WO2007069436A1

WO2007069436A1 - 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム

Info

Publication number: WO2007069436A1
Application number: PCT/JP2006/323293
Authority: WO
Inventors: Kazuo Oosumi
Original assignee: Isuzu Motors Limited
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2007-06-21
Also published as: EP1965048A1; EP1965048B1; CN101316993A; EP1965048A4; CN101316993B; US8056323B2; JP5087836B2; US20090165444A1; JP2007162578A

Abstract

　内燃機関の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、この排気ガス浄化装置の上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、排気ガス温度検出手段で検出された排気ガスの温度が、所定の判定用温度以上のときに、排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する際に、排気ガス成分濃度検出手段で検出された排気ガスの酸素濃度、ＣＯ濃度、ＨＣ濃度の２以上を還元剤供給制御の際の制御パラメータとして使用する。これにより、還元剤の供給時期及び供給量を適正化して、燃費の悪化の低減と、大気中に流出する排気ガスの成分の悪化の抑制を図る。

Description

明細書

排気ガス浄ィヒシステムの制御方法及び排気ガス浄ィヒシステム

技術分野

[0001] 本発明は、内燃機関の排気ガスを浄ィ匕するために、排気ガス浄化装置とその上流側で排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄ィ匕システムに関する。

背景技術

[0002] ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関の排気ガスを浄ィ匕するための排気ガス浄ィ匕装置について種々の研究や提案がなされている。その中に、 D PF (ディーゼルパティキュレートフィルタ）や、 NOx (窒素酸化物）を浄化する NOx浄化触媒を配置した排気ガス浄化装置が使用されている。この NOx浄化触媒としては、三元触媒、 NOx吸蔵還元型触媒、尿素添加の SCR触媒 (選択的接触触媒)、 NO X直接還元型触媒などが使用されている。

[0003] そして、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置では、これらの DPFや NOx浄化触媒の上流側に酸化触媒を配置している。そして、排気ガスの温度が低い場合に、ポスト噴射や排気管噴射で HC等の還元剤を排気ガス中に供給して、この還元剤を酸化触媒で酸化することにより、酸化触媒及び酸化触媒の下流側の排気ガスを昇温する。この昇温により、この酸化触媒を活性温度以上に保つと共に、下流側の DPF の PM燃焼を促進する。また、下流側の NOx浄ィ匕触媒を活性温度以上に保つ。

[0004] また、 SCR触媒の上流側に酸化触媒を配置した排気ガス浄化装置では、この酸ィ匕触媒で、 NOから NOへの反応を促進する。これにより、 SCR触媒上における NH (

2 3 アンモニア）との反応を促進する。

[0005] この酸化触媒は、排気ガスの昇温以外にも CO、 HC、 NOを酸ィ匕させる等の作用効果を発揮し、下流側の DPFの PMの NO による燃焼促進や、 NOx浄化触媒の性能

2

を確保するための役割も有している。この酸ィ匕触媒はその用途ごとに適正な構成、成分及び担持量が選定されて！ヽる。

[0006] また、例えば、日本の特開 2004— 44515号公報に記載されているように、上流側の酸化触媒を設けずに、 DPFに NOx吸蔵還元型触媒を担持させることも行われている。このシステムでは、排気ガスの温度が低い場合に、ポスト噴射や排気管噴射で HC等の還元剤を排気ガス中に供給する。この還元剤を NOx吸蔵還元型触媒で酸化することにより、触媒付き DPFを昇温して、 DPFの PM燃焼を促進する。

[0007] そして、これらの装置における還元剤の供給は、排気ガス浄ィ匕装置に担持されてヽる酸化触媒等の触媒の活性化温度を目安として制御される。つまり、この触媒に流入する排気ガスの温度又は触媒の温度が、活性ィ匕温度以下では還元剤の供給を停止し、活性化温度を超えた状態になった時に還元剤の供給を開始する。

[0008] し力しながら、従来技術にお!、ては、この還元剤の供給時期や供給量は、酸ィ匕触媒等の触媒の温度や排気ガスの温度のみの関数として把握されており、還元剤の酸化に大きな影響を及ぼす排気ガス中の酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度とは無関係とされていた。そのため、適切な時期に適切な量の還元剤を供給することができない。その結果、触媒の昇温性能を十分に発揮させることができないという問題や、余分な量の還元剤を供給することによる燃費の悪化や排気ガス成分の悪化が生じるという問題があった。

