91B (see FIG. 10) referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q is updated to the learning value F CorrAdpt calculated in step S310. More specifically, on the learning value map 91B, a plurality of learning areas divided according to the engine speed Ne and the accelerator opening Q are set. These learning regions are preferably set to have a narrower range as the region is used more frequently and to be wider as a region is used less frequently. As a result, learning accuracy is improved in regions where the usage frequency is high, and unlearning can be effectively prevented in regions where the usage frequency is low.
- the learning correction coefficient F Corr is input to the injection amount correction unit 92 shown in FIG.
- the injection amount correction unit 92 multiplies each basic injection amount of pilot injection Q Pilot , pre-injection Q Pre , main injection Q Main , after-injection Q After , and post-injection Q Post by a learning correction coefficient F Corr. The injection amount is corrected.
- MAF correction coefficient calculating unit 95 MAF is used to set the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt during SOx purge control and the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control A correction coefficient Maf_corr is calculated.
- the fuel injection amount of each injector 11 is corrected based on the error ⁇ between the actual lambda value ⁇ Act and the estimated lambda value ⁇ Est detected by the NOx / lambda sensor 45.
- the factor of error ⁇ is not necessarily only the effect of the difference between the commanded injection amount and the actual injection amount for each injector 11. That is, there is a possibility that the error of not only each injector 11 but also the MAF sensor 40 affects the lambda error ⁇ .
- FIG. 12 is a block diagram showing the setting process of the MAF correction coefficient Maf_corr by the MAF correction coefficient calculation unit 95.
- the correction coefficient setting map 96 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q.
- the MAF indicating the sensor characteristics of the MAF sensor 40 corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q is shown in FIG.
- the correction coefficient Maf_corr is set in advance based on experiments or the like.
- the MAF correction coefficient calculation unit 95 reads the MAF correction coefficient Maf_corr from the correction coefficient setting map 96 using the engine speed Ne and the accelerator opening Q as input signals, and outputs the MAF correction coefficient Maf_corr to the MAF target value calculation unit 62, 72 and the injection amount target value calculation units 66 and 76.
- SOx purge control when the MAF target value MAF SPL_Trgt and the target injection amount Q SPR_Trgt, the setting of the MAF target value MAF NPL_Trgt and the target injection amount Q NPR_Trgt during NOx purge control effectively the sensor characteristics of the MAF sensor 40 It becomes possible to reflect.
- the exhaust purification system and the catalyst regeneration method according to the present invention have an effect of effectively suppressing an increase in the time required for SOx purge and preventing deterioration of fuel consumption and excessive exhaust temperature rise, and an internal combustion engine. This is useful in that it effectively purifies the exhaust discharged from the air.
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Abstract
NOx還元型触媒32と、MAFセンサ40と、目標吸入空気量に基づいて吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、目標吸入空気量に基づいて目標噴射増加量を設定すると共に、目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用するSOxパージ制御部60と、SOxパージ制御を禁止するSOxパージ禁止処理部53と、SOxパージ制御の禁止期間に、空気系をオープンループ制御すると共に燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる保温モード制御部55とを備え、SOxパージ制御部60は、保温モード制御の終了からSOxパージ制御を開始する場合、目標吸入空気量を実吸入空気量に切り替えて噴射系制御を実施する。
Description
本発明は、排気浄化システム及び触媒再生方法に関する。
従来、内燃機関から排出される排気中の窒素化合物(以下、NOx)を還元浄化する触媒として、NOx吸蔵還元型触媒が知られている。NOx吸蔵還元型触媒は、排気がリーン雰囲気のときに排気中に含まれるNOxを吸蔵すると共に、排気がリッチ雰囲気のときに排気中に含まれる炭化水素で吸蔵していたNOxを還元浄化により無害化して放出する。このため、触媒のNOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵能力を回復させるべく、ポスト噴射や排気管噴射によって排気をリッチ状態にする所謂NOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献1参照)。
