JP2018096313A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関から排出される排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
内燃機関には、排気を浄化するための排気浄化装置が設けられるが、この排気浄化装置として、酸化触媒を備えたものが従来知られている。この酸化触媒は、その触媒作用により、排気に含まれる一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)といった有害物質を、水(H2O)や二酸化炭素(CO2)といった無害な物質に変化させることによって、排気を浄化する。 An internal combustion engine is provided with an exhaust purification device for purifying exhaust gas. As this exhaust purification device, one having an oxidation catalyst is conventionally known. Due to its catalytic action, this oxidation catalyst changes harmful substances such as carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) contained in exhaust gas into harmless substances such as water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). To purify the exhaust.
このような酸化触媒は、排気中に含まれる煤等の粒子状物質(PM:Particulate Matter)が付着することにより劣化すると、その触媒作用が損なわれる。そこで、このような粒子状物質の付着による酸化触媒の劣化が検出された場合、内燃機関から排出される排気の温度を上昇させて、酸化触媒に付着した粒子状物質を燃焼させることにより、酸化触媒の触媒作用を回復させる付着物除去処理が行われる。 When such an oxidation catalyst is deteriorated by adhering particulate matter (PM) such as soot contained in exhaust gas, the catalytic action is impaired. Therefore, when deterioration of the oxidation catalyst due to such particulate matter adhesion is detected, the temperature of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine is raised, and the particulate matter adhered to the oxidation catalyst is burned to oxidize. A deposit removing process for recovering the catalytic action of the catalyst is performed.
ここで、粒子状物質の付着による酸化触媒の劣化を検出するために、酸化触媒の上流側と下流側における排気の温度差を取得し、この温度差が所定の閾値以下になった場合に、酸化触媒が劣化したと判定する内燃機関の排気浄化装置が従来提唱されている(例えば、特許文献1を参照)。 Here, in order to detect the deterioration of the oxidation catalyst due to the adhesion of the particulate matter, the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the oxidation catalyst is acquired, and when this temperature difference becomes a predetermined threshold value or less, An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that determines that an oxidation catalyst has deteriorated has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来の内燃機関の排気浄化装置では、粒子状物質の付着により劣化した酸化触媒の付着物除去処理を行う時に、粒子状物質が完全に燃焼したことを正確に検知するのが難しいため、付着物除去処理を好適なタイミングで終了させることが難しいという問題があった。その結果、付着物除去処理を終了させるタイミングが早すぎると、付着物が残留して酸化触媒の触媒作用が十分に回復しない。一方、付着物除去処理を終了させるタイミングが遅すぎると、付着物除去処理における排気昇温によって排気損失が増大するため、内燃機関の燃費が悪化するという問題があった。 However, in conventional exhaust gas purification devices for internal combustion engines, it is difficult to accurately detect that the particulate matter has completely burned when performing the removal treatment of the deposit of the oxidation catalyst that has deteriorated due to the attachment of the particulate matter. There was a problem that it was difficult to finish the deposit removal process at a suitable timing. As a result, if the timing for ending the deposit removal process is too early, deposits remain and the catalytic action of the oxidation catalyst is not sufficiently recovered. On the other hand, if the timing for ending the deposit removal process is too late, the exhaust loss increases due to the exhaust gas temperature rise in the deposit removal process, resulting in a problem that the fuel consumption of the internal combustion engine deteriorates.
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、粒子状物質の付着により劣化した酸化触媒の付着物除去処理を行う時に、粒子状物質が完全に燃焼したことを正確に検知して、付着物除去処理を好適なタイミングで終了させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Therefore, the present invention was created in view of such circumstances, and its purpose is to accurately detect that the particulate matter has completely combusted when performing the removal treatment of the deposit of the oxidation catalyst that has deteriorated due to the adhesion of the particulate matter. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine capable of terminating the deposit removal process at a suitable timing.