[0009] 一方、還元剤の供給に際して、排気ガス中の酸素濃度を考慮する排気浄化装置も提案されている。例えば、日本の特開 2002— 195074号公報に記載されているように、後噴射により HC等カゝらなる還元剤を排気ガス中に供給して、 NOx浄化触媒装置でこの還元剤と NOxを反応させて NOxを浄ィ匕する、次のようなエンジンの排気浄化装置が提案されている。この装置においては、 NOx浄ィ匕触媒が活性状態にあるか否かを触媒温度等により判定する。この判定結果によって後噴射の噴射量及び噴射時期を変更して、不活性状態時には排気ガス中への NOx放出量を少なくする。また、活性状態時には NOx浄ィヒ触媒に供給される還元剤量が十分に確保されるように、後噴射の噴射量及び噴射時期を設定する。これにより、大気中への NOxの放出を効果的に抑制して排気ガスを浄ィ匕することができる。

[0010] また、例えば、日本の特開平 10— 252544号公報に記載されているような、内燃機関の排気浄化装置が提案されている。この装置では、後噴射により排気ガス中に HC を供給する場合に、排気ガス中の酸素濃度に基づいて、実際に排気ガス中に供給されている HC供給量を推定する。この供給すべき HC供給量の目標値に実際の HC 供給量を一致させるように後噴射を制御する。

[0011] しかし、これらの排気浄化装置では、酸素濃度と触媒の活性温度特性 (ライトオフ特性）との関係にっヽては言及されておらず、単に実際に排気ガス中に供給されて、る HC供給量を推定するために酸素濃度を使用して、るに過ぎな、、。

特許文献 1：特開 2004— 44515号公報

特許文献 2：特開 2002— 195074号公報

特許文献 3：特開平 10— 252544号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0012] 本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の排気ガスを浄ィ匕するために排気ガス浄ィ匕装置とその上流側で排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた排気ガス浄化システムにおヽて、還元剤の供給時期及び供給量を適正化して、燃費の悪化の低減と、大気中に流出する排気ガスの成分の悪ィ匕の抑制を図ることができる排気ガス浄ィ匕システムの制御方法及び排気ガス浄ィ匕システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 上記のような目的を達成するための排気ガス浄ィ匕システムの制御方法は、内燃機関の排気通路に排気ガス浄ィ匕装置を備えると共に、還元剤の供給量及び供給時期を調整しながら、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、排気ガス中の酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度を検出する排気ガス成分濃度検出手段とを備え、前記還元剤供給手段が、前記排気ガス温度検出手段で検出された排気ガスの温度が、所定の判定用温度以上のときに、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する制御を行う制御装置を有する排気ガス浄化システムの排気ガス浄ィ匕方法において、還元剤の供給に際して、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度の 2以上を還元剤供給制御の際の制御パラメータとして使用することを特徴とする。 [0014] この構成により、還元剤の供給量や供給時期を適正化して、酸化触媒の性能を十分に引き出すことができる。これにより、燃費の悪ィ匕を低減させると共に、還元剤噴射時における排気ガス成分の悪ィ匕の抑制を図ることができる。

[0015] なお、上流側の酸化触媒を有する排気ガス浄化装置としては、下記のような装置があり、それぞれの装置の再生時や脱硫時に排気ガス中に還元剤が供給される。

[0016] 上流側の酸ィ匕触媒と下流側の DPFとを有する排気ガス浄ィ匕装置では、 DPFに堆積した PMを燃焼除去する際に還元剤が供給される。また、上流側の酸化触媒と下流側の NOx吸蔵還元型触媒とを有する排気ガス浄化装置では、 NOx吸蔵還元型触媒の NOx吸蔵能力の回復のための再生制御の際に還元剤が供給される。また、上流側の酸ィ匕触媒に対して、下流側に DPFと NOx吸蔵還元型触媒を配置したり、更に、最下流側の酸ィ匕触媒を加えたりした排気ガス浄ィ匕装置もある。

[0017] また、還元剤も HC (炭化水素)等の未燃燃料を使用する場合もあり、また、 SCR触媒では尿素水などアンモニア系水溶液を使用する場合もある。触媒及び還元剤の供給目的によって適宜それに適した還元剤が使用される。また、その供給方法に関しても、排気管に還元剤を噴射する噴射弁を設けてこの噴射弁から排気ガス中に供給する場合や、シリンダ内燃料噴射においてポスト噴射 (後噴射）により排気ガス中に未燃燃料を供給する場合がある。