また、NOx吸蔵還元型触媒には、排気中に含まれる硫黄酸化物(以下、SOx)も吸蔵される。SOx吸蔵量が増加すると、NOx吸蔵還元型触媒のNOx浄化能力を低下させる課題がある。このため、SOx吸蔵量が所定量に達した場合は、NOx吸蔵還元型触媒からSOxを離脱させてS被毒から回復させるべく、ポスト噴射や排気管噴射によって上流側の酸化触媒に未燃燃料を供給して排気温度をSOx離脱温度まで上昇させる所謂SOxパージを定期的に行う必要がある(例えば、特許文献2参照)。
この種の装置として、SOxパージを実施する際に、吸入空気量を減少させる空気系制御と、燃料噴射量を増加させる噴射系制御とを併用するものが知られている。空気系制御の一例としては、エンジンの運転状態等に基づいて設定される第1目標空気過剰率(例えば、約1.3)から目標吸入空気量を求めると共に、この目標吸入空気量に基づいて吸入空気量をフィードバック制御することで実施される。また、噴射系制御の一例としては、例えば、エンジンの運転状態等に基づいて設定される第2目標空気過剰率(例えば、約0.9)及び、上述の目標吸入空気量等から目標噴射増加量を求めると共に、この目標噴射増加量に基づいて排気管噴射量やポスト噴射量をフィードバック制御することで実施される。
ところで、SOxパージ中に、エンジン回転数の急上昇等、所定の禁止条件が成立した場合は、SOxパージの実施を禁止或は中断することが好ましい。しかしながら、ポスト噴射や排気管噴射を完全に停止させると触媒温度が低下するため、その後のSOxパージ再開時に燃料消費量が過剰となり、触媒過昇温や燃費の悪化を招く課題がある。このため、SOxパージの禁止或いは中断期間は、空気系制御をオープンループ制御に切り替えると共に、ポスト噴射又は排気管噴射を所定の噴射量で継続させて、触媒温度をSOx離脱温度よりも低い所望の高温状態に維持させる保温モードを実施することが好ましい。
ところで、保温モード中にSOxパージの禁止条件が不成立となり、SOxパージを再開する場合は、空気系がオープンループ制御からフィードバック制御に切り替わることになる。このため、上述の目標吸入空気量に基づいた空気系制御を実施しても、SOxパージの再開から所定期間は、実吸入空気量が目標吸入空気量に追従でききない課題がある。さらに、このような状態で、目標吸入空気量から設定される噴射増加量を用いた噴射系制御を実施しても、排気空気過剰率をSOxパージに必要な第2目標空気過剰率まで効果的に低下させられない課題もある。その結果、SOxパージに要する時間が長くなり、燃費の悪化や排気過昇温による触媒熱劣化等を引き起こす可能性がある。
本開示の排気浄化システム及び触媒再生方法は、SOxパージの所要時間が長くなることを効果的に抑制して、燃費悪化や排気過昇温を防止することを目的とする。
本開示の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられて排気中の窒素化合物を浄化するNOx吸蔵還元型触媒と、前記内燃機関の実吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるのに必要な目標吸入空気量を設定すると共に、当該目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、前記目標吸入空気量に基づいて排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるのに必要な目標噴射増加量を設定すると共に、当該目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止手段と、前記禁止手段により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御すると共に、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温制御手段と、を備え、前記触媒再生制御手段は、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記吸入空気量検出手段で検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する。
また、本開示の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれる窒素化合物を吸蔵・還元するNOx吸蔵還元型触媒と、前記内燃機関から排出される排気の空燃比を制御する制御ユニットと、前記内燃機関の実吸入空気量を検出する流量センサとを備える排気浄化システムであって、前記制御ユニットは、以下の処理を実行するように動作し:
排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるための吸入空気量である目標吸入空気量を前記内燃機関の運転状態に基づいて設定するとともに、前記目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるための燃料噴射量までの増加量である目標噴射増加量を前記目標吸入空気量に基づいて設定するとともに、前記目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生処理;
前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止処理;及び
前記禁止処理により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御するとともに、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温処理、
前記制御ユニットは、前記触媒再生処理を実行するに際して、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記流量センサで検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する。
排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるための吸入空気量である目標吸入空気量を前記内燃機関の運転状態に基づいて設定するとともに、前記目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるための燃料噴射量までの増加量である目標噴射増加量を前記目標吸入空気量に基づいて設定するとともに、前記目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生処理;
前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止処理;及び
前記禁止処理により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御するとともに、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温処理、
前記制御ユニットは、前記触媒再生処理を実行するに際して、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記流量センサで検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する。
本開示の触媒再生方法は、内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれる窒素化合物を吸蔵・還元するNOx吸蔵還元型触媒を備える排気浄化システムにおける触媒回復方法であって、排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるための吸入空気量である目標吸入空気量を前記内燃機関の運転状態に基づいて設定するとともに、前記目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるための燃料噴射量までの増加量である目標噴射増加量を前記目標吸入空気量に基づいて設定するとともに、前記目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生処理;前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止処理;及び前記禁止処理により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御するとともに、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温処理、を含み、前記触媒再生処理を実行するに際して、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記流量センサで検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する。
本開示の排気浄化システム及び触媒再生方法によれば、SOxパージの所要時間が長くなることを効果的に抑制して、燃費悪化や排気過昇温を防止することができる。
以下、添付図面に基づいて、本開示の一実施形態に係る排気浄化システムを説明する。
