JP3736415B2

JP3736415B2 - 燃焼装置付き内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP3736415B2
Application number: JP2001309062A
Authority: JP
Inventors: 俊祐利岡; 信也広田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: JP2003113709A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼装置付き内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気供給ファンによって空気が供給される燃焼式ヒータを具備し、機関排気通路内に触媒を配置し、触媒上流の機関排気通路内に燃焼式ヒータの排気通路を接続して燃焼式ヒータの排気ガスを触媒に供給するようにした燃焼式ヒータ付き内燃機関が公知である（特開２０００−２４０４３７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば機関負荷が高くなって燃焼式ヒータの排気通路が接続されている機関排気通路部分における圧力が高くなると、機関排気通路内の排気ガスが燃焼式ヒータ内に逆流し、燃焼式ヒータが失火する恐れがあるという問題点がある。失火しないとしても、触媒に実際に供給される燃焼式ヒータの排気ガスの量は燃焼式ヒータの排気通路が接続されている機関排気通路部分における圧力に応じて変動しうる。
【０００４】
そこで本発明の目的は、燃焼装置の排気ガスを触媒に確実にかつ正確に供給することができる燃焼装置付き内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために１番目の発明によれば、空気供給ファンによって空気が供給される燃焼装置を具備し、機関排気通路内に触媒を配置し、該触媒上流の機関排気通路内に該燃焼装置の排気通路を接続して該燃焼装置の排気ガスを該触媒に供給するようにした燃焼装置付き内燃機関において、触媒に供給される燃焼装置の排気ガスの量の目標値を燃焼装置の排気ガスの供給目的に応じて設定する設定手段と、燃焼装置の排気通路が接続されている機関排気通路部分周りにおける圧力を検出する検出手段と、該検出された圧力と該目標値とに基づいて空気供給ファンの回転数を制御する制御手段とを具備している。
【０００６】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記検出された圧力が高いときには低いときに比べて空気供給ファンの回転数を高くしている。
【０００８】
また、上記課題を解決するために４番目の発明によれば、空気供給ファンによって空気が供給される燃焼装置を具備し、内燃機関の排気通路を分岐して形成される一対の分岐排気通路内に触媒をそれぞれ配置し、いずれか一方の触媒への内燃機関の排気ガス流れを選択的に遮断しながら該一方の触媒上流の分岐排気通路内に該燃焼装置の排気通路を接続して該燃焼装置の排気ガスを該一方の触媒に供給するようにした燃焼装置付き内燃機関において、前記一方の触媒に供給される燃焼装置の排気ガスの量の目標値を燃焼装置の排気ガスの供給目的に応じて設定する設定手段と、燃焼装置の排気通路が接続されている分岐排気通路部分周りにおける圧力を検出する検出手段と、該検出された圧力と該目標値とに基づいて空気供給ファンの回転数を制御する制御手段とを具備している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。
【００１１】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気ターボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置１８内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００１２】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９及び排気管２０を介して排気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結され、排気タービン２１の出口は分岐管２２を介して第１及び第２の上流側排気ダクトＤＵ１，ＤＵ２に接続される。これら上流側排気ダクトＤＵ１，ＤＵ２は第１及び第２のケーシングＣＡ１，ＣＡ２にそれぞれ接続され、これらケーシングＣＡ１，ＣＡ２は第１及び第２の下流側排気ダクトＤＬ１，ＤＬ２に接続され、これら下流側排気ダクトＤＬ１，ＤＬ２は共通の排気管２３に接続される。
【００１３】
分岐管２２内には切替弁ＶＳが配置され、第１及び第２の下流側排気ダクトＤＬ１，ＤＬ２内には第１及び第２の下流側遮断弁ＶＬ１，ＶＬ２がそれぞれ配置される。これら切替弁及び遮断弁はそれぞれ対応するアクチュエータによりそれぞれ駆動される。また、第１及び第２のケーシングＣＡ１，ＣＡ２内には第１及び第２の触媒がそれぞれ収容されている。
【００１４】
触媒をどのような触媒から形成してもよいが、本発明による実施例では第１及び第２の触媒は第１及び第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２から形成される。
【００１５】
排気マニホルド１９とサージタンク１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２６が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８から燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐出量が制御される。