[0018] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法において、還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度と所定の判定用温度との関係に基づいて、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された前記排気ガス浄ィヒ装置に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、前記所定の判定用温度を設定する。言い換えれば、酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度とライトオフとの関係を還元剤供給制御の制御用パラメータとして加える。これにより、所定の判定用温度をより適切なものとすることができ、還元剤の供給開始時期の適正化を図ることができる。

[0019] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法において、還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度と消費可能な HC量との関係に基づヽて、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、排気ガス中に供給する還元剤の供給量を算出及び設定して、該供給量で還元剤を排気ガス中に供給する。これにより、流出する排気ガス中の還元剤の量を低減でき、燃費の悪化の低減と排気ガス成分の悪化の抑制を図ることが容易にできる。

[0020] また、前記排気ガス浄ィ匕装置としては、酸化触媒、触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ、 NOx吸蔵還元型触媒、直接還元型 NOx触媒、選択的接触触媒 (S CR触媒)の内の一つ以上を備えて形成される排気ガス浄ィ匕装置がある。これらの装置に、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法を適用できる。

[0021] そして、上記の目的を達成するための排気ガス浄ィ匕システムは、内燃機関の排気通路に排気ガス浄ィ匕装置を備えると共に、還元剤の供給量及び供給時期を調整しながら、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、排気ガス中の酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度を検出する排気ガス成分濃度検出手段とを備え、前記還元剤供給手段が、前記排気ガス温度検出手段で検出された排気ガスの温度が、所定の判定用温度以上のときに、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する制御を行う制御装置を有する排気ガス浄化システムにおヽて、前記制御装置が、還元剤の供給に際して、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度の 2以上を還元剤供給制御の際の制御パラメータとして使用するように構成される。

[0022] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお、て、前記制御装置が、還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄ィ匕装置に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度と所定の判定用温度との関係に基づいて、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された前記酸ィヒ触媒に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、前記所定の判定用温度を設定するように構成される。

[0023] また、上記の排気ガス浄ィ匕システムにお、て、前記制御装置が、還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度と消費可能な HC量との関係に基づいて、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、排気ガス中に供給する還元剤の供給量を算出及び設定して、該供給量で還元剤を排気ガス中に供給するように構成される。

[0024] また、この排気ガス浄ィ匕システムの排気ガス浄ィ匕装置としては、酸化触媒、触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ、 NOx吸蔵還元型触媒、直接還元型 NOx触媒、選択的接触触媒の内の一つ以上を備えて形成される排気ガス浄化装置がある。

[0025] これらの排気ガス浄ィ匕システムによれば、上記の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法を実施することができ、同様な作用効果を奏することができる。

発明の効果

[0026] 本発明に係る排気ガス浄ィ匕方法の制御方法及び排気ガス浄ィ匕システムによれば、排気ガス浄化装置の触媒の活性化温度と排気ガス中の酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度との関係に注目して、これらの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度の 2つ以上を還元剤供給制御の際の制御用パラメータとして使用することにより、還元剤の供給時期及び供給量を適正化して、触媒の性能を十分に引き出すことができる。これにより、燃費の悪ィ匕を低減させると共に、 HC噴射時における排気ガス成分の悪ィ匕の抑制を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明に係る実施の形態の排気ガス浄ィ匕システムの構成を示す図である。

[図 2]本発明に係る実施の形態の制御フローの一例を示す図である。

[図 3]酸素濃度 5%における、 CO濃度、 HC濃度と HCの 80%浄ィ匕率の温度との関係を示す図である。

[図 4]酸素濃度 10%における、 CO濃度、 HC濃度と HCの 80%浄ィ匕率の温度との関係を示す図である。

[図 5]酸素濃度 15%における、 CO濃度、 HC濃度と HCの 80%浄ィ匕率の温度との関係を示す図である。

[図 6]実施例と比較例の HC噴射時期と排気ガス温度の変化を示す図である。

[図 7]実施例と比較例の酸ィ匕触媒の下流側の HC濃度と CO濃度を、比較例を 100として示す図である。

[図 8]実施例と比較例の HC噴射量を、比較例を 100として示す図である。発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄ィ匕システムについて、上流側に酸化触媒、下流側に触媒付きフィルタ (DPF)を配置した場合を例にして、図面を参照しながら説明する。

