JP2010185369A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システム構成の複雑化を回避してコスト上昇を抑制しつつ、選択還元型触媒における窒素酸化物の浄化率向上を図る。
【解決手段】現在のＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５を超えているか否かを判定し（Ｓ２）、ＮＯ／ＮＯｘ＞０．５の場合、エンジン回転数ＮＥとＮＯ／ＮＯｘ比率とに基づいてポスト噴射量を設定し（Ｓ４）、ポスト噴射を実行する。このポスト噴射の実行により、エンジンから排出される排気ガスの温度が昇温されて酸化触媒の酸化反応が促進され、ＳＣＲ触媒に供給される排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５になるように制御される。これにより、システム構成を複雑化することなくＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率向上を図ることができ、コスト上昇を抑制することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物を選択的に還元浄化する選択還元型触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）及びＰＭ（粒子状物質：Particulate Matter）等の汚染物質が含まれる。これらの汚染物質の中でもＮＯｘは、酸化触媒やガソリンエンジンの自動車で実用化されている三元触媒では浄化が難しく、ＮＯｘを浄化することのできる有望な触媒として選択還元型（Selective Catalytic Reduction；ＳＣＲ）触媒の開発が行われている。

エンジンから排出されるＮＯｘは、主としてＮＯ（一酸化窒素）とＮＯ2（二酸化窒素)であり、大半はＮＯで占められている。ＳＣＲ触媒は、アンモニア等の還元剤の存在下でＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ2）を浄化する触媒であり、排気ガス中のＮＯとＮＯ2とを還元剤の作用下で水及び窒素に分解する。

ＳＣＲ触媒の還元剤としては、アンモニアを用いることが多く、尿素水タンクからＳＣＲ触媒の上流側の排気系に尿素水を添加し、排気ガスの熱により加水分解してアンモニアを生成する。このアンモニアが還元剤として働き、排気ガス中のＮＯｘと反応することにより、排気ガス中のＮＯｘが浄化される。

このＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化反応については、排気ガス中のＮＯｘにおけるＮＯとＮＯ2との比率が１：１（Ｎ０ｘ＝ＮＯ＋ＮＯ2として、ＮＯ／ＮＯｘ＝０．５）のときに最もＮＯｘ浄化反応が良いことが知られている。しかしながら、実際の車両では走行状態により排気ガス中のＮＯ／ＮＯｘ比率は０．５から乖離している場合が多く、最大の浄化率を常時得ることはできない。

そこで、特許文献１（特開２００５−２３９２１号公報）には、酸化触媒の上流側に切換弁を有するバイパス通路を設け、ＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５となるように切換弁を制御し、酸化触媒に流入する排気ガスの流量を制御する技術が開示されている。

特開２００５−２３９２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、バイパス通路を別途設ける必要があるばかりでなく、切換弁を制御する駆動機構も必要となる。このため、システムの構成部品が増加して制御系統が複雑化し、コスト上昇を招いてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、システム構成の複雑化を回避してコスト上昇を抑制しつつ、選択還元型触媒における窒素酸化物の浄化率向上を図ることのできるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物を選択的に還元浄化する選択還元型触媒を備えたエンジンの排気浄化装置において、上記選択還元型触媒に流入する上記窒素酸化物の構成比率を演算する演算部と、上記比率の所定の閾値からの乖離状態を判定する判定部と、上記乖離状態に応じて燃料噴射量を設定し、この燃料噴射量で排気ガスを昇温させて上記比率が上記閾値となるよう制御する制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、システム構成を複雑化することなく選択還元型触媒における窒素酸化物の浄化率向上を図ることができ、コスト上昇を抑制することができる。

本発明の実施の第１形態に係り、エンジン系の構成図 同上、排気ガス浄化システムに係るブロック図 同上、ポスト噴射量とエンジン回転数との関係を示す特性図 同上、ポスト噴射量とＮＯ／ＮＯｘ比率との関係を示す特性図 同上、ポスト噴射量設定ルーチンのフローチャート 本発明の実施の第２形態に係り、エンジン系の構成図 同上、排気管燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すエンジン系において、符号１はエンジンであり、本実施の形態においては、コモンレール式燃料噴射システムによるディーゼルエンジンである。このエンジン１の燃焼室上部には、吸気ポート２と排気ポート３とが開口されると共に、図示しない高圧ポンプから圧送される高圧燃料を畜圧するコモンレールの燃料を各気筒の燃焼室内に噴射するインジェクタ４が臨まされている。尚、符号５は吸気弁、符号６は排気弁である。

