JP4682829B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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触媒に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的(短時間)にリッチとする、所謂リッチスパイク制御が実行される。このリッチスパイク制御時に排気中に添加される還元剤量が多すぎると、吸蔵還元型NOx触媒へのHC付着量が多くなり所謂HC被毒
が起こる。また、排気中に添加される還元剤量が少なすぎると、吸蔵還元型NOx触媒に
吸蔵されているNOxの還元が十分に行われなくなる。さらに、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxの還元反応が完了するまでにはある程度の時間が必要となるため、リ
ッチ状態を継続する時間(以下、リッチ継続時間という。)が短すぎると、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxの還元が十分に行われない。一方、リッチ継続時間が長すぎると、過剰となったHCが吸蔵還元型NOx触媒に付着してHC被毒が起こったり、H
Cが吸蔵還元型NOx触媒をすり抜けてしまったりする。
に到達し得る。
それがある。
内燃機関から排出される排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
NOxを吸蔵し且つ吸蔵していたNOxが前記還元剤添加手段により添加される還元剤により還元される吸蔵還元型NOx触媒と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するために排気の空燃比を目標空燃比とする場合に、目標空燃比とする期間中に還元剤の添加を行う期間である添加期間を複数設け、各添加期間の終了から次の添加期間の開始までの間の添加インターバルを、直前の添加期間における還元剤添加量に応じて決定することを特徴とする。
元することができる。「目標空燃比」は、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するために必要となる排気の空燃比であり、たとえばストイキ近傍またはストイキ以下としてもよい。この目標空燃比を維持することにより、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵さ
れているNOxが還元される。
が起こることがある。このHC被毒は酸素の供給により解消させることができる。そして、1回のリッチスパイクで複数回の還元剤添加を行う場合には、還元剤添加が行われてから次の還元剤添加が行われるまでは、吸蔵還元型NOx触媒へ酸素を供給することができ
る。このように、還元剤と酸素とが交互に供給されることにより、排気中に適度な酸素が含まれるようになるため、過剰なリッチとなることを抑制しつつ、排気の空燃比を目標空燃比とすることができる。そのため、吸蔵還元型NOx触媒におけるNOx浄化率を向上させることができる。そして、添加インターバルを、直前の還元剤添加量に応じて変更することにより、還元剤と酸素とをバランス良く吸蔵還元型NOx触媒へ供給することが可能
となる。すなわち、1回当たりの還元剤添加量が多くなるほど、還元剤添加間隔を大きくすることにより、HC被毒を酸素の供給により回復することができるので、吸蔵還元型NOx触媒でのNOx浄化率を向上させることができる。
添加される還元剤の添加量と相関がある。そのため、HC被毒を解消させるために必要となる酸素の量も、還元剤添加量と相関がある。したがって、各還元剤添加における添加量によりHC被毒が生じた場合であっても、このHC被毒量に応じて添加インターバルを設けることにより、HC被毒を回復させることができる。すなわち、HC被毒を回復させるために必要な添加間隔を設けることによりNOxの浄化率を向上させることができる。
排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
NOxを吸蔵し且つ吸蔵していたNOxが前記還元剤添加手段により添加される還元剤により還元される吸蔵還元型NOx触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するために排気の空燃比を目標空燃比とする場合に、目標空燃比とする期間中に還元剤の添加を行う期間である添加期間を複数設け、各添加期間の終了から次の添加期間の開始までの間の添加インターバルを、排気の流量が所定量よりも大きく且つ前記吸蔵還元型NOx触媒の温度が所定温度よりも
高い場合には直前の添加期間における還元剤添加量に応じて決定し、排気の流量が所定量以下または前記NOx触媒の温度が所定温度以下の場合にはクランクアングルに応じて決
定する添加インターバル切替手段と、
を備えることを特徴としてもよい。
、還元剤の霧化が促進されないため、添加インターバルを還元剤添加量に合わせて変更してもNOx浄化率を大幅に向上させることが困難となる。一方、排気行程に合わせて還元