[0029] なお、本発明は、この実施例に限定されず、排気ガス浄化システムの排気ガス浄化装置は、酸化触媒、触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ、 NOx吸蔵還元型触媒、直接還元型 NOx触媒、選択的接触触媒、直接還元型 NOx触媒、リーンバーンエンジン用三元触媒の内の一つ以上を備えて形成される排気ガス浄ィ匕装置にも適用可能である。

[0030] 図 1に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム 1の構成を示す。この排気ガス浄ィ匕システム 1では、ディーゼル内燃機関（エンジン) Eの排気通路 4に、ターボチヤージャャ 3のタービン 3b、 HC供給装置 13、排気ガス浄化装置 10が配置される。この排気ガス浄ィ匕装置 10は、連続再生型 DPF (ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置の一つであり、上流側に酸化触媒 12を、下流側に触媒付きフィルタ 11を有して構成される。

[0031] この酸ィ匕触媒 12は、コージエライトハ-カム等の多孔質のセラミックのハ-カム構造等の担持体に、白金を担持した酸化アルミニウム触媒を塗って形成される。触媒付きフィルタ 11は、多孔質のセラミックのハ-カムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハ-カム型ウォールフロータイプのフィルタ等で形成される。排気ガス G中の PM (粒子状物質）は多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ)される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒が担持される。

[0032] HC供給装置 13は、還元剤供給手段である。触媒付きフィルタ 11の PM再生制御時において、排気ガス温度が低い場合に、 HC供給装置 13により、排気ガス中に燃料などの未燃 HCを供給する。この未燃 HCを、酸化触媒 12で酸化させる。この酸ィ匕熱により排気ガス温度を上昇させる。高温の排気ガスを触媒付きフィルタ 11に流入させて捕集された PMを燃焼除去する。なお、排気ガス中への未燃 HCの供給をシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射により行う場合には、この HC供給装置 13を設けなくてちょい。 [0033] 吸気通路 2には、マスエアフローセンサ（MAFセンサ） 14、ターボチャージャ 3のコンプレッサ 3a、吸気絞り弁 9等が設けられる。この吸気絞り弁 9は、吸気マ-ホールド 2aへ入る吸気 Aの量を調整する。また、排気マ-ホールド 4a側から吸気マ-ホールド 2aへ排気ガスの一部である EGRガス Geを再循環させる EGR通路 5が設けられる。この EGR通路 5には、 EGRクーラ 7と EGR弁 6が設けられる。

[0034] そして、触媒付きフィルタ 11の PMの堆積量を推定するために、排気ガス浄化装置 10の前後に接続された導通管に差圧センサ 21が設けられる。また、触媒付きフィルタ 11の再生制御用に、酸ィ匕触媒 12の上流側に酸ィ匕触媒入口排気温度センサ 22が、酸化触媒 12と触媒付きフィルタ 11の間に触媒出口排気温度センサ 23がそれぞれ設けられる。更に、触媒付きフィルタ 11の下流側に、フィルタ出口排気温度センサ 24 が設けられる。これらの温度センサ 22、 23、 24で、排気ガス温度検出手段を構成する。

[0035] この酸化触媒入口排気温度センサ 22は、酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度である第 1測定排気ガス温度 Timを検出する。また、触媒出口排気温度センサ 23は、酸ィ匕触媒 12から流出する排気ガスの温度である第 2測定排気ガス温度 T2mを検出する。この第 2判定用排気ガス温度 T2mは、触媒付きフィルタ 11に流入する排気ガスの温度となる。フィルタ出口排気温度センサ 24は、万一 PMの暴走燃焼が起こつた場合に対処できるように、触媒付きフィルタ 11における PMの燃焼状態を監視する

[0036] また、酸化触媒 12の上流側と、触媒付きフィルタ 11の下流側にガス成分濃度センサ（酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度を検出するセンサ） 25、 26を配置する。これらのセンサ 25、 26により、排気ガス成分濃度検出手段を構成する。この上流側のガス成分濃度センサ 25は、排気ガス中に HC供給するときの制御用である。下流側のガス成分濃度センサ 26は、排気ガス浄化装置 10の下流側に流出する排気ガスのガス成分を監視し、排気ガスの悪ィ匕を防止するためのものである。