本発明の一の態様によれば、
内燃機関から排出される排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置であって、
排気が流通する排気通路と、
前記排気通路に設けられ、前記排気通路を流通する物質を酸化する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の入口部に設けられた入口部温度センサと、
前記排気通路における前記酸化触媒の出口部に設けられた出口部温度センサと、
前記入口部温度センサから排気の入口部温度を取得すると共に、前記出口部温度センサから排気の出口部温度を取得する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記酸化触媒に排気中の粒子状物質が付着することにより前記酸化触媒の性能が劣化したと判断した場合に、排気の温度を上昇させることにより前記粒子状物質を燃焼させる付着物除去処理を開始し、
前記付着物除去処理を開始してから所定時間経過後に、前記出口部温度センサから前記出口部温度を取得すると共に前記入口部温度センサから前記入口部温度を取得し、
前記出口部温度と前記入口部温度との温度差が所定の終了閾値より小さい場合に、前記付着物除去処理を終了する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
An exhaust passage through which exhaust flows;
An oxidation catalyst which is provided in the exhaust passage and oxidizes a substance flowing through the exhaust passage;
An inlet temperature sensor provided at the inlet of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
An outlet temperature sensor provided at an outlet of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
A control device that acquires the inlet temperature of the exhaust from the inlet temperature sensor, and acquires the outlet temperature of the exhaust from the outlet temperature sensor;
With
The control device is
When it is determined that the performance of the oxidation catalyst has deteriorated due to the particulate matter in the exhaust gas adhering to the oxidation catalyst, the deposit removal process for burning the particulate matter by starting the exhaust temperature is started. And
After a predetermined time has elapsed since the start of the deposit removing process, the outlet temperature is acquired from the outlet temperature sensor and the inlet temperature is acquired from the inlet temperature sensor.
When the temperature difference between the outlet portion temperature and the inlet portion temperature is smaller than a predetermined end threshold, the deposit removing process is ended.
なお、本発明の一の態様に係る内燃機関の排気浄化装置においては、
前記制御装置が、
前記出口部温度と前記入口部温度との温度差が所定の開始閾値より小さい場合に、前記酸化触媒の性能が劣化したと判断して前記付着物除去処理を開始してもよい。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention,
The control device is
When the temperature difference between the outlet portion temperature and the inlet portion temperature is smaller than a predetermined start threshold value, it is possible to determine that the performance of the oxidation catalyst has deteriorated and start the deposit removing process.
また、本発明の一の態様に係る内燃機関の排気浄化装置においては、
前記終了閾値が、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定されてもよい。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention,