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の各気筒には、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒内に直接噴射するインジェクタ11がそれぞれ設けられている。これら各インジェクタ11の燃料噴射量や燃料噴射タイミングは、電子制御ユニット(以下、ECUという)50から入力される指示信号に応じてコントロールされる。
エンジン10の吸気マニホールド10Aには新気を導入する吸気通路12が接続され、排気マニホールド10Bには排気を外部に導出する排気通路13が接続されている。吸気通路12には、吸気上流側から順にエアクリーナ14、吸入空気量センサ(以下、MAFセンサという)40、可変容量型過給機20のコンプレッサ20A、インタークーラ15、吸気スロットルバルブ16等が設けられている。排気通路13には、排気上流側から順に可変容量型過給機20のタービン20B、排気後処理装置30等が設けられている。エンジン10には、エンジン回転数センサ41、アクセル開度センサ42、ブースト圧センサ46が取り付けられている。
なお、本実施形態の説明では、エンジンの吸入空気量(吸気流量(Suction Air Flow))を測定・検出する吸入空気量センサとして、質量流量(Mass Air Flow)を測定・検出するMAFセンサ40を用いるものとするが、エンジンの吸気流量を測定・検出することができれば、MAFセンサ40とは異なるタイプの流量(Air Flow)センサ、あるいは流量センサに代わる手段を用いてもよい。
EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置21は、排気マニホールド10Bと吸気マニホールド10Aとを接続するEGR通路22と、EGRガスを冷却するEGRクーラ23と、EGR量を調整するEGRバルブ24とを備えている。
排気後処理装置30は、ケース30A内に排気上流側から順に酸化触媒31、NOx吸蔵還元型触媒32、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという)33を配置して構成されている。また、酸化触媒31よりも上流側の排気通路13には、ECU50から入力される指示信号に応じて、排気通路13内に未燃燃料(主に炭化水素(HC))を噴射する排気管噴射装置34が設けられている。
酸化触媒31は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面に酸化触媒成分を担持して形成されている。酸化触媒31は、排気管噴射装置34又はインジェクタ11のポスト噴射によって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気温度を上昇させる。
NOx吸蔵還元型触媒32は、例えば、ハニカム構造体等のセラミック製担体表面にアルカリ金属等を担持して形成されている。このNOx吸蔵還元型触媒32は、排気空燃比がリーン状態のときに排気中のNOxを吸蔵すると共に、排気空燃比がリッチ状態のときに排気中に含まれる還元剤(HC等)で吸蔵したNOxを還元浄化する。
フィルタ33は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ33は、排気中の粒子状物質(PM)を隔壁の細孔や表面に捕集すると共に、PM堆積推定量が所定量に達すると、これを燃焼除去するいわゆるフィルタ強制再生が実行される。フィルタ強制再生は、排気管噴射又はポスト噴射によって上流側の酸化触媒31に未燃燃料を供給し、フィルタ33に流入する排気温度をPM燃焼温度まで昇温することで行われる。
第1排気温度センサ43は、酸化触媒31よりも上流側に設けられており、酸化触媒31に流入する排気温度を検出する。第2排気温度センサ44は、酸化触媒31とNOx吸蔵還元型触媒32との間に設けられており、NOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度を検出する。NOx/ラムダセンサ45は、フィルタ33よりも下流側に設けられており、NOx吸蔵還元型触媒32を通過した排気のNOx値及びラムダ値(以下、空気過剰率ともいう)を検出する。
ECU50は、エンジン10等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ECU50にはセンサ類40~46のセンサ値が入力される。また、ECU50は、フィルタ再生制御部51と、SOxパージ制御部60と、SOxパージ禁止処理部53と、保温モード制御部55と、NOxパージ制御部70と、MAF追従制御部80と、噴射量学習補正部90と、MAF補正係数演算部95とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU50に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
[フィルタ強制再生制御]
フィルタ再生制御部51は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ33のPM堆積量を推定すると共に、このPM堆積推定量が所定の上限閾値を超えると強制再生フラグFDPFをオンにする(図2の時刻t1参照)。強制再生フラグFDPFがオンにされると、排気管噴射装置34に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各インジェクタ11にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をPM燃焼温度(例えば、約550℃)まで昇温させる。この強制再生フラグFDPFは、PM堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値(判定閾値)まで低下するとオフにされる(図2の時刻t2参照)。なお、強制再生フラグFDPFをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ強制再生開始(FDPF=1)からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。
フィルタ再生制御部51は、車両の走行距離、あるいは図示しない差圧センサで検出されるフィルタ前後差圧からフィルタ33のPM堆積量を推定すると共に、このPM堆積推定量が所定の上限閾値を超えると強制再生フラグFDPFをオンにする(図2の時刻t1参照)。強制再生フラグFDPFがオンにされると、排気管噴射装置34に排気管噴射を実行させる指示信号が送信されるか、あるいは、各インジェクタ11にポスト噴射を実行させる指示信号が送信されて、排気温度をPM燃焼温度(例えば、約550℃)まで昇温させる。この強制再生フラグFDPFは、PM堆積推定量が燃焼除去を示す所定の下限閾値(判定閾値)まで低下するとオフにされる(図2の時刻t2参照)。なお、強制再生フラグFDPFをオフにする判定閾値は、例えば、フィルタ強制再生開始(FDPF=1)からの上限経過時間や上限累積噴射量を基準にしてもよい。
[SOxパージ制御]
SOxパージ制御部60は、本開示の触媒再生制御手段の一例であって、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度(例えば、約600℃)まで上昇させて、NOx吸蔵還元型触媒32をSOx被毒から回復させる制御(以下、この制御をSOxパージ制御という)を実行する。
SOxパージ制御部60は、本開示の触媒再生制御手段の一例であって、排気をリッチ状態にして排気温度を硫黄離脱温度(例えば、約600℃)まで上昇させて、NOx吸蔵還元型触媒32をSOx被毒から回復させる制御(以下、この制御をSOxパージ制御という)を実行する。
図2は、本実施形態のSOxパージ制御のタイミングチャートを示している。SOxパージ制御は、フィルタ再生制御の終了によってフィルタ再生フラグFDPFがオフにされ、さらに、後述する保温モードフラグFSPKがオフの状態で、SOxパージフラグFSPがオンなると開始される(図2の時刻t2参照)。
本実施形態において、SOxパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時(例えば、約1.5)から理論空燃比相当値(約1.0)よりもリーン側の第1目標空気過剰率(例えば、約1.3)まで低下させるSOxパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第1目標空気過剰率からリッチ側の第2目標空気過剰率(例えば、約0.9)まで低下させるSOxパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、SOxパージリーン制御及び、SOxパージリッチ制御の詳細について説明する。
[SOxパージリーン制御の空気系制御]
図3は、SOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第1目標空気過剰率設定マップ61は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射量)に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgt(第1目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
