(57)【要約】【課題】内燃機関の還流排気温度の制御によＮＯｘの放出量を低減する。【解決手段】内燃機関１は排気の一部を吸気に還流するＥＧＲ通路３０と、排気中の窒素酸化物を所定の活性温度領域で浄化するＮＯｘ触媒２１と、を備える。ＥＧＲ通路３０はＥＧＲクーラ３４と、ＥＧＲクーラ３４を迂回するバイパス通路３７と、これらを切り換えるバイパス弁３８を備える。コントローラ７０によるバイパス弁３８の制御により還流排気温度を調整する。コントローラ７０はＮＯｘ触媒２１の活性度が所定値より低い場合に、還流排気がＥＧＲクーラ３４を通るようにバイパス弁３８を制御することで、内燃機関１が生成するＮＯｘの量を減らす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の一部を吸気に還流する排気還流通路と、排気中の窒素酸化物を所定の活性温度領域で浄化する窒素酸化物浄化触媒と、を備えた内燃機関の排気還流温度の制御装置において、
排気還流通路の還流排気温度を調整する還流排気温度調整手段と、
窒素酸化物浄化触媒の活性度を検出する活性度検出手段と、
窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値より低い場合に、排気還流通路の還流排気温度を低下させるように還流排気温度調整手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の運転条件を検出する手段をさらに備え、制御手段は内燃機関の運転条件が所定条件を満たす場合に、排気還流通路の還流排気温度を低下させるように還流排気温度調整手段をさらに制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項３】
所定条件は内燃機関の負荷が所定負荷を上回るか、内燃機関の回転速度が所定速度を上回る場合に成立する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項４】
制御手段は、内燃機関の運転条件が所定条件を満たさず、かつ窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値以上である場合に、排気還流通路の還流排気を上昇させるように還流排気温度調整手段をさらに制御する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項５】
窒素酸化物浄化触媒は、活性状態のリーン雰囲気で排気中の窒素酸化物を吸着する機能と、吸着した窒素酸化物を活性状態のリッチ雰囲気で脱離させ還元する機能とを兼ね備えた触媒で構成される、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項６】
窒素酸化物浄化触媒は尿素添加式浄化触媒である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項７】
窒素酸化物浄化触媒の窒素酸化物吸着量を検出する窒素酸化物吸着量検出手段をさらに備え、制御手段は窒素酸化物浄化触媒の窒素酸化物吸着量が所定量を上回る場合に、排気還流通路の還流排気温度を低下させるように還流排気温度調整手段をさらに制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項８】
還流排気温度調整手段は、排気還流通路の還流排気を冷却する排気還流クーラと、排気還流通路の還流排気を排気還流クーラを迂回して流下させるバイパス弁とで構成される、ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項９】
排気の一部を吸気に還流する排気還流通路と、排気中の窒素酸化物を所定の活性温度領域で浄化する窒素酸化物浄化触媒と、排気中の炭化水素を第２の所定の活性温度以下で吸着し、吸着した炭化水素を第２の所定の活性温度以上の温度領域で酸化する炭化水素浄化触媒と、を備えた内燃機関の排気還流温度の制御装置において、
排気還流通路の還流排気温度を調整する還流排気温度調整手段と、
窒素酸化物浄化触媒の活性度を検出する活性度検出手段と、
炭化水素浄化触媒の活性度を検出する第２の活性度検出手段と、
窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値より低い場合に排気還流通路の還流排気温度を低下させる還流排気温度調整手段の制御と、炭化水素浄化触媒の活性度に基づく還流排気温度調整手段の制御とを、内燃機関の運転条件に応じて選択的に適用する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項１０】
