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JP3951774B2 - 内燃機関のＮОｘ浄化装置 - Google Patents

内燃機関のＮОｘ浄化装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスが酸素過剰雰囲気下でＮОｘ浄化作用を有するＮОｘ触媒を備えた内燃機関のＮОｘ浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス中に尿素水を添加して加水分解により発生するアンモニアや直接添加によるアンモニアを、選択還元触媒の還元剤として使用するＮОｘ浄化装置が知られている。このようなＮОｘ浄化装置を、内燃機関を備えた車両に搭載する場合、内燃機関の排気系に排気ガスが酸素過剰雰囲気下でＮＯｘを浄化できる選択還元触媒、所謂ユリアＳＣＲ触媒(以下「ＮОｘ触媒」と称す)を配置し、この触媒の上流側から尿素水あるいはアンモニアを還元剤として排気ガス中に添加してＮОｘ触媒に供給するように構成している。
一般にＮＯｘ浄化装置におけるＮＯｘ浄化率は、ＮОｘ触媒の性能に依存するところが大きく、上記のようなアンモニアを還元剤とするＮОｘ触媒は、その温度が約３５０℃を上回る領域において高効率でＮＯｘを還元処理する特性を有している。
排気ガス中に尿素水を添加する場合、式（１）のように加水分解及び熱分解されることでアンモニア(ＮＨ３)が生成される。
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・・（１）
ＮОｘ触媒上でのアンモニア(ＮＨ３)と窒素酸化物(ＮОｘ)との間の脱硝反応は触媒温度の高低に応じ、即ち、高温時には主に式（２）、低温時には主に式（３）の反応がそれぞれ行われることが知られている。
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・・・（２）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ・・・・・（３）
このようなアンモニアを還元剤とするＮОｘ触媒は、図８に実線で示すように、ＮОｘ触媒へのアンモニアの吸着量が多いほどＮＯｘ浄化率が高いため、低温域でＮОｘ触媒の高浄化率を得るにはアンモニア吸着量を高く制御することが好ましい。ＮОｘ触媒に吸着できるアンモニア吸着量には限界があり、図９に実線ｎで示す吸着限界値は触媒温度に依存している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような特性のＮОｘ触媒を有するＮОｘ浄化装置を車両に搭載する場合、車両は、その運転状態が時々刻々と変化して内燃機関から排出される排気ガス流量、排気ガス中のＮОｘ量や触媒温度の変化が大きいため、運転状態に対応するＮОｘ触媒へのアンモニア供給が要求される。ＮОｘ触媒へのアンモニア供給が運転状態に対応できない場合、例えばアンモニアの供給量が少ないとＮОｘ触媒のアンモニア吸着量が不足して十分なＮОｘ還元が行えず、アンモニアの供給量が多すぎて吸着限界値を超えると、ＮОｘ触媒に吸着されなかったアンモニアが大気中に排出されるアンモニアスリップと称する現象が発生し易くなる。
本発明は、ＮОｘ浄化率を高く維持しながらも、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することが可能な内燃機関のＮＯｘ浄化装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる内燃機関のＮＯｘ浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられアンモニアを吸着して排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、ＮＯｘ触媒にアンモニア又は尿素水を供給する還元剤供給手段と、内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量を検出又は推定するＮＯｘ排出量導出手段と、ＮＯｘ触媒による実ＮＯｘ浄化率を導出する実ＮＯｘ浄化率導出手段と、ＮＯｘ排出量導出手段により検出又は推定されたＮＯｘ排出量と実ＮＯｘ浄化率導出手段により導出された実ＮＯｘ浄化率とに基づいてＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアの消費量を導出する消費量導出手段と、還元剤供給手段によるアンモニア又は尿素水の添加量及び消費量導出手段により導出されたアンモニア消費量に応じてＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアの実吸着量を導出する吸着量導出手段と、吸着量導出手段により導出された実吸着量に応じて還元剤供給手段を制御する制御手段とを備えている。
