(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、単一のＮＯｘセンサを用いて酸化触媒の下流の実ＮＯｘ濃度を精度良く取得することを目的とする。【解決手段】内燃機関１０の排気通路１２に酸化触媒１４を備える。酸化触媒１４よりも下流側の排気通路１２に、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１８を備える。酸化触媒１４の温度に基づいて、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘを補正する（ステップ１０６〜１１０）。より具体的には、酸化触媒１４の温度に基づいて、酸化触媒１４におけるＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率ＰＮＯ２を取得し（ステップ１０６）、当該ＮＯ２転化率ＰＮＯ２に応じて、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘ（ステップ１０８）を補正後の出力値Ｖ２ＮＯｘに補正する（ステップ１１０）。【選択図】図３
2010031761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配置された酸化触媒と、
前記酸化触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、
前記酸化触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘセンサの出力値を補正するセンサ出力補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記センサ出力補正手段は、前記酸化触媒の温度に基づいて、前記酸化触媒におけるＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率を取得する転化率取得手段を含み、前記ＮＯ２転化率に応じて、前記ＮＯｘセンサの出力値を補正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記センサ出力補正手段は、前記酸化触媒の劣化度合いに基づいて、前記ＮＯｘセンサの出力値を補正する劣化度反映補正手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記劣化度反映補正手段は、前記酸化触媒におけるＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率に前記酸化触媒の劣化度合いを反映させる劣化度反映手段を含むことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、排気通路に酸化触媒とＮＯｘセンサを備える内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、排気通路に酸化触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この従来の排気浄化装置は、酸化触媒の上流側および下流側に、ＮＯ２の感度の異なるＮＯｘセンサを備えている。そして、これらのＮＯｘセンサの出力値と、予め算出したＮＯ２感度とに基づき、酸化触媒の下流における排気ガス中の実ＮＯｘ濃度を算出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１００５１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１００７００号公報
【特許文献３】特表２００２−５０２９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術によれば、酸化触媒の下流の排気ガス中の実ＮＯｘ濃度を取得するためには、内燃機関の排気系に複数のＮＯｘセンサを配置することが必要となり、コスト高となる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、単一のＮＯｘセンサを用いて酸化触媒の下流の実ＮＯｘ濃度を精度良く取得することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関の排気浄化装置であって、
排気通路に配置された酸化触媒と、
前記酸化触媒よりも下流側の前記排気通路に配置され、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサと、
前記酸化触媒の温度に基づいて、前記ＮＯｘセンサの出力値を補正するセンサ出力補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記センサ出力補正手段は、前記酸化触媒の温度に基づいて、前記酸化触媒におけるＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率を取得する転化率取得手段を含み、前記ＮＯ２転化率に応じて、前記ＮＯｘセンサの出力値を補正することを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記センサ出力補正手段は、前記酸化触媒の劣化度合いに基づいて、前記ＮＯｘセンサの出力値を補正する劣化度反映補正手段を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記劣化度反映補正手段は、前記酸化触媒におけるＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率に前記酸化触媒の劣化度合いを反映させる劣化度反映手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、酸化触媒の温度とＮＯ２転化率との相関を利用して、ＮＯｘセンサの出力値を補正することが可能となる。