制御手段は、内燃機関が所定の低負荷低回転速度領域で運転されている場合に、炭化水素浄化触媒の活性度に基づく還流排気温度調整手段の制御を適用し、内燃機関の回転速度または負荷が所定の低負荷低回転速度領域を上回る場合に、窒素酸化物浄化触媒の活性度に基づく還流排気温度調整手段の制御を適用する、ことを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項１１】
炭化水素浄化触媒の炭化水素吸着量を検出する炭化水素吸着量検出手段をさらに備え、制御手段は内燃機関が所定の低負荷低回転速度領域で運転されている場合に、炭化水素浄化触媒の炭化水素吸着量と活性度に基づき還流排気温度調整手段を制御する、ことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の排気還流温度の制御装置。
【請求項１２】
排気の一部を吸気に還流する排気還流通路と、排気中の窒素酸化物を所定の活性温度領域で浄化する窒素酸化物浄化触媒と、排気還流通路の還流排気温度を調整する還流排気温度調整手段と。を備えた内燃機関の排気還流温度の制御方法において、
窒素酸化物浄化触媒の活性度を検出し、
窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値より低い場合に、排気還流通路の還流排気温度を低下させるように還流排気温度調整手段を制御する、
ことを特徴とする内燃機関の排気還流温度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸化窒素浄化触媒を備えた内燃機関における排気還流温度の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は排気通路に炭化水素（ＨＣ）の浄化触媒を備えた内燃機関において、ＨＣ浄化触媒の活性度に応じて吸気温度を制御することで排気組成の改善を図る技術を開示している。すなわち、ＨＣ浄化触媒の活性度が低い場合には、吸気温度を上昇させることで、ＨＣ浄化触媒の活性化を早めるのである。
【０００３】
内燃機関は排気の一部を吸気に還流する排気還流（ＥＧＲ）通路と、ＥＧＲ通路の還流排気を冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備えている。
ＨＣ浄化触媒の活性度が低い場合には、バイパス弁を開く。還流排気はＥＧＲクーラを迂回し、バイパス通路を通すことで冷却されずに吸気通路に還流し、吸気通路から吸入される新気に混合し、内燃機関の吸気温度の上昇をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８０１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＣ浄化触媒とともに、酸化窒素（ＮＯｘ）触媒を吸気通路に備えた内燃機関において、特許文献１のバイパス弁制御を適用すると、吸気温度の上昇によりＨＣ浄化触媒の活性化は促進されても、内燃機関のＮＯｘ生成量が増加し、ＮＯｘ触媒の活性度やＮＯｘ吸着能力によっては、ＮＯｘを浄化しきれずに、一部のＮＯｘが大気中に放出される可能性がある。
【０００６】
この発明は従来記述における以上の問題を解決すべくなされたもので、窒素酸化物の大気中への放出量をより低減できるバイパス弁の開閉制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するために、この発明は、排気の一部を吸気に還流する排気還流通路と、排気中の窒素酸化物を所定の活性温度領域で浄化する窒素酸化物浄化触媒と、を備えた内燃機関の排気還流温度の制御装置において、排気還流通路の還流排気温度を調整する還流排気温度調整手段と、窒素酸化物浄化触媒の活性度を検出する活性度検出手段と、窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値より低い場合に、排気還流通路の還流排気温度を低下させるように還流排気温度調整手段を制御する制御手段と、を備えている。
【０００８】
この発明による排気還流温度の制御方法は、排気の一部を吸気に還流する排気還流通路と、排気中の窒素酸化物を所定の活性温度領域で浄化する窒素酸化物浄化触媒と、排気還流通路の還流排気温度を調整する還流排気温度調整手段と、を備えた内燃機関の排気還流温度の制御方法において、窒素酸化物浄化触媒の活性度を検出し、窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値より低い場合に、排気還流通路の還流排気温度を低下させるように還流排気温度調整手段を制御している。
