内燃機関の排気浄化装置
【課題】リッチずれを防ぐことが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関、いわゆるツインターボシステムに適用される。内燃機関の排気浄化装置は、排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、を有する。また、内燃機関の排気浄化装置は、判定手段及び制御手段を備える。判定手段は、排気切替弁の開度に応じて、所定時間当たりの過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。制御手段は、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関、いわゆるツインターボシステムに適用される。内燃機関の排気浄化装置は、排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、を有する。また、内燃機関の排気浄化装置は、判定手段及び制御手段を備える。判定手段は、排気切替弁の開度に応じて、所定時間当たりの過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。制御手段は、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインターボシステムにおける内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路上にＮＯｘ吸蔵還元触媒を設け、この触媒を用いてＮＯｘを浄化する技術が提案されている。以下の特許文献１にも記載されているように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒では、空燃比がリーンである際にＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキである際に還元剤（炭化水素（ＨＣ）など）を用いて吸蔵しているＮＯｘを還元する。なお、特許文献２及び３にも本発明と関連のある技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７１９３５０号明細書
【特許文献２】特開２００８−２８０９５２号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ツインターボシステムでは、吸気切替弁及び排気切替弁を切替えることにより、１つの過給機を動作させるモードと２つの過給機を動作させるモードとを切替えることができる。ここで、還元剤添加弁より還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に添加する際において、排気切替弁の開度を変化させた場合、過給圧や背圧が急変することにより吸入空気量が変化して、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に添加するタイミングと空燃比がリッチになるタイミングとがずれる可能性がある。このようなタイミングのずれ（リッチずれ）が発生すると、還元剤添加弁より添加されたＨＣなどの還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒をすり抜けることにより、エミッションが悪化する恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ツインターボシステムにおいて、リッチずれを防ぐことが可能な内燃機関の排気浄化装置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】
【０００６】
本発明の１つの観点では、吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと前記第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の前記排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元要求時において、前記排気切替弁の開度に応じて、過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する判定手段と、前記過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の排気浄化装置は、吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関、いわゆるツインターボシステムに適用される。内燃機関の排気浄化装置は、排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、を有する。また、内燃機関の排気浄化装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などにより実現される判定手段及び制御手段を備える。判定手段は、排気切替弁の開度に応じて、所定時間当たりの過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。制御手段は、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する。このようにすることで、リッチずれを防ぐことができ、エミッションの悪化を抑えることができる。
【０００８】
上記の内燃機関の排気浄化装置の好適な実施例では、前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さい場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。
【０００９】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、前記吸気切替弁が閉じている場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。これによっても、リッチずれを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１０】
吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと前記第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の前記排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元要求時において、前記排気切替弁の開度に応じて、過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する判定手段と、前記過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する制御手段と、を備える。このようにすることで、リッチずれを防ぐことができ、エミッションの悪化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンシステムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートである。
【図３】第１実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートである。
【図５】第２実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［装置構成］
まず、各実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて図１を参照して説明する。
【００１４】
図１は、内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関（エンジンシステム）の構成を示す図である。図１において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。
【００１５】
各実施形態に係るエンジンシステムは、ツインターボシステムであり、エンジン１と、２個の過給機５、６と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と、を備える。２個の過給機５、６は、エンジン１に接続された吸気通路２及び排気通路３に設けられている。ここで、本発明における第１の過給機は過給機５に対応し、第２の過給機は過給機６に対応する。ここで、エンジン１は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。