The end threshold value may be determined based on an operating state of the internal combustion engine.
また、本発明の一の態様に係る内燃機関の排気浄化装置においては、
前記終了閾値が、前記内燃機関の回転速度と燃料の目標噴射量とに基づいて決定されてもよい。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention,
The end threshold value may be determined based on a rotation speed of the internal combustion engine and a target fuel injection amount.
また、本発明の一の態様に係る内燃機関の排気浄化装置においては、
前記開始閾値が、前記内燃機関の回転速度と燃料の目標噴射量とに基づいて決定されてもよい。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention,
The start threshold value may be determined based on a rotation speed of the internal combustion engine and a target fuel injection amount.
本発明の一の態様に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、粒子状物質の付着により劣化した酸化触媒の付着物除去処理を行う時に、粒子状物質が完全に燃焼したことを正確に検知して、付着物除去処理を好適なタイミングで終了させることができる。これにより、付着物除去処理が未完になるのを回避することができると共に、付着物除去処理を過剰に行うことによって内燃機関の燃費が悪化するのを回避することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to one aspect of the present invention, when the deposit removal process of the oxidation catalyst deteriorated due to the adhesion of the particulate matter is performed, it is accurately detected that the particulate matter is completely burned. Thus, the deposit removal process can be terminated at a suitable timing. Thereby, it is possible to prevent the deposit removal process from being incomplete, and it is possible to avoid deterioration of the fuel consumption of the internal combustion engine by performing the deposit removal process excessively.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(内燃機関システムの構成)
まず、本発明の実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を含んだ内燃機関システムの構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関システムを示す模式図である。内燃機関システム1は、内燃機関2と、この内燃機関2に接続された吸気通路3と、同じく内燃機関2に接続された排気通路4と、吸気通路3と排気通路4を接続して設けられたEGR装置5と、排気通路4に設けられた排気浄化装置6と、各部に対して電気的に接続された制御装置7と、を備えている。
(Configuration of internal combustion engine system)
First, the configuration of an internal combustion engine system including an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine system according to an embodiment of the present invention. The internal
内燃機関2は、車両に搭載された4気筒の圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。内燃機関2は、図1に示すように、内燃機関本体8と、燃料噴射装置9と、回転速度センサ10と、を有している。なお、図示例は直列4気筒の内燃機関2を示すが、内燃機関2のシリンダ配置形式、気筒数等は任意である。
The
内燃機関本体8は、図に詳細は示さないが、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含んでいる。この内燃機関本体8の内部には、図1に示すように、4つの気筒11が形成されている。
Although not shown in detail in the figure, the internal combustion engine
燃料噴射装置9は、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置であって、気筒11の内部に燃料を噴射する役割を果たす。この燃料噴射装置9は、図1に示すように、燃料を高圧状態で貯留するコモンレール12と、このコモンレール12に接続されて4つの気筒11の内部に燃料をそれぞれ噴射する4つのインジェクタ13と、を有している。