図3は、SOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第1目標空気過剰率設定マップ61は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射量)に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgt(第1目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
まず、第1目標空気過剰率設定マップ61から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λSPL_Trgtが読み取られて、MAF目標値演算部62に入力される。さらに、MAF目標値演算部62では、以下の数式(1)に基づいてSOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtが演算される。
MAFSPL_Trgt=λSPL_Trgt×Qfnl_corrd×RoFuel×AFRsto/Maf_corr・・・(1)
数式(1)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
数式(1)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
MAF目標値演算部62によって演算されたMAF目標値MAFSPL_Trgtは、SOxパージフラグFSPがオン(図2の時刻t2参照)になるとランプ処理部63に入力される。ランプ処理部63は、+ランプ係数マップ63A及び-ランプ係数マップ63B からエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampをバルブ制御部64に入力する。
バルブ制御部64は、MAFセンサ40から入力される実MAF値MAFActがMAF目標ランプ値MAFSPL_Trgt_Rampとなるように、吸気スロットルバルブ16を閉側に絞ると共に、EGRバルブ24を開側に開くフィードバック制御を実行する。
このように、本実施形態では、第1目標空気過剰率設定マップ61から読み取られる空気過剰率目標値λSPL_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいてMAF目標値MAFSPL_Trgtを設定し、このMAF目標値MAFSPL_Trgtに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、MAF目標値MAFSPL_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等の影響を効果的に排除することができる。
また、MAF目標値MAFSPL_Trgtにエンジン10の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン10の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
[SOxパージリッチ制御の燃料噴射量設定]
図4は、SOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QSPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第2目標空気過剰率設定マップ65は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgt(第2目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
図4は、SOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QSPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第2目標空気過剰率設定マップ65は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgt(第2目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
まず、第2目標空気過剰率設定マップ65から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてSOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λSPR_Trgtが読み取られて、噴射量目標値演算部66に入力される。さらに、噴射量目標値演算部66では、以下の数式(2)に基づいてSOxパージリッチ制御時の目標噴射量QSPR_Trgtが演算される。
QSPR_Trgt=MAFSPL_Trgt×Maf_corr/(λSPR_Trgt×RoFuel×AFRsto)-Qfnl_corrd・・・(2)
数式(2)において、MAFSPL_TrgtはSOxパージリーン時のMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部62から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
数式(2)において、MAFSPL_TrgtはSOxパージリーン時のMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部62から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
噴射量目標値演算部66によって演算された目標噴射量QSPR_Trgtは、後述するSOxパージリッチフラグFSPRがオンになると、排気管噴射装置34又は、各インジェクタ11に噴射指示信号として送信される。
このように、本実施形態では、第2目標空気過剰率設定マップ65から読み取られる空気過剰率目標値λSPR_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量QSPR_Trgtを設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をSOxパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、目標噴射量QSPR_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
ところで、SOxパージ制御の実施中に、後述する所定の禁止条件が成立すると、排気温度をSOxパージ制御の目標温度よりも低いフィルタ再生制御時の温度に維持させる保温モード制御が実施されるようになっている。保温モード制御は、空気系がオープンループ制御されるため、保温モード制御からSOxパージ制御に復帰すると、空気系がオープンループ制御からフィードバック制御に切り替わり、所定期間は実MAF値がMAF目標値MAFSPL_Trgtに追従できない状態となる。その結果、MAF目標値MAFSPL_Trgtを用いる上述の数式(2)に基づいて目標噴射量QSPR_Trgtを設定するSOxパージリッチ制御を実施しても、排気を目標とする空気過剰率目標値λSPR_Trgtまで効果的に低下させられず、SOxパージ制御に要する時間が長くなってしまう可能性がある。
そこで、本実施形態では、保温モード制御からSOxパージ制御に復帰した場合は、上述の数式(2)のMAF目標値MAFSPL_TrgtをMAFセンサ40で検出される実MAF値MAF_Actに切り替える以下の数式(3)に基づいて、目標噴射量QSPR_Trgtを設定するように構成されている。
QSPR_Trgt=MAF_Act×Maf_corr/(λSPR_Trgt×RoFuel×AFRsto)-Qfnl_corrd・・・(3)
なお、MAF目標値MAFSPL_Trgtを実MAF値MAF_Actに切り替える当該ロジックは、保温モード制御からSOxパージ制御に復帰した場合に限定されず、フィルタ再生制御からSOxパージ制御を開始する場合、すなわち、SOxパージ制御の開始から終了に至る期間に亘って数式(3)のみを用いてSOxパージリッチ制御を実施するように構成してもよい。また、当該ロジックをSOxパージ制御の開始時或は再開時から空気流量が安定するまでの所定期間に限定して適用するように構成してもよい。
なお、MAF目標値MAFSPL_Trgtを実MAF値MAF_Actに切り替える当該ロジックは、保温モード制御からSOxパージ制御に復帰した場合に限定されず、フィルタ再生制御からSOxパージ制御を開始する場合、すなわち、SOxパージ制御の開始から終了に至る期間に亘って数式(3)のみを用いてSOxパージリッチ制御を実施するように構成してもよい。また、当該ロジックをSOxパージ制御の開始時或は再開時から空気流量が安定するまでの所定期間に限定して適用するように構成してもよい。
[SOxパージ制御の触媒温度調整制御]
SOxパージ制御中にNOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度(以下、触媒温度ともいう)は、図2の時刻t2~t4に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフ(リッチ・リーン)を交互に切り替えることで制御される。SOxパージリッチフラグFSPRがオン(FSPR=1)にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する(以下、この期間を噴射期間TF_INJという)。一方、SOxパージリッチフラグFSPRがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する(以下、この期間をインターバルTF_INTという)。