【００１６】
吸気通路２は、吸気通路２ａと、当該吸気通路２ａをバイパスしている吸気通路２ｂとを有する。吸気通路２ａには過給機５のコンプレッサ５ａが設けられ、吸気通路２ｂには過給機６のコンプレッサ６ａが設けられている。
【００１７】
吸気通路２ｂには吸気切替弁１１が設けられている。吸気切替弁１１は、全開状態と全閉状態の２つの状態をとるオンオフ弁であり、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ１１に基づいてアクチュエータなどにより制御される。吸気切替弁１１には、当該吸気切替弁１１の開度を検出する開度センサ２１が設けられている。開度センサ２１は、検出した吸気切替弁１１の開度に対応する検出信号Ｓ２１をＥＣＵ１０に送信する。また、吸気通路２ｂには、コンプレッサ６ａをバイパスしているバイパス通路２ｂｂ１が設けられており、バイパス通路２ｂｂ１には吸気バイパス弁１３が設けられている。吸気バイパス弁１３は、ＥＣＵ１０からの制御信号に基づいてアクチュエータなどにより動作される。さらに、吸気通路２ｂには、吸気切替弁１１をバイパスしているバイパス通路２ｂｂ２が設けられており、バイパス通路２ｂｂ２にはリード弁１５が設けられている。
【００１８】
吸気通路２ａ、２ｂが合流した下流側の吸気通路２には、過給圧センサ１７、インタークーラ（ＩＣ）３３が設けられる。過給圧センサ１７は、所定時間毎に過給圧を検出し、検出した過給圧に対応する検出信号Ｓ１７をＥＣＵ１０に送信する。
【００１９】
排気通路３は、排気通路３ａと、当該排気通路３ａをバイパスしている排気通路３ｂとを有する。排気通路３ａには過給機５のタービン５ｂが設けられ、排気通路３ｂには過給機６のタービン６ｂが設けられている。ここで、過給機５は可変容量式（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｏ：ＶＮＴ）の過給機であり、タービン５ｂには、可動ノズルベーン１６が取り付けられている。可動ノズルベーン１６は、ＥＣＵ１０からの制御信号により制御される。
【００２０】
排気通路３ａ、３ｂが合流した下流側の排気通路３上には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２が設けられている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２は、排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、吸蔵しているＮＯｘを還元する機能を有する高温活性型の触媒である。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２は、基本的には、空燃比がリーンである際にＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキである際に還元剤（ＨＣなど）を用いて吸蔵しているＮＯｘを還元する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２の上流側の排気通路３には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２に還元剤を添加するための還元剤添加弁３１が設けられている。還元剤添加弁３１は、ＥＣＵ１０からの制御信号により制御されている。
【００２１】
排気通路３ｂには排気切替弁１２が設けられている。排気切替弁１２は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ１２に基づいて、アクチュエータにより動作される。排気切替弁１２には、当該排気切替弁１２の開度を検出する開度センサ２２が設けられている。開度センサ２２は、検出された排気切替弁１２の開度に対応する検出信号Ｓ２２をＥＣＵ１０に送信する。排気通路３ｂには、タービン５ｂをバイパスしているパイパス通路３ａａが設けられており、バイパス通路３ａａには排気バイパス弁１４が設けられている。排気バイパス弁１４も、ＥＣＵ１０からの制御信号に基づいて、アクチュエータにより動作される。
【００２２】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ１０は、開度センサ２２により検出された排気切替弁１２の開度や、過給圧センサ１７により検出された過給圧に基づいて、還元剤添加弁３１の制御を行う。
【００２３】
［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る制御方法について説明する。
【００２４】
吸気切替弁１１及び排気切替弁１２が開弁状態になると、外部から吸気通路２に取り入れられた吸気は吸気通路２ａ、２ｂの両方を通過し、エンジン１に供給される。一方、エンジン１から排出された排気は排気通路３ａ、３ｂの両方を通過する。そのため、この場合には、過給機５、６の両方が動作することとなる。一方、吸気切替弁１１及び排気切替弁１２が閉弁状態になると、吸気は吸気通路２ｂを通過できなくなり、排気は排気通路２ｂを通過できなくなる。そのため、この場合には、過給機６は動作せず、過給機５のみが動作することとなる。ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１及び排気切替弁１２の開度を制御することにより、１つの過給機を動作させるモードと２つの過給機を動作させるモードとを切替える。
【００２５】
ここで、モードを切替える際において、背圧や吸気圧が急変することにより吸入空気量が変動して、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒３２に添加するタイミングと空燃比がリッチになるタイミングとがずれる発生する恐れがある。このようなずれ（リッチずれ）が発生すると、還元剤添加弁３１より添加された還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒をすり抜け、炭化水素（ＨＣ）などが増加して、エミッションが悪化する恐れがある。
【００２６】
そこで、第１実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度に応じて、過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定し、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止することとする。
【００２７】
図２は、第１実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートであり、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるときの制御を示している。具体的には、図２は、添加要求フラグ、還元剤添加弁３１に対し還元剤の添加を指示するための制御信号である添加信号、排気切替弁１２の開度（排気切替弁開度）、過給圧のそれぞれについて時間に対する変化を示している。
【００２８】
まず、時刻ｔ０において、ＥＣＵ１０は、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるため、排気切替弁１２の開度を開き側に制御し始める。続く時刻ｔ１において、添加要求フラグがオフからオンになると、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が所定開度よりも小さいか否かについて判定する。これは、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さい範囲にあると、過給圧や背圧が急変しやすいからである。ここで、所定開度は、予め実験などにより求められた適合値であり、過給圧や背圧が安定するときの排気切替弁１２の開度の最小値（例えば開度５％）に設定される。
【００２９】
時刻ｔ１では、排気切替弁１２の開度が所定開度よりも小さくなっている。そこで、このとき、ＥＣＵ１０は、実際に過給圧が急激に変化しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、このときに過給圧センサ１７により検出された過給圧（今回過給圧）とその前回に検出された過給圧（前回過給圧）との差分の絶対値、即ち、所定時間当たりの過給圧の変化量（以下、「過給圧変化量」と称することもある）が所定値以上となっている否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、過給圧の急変により、リッチずれが発生する恐れがあるとして、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。なお、ここで、所定時間及び所定値は、予め実験などにより求められた適合値である。