【発明の効果】
【０００９】
窒素酸化物浄化触媒の活性度が所定値より低い条件では、窒素酸化物浄化触媒の窒素酸化物浄化能力が低い。このような条件で、制御手段が還流排気温度調整手段を介して排気還流通路の還流排気温度を低下させることにより、内燃機関の吸気温度が低下する。吸気温度の低下は、内燃機関の運転により生成される窒素酸化物の生成量の減少をもたらす。窒素酸化物浄化触媒の窒素酸化物浄化能力が低い条件で、窒素酸化物の生成量が減少するので、内燃機関の運転に伴う窒素酸化物の大気中への放出量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の第１の実施形態による排気還流温度の制御装置を備えた圧縮着火式水冷内燃機関の概略構成図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるコントローラが実行するバイパス弁制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図３】この発明の第１の実施形態によるコントローラが格納する内燃機関の運転条件判別マップの特性を示すダイアグラムである。
【図４】この発明の第１の実施形態によるコントローラが格納するバイパス弁開閉マップの特性を示すダイアグラムである。
【図５】この発明の第２の実施形態による排気還流温度の制御装置を備えた圧縮着火式水冷内燃機関の概略構成図である。
【図６】この発明の第２の実施形態によるコントローラが実行するバイパス弁制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図７】この発明の第２の実施形態によるコントローラが格納する内燃機関の運転条件判別マップの特性を示すダイアグラムである。
【図８】の発明の第２の実施形態によるコントローラが格納するバイパス弁開閉マップの特性を示すダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、車両用の４気筒圧縮着火式の内燃機関１は、吸気通路１０から吸気弁４を介して各気筒に吸入した空気に、燃料噴射弁４０が燃料を噴射することで気筒内に混合気を生成する。混合気は気筒内に収装されたピストン２の往復運動によって圧縮され、圧縮に伴う温度上昇により着火して燃焼する。燃焼により発生する燃焼ガスは排気弁５から排気通路２０を通って排出される。内燃機関１は各気筒において吸気、圧縮、膨張、排気の各行程を順番に繰り返す、４ーストロークサイクルエンジンで構成される。
【００１２】
吸気通路１０には吸気を過給するターボ過給器５０のコンプレッサと、吸気流量を調整する吸気スロットル３２が設けられる。吸気通路１０は吸気コレクタ１１を介して各気筒に接続される。
【００１３】
排気通路２０にはターボ過給器５０の排気タービンと、排気中の酸化窒素（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ触媒２１とが設けられる。ＮＯｘ触媒２１は摂氏２５０ー４００度で活性化し、リーン雰囲気のもとで排気中のＮＯｘを吸着する一方、吸着したＮＯｘを同じ温度領域のリッチ雰囲気で脱離させつつ還元する、いわゆるリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）触媒で構成される。
ターボ過給器５０の排気タービンの上流からは、排気の一部を吸気コレクタ１１に還流する排気還流（ＥＧＲ）通路３０が排気通路２０に接続される。
【００１４】
ＥＧＲ通路３０には還流排気を冷却するＥＧＲクーラ３４と、排気還流（ＥＧＲ）流量を調整する排気還流（ＥＧＲ）弁３１が設けられる。さらにＥＧＲクーラ３４をバイパスするバイパス通路３７と、バイパス通路３７とＥＧＲクーラ３４との間でＥＧＲ通路３０の流れを切り換えるパイパス弁３８とが設けられる。
【００１５】
燃料噴射弁４０は燃料噴射装置の一部をなす。燃料噴射装置は内燃機関１のクランク軸により駆動される高圧燃料ポンプ４３と、高圧燃料ポンプ４３が吐出した高圧燃料を一時的に貯留するコモンレール４１とを備える。高圧燃料ポンプ４３から吐出された高圧燃料は燃料配管４２を介してコモンレール４１に供給される。燃料噴射弁４０はコモンレール４１に接続され、入力されるパルス幅変調信号に応じて開くことでコモンレール４１に貯留された燃料を気筒内に噴射する。