【００１６】
図１に示す内燃機関は燃焼式ヒータ３０を具備している。図１及び図３を参照すると、この燃焼式ヒータ３０の燃焼室３１は空気室３２を介して空気供給管３３に接続され、この空気供給管３３は例えば冷却装置１８下流の吸気ダクト１３内に接続される。空気室３２内には回転数制御可能な電動モータ３４によって駆動される空気供給ファン３５が配置される。空気供給ファン３５が作動されると燃焼室３１内に空気が供給される。これに対し、燃焼室３１内には燃焼供給管３７から燃料が供給される。この燃料供給管３７は図示しない追加の燃料ポンプを介して燃料タンクに接続される。一方、燃焼式ヒータ３０の排気管３６は分岐管２２に接続される。
【００１７】
更に、燃焼式ヒータ３０は燃焼室３１及び排気管３５周りを囲む冷却水室３８を備えており、この冷却水室３８内に機関冷却水が導かれる。従って、燃焼式ヒータ３０を作動させれば機関冷却水の温度を上昇させることができる。
【００１８】
燃焼式ヒータ３０を作動すべきときには空気供給ファン３５が作動されて燃焼室３１内に空気が供給され、追加の燃料ポンプが作動されて燃焼室３１内に燃料が供給される。このときの燃焼式ヒータ３０の排気ガスは排気管３６から第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１又は第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２に供給される。
【００１９】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５及び出力ポート４６を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、第１及び第２の上流側排気ダクトＤＵ１，ＤＵ２内には第１及び第２の上流側排気ダクトＤＵ１，ＤＵ２内の圧力を検出するための第１及び第２の圧力センサＳＰ１，ＳＰ２がそれぞれ取り付けられ、これら圧力センサＳＰ１，ＳＰ２の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。第１及び第２の下流側排気ダクトＤＬ１，ＤＬ２内には第１及び第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２から流出した排気ガスの温度を検出するための第１及び第２の温度センサＳＴ１，ＳＴ２がそれぞれ取付けられ、これら温度センサＳＴ１，ＳＴ２の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。第１及び第２の温度センサＳＴ１，ＳＴ２により検出される排気ガスの温度は第１及び第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２の温度をそれぞれ表している。
【００２０】
一方、アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。更に入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステップモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、燃料ポンプ２８、切替弁ＶＳ及び遮断弁ＶＬ１，ＶＬ２の各アクチュエータ、燃焼式ヒータ３０の電動モータ３４、及び追加の燃料ポンプにそれぞれ接続される。
【００２１】
各ＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。なお、排気ガス中に含まれる固体炭素からなる微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタにＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２を担持させることもできる。
【００２２】
このＮＯ_Ｘ吸収剤は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはＮＯ_Ｘを吸収し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘの吸放出作用を行う。なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室５、及び吸気通路内に供給された空気と炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯとの比をその位置における排気ガスの空燃比と称している。
【００２３】
ＮＯ_Ｘ吸収剤の詳細な吸放出メカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられている吸放出メカニズムを、担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると次のようになる。
【００２４】
即ち、ＮＯ_Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素Ｏ_２がＯ_２ ⁻又はＯ^２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。次いで生成されたＮＯ_２の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硝酸イオンＮＯ_３ ⁻の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯ_ＸがＮＯ_Ｘ吸収剤内に吸収される。
【００２５】