【００３０】
図２における過給圧の時間に対する変化を示すタイムチャートにおいて、グラフ２０１は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合の過給圧の変化を示し、グラフ２０２は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合の過給圧の変化を示している。
【００３１】
時刻ｔ１では、過給圧変化量は所定値以上となっている。従って、この場合、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。
【００３２】
時刻ｔ２では、排気切替弁１２の開度は所定開度よりも小さいままである。従って、このとき、グラフ２０１に示すように、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１に対し添加信号を供給して還元剤の添加を行う。一方、グラフ２０２に示すように、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止し、排気切替弁１２の開度が所定開度以上となる時刻ｔ３において、即ち、過給圧が安定した段階で、還元剤の添加を行う。
【００３３】
以上に述べたことから分かるように、第１実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さい範囲にある場合で、かつ、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。別の言い方をすると、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さい範囲にある場合であっても、過給圧の変化量が所定値よりも小さくなる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。このようにすることで、リッチずれの発生を防ぐことができる。
【００３４】
次に、上述の第１実施形態に係る制御処理について図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは、第１実施形態に係る還元剤添加弁３１の制御処理を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が有るか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、添加要求フラグがオンの場合にＮＯｘ還元添加要求が有ると判定し、添加要求フラグがオフの場合にＮＯｘ還元添加要求が無いと判定する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が無いと判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求があると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進む。
【００３６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１０は、開度センサ２２により排気切替弁１２の開度を検出する。続くステップＳ１０３において、ＥＣＵ１０は、検出された排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％又は所定開度以上になっていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。一方、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１０の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さくなっていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４の処理へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ１７により検出された過給圧に基づいて、前回過給圧と今回過給圧との差分の絶対値、即ち、過給圧変化量が所定値以上となっている否かについて判定する。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ還元添加を禁止して、ステップＳ１０６の処理へ進み、ＮＯｘ排出量を算出した後、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ＥＣＵ１０は、このとき算出されたＮＯｘ排出量に基づいて、過給圧が安定した段階における還元剤添加の添加量を算出する。なお、ここで、前回過給圧と今回過給圧との差分が正となり、かつ、差分の絶対値が所定値以上となる状態とは、排気切替弁１２が開き側となっているときの過給圧の急変状態を示し、前回過給圧と今回過給圧との差分が負となり、かつ、差分の絶対値が所定値以上となる状態とは、排気切替弁１２が閉じ側となっているときの過給圧の急変状態を示している。
【００３９】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５の処理後、本制御処理を終了する。
【００４０】
以上に述べたように、第１実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さくなっていると判定した場合には、過給圧変化量が所定値以上となっているか否かについて判定する。そして、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっていると判定した場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。このようにすることで、リッチずれを防ぐことができ、エミッションの悪化を防ぐことができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る制御方法について説明する。
【００４２】
第２実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく、かつ、吸気切替弁１１が閉弁している場合において、過給圧変化量が所定値以上となっている場合に、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止することとする。
【００４３】
図４は、第２実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートであり、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるときの制御を示している。具体的には、図４は、添加要求フラグ、還元剤添加弁３１に対し還元剤の添加を指示するための制御信号である添加信号、排気切替弁１２の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁１１の開度（吸気切替弁開度）、過給圧のそれぞれについて時間に対する変化を示している。また、グラフ２１１は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合の過給圧の変化を示し、グラフ２１２は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合の過給圧の変化を示している。
【００４４】
時刻ｔａ０において、ＥＣＵ１０は、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるため、排気切替弁１２の開度を開き側に制御し始める。続く時刻ｔａ１において、添加要求フラグがオフからオンになると、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開いているか否かについて判定する。これは、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく、かつ、吸気切替弁１１が閉弁している場合に、過給圧や背圧が急変しやすいからである。
【００４５】
