(57)【要約】【課題】本発明は、排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、触媒詰まりの発生をより正確に検出することを課題とする。【解決手段】排気浄化装置より上流側の排気通路に設けられた還元剤添加弁からの還元剤の添加が行われているときに、触媒より下流側の排気温度が所定温度以下であると共に、還元剤添加弁より下流側且つ触媒より上流側の排気における還元剤濃度が所定濃度より高いときは、触媒詰まりが発生したと判定する。【選択図】図２
2007231756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置と、
該排気浄化装置より上流側の前記排気通路に設けられ排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記触媒より下流側の前記排気通路における排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記還元剤添加弁より下流側且つ前記触媒より上流側の前記排気通路における排気の還元剤濃度を検出する還元剤濃度検出手段と、
前記還元剤添加弁からの還元剤の添加が実行されているときに、前記排気温度検出手段によって検出される排気温度が所定温度以下であり、且つ、前記還元剤濃度検出手段によって検出される排気の還元剤濃度が所定濃度よりも高い場合は、触媒詰まりが発生したと判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化システムとして、排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えたものが知られている。また、このような排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に、排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁を設ける場合がある。この場合、排気浄化装置の排気浄化能力を再生させるときに、還元剤添加弁から還元剤を添加し、それによって該還元剤を触媒に供給する再生制御を実行する。
【０００３】
しかしながら、触媒においては、排気中の粒子状物質（以下、ＰＭと称する）がその前端部（排気流入側）に付着することで該触媒の前端部が詰まる場合がある。このような触媒詰まりが発生した状態で再生制御が実行された場合、還元剤が触媒全体に供給され難くなるため排気浄化装置の排気浄化能力を再生することが困難となる。そこで、触媒詰まりの発生を検出し、該触媒詰まりを解消する制御を実行する必要がある。
【０００４】
触媒詰まりの発生を検出する方法としては、還元剤添加弁から添加される還元剤量に基づいて推定された触媒より下流側の排気温度（以下、下流側排気温度と称する）と、触媒より下流側の排気通路に設けられている排気温度センサによって検出された下流側排気温度との差が所定値以上であるときは、触媒詰まりが発生したと判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１２０９８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３０２７２号公報
【特許文献３】特開２０００−２４０４２９号公報
【特許文献４】特開２００２−２２７６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化装置の排気浄化能力を再生させるべく還元剤添加弁から還元剤を触媒に供給した場合、該還元剤が触媒において酸化される。これにより、触媒より下流側の排気温度が上昇する。
【０００６】
このとき、触媒詰まりが発生していると、触媒において還元剤が酸化されることで発生する酸化熱の熱量が減少するため、下流側排気温度が上昇し難くなる。そのため、還元剤添加弁から還元剤が添加されたときの下流側排気温度の上昇量が少ない場合、触媒詰まりが発生したと判断することが出来る。
【０００７】
しかしながら、還元剤添加弁においても噴孔に還元剤が詰まる還元剤添加弁詰まりが発生する場合がある。このような還元剤添加弁詰まりが発生した場合、該還元剤添加弁から還元剤が添加されるときに該還元剤が霧化され難くなる。そのため、排気中における気化した還元剤の量が減少する。その結果、触媒における還元剤の酸化が促進され難くなる。このような場合、触媒詰まりが発生していない状態であっても、下流側排気温度の上昇量が少なくなる。従って、下流側排気温度のみよっては、触媒詰まりの発生を正確に検出することが困難となる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、触媒詰まりの発生をより正確に検出することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、還元剤添加弁からの還元剤の添加が行われているときに、下流側排気温度が所定温度以下であると共に、還元剤添加弁より下流側且つ触媒より上流側の排気における還元剤濃度が所定濃度より高いときであるときは、触媒詰まりが発生したと判定するものである。
【００１０】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置と、
該排気浄化装置より上流側の前記排気通路に設けられ排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記触媒より下流側の前記排気通路における排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記還元剤添加弁より下流側且つ前記触媒より上流側の前記排気通路における排気の還元剤濃度を検出する還元剤濃度検出手段と、