本発明によると、吸着量導出手段によって導出されたＮОｘ触媒に吸着されているアンモニア(ＮＨ３)の実吸着量に応じて、アンモニア又は尿素水をＮОｘ触媒に供給する還元剤供給手段が制御される。
【０００５】
ＮＯｘ排出量導出手段としては、内燃機関から排出される排気ガス排出量及びＮＯｘ触媒の上流側の排気系におけるＮＯｘ濃度に基づき、ＮＯｘ質量流量を導出することを特徴とする。
実ＮＯｘ浄化率導出手段としては、ＮＯｘ触媒の上流及び下流のＮＯｘ濃度に基づき、ＮＯｘ浄化率を導出することを特徴とする。
吸着量導出手段としては、前回導出された実吸着量とアンモニアの添加量と今回導出されたアンモニアの消費量とに基づき今回の実吸着量を導出することを特徴とする。
【０００６】
内燃機関のＮＯｘ浄化装置としては、ＮＯｘ触媒に対するアンモニアの目標吸着量をＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータに応じて設定する目標吸着量設定手段を備え、この吸着量導出手段により導出された実吸着量と目標吸着量設定手段により設定された目標吸着量との比較結果に応じて還元剤供給手段を制御手段で制御してもよい。このようにすると、ＮОｘ触媒に吸着されているアンモニアの実吸着量と目標吸着量設定手段で設定される目標吸着量とを比較し、例えばアンモニアの実吸着量が目標吸着量となるようにアンモニアの添加量を制御することで、ＮＯｘ排出量の還元に必要なアンモニア吸着量となるように適量のアンモニアをＮОｘ触媒へ供給可能となり、高いＮＯｘ浄化率とアンモニアスリップの低減を両立することができる。
【０００７】
本発明にかかる内燃機関のＮＯｘ浄化装置は、吸着量導出手段により導出された実吸着量と、ＮＯｘ触媒の触媒温度または触媒温度に相関するパラメータとに基づき基準ＮＯｘ浄化率を導出する基準ＮＯｘ浄化率導出手段と、基準ＮОｘ浄化率導出手段により導出された基準ＮＯｘ浄化率と実ＮＯｘ浄化率導出手段により導出された実ＮＯｘ浄化率との比較結果に応じて吸着量導出手段により導出された実吸着量を補正する補正手段とを備え、補正手段により補正された実吸着量に応じて還元剤供給手段を制御手段で制御することを特徴としている。
本発明によると、基準ＮОｘ浄化率と実ＮОｘ浄化率との比較結果に応じて実吸着量のズレが補正されるので、ＮＯｘ排出量の還元に必要なアンモニア吸着量となるように適量の還元剤が供給可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置を説明する。図１において符号１は、図示しない車両に搭載されたディーゼルエンジン（以後「エンジン」と記す）を示す。エンジン１はエンジン制御装置５によってその出力制御が行われる。エンジン制御装置５は、ここでは、吸気流量と燃料噴射量から排気ガス流量Ｇを導出して、排気ガス制御装置４へ出力している。
【０００９】
排気ガス制御装置４及びエンジン制御装置５は、周知のマイクロコンピュータでその主要部が構成されていて、互いに制御系通信回線で相互通信可能に連結されている。排気ガス流量Ｇはエンジン回転数と燃料噴射量とから導出してもよい。
【００１０】
ＮＯｘ浄化装置は、エンジン１の排気マニホールド２５につながり排気系を構成する排気管２８に設けられて排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒１７と、ＮＯｘ触媒１７にアンモニアを供給する還元剤供給手段２９と、エンジン１から排出されるＮＯｘ排出量としてＮОｘ質量流量Ｕｎｏｘを推定するＮＯｘ排出量導出手段４１と、ＮＯｘ触媒１７による実ＮＯｘ浄化率ηを導出する実ＮＯｘ浄化率導出手段４２と、ＮＯｘ排出量導出手段４１により推定されたＮОｘ質量流量Ｕｎｏｘと実ＮＯｘ浄化率導出手段４２により導出された実ＮＯｘ浄化率ηとに基づいてＮＯｘ触媒１７に吸着されたアンモニアの消費量ｆ(η,Ｕｎｏｘ)を導出する消費量導出手段４３と、還元剤供給手段２９によるアンモニアの添加量ＤＮＨ３及び消費量導出手段４３により導出されたアンモニアの消費量ｆ(η,Ｕｎｏｘ)に応じてＮＯｘ触媒１７に吸着されたアンモニアの実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を導出する吸着量導出手段４５と、ＮＯｘ触媒１７に対するアンモニアの目標吸着量ＭＮＨ３を設定する目標吸着量設定手段４７と、吸着量導出手段４５により導出された実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)と目標吸着量設定手段４７により設定された目標吸着量ＭＮＨ３との比較結果に応じて還元剤供給手段２９を制御する制御手段４６と、アンモニアの基本添加量ＵＤＮＨ３を導出する基本添加量導出手段５０とを備えている。