時刻ｔａ１では、吸気切替弁１１は閉弁している。そこで、このとき、ＥＣＵ１０は、実際に過給圧が急激に変化していないか否か、を判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前回過給圧と今回過給圧との差分の絶対値たる過給圧変化量が所定値以上となっているか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、リッチずれが発生する恐れがあるとして、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。なお、ここで、所定値は、予め実験などにより求められた適合値である。時刻ｔａ１では、過給圧変化量は所定値以上となっている。従って、この場合、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。
【００４６】
時刻ｔａ２では、吸気切替弁１１は閉弁したままである。従って、このとき、グラフ２１１に示すように、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１に対し添加信号を供給して還元剤の添加を行う。一方、グラフ２１２に示すように、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止し、吸気切替弁１１が開弁する時刻ｔａ３において、即ち、過給圧が安定した段階で、還元剤の添加を行う。
【００４７】
以上に述べたことから分かるように、第２実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、吸気切替弁１１が閉じている場合において、過給圧変化量が所定値以上となっている場合に、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。別の言い方をすると、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が閉じていても、過給圧変化量が所定値よりも小さくなる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。このようにしても、リッチずれの発生を防ぐことができる。
【００４８】
次に、上述の第２実施形態に係る制御処理について図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートは、第２実施形態に係る還元剤添加弁３１の制御処理を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が有るか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、添加要求フラグがオンの場合にＮＯｘ還元添加要求が有ると判定し、添加要求フラグがオフの場合にＮＯｘ還元添加要求が無いと判定する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が無いと判定した場合には（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求があると判定した場合には（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２の処理へ進む。
【００５０】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１０は、開度センサ２２により検出された排気切替弁１２の開度が０％よりも大きいか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きくなっていない、即ち、排気切替弁１２の開度が０％となっている場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。一方、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きくなっていると判定した場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３の処理へ進む。
【００５１】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開弁しているか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開弁していると判定した場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、テップＳ２０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施を行う。一方、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開弁していない、即ち、閉弁していると判定した場合には（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理へ進む。
【００５２】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ１７により検出された過給圧に基づいて、前回過給圧と今回過給圧の差分の絶対値、即ち、過給圧変化量が所定値以上となっている否かについて判定する。ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値よりも大きいと判定した場合には（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ還元添加を禁止して、ステップＳ２０６の処理へ進み、ＮＯｘ排出量を算出した後、ステップＳ２０２の処理へ戻る。ＥＣＵ１０は、このとき算出されたＮＯｘ排出量に基づいて、過給圧が安定した段階における還元剤添加の添加量を算出する。
【００５３】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっていると判定した場合には（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０５の処理後、本制御処理を終了する。
【００５４】
以上に述べたように、第２実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％以上で、かつ、吸気切替弁１１が閉じている場合には、過給圧変化量が所定値以上となっているか否かについて判定する。そして、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっていると判定した場合に、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。このようにしても、リッチずれの発生を防ぐことができる。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、２個の過給機が並列に配置されたエンジンシステムを例に説明したが、本発明を適用可能な例としてはこれに限られず、２個の過給機が直列に配置され、過給機１個で動作する動作モードと過給機２個で動作する動作モードとの間で切り替えを行うことが可能なエンジンシステムにおいても本発明を適用可能である。
【００５６】
また、本発明は、上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う実施形態もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
５、６ 過給機
１１ 吸気切替弁
１２ 排気切替弁
１７ 過給圧センサ
３１ 還元剤添加弁
３２ ＮＯｘ吸蔵還元触媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツインターボシステムにおける内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路上にＮＯｘ吸蔵還元触媒を設け、この触媒を用いてＮＯｘを浄化する技術が提案されている。以下の特許文献１にも記載されているように、ＮＯｘ吸蔵還元触媒では、空燃比がリーンである際にＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキである際に還元剤（炭化水素（ＨＣ）など）を用いて吸蔵しているＮＯｘを還元する。なお、特許文献２及び３にも本発明と関連のある技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７１９３５０号明細書
【特許文献２】特開２００８−２８０９５２号公報