吸気ポート２の上流側には吸気通路７が連通され、その中途に吸気チャンバ８が形成されている。吸気チャンバ８の上流には、スロットル弁９が介装され、更に、吸気通路７の空気取り入れ口に、エアクリーナ１０が取付けられている。また、排気ポート３の下流側には排気通路１１が連通され、この排気通路１１に、エンジンから排出される排気ガスを浄化する排気ガス後処理システムが設けられている。

尚、図１においては、図示を省略するが、吸気通路７のスロットル弁９上流側には、ターボ過給機のコンプレッサが介装されている。このターボ過給機のタービンは、排気通路１１の排気ガス後処理システムの上流側に介装されている。

排気通路１１に設けられる排気ガス後処理システムは、排気通路１１の上流側から順に、ディーゼル用酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst；ＤＯＣ）１２、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；ＤＰＦ）１３、選択還元型（Selective Catalytic Reduction；ＳＣＲ）触媒１４等を備えて構成されている。

ＤＯＣ１２は、主として排気ガス中のＨＣ（炭化水素）を触媒反応により酸化させると共に、排気ガス中のＮＯを酸化させ、ＮＯ2を生成させる。ＤＯＣ１２は、例えばコーディエライトハニカム構造体等よりなるセラミック製担体の表面に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属やアルミナ等の金属酸化物を担持して形成されている。

ＤＯＣ１２に担持する貴金属の成分比率・担持量は、ＤＯＣ１２の入口温度が最も高いときに、ＮＯとＮＯ2との比率が１：１（ＮＯｘ＝ＮＯ＋ＮＯ2として、ＮＯ／ＮＯｘ＝０．５）、すなわちＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率が最も高くなる比率にする酸化能力を有するように設定されている。特に、本実施形態では、ＤＯＣ１２への白金の担持量は、通常の運転条件下で想定されるＤＯＣ１２の最大入口温度（例えば３００°Ｃ）のときに、ＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５となるように、７ｇの質量に設定されている。

ＤＰＦ１３は、ＤＯＣ１２の下流側に配設され、ＤＯＣ１２から出た排気ガス中のＳｏｏｔ（煤、カーボンスート），ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction；可溶性有機成分），ＳＯ4（sulfate；サルフェート)等のＰＭ（Particulate Matter；粒子状物質）を捕集する。ＤＰＦ１３は、例えばコーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に成形して、ガス流路となる多数のセルを入口側又は出口側が互い違いとなるように目封じして形成されている。ＤＰＦ１３に排気ガスが流入すると、排気ガスがＤＰＦ１３の多孔性の隔壁を通過しながら下流側へ流れ、その間、排気ガス中のＰＭがＤＰＦ１３に捕集されて次第に堆積する。

ＳＣＲ触媒１４は、排気ガス中に供給される尿素を還元剤として、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化する。ＳＣＲ触媒１４は、例えば、金属を添加したゼオライトを備えて構成され、排気ガス中に供給される尿素水中の尿素が分解されて生じるＮＨ3（アンモニア）をＮＯｘに加え、ＮＯｘを人体に無害な窒素及び水に分解する。

このため、ＤＰＦ１３とＳＣＲ触媒１４との間には、尿素水タンク１５から尿素水ポンプ１６を介して供給される尿素水を排気通路１１内に噴射する尿素水インジェクタ１７が介装されている。また、この尿素水インジェクタ１７の下流側には、排気ガスに旋回流を発生させて尿素水インジェクタ１７から噴射された尿素水を微粒化させるミキサ１８が配設されている。ミキサ１８により排気ガスと混合された尿素水は、ＳＣＲ触媒１４に供給される。

一方、符号５０，１００は、エンジン系を制御する電子制御ユニットである。電子制御ユニット５０は、排気ガス中に供給する尿素水を制御する尿素水供給制御ユニット（以下、「ＤＣＵ」と記載）である。符号１００は、エンジン１の運転を制御するエンジン制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と記載）である。ＤＣＵ５０及びＥＣＵ１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェイス等からなるマイクロコンピュータを中心として構成され、その他、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を含んで構成されている。