【００１６】
燃料噴射弁４０の燃料噴射、ＥＧＲ弁３１の開度、高圧燃料ポンプ４３の運転、吸気スロットル３２の開度、パイパス弁３８の開閉制御はコントローラ７０からの出力信号によりそれぞれ制御される。
【００１７】
コントローラ７０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたプログラム可能なマイクロコンピュータで構成される。コントローラを複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００１８】
燃料噴射弁４０の燃料噴射、ＥＧＲ弁３１の開度、高圧燃料ポンプ４３の運転、及び吸気スロットル３２の開度の各制御はそれぞれ公知の制御アルゴリズムに基づき行なわれる。これらの制御については説明を省略し、この発明が主題とするパイパス弁３８の開閉制御について以下に説明する。
【００１９】
パイパス弁３８の開閉制御のために、コントローラ７０には車両が備えるアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃを検出するアクセルペダル踏み込み量センサ６１、エンジン回転速度と内燃機関１のクランク角ＣＡを検出するクランク角センサ６０、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ１３、ＮＯｘ触媒２１のベッド温度を検出する温度センサ２２がそれぞれ信号回路で接続される。
【００２０】
コントローラ７０はこれらのセンサからの入力信号に基づき、内燃機関１の運転条件を判定する。内燃機関１の運転条件がＮＯｘ触媒２１のＮＯｘトラップと還元に適した条件であれば、コントローラ７０はバイパス弁３８を閉じて、還流排気をＥＧＲクーラ３４により冷却する。内燃機関１の運転条件がＮＯｘ触媒２１のＮＯｘトラップと還元に適した条件に達していない場合には、コントローラ７０はＮＯｘ触媒２１のＮＯｘ吸着量と活性度を求め、求めた結果に応じてバイパス弁３８を開き、還流排気をＥＧＲクーラ３４で冷却せずに吸気コレクタ１１に還流する。
【００２１】
以上の制御を実現するために、コントローラ７０は図２に示すバイパス弁制御ルーチンを実行する。このルーチンは内燃機関１の運転中に一定の時間間隔、例えば１０ミリ秒間隔、で繰り返し実行される。
【００２２】
ステップＳ１でコントローラ７０は、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン冷却水温を読み込む。エンジン回転速度はクランク角センサ６０からの入力信号から求められる。エンジン負荷にはアクセルペダル踏み込み量センサ６１が検出したアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃを適用する。エンジン冷却水温は水温センサ１３からの入力信号から求められる。
【００２３】
ステップＳ２でコントローラ７０は、あらかじめＲＯＭに格納された図３に示す特性を有するマップを参照して、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン冷却水温から内燃機関１の運転条件が領域Ｃに該当するかどうかを判定する。
ここで、領域Ａは冷却水温が摂氏４０度以下で、かつエンジン負荷とエンジン回転速度が図の一点鎖線に囲まれた範囲に存在する領域である。領域Ｂは、冷却水温が摂氏４０度以上６０度未満で、かつエンジン負荷とエンジン回転速度が図の破線に囲まれた範囲に存在する領域である。領域Ｃは領域Ａと領域Ｂのいずれにも該当しない領域である。領域ＣにおいてはＮＯｘ触媒２１によるＮＯｘのトラップと還元に適した条件が得られる。
【００２４】
ステップＳ２の判定の結果、内燃機関１の運転条件が領域Ｃに該当する場合は、コントローラ７０は吸気温度がそれ以上に上昇しないように、ステップＳ３でバイパス弁３８を閉じて、還流排気をＥＧＲクーラ３４により冷却する。ステップ３の処理の後、コントローラ７０はルーチンを終了する。
【００２５】
一方、ステップＳ２の判定の結果、内燃機関１の運転条件が領域Ａまたは領域Ｂに該当する場合は、コントローラ７０はステップＳ４でＮＯｘ触媒２１の触媒活性度とＮＯｘ吸着量を計算する。
【００２６】
ＮＯｘ触媒２１の触媒活性度は温度センサ２２が検出するＮＯｘ触媒２１のベッド温度に基づき判定する。
【００２７】