【特許文献３】特開２００９−１３８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ツインターボシステムでは、吸気切替弁及び排気切替弁を切替えることにより、１つの過給機を動作させるモードと２つの過給機を動作させるモードとを切替えることができる。ここで、還元剤添加弁より還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に添加する際において、排気切替弁の開度を変化させた場合、過給圧や背圧が急変することにより吸入空気量が変化して、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒に添加するタイミングと空燃比がリッチになるタイミングとがずれる可能性がある。このようなタイミングのずれ（リッチずれ）が発生すると、還元剤添加弁より添加されたＨＣなどの還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒をすり抜けることにより、エミッションが悪化する恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ツインターボシステムにおいて、リッチずれを防ぐことが可能な内燃機関の排気浄化装置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】
【０００６】
本発明の１つの観点では、吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと前記第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の前記排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元要求時において、前記排気切替弁の開度に応じて、過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する判定手段と、前記過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する制御手段と、を備える。
【０００７】
上記の内燃機関の排気浄化装置は、吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関、いわゆるツインターボシステムに適用される。内燃機関の排気浄化装置は、排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、を有する。また、内燃機関の排気浄化装置は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などにより実現される判定手段及び制御手段を備える。判定手段は、排気切替弁の開度に応じて、所定時間当たりの過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。制御手段は、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する。このようにすることで、リッチずれを防ぐことができ、エミッションの悪化を抑えることができる。
【０００８】
上記の内燃機関の排気浄化装置の好適な実施例では、前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さい場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。
【０００９】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様は、前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、前記吸気切替弁が閉じている場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する。これによっても、リッチずれを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１０】
吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと前記第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の前記排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元要求時において、前記排気切替弁の開度に応じて、過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する判定手段と、前記過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する制御手段と、を備える。このようにすることで、リッチずれを防ぐことができ、エミッションの悪化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンシステムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートである。
【図３】第１実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートである。
【図５】第２実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［装置構成］
まず、各実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて図１を参照して説明する。
【００１４】
図１は、内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関（エンジンシステム）の構成を示す図である。図１において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。
【００１５】
各実施形態に係るエンジンシステムは、ツインターボシステムであり、エンジン１と、２個の過給機５、６と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と、を備える。２個の過給機５、６は、エンジン１に接続された吸気通路２及び排気通路３に設けられている。ここで、本発明における第１の過給機は過給機５に対応し、第２の過給機は過給機６に対応する。ここで、エンジン１は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。
【００１６】
吸気通路２は、吸気通路２ａと、当該吸気通路２ａをバイパスしている吸気通路２ｂとを有する。吸気通路２ａには過給機５のコンプレッサ５ａが設けられ、吸気通路２ｂには過給機６のコンプレッサ６ａが設けられている。
【００１７】
吸気通路２ｂには吸気切替弁１１が設けられている。吸気切替弁１１は、全開状態と全閉状態の２つの状態をとるオンオフ弁であり、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ１１に基づいてアクチュエータなどにより制御される。吸気切替弁１１には、当該吸気切替弁１１の開度を検出する開度センサ２１が設けられている。開度センサ２１は、検出した吸気切替弁１１の開度に対応する検出信号Ｓ２１をＥＣＵ１０に送信する。また、吸気通路２ｂには、コンプレッサ６ａをバイパスしているバイパス通路２ｂｂ１が設けられており、バイパス通路２ｂｂ１には吸気バイパス弁１３が設けられている。吸気バイパス弁１３は、ＥＣＵ１０からの制御信号に基づいてアクチュエータなどにより動作される。さらに、吸気通路２ｂには、吸気切替弁１１をバイパスしているバイパス通路２ｂｂ２が設けられており、バイパス通路２ｂｂ２にはリード弁１５が設けられている。
【００１８】
吸気通路２ａ、２ｂが合流した下流側の吸気通路２には、過給圧センサ１７、インタークーラ（ＩＣ）３３が設けられる。過給圧センサ１７は、所定時間毎に過給圧を検出し、検出した過給圧に対応する検出信号Ｓ１７をＥＣＵ１０に送信する。
【００１９】
排気通路３は、排気通路３ａと、当該排気通路３ａをバイパスしている排気通路３ｂとを有する。排気通路３ａには過給機５のタービン５ｂが設けられ、排気通路３ｂには過給機６のタービン６ｂが設けられている。ここで、過給機５は可変容量式（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｏ：ＶＮＴ）の過給機であり、タービン５ｂには、可動ノズルベーン１６が取り付けられている。可動ノズルベーン１６は、ＥＣＵ１０からの制御信号により制御される。
【００２０】
