(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に流れる排ガスがリーン状態のときにＮＯｘを吸蔵し、リッチ状態のときに前記吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記エンジンの気筒へ燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記エンジンの吸気通路に設置されたＭＡＦセンサと、制御装置と、を備えた排ガス浄化システムにおいて、
前記制御装置は、リッチスパイクの要求があったときは、前記排ガスをリーン状態からリッチ状態へ切り換える一方で、
リーン状態での前記エンジンのトルク値における、吸入空気量の変化率と前記燃料噴射装置の主噴射量の変化量及び主噴射タイミングの変化量との関係を示すトルク補正テーブルを作成し、
前記ＭＡＦセンサを用いてリッチ状態での吸入空気量を測定し、
リーン状態での吸入空気量に対する前記測定された吸入空気量の変化率を算出し、
前記算出された変化率と前記トルク補正テーブルとに基づいて、前記燃料噴射装置の主噴射量の補正値及び主噴射タイミングの補正値をそれぞれ求め、
前記補正値でそれぞれ補正された主噴射量及び主噴射タイミングで、リッチ状態での燃料の噴射を実施する制御を行うように構成されていることを特徴とする排ガス浄化システム。
【請求項２】
前記排気通路に燃料を添加する燃料添加手段を備え、
前記制御装置は、
前記測定された吸入空気量と前記補正された主噴射量とからリッチ状態での空気過剰率を推定し、
予め設定された目標空気過剰率に対する前記推定された空気過剰率の比を算出し、
前記算出された空気過剰率の比に基づいて、前記燃料添加手段による燃料の添加量の変化率を算出し、
前記変化率で補正された添加量で、リッチ状態での燃料の添加を実施する制御を行うように構成されている請求項１に記載の排ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス浄化システムに関し、更に詳しくは、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた排ガス浄化システムにおいて、リッチ還元時におけるエンジントルクの変動などを抑制した排ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、排ガスに含有される粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質を除去する排ガス浄化システムが必要となる。後者のＮＯｘについては、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が注目されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた排ガス浄化システムは、排ガスの空燃比がリーン状態のときにＮＯｘ吸蔵物質にＮＯｘを一旦吸蔵させ、排ガスをリッチ状態に切り換えることで、吸蔵されたＮＯｘを脱離させて三元機能により還元して排ガスを浄化する。
【０００３】
リーン状態からリッチ状態への切り換えに際しては、吸気系と燃料系との間の応答遅れなどに起因する、エンジンのトルク変動、排ガスの組成悪化や燃焼音の変化が発生することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。そのため従来より、空気系の目標空気過剰率（目標λ）と最終目標λとに対して、吸入空気量と燃料噴射量とをそれぞれ決定して、切り換える制御が行われている。この時、リーン状態とリッチ状態の間では、吸入空気量に応じて連続的に燃料の噴射量や噴射タイミングを変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の制御は切り換え時のみを対象としたものであるため、リッチ状態（リッチ還元時）での吸入空気量の変動に起因するエンジンのトルク変動などを抑制することは困難であった。
【０００６】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた排ガス浄化システムにおいて、リッチ還元時におけるエンジントルクの変動、排ガスの組成悪化及び燃焼音の変化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の排ガス浄化システムは、エンジンの排気通路に流れる排ガスがリーン状態のときにＮＯｘを吸蔵し、リッチ状態のときに前記吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記エンジンの気筒へ燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記エンジンの吸気通路に設置されたＭＡＦセンサと、制