ＤＣＵ５０の入力側には、尿素水タンク１５の尿素水の残量を検出するレベルセンサ２０、尿素水タンク１５内の尿素水の温度を検出する温度センサ２１等のセンサ類が接続されている。また、ＤＣＵ５０の出力側には、尿素水タンク１５内の尿素水を尿素水インジェクタ１７に搬送する尿素水ポンプ１６、排気通路１１内に尿素水を噴射する尿素水インジェクタ１７等のアクチュエータ類が接続されている。

一方、ＥＣＵ１００の入力側には、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ２２、ＤＰＦ１３の入口温度（ＤＰＦ１３に供給される排気ガスの温度）を検出する温度センサ２３、ＤＰＦ１３の出口温度（ＤＰＦ１３直下流の排気ガスの温度）を検出する温度センサ２４、ＤＰＦ１３の入口の圧力と出口の圧力との差圧を検出する差圧センサ２５、ＳＣＲ触媒１４に流入する排気ガスのＮＯ濃度を検出するＮＯセンサ２６及びＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２７、クランク位置を検出するクランク角センサ２８、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２９等のセンサ類が接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、エンジン１の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ４、スロットル弁９を開閉駆動してスロットル開度を調整し、吸気量（新気量）を制御する吸気アクチュエータ３０等のアクチュエータ類が接続されている。

ＤＣＵ５０とＥＣＵ１００とは、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信プロトコルに基づく車内ネットワーク２００を介して接続されている。この車内ネットワーク２００には、車両に備えられる他の複数の電子制御ユニット（図示せず）、例えば、変速機を制御するトランスミッション制御ユニットやブレーキを制御するブレーキ制御ユニット等が接続されており、相互にデータを送受信して各種情報を共有する。

ＤＣＵ５０は、車内ネットワーク２００を介してＥＣＵ１００から送信されるエンジン運転状態や各センサの出力等に基づいて、尿素水ポンプ１６の駆動量や尿素水インジェクタ１７の通電時間等を演算する。そして、適正な時期に適正な量の尿素水を排気通路１１内に噴射・供給することで、ディーゼルエンジンの排気ガスのように酸素濃度が高い雰囲気下においても、ＳＣＲ触媒１４におけるＮＯｘ還元を効果的に促進する。

一方、ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態を検出する各種センサ類からの信号、車内ネットワーク２００を介して入力される各種制御情報に基づいて、燃料噴射量や噴射タイミング等を演算してエンジン１の運転を制御する。このエンジン制御においては、通常走行時、クランク角センサ２８からの信号に基づくエンジン回転数とアクセル開度センサ２９からの信号に基づく負荷とに応じて、マップ参照等により燃料噴射量や噴射時期を決定し、例えばプレ噴射とメイン噴射とを組み合わせたピストン上死点前後の多段噴射のパターンでインジェクタ４から高圧燃料を噴射させ、燃焼安定化及び排気エミッションの低減を図っている。

また、ＥＣＵ１００は、通常のエンジン制御と並行して、所定のタイミングでＤＰＦ１３を再生するための再生制御を実行する。ＤＰＦ１３の再生制御は、エンジンから意図的に不完全燃焼成分を含むガスを排出させ、ＤＯＣ１２で燃焼（酸化）させることにより、その発生熱によってＤＰＦ１３に捕集されているＰＭを焼却してフィルタを再生させる制御である。このＤＰＦ再生制御では、ＤＰＦ１３のＰＭ堆積量が予め設定した閾値に達したとき、通常運転時とは別の強制再生運転モードへ移行させ、上死点前後のメイン噴射のリタード等の多段噴射における遅延噴射、ピストン下死点近傍でのポスト噴射、吸気アクチュエータ３０を介した吸気絞り等を実施することにより、ＤＰＦ１３へ供給する排気ガス（再生ガス）の温度を上昇させ、ＤＰＦ１３に捕集・堆積されているＰＭを焼却して除去する。

更に、ＥＣＵ１００は、排気ガス中のＮＯ／Ｎ０ｘ比率を監視し、このＮＯ／Ｎ０ｘ比率がＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率が最大となる値（ＮＯ／Ｎ０ｘ＝０．５）より大きい場合、ポスト噴射を制御して排気ガス温度を昇温させ、ＤＯＣ１２におけるＮＯ→ＮＯ2の酸化反応を促進してＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５となるように制御する。このＮＯｘ浄化率向上のためのポスト噴射の制御は、所定のサイクル毎に実行されるＤＰＦ再生制御とは異なり、通常運転時に適宜実行されるものであり、ＤＣＵ５０による尿素水の供給制御と並行して実行される。