排気通路３ａ、３ｂが合流した下流側の排気通路３上には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２が設けられている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２は、排気中のＮＯｘを吸蔵すると共に、吸蔵しているＮＯｘを還元する機能を有する高温活性型の触媒である。具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２は、基本的には、空燃比がリーンである際にＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキである際に還元剤（ＨＣなど）を用いて吸蔵しているＮＯｘを還元する。ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２の上流側の排気通路３には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３２に還元剤を添加するための還元剤添加弁３１が設けられている。還元剤添加弁３１は、ＥＣＵ１０からの制御信号により制御されている。
【００２１】
排気通路３ｂには排気切替弁１２が設けられている。排気切替弁１２は、ＥＣＵ１０からの制御信号Ｓ１２に基づいて、アクチュエータにより動作される。排気切替弁１２には、当該排気切替弁１２の開度を検出する開度センサ２２が設けられている。開度センサ２２は、検出された排気切替弁１２の開度に対応する検出信号Ｓ２２をＥＣＵ１０に送信する。排気通路３ｂには、タービン５ｂをバイパスしているパイパス通路３ａａが設けられており、バイパス通路３ａａには排気バイパス弁１４が設けられている。排気バイパス弁１４も、ＥＣＵ１０からの制御信号に基づいて、アクチュエータにより動作される。
【００２２】
ＥＣＵ１０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備える。ＥＣＵ１０は、開度センサ２２により検出された排気切替弁１２の開度や、過給圧センサ１７により検出された過給圧に基づいて、還元剤添加弁３１の制御を行う。
【００２３】
［第１実施形態］
次に、第１実施形態に係る制御方法について説明する。
【００２４】
吸気切替弁１１及び排気切替弁１２が開弁状態になると、外部から吸気通路２に取り入れられた吸気は吸気通路２ａ、２ｂの両方を通過し、エンジン１に供給される。一方、エンジン１から排出された排気は排気通路３ａ、３ｂの両方を通過する。そのため、この場合には、過給機５、６の両方が動作することとなる。一方、吸気切替弁１１及び排気切替弁１２が閉弁状態になると、吸気は吸気通路２ｂを通過できなくなり、排気は排気通路２ｂを通過できなくなる。そのため、この場合には、過給機６は動作せず、過給機５のみが動作することとなる。ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１及び排気切替弁１２の開度を制御することにより、１つの過給機を動作させるモードと２つの過給機を動作させるモードとを切替える。
【００２５】
ここで、モードを切替える際において、背圧や吸気圧が急変することにより吸入空気量が変動して、還元剤をＮＯｘ吸蔵還元触媒３２に添加するタイミングと空燃比がリッチになるタイミングとがずれる発生する恐れがある。このようなずれ（リッチずれ）が発生すると、還元剤添加弁３１より添加された還元剤がＮＯｘ吸蔵還元触媒をすり抜け、炭化水素（ＨＣ）などが増加して、エミッションが悪化する恐れがある。
【００２６】
そこで、第１実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度に応じて、過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定し、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止することとする。
【００２７】
図２は、第１実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートであり、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるときの制御を示している。具体的には、図２は、添加要求フラグ、還元剤添加弁３１に対し還元剤の添加を指示するための制御信号である添加信号、排気切替弁１２の開度（排気切替弁開度）、過給圧のそれぞれについて時間に対する変化を示している。
【００２８】
まず、時刻ｔ０において、ＥＣＵ１０は、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるため、排気切替弁１２の開度を開き側に制御し始める。続く時刻ｔ１において、添加要求フラグがオフからオンになると、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が所定開度よりも小さいか否かについて判定する。これは、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さい範囲にあると、過給圧や背圧が急変しやすいからである。ここで、所定開度は、予め実験などにより求められた適合値であり、過給圧や背圧が安定するときの排気切替弁１２の開度の最小値（例えば開度５％）に設定される。
【００２９】
時刻ｔ１では、排気切替弁１２の開度が所定開度よりも小さくなっている。そこで、このとき、ＥＣＵ１０は、実際に過給圧が急激に変化しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、このときに過給圧センサ１７により検出された過給圧（今回過給圧）とその前回に検出された過給圧（前回過給圧）との差分の絶対値、即ち、所定時間当たりの過給圧の変化量（以下、「過給圧変化量」と称することもある）が所定値以上となっている否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、過給圧の急変により、リッチずれが発生する恐れがあるとして、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。なお、ここで、所定時間及び所定値は、予め実験などにより求められた適合値である。
【００３０】
図２における過給圧の時間に対する変化を示すタイムチャートにおいて、グラフ２０１は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合の過給圧の変化を示し、グラフ２０２は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合の過給圧の変化を示している。
【００３１】
時刻ｔ１では、過給圧変化量は所定値以上となっている。従って、この場合、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。
【００３２】
時刻ｔ２では、排気切替弁１２の開度は所定開度よりも小さいままである。従って、このとき、グラフ２０１に示すように、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１に対し添加信号を供給して還元剤の添加を行う。一方、グラフ２０２に示すように、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止し、排気切替弁１２の開度が所定開度以上となる時刻ｔ３において、即ち、過給圧が安定した段階で、還元剤の添加を行う。
【００３３】
以上に述べたことから分かるように、第１実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さい範囲にある場合で、かつ、過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。別の言い方をすると、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さい範囲にある場合であっても、過給圧の変化量が所定値よりも小さくなる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。このようにすることで、リッチずれの発生を防ぐことができる。
【００３４】
次に、上述の第１実施形態に係る制御処理について図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートは、第１実施形態に係る還元剤添加弁３１の制御処理を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が有るか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、添加要求フラグがオンの場合にＮＯｘ還元添加要求が有ると判定し、添加要求フラグがオフの場合にＮＯｘ還元添加要求が無いと判定する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が無いと判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求があると判定した場合には（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２の処理へ進む。
