(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、吸蔵還元型ＮＯx触媒に実際に流入するＨＣ量を求めることにより該吸蔵還元型ＮＯx触媒にとって最適な量のＨＣを供給することができる技術を提供する。【解決手段】ＨＣ供給手段からＨＣを供給したときのＮＯx触媒よりも上流の空燃比と下流の空燃比との差からＮＯx触媒に実際に流入したＨＣ量を算出し（Ｓ１０４）、このＨＣ量に基づいてＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を補正する（Ｓ１０５、Ｓ１０６）。【選択図】図４
2008208725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中のＮＯxを吸蔵しＨＣの存在下でＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側からＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記ＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を算出するＨＣ供給量算出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側の排気の空燃比を検出する上流側空燃比センサ
と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流側の排気の空燃比を検出する下流側空燃比センサ
と、
前記ＨＣ供給量算出手段により算出されるＨＣ量を供給したときの前記上流側空燃比センサにより検出される空燃比と前記下流側空燃比センサにより検出される空燃比との差から前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に実際に流入したＨＣ量を算出するＨＣ流入量算出手段と、
前記ＨＣ流入量算出手段により算出されたＨＣ量に基づいて前記ＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を補正するＨＣ供給量補正手段と、
を具備す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ＨＣ供給量算出手段は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけるＮＯx還元効率と、該吸蔵還元型ＮＯx触媒をＨＣがすり抜けないＨＣ量の上限値と、に基づいて前記ＨＣ供給手
段から供給するＨＣ量を算出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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空燃比センサでは、排気中に含まれる酸素とＨＣとが該空燃比センサのヒータにより発せられる熱により反応して酸素が消費される。そして、残った酸素量に応じた大きさの電流が流れる。この電流の大きさに基づいて酸素とＨＣとの比、すなわち空燃比を検出している。
【０００３】
しかし、排気中に含まれる燃料のクラッキングが十分でないと、排気中に含まれる一部の燃料が酸素と反応することができなくなる。すなわち、ＨＣと反応せずに残る酸素の量が多くなるため、空燃比センサにて流れる電流が大きくなる。その結果、空燃比センサにより検出される空燃比は実際よりもリーン側へずれることになる。なお、このようにして起こる検出空燃比のずれを以下、「リーンずれ」という。
【０００４】
ここで、排気中への燃料供給量が多いほど空燃比センサの出力信号がリーンずれするという関係に基づいて空燃比センサの出力信号を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようにして空燃比センサの出力信号を補正しつつＮＯx触媒の劣
化判定の精度を向上させている。
【特許文献１】特開２００５−１４６９００号公報
【特許文献２】特開２００５−９０３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来では空燃比センサの出力信号を補正してはいるが、実際にＮＯx触媒に流
入するＨＣ量は考慮されていない。すなわち、ＮＯx触媒よりも上流側に備えられている
酸化触媒が劣化すると該酸化触媒をすり抜けるＨＣが多くなるため、ＮＯx触媒に流入す
るＨＣ量が増加する。また、内燃機関の燃焼室から未燃燃料が排出されることによりＮＯx触媒に流入するＨＣ量が増加することがある。このような場合、排気の空燃比が変化し
なくても排気中のＨＣ量が増加することになる。従来ではこのＨＣ量の増加を検出することができないため、ＮＯx触媒をＨＣがすり抜ける虞があった。そのため、燃料の供給量
を減少させることによりＨＣのすり抜けを抑制する必要があり、ＮＯx浄化率を向上させ
ることが困難となっていた。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、吸蔵還元型ＮＯx触媒に実際に流入するＨＣ量を求めることにより該吸蔵還