ＮＯｘ触媒２１のＮＯｘ吸着量は次のようにして求める。すなわち、内燃機関１のエンジン回転速度とエンジン負荷、ＥＧＲ率などのパラメータを用いた公知の推定演算により、内燃機関１が生成するＮＯｘ生成量を求める。あらかじめ、パラメータとＮＯｘ生成量との関係をマップにしておき、パラメータからマップを参照してＮＯｘ生成量を求めることも可能である。一方、ＮＯｘ触媒２１が吸着したＮＯｘは、燃料噴射制御を通じた公知のリッチスパイクにより排気組成を理論空燃比相当値よりリッチに誘導することで、ＮＯｘ触媒２１からの離脱し、ＮＯｘ触媒２１の触媒作用により還元される。この処理をＮＯｘ触媒２１の再生制御と称し、再生の結果、ＮＯｘ触媒２１から除去されたＮＯｘ量をＮＯｘ触媒２１の再生量と称する。ＮＯｘ触媒２１の再生量はＮＯｘ触媒２１のベッド温度から推定可能である。
【００２８】
以上の方法により求めたＮＯｘ生成量とＮＯｘ再生量はそれぞれ単位時間当たりの値である。コントローラ７０はＮＯｘ生成量からＮＯｘ再生量を差し引くことでＮＯｘ触媒２１の時間当たりのＮＯｘ吸着量を計算する。そして、時間当たりのＮＯｘ吸着量の累積値を計算することで現時点におけるＮＯｘ触媒２１のＮＯｘ吸着量を計算する。
【００２９】
ステップＳ５でコントローラ７０は、求めたＮＯｘ触媒２１の触媒活性度とＮＯｘ吸着量に基づき、あらかじめＲＯＭに格納された図４に示す特性のバイパス弁開閉マップを参照して、ＮＯｘ触媒２１の状態がバイパス弁３８を閉鎖すべき領域ａとバイパス弁３８を開放すべき領域ｂのいずれに該当するかを判定する。図４のマップの特性として、触媒活性度が高いほど領域ｂの確率が高く、ＮＯｘ吸着量が多いほど領域ａの確率が高なる。言い換えれば、領域ａでは排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒２１にトラップされずにＮＯｘ触媒２１をすり抜ける確率が高く、領域ｂでは排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒２１をすり抜けずにＮＯｘ触媒２１にトラップされる確率が高い。
【００３０】
ステップＳ５でＮＯｘ触媒２１の状態が領域ａにあると判定した場合には、コントローラ７０はステップＳ６でバイパス弁３８を閉鎖する。一方、ステップＳ５でＮＯｘ触媒２１の状態が領域ｂにあると判定した場合には、コントローラ７０はステップＳ７でバイパス弁３８を開放する。ステップＳ６またはＳ７の処理の後、コントローラ７０はルーチンを終了する。
【００３１】
以上の制御により、内燃機関１の運転条件が図３の領域Ａまたは領域Ｂにあり、かつＮＯｘ触媒２１の状態が領域ｂにある場合にのみ、コントローラ７０はバイパス弁３８を開いてＥＧＲクーラ３４による還流排気の冷却が行なわれないようにする。領域ｂでは、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒２１をすり抜けずにＮＯｘ触媒２１にトラップされる確率が高い。この条件では還流排気を冷却して吸気温度を下げる必要はなく、あえて吸気温度を下げると内燃機関１は一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）などの他の有害成分の排出量を増大させる可能性がある。したがって、ＮＯｘ触媒２１の状態が領域ｂにある場合にはバイパス弁３８を開放することで、吸気温度が下がらないようにするのである。
【００３２】
一方、内燃機関１の運転条件が図３の領域Ａまたは領域Ｂにあり、かつＮＯｘ触媒２１の状態が領域ａにある場合には、コントローラ７０はバイパス弁３８を閉じてＥＧＲクーラ３４による還流排気の冷却を行なう。領域ａでは、排気中のＮＯｘがＮＯｘ触媒２１にトラップされずにＮＯｘ触媒２１をすり抜ける確率が高い。したがって、還流排気の冷却により吸気温度を下げて内燃機関１のＮＯｘ生成量を低下させるのである。
【００３３】
以上のように、この発明による燃機関の排気還流温度の制御装置は、バイパス弁３８の開閉制御によりＮＯｘ触媒２１のＮＯｘ処理能力が低い環境で、還流排気の温度を低下させないようにすることで、内燃機関１のＮＯｘ生成を抑制するので、内燃機関１の運転に伴って大気中に放出されるＮＯｘ量を低減することができる。
図５を参照してこの発明の第２の実施形態を説明する。
【００３４】
図５を参照すると、内燃機関１は排気通路２０にＮＯｘ触媒２１と直列にＨＣ触媒２３を備える。ＨＣ触媒２３は排気中のＨＣを吸着する一方、約摂氏２0０度で活性化し、吸着したＨＣをリーン雰囲気で離脱させつつ触媒作用で酸化する機能を備えた触媒である。