【００３６】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１０は、開度センサ２２により排気切替弁１２の開度を検出する。続くステップＳ１０３において、ＥＣＵ１０は、検出された排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく所定開度よりも小さいか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％又は所定開度以上になっていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。一方、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１０の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さくなっていると判定した場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４の処理へ進む。
【００３７】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ１７により検出された過給圧に基づいて、前回過給圧と今回過給圧との差分の絶対値、即ち、過給圧変化量が所定値以上となっている否かについて判定する。
【００３８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ還元添加を禁止して、ステップＳ１０６の処理へ進み、ＮＯｘ排出量を算出した後、ステップＳ１０２の処理へ戻る。ＥＣＵ１０は、このとき算出されたＮＯｘ排出量に基づいて、過給圧が安定した段階における還元剤添加の添加量を算出する。なお、ここで、前回過給圧と今回過給圧との差分が正となり、かつ、差分の絶対値が所定値以上となる状態とは、排気切替弁１２が開き側となっているときの過給圧の急変状態を示し、前回過給圧と今回過給圧との差分が負となり、かつ、差分の絶対値が所定値以上となる状態とは、排気切替弁１２が閉じ側となっているときの過給圧の急変状態を示している。
【００３９】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっていると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５の処理後、本制御処理を終了する。
【００４０】
以上に述べたように、第１実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さくなっていると判定した場合には、過給圧変化量が所定値以上となっているか否かについて判定する。そして、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっていると判定した場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。このようにすることで、リッチずれを防ぐことができ、エミッションの悪化を防ぐことができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る制御方法について説明する。
【００４２】
第２実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく、かつ、吸気切替弁１１が閉弁している場合において、過給圧変化量が所定値以上となっている場合に、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止することとする。
【００４３】
図４は、第２実施形態に係る制御方法を示すタイムチャートであり、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるときの制御を示している。具体的には、図４は、添加要求フラグ、還元剤添加弁３１に対し還元剤の添加を指示するための制御信号である添加信号、排気切替弁１２の開度（排気切替弁開度）、吸気切替弁１１の開度（吸気切替弁開度）、過給圧のそれぞれについて時間に対する変化を示している。また、グラフ２１１は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合の過給圧の変化を示し、グラフ２１２は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合の過給圧の変化を示している。
【００４４】
時刻ｔａ０において、ＥＣＵ１０は、１つの過給機を動作させるモードから２つの過給機を動作させるモードへと切替えるため、排気切替弁１２の開度を開き側に制御し始める。続く時刻ｔａ１において、添加要求フラグがオフからオンになると、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開いているか否かについて判定する。これは、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きく、かつ、吸気切替弁１１が閉弁している場合に、過給圧や背圧が急変しやすいからである。
【００４５】
時刻ｔａ１では、吸気切替弁１１は閉弁している。そこで、このとき、ＥＣＵ１０は、実際に過給圧が急激に変化していないか否か、を判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前回過給圧と今回過給圧との差分の絶対値たる過給圧変化量が所定値以上となっているか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、リッチずれが発生する恐れがあるとして、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。なお、ここで、所定値は、予め実験などにより求められた適合値である。時刻ｔａ１では、過給圧変化量は所定値以上となっている。従って、この場合、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。
【００４６】
時刻ｔａ２では、吸気切替弁１１は閉弁したままである。従って、このとき、グラフ２１１に示すように、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１に対し添加信号を供給して還元剤の添加を行う。一方、グラフ２１２に示すように、過給圧変化量が所定値以上となっている場合には、ＥＣＵ１０は、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止し、吸気切替弁１１が開弁する時刻ｔａ３において、即ち、過給圧が安定した段階で、還元剤の添加を行う。
【００４７】
以上に述べたことから分かるように、第２実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、吸気切替弁１１が閉じている場合において、過給圧変化量が所定値以上となっている場合に、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。別の言い方をすると、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が閉じていても、過給圧変化量が所定値よりも小さくなる場合には、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。このようにしても、リッチずれの発生を防ぐことができる。
【００４８】
次に、上述の第２実施形態に係る制御処理について図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートは、第２実施形態に係る還元剤添加弁３１の制御処理を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が有るか否かについて判定する。具体的には、ＥＣＵ１０は、添加要求フラグがオンの場合にＮＯｘ還元添加要求が有ると判定し、添加要求フラグがオフの場合にＮＯｘ還元添加要求が無いと判定する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求が無いと判定した場合には（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、本制御処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ還元添加要求があると判定した場合には（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２の処理へ進む。