The
回転速度センサ10は、内燃機関2の回転速度である単位時間当たりの回転速度(rpm)を検出する役割を果たす。この回転速度センサ10は、図1に示すように、制御装置7に電気的に接続されており、その検出結果が制御装置7に入力される。
The
吸気通路3は、外部から吸引した吸気を内燃機関2の各気筒11に供給する役割を果たす。この吸気通路3は、図1に示すように、内燃機関本体8(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド14と、この吸気マニホールド14に一端が接続された吸気管16と、を有している。
The
排気通路4は、内燃機関2から排出された排気を外部へ排出する役割を果たす。この排気通路4は、図1に示すように、内燃機関本体8(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド17と、この排気マニホールド17に一端部が接続された排気管19と、を有している。
The
EGR装置5は、排気通路4内の排気の一部(「EGRガス」という)を吸気通路3内に還流させる役割を果たす。このEGR装置5は、図1に示すように、一端が排気マニホールド17に接続されて他端が吸気マニホールド14に接続されたEGR通路20と、EGR通路20を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ21と、このEGRクーラ21の下流側に設けられてEGRガスの流量を調節するEGRバルブ22と、を備える。このようなEGR装置5によれば、EGRガスを還流させて吸気中の酸素濃度を低下させることにより気筒11内での燃焼温度を低下させ、排気中の窒素酸化物の低減等を図ることができる。
The
排気浄化装置6は、排気管19を流通する排気を浄化する役割を果たす。この排気浄化装置6は、排気管19の所定位置に設けられた酸化触媒ユニット23と、この酸化触媒ユニット23の下流側の位置に設けられたパティキュレートフィルタユニット24(以下、「DPFユニット24」と称す)と、このDPFユニット24より更に下流側の位置に設けられたNOx触媒ユニット25と、このNOx触媒ユニット25より更に下流側の位置に設けられたアンモニア酸化触媒26と、を備える。
The
酸化触媒ユニット23は、図1に示すように、酸化触媒27と、この酸化触媒27の入口部に設けられて入口部温度T1を検出する入口部温度センサ28と、酸化触媒27の出口部に設けられて出口部温度T2を検出する出口部温度センサ29と、を有している。このように構成される酸化触媒ユニット23によれば、排気管19を流通する排気中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)が酸化触媒27によって酸化されることにより、排気が浄化されると共に、排気中の燃料等が酸化触媒27によって酸化されることにより、排気が昇温される。
As shown in FIG. 1, the oxidation catalyst unit 23 includes an
DPFユニット24は、図1に示すように、パティキュレートフィルタ30(以下、「DPF30」と称す)と、DPF30の上流側及び下流側に跨って設けられた差圧センサ31と、を有している。このように構成されるDPFユニット24によれば、排気中に含まれる煤等の粒子状物質が、DPF30によって捕集されることにより、排気中から除去される。また、DPF30の上流側及び下流側における排気の差圧が差圧センサ31によって検出され、その検出結果に基づいてDPF30における粒子状物質の堆積量が推定される。そして、その堆積量が所定量を超えると、制御装置7が、堆積した粒子状物質を強制的に燃焼させて除去することによりDPF30のPM捕集能を回復させるフィルタ再生制御を実行する。
As shown in FIG. 1, the DPF unit 24 includes a particulate filter 30 (hereinafter referred to as “
NOx触媒ユニット25は、図1に示すように、選択還元型NOx触媒32(以下、「SCR32:Selective Catalytic Reduction」と略す)と、このSCR32の入口部に設けられた添加弁33と、を有している。このように構成されるNOx触媒ユニット25によれば、還元剤としての尿素水が添加弁33からSCR32に添加されると、この尿素水が加水分解されることによりアンモニアが生成する。そして、このアンモニアが排気中のNOxと反応することにより、NOxが還元される。
As shown in FIG. 1, the
アンモニア酸化触媒26は、SCR32から排出された余剰のアンモニアを酸化することにより、排気を浄化する役割を果たす。これにより、内燃機関システム1の外部へアンモニアが排出されることが抑制されている。
The
制御装置7は、各種センサ等から検出結果を取得し、それに基づいて各部の動作を制御する役割を果たす。この制御装置7は、図1に示すように、内燃機関システム1を構成する各部、例えば、内燃機関2の回転速度センサ10、EGR装置5のEGRバルブ22、酸化触媒ユニット23の入口部温度センサ28及び出口部温度センサ29、DPFユニット24の差圧センサ31、NOx触媒ユニット25の添加弁33に対して電気的に接続されている。また、制御装置7は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ34にも電気的に接続されている。アクセル開度センサ34の検出結果を取得可能となっている。そして、制御装置7は、回転速度センサ10、入口部温度センサ28、出口部温度センサ29、差圧センサ31、及びアクセル開度センサ34から検出結果を取得し、その検出結果に基づいて、インジェクタ13、EGRバルブ22、及び添加弁33等の動作を制御する。
The
(酸化触媒の診断処理の流れ)