SOxパージ制御中にNOx吸蔵還元型触媒32に流入する排気温度(以下、触媒温度ともいう)は、図2の時刻t2~t4に示すように、排気管噴射又はポスト噴射を実行するSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフ(リッチ・リーン)を交互に切り替えることで制御される。SOxパージリッチフラグFSPRがオン(FSPR=1)にされると、排気管噴射又はポスト噴射によって触媒温度は上昇する(以下、この期間を噴射期間TF_INJという)。一方、SOxパージリッチフラグFSPRがオフにされると、排気管噴射又はポスト噴射の停止によって触媒温度は低下する(以下、この期間をインターバルTF_INTという)。
本実施形態において、噴射期間TF_INJは、予め実験等により作成した噴射期間設定マップ(不図示)からエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに対応する値を読み取ることで設定される。この噴射時間設定マップには、予め実験等によって求めた排気の空気過剰率を第2目標空気過剰率まで確実に低下させるのに必要となる噴射期間が、エンジン10の運転状態に応じて設定されている。
インターバルTF_INTは、触媒温度が最も高くなるSOxパージリッチフラグFSPRがオンからオフに切り替えられた際に、フィードバック制御によって設定される。具体的には、SOxパージリッチフラグFSPRがオフされた際の目標触媒温度と推定触媒温度との偏差ΔTに比例して入力信号を変化させる比例制御と、偏差ΔTの時間積分値に比例して入力信号を変化させる積分制御と、偏差ΔTの時間微分値に比例して入力信号を変化させる微分制御とで構成されるPID制御によって処理される。目標触媒温度は、NOx吸蔵還元型触媒32からSOxを離脱可能な温度で設定され、推定触媒温度は、例えば、第1排気温度センサ43で検出される酸化触媒31の入口温度と、酸化触媒31及びNOx吸蔵還元型触媒32の内部での発熱反応等に基づいて推定すればよい。
図5の時刻t1に示すように、フィルタ再生フラグFDPF及び、保温モードフラグFSPKのオフによってSOxパージフラグFSPがオンされると、SOxパージリッチフラグFSPRもオンにされ、さらに前回のSOxパージ制御時にフィードバック計算されたインターバルTF_INTも一旦リセットされる。すなわち、フィルタ強制再生直後の初回は、噴射期間設定マップで設定した噴射期間TF_INJ_1に応じて排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図5の時刻t1~t2参照)。このように、SOxパージリーン制御を行うことなくSOxパージリッチ制御からSOxパージ制御を開始するので、フィルタ強制再生で上昇した排気温度を低下させることなく、速やかにSOxパージ制御に移行され、燃料消費量を低減することができる。
次いで、噴射期間TF_INJ_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオフになると、PID制御によって設定されたインターバルTF_INT_1が経過するまで、SOxパージリッチフラグFSPRはオフとされる(図5の時刻t2~t3参照)。さらに、インターバルTF_INT_1の経過によってSOxパージリッチフラグFSPRがオンにされると、再び噴射期間TF_INJ_2に応じた排気管噴射又はポスト噴射が実行される(図5の時刻t3~t4参照)。その後、これらSOxパージリッチフラグFSPRのオン・オフの切り替えは、後述するSOxパージ制御の終了判定によってSOxパージフラグFSPがオフ(図5の時刻tn参照)にされるまで繰り返し実行される。
このように、本実施形態では、触媒温度を上昇させると共に空気過剰率を第2目標空気過剰率まで低下させる噴射期間TF_INJをエンジン10の運転状態に基づいて参照されるマップから設定すると共に、触媒温度を降下させるインターバルTF_INTをPID制御によって処理するようになっている。これにより、SOxパージ制御中の触媒温度をパージに必要な所望の温度範囲に効果的に維持しつつ、空気過剰率を目標過剰率まで確実に低下させることが可能になる。
[SOxパージ制御の禁止判定]
エンジン回転数Neが非常に高い状態やインジェクタ11の燃料噴射量が非常に多い状態でSOxパージ制御を実施すると、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、NOx吸蔵還元型触媒32の温度が低下した状態で未燃燃料を供給すると、炭化水素(HC)が触媒を素通りして排出される現象、所謂HCスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題もある。
エンジン回転数Neが非常に高い状態やインジェクタ11の燃料噴射量が非常に多い状態でSOxパージ制御を実施すると、エンジン温度の急上昇を招く可能性がある。また、NOx吸蔵還元型触媒32の温度が低下した状態で未燃燃料を供給すると、炭化水素(HC)が触媒を素通りして排出される現象、所謂HCスリップの増加によって白煙等の発生を招く課題もある。
これらの現象を防止すべく、SOxパージ禁止処理部53(図1参照)は、(1)エンジン回転数Neが、例えば回転異常を示す所定の回転数上限閾値を超えた場合、(2)インジェクタ11の燃料噴射量が、例えば、噴射異常を示す所定の噴射量上限閾値を超えた場合又は、(3)NOx吸蔵還元型触媒32の触媒温度がフィルタ再生制御の目標温度(PM燃焼温度)よりも低い所定の閾値温度(例えば、約500度)まで低下した場合の何れかの禁止条件が成立すると、「SOxパージ可能領域外」と判定し、SOxパージ制御の実施を禁止するようになっている。より詳しくは、SOxパージ制御の開始時或は実施中に、これら禁止条件(1)~(3)の何れかが成立し、「SOxパージ可能領域外」と判定された場合は、後述する保温モード制御が実施される一方、これら禁止条件(1)~(3)の何れもが成立しない場合は、「SOxパージ可能領域内」と判定して、SOxパージ制御の実施を許可するようになっている。
なお、禁止条件はこれら3条件に限定されず、システム故障等、SOxパージの実施に適さない他の禁止条件を追加することも可能である。
[保温モード制御]
保温モード制御部54(図1参照)は、本開示の触媒保温制御手段の例であって、フィルタ再生制御の終了時(SOxパージ制御の開始時)、或は、SOxパージ制御の実施中に上述の禁止条件(1)~(3)の何れかが成立すると、保温モードフラグFSPKをオンにして保温モード制御を開始する。保温モード制御は、SOx離脱温度よりも低い所定の保温目標温度に基づいて排気管噴射量やポスト噴射量をフィードバック制御すると共に、エンジン10の空気流量をオープンループ制御することで実施される。本実施形態において、保温目標温度は、例えば、フィルタ再生制御の目標温度(PM燃焼温度)に設定されている。
保温モード制御部54(図1参照)は、本開示の触媒保温制御手段の例であって、フィルタ再生制御の終了時(SOxパージ制御の開始時)、或は、SOxパージ制御の実施中に上述の禁止条件(1)~(3)の何れかが成立すると、保温モードフラグFSPKをオンにして保温モード制御を開始する。保温モード制御は、SOx離脱温度よりも低い所定の保温目標温度に基づいて排気管噴射量やポスト噴射量をフィードバック制御すると共に、エンジン10の空気流量をオープンループ制御することで実施される。本実施形態において、保温目標温度は、例えば、フィルタ再生制御の目標温度(PM燃焼温度)に設定されている。
以下、図6に基づいて、フィルタ再生制御、保温モード制御及び、SOxパージ制御の切り替え処理詳細について説明する。
フィルタ再生制御の終了時(FDPF=0)に禁止条件(1)~(3)の何れかが成立し、「SOxパージ可能領域外」と判定された場合は、図6のパターンAに示すように、SOxパージ制御を開始することなく保温モード制御に移行される(FSPK=1)。
一方、フィルタ再生制御の終了時(FDPF=0)に禁止条件(1)~(3)が成立せず、「SOxパージ可能領域内」と判定された場合は、図6のパターンBに示すように、保温モード制御に移行することなくSOxパージ制御が開始される(FSP=1)。
SOxパージ制御の実施中(FSP=1)に禁止条件(1)~(3)が成立せず、「SOxパージ可能領域内」と判定されている間は、図6のパターンCに示すように、SOxパージリッチフラグFSPRのオン/オフ(リッチ/リーン)を交互に切り替える触媒温度調整制御(図5参照)が実施される。
一方、SOxパージ制御の実施中に禁止条件(1)~(3)の何れかが成立し、「SOxパージ可能領域外」と判定された場合は、図6のパターンDに示すように、SOxパージ制御を中断すべく保温モード制御に移行される(FSPK=1)。