【００１１】
ＮＯｘ触媒１７は、ハニカム構造の触媒担体に触媒成分を付着させたもので、排気管２８に設けられたＮＯｘ触媒コンバータ２７のケーシング内に収納されている。選択還元触媒であるＮＯｘ触媒１７としては、バナジウム系、白金系、ゼオライト系などがある。ＮＯｘ触媒１７は、アンモニア（ＮＨ３）を吸着して排気ガス２４中のＮＯｘを選択還元するものであり、アンモニア吸着状態において、排気ガス２４中のＮＯｘを雰囲気温度の高低に応じ、即ち、高温時には上述した式（２）、低温時には上述した式（３）の反応を主に行い、ＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応を促進するものである。
【００１２】
ＮОｘ触媒１７には、触媒温度Ｔｇを出力する触媒温度センサ２２が設けられている。この他、触媒温度に相関するパラメータとなる、例えばエンジン回転数及び燃料噴射量、エンジン運転領域毎の運転時間や外気温を考慮して触媒温度の推定値を演算して触媒温度Ｔｇとして用いても良い。
【００１３】
還元剤供給手段２９は、前ＮОｘセンサ１９とＮОｘ触媒１７との間の排気管２８に装着され、ＮＯｘ触媒コンバータ２７の上流開口側に向けて尿素水を噴霧して添加する添加ノズル１８と、添加ノズル１８に接続された噴射管３１と、噴射管３１の上流端に連結されたエアタンク３２と、噴射管３１への圧縮エア供給を制御する圧縮エア制御弁３３と、圧縮エア制御弁３３よりも下流位置で噴射管に連結する尿素水供給管３４と、添加用の尿素水を収容した尿素水タンク３５と、尿素水タンク３５内の尿素水を尿素水供給管３４から噴射管３１へと調整・供給する尿素水供給部３７とを備えている。これら圧縮エア制御弁３３と尿素水供給部３７は、制御手段４６に信号線で接続されている。
【００１４】
ＮＯｘ排出量導出手段４１は、ＮＯｘ触媒１７の上流側の排気管２８に配設された前ＮОｘセンサ１９で検出されるＮОｘ触媒１７の上流側のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆと、エンジン１から排出される排気ガス排出量に相当するエンジン制御装置５からの排気ガス流量Ｇとに基づき、ＮＯｘ質量流量Ｕｎｏｘを導出するものである。
【００１５】
ＮＯｘ触媒１７の下流側の排気管２８には、ＮОｘ触媒１７の下流側のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｒを検出する後ＮОｘセンサ２６が配設されている。各ＮОｘセンサ１９，２６からのＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ、Ｓｎｏｘｒは、実ＮＯｘ浄化率導出手段４２に出力される。
【００１６】
実ＮＯｘ浄化率導出手段４２は、各ＮОｘセンサ１９，２６からのＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ、Ｓｎｏｘｒを、Ｓｎｏｘｆ−Ｓｎｏｘｒとする差分処理し、さらにその値をＳｎｏｘｆで除算して実ＮＯｘ浄化率(η)を算出する演算回路である。
【００１７】
基本添加量導出手段５０は、図３,図４に破線Ｌ２で示すＮОｘ触媒１７でのアンモニア吸着量を充たすようにエンジン運転状態に応じて予め設定されたアンモニアの基本添加量マップを有し、触媒温度Ｔｇに応じて適宜アンモニアの基本添加量ＤＮＨ３を選択して吸着量導出手段４５に出力する。
【００１８】
目標吸着量設定手段４７は、触媒温度検出手段により検出又は推定された触媒温度Ｔｇに応じてＮＯｘ触媒１７に吸着されるアンモニアの目標吸着量ＭＮＨ３を設定するマップである。
【００１９】
吸着量導出手段４５は、前回導出された実吸着量ＳＮＨ３(ｎ−１)、基本添加量導出手段５０により導出されたアンモニアの基本添加量ＤＮＨ３、及び今回導出されたアンモニア消費量ｆ(η,Ｕｎｏｘ)に基づきＮОｘ触媒１７における推定の実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を、下記の式（４）によって導出する演算回路である。
【００２０】
ＳＮＨ３（ｎ）＝ＳＮＨ３（ｎ−１）＋ＤＮＨ３−ｆ（η×Ｕｎｏｘ）・・・・（４）
本形態では、ＮОｘ排出量導出手段４１、実ＮОｘ浄化率導出手段４２、消費量導出手段４３、吸着量導出手段４５、制御手段４６及び目標吸着率設定手段４７、基本添加量導出手段５０によって排気ガス制御装置４が構成される。制御手段４６は、圧縮エア制御弁３３と尿素水供給部３７の駆動を制御する。
【００２１】