[0037] これらのセンサの出力値は、エンジン 10の運転の全般的な制御を行うと共に、排気ガス浄ィ匕装置 10の再生制御も行う制御装置 (ECU：エンジンコントロールユニット） 2 0に入力される。この制御装置 20から出力される制御信号により、吸気絞り弁 9や、燃料噴射装置（噴射ノズル) 8や、 EGR弁 6等が制御される。

[0038] この排気ガス浄ィ匕システム 1においては、空気 Aは、エアクリーナ（図示しない）、吸気通路 2のマスエアフローセンサ 14とターボチヤジャー 3のコンプレッサー 3aを通過する。その後、空気 Aは、吸気絞り弁 9によりその量を調整されて吸気マ-ホールド 2 aよりシリンダ内に入る。そして、シリンダ内で発生した排気ガス Gは、排気マ-ホールド 4aから排気通路 4に出てターボチヤジャー 3のタービン 3bを駆動する。その後、排気ガス Gは、排気ガス浄ィ匕装置 10を通過して浄ィ匕された排気ガス Gcとなって、図示しない消音器を通って大気中に排出される。また、排気ガス Gの一部は EGRガス Ge として、 EGR通路 5の EGRクーラー 7を通過する。この EGRガス Geは、 EGR弁 6でその量を調整されて吸気マ二ホールド 2aに再循環される。

[0039] そして、排気ガス浄ィ匕システム 1の制御装置力エンジン Eの制御装置 20に組み込まれて構成される。この排気ガス浄ィ匕システム 1の制御装置は、エンジン Eの運転制御と並行して、触媒付きフィルタ 11の PM再生制御等を含む排気ガス浄ィ匕システムの制御を行う。

[0040] 次に、本発明の排気ガス中への還元剤の供給制御について説明する。

この制御では、図 3〜図 5に示すような酸ィ匕触媒 12のライトオフ用データを予め用意して制御装置 20に記憶しておく。このライトオフ用データは、次のようにして求める

[0041] 劣化前、言、換えれば新品の触媒にぉ、て、エンジンの運転状態や排気ガス温度を変えることにより、酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、 C

2

O濃度 Cco、 HC濃度 Chcを変化させて、酸化触媒 12における触媒活性化度合いを示す HC浄化率 η heを測定する。

[0042] この測定結果から、図 3〜図 5に示すような、酸素濃度 Co 、 CO濃度 Cco、 HC濃

2

度 Chcをパラメータとした時に、所定の HC浄化率 7? heとなる排気ガスの温度 Tgiを求める。この温度 Tgiを所定の判定用温度とし、マップデータ等のデータベースを作る。例えば、酸ィ匕触媒 12の活性ィ匕の判定基準を 80%浄ィ匕率とした場合は、この 80 %浄化率となる排気ガスの温度を，所定の判定用温度 T80とする。これらのデータをマップデータ化し、予め制御装置 20に記憶しておく。 [0043] 図 3〜図 5に酸素濃度 Co 力％、 10%、 15%の場合の所定の判定用温度 T80を

2

CO濃度 Ccoと HC濃度 Chc (なお、図 3〜図 5では C H を HCの代表値として使用

3 6

して！、る）をパラメータとして示す。

[0044] なお、従来技術にお!、ては、この所定の判定用温度 T80は、ディーゼルエンジンの代表的な排気ガス成分で排気ガスの温度 Tgiのみを変化させて求められていて、 HCの浄化率に対して単純に所定の判定用温度は 1対 1対応となっていた。そして、このデータから、酸化触媒 12に還元剤の供給を開始するときの所定の判定用温度は一つのみ求められて、た。

[0045] また、測定結果から、図 3〜図 5に類似した、排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、

2

CO濃度 Cco、 HC濃度 Chcをパラメータとした時の HC浄ィ匕率 7? heを求める。これらのデータを整理し直して、排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、 CO濃度 Ccoと、所定

2

の目標浄化率 7? phcで HCを消費することができる HC濃度 Cthcとの関係に関してマップデータ等の形でデータベースを作る。このデータベースを予め制御装置 20に記憶しておく。

[0046] そして、この酸化触媒 12への還元剤の供給は、図 2に例示するような制御フローによって行うことができる。なお、この図 2の制御フローは、エンジン Eの運転に際して、エンジン Eの他の制御フローと並行して実行される排気ガス浄化システム 1の制御フローの一部として示してある。この図 2の制御フローは、この排気ガス浄化システム 1 のメインの制御フローから、還元剤の供給が必要とされる時に、呼ばれて実行されては戻り、繰り返し実行される。