このため、ＥＣＵ１００は、ＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率向上に係る制御機能として、図２に示すように、ＮＯ／ＮＯｘ比率演算部１０１、ＮＯ／ＮＯｘ比率判定部１０２、ＮＯｘ浄化用燃料噴射制御部１０３を備えている。

ＮＯ／ＮＯｘ比率演算部１０１は、本実施の形態においては、ＳＣＲ触媒１４に流入する排気ガスのＮＯ濃度を検出するＮＯセンサ２６とＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２７とを用いて、両者の出力値に基づいてＮＯ／ＮＯｘ比率を演算する。

この場合、ＮＯセンサ２６，ＮＯｘセンサ２７を用いることなく、エンジン運転状態からＮＯｘ生成量を推定してＮＯ／ＮＯｘ比率を求めるようにしても良い。例えば、ＮＯｘ生成量を運転条件によってマップ化し、このマップを用いてＮＯｘ生成量を推定し、ＮＯ／ＮＯｘ比率を演算しても良い。また、吸気の酸素濃度や筒内の燃焼圧力から燃焼温度及び混合気濃度を求めてＮＯｘ生成量を推定し、ＮＯ／ＮＯｘ比率を演算することも可能である。

ＮＯ／ＮＯｘ比率判定部１０２は、ＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率を最大とするＮＯ／ＮＯｘ比率を閾値（ＮＯ／ＮＯｘ＝０．５）として、ＤＯＣ１２からＳＣＲ触媒１４に供給される排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５を超えているか否かを判定する。そして、ＮＯ／ＮＯｘ＞Ｏ．５のとき、ＮＯｘ浄化用燃料噴射制御部１０３にポスト噴射の実行を指示する。

ＮＯｘ浄化用燃料噴射制御部１０３は、ＮＯ／ＮＯｘ比率判定部１０２からの指示により、ＤＯＣ１２からＳＣＲ触媒１４に供給される排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率の閾値からの乖離状態に応じてポスト噴射を制御する。上述したように、ＤＯＣ１２は、入口温度が最大のときにＮＯ→ＮＯ2への酸化能力が最大となるように貴金属の担持量が設定されている。従って、ポスト噴射を実行してＤＯＣ１２に供給される排気ガスを昇温させ、ＤＯＣ１２の酸化反応を促進することにより、ＳＣＲ触媒１４に供給される排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５となるように制御することができる。

本実施の形態においては、現在のＮＯ／ＮＯｘ比率の０．５からの乖離状態に応じてポスト噴射の燃料噴射量を設定する。ポスト噴射の噴射時期は、予め設定した一定の噴射時期とする。具体的には、エンジン回転数ＮＥとＮＯ／ＮＯｘ比率とに基づいて、予め実験或いはシミュレーションによって最適なポスト噴射量を決定してマップ化しておき、このマップを参照してポスト噴射量ＰＱを設定する。

そして、マップから設定したポスト噴射量ＰＱを予め設定した噴射時期でインジェクタ４を介して筒内に噴射する。すなわち、ポスト噴射をエンジン回転数ＮＥとＮＯ／ＮＯｘ比率とに基づく燃料量で実行することにより、排気温度の昇温によるＤＯＣ１２のＮＯ→ＮＯ2への酸化反応が促進され、ＳＣＲ触媒１４に供給する排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５となるように制御される。

マップにより設定されるポスト噴射量の特性は、例えば、図３，図４に示すような特性に設定される。このマップ特性では、エンジン回転数ＮＥに対する特性として、図３に示すように、エンジン回転数ＮＥが低回転域ではエンジン回転数ＮＥが高くなるとポスト噴射量ＰＱを若干増量し、エンジン回転数ＮＥが中回転域ではポスト噴射量ＰＱを一定値とし、エンジン回転数ＮＥが高回転域ではエンジン回転数ＮＥが高くなるとポスト噴射量ＰＱを若干減少させるように設定されている。また、ＮＯ／ＮＯｘ比率に対する特性としては、図４に示すように、ＮＯ／ＮＯｘ＝０．５のときのポスト噴射量ＰＱ＝０として、ＮＯ／ＮＯｘ比率が大きくなる程、ポスト噴射量ＰＱを増加させるように設定されている。