このため、単一のＮＯｘセンサを用いた低コストな構成で、酸化触媒の下流における排気ガス中の実ＮＯｘ濃度を精度良く検出することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、酸化触媒の温度とＮＯ２転化率との相関を利用して、ＮＯｘセンサの出力値が補正される。このため、単一のＮＯｘセンサを用いた低コストな構成で、酸化触媒の下流における排気ガス中の実ＮＯｘ濃度を精度良く検出することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、酸化触媒の温度に基づいて上記のようにＮＯｘセンサの出力を補正した際に、酸化触媒の劣化に起因するセンサ出力のずれが生ずるのを良好に抑制することが可能となる。
【００１３】
第４の発明によれば、酸化触媒の劣化度合いとＮＯ２転化率との相関を利用して、酸化触媒の劣化に起因するセンサ出力のずれが生ずるのを良好に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、筒内から排出される排気ガスが流れる排気通路１２を備えている。
【００１５】
排気通路１２には、酸化触媒１４が配置されている。酸化触媒１４は、投入された排気ガス中に含まれるＮＯの一部を酸化させてＮＯ２に変換する機能を有している。また、酸化触媒１４よりも下流側の排気通路１２には、排気ガス中に含まれる粒子状物質ＰＭを捕集して除去するためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１６が配置されている。
【００１６】
更に、酸化触媒１４よりも下流側の排気通路１２には、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度に比例した出力を発するＮＯｘセンサ１８が配置されている。
【００１７】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)２０を備えている。ＥＣＵ２０には、内燃機関１０を制御するための各種センサとともに上記ＮＯｘセンサ１８が接続されている。また、ＥＣＵ２０には、内燃機関１０を制御するための各種アクチュエータが接続されている。
【００１８】
図２は、図１に示すＮＯｘセンサ１８におけるＮＯおよびＮＯ２の感度を説明するための図である。
ＮＯｘセンサ１８は、一般的に、ＮＯの濃度を正確に検出できるように構成されている。このため、図２に示すように、ＮＯｘセンサ１８は、ＮＯの濃度に対して高感度な出力を発する。これに対し、ＮＯｘセンサ１８におけるＮＯ２の感度は、ＮＯの感度に比して、数十％程度低くなる。
【００１９】
従って、酸化触媒１４の下流部位のようにＮＯとＮＯ２の混合ガスが存在している部位でのＮＯｘセンサ１８の出力値（電圧値）は、当該部位における実際のＮＯｘ濃度（実ＮＯｘ濃度）を示す出力値よりも低くなる。
【００２０】
［実施の形態１の特徴部分］
本実施形態では、酸化触媒１４の下流側に配置された単一のＮＯｘセンサ１８を用いて、ＮＯとＮＯ２の混合ガスを含む排気ガスが流通する酸化触媒１４の下流での実ＮＯｘ濃度を精度良く検出すべく、酸化触媒１４の温度に基づいて、ＮＯｘセンサ１８の出力値を補正するようにしている。
【００２１】
図３は、上記の機能を実現するために、本実施の形態１においてＥＣＵ２０が実行するルーチンのフローチャートである。
図３に示すルーチンでは、先ず、ＮＯｘセンサ１８が活性状態にあるか否かが判別される（ステップ１００）。具体的には、ＮＯｘセンサ１８が活性状態にあるか否かは、例えば、当該ＮＯｘセンサ１８のセンサ素子の温度が所定値以上となっているか否かを判別することによって判断することができる。
【００２２】
上記ステップ１００において、ＮＯｘセンサ１８が活性状態にあると判定された場合には、次いで、酸化触媒１４の温度が取得される（ステップ１０２）。具体的には、酸化触媒１４の温度は、例えば、内燃機関１０の運転状態を示す情報（吸入空気量やエンジン回転数等）に基づいて推定して取得することができる。また、酸化触媒１４の温度を検出する温度センサを当該酸化触媒１４に組み込むようにして、酸化触媒１４の温度を取得するようにしてもよい。
【００２３】
次に、酸化触媒１４が活性状態にあるか否かが判別される（ステップ１０４）。具体的には、酸化触媒１４が活性状態にあるか否かは、例えば、酸化触媒１４の温度が所定の活性温度以上になっているか否かに基づいて判断することができる。
【００２４】
上記ステップ１０４において、酸化触媒１４が活性状態にあると判定された場合には、次いで、酸化触媒１４の温度に基づいて、ＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率ＰＮＯ２（＝ＮＯ２／（ＮＯ＋ＮＯ２））が推定される（ステップ１０６）。
【００２５】
図４は、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２と酸化触媒１４の温度との関係を表した図である。酸化触媒１４におけるＮＯ２転化率ＰＮＯ２は、図４に示すように、基本的に、酸化触媒１４の温度が高くなるにつれ高くなるという特性を有している。ＥＣＵ２０は、この図４に示すような関係をマップ或いは関係式として記憶している。本ステップ１０６では、そのようなマップ等を参照することで、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２が、酸化触媒１４の温度に基づいて推定される形で取得される。