元型ＮＯx触媒にとって最適な量のＨＣを供給することができる技術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】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気浄化装置は、
排気中のＮＯxを吸蔵しＨＣの存在下でＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側からＨＣを供給するＨＣ供給手段と、
前記ＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を算出するＨＣ供給量算出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流側の排気の空燃比を検出する上流側空燃比センサ
と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流側の排気の空燃比を検出する下流側空燃比センサ
と、
前記ＨＣ供給量算出手段により算出されるＨＣ量を供給したときの前記上流側空燃比センサにより検出される空燃比と前記下流側空燃比センサにより検出される空燃比との差から前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に実際に流入したＨＣ量を算出するＨＣ流入量算出手段と、
前記ＨＣ流入量算出手段により算出されたＨＣ量に基づいて前記ＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を補正するＨＣ供給量補正手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
ＨＣ供給量算出手段は、ＨＣ供給手段から供給させようとするＨＣ量を算出する。つまり、ＨＣ供給量の指令値を算出する。これは、吸蔵還元型ＮＯx触媒が要求するＨＣ量と
してもよい。そして、ＨＣ供給量算出手段により算出された量のＨＣがＨＣ供給手段から供給される。
【０００９】
ＨＣ供給手段によりＨＣが供給されると、吸蔵還元型ＮＯx触媒において該ＨＣが反応
する。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流側ではＨＣ量が減少している。つまり
、上流側空燃比センサでは出力信号のリーンずれが起こるが、下流側空燃比センサでは出力信号のリーンずれはほとんど起こらない。そして、上流側空燃比センサにより得られる空燃比と下流側空燃比センサにより得られる空燃比との差は、排気中のＨＣ量と相関関係がある。この関係に基づいてＨＣ流入量算出手段は吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入したＨＣ
量を算出することができる。
【００１０】
そして、ＨＣ流入量算出手段により算出されたＨＣ量と、ＨＣ供給量算出手段により算出されたＨＣ量と、を比較することにより、該ＨＣ供給量算出手段による算出結果を補正することができる。これにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒に適量のＨＣを供給することが可
能になる。
【００１１】
また本発明においては、前記ＨＣ供給量算出手段は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒におけ
るＮＯx還元効率と、該吸蔵還元型ＮＯx触媒をＨＣがすり抜けないＨＣ量の上限値と、に基づいて前記ＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を算出することができる。
【００１２】
ＮＯx還元効率は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入したＨＣがどれだけの割合でＮＯxと反
応しているのかを表す値である。このＮＯx還元効率が高いほど、より多くのＨＣを供給
することができ、より多くのＮＯxを浄化させることができる。しかし、ＨＣの供給量が
多くなりすぎるとＨＣが吸蔵還元型ＮＯx触媒で反応し切れずに該吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜ける虞がある。そのため、ＨＣが吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜けないように該Ｈ
Ｃの供給量に上限を設ける。これにより、ＨＣが吸蔵還元型ＮＯx触媒をすり抜けること
を抑制できる。
【００１３】
ここで、ＮＯx還元効率と、吸蔵還元型ＮＯx触媒をＨＣがすり抜けない上限となるＨＣ量とは、夫々吸蔵還元型ＮＯx触媒の床温と、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量若しくはＳＯx量と、に応じて変化するため、これらの値に基づいてＨＣ供給手段から供給するＨＣ量を算出してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に実際に流入するＨＣ