剤を添加する(すなわち、クランクアングルに応じて還元剤を添加する)ことにより、還元剤を排気の流れに乗せることができるので、吸蔵還元型NOx触媒へ速やかに還元剤を
供給することができる。また、還元剤の拡散を抑制することができるので、吸蔵還元型N
Ox触媒における排気の空燃比の制御性を向上させることができる。
加量に応じて添加インターバルを設定し、それ以外のときにはクランクアングルに応じた添加インターバルを設定する。前記「排気の流量が所定量よりも大きく且つ前記吸蔵還元型NOx触媒の温度が所定温度よりも高い場合」とは、添加インターバルをクランクアン
グルに応じて決定するよりも還元剤添加量に応じて決定したほうがNOx浄化率を向上し
得るときとしてもよい。すなわち、「所定量」および「所定温度」は、還元剤添加量に応じて添加インターバルを設定してもNOx浄化率を向上し得ないときの排気の流量および
吸蔵還元型NOx触媒の温度の最大値とすることができる。
を還元する機能を有する。
比に応じた信号を出力する空燃比センサ4が取り付けられている。また、NOx触媒3よ
りも上流の排気通路2には、該排気通路2内を流れる排気の温度に応じた信号を出力する排気温度センサ5が取り付けられている。この排気温度センサ5によりNOx触媒3の温
度が検出される。
る燃料(軽油)を添加する燃料添加弁6を備えている。燃料添加弁6は、後述するECU7からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。燃料添加弁6から排気通路2内へ噴射された燃料は、排気通路2の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにする。そして、NOx還元時には、NOx触媒3に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的(短時間)にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。なお、本実施例においては、燃料添加弁6が、本発明における還元剤添加手段に相当する。
る排気の空燃比が低くなる(リッチスパイクが形成される)ようになる。ここで、添加期間(図2(A)参照。)を長くするほど、また添加インターバル(図2(A)参照。)を短くするほど、空燃比の変化量(図2(B)参照。)は大きくなる。また、総添加期間(図2(A)参照。)を長くするほどリッチスパイクの形成期間(図2(B)参照。)も長くなる。一方、燃料添加の休止期間(図2(A)参照。)の長さは、連続的に形成されるリッチスパイクの間においてリーン雰囲気が継続する期間(図2(B)参照。)の長さに対応する。なお、添加期間とその後の添加インターバルとを合わせた期間、すなわち添加期間の開始から次の添加期間の開始までの期間を添加間隔としている。
比較的多い場合には、燃料添加量に対して添加インターバルが短くなるため、NOx触媒
3においてHC過剰となるおそれがある。そして、NOx触媒3にHCが過剰に供給され
ると、HC被毒を生じる。そのため、何れの場合であっても、NOx浄化率が向上しない
おそれがある。
そこで、本実施例では、燃料添加量(燃料添加期間としてもよい。)に応じて添加インタ
ーバルを変更する。
、その量が許容値以下となるように決定してもよい。また、HC被毒量は、燃料添加量、排気の流量およびNOx触媒3の床温の影響を受けるため、これらをパラメータとしたマ
ップを用いていてもよい。すなわち、燃料添加量、排気の流量およびNOx触媒3の床温
と、添加インターバルまたは添加間隔と、の関係を予め求めてマップ化しておいてもよい。なお、排気の流量は吸入空気量と等しいとしてもよく、NOx触媒3の床温はNOx触媒3に流入する排気の温度から推定してもよい。
ルの下限値を設け、この下限値よりも添加インターバルが短くならないようにしてもよい。
関回転数が1800r.p.m.で、機関発生トルクが80Nmの場合の夫々の値を示している。実線は、1回のリッチスパイクあたり4回の燃料添加を行った場合を示し、破線は1回のリッチスパイクあたり3回の燃料添加を行った場合を示している。実線および破線は、1回のリッチスパイク当たりの燃料添加量は同じで添加間隔だけ異なる。なお、出ガス平均HCとは、NOx触媒3から流出するHCの平均濃度(p.p.m.)である。
Cは低くなる。しかし、NOx浄化率にはピークがあり、そのピークを超えて添加間隔を
長くすると、NOx浄化率は低下する。すなわち、このピークにおける添加間隔よりも添
加間隔が短いとHC被毒が回復せず、長いとNOx触媒3が酸化雰囲気となる時間が長く
なるので、何れの場合にもNOx浄化率が低下する。したがって、たとえばNOx浄化率を最優先するためには、NOx浄化率が最高となる添加間隔に設定する。ここで、NOx触媒3の雰囲気の空燃比(若しくはNOx触媒3の下流の排気の空燃比としてもよい。)がス
トイキを維持できるように添加間隔を定めるとNOx浄化率を最高とすることができる。
これは、NOx触媒3のHC被毒を回復させるための添加間隔を設けると、ちょうどこの