【００２６】
次に、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘ（生値）が取得される（ステップ１０８）。次いで、次の補正式（１）に従って、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘが補正され、補正後のＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ２ＮＯｘが算出される（ステップ１１０）。
［数１］
Ｖ２ＮＯｘ＝（１−ＰＮＯ２）・Ｖ１ＮＯｘ＋ＰＮＯ２・Ｖ１ＮＯｘ・Ａ  ・・・（１）
ただし、上記（１）式において、係数Ａは、ＮＯｘセンサ１８におけるＮＯ感度とＮＯ２感度の比（ＮＯ／ＮＯ２）であり、ＮＯｘセンサ１８の仕様に応じて予め取得されている値（＞１）である。
【００２７】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、酸化触媒１４の温度に基づいて、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘが上記補正式（１）に従って補正後の出力値Ｖ２ＮＯｘとなるように補正される。
【００２８】
より具体的には、上記補正式（１）によれば、右辺第１項は、ＮＯおよびＮＯ２中に占めるＮＯの比率分に対応するＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘに相当し、右辺第２項は、ＮＯおよびＮＯ２中に占めるＮＯ２の比率（つまり、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２）分に対応するＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘに相当する。そして、上記補正式（１）では、そのような右辺第２項の方に、ＮＯｘセンサ１８におけるＮＯとＮＯ２の感度の相違が考慮された係数Ａ（＞１）が乗じられている。
【００２９】
従って、当該補正式（１）によれば、上記係数Ａに基づき、ＮＯｘセンサ１８においてＮＯ２の感度がＮＯの感度よりも低いという特性を利用してセンサ出力値Ｖ１ＮＯｘが補正されることになる。そして、この場合に、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘが、酸化触媒１４の温度に基づいて推定されたＮＯ２転化率ＰＮＯ２に応じて補正されることになる。
【００３０】
より詳細に説明すると、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘは、当該ＮＯ２転化率ＰＮＯ２が大きいときほど、より大きく補正されることになる。既述したように、ＮＯからＮＯ２へのＮＯ２転化率ＰＮＯ２は、酸化触媒１４の温度に応じて変化する。このため、ＮＯｘセンサ１８においてＮＯ２の感度がＮＯの感度よりも低いという特性を利用した補正を行いながら、現在のＮＯ２転化率ＰＮＯ２を適切にＮＯｘセンサ１８の出力補正に反映させることができる。
【００３１】
以上のように、上記ルーチンの手法によれば、酸化触媒１４の温度とＮＯ２転化率との相関を利用して、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘが補正される。このため、単一のＮＯｘセンサ１８を用いた低コストな構成で、酸化触媒１４の下流における排気ガス中の実ＮＯｘ濃度に見合ったセンサ出力値（Ｖ２ＮＯｘ）を精度良く算出することができる。
【００３２】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ２０が上記図３に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「センサ出力補正手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ２０が上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「転化率取得手段」が実現されている。
【００３３】
実施の形態２．
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ２０に図４に示すルーチンに代えて後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００３４】
［実施の形態２の特徴部分］
図５は、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２と酸化触媒１４の温度との関係に酸化触媒１４の劣化の影響を反映させた図である。
酸化触媒１４は、使用された条件や時間に応じて劣化していく。酸化触媒１４が劣化した場合には、図５中に矢印を付して示すように、酸化触媒１４の劣化度合いが高くなるほど、酸化触媒１４の酸化能力が弱まるので、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２が小さくなっていく。
【００３５】