尚、ＮＯ／ＮＯｘ＝０．５からの乖離が生じた場合には、ＮＯ／ＮＯｘ比率に拘わらず、ポスト噴射量ＰＱを一定量増加させるようにしても良い。

また、ポスト噴射の燃料噴射量と共に、ポスト噴射の噴射時期をＮＯ／ＮＯｘ比率の０．５からの乖離状態に応じて可変するようにしても良い。更に、ＮＯ／ＮＯｘ比率の０．５からの乖離状態に応じてポスト噴射を分割するようにしても良く、この分割噴射により、排気ガスの昇温効果を更に高めることができる。

次に、ＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率向上に係るＥＣＵ１００のプログラム処理について、図５に示すポスト噴射量設定ルーチンのフローチャートを用いて説明する。

図５のポスト噴射量設定ルーチンでは、先ず、最初のステップＳ１において、ＮＯセンサ２６及びＮＯｘセンサ２７の出力に基づいて演算された現在のＮＯ／ＮＯｘ比率を読み込む。次に、ステップＳ２へ進み、ＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５を超えているか否かを判定する。

その結果、ステップＳ２においてＮＯ／ＮＯｘ＞０．５の場合、すなわちＤＯＣ１２からＳＣＲ触媒１４へ供給される排気ガス中のＮ０がＮＯ2よりも多い場合には、ポスト噴射により排気ガスを昇温させてＤＯＣ１２のＮＯ→ＮＯ2への酸化反応を促進するため、ステップＳ２からステップＳ３へ進む。

ステップＳ３ではエンジン回転数ＮＥを読み込み、ステップＳ４でエンジン回転数ＮＥとＮＯ／ＮＯｘ比率とに基づいてマップ（例えば、図３，図４に示す特性のマップ）を参照し、ポスト噴射量ＰＱを設定する。そして、ステップＳ５でポスト噴射量ＰＱを出力してポスト噴射を実行させ、本ルーチンを抜ける。このポスト噴射の実行により、エンジンから排出される排気ガスの温度が昇温されてＤＯＣ１２におけるＮＯ→ＮＯ2の酸化反応が促進され、ＳＣＲ触媒１４に供給される排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５になるように制御される。

一方、ステップＳ２において、ＮＯ／ＮＯｘ＞０．５ではない場合には、ポスト噴射の実行等により排気ガス中のＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５となっているため、ステップＳ２から本ルーチンを抜ける。尚、上述したように、本実施の形態では、通常の運転状態でＤＯＣ１２の入口温度が最も高くなったとき、ＤＯＣ１２のＮＯ→ＮＯ2の酸化能力が最も高くなるように設定されている。従って、通常の運転状態では、排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５未満となることは無い。

このように、本実施の形態においては、ＤＯＣ１２，ＳＣＲ触媒１４による既存の排気浄化システムを変更することなく、排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率に基づいて筒内への燃料噴射を制御するため、システム構成を複雑化することなく、ＳＣＲ触媒１４に供給する排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率を浄化率が最大となる０．５近辺に制御することができ、コスト上昇を抑制することができる。

しかも、車両の走行状態にあまり左右されることなくＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率を最大近辺に維持することが可能なため、排気ガス中に供給する尿素水の量を低減することができ、よりコスト低減効果を高めることができる。

また、ポスト噴射により排気温度を昇温させてＤＯＣ１２の酸化反応（ＮＯ→ＮＯ2）を促進するため、吸気絞り等による他の排気温度の昇温処理に比較してトルクショックを生じることがなく、運転性を損ねることがない。

次に、本発明の実施の第２形態について説明する。第２形態は、前述の第１形態に対して、ＳＣＲ触媒１４のＮＯｘ浄化率向上のため、筒内へのポスト噴射に代えて、ＤＯＣ１２の上流側の排気系に燃料を噴射するものである。

このため、第２形態のエンジン系は、図６に示すように、筒内へ燃料を噴射するインジェクタ４に加え、ＤＯＣ１２の上流側の排気通路１１に燃料を噴射する排気管インジェクタ４０を備えている。その他の構成は、第１形態と同様である。