御装置と、を備えた排ガス浄化システムにおいて、前記制御装置は、リッチスパイクの要求があったときは、前記排ガスをリーン状態からリッチ状態へ切り換える一方で、リーン状態での前記エンジンのトルク値における、吸入空気量の変化率と前記燃料噴射装置の主噴射量の変化量及び主噴射タイミングの変化量との関係を示すトルク補正テーブルを作成し、前記ＭＡＦセンサを用いてリッチ状態での吸入空気量を測定し、リーン状態での吸入空気量に対する前記測定された吸入空気量の変化率を算出し、前記算出された変化率と前記トルク補正テーブルとに基づいて、前記燃料噴射装置の主噴射量の補正値及び主噴射タイミングの補正値をそれぞれ求め、前記補正値でそれぞれ補正された主噴射量及び主噴射タイミングで、リッチ状態での燃料の噴射を実施する制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排ガス浄化システムによれば、リッチ状態での吸入空気量の変動に応じて、ディーゼルエンジンのトルクがリーン状態でのトルク値に維持されるように、燃料の主噴射量及び主噴射タイミングをそれぞれ補正するようにしたので、リッチ還元時におけるエンジントルクの変動、排ガスの組成悪化及び燃焼音の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態からなる排ガス浄化システムの構成図である。
【図２】制御装置の機能を説明するフロー図である。
【図３】トルク補正テーブルの例である。
【図４】トルクマップの例である。
【図５】制御装置の機能の別の例を説明するフロー図である。
【図６】実施例における主要パラ−メーターの変化を示すグラフである。
【図７】従来例における主要パラ−メーターの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる排ガス浄化システムを示す。
【００１１】
この排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジン１の排気通路２に介設された太径の触媒コンバータ３と、その触媒コンバータ４の上流側の排気通路２に設置された燃料添加手段である噴射ノズル４とを有している。なお、燃料添加手段としては、噴射ノズル４の代わりに、ディーゼルエンジン１の気筒５への燃料噴射におけるポスト噴射を用いることもできる。
【００１２】
触媒コンバータ３内にはＮＯｘ吸蔵還元触媒６（以下、「ＬＮＴ触媒」という。）が格納されている。ＬＮＴ触媒６は、γアルミナ等で形成されたモノリスハニカムのセルの担持体の表面に、触媒金属及びＮＯｘ吸蔵物質を担持させて形成される。触媒金属としてはＰｔやＰｄが用いられる。またＮＯｘ吸蔵物質としては、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃｓ等のアルカリ金属や、Ｂａ、Ｃａ等のアルカリ土類金属のうちのいずれか１つ又は組み合わされた複数が用いられる。
【００１３】
ディーゼルエンジン１において、吸気通路７を通じて供給された空気Ａは、燃料噴射装置８であるコモンレール９及びインジェクタ１０を通じて気筒５内に噴射された燃料と混合・燃焼した後に、排ガスＧとなって排気通路２へ排気されて触媒コンバータ３内のＬＮＴ触媒６へ流入する。また、吸気通路７には、吸入空気量を測定するＭＡＦセンサ１１が設置されている。
【００１４】
上記の噴射ノズル４、燃料噴射装置８及びＭＡＦセンサ１１は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて制御装置１２に接続されている。
【００１５】
このような排ガス浄化システムにおける制御装置１２の機能を、図２に基づいて以下に説明する。
【００１６】
制御装置１２は、リッチスパイクの要求の有無を確認し（Ｓ１０）、その要求があったときは、ＬＮＴ触媒６に流入する排ガスＧをリーン状態からリッチ状態へ切り換える（Ｓ２０）。このリーン状態からリッチ状態への切り換えに際しては、吸気スロットルやＥＧＲバルブ（図示せず）の開度調整による実吸入空気量の目標吸入空気量への一致、燃料の主噴射量の追加及び主噴射タイミングの進角、並びに噴射ノズル４による燃料の添加が実施される。なお、ここで「主噴射」とは、気筒５内での燃焼に供される燃料の噴射を指す。
【００１７】
次に制御装置１２は、ディーゼルエンジン１の目標トルク値Ｔにおける、吸入空気量の変化率と燃料噴射装置８での燃料の主噴射量の変化量及び主噴射タイミングの変化量との関係を示すトルク補正テーブルを作成する（Ｓ３０）。この目標トルク値Ｔとしては、リッチ状態への切り換え直前におけるリーン状態でのトルク値が選択される。
【００１８】
図３に、トルク補正テーブルの例を示す。この例では、吸入空気量の変化率が正となる場合には、主噴射量を減少させて主噴射タイミングを進角させている。その一方で、吸入空気量の変化率が負となる場合には、主噴射量を増加させて主噴射タイミングを進角させている。このトルク補正テーブルは、図４に例示するような、リッチ状態のときに一定条件下で運転されているディーゼルエンジン１の回転数及びトルクと、吸入空気量、主噴射量及び主噴射タイミングとの関係をそれぞれ示す、予め実験等により設定されたトルクマップに基づいて作成することができる。
【００１９】
次に制御装置１２は、ＭＡＦセンサ１１を用いてリッチ状態での吸入空気量の測定値ａを取得し（Ｓ４０）、リーン状態での目標吸入空気量ｄに対する測定値ａの変化率を算出する（Ｓ５０）。この目標吸入空気量ｄとしては、リッチ状態への切り換え直前の吸入空気量が選択される。
【００２０】
次に制御装置１２は、算出された変化率とトルク補正テーブルとに基づいて、主噴射量の補正量及び主噴射タイミングの補正量をそれぞれ求める（Ｓ６０）。
【００２１】
そして制御装置１２は、燃料噴射装置８を用いて、それらの補正量で補正された主噴射量ｑ及び主噴射タイミングｔでの燃料の噴射を実施する（Ｓ７０）。
【００２２】
制御装置１２は、リッチ状態中は上記のステップ４０〜７０を繰り返し行う。
【００２３】
このように、リッチ状態での吸入空気量の変動に応じて、ディーゼルエンジン１のトルクがリーン状態でのトルク値Ｔに維持されるように、燃料の主噴射量及び主噴射タイミングをそれぞれ補正するようにしたので、リッチ還元時におけるエンジントルクの変動、排ガスＧの組成悪化及び燃焼音の変化を抑制することができるのである。
【００２４】
排ガス浄化システムにおける制御装置１２の機能の別の例を、図５に基づいて以下に説明する。なお、ステップ１０〜７０については、図２と同じ処理内容であるため、詳細を省略する。
【００２５】
制御装置１２は、ステップ７０に続いて、ステップ４０で取得した測定値ａと、ステップ７０で補正された主噴射量ｑとから、リッチ状態での空気過剰率の推定値（推定λ）を、下記の（１）式を用いて算出する（Ｓ８０）。
推定λ＝ａ／ｑ÷Ｘ      ---（１）
なお、Ｘは理論空燃比を示し、例えば１４．５の値が用いられる。
【００２６】
次に制御装置１２は、予め設定された目標空気過剰率（目標λ）に対する推定λの比Ｒ（＝推定λ／目標λ）を算出する（Ｓ９０）。
【００２７】
次に制御装置１２は、算出された比Ｒと、予め設定された燃料噴射装置８と噴射ノズル４との間の燃料の供給比Ｙとから、推定λを目標λにするために必要となる噴射ノズル４による燃料の添加量の変化率Ｚを、下記の（２）式を用いて算出する（Ｓ１００）。この燃料の供給比Ｙは、リーン状態からリッチ状態への切り換え時における燃料の主噴射量の追加分と、噴射ノズル４による燃料の添加量との比であり、予め実験等により決定される。
Ｚ＝Ｙ／Ｒ      ---（２）
【００２８】
そして制御装置１２は、噴射ノズル４を用いて、変化率Ｚで補正された添加量での燃料の添加を実施する（Ｓ１１０）。例えば、ａ＝１４．５、ｑ＝１．０、Ｙが０．５：０．５、目標λ＝１であるケースにおいて、吸入空気量が５％減少したときには、推定λ＝０．９５となってＺ＝１．０５となるので、噴射ノズル４からの燃料の添加量を５％増加させる。
【００２９】
制御装置１２は、リッチ状態中は上記のステップ４０〜１１０を繰り返し行う。
【００３０】
なお、上記のステップ８０〜１１０は、噴射ノズル４の代わりにポスト噴射にも適用できることは勿論である。
【００３１】
このように、リッチ状態での吸入空気量の変動に応じて、排ガスＧの空気過剰率が予め設定された目標λになるように、排気通路２への燃料の添加量を補正するようにしたので、気筒５内での燃料の燃焼が良好になるため、エンジントルクの変動、排ガスの組成悪化及び燃焼音の変化を抑制する効果を向上することができる。
【実施例】
【００３２】
図１に示す排ガス浄化システムを対象として、本発明を実施した場合（実施例）と、従来の制御方法を実施した場合（従来例）とにおける、吸入空気量の実値の変動に応じた主なパラメーターの変化を図６、７にそれぞれ示す。
【００３３】
これらの図６、７の比較から、実施例では、吸入空気量の実値の変動に応じて、主噴射量及び主噴射タイミングを補正しているので、ディーゼルエンジン１のトルクの変動及び排ガスＧの組成悪化が、従来例よりも抑制されることが分かる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ディーゼルエンジン
２  排気通路
３  触媒コンバータ
４  噴射ノズル
５  気筒
６  ＬＮＴ触媒
７  吸気通路
８  燃料噴射装置
９  コモンレール
１０  インジェクタ
１１  ＭＡＦセンサ
１２  制御装置
【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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