前記還元剤添加弁からの還元剤の添加が実行されているときに、前記排気温度検出手段によって検出される排気温度が所定温度以下であり、且つ、前記還元剤濃度検出手段によって検出される排気の還元剤濃度が所定濃度よりも高い場合は、触媒詰まりが発生したと判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、所定温度は、触媒において還元剤が十分に酸化されていないと判断出来る温度の閾値である。また、所定濃度は、排気中における気化した還元剤の量が十分でないと判断出来る濃度の閾値である。
【００１２】
触媒詰まりが発生した場合、もしくは、還元剤添加弁詰まりが発生した場合は、還元剤添加弁からの還元剤の添加が実行されているときにおける下流側排気温度が所定温度以下となる。そして、還元剤添加弁詰まりが発生した場合は、さらに、還元剤添加弁より下流側且つ触媒より上流側の排気通路での排気中における気化した還元剤の量が、還元剤添加弁が正常な状態である場合に比べて少なくなる。即ち、還元剤濃度検出手段によって検出される排気の還元剤濃度（以下、上流側還元剤濃度と称する）が所定濃度以下となる。
【００１３】
そのため、還元剤添加弁から還元剤が添加されているときにおいて、下流側排気温度が所定温度以下であっても、上流側還元剤濃度が所定濃度よりも高い場合は、還元剤添加弁詰まりは発生していないと判断出来る。つまり、このような場合は、触媒詰まりが発生していると判断出来る。
【００１４】
従って、本発明によれば、触媒詰まりの発生をより正確に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排気通路に設けられており酸化機能を有する触媒を含んで構成される排気浄化装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、触媒詰まりの発生をより正確に検出することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
＜内燃機関の吸排気系の概略構成＞
ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【００１８】
内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。この内燃機関１には、吸気通路３および排気通路２が接続されている。排気通路２には、酸化触媒４および吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）が設けられている。ＮＯｘ触媒５は、周囲雰囲気が酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを吸蔵し周囲雰囲気が還元雰囲気のときに吸蔵していたＮＯｘを還元する触媒である。該ＮＯｘ触媒５は排気通路２における酸化触媒４より下流側に設けられている。尚、本実施例においては、酸化触媒４およびＮＯｘ触媒５が本発明に係る排気浄化装置に相当する。また、酸化触媒４が本発明に係る酸化機能を有する触媒に相当する。
【００１９】
また、酸化触媒４より上流側の排気通路２には排気中に還元剤として燃料を添加する燃料添加弁６が設けられている。
【００２０】
さらに、排気通路２における燃料添加弁６より下流側且つ酸化触媒４より上流側には、排気中における気化したＨＣの量、即ち、排気のＨＣ濃度を検出するＨＣ濃度センサ７が設けられている。本実施例においては、該ＨＣ濃度センサ７が本発明に係る還元剤濃度検出手段に相当する。また、排気通路２における酸化触媒４より下流側且つＮＯｘ触媒５より上流側には排気の温度を検出する排気温度センサ８が設けられている。
【００２１】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、ＨＣ濃度センサ７および排気温度センサ８が電気的に接続されている。そして、これらの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００２２】
また、ＥＣＵ１０には燃料添加弁６が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によってこれが制御される。
【００２３】
＜ＳＯｘ被毒回復制御＞
ＮＯｘ触媒５においては、排気中のＮＯｘのみならずＳＯｘも吸蔵される。ＮＯｘ触媒５におけるＳＯｘ吸蔵量が増加した場合、該ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ吸蔵能力が低下することになる。そのため、本実施例では、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＳＯｘを還元するＳＯｘ被毒回復制御が行われる。
【００２４】
ＳＯｘ被毒回復制御においては、燃料添加弁６から燃料を添加することで、ＮＯｘ触媒５の周囲雰囲気を還元雰囲気とすると共に、該ＮＯｘ触媒５の温度をＳＯｘが還元することが可能なＳＯｘ還元温度にまで上昇させる。燃料添加弁６から燃料が添加された場合、ＮＯｘ触媒５に流入する排気の空燃比が低下する。これによって、ＮＯｘ触媒の周囲雰囲気が還元雰囲気となる。また、燃料添加弁６から燃料が添加された場合、該燃料がＮＯｘ触媒５のみならず酸化触媒４にも供給される。そして、この供給された燃料がＮＯｘ触媒５および酸化触媒４において酸化されることで発生する酸化熱によってＮＯｘ触媒５の温度がＳＯｘ還元温度にまで上昇する。
【００２５】
＜触媒詰まり発生検出方法＞
酸化触媒４においては、その前端部に排気中のＰＭが付着することで触媒詰まりが発生する場合がある。酸化触媒４において触媒詰まりが発生した状態でＳＯｘ還元制御が実行された場合、酸化触媒４の前端部よりも下流側およびＮＯｘ触媒５に燃料添加弁６から添加された燃料が供給され難くなる。そのため、ＮＯｘ触媒５に吸蔵されたＳＯｘを十分に還元することが困難となる虞がある。
【００２６】
そこで、本実施例では、酸化触媒４における触媒詰まりの発生を検出し、該触媒詰まりを解消する制御を実行する。以下、本実施例に係る酸化触媒４での触媒詰まりを検出するためのルーチンについて図２に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、所定の間隔で繰り返し実行されるルーチンである。