量を求めることにより該吸蔵還元型ＮＯx触媒にとって最適な量のＨＣを供給することが
できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００１７】
内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。この吸気通路２の途中には、該吸気通路２内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ４が設けられている。このエアフローメータ４により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。また、この吸入空気量に基づいて排気の量を求めることもできる。
【００１８】
一方、排気通路３の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒６（以下、ＮＯx触媒６という。）が備えられている。このＮＯx触媒６は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の
ＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵して
いたＮＯxを還元する機能を有する。
【００１９】
また、ＮＯx触媒６よりも上流の排気通路３には、該排気通路３を流通する排気の空燃
比を検出する上流側空燃比センサ８が取り付けられている。一方、ＮＯx触媒６よりも下
流の排気通路３には、該排気通路３を流通する排気の空燃比を検出する下流側空燃比センサ９が取り付けられている。
【００２０】
さらに、ＮＯx触媒６よりも上流の排気通路３には、該排気通路３を流通する排気中に
還元剤たる燃料（軽油）を噴射する燃料添加弁７を備えている。燃料添加弁７は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して排気中へ燃料を噴射する。なお、本実施例においては燃料添加弁７が、本発明におけるＨＣ供給手段に相当する。
【００２１】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、各種センサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁７が電気配線を介して接続され、該ＥＣＵ１０により燃料添加弁７が制御される。
【００２３】
そして本実施例では、ＮＯx触媒６にとって最適な量のＨＣを供給するように燃料添加
弁７からの燃料添加量を決定する。ここで最適な量のＨＣとは、ＨＣがＮＯx触媒６をす
り抜けることなく該ＮＯx触媒６に吸蔵されているＮＯxまたはＳＯxの還元効率が最大と
なるＨＣ量である。このＨＣ量は、単位時間あたりの供給量またはリッチスパイク１回当たりの供給量の何れであってもよい。
【００２４】
以下、ＮＯxの還元について説明するが、ＳＯxについても同様に考えることができる。また、ＮＯx触媒６をすり抜けないＨＣ量の上限を「限界ＨＣ量」と称する。ここでＮＯx還元効率は、ＮＯx触媒６における反応速度としても良い。そして、ＮＯx還元効率及び限界ＨＣ量は、ＮＯx触媒６の床温及びＮＯxの吸蔵量に応じて変化するため、これらの値に応じて最適ＨＣ量を決定する。例えば、ＮＯx触媒６の床温と、ＮＯx触媒６におけるＮＯx吸蔵量と、ＮＯx還元効率が最大となるＨＣ量または限界ＨＣ量と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、該マップにＮＯx触媒６の床温と、ＮＯx吸蔵量とを代入してＮＯx還元効率が最大となるＨＣ量または限界ＨＣ量を得る。
【００２５】
そして、ＮＯx還元効率が最大となるＨＣ量が限界ＨＣ量以下であれば、ＮＯx還元効率が最大となるＨＣ量が最適ＨＣ量となる。また、ＮＯx還元効率が最大となるＨＣ量が限
界ＨＣ量よりも多い場合には、限界ＨＣ量が最適ＨＣ量となる。なお、本実施例においては最適ＨＣ量を求めるＥＣＵ１０が、本発明におけるＨＣ供給量算出手段に相当する。
【００２６】
また、ＮＯx触媒６に実際に流入するＨＣ量を上流側空燃比センサ８から得られる空燃
比（以下、上流側空燃比という。）及び下流側空燃比センサ９から得られる空燃比（以下、下流側空燃比という。）に基づいて算出する。そして、ＮＯx触媒６に流入するＨＣ量
が最適ＨＣ量となるように、燃料添加弁７からの燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００２７】
ここで、図２は、燃料添加弁７からＮＯx触媒６へ燃料を添加したときの上流側空燃比
及び下流側空燃比の推移を示したタイムチャートである。実線は上流側空燃比、破線は下流側空燃比を夫々示している。
【００２８】
上流側空燃比センサ８及び下流側空燃比センサ９から得られる空燃比は、排気中にＨＣが多量に存在しているときにはリーンずれを起こす。ここで、ＮＯx触媒６にてＨＣが酸