これに対し、ＮＯ_Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ_２の生成量が低下し、反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻がＮＯ_２の形で吸収剤から放出される。この放出されたＮＯ_Ｘは排気ガス中のＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ_２が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ_２が放出され、還元される。
【００２６】
切替弁ＶＳは第１の位置と第２の位置とのうちいずれか一方に位置せしめられる。切替弁ＶＳが第１の位置に位置せしめられると、図１に示されるように排気タービン２１の出口は切替弁ＶＳによって第２の上流側排気ダクトＤＵ２との連通が遮断されながら、第１の上流側排気ダクトＤＵ１に連通される。また、切替弁ＶＳが第１の位置に位置せしめられると第１の下流側遮断弁ＶＬ１が全開され、第２の下流側遮断弁ＶＬ２が閉弁される。その結果、第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２への内燃機関の排気ガス流れが遮断され、内燃機関から排出された排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１内を流通することになる。
【００２７】
このとき、燃焼式ヒータ３０の排気管３６は切替弁ＶＳによって第１の上流側排気ダクトＤＵ１との連通が遮断されながら第２の上流側排気ダクトＤＵ２に連通され、従ってこのとき燃焼式ヒータ３０が作動されると燃焼式ヒータ３０の排気ガスが第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２に供給されることになる。
【００２８】
これに対し、切替弁ＶＳが第２の位置に位置せしめられると、図２に示されるように排気タービン２１の出口は切替弁ＶＳによって第１の上流側排気ダクトＤＵ１との連通が遮断されながら、第２の上流側排気ダクトＤＵ２に連通される。また、切替弁ＶＳが第２の位置に位置せしめられると第２の下流側遮断弁ＶＬ２が全開され、第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁される。その結果、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１への内燃機関の排気ガス流れが遮断され、内燃機関から排出された排気ガスが第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２内を流通することになる。
【００２９】
このとき、燃焼式ヒータ３０の排気管３６は切替弁ＶＳによって第２の上流側排気ダクトＤＵ２との連通が遮断されながら第１の上流側排気ダクトＤＵ１に連通され、従ってこのとき燃焼式ヒータ３０が作動されると燃焼式ヒータ３０の排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に供給されることになる。
【００３０】
従って、いずれか一方のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に内燃機関から排出された排気ガスの大部分が導かれ、他方のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２には内燃機関の排気ガスがほとんど導かれないということになる。或いは、概略的に言うと、切替弁ＶＳが内燃機関の排気ガスをいずれか一方のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に選択的に導いているという見方もできる。
【００３１】
上述したように、内燃機関から排出された排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１内を流通するときには第２の下流側遮断弁ＶＬ２が閉弁され、内燃機関から排出された排気ガスが第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２内を流通するときには第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁される。このようにすると、一方のＮＯ_Ｘ吸収剤内を流通した排気ガスが他方のＮＯ_Ｘ吸収剤内に逆流するのが抑制される。
【００３２】
なお、切替弁ＶＳが第１の位置にあるときにはわずかばかりの量の内燃機関の排気ガスが第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２内に流入し、切替弁ＶＳが第２の位置にあるときにはわずかばかりの量の内燃機関の排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１内に流入するように、切替弁ＶＳ、及び下流側遮断弁ＶＬ１，ＶＬ２の開度が予め設定されている。
【００３３】
一方、燃焼式ヒータ３０の排気管３６は切替弁ＶＳが第１の位置に位置せしめられると第２の上流側ダクトＤＵ２に接続され、第２の位置に位置せしめられると第１の上流側ダクトＤＵ１に接続される。従って、燃焼式ヒータ３０の排気管３６はいずれか一方の上流側排気ダクトＤＵ１，ＤＵ２に選択的に接続されているということになる。ここで、燃焼式ヒータ３０の排気管３６が第１の上流側排気ダクトＤＵ１に接続されているときに第１の圧力センサＳＰ１により検出される圧力は燃焼式ヒータ３０の排気管３６が接続されている排気通路部分周りにおける圧力を表しており、燃焼式ヒータ３０の排気管３６が第２の上流側排気ダクトＤＵ２に接続されているときに第２の圧力センサＳＰ２により検出される圧力は燃焼式ヒータ３０の排気管３６が接続されている排気通路部分周りにおける圧力を表しているということになる。