次に、ＮＯｘ浄化装置によるＮОｘ制御処理を、図２のＮＯｘ浄化処理ルーチンに沿って説明する。
ＮＯｘ浄化装置を搭載した図示しない車両のエンジン１の駆動時において、エンジン制御装置５は複数の制御系、例えば、燃料噴射系、燃料供給系等で適宜実行されている関連機器、センサ類が正常か否かの自己チェック結果が正常であったか否かを確認し、正常（ＯＫ）では上述の各センサの各入力値に応じて上記の燃料噴射系、燃料供給系に制御信号を送出して制御を実行し、その際得られたセンサ出力等を排気ガス制御装置４にも送信する。
【００２２】
排気ガス制御装置４は、エンジンキーのオンと同時に図２のＮＯｘ浄化処理ルーチンのＮＯｘ浄化処理制御を所定制御サイクル毎に繰り返す。ステップＲ１でキーオンを確認し、ステップＲ２で触媒温度Ｔｇ、排気ガス流量Ｇ、ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ,Ｓｎｏｘｒ、前回吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）、その他のデータを取込む。
【００２３】
ステップＲ３では、排気ガス流量ＧとＮОｘ濃度Ｓｎｏｘｆを用いてＮОｘ質量流量Ｕｎｏｘを、ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ,Ｓｎｏｘｒを用いて実ＮОｘ浄化率ηをそれぞれ求めると共に、触媒温度Ｔｇに基づいて、ＮОｘ触媒１７に新たな吸着すべきアンモニア量としてのアンモニアの基本添加量ＤＮＨ３を基本添加量導出手段５０のマップより演算し、触媒温度Ｔｇ相当の目標吸着量ＭＮＨ３を目標吸着量設定手段４７であるマップより演算してステップＲ４に進む。
【００２４】
ステップＲ４では、ＮОｘ質量流量Ｕｎｏｘと実ＮОｘ浄化率ηとに基づきアンモニアの消費量ｆ（η,Ｕｎｏｘ）を導出してステップＲ５に進み、ステップＲ５で、式（４）を用いてアンモニアの実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を演算して導出する。
【００２５】
ステップＲ６では、実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）と目標吸着量ＭＮＨ３とを比較して、実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）が目標吸着量ＭＮＨ３を超えている場合には、アンモニアスリップの恐れがあるのでステップＲ９に進み、還元剤供給手段２９を停止制御すべく尿素水供給部３７において尿素水の添加を禁止して今回の制御サイクルを終了する。
【００２６】
実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）が目標吸着量ＭＮＨ３を超えていない場合には、ステップＲ７に進んで目標吸着量ＭＮＨ３を満たすように、アンモニアの基本添加量ＤＮＨ３を差分補正してアンモニア実添加量ＤＮＨ３（ｎ）を導出してステップＲ８に進む。ステップＲ８において、図３に示すように、実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）＝目標吸着量ＭＮＨ３の場合には基本添加量ＤＮＨ３に対する補正はなく、図４に示すように、実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）＜目標吸着量ＭＮＨ３の場合には差分αを基本添加量ＤＮＨ３に加える。ステップＲ９では、還元剤供給手段２９の尿素水供給部３７を駆動制御して今回の制御サイクルを終了する。
【００２７】
ステップＲ８での制御動作により尿素水供給部３７は、アンモニア実添加量ＤＮＨ３（ｎ）あるいは基本添加量ＤＮＨ３のアンモニア量に相当する尿素水を、噴射管３１を経由して添加ノズル１８より排気管２８に供給する。
【００２８】
本形態では、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)と目標吸着量ＭＮＨ３との比較結果に応じて還元剤供給手段２９を制御手段４６で制御するので、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)に誤差がある場合でもアンモニアの基本添加量ＤＮＨ３が適切に補正されるため、ＮＯｘ排出量の還元に必要なアンモニア吸着量となるように適量のアンモニアをＮОｘ触媒１７へ供給してＮОｘ触媒１７に吸着させることができ、ＮОｘ浄化率を高く維持しながらも、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる。