第２形態では、第１形態におけるＮＯｘ浄化用燃料噴射制御部１０３の機能を若干変更し、エンジン回転数ＮＥとＮＯ／ＮＯｘ比率とに基づいて、排気管インジェクタ４０から噴射する燃料噴射量を設定する。また、これに伴い、図３のフローチャートに示すプログラム処理の一部を変更し、図７のフローチャートに示す処理とする。

すなわち、第１形態と同様のステップＳ１１，Ｓ１２において、ＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５を超えている場合、ステップＳ１３でエンジン回転数ＮＥを読み込み、ステップＳ１４で排気管燃料噴射量を設定する。この排気管燃料噴射量は、ポスト噴射量と殆ど同じであり、ポスト噴射量のマップと同様の特性のマップをエンジン回転数ＮＥとＮＯ／ＮＯｘ比率とに基づいて参照することにより設定する。

但し、排気管への燃料噴射では、燃料のオイルへのダイリューションが殆ど無いことや、燃焼ガスが筒内から排気ポート３を経て排出される場合に比較して熱損失が小さいことから、ポスト噴射に比較して若干燃料量を減少させることが可能である。

また、排気管燃料噴射の噴射時期は、第１形態のポスト噴射の噴射時期に比較して特に制限は無いが、クランク排気管圧力の脈動に合わせて噴射時期を設定することも可能である。更に、第１形態と同様、排気管燃料噴射の噴射時期をＮＯ／ＮＯｘ比率の０．５からの乖離状態に応じて、可変或いは分割するようにしても良い。

そして、排気管燃料噴射量を設定した後は、ステップ１４からステップＳ１５へ進み、排気管燃料噴射量を出力して排気管インジェクタ４０からＤＯＣ１２の上流側に燃料を噴射させ、本ルーチンを抜ける。これにより、ＤＯＣ１２の上流側で燃料が燃焼してＤＯＣ１２の入口温度が上昇し、ＮＯ→ＮＯ2の酸化反応が促進されてＳＣＲ触媒１４に供給される排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５になるように制御される。

第２形態においても、第１形態と同様、システム構成を複雑化することなく、ＳＣＲ触媒１４に供給する排気ガスのＮＯ／ＮＯｘ比率を浄化率が最大となる０．５近辺に制御することができ、コスト上昇を抑制することができる。

尚、本発明のエンジンの排気ガス浄化装置は、ＮＯ／ＮＯｘ比率が０．５に維持されることが望ましいが、その比率から所定の範囲内で変化させても有利な効果を得ることができる。

１ エンジン
４ インジェクタ
１２ ＤＯＣ（ディーゼル用酸化触媒）
１４ ＳＣＲ触媒（選択還元型触媒）
４０ 排気管インジェクタ
１００ エンジン制御ユニット
１０１ ＮＯ／ＮＯｘ比率演算部
１０２ ＮＯ／ＮＯｘ比率判定部
１０３ 浄化用燃料噴射制御部

Claims (5)

1. エンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物を選択的に還元浄化する選択還元型触媒を備えたエンジンの排気浄化装置において、
   上記選択還元型触媒に流入する上記窒素酸化物の構成比率を演算する演算部と、
   上記比率の所定の閾値からの乖離状態を判定する判定部と、
   上記乖離状態に応じて燃料噴射量を設定し、この燃料噴射量で排気ガスを昇温させて上記比率が上記閾値となるよう制御する制御部と
   を有することを特徴とするエンジンの排気ガス浄化装置。
2. 上記比率は、排気ガス中の一酸化窒素と二酸化窒素との構成比率であり、上記閾値は１：１であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
3. 上記制御部は、上記比率とエンジン回転数とに基づいて気筒内へ噴射するポスト噴射の燃料噴射量を設定し、このポスト噴射の燃料噴射量で排気ガスを昇温させて上記比率が上記閾値となるよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
4. 上記制御部は、上記比率とエンジン回転数とに基づいて排気系へ噴射する燃料噴射量を設定し、この排気系への燃料噴射量で排気ガスを昇温させて上記比率が上記閾値となるよう制御することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
5. 上記選択還元型触媒の上流側に、貴金属を担持した酸化触媒を備え、
   上記酸化触媒の入口温度が最大となる運転状態での排気ガス中の一酸化窒素と酸化窒素との比率が１：１となるように上記貴金属の担持量を設定したことを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載のエンジンの排気浄化装置。

Images