【００３４】
図１に示される内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が継続して行われる。従って、切替弁ＶＳが第１の位置にある場合を例にとって説明すると、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に吸収されているＮＯ_Ｘの量、即ちＮＯ_Ｘ吸収量が次第に増大する。次いで、ＮＯ_Ｘ吸収量が予め定められた上限量よりも多くなると切替弁ＶＳが第２の位置に切り替えられ、第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁され、第２の下流側遮断弁ＶＬ２が全開される。この状態で、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１内に吸収されているＮＯ_Ｘを放出させ還元するために燃焼式ヒータ３０が一時的に作動され、燃焼式ヒータ３０の排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に供給される。この場合、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチになるように燃焼式ヒータ３０の排気ガスが供給される。
【００３５】
また、内燃機関から排出される排気ガス中にはイオウ分例えばＳＯ_Ｘも含まれており、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１にはＮＯ_ＸだけでなくＳＯ_Ｘも吸収される。従って、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に吸収されているＳＯ_Ｘの量、即ちＳＯ_Ｘ吸収量が次第に増大する。次いで、ＳＯ_Ｘ吸収量が予め定められた上限量よりも多くなると切替弁ＶＳが第２の位置に切り替えられ、第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁され、第２の下流側遮断弁ＶＬ２が全開される。この状態で、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１内に吸収されているＳＯ_Ｘを放出させ還元するために燃焼式ヒータ３０が一時的に作動され、燃焼式ヒータ３０の排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に供給される。この場合、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に流入する排気ガスの平均空燃比がリッチになりかつ第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１の温度が予め定められた設定温度よりも高く維持されるように燃焼式ヒータ３０の排気ガスが供給される。
【００３６】
更に、図１に示される内燃機関では、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１の温度を上昇させるべきときには切替弁ＶＳが第２の位置に切り替えられ、第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁され、第２の下流側遮断弁ＶＬ２が全開される。この状態で、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１の温度を上昇させるために燃焼式ヒータ３０が一時的に作動され、燃焼式ヒータ３０の排気ガスが第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に供給される。その結果、燃焼式ヒータ３０の排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯは第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１において流入する内燃機関の排気ガス中の酸素と発熱反応し、斯くして第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１の温度が上昇せしめられる。この場合、第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１の温度が予め定められた目標温度に維持されるように燃焼式ヒータ３０の排気ガスが供給される。
【００３７】
なお、第２のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ２に燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきときも同様であるので説明を省略する。
【００３８】
いずれの場合でも、図１に示される内燃機関では、ＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２における排気ガスの空間速度を低下させながらＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給しているということになる。このようにすると、ＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に流入する排気ガスの平均空燃比をリーンからリッチに切り替え又はＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２の温度を上昇させるのに燃焼式ヒータ３０で必要な燃料の量を低減することができる。