[0047] 触媒付きフィルタ 11において PMの堆積量が増加して、差圧センサ 21で検出された差圧値が再生開始判定用の所定の判定用差圧以上になった時に、 PMを燃焼除去する再生制御が必要である。この再生制御時に、触媒付きフィルタ 11へ流入する排気ガスの温度を上昇させるために、エンジン E力も排出される排気ガス温度を上昇したり、酸化触媒 12に還元剤を供給して排気ガス温度を上昇させる。この排気ガス昇温の一部の制御として図 2の制御フローが呼ばれる。

[0048] この図 2の制御フローでは、メインの制御フローから呼ばれてスタートすると、ステツプ SI 1で、エンジン（内燃機関) Eから酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、 CO濃度 Cco、 HC濃度 Chcのそれぞれの検出値 Tgim、 Co m、 Cc

2 2 om、 Chcmを読み込む。

[0049] ステップ SI 2で、図 3〜図 5に相当するマップデータを参照する。必要に応じて補間を用いて、これらの検出値 Co m、 Ccom、 Chcmに対応する所定の判定用温度 T8

2

0を算出する。

[0050] ステップ S13で、検出された排気ガスの温度 Tgimをこの所定の判定用温度 Τ80と比較する。排気ガスの温度 Tgimがこの所定の判定用温度 T80より低い場合は、還元剤の供給をしないとして、リターンする。また、排気ガスの温度 Tgimがこの所定の判定用温度 T80以上の場合は、還元剤の供給をするとして、ステップ S14に行く。

[0051] ステップ S14では、酸ィ匕触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgim、酸素濃度 Co

2 m、 CO濃度 Ccom、 HC濃度 Chcmを読み込む。

[0052] ステップ SI 5では、還元剤を供給する。酸ィ匕触媒 12で消費可能な HC量 Theを算出する。排気ガス中の HC濃度 Chenを考慮して、供給すべき HC量 Ahcを算出する

。この算出された HC量 Ahcになるように、還元剤を供給する。

[0053] この供給すべき HC量 Ahcの算出は、図 3〜図 5に類似する。この算出では、酸ィ匕触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、 CO濃度 Cco、 HC濃度 Ch

2

cと、目標 HC浄化率 r? phcとの関係を示すデータに基づいて、酸化触媒 12に流入する排気ガス力温度 Tgimで、酸素濃度 Co m、 CO濃度 Ccomである場合に、目

2

標 HC浄化率 7? phcに対応する HC濃度を算出する。この HC濃度は、酸化触媒 12 で消費可能な HC濃度 Cthcである。

[0054] 次に、この酸ィ匕触媒 12で消費できる HC量を示す HC濃度 Cthcに排気ガス量 Wg を乗じて、消費可能な HC供給量 Theを算出する。この排気ガス量 Wgは、マスエアフローセンサ 14で検出された吸気量 Waにエンジン Eのシリンダに供給する燃料量 Wq を加算することで算出できる。また、排気ガスの HC濃度 Chcmに排気ガス量 Wgを乗じて、排気ガス中に含まれている HC量 Ghcを算出する。

[0055] そして、 HC供給装置 13により供給すべき HC量 Ahcを、消費可能な HC量 Theから排気ガス中の HC量 Ghcを差し引いた値、即ち、 Ahc=Thc— Ghcで算出する。この供給すべき HC量 Ahcで、所定の時間の間、還元剤の供給を行い、リターンする。 [0056] そして、メインの制御フローで、還元剤の供給が必要であれば、再度図 2の制御フローが呼ばれて、上記のステップ S11〜S15が繰り返される。

[0057] 一方、触媒付きフィルタ 11における PMの燃焼除去による再生が進み、差圧センサ 21で検出された差圧センサ 21の差圧値が再生終了判定用の所定の判定用差圧以下になつた時には、再生制御が終了するので、図 2の制御フローが不要になる。また、触媒付きフィルタ 11に流入する排気ガス温度が高くなつていて、還元剤を供給しなくても、 PMの燃焼除去が可能な場合には、図 2の制御フローが不要になる。

[0058] そして、図 2の制御フローが不要となった場合は、メインの制御フローで図 2の制御フローを呼ばなくなる。

[0059] この図 2の制御フローによれば、ステップ S12で、還元剤の供給に際して、酸ィ匕触媒 12に流入する排気ガスの酸素濃度 Co 、 CO濃度 Cco、 HC濃度 Chcと所定の判