【００３５】
コントローラ７０は、ＮＯｘ触媒２１の機能の機能を損なわずにＨＣ触媒２３の機能を最適化できるようにバイパス弁３８の開閉を通じて還流排気温度を制御する。
【００３６】
この制御のために、コントローラ７０は第1の実施形態の各センサからの入力信号に加えて、ＨＣ触媒２３のベッド温度を検出する温度センサ２４からの入力信号に基づき、図６に示すバイパス弁制御ルーチンを実行する。
【００３７】
図６を参照すると、ステップＳ１１でコントローラ７０は、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン冷却水温を読み込む。エンジン回転速度はクランク角センサ６０からの入力信号から求められる。エンジン負荷にはアクセルペダル踏み込み量センサ６１が検出したアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃを適用する。エンジン冷却水温は水温センサ１３からの入力信号から求められる。
【００３８】
ステップＳ１２でコントローラ７０は、あらかじめＲＯＭに格納された図３に示す特性を有するマップを参照して、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン冷却水温から内燃機関１の運転条件が領域Ｃに該当するかどうかを判定する。なお、ステップＳ１１とＳ１２の処理は第１の実施形態のステップＳ１とＳ２の処理と同一である。
【００３９】
ステップＳ１２で内燃機関１の運転条件が領域Ｃに該当する場合は、コントローラ７０は吸気温度がそれ以上に上昇しないように、ステップＳ２２でバイパス弁３８を閉じて、還流排気をＥＧＲクーラ３４により冷却する。ステップＳ２２の処理の後、コントローラ７０はルーチンを終了する。
【００４０】
ステッフＳ１２で内燃機関１の運転条件が領域Ｃに該当しない場合は、コントローラ７０はステップＳ１３で、エンジン回転速度、エンジン負荷、及びエンジン冷却水温から、あらかじめＲＯＭに格納された図７に示す特性のマップを参照して、内燃機関１の運転条件が領域Ｘに該当するか領域Ｙに該当するかを判定する。図７のマップにおいて、領域Ｘは内燃機関１の排気中に含まれるＮＯｘとＨＣの重量比ＮＯｘ／ＨＣが所定値以下となる低負荷かつ低回転速度の領域であり、領域Ｙは内燃機関１の排気中に含まれるＮＯｘとＨＣの重量比ＮＯｘ／ＨＣが所定値を上回る、領域Ｘより負荷または回転速度が高い領域である。
【００４１】
ステップＳ１３の判定の結果、内燃機関１の運転条件が領域Ｘに該当する場合には、コントローラ７０はステップＳ１４−Ｓ１７でＨＣ触媒２３の状態に応じたバイパス弁３８の開閉制御を行なう。低負荷かつ低回転速度の領域Ｘでは、内燃機関１のＮＯｘ生成量は少なく、ＨＣ触媒の早期の活性化が望まれる。そこで、コントローラ７０はＨＣ触媒２３の状態に応じてバイパス弁３８の開閉制御を行なう。
【００４２】
ステップＳ１３の判定の結果、内燃機関１の運転条件が領域Ｙに該当する場合には、コントローラ７０はステップＳ１８−Ｓ２１でＮＯｘ触媒２１の状態に応じたバイパス弁３８の開閉制御を行なう。領域Ｘより負荷または回転速度が高い領域Ｙでは、内燃機関１のＮＯｘ生成量が多く、一方、ＨＣ触媒２３はすでに活性温度に達していると考えられる。そこで、領域Ｙではコントローラ７０はＮＯｘ触媒２１の状態に応じてバイパス弁３８の開閉制御を行なう。
【００４３】
ステップＳ１４では、コントローラ７０はＨＣ触媒２３の触媒活性度とＨＣ吸着量を計算する。
【００４４】
ＨＣ触媒２３の触媒活性度は温度センサ２４が検出するＨＣ触媒２３のベッド温度に基づき判定する。
【００４５】
ＨＣ触媒２３は次の性質をもつ。すなわち、ＨＣ触媒２３はＮＯｘ触媒２１と異なり、ベッド温度が活性温度の摂氏約２００度に達しない暖機運転下でもトラップ機能を発揮し、排気中のＨＣをトラップする。一方、ベッド温度が活性温度に達すると、トラップしたＨＣを脱離させ、リーン雰囲気で酸化する。ベッド温度が活性温度の摂氏約２００度に達した後は、内燃機関１の運転が継続される限り、ベッド温度は活性温度を下回らず、ＨＣ吸着量は増加しない。
【００４６】
以上の性質をもつＨＣ触媒２３のＨＣ吸着量は次のようにして求める。すなわち、内燃機関１のエンジン回転速度とエンジン負荷、ＥＧＲ率などのパラメータを用いた公知の推定演算により、内燃機関１が生成するＨＣ生成量を求める。あらかじめ、パラメータとＨＣ生成量との関係をマップにしておき、パラメータからマップを参照してＨＣ生成量を求めることも可能である。求めたＨＣ生成量は単位時間当たりの値であるので、累積値を計算することで現時点におけるＨＣ触媒２３のＨＣ吸着量を計算する。なお、ＨＣのトラップ条件ではＨＣ触媒２３はトラップしたＨＣの酸化を行なわず、また活性温度に達した後はＨＣ触媒２３はＨＣのトラップを行なわない。したがって、領域ＸにおいてはＨＣ生成量を積算するのみでＨＣ触媒２３のＨＣ吸着量を計算できる。