次に、排気ガス浄化装置6を構成する酸化触媒27の診断処理の流れについて説明する。図2は、酸化触媒27の診断処理の流れを示したフローチャートである。診断処理が開始されると、制御装置7は、まず酸化触媒ユニット23の入口部温度センサ28から排気の入口部温度T1を取得する(S1)。
(Oxidation catalyst diagnostic process)
Next, the flow of diagnostic processing for the
そして、制御装置7は、取得した入口部温度T1が所定の劣化判定開始閾値T3より大きいか否かを判定する(S2)。その結果、入口部温度T1が劣化判定開始閾値T3以下であると判断した場合、(S2:No)、制御装置7は、S1へ戻って排気の入口部温度T1を再度取得した後、S2で入口部温度T1が劣化判定開始閾値T3より大きいか否かを判定する処理を繰り返す。この劣化判定開始閾値T3は、酸化触媒27の活性開始温度以上に設定されている。
Then, the
その後、S2において入口部温度T1が劣化判定開始温度T3より大きいと判断した場合(S2:Yes)、制御装置7は、酸化触媒ユニット23の出口部温度センサ29から排気の出口部温度T2を取得すると共に、酸化触媒27のリン被毒量積算値P1を取得する(S3)。これは、例えばエンジンオイル添加剤としてリンを含有するものを用いた場合に、排気中にリンが含まれる場合がある。このような場合、排気中のリンによって酸化触媒27が被毒されることにより、酸化触媒27が劣化する可能性がある。従って、酸化触媒27が劣化した場合に、その劣化がリン被毒によるものか否かを後のステップS5で判定するべく、本ステップS3でリン被毒量積算値P1を取得している。
Thereafter, when it is determined in S2 that the inlet temperature T1 is higher than the deterioration determination start temperature T3 (S2: Yes), the
ここで、このリン被毒量積算値P1は、内燃機関2の運転条件に基づいて制御装置7が推定する。より詳細には、制御装置7は、まず図1に示される回転速度センサ10から内燃機関2の回転速度Neを取得すると共に、アクセル開度センサ34からアクセル開度Acを取得する。一方、制御装置7がその内部に有する記憶部35には、図3に示すマップが予め記憶されている。このマップでは、図に詳細は示さないが、横軸に示される内燃機関2の回転速度Neと、縦軸に示されるアクセル開度Acとの各格子点に、インジェクタ13の燃料噴射量、具体的にはインジェクタ13への指示値である燃料の目標噴射量Q1(実験等により予め算定されたもの)がそれぞれ入力されている。制御装置7は、このマップを参照することにより、取得したアクセル開度Acと内燃機関の回転速度Neに応じた目標噴射量Q1を取得する。また、制御装置7の記憶部35には、図4に示すマップも予め記憶されている。このマップでは、図に詳細は示さないが、横軸に示される内燃機関の回転速度Neと、縦軸に示される目標噴射量Q1との格子点に、酸化触媒27が受けるリン被毒量の瞬時値がそれぞれ入力されている。制御装置7は、このマップを参照することにより、制御装置7の演算時期におけるリン被毒量の瞬時値をそれぞれ取得し、取得した瞬時値を制御装置7の演算周期毎(例えば、10m秒毎)に積算することにより、リン被毒量積算値P1を推定する。なお、リン被毒量積算値P1の取得方法はこれに限られない。例えば、各種の運転条件(回転速度Ne、燃料噴射量、入口部温度T1等)に応じた単位周期(例えば1秒間)当たりのリン被毒量を入力したマップを作成する。一方、演算周期毎(例えば、10m秒毎)に運転条件を取得して、その単位周期内の平均値を算出し、当該平均値に対応するリン被毒量をマップから取得する。そして、このようにして取得したリン被毒量を単位周期が経過する毎に積算することにより、リン被毒量積算値P1を取得してもよい。
Here, the phosphorus poisoning amount integrated value P <b> 1 is estimated by the
次に、制御装置7は、取得した出口部温度T2と先に取得した入口部温度T1との温度差T2−T1の値が、所定の劣化判定閾値T4より小さいか否かを判定する(S4)。その結果、温度差T2−T1の値が劣化判定閾値T4以上であると判断した場合(S4:No)、制御装置7は、酸化触媒27が劣化していないと判断し、診断処理を終了する。一方、温度差T2−T1の値が劣化判定閾値T4より小さいと判断した場合(S4:Yes)、制御装置7は、酸化触媒27が劣化していると判断し、次のステップS5へと進む。
Next, the
なお、劣化判定閾値T4を、内燃機関2の運転状態や排気の成分や温度等に応じて変化させてもよい。図1に示す制御装置7の記憶部35には、図5に示すマップが記憶されている。このマップには、図に詳細は示さないが、横軸に示される内燃機関2の回転速度Neと、縦軸に示される目標噴射量Q1との各格子点に、劣化判定閾値T4(実験等により予め算定されたもの)がそれぞれ入力されている。制御装置7は、図1に示す回転速度センサ10から内燃機関2の回転速度Neを、アクセル開度センサ34からアクセル開度Acをそれぞれ取得し、図3のマップを参照することにより、その運転状態における最適な目標噴射量Q1を取得する。更に、制御装置7は、回転速度センサ10によって検出される内燃機関2の回転速度と、図3のマップから求めた目標噴射量Q1とに基づき、図5のマップを参照することにより、その運転状態における最適な劣化判定閾値T4を取得する。なお、劣化判定閾値T4の取得方法はこれに限られず、例えば、入口部温度T1と回転速度Neとに応じた劣化判定閾値T4が入力されたマップ、或いは入口部温度T1と気筒11内での燃料噴射量(指令値)とに応じた劣化判定閾値T4が入力されたマップを作成し、そのマップを参照することによって劣化判定閾値T4を取得することも可能である。