2

定用温度 T80との関係に基づいて、排気ガス成分濃度検出手段で検出された酸ィ匕触媒 12に流入する排気ガスの酸素濃度 Co m、 CO濃度 Ccom、 HC濃度 Chcmか

2

ら、所定の判定用温度 T80を算出して設定することができる。従って、所定の判定用温度をより適切なものとすることができ、還元剤の供給開始時期の適正化を図ることができる。

[0060] また、ステップ S15で、還元剤の供給に際して、酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、 CO濃度 Cco、 HC濃度 Chcと目標 HC浄化率との

2

関係に基づいて、排気ガス成分濃度検出手段で検出された酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgim、酸素濃度 Co m、 CO濃度 Ccom、 HC濃度 Chcmから、供給

2

すべき HC量 Ahcを算出して設定することができる。

[0061] つまり、還元剤供給手段が、酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgi、酸素濃度 Co 、 CO濃度 Ccoと目標の HC浄化率 7? phcで消費可能な HC濃度 Cthcとの関

2

係に基づいて、排気ガス成分濃度検出手段で検出された酸化触媒 12に流入する排気ガスの温度 Tgim、酸素濃度 Co m、 CO濃度 Ccom、 HC濃度 Chcmから、排気ガ

2

ス中に供給する還元剤の供給量 Ahcを算出及び設定し、この供給量 Ahcで還元剤を排気ガス中に供給する。これにより、供給する還元剤の量と排気ガス中の還元剤の量との和を、酸ィ匕触媒 12が消費可能な還元剤の量にすることができる。従って、燃費の悪ィ匕を図ることができると共に、排気ガスの成分の悪ィ匕を抑制できる。

[0062] なお、上記の説明では、上流側の酸ィ匕触媒 12と下流側の触媒付きフィルタ (DPF) 11を組み合わせた排気ガス浄ィ匕システム 1を用いたが、本発明は、上流側の酸化触媒と下流側の NOx吸蔵還元型触媒を組み合わせた排気ガス浄化システム、上流側の酸化触媒と下流側の SCR触媒を組み合わせた排気ガス浄化システム、酸化触媒と NOx浄ィ匕触媒と DPFを組み合わせた排気ガス浄ィ匕システム等に適用できる。

[0063] また、排気ガス温度の判定用温度 T80も、上記で例示した PM再生制御だけではなぐ NOx吸蔵還元型触媒や NOx直接還元型触媒等の NOx浄化触媒の NOx再生制御や、酸化触媒、 NOx吸蔵還元型触媒、 NOx直接還元型触媒、 SCR触媒等の各種触媒の硫黄被毒からの回復のための脱硫制御における排気ガス温度の判定用温度として用いることができる。

[0064] また、還元剤の供給量の算出も酸化触媒だけでなぐ上流側の酸化触媒と下流側の NOx吸蔵還元型触媒等を組み合わせた排気ガス浄ィ匕システムに適用できる。この場合に、より精度よく行うためには、酸化触媒に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、酸化触媒で消費可能な還元剤の第 1還元剤量を算出し、更に、 NOx吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度、 H C濃度から、 NOx吸蔵還元型触媒で消費可能な還元剤の第 2還元剤量を算出し、この第 1還元量と第 2還元量の和から排気ガス中の HC量を差し引、て供給すべき HC 量を算出する。

[0065] 次に実施例及び比較例につ!、て説明する。

実施例及び比較例の排気ガス浄ィ匕システムとして、白金を担持した酸ィ匕アルミ-ゥム触媒をコージエライトハ-カムの塗った担持体を酸ィ匕触媒としてコンバータ内に組み込み、ディーゼルエンジンの排気管に取り付けた。

[0066] この酸ィヒ触媒に流入する排気ガスの酸素濃度と CO濃度と HC濃度とライトオフ温度との関係を求めたところ、 HCの 80%浄ィ匕率の温度 T80として、図 3〜図 5の結果を得た。実施例では、この図 3〜図 5の関係を HC噴射時の温度閾値および HC、 C Oの上限値として制御パラメータに組み込み HC噴射制御を行った。