上記のような酸化触媒１４の劣化度合いの変化に対して何らの配慮がなされていなければ、上述した実施の形態１の手法でＮＯｘセンサ１８の出力を補正した際に、酸化触媒１４の劣化に起因するセンサ出力のずれが生じてしまうことが懸念される。そこで、本実施形態では、上述した実施の形態１におけるＮＯｘセンサ１８の出力補正を実行する際に、酸化触媒１４の劣化度合いをも考慮した補正を行うようにしている。
【００３６】
より具体的には、本実施形態では、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２に酸化触媒１４の劣化度合いを反映させるようにし、当該反映後のＮＯ２転化率Ｐ’ＮＯ２に応じて、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘを補正するようにしている。
【００３７】
図６は、上記の機能を実現するために、本実施の形態２においてＥＣＵ２０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図６において、実施の形態１における図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００３８】
図６に示すルーチンでは、上記ステップ１０４において酸化触媒１４が活性状態にあると判定された場合には、次いで、酸化触媒１４の劣化係数Ｑが取得される（ステップ２００）。ＥＣＵ２０は、上記図５に示すような酸化触媒１４の劣化に応じた傾向が得られるようにＮＯ２転化率ＰＮＯ２を修正できる値として、劣化係数Ｑを記憶している。この劣化係数Ｑは、例えば、内燃機関１０の運転時間（酸化触媒が排気ガスに曝された時間）や酸化触媒１４の温度条件等の内燃機関１０の運転履歴に基づいて、劣化がより進んだと判断される場合ほど、より小さな値となるように取得される。
【００３９】
次に、上記ステップ２００において取得された酸化触媒１４の劣化係数Ｑが反映されたＮＯ２転化率Ｐ’ＮＯ２が取得される（ステップ２０２）。具体的には、上述した実施の形態１で取得されるＮＯ２転化率ＰＮＯ２に上記劣化係数Ｑを乗じた値として、修正後のＮＯ２転化率Ｐ’ＮＯ２が算出される。その結果、酸化触媒１４の劣化度合いが高いほど、劣化係数Ｑがより小さくなるので、もとのＮＯ２転化率ＰＮＯ２に対して、修正後のＮＯ２転化率Ｐ’ＮＯ２がより小さくなるように算出されることになる。
【００４０】
次に、上記ステップ１０８においてＮＯｘセンサ１８の生の出力値が取得された後に、酸化触媒１４の劣化度合いが反映されたＮＯ２転化率Ｐ’ＮＯ２が上記補正式（１）に代入され、補正後のＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ２’ＮＯｘが算出される（ステップ２０４）。
【００４１】
以上説明した図６に示すルーチンによれば、酸化触媒１４の温度に基づいて、ＮＯｘセンサ１８の出力の補正が実行される際に、ＮＯ２転化率ＰＮＯ２に酸化触媒１４の劣化度合いが反映され、当該反映後のＮＯ２転化率Ｐ’ＮＯ２に応じて、ＮＯｘセンサ１８の出力値Ｖ１ＮＯｘが補正後の出力値Ｖ２’ＮＯｘとなるように補正される。
【００４２】
これにより、酸化触媒１４の温度に基づくＮＯｘセンサ１８の出力を補正した際に、酸化触媒１４の劣化度合いとＮＯ２転化率との相関を利用して、酸化触媒１４の劣化に起因するセンサ出力のずれが生ずるのを良好に抑制することが可能となる。このため、酸化触媒１４の劣化度合いの状況に関係なく、単一のＮＯｘセンサ１８を用いた低コストな構成で、酸化触媒１４の下流における排気ガス中の実ＮＯｘ濃度に見合ったセンサ出力値（Ｖ２ＮＯｘ）を精度良く検出することができる。
【００４３】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ２０が上記ステップ２００、２０２、および２０４の処理を実行することにより前記第３の発明における「劣化度反映補正手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ２０が上記ステップ２００および２０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「劣化度反映手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関の排気浄化装置の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すＮＯｘセンサにおけるＮＯおよびＮＯ２の感度を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】ＮＯ２転化率ＰＮＯ２と酸化触媒の温度との関係を表した図である。
【図５】ＮＯ２転化率ＰＮＯ２と酸化触媒の温度との関係に酸化触媒の劣化の影響を反映させた図である。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１０  内燃機関
１２  排気通路
１４  酸化触媒
１８  ＮＯｘセンサ
２０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
Ａ  係数
ＰＮＯ２、Ｐ’ＮＯ２  ＮＯ２転化率
Ｑ  劣化係数
Ｖ１ＮＯｘ  ＮＯｘセンサ出力値（補正前の生値）
Ｖ２ＮＯｘ、Ｖ２’ＮＯｘ  ＮＯｘセンサ出力値（補正後の算出値）
【図１】
2010031761.tif 000003
【図２】
2010031761.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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