実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)の精度が極めて高い場合には、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)と目標吸着量ＭＮＨ３との比較をせずに、アンモニア消費量ｆに対応して基本添加量を補正した実添加量ＤＮＨ３を添加する制御形態としても良い。
【００２９】
図５を用いて、本発明の第２の実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置を説明する。この形態におけるＮＯｘ浄化装置は、排気ガス制御装置４０の構成が排気ガス制御装置４と異なっている以外は、基本的に同一構成である。よって、図１に示す第１の実施形態と同一機能をする構成には、同一符号を付すに留め、詳細な説明は省略する。
【００３０】
排気ガス制御装置４０の特徴は、吸着量導出手段４５により導出された実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)と、ＮＯｘ触媒１７の触媒温度Ｔｇまたは触媒温度に相関するパラメータとに基づき基準ＮＯｘ浄化率Ｓηを導出する基準ＮＯｘ浄化率導出手段５２と、基準ＮОｘ浄化率導出手段５２により導出された基準ＮＯｘ浄化率Ｓη及び実ＮＯｘ浄化率導出手段４２により導出された実ＮＯｘ浄化率ηとの比較結果に応じて、吸着量導出手段４５により導出された実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を補正する補正手段５１とを備え、補正手段５１により補正された実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)に応じて、制御手段４６が、還元剤供給手段２９を制御することにある。
【００３１】
基準ＮОｘ浄化率導出手段５２は、図７に示すような触媒温度とＮＯｘ浄化率の関係、並びに図８に示すようなアンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率の関係から基準ＮＯｘ浄化率Ｓηを導出して補正手段５１に出力する。
【００３２】
次に、第２の実施形態にかかるＮＯｘ浄化装置によるＮОｘ制御処理を、図６のＮＯｘ浄化処理ルーチンに沿って説明する。
排気ガス制御装置４０は、エンジンキーのオンと同時に図６のＮＯｘ浄化処理ルーチンのＮＯｘ浄化処理制御を所定制御サイクル毎に繰り返す。ステップＳ１でキーオンを確認し、ステップＳ２で触媒温度Ｔｇ、排気ガス流量Ｇ、ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ,Ｓｎｏｘｒ、前回吸着量ＳＮＨ３（ｎ−１）、その他のデータを取込む。
【００３３】
ステップＳ３では、排気ガス流量ＧとＮОｘ濃度Ｓｎｏｘｆを用いてＮОｘ質量流量Ｕｎｏｘを、ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ,Ｓｎｏｘｒを用いて実ＮОｘ浄化率ηをそれぞれ求めるとともに、触媒温度Ｔｇに基づいて、ＮОｘ触媒１７に新たな吸着すべきアンモニア量としてのアンモニアの基本添加量ＤＮＨ３を基本添加量導出手段５０のマップより演算してステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、ＮОｘ質量流量Ｕｎｏｘと実ＮОｘ浄化率ηとに基づきアンモニアの消費量ｆ（η,Ｕｎｏｘ）を導出してステップＳ５に進み、ステップＳ５で、式（４）を用いてアンモニアの実吸着量ＳＮＨ３（ｎ）を演算して導出し、ステップＳ６に進む。
【００３４】
ステップＳ６では、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)と触媒温度Ｔｇ相当の、基準ＮＯｘ浄化率Ｓηを演算してステップＳ７に進む。ステップＳ７では、基準ＮＯｘ浄化率Ｓηと実ＮＯｘ浄化率ηとから浄化率誤差Ｇηを演算してステップＳ８に進む。ステップＳ８では、予め設定された基準誤差Ｚと浄化率誤差Ｇηとが比較され、浄化率誤差Ｇηが基準誤差Ｚの範囲内である場合には、ステップＳ９に進んで実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を満たすアンモニアの基準添加量ＤＮＨ３を添加すべく、基準添加量ＤＮＨ３のアンモニアに相当する量の尿素水量を供給するように還元剤供給手段２９の尿素水供給部３７を駆動制御して今回の制御サイクルを終了する。
【００３５】
浄化率誤差Ｇηが基準誤差Ｚの範囲から外れる場合には、ステップＳ１０に進んで、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を補正して、補正後の値を満たすように基準添加量ＤＮＨ３を補正して実添加