The deterioration determination threshold value T4 may be changed according to the operating state of the
次に、制御装置7は、図2に示すS3で取得した酸化触媒27のリン被毒量積算値P1が、予め設定されたリン被毒量閾値P2よりも大きいか否かを判定する(S5)。その結果、リン被毒量積算値P1がリン被毒量閾値P2より大きいと判断した場合(S5:Yes)、制御装置7は、酸化触媒27が劣化した原因はリン被毒であると判断し、有害物質排出量低減処理を実行する(S6)。すなわち、リン被毒による劣化は不可逆的な劣化であるため、制御装置7は、酸化触媒27の性能回復は困難と判断し、性能回復に代えて、内燃機関2から排出される排気中に含まれる有害物質の量を低減させることを目的とする有害物質排出量低減処理を実行する。なお、リン被毒量閾値P2は、実験やシミュレーション等によって予め適切な値が設定され、制御装置7の記憶部35に記憶されている。
Next, the
ここで、制御装置7は、有害物質排出量低減処理として、いわゆるEGRガス低減処理と燃焼進角処理の両方を実行する。なお、有害物質排出量低減処理は、これに限定されず、例えばEGRガス低減処理と燃焼進角処理の一方を実行してもよいし、他の方法を実行してもよい。
Here, the
EGRガス低減処理は、図1に示すEGR装置5によって吸気通路3に還流されるEGRガスの量を低減させる処理である。より詳細に説明すると、内燃機関システム1の通常運転時において、制御装置7は、その記憶部35に予め記憶された所定のEGRバルブ開度マップ(不図示)に従ってEGRバルブ22の開度を制御することにより、EGRガスの吸気通路3への還流量を制御している。これに対し、EGRガス低減処理の実行時には、制御装置7が、EGRバルブ開度マップにおけるEGRバルブ22の開度を通常運転時よりも所定量だけ閉弁側に補正する。これにより、EGRバルブ22の開度が所定量だけ閉弁側に制御され、EGRガスの吸気通路3への還流量が通常運転時の値よりも低減する。このようなEGRガス低減処理によれば、図1に示す気筒11に対するEGRガスの導入量が低減することにより、気筒11における燃料の燃焼温度が上昇すると共に、気筒11への酸素供給量も増大するので、気筒11における燃料の燃焼状態が良好になる。そして、このように燃料の燃焼状態が良好になることにより、一酸化炭素や炭化水素といった酸化触媒27で処理すべき有害物質の排出量が低減される。
The EGR gas reduction process is a process of reducing the amount of EGR gas recirculated to the
燃焼進角処理は、図1に示す気筒11への燃料供給時期を進角させる(タイミングを早める)ことにより、気筒11における燃料の燃焼開始時期を進角させる処理である。より詳細に説明すると、内燃機関システム1の通常運転時において、制御装置7は、その記憶部35に予め記憶された所定の燃料噴射時期マップ(不図示)に従って、気筒11への燃料のメイン噴射時期を制御している。これに対し、燃焼進角処理の実行時には、制御装置7が、燃料噴射時期マップにおける燃料のメイン噴射の開始時期を通常運転時よりも所定量だけ進角側に補正することにより、気筒11への燃料供給の開始時期が通常運転時の値よりも進角する。これにより、気筒11における燃料の燃焼時間が長くなる結果、燃料の燃焼状態が良好になる。そして、このように燃料の燃焼状態が良好になることにより、一酸化炭素や炭化水素といった酸化触媒27で処理すべき有害物質の排出量が低減される。
The combustion advance process is a process for advancing the fuel start timing of the fuel in the
一方、図2のS5における判断の結果、リン被毒量積算値P1がリン被毒量閾値P2以下であると判断した場合(S5:No)、制御装置7は、酸化触媒27が劣化したのはリン被毒が原因ではなく、排気中の煤等の粒子状物質が酸化触媒27に付着したことが原因であると判断する。その結果、制御装置7は、付着物除去処理すなわち酸化触媒27から粒子状物質を除去する処理を開始する(S7)。この付着物除去処理は、内燃機関2から排出される排気の温度を上昇させ、酸化触媒27に付着した粒子状物質を燃焼させることにより行われる。
On the other hand, as a result of the determination in S5 of FIG. 2, when it is determined that the phosphorus poisoning amount integrated value P1 is equal to or less than the phosphorus poisoning amount threshold value P2 (S5: No), the
ここで、排気の温度を上昇させる手段の一例として、制御装置7は、図1に示す気筒11への燃料のメイン噴射の開始時期を、通常運転時よりも所定量だけ遅角させる(タイミングを遅らせる)。これによれば、内燃機関2における排気損失が増大することにより、排気の温度を上昇させることができる。
Here, as an example of means for increasing the temperature of the exhaust, the
また、排気の温度を上昇させる他の手段として、制御装置7は、気筒11において燃料のメイン噴射の後にアフター噴射を行う場合に、このアフター噴射での燃料の噴射量を通常運転時よりも増大させる。これによれば、気筒11の内部での膨張過程における熱発生量が増加し、内燃機関2における排気損失が増大することにより、排気の温度を上昇させることができる。