【００３９】
このように燃焼式ヒータ３０の排気ガスは様々な目的のためにＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に供給され、当然のことながら、それぞれの目的を達成するのに必要な量の燃焼式ヒータ３０の排気ガスがＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に供給されなければならない。ここで、ＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に供給される燃焼式ヒータ３０の排気ガスの量は燃焼式ヒータ３０に供給される空気の量に等しく、燃焼式ヒータ３０に供給される空気の量は燃焼式ヒータ３０の空気供給ファン３５の回転数に応じて定まる。
【００４０】
そこで、本発明による実施例では、ＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給する目的に応じて燃焼式ヒータ３０に供給される空気の量の目標値、即ち目標ヒータ空気量を予め定めておき、燃焼式ヒータ３０に供給される空気の量が目標ヒータ空気量に一致するように空気供給ファン３５の回転数を制御している。
【００４１】
具体的に説明すると、まず本発明による第１実施例では、燃焼式ヒータ３０に供給される空気の量を目標ヒータ空気量に一致させるために必要な空気供給ファン３５の回転数の目標値、即ち目標ファン回転数を予め実験により求めておき、燃焼式ヒータ３０の排気ガスをＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に供給すべきときには目標ファン回転数でもって空気供給ファン３５を運転するようにしている。
【００４２】
この目標ファン回転数ＨＮＴは図４（Ａ）に示されるように目標ヒータ空気量ＨＱＡＴが多くなるにつれて高くなり、燃焼式ヒータ３０の排気管３６が接続されている方の上流側排気ダクトＤＵ１，ＤＵ２内の圧力ＰＥＸが高くなるにつれて高くなる。目標ファン回転数ＨＮＴは図４（Ｂ）に示されるマップの形で目標ヒータ空気量ＨＱＡＴ及び排気圧力ＰＥＸの関数として予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００４３】
図５は本発明による第１実施例を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００４４】
図５を参照すると、まず初めにステップ１００では、現在内燃機関の排気ガスが導かれている方のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきか否かが判別される。燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきでないときには処理サイクルを終了し、燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきときには次いでステップ１０１に進み、切替弁ＶＳ及び下流側遮断弁ＶＬ１，ＶＬ２が制御される。即ち、現在内燃機関の排気ガスが例えば第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に導かれている場合には、切替弁ＶＳが第１の位置から第２の位置に切り替えられ、第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁され、第２の下流側遮断弁ＶＬ２が全開にされる。続くステップ１０２では目標ヒータ空気量ＨＱＡＴが算出される。続くステップ１０３では目標ファン回転数ＨＮＴが図４（Ｂ）のマップから算出される。続くステップ１０４では燃焼式ヒータ３０が作動され、このとき空気供給ファン３５の回転数が目標ファン回転数ＨＮＴに制御される。続くステップ１０５では燃焼式ヒータ３０を停止すべきか否か、即ちＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２への燃焼式ヒータ３０の排気ガスの供給を停止すべきか否かが判別される。燃焼式ヒータ３０を停止すべきでないときにはステップ１０２に戻り、燃焼式ヒータ３０を停止すべきときには次いでステップ１０６に進み、燃焼式ヒータ３０を停止させる。次いで処理サイクルを終了する。
【００４５】
次に、図６及び図７を参照して本発明による第２実施例を説明する。
【００４６】
本発明による第２実施例では図６に示されるように、燃焼式ヒータ３０に実際に供給される空気の量を検出するためのエアフローメータＡＭを燃焼式ヒータ３０の空気供給管３３内に配置し、エアフローメータＡＭにより検出された空気の量が目標ヒータ空気量に一致するように空気供給ファン３５の回転数を制御している。なお、エアフローメータＡＭの出力信号は対応するＡＤ変換器を介して電子制御ユニットの入力ポートに入力される。
【００４７】
図７は本発明による第２実施例を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００４８】