【００４７】
ステップＳ１４でコントローラ７０は、ステップＳ１３でもとめたＨＣ触媒２３の活性度とＨＣ吸着量に基づき、あらかじめＲＯＭに格納された図８に示す特性のマップを参照して、ＨＣ触媒２３の状態がバイパス弁３８を閉鎖すべき領域ａとバイパス弁３８を開放すべき領域ｂのいずれに該当するかを判定する。
【００４８】
図８のマップの特性として、触媒活性度が高いほど領域ａの確率が高く、ＨＣ吸着量が多いほど領域ｂの確率が高なる。言い換えれば、領域ａでは触媒活性化を急ぐ必要はなく、領域ｂでは早期に触媒活性度を高める必要がある。コントローラ７０はしたがって、領域ａの場合にはステップＳ１６でバイパス弁３８を閉鎖して還流排気をＥＧＲクーラ３４で冷却する。コントローラ７０はまた、領域ｂの場合にはステップＳ１７でバイパス弁３８を開放して、還流排気にＥＧＲクーラ３４を迂回させ、吸気温度の上昇を促進する。
【００４９】
ステップＳ１４−Ｓ１７の制御により、内燃機関１の暖機運転が促進され、ＨＣ触媒２３は早期に活性温度に到達する。ステップＳ１６またはＳ１７の処理の後、コントローラ７０はルーチンを終了する。
【００５０】
一方、内燃機関１の運転条件が領域Ｙに該当する場合に行なわれるステップＳ１８−Ｓ２１の処理は、第１の実施形態のステップＳ４−Ｓ７の処理と同一である。
【００５１】
すなわち、ステップＳ１８で前述の方法で、ＮＯｘ触媒２１の活性度とＮＯｘ吸着量を計算し、ステップＳ１９においてＮＯｘ触媒２１の活性度とＮＯｘ吸着量が領域ａに該当する場合には、コントローラ７０はステップＳ２０でバイパス弁３８を閉じてＥＧＲクーラ３４による還流排気の冷却を行なう。ステップＳ１９においてＮＯｘ触媒２１の活性度とＮＯｘ吸着量が領域ｂに該当する場合には、コントローラ７０はステップＳ２１でバイパス弁３８を開いてＥＧＲクーラ３４による還流排気の冷却が行なわれないようにする。ステップＳ２０またはＳ２１の処理の後、コントローラ７０はルーチンを終了する。
【００５２】
この実施例によれば、内燃機関１が排気通路１０にＮＯｘ触媒２１とＨＣ触媒２３とを備える場合でも、内燃機関１の運転状態とそれぞれの触媒の特性に応じた最適の吸気温度制御を行なうことができる。
【００５３】
以上、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００５４】
例えば、ＮＯｘ触媒２１として、ＬＮＴ触媒に代えて尿素添加式浄化触媒 (ＳＣＲ触媒）を用いた内燃機関にもこの発明は適用可能である。ＳＣＲ触媒はＮＯｘのトラップは行なわず、ＮＯｘの選択還元を行なう触媒である。ＬＮＴ触媒の活性温度が摂氏２５０ー４００度であるのに対して、ＳＣＲ触媒の活性温度は摂氏３５０ー４５０度である。また、ＳＣＲ触媒はＮＯｘを吸着しないので、図２のルーチンのステップＳ４と、図６のルーチンのステップＳ１８では、温度センサ２２の検出するベッド温度と活性温度との比較に基づく触媒活性度のみを計算し、図２のルーチンのステップＳ５と、図６のルーチンのステップＳ１９では、それぞれ触媒活性度のみに基づき領域ａと領域ｂの判定を行なう。このような設計変更を加えることでこの発明はＳＣＲ触媒を用いた内燃機関にも適用可能である。
【００５５】
以上の各実施形態においては、制御に必要なパラメータをそれぞれセンサを用いて検出しているが、この発明はパラメータの取得方法には依存せず、パラメータを用いてクレームされた制御を実行する、内燃機関の排気還流温度のいかなる制御装置及び制御方法にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１    内燃機関
１３  水温センサ
２１  ＮＯｘ触媒
２２  温度センサ
２３  ＨＣ触媒
２４  温度センサ
３０  ＥＧＲ通路
３４  ＥＧＲクーラ
３７  バイパス通路
３８  バイパス弁
６０  クランク角センサ
６１  アクセルペダル踏み込み量センサ
７０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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