このように、本実施形態では、SOxパージ制御の開始時、あるいは実施中に「SOxパージ可能領域外」と判定されると、SOxパージ制御を禁止して保温モード制御が実施されるようになっている。これにより、無駄なSOxパージ制御の実施が確実に抑止され、燃費の悪化やエンジン温度の急上昇、白煙の発生等を効果的に防止することが可能になる。また、SOxパージ制御の禁止(中断)中は保温モード制御によって触媒温度がPM燃焼温度に維持されるため、その後にSOxパージ制御を再開する際の燃料消費量を効果的に低減することができる。
[SOxパージ制御の終了判定]
SOxパージ制御は、(1)SOxパージフラグFSPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)SOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸着量がSOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、SOxパージフラグFSPをオフにして終了される(図2の時刻t4、図5の時刻tn参照)。
SOxパージ制御は、(1)SOxパージフラグFSPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)SOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のSOx吸着量がSOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、SOxパージフラグFSPをオフにして終了される(図2の時刻t4、図5の時刻tn参照)。
このように、本実施形態では、SOxパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、SOxパージが排気温度の低下等によって進捗しなかった場合に、燃料消費量が過剰になることを効果的に防止することができる。
[NOxパージ制御]
NOxパージ制御部70は、本開示の触媒再生制御手段の一例であって、排気をリッチ雰囲気にしてNOx吸蔵還元型触媒32に吸蔵されているNOxを還元浄化により無害化して放出することで、NOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵能力を回復させる制御(以下、この制御をNOxパージ制御という)を実行する。
NOxパージ制御部70は、本開示の触媒再生制御手段の一例であって、排気をリッチ雰囲気にしてNOx吸蔵還元型触媒32に吸蔵されているNOxを還元浄化により無害化して放出することで、NOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵能力を回復させる制御(以下、この制御をNOxパージ制御という)を実行する。
NOxパージ制御を開始するNOxパージフラグFNPは、エンジン10の運転状態から単位時間当たりのNOx排出量を推定し、これを累積計算した推定累積値ΣNOxが所定の閾値を超えるとオンにされる(図7の時刻t1参照)。あるいは、エンジン10の運転状態から推定される触媒上流側のNOx排出量と、NOx/ラムダセンサ45で検出される触媒下流側のNOx量とからNOx吸蔵還元型触媒32によるNOx浄化率を演算し、このNOx浄化率が所定の判定閾値よりも低くなった場合に、NOxパージフラグFNPはオンにされる。
本実施形態において、NOxパージ制御によるリッチ化は、空気系制御によって空気過剰率を定常運転時(例えば、約1.5)から理論空燃比相当値(約1.0)よりもリーン側の第3目標空気過剰率(例えば、約1.3)まで低下させるNOxパージリーン制御と、噴射系制御によって空気過剰率を第3目標空気過剰率からリッチ側の第4目標空気過剰率(例えば、約0.9)まで低下させるNOxパージリッチ制御とを併用することで実現される。以下、NOxパージリーン制御及び、NOxパージリッチ制御の詳細について説明する。
[NOxパージリーン制御のMAF目標値設定]
図8は、NOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第3目標空気過剰率設定マップ71は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したNOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λNPL_Trgt(第3目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
図8は、NOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtの設定処理を示すブロック図である。第3目標空気過剰率設定マップ71は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したNOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λNPL_Trgt(第3目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
まず、第3目標空気過剰率設定マップ71から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてNOxパージリーン制御時の空気過剰率目標値λNPL_Trgtが読み取られて、MAF目標値演算部72に入力される。さらに、MAF目標値演算部72では、以下の数式(4)に基づいてNOxパージリーン制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtが演算される。
MAFNPL_Trgt=λNPL_Trgt×Qfnl_corrd×RoFuel×AFRsto/Maf_corr・・・(4)
数式(4)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
数式(4)において、Qfnl_corrdは後述する学習補正された燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
MAF目標値演算部72によって演算されたMAF目標値MAFNPL_Trgtは、NOxパージフラグFNPがオン(図7の時刻t1参照)になるとランプ処理部73に入力される。ランプ処理部73は、+ランプ係数マップ73A及び-ランプ係数マップ73Bからエンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数を付加したMAF目標ランプ値MAFNPL_Trgt_Rampをバルブ制御部74に入力する。
バルブ制御部74は、本開示の空気系制御部の一例であって、MAFセンサ40から入力される実MAF値MAFActがMAF目標ランプ値MAFNPL_Trgt_Rampとなるように、吸気スロットルバルブ16を閉側に絞ると共に、EGRバルブ24を開側に開くフィードバック制御を実行する。
このように、本実施形態では、第3目標空気過剰率設定マップ71から読み取られる空気過剰率目標値λNPL_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいてMAF目標値MAFNPL_Trgtを設定し、このMAF目標値MAFNPL_Trgtに基づいて空気系動作をフィードバック制御するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をNOxパージリーン制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、MAF目標値MAFNPL_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
また、MAF目標値MAFNPL_Trgtにエンジン10の運転状態に応じて設定されるランプ係数を付加することで、吸入空気量の急激な変化によるエンジン10の失火やトルク変動によるドライバビリティーの悪化等を効果的に防止することができる。
[NOxパージリッチ制御の燃料噴射量設定]
図9は、NOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QNPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第4目標空気過剰率設定マップ75は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したNOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λNPR_Trgt(第4目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
図9は、NOxパージリッチ制御における排気管噴射又はポスト噴射の目標噴射量QNPR_Trgt(単位時間当たりの噴射量)の設定処理を示すブロック図である。第4目標空気過剰率設定マップ75は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したNOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λNPR_Trgt(第4目標空気過剰率)が予め実験等に基づいて設定されている。
まず、第4目標空気過剰率設定マップ75から、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号としてNOxパージリッチ制御時の空気過剰率目標値λNPR_Trgtが読み取られて噴射量目標値演算部76に入力される。さらに、噴射量目標値演算部76では、以下の数式(5)に基づいてNOxパージリッチ制御時の目標噴射量QNPR_Trgtが演算される。