As another means for increasing the temperature of the exhaust gas, the
また、排気の温度を上昇させる他の手段として、制御装置7は、図1に示すコモンレール12の内部における燃料圧すなわちコモンレール12圧を低下させる。これによれば、気筒11内への燃料噴射量を固定させた場合、燃料の噴射に要する時間が長くなり燃料の燃焼時間が長くなるため、排気損失が増大する。従って、メイン噴射開始時の遅角化と同様、排気の温度を上昇させることができる。
Further, as another means for increasing the temperature of the exhaust, the
次に、制御装置7は、付着物除去処理を開始してからの経過時間tが所定の時間閾値t1より大きいか否かを判定する(S8)。その結果、経過時間tの値が時間閾値t1以下であると判断した場合(S8:No)、制御装置7は、S8へ戻って経過時間tが時間閾値t1より大きくなるまで待機する。一方、S8の判定において経過時間tが時間閾値t1より大きいと判断した場合(S8:Yes)、制御装置7は次のステップS9へ進む。
Next, the
次に、制御装置7は、図1に示す入口部温度センサ28から入口部温度T1を再度取得すると共に、出口部温度センサ29から出口部温度T2を再度取得する(S9)。そして、制御装置7は、S9で取得した入口部温度T1と出口部温度T2との温度差T2−T1の値が、所定の終了閾値T5より小さいか否かを判定する(S10)。その結果、温度差T2−T1の値が終了閾値T5以上であると判断した場合(S10:No)、制御装置7は、S9へ戻ってその後の処理を繰り返す。一方、S10での判定の結果、温度差T2−T1の値が終了閾値T5より小さいと判断した場合(S10:Yes)、制御装置7は、付着物除去処理を終了し、内燃機関2を通常運転時の制御状態に戻して排気の温度上昇を停止する(S11)。
Next, the
ここで、図6は、付着物除去処理の開始時tstからの経過時間tと、酸化触媒27の入口部温度T1及び出口部温度T2との関係を示すグラフである。付着物除去処理がtstで開始されると、図示例の入口部温度T1はその後も一定値で推移するが、酸化触媒27の内部で付着物の燃焼が進むに従って、出口部温度T2は徐々に上昇していく。これにより、温度差T2−T1の値は、時間の経過に従って徐々に大きくなっていく。しかし、付着物の燃焼が進んで付着物の残量が減ってくると、付着物の燃焼が徐々に収束することにより、出口部温度T2は徐々に低下していく。これにより、温度差T2−T1の値は時間の経過と共に徐々に小さくなっていく。このような傾向に基づき、制御装置7は、付着物除去処理の開始から時間閾値t1を経過した後であって、すなわち出口部温度T2が低下しつつある状態であって、且つ、温度差T2−T1が終了閾値T5より小さくなるt2に、付着物の大部分が燃焼して酸化触媒27の性能がほぼ回復したと判断し、付着物除去処理を終了する。これにより、図4に示すように温度差T2−T1が終了閾値T5より小さい領域であるt0以前に、酸化触媒27の性能が回復したと制御装置7が誤って判断して付着物除去処理を終了することが防止されている。
Here, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the elapsed time t from the start time tst of the deposit removal process and the inlet temperature T1 and outlet temperature T2 of the
なお、終了閾値T5を、内燃機関2の運転状態や排気の成分や温度等に応じて変化させてもよい。図1に示す制御装置7の記憶部35には、図7に示すマップが記憶されている。このマップには、図に詳細は示さないが、横軸に示される内燃機関2の回転速度Neと、縦軸に示される目標噴射量Q1との各格子点に、終了閾値T5(実験等により予め算定されたもの)がそれぞれ入力されている。制御装置7は、図1に示す回転速度センサ10から内燃機関2の回転速度Neを、アクセル開度センサ34からアクセル開度Acをそれぞれ取得し、図3のマップを参照することにより、その運転状態における最適な目標噴射量Q1を取得する。そして、制御装置7は、回転速度センサ10によって検出される内燃機関2の回転速度Neと、図3のマップから求めた目標噴射量Q1とに基づき、図7のマップを参照することにより、その運転状態における最適な終了閾値T5を取得する。
The end threshold value T5 may be changed according to the operating state of the
以上により、酸化触媒27の診断処理が終了する。
Thus, the diagnostic process for the
このような酸化触媒27の診断処理によれば、粒子状物質の付着により劣化した酸化触媒27の付着物除去処理を行う時に、入口部温度T1と出口部温度T2との温度差T2−T1が終了閾値T5より小さくなったことを検知することにより、粒子状物質が完全に燃焼したことを正確に検知することができる。従って、付着物除去処理を好適なタイミングで終了させることにより、迅速且つ確実に酸化触媒27の触媒作用を回復させることができる。
According to such a diagnostic process of the
(変形例)
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態としては以下に示すような変形例も考えられる。
(Modification)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, the modification as shown below is also considered as embodiment of this invention.