図７を参照すると、まず初めにステップ２００では、現在内燃機関の排気ガスが導かれている方のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２に燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきか否かが判別される。燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきでないときには処理サイクルを終了し、燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきときには次いでステップ２０１に進み、切替弁ＶＳ及び下流側遮断弁ＶＬ１，ＶＬ２が制御される。即ち、現在内燃機関の排気ガスが例えば第１のＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１に導かれている場合には、切替弁ＶＳが第１の位置から第２の位置に切り替えられ、第１の下流側遮断弁ＶＬ１が閉弁され、第２の下流側遮断弁ＶＬ２が全開にされる。続くステップ２０２では目標ヒータ空気量ＨＱＡＴが算出される。続くステップ２０３ではエアフローメータＡＭにより検出された空気の量ＨＱＡＡが読み込まれる。続くステップ２０４では燃焼式ヒータ３０が作動され、このときエアフローメータＡＭにより検出された空気の量ＨＱＡＡが目標ヒータ空気量ＨＱＡＴに一致するように空気供給ファン３５の回転数がフィードバック制御される。続くステップ２０５では燃焼式ヒータ３０を停止すべきか否か、即ちＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡ１，ＮＡ２への燃焼式ヒータ３０の排気ガスの供給を停止すべきか否かが判別される。燃焼式ヒータ３０を停止すべきでないときにはステップ２０２に戻り、燃焼式ヒータ３０を停止すべきときには次いでステップ２０６に進み、燃焼式ヒータ３０を停止させる。次いで処理サイクルを終了する。
【００４９】
図８は単一のＮＯ_Ｘ吸収剤を備えた内燃機関に本発明を適用した場合を示している。
【００５０】
図８を参照すると、排気タービン２１の出口は分岐管２２を介して上流側排気ダクトＤＵに接続され、上流側排気ダクトＤＵはケーシングＣＡに接続される。ケーシングＣＡは下流側排気ダクトＤＬに接続され、下流側排気ダクトＤＬは排気管２３に接続される。ケーシングＣＡ内にはＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡが収容されている。また、分岐管２２からＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡを迂回して排気管２３まで延びるバイパス管６０が設けられる。
【００５１】
分岐管２２内には、内燃機関の排気ガス流れをＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡとバイパス管６０とのうちいずれか一方に選択的に導くための切替弁ＶＳが配置される。また、上流側排気ダクトＤＵ内には燃焼式ヒータ３０の排気管３６が接続される。
【００５２】
切替弁ＶＳは通常、内燃機関から排出された排気ガスをＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡに導いており、ＮＯ_Ｘ吸収剤ＮＡに燃焼式ヒータ３０の排気ガスを供給すべきときに内燃機関から排出された排気ガスをバイパス管６０内に導く。この状態で、燃焼式ヒータ３０が作動され、このとき空気供給ファン３５の回転数が予め記憶されている目標ファン回転数に一致せしめられ、又は燃焼式ヒータ３０に実際に供給される空気の量が目標ヒータ空気量に一致するように空気供給ファン３５の回転数が制御される。
【００５３】
【発明の効果】
燃焼装置の排気ガスを触媒に確実にかつ正確に供給するすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】切替弁が別の位置にある場合を示す内燃機関の部分図である。
【図３】燃焼式ヒータの拡大断面図である。
【図４】目標ヒータ回転数を示す線図である。
【図５】ヒータ制御を実行するためのフローチャートである。
【図６】第１実施例による内燃機関の部分図である。
【図７】第２実施例によるヒータ制御を実行するためのフローチャートである。
【図８】別の実施例による内燃機関の部分図である。
【符号の説明】
１…機関本体
３０…燃焼式ヒータ（燃焼装置）
３５…空気供給ファン
３６…燃焼式ヒータの排気管
ＶＳ…切替弁
ＮＡ１，ＮＡ２，ＮＡ…ＮＯ_Ｘ吸収剤（触媒）
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ…圧力センサ
ＡＭ…エアフローメータ

Claims

空気供給ファンによって空気が供給される燃焼装置を具備し、機関排気通路内に触媒を配置し、該触媒上流の機関排気通路内に該燃焼装置の排気通路を接続して該燃焼装置の排気ガスを該触媒に供給するようにした燃焼装置付き内燃機関において、触媒に供給される燃焼装置の排気ガスの量の目標値を燃焼装置の排気ガスの供給目的に応じて設定する設定手段と、燃焼装置の排気通路が接続されている機関排気通路部分周りにおける圧力を検出する検出手段と、該検出された圧力と該目標値とに基づいて空気供給ファンの回転数を制御する制御手段とを具備した制御装置。
前記検出された圧力が高いときには低いときに比べて空気供給ファンの回転数を高くする請求項１に記載の制御装置。
空気供給ファンによって空気が供給される燃焼装置を具備し、内燃機関の排気通路を分岐して形成される一対の分岐排気通路内に触媒をそれぞれ配置し、いずれか一方の触媒への内燃機関の排気ガス流れを選択的に遮断しながら該一方の触媒上流の分岐排気通路内に該燃焼装置の排気通路を接続して該燃焼装置の排気ガスを該一方の触媒に供給するようにした燃焼装置付き内燃機関において、前記一方の触媒に供給される燃焼装置の排気ガスの量の目標値を燃焼装置の排気ガスの供給目的に応じて設定する設定手段と、燃焼装置の排気通路が接続されている分岐排気通路部分周りにおける圧力を検出する検出手段と、該検出された圧力と該目標値とに基づいて空気供給ファンの回転数を制御する制御手段とを具備した制御装置。