[0067] 次に、使用したディーゼルエンジンの代表的な排気ガス成分で、ライトオフ温度 (活性化温度）を求めたところ、 HCの 80%浄化率の温度 T80は 190°Cであった。比較例では、このライトオフ温度 T80を HC噴射時の温度閾値として制御パラメータに組み込み、 HC噴射制御を行った。

[0068] 実施例と比較例の HC噴射時期と排気ガス温度の変化を図 6に示す。図 6の太線 A は酸化触媒入口の排気ガス温度を示し、細線 Bは実施例の HC噴射制御 (Fa)を行つた時の触媒温度を示す。中線 Cは比較例の HC噴射制御 (Fb)を行った時の触媒温度を示す。細線 Bは中線 Cに比べて効率よく触媒温度が上昇していることが分かる

[0069] 更に、酸化触媒の下流側の HC濃度と CO濃度を、比較例を 100とした場合の実施例の値で図 7に示す。また、 HC噴射量を、比較例を 100とした場合の実施例の値で図 8に示す。

[0070] これらの図 6〜図 8の結果から、実施例の適正な HC噴射制御により、効率的な排気ガス昇温、排気ガス成分の抑制、燃費悪ィ匕の低減ができることが分かる。

産業上の利用可能性

[0071] 上述した優れた効果を有する本発明の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄ィ匕システムは、自動車搭載の内燃機関等の排気通路に排気ガス浄化装置を備えると共に、この排気ガス浄化装置の上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段を備えた排気ガス浄ィ匕システムに対して、極めて有効に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 内燃機関の排気通路に排気ガス浄ィ匕装置を備えると共に、還元剤の供給量及び供給時期を調整しながら、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、排気ガス中の酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度を検出する排気ガス成分濃度検出手段とを備え、前記還元剤供給手段が、前記排気ガス温度検出手段で検出された排気ガスの温度が、所定の判定用温度以上のときに、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する制御を行う制御装置を有する排気ガス浄化システムの排気ガス浄ィ匕方法にぉ、て、

還元剤の供給に際して、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度の 2以上を還元剤供給制御の際の制御パラメータとして使用することを特徴とする排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。

[2] 還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄ィ匕装置に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度と所定の判定用温度との関係に基づいて、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、前記所定の判定用温度を設定することを特徴とする請求項 1記載の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。

[3] 還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度と消費可能な HC量との関係に基づいて、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、排気ガス中に供給する還元剤の供給量を算出及び設定して、該供給量で還元剤を排気ガス中に供給することを特徴とする請求項 1又は 2記載の排気ガス浄ィ匕システムの制御方法。

[4] 前記排気ガス浄化装置が、酸化触媒、触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ、 NOx吸蔵還元型触媒、直接還元型 NOx触媒、選択的接触触媒の内の一つ以上を備えたことを特徴とする請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の排気ガス浄化システムの制御方法。

[5] 内燃機関の排気通路に排気ガス浄ィ匕装置を備えると共に、還元剤の供給量及び供給時期を調整しながら、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段と、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、排気ガス中の酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度を検出する排気ガス成分濃度検出手段とを備え、前記還元剤供給手段が、前記排気ガス温度検出手段で検出された排気ガスの温度が、所定の判定用温度以上のときに、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガス中に還元剤を供給する制御を行う制御装置を有する排気ガス浄化システムにおいて、

前記制御装置が、還元剤の供給に際して、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度の 2以上を還元剤供給制御の際の制御パラメータとして使用することを特徴とする排気ガス浄ィ匕システム。

[6] 前記制御装置が、還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度と所定の判定用温度との関係に基づいて、前記排気ガス成分濃度検出手段で検出された前記酸化触媒に流入する排気ガスの酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、前記所定の判定用温度を設定することを特徴とする請求項 5記載の排気ガス浄ィ匕システム。

[7] 前記制御装置が、還元剤の供給に際して、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度と消費可能な HC量との関係に基づいて、前記排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度、酸素濃度、 CO濃度、 HC濃度から、排気ガス中に供給する還元剤の供給量を算出及び設定して、該供給量で還元剤を排気ガス中に供給することを特徴とする請求項 5又は 6記載の排気ガス浄ィ匕システム。

[8] 前記排気ガス浄化装置が、酸化触媒、触媒付きディーゼルパティキュレートフィルタ、 NOx吸蔵還元型触媒、直接還元型 NOx触媒、選択的接触触媒の内の一つ以上を備えたことを特徴とする請求項 5〜7のいずれか 1項に記載の排気ガス浄化システム。