(1) 本実施形態では、酸化触媒27の出口部温度T2と入口部温度T1との温度差に基づいて、付着物除去処理を終了させるタイミングを決定したが、これに代えて、例えば運転条件から入口部温度T1がある程度限定されるのであれば、出口部温度T2のみに基づいて付着物除去処理を終了させるタイミングを決定してもよい。
(1) In the present embodiment, the timing for ending the deposit removal process is determined based on the temperature difference between the outlet temperature T2 and the inlet temperature T1 of the
(2) 本実施形態では、図2に示すように、入口部温度T1が所定の劣化判定開始閾値T3より大きいと判断した場合に、出口部温度T2及びリン被毒量積算値P1をそれぞれ取得した。しかし、出口部温度T2及びリン被毒量積算値P1を取得するタイミングは、S1で入口部温度T1を取得するのと同時であってもよい。 (2) In the present embodiment, as shown in FIG. 2, when it is determined that the inlet temperature T1 is larger than a predetermined deterioration determination start threshold T3, the outlet temperature T2 and the phosphorus poisoning amount integrated value P1 are acquired. did. However, the timing for obtaining the outlet temperature T2 and the phosphorus poisoning amount integrated value P1 may be the same as the time when the inlet temperature T1 is obtained in S1.
2 内燃機関
4 排気通路
6 排気浄化装置
7 制御装置
27 酸化触媒
28 入口部温度センサ
29 出口部温度センサ
T1 入口部温度
T2 出口部温度
T3 開始閾値
T5 終了閾値
Ne 内燃機関の回転速度
Q1 目標噴射量
2
Claims (5)
排気が流通する排気通路と、
前記排気通路に設けられ、前記排気通路を流通する物質を酸化する酸化触媒と、
前記排気通路における前記酸化触媒の入口部に設けられた入口部温度センサと、
前記排気通路における前記酸化触媒の出口部に設けられた出口部温度センサと、
前記入口部温度センサから排気の入口部温度を取得すると共に、前記出口部温度センサから排気の出口部温度を取得する制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
前記酸化触媒に排気中の粒子状物質が付着することにより前記酸化触媒の性能が劣化したと判断した場合に、排気の温度を上昇させることにより前記粒子状物質を燃焼させる付着物除去処理を開始し、
前記付着物除去処理を開始してから所定時間経過後に、前記出口部温度センサから前記出口部温度を取得すると共に前記入口部温度センサから前記入口部温度を取得し、
前記出口部温度と前記入口部温度との温度差が所定の終了閾値より小さい場合に、前記付着物除去処理を終了する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine,
An exhaust passage through which exhaust flows;
An oxidation catalyst which is provided in the exhaust passage and oxidizes a substance flowing through the exhaust passage;
An inlet temperature sensor provided at the inlet of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
An outlet temperature sensor provided at an outlet of the oxidation catalyst in the exhaust passage;
A control device that acquires the inlet temperature of the exhaust from the inlet temperature sensor, and acquires the outlet temperature of the exhaust from the outlet temperature sensor;
With
The control device is
When it is determined that the performance of the oxidation catalyst has deteriorated due to the particulate matter in the exhaust gas adhering to the oxidation catalyst, the deposit removal process for burning the particulate matter by starting the exhaust temperature is started. And
After a predetermined time has elapsed since the start of the deposit removing process, the outlet temperature is acquired from the outlet temperature sensor and the inlet temperature is acquired from the inlet temperature sensor.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein when the temperature difference between the outlet portion temperature and the inlet portion temperature is smaller than a predetermined end threshold value, the deposit removing process is ended.
前記出口部温度と前記入口部温度との温度差が所定の開始閾値より小さい場合に、前記酸化触媒の性能が劣化したと判断して前記付着物除去処理を開始する
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。 The control device is
When the temperature difference between the outlet portion temperature and the inlet portion temperature is smaller than a predetermined start threshold value, it is determined that the performance of the oxidation catalyst has deteriorated, and the deposit removing process is started. 2. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to 1.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005120986A (en) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
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-
2016
- 2016-12-15 JP JP2016243161A patent/JP2018096313A/en active Pending
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