QNPR_Trgt=MAFNPL_Trgt×Maf_corr/(λNPR_Target×RoFuel×AFRsto)-Qfnl_corrd・・・(5)
数式(5)において、MAFNPL_TrgtはNOxパージリーンMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部72から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
数式(5)において、MAFNPL_TrgtはNOxパージリーンMAF目標値であって、前述のMAF目標値演算部72から入力される。また、Qfnl_corrdは後述する学習補正されたMAF追従制御適用前の燃料噴射量(ポスト噴射を除く)、RoFuelは燃料比重、AFRstoは理論空燃比、Maf_corrは後述するMAF補正係数をそれぞれ示している。
噴射量目標値演算部76によって演算される目標噴射量QNPR_Trgtは、NOxパージフラグFNPがオンになると、排気管噴射装置34又は各インジェクタ11に噴射指示信号として送信される(図7の時刻t1)。この噴射指示信号の送信は、後述するNOxパージ制御の終了判定によってNOxパージフラグFNPがオフ(図7の時刻t2)にされるまで継続される。
このように、本実施形態では、第4目標空気過剰率設定マップ75から読み取られる空気過剰率目標値λNPR_Trgtと、各インジェクタ11の燃料噴射量とに基づいて目標噴射量QNPR_Trgtを設定するようになっている。これにより、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けることなく、或いは、NOx吸蔵還元型触媒32の上流側にラムダセンサを設けた場合も当該ラムダセンサのセンサ値を用いることなく、排気をNOxパージリッチ制御に必要な所望の空気過剰率まで効果的に低下させることが可能になる。
また、各インジェクタ11の燃料噴射量として学習補正後の燃料噴射量Qfnl_corrdを用いることで、目標噴射量QNPR_Trgtをフィードフォワード制御で設定することが可能となり、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化等の影響を効果的に排除することができる。
[NOxパージ制御の終了判定]
NOxパージ制御は、(1)NOxパージフラグFNPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)NOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵量がNOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、NOxパージフラグFNPをオフにして終了される(図7の時刻t2参照)。
NOxパージ制御は、(1)NOxパージフラグFNPのオンから排気管噴射又はポスト噴射の噴射量を累積し、この累積噴射量が所定の上限閾値量に達した場合、(2)NOxパージ制御の開始から計時した経過時間が所定の上限閾値時間に達した場合、(3)エンジン10の運転状態やNOx/ラムダセンサ45のセンサ値等を入力信号として含む所定のモデル式に基づいて演算されるNOx吸蔵還元型触媒32のNOx吸蔵量がNOx除去成功を示す所定の閾値まで低下した場合の何れかの条件が成立すると、NOxパージフラグFNPをオフにして終了される(図7の時刻t2参照)。
このように、本実施形態では、NOxパージ制御の終了条件に累積噴射量及び、経過時間の上限を設けたことで、NOxパージが排気温度の低下等によって成功しなかった場合に燃料消費量が過剰になることを確実に防止することができる。
[MAF追従制御]
MAF追従制御部80は、(1)通常運転のリーン状態からSOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、(2)SOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各筒内インジェクタ11の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をMAF変化に応じて補正する制御(MAF追従制御)を実行する。
MAF追従制御部80は、(1)通常運転のリーン状態からSOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態への切り替え期間及び、(2)SOxパージ制御又はNOxパージ制御によるリッチ状態から通常運転のリーン状態への切り替え期間に、各筒内インジェクタ11の燃料噴射タイミング及び燃料噴射量をMAF変化に応じて補正する制御(MAF追従制御)を実行する。
[噴射量学習補正]
図10に示すように、噴射量学習補正部90は、学習補正係数演算部91と、噴射量補正部92とを有する。
図10に示すように、噴射量学習補正部90は、学習補正係数演算部91と、噴射量補正部92とを有する。
学習補正係数演算部91は、エンジン10のリーン運転時にNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと、推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて燃料噴射量の学習補正係数FCorrを演算する。排気がリーン状態のときは、排気中のHC濃度が非常に低いので、酸化触媒31でHCの酸化反応による排気ラムダ値の変化は無視できるほど小さい。このため、酸化触媒31を通過して下流側のNOx/ラムダセンサ45で検出される排気中の実ラムダ値λActと、エンジン10から排出された排気中の推定ラムダ値λEstとは一致すると考えられる。このため、これら実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとに誤差Δλが生じた場合は、各インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差によるものと仮定することができる。以下、この誤差Δλを用いた学習補正係数演算部91による学習補正係数の演算処理を図11のフローに基づいて説明する。
ステップS300では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて、エンジン10がリーン運転状態にあるか否かが判定される。リーン運転状態にあれば、学習補正係数の演算を開始すべく、ステップS310に進む。
ステップS310では、推定ラムダ値λEstからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを減算した誤差Δλに、学習値ゲインK1及び補正感度係数K2を乗じることで、学習値FCorrAdptが演算される(FCorrAdpt=(λEst-λAct)×K1×K2)。推定ラムダ値λEstは、エンジン回転数Neやアクセル開度Qに応じたエンジン10の運転状態から推定演算される。また、補正感度係数K2は、図10に示す補正感度係数マップ91AからNOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActを入力信号として読み取られる。
ステップS320では、学習値FCorrAdptの絶対値|FCorrAdpt|が所定の補正限界値Aの範囲内にあるか否かが判定される。絶対値|FCorrAdpt|が補正限界値Aを超えている場合、本制御はリターンされて今回の学習を中止する。
ステップS330では、学習禁止フラグFProがオフか否かが判定される。学習禁止フラグFProとしては、例えば、エンジン10の過渡運転時、SOxパージ制御時(FSP=1)、NOxパージ制御時(FNP=1)等が該当する。これらの条件が成立する状態では、実ラムダ値λActの変化によって誤差Δλが大きくなり、正確な学習を行えないためである。エンジン10が過渡運転状態にあるか否かは、例えば、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActの時間変化量に基づいて、当該時間変化量が所定の閾値よりも大きい場合に過渡運転状態と判定すればよい。
ステップS340では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照される学習値マップ91B(図10参照)が、ステップS310で演算された学習値FCorrAdptに更新される。より詳しくは、この学習値マップ91B上には、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに応じて区画された複数の学習領域が設定されている。これら学習領域は、好ましくは、使用頻度が多い領域ほどその範囲が狭く設定され、使用頻度が少ない領域ほどその範囲が広く設定されている。これにより、使用頻度が多い領域では学習精度が向上され、使用頻度が少ない領域では未学習を効果的に防止することが可能になる。
ステップS350では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として学習値マップ91Bから読み取った学習値に「1」を加算することで、学習補正係数FCorrが演算される(FCorr=1+FCorrAdpt)。この学習補正係数FCorrは、図10に示す噴射量補正部92に入力される。