ような空燃比となるためである。
媒3のHC被毒を回復させるための添加インターバルまたは添加間隔が決定されるため、NOx浄化率を向上させることができる。
弁6から添加された燃料が排気通路2およびNOx触媒3に多く付着する。そのため、添
加インターバルを燃料添加量に合わせて変更してもNOx浄化率を大幅に向上させること
が困難となる。一方、たとえば4番気筒の排気行程に合わせて燃料を添加する(すなわち、クランクアングルに応じて燃料を添加する)ことにより、燃料を排気の流れに乗せることができるので、NOx触媒3へ速やかに燃料を供給することができる。そして、燃料が
排気中で拡散を抑制することができるので、NOx触媒3における排気の空燃比の制御性
を向上させることができる。
ない場合には、NOx触媒3における排気の空燃比の制御性を向上させるためにクランク
アングルに同期して燃料添加を行う。
の流量を示すものとして用いられる。排気温度Tは、排気温度センサ5より得ることができる。また、吸入空気量Gaは、エアフローメータ9より得ることができる。
媒3に付着し、さらにその燃料の蒸発に時間がかかる場合には、添加間隔を変更してもNOx浄化率はほとんど向上しない。このような場合には、添加された燃料を排気の流れに
乗せるために排気行程に合わせて燃料を添加するほうが良い。このような状態を、排気温度Tおよび吸入空気量Gaを基に判定している。そして、前記所定温度および前記所定量は、添加間隔を変えたときにNOx浄化率の大幅な向上を望める値として予め実験等によ
り得ておく。ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップS106へ進む。なお、本実施例においては、ステップS102を実行するECU102が、本発明における添加インターバル切替手段に相当する。
が向上し得ることから、後述するステップS106で算出される燃料添加量よりも少なくなる。たとえば、ステップS106と同様に燃料添加量を算出し、NOx浄化率の向上分
だけ燃料添加量を減量してもよい。また、たとえば機関回転数および機関負荷と燃料添加量との関係を予め求めてマップ化しておき、該マップに基づいて燃料添加量を求めてもよい。
算出される。また、エアフローメータ9で得られる吸入空気量と、燃料噴射弁11および燃料添加弁6から噴射される燃料量と、の比が目標空燃比となるように燃料添加量を決定してもよい。さらに、従来の技術により燃料添加量を算出してもよい。
触媒3へ燃料を到達させることができるので、NOx触媒3における空燃比の制御性を向
上させることができる。
きるので、燃費を向上させることができる。
2 排気通路
3 吸蔵還元型NOx触媒
4 空燃比センサ
5 排気温度センサ
6 燃料添加弁
7 ECU
8 吸気通路
9 エアフローメータ
11 燃料噴射弁
Claims (3)
- 内燃機関から排出される排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
NOxを吸蔵し且つ吸蔵していたNOxが前記還元剤添加手段により添加される還元剤により還元される吸蔵還元型NOx触媒と、
を備え、
前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するために排気の空燃比を目標空燃比とする場合に、目標空燃比とする期間中に還元剤の添加を行う期間である添加期間を複数設け、各添加期間の終了から次の添加期間の開始までの間の添加インターバルを、直前の添加期間における還元剤添加量に応じて決定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記添加インターバルは、直前の還元剤添加により起こる前記吸蔵還元型NOx触媒の
HC被毒を回復させる時間として決定されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
NOxを吸蔵し且つ吸蔵していたNOxが前記還元剤添加手段により添加される還元剤により還元される吸蔵還元型NOx触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するために排気の空燃比を目標空燃比とする場合に、目標空燃比とする期間中に還元剤の添加を行う期間である添加期間を複数設け、各添加期間の終了から次の添加期間の開始までの間の添加インターバルを、排気の流量が所定量よりも大きく且つ前記吸蔵還元型NOx触媒の温度が所定温度よりも
高い場合には直前の添加期間における還元剤添加量に応じて決定し、排気の流量が所定量以下または前記NOx触媒の温度が所定温度以下の場合にはクランクアングルに応じて決
定する添加インターバル切替手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005350679A JP4682829B2 (ja) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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