化されるため、該ＮＯx触媒６よりも下流側では上流側と比較して排気中のＨＣ量が少な
くなる。そのため、下流側空燃比のほうが上流側空燃比よりも低くなる。そして、上流側空燃比と下流側空燃比との差（以下、リーンずれ量という。）は、ＮＯx触媒６に流入す
るＨＣ量に応じて変わる。つまり、上流側空燃比と下流側空燃比との差に応じてＮＯx触
媒６に流入したＨＣ量を検出することができる。ここで、上流側空燃比と下流側空燃比との差は、排気の量と排気の温度とに応じても変わるため、これらの値も考慮してＨＣ量の検出を行う。なお、本実施例においてはリーンずれ量に基づいてＨＣ量を求めるＥＣＵ１０が、本発明におけるＨＣ流入量算出手段に相当する。
【００２９】
図３は、リーンずれ量とＮＯx触媒６に流入するＨＣ量との関係を示した図である。こ
の関係は、予め実験等により求めておく。また、この関係は排気の量と排気の温度とに応じて複数求めておいても良い。図３中の破線は最適ＨＣ量を示している。
【００３０】
リーンずれ量から求まるＨＣ量が最適ＨＣ量よりも多い場合には、多いほど燃料添加弁７からの燃料添加量を減少させる。同様に、リーンずれから求まるＨＣ量が最適ＨＣ量よりも少ない場合には、少ないほど燃料添加弁７からの燃料添加量を増加させる。これにより、ＮＯx触媒６に実際に流入したＨＣ量に応じて燃料添加弁７からの燃料噴射量を補正
することができる。なお、本実施例においては燃料添加弁７からの燃料噴射量を補正するＥＣＵ１０が、本発明におけるＨＣ供給量補正手段に相当する。
【００３１】
次に図４は、本実施例における燃料添加弁７からの燃料噴射量の補正制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００３２】
ステップＳ１０１では、燃料添加弁７からＮＯx触媒６への燃料添加中であるか否か判
定される。本実施例では、燃料添加弁７から燃料を噴射された排気が上流側空燃比センサ８及び下流側空燃比センサ９を通過するときの排気の空燃比を夫々のセンサにて検出している。
【００３３】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００３４】
ステップＳ１０２では、最適ＨＣ量が算出される。上記したように、ＮＯx触媒６をす
り抜けることなく燃料添加弁７から噴射された全ての燃料がＮＯxの還元に使用されるよ
うな燃料量の上限値が求められる。例えば、ＮＯx触媒６の床温と、ＮＯxの吸蔵量と、ＨＣ量との関係を予め実験等により求めてマップ化しておく。
【００３５】
ステップＳ１０３では、ＮＯx触媒６に実際に流入するＨＣ量が算出される。リーンず
れ量と、排気の量と、排気の温度と、ＮＯx触媒６に流入するＨＣ量と、の関係を予め実
験等により求めてマップ化しておき、該マップへリーンずれ量と、排気の量と、排気の温度と、を代入することにより、ＨＣ量が算出される。
【００３６】
ステップＳ１０４では、ＮＯx触媒６に実際に流入するＨＣ量が、最適ＨＣ量よりも少
ないか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０３で算出されたＨＣ量と、ステップＳ１０２で算出された最適ＨＣ量とが比較される。
【００３７】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５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。
【００３８】
ステップＳ１０５では、燃料添加弁７からの燃料添加量が減量される。このときの減量の度合いは、図３に基づいて決定される。
【００３９】
ステップＳ１０６では、燃料添加弁７からの燃料添加量が増量される。このときの増量の度合いは、図３に基づいて決定される。
【００４０】
このようにしてＮＯx触媒６に流入するＨＣ量に基づいて燃料添加弁７からの燃料添加
量を最適化することが可能となる。
【００４１】
以上説明したように、本実施例によればＮＯx触媒６に実際に流入するＨＣ量に基づい
て燃料添加弁７からの燃料噴射量を補正することができるため、ＮＯx触媒６からＨＣが
流出することを抑制しつつＮＯx還元効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】燃料添加弁からＮＯx触媒へ燃料を添加したときの上流側空燃比及び下流側空燃比の推移を示したタイムチャートである。
【図３】リーンずれ量とＮＯx触媒に流入するＨＣ量との関係を示した図である。
【図４】実施例における燃料添加弁からの燃料噴射量の補正制御のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     エアフローメータ
６     吸蔵還元型ＮＯx触媒
７     燃料添加弁
８     上流側空燃比センサ
９     下流側空燃比センサ
１０   ＥＣＵ
【図１】
2008208725.tif 000003
【図２】
2008208725.tif 000004
【図３】
2008208725.tif 000005
【図４】
2008208725.tif 000006