【００５０】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１０は、開度センサ２２により検出された排気切替弁１２の開度が０％よりも大きいか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きくなっていない、即ち、排気切替弁１２の開度が０％となっている場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。一方、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％よりも大きくなっていると判定した場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３の処理へ進む。
【００５１】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開弁しているか否かについて判定する。ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開弁していると判定した場合には（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、テップＳ２０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施を行う。一方、ＥＣＵ１０は、吸気切替弁１１が開弁していない、即ち、閉弁していると判定した場合には（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０４の処理へ進む。
【００５２】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧センサ１７により検出された過給圧に基づいて、前回過給圧と今回過給圧の差分の絶対値、即ち、過給圧変化量が所定値以上となっている否かについて判定する。ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値よりも大きいと判定した場合には（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ＮＯｘ還元添加を禁止して、ステップＳ２０６の処理へ進み、ＮＯｘ排出量を算出した後、ステップＳ２０２の処理へ戻る。ＥＣＵ１０は、このとき算出されたＮＯｘ排出量に基づいて、過給圧が安定した段階における還元剤添加の添加量を算出する。
【００５３】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値よりも小さくなっていると判定した場合には（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０５の処理へ進み、ＮＯｘ還元添加の実施、即ち、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を行う。ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０５の処理後、本制御処理を終了する。
【００５４】
以上に述べたように、第２実施形態に係る制御方法では、ＥＣＵ１０は、排気切替弁１２の開度が０％以上で、かつ、吸気切替弁１１が閉じている場合には、過給圧変化量が所定値以上となっているか否かについて判定する。そして、ＥＣＵ１０は、過給圧変化量が所定値以上となっていると判定した場合に、還元剤添加弁３１による還元剤の添加を禁止する。このようにしても、リッチずれの発生を防ぐことができる。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、２個の過給機が並列に配置されたエンジンシステムを例に説明したが、本発明を適用可能な例としてはこれに限られず、２個の過給機が直列に配置され、過給機１個で動作する動作モードと過給機２個で動作する動作モードとの間で切り替えを行うことが可能なエンジンシステムにおいても本発明を適用可能である。
【００５６】
また、本発明は、上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う実施形態もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
５、６ 過給機
１１ 吸気切替弁
１２ 排気切替弁
１７ 過給圧センサ
３１ 還元剤添加弁
３２ ＮＯｘ吸蔵還元触媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、
前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと前記第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の前記排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元要求時において、前記排気切替弁の開度に応じて、所定時間当たりの過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する判定手段と、
前記過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さい場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定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。
【請求項３】
前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、前記吸気切替弁が閉じている場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定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。
【請求項１】
吸気通路及び排気通路上に設けられた第１及び第２の過給機と、
前記第１及び第２の過給機の両方を動作させるモードと前記第１の過給機のみを動作させるモードとの間で動作モードを切り替える吸気切替弁及び排気切替弁と、を有する内燃機関に適用される内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路上に設けられたＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側の前記排気通路上に設けられた還元剤添加弁と、
前記ＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元要求時において、前記排気切替弁の開度に応じて、所定時間当たりの過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定する判定手段と、
前記過給圧の変化量が所定値以上となる場合には、前記還元剤添加弁による還元剤の添加を禁止する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、所定開度よりも小さい場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定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。
【請求項３】
前記判定手段は、前記排気切替弁の開度が０％よりも大きく、かつ、前記吸気切替弁が閉じている場合に、前記過給圧の変化量が所定値以上となるか否かについて判定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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２１６４３４（Ｐ２０１０−２１６４３４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６５６５（Ｐ２００９−６６５６５）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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