噴射量補正部92は、パイロット噴射QPilot、プレ噴射QPre、メイン噴射QMain、アフタ噴射QAfter、ポスト噴射QPostの各基本噴射量に学習補正係数FCorrを乗算することで、これら燃料噴射量の補正を実行する。
このように、推定ラムダ値λEstと実ラムダ値λActとの誤差Δλに応じた学習値で各インジェクタ11に燃料噴射量を補正することで、各インジェクタ11の経年劣化や特性変化、個体差等のバラツキを効果的に排除することが可能になる。
[MAF補正係数]
MAF補正係数演算部95は、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定及び、NOxパージ制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtや目標噴射量QNPR_Trgtの設定に用いられるMAF補正係数Maf_corrを演算する。
MAF補正係数演算部95は、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgtの設定及び、NOxパージ制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtや目標噴射量QNPR_Trgtの設定に用いられるMAF補正係数Maf_corrを演算する。
本実施形態において、各インジェクタ11の燃料噴射量は、NOx/ラムダセンサ45で検出される実ラムダ値λActと推定ラムダ値λEstとの誤差Δλに基づいて補正される。しかしながら、ラムダは空気と燃料の比であるため、誤差Δλの要因が必ずしも各インジェクタ11に対する指示噴射量と実噴射量との差の影響のみとは限らない。すなわち、ラムダの誤差Δλには、各インジェクタ11のみならずMAFセンサ40の誤差も影響している可能性がある。
図12は、MAF補正係数演算部95によるMAF補正係数Maf_corrの設定処理を示すブロック図である。補正係数設定マップ96は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したMAFセンサ40のセンサ特性を示すMAF補正係数Maf_corrが予め実験等に基づいて設定されている。
MAF補正係数演算部95は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qを入力信号として補正係数設定マップ96からMAF補正係数Maf_corrを読み取ると共に、このMAF補正係数Maf_corrをMAF目標値演算部62,72及び噴射量目標値演算部66,76に送信する。これにより、SOxパージ制御時のMAF目標値MAFSPL_Trgtや目標噴射量QSPR_Trgt、NOxパージ制御時のMAF目標値MAFNPL_Trgtや目標噴射量QNPR_Trgtの設定に、MAFセンサ40のセンサ特性を効果的に反映することが可能になる。
[その他]
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
本出願は、2015年03月03日付で出願された日本国特許出願(特願2015-041798)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明の排気浄化システム及び触媒再生方法は、SOxパージの所要時間が長くなることを効果的に抑制して、燃費悪化や排気過昇温を防止することができるという効果を有し、内燃機関から排出される排気を効果的に浄化するという点において有用である。
10 エンジン
11 インジェクタ
12 吸気通路
13 排気通路
16 吸気スロットルバルブ
24 EGRバルブ
31 酸化触媒
32 NOx吸蔵還元型触媒
33 フィルタ
34 排気管噴射装置
40 MAFセンサ
45 NOx/ラムダセンサ
50 ECU
11 インジェクタ
12 吸気通路
13 排気通路
16 吸気スロットルバルブ
24 EGRバルブ
31 酸化触媒
32 NOx吸蔵還元型触媒
33 フィルタ
34 排気管噴射装置
40 MAFセンサ
45 NOx/ラムダセンサ
50 ECU
Claims (4)
- 内燃機関の排気通路に設けられて排気中の窒素化合物を浄化するNOx吸蔵還元型触媒と、
前記内燃機関の実吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるのに必要な目標吸入空気量を設定すると共に、当該目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、前記目標吸入空気量に基づいて排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるのに必要な目標噴射増加量を設定すると共に、当該目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生制御手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止手段と、
前記禁止手段により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御すると共に、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温制御手段と、を備え、
前記触媒再生制御手段は、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記吸入空気量検出手段で検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する
排気浄化システム。 - 前記触媒再生制御手段は、前記空気系制御と前記噴射系制御とを併用して、前記NOx還元型触媒に吸蔵されているNOxを還元浄化するNOxパージ制御をさらに実施すると共に、当該NOxパージ制御を実施する場合は、前記目標吸入空気量に基づいて前記噴射系制御の前記目標噴射増加量を設定する
請求項1に記載の排気浄化システム。 - 内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれる窒素化合物を吸蔵・還元するNOx吸蔵還元型触媒と、
前記内燃機関から排出される排気の空燃比を制御する制御ユニットと、
前記内燃機関の実吸入空気量を検出する流量センサと
を備える排気浄化システムであって、
前記制御ユニットは、以下の処理を実行するように動作し:
排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるための吸入空気量である目標吸入空気量を前記内燃機関の運転状態に基づいて設定するとともに、前記目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるための燃料噴射量までの増加量である目標噴射増加量を前記目標吸入空気量に基づいて設定するとともに、前記目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生処理;
前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止処理;及び
前記禁止処理により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御するとともに、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温処理、
前記制御ユニットは、前記触媒再生処理を実行するに際して、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記流量センサで検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する。 - 内燃機関の排気通路に配設され、前記内燃機関から排出される排気に含まれる窒素化合物を吸蔵・還元するNOx吸蔵還元型触媒を備える排気浄化システムにおける触媒再生方法であって、
排気を所定の第1目標空気過剰率まで低下させるための吸入空気量である目標吸入空気量を前記内燃機関の運転状態に基づいて設定するとともに、前記目標吸入空気量に基づいて前記内燃機関の吸入空気量をフィードバック制御する空気系制御と、排気を所定の第2目標空気過剰率まで低下させるための燃料噴射量までの増加量である目標噴射増加量を前記目標吸入空気量に基づいて設定するとともに、前記目標噴射増加量に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御する噴射系制御とを併用して、前記NOx吸蔵還元型触媒をSOx被毒から回復させるSOxパージ制御を実施する触媒再生処理;
前記内燃機関の運転状態に応じて前記SOxパージ制御の実施を禁止する禁止処理;及び
前記禁止処理により前記SOxパージ制御が禁止されている期間に、前記内燃機関の空気系をオープンループ制御するとともに、燃料噴射量を制御して、排気を所定温度に維持させる触媒保温制御を実施する触媒保温処理、
を含み、
前記触媒再生処理を実行するに際して、前記触媒保温制御を実施していない状態から前記SOxパージ制御を開始する場合、前記目標噴射増加量の設定に用いる前記目標吸入空気量を前記流量センサで検出される実吸入空気量に切り替えて前記噴射系制御を実施する。
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