【００２７】
本ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１において、ＳＯｘ被毒回復制御が実行されたか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。
【００２８】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ１０は、排気温度センサ８によって検出される排気温度Ｔｇ（以下、下流側排気温度Ｔｇと称する）が所定温度Ｔｇｔ以下であるか否かを判別する。ここで、所定温度Ｔｇｔは、酸化触媒４において燃料が十分に酸化されていないと判断出来る温度の閾値である。この所定温度Ｔｇｔは燃料添加弁６からの燃料添加量に応じて定められている。Ｓ１０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３に進む。一方、Ｓ１０２において、否定判定された場合、ＥＣＵ１０は、酸化触媒４において燃料が十分に酸化されておりＮＯｘ触媒５の温度をＳＯｘ還元温度にまで上昇させることが可能と判断し、本ルーチンの実行を終了する。
【００２９】
Ｓ１０３において、ＥＣＵ１０は、ＨＣ濃度センサ７によって検出される排気のＨＣ濃度Ｒｇ（以下、上流側ＨＣ濃度Ｒｇと称する）が所定濃度Ｒｇｔより大きいか否かを判別する。ここで、所定濃度Ｒｇｔは、排気中における気化したＨＣの量が十分でないと判断出来る濃度の閾値である。この所定濃度Ｒｇｔも、所定温度Ｔｇｔと同様、燃料添加弁６からの燃料添加量に応じて定められている。Ｓ１０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５に進む。
【００３０】
Ｓ１０４に進んだＥＣＵ１０は、酸化触媒４において触媒詰まりが発生したと判定し、本ルーチンの実行を終了する。
【００３１】
一方、Ｓ１０５に進んだＥＣＵ１０は、燃料添加弁６の噴孔に燃料が詰まった状態となる燃料添加弁詰まりが発生したと判定し、本ルーチンの実行を終了する。
【００３２】
上述したように、酸化触媒４において触媒詰まりが発生した場合、酸化触媒４の前端部よりも下流側に燃料が供給され難くなる。そのため、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時に、酸化触媒４において燃料が酸化されることで発生する酸化熱の熱量が減少するため、下流側排気温度Ｔｇが所定温度Ｔｇｔ以下となる。
【００３３】
また、本実施例においては、燃料添加弁６において燃料添加弁詰まりが発生する場合がある。燃料添加弁６において燃料添加弁詰まりが発生した場合、排気中における気化した燃料の量が減少する。その結果、酸化触媒４における燃料の酸化が促進され難くなる。その結果、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時に、酸化触媒４において触媒詰まりが発生していない状態であっても、下流側排気温度Ｔｇが所定温度Ｔｇｔ以下となる。
【００３４】
しかしながら、上述したように、燃料添加弁詰まりが発生した場合、排気中における気化した燃料の量が減少するため、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時であっても、上流側ＨＣ濃
度Ｒｇが所定濃度Ｒｇｔ以下となる。
【００３５】
つまり、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時において、下流側排気温度Ｔｇが所定温度Ｔｇｔ以下となったときに、上流側ＨＣ濃度Ｒｇが所定濃度Ｒｇｔより高い場合は、燃料添加弁詰まりは発生しておらず、酸化触媒４において触媒詰まりが発生していると判断出来る。一方、ＳＯｘ被毒再生制御の実行時において、下流側排気温度Ｔｇが所定温度Ｔｇｔ以下となったときに、上流側ＨＣ濃度Ｒｇが所定濃度Ｒｇｔ以下である場合は、燃料添加弁６において燃料添加弁詰まりが発生したと判断出来る。
【００３６】
従って、上記ルーチンによれば、酸化触媒４における触媒詰まりの発生をより正確に検出することが可能となる。
【００３７】
尚、本実施例において、酸化触媒４における触媒詰まりの発生が検出された場合、該酸化触媒４に付着したＰＭを除去するＰＭ除去制御が実行される。このＰＭ除去制御としては、内燃機関１の機関負荷が高負荷となり排気温度が上昇することで酸化触媒４において燃料がより酸化し易い状態となってから燃料添加弁６から燃料を添加する制御を例示することが出来る。また、燃料添加弁６における燃料添加弁詰まりの発生が検出された場合、該燃料添加弁６の噴孔に詰まった燃料を除去する燃料除去制御が実行される。
【００３８】
また、本実施例では、ＳＯｘ被毒回復制御の実行時に、酸化触媒４における触媒詰まりが発生したか否かを判定する場合について説明したが、ＮＯｘ触媒５に代えてパティキュレートフィルタが設けられており、該パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭを除去する、所謂フィルタ再生制御を燃料添加弁６から燃料を添加することで行う場合は、該フィルタ再生制御の実行時に、酸化触媒４における触媒詰まりが発生したか否かを判定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施例に係る、酸化触媒での触媒詰まりを検出するためのルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・吸気通路
４・・・酸化触媒
５・・・吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
６・・・燃料添加弁
７・・・ＨＣ濃度センサ
８・・・排気温度センサ
１０・・ＥＣＵ
【図１】
2007231756.tif 000003
【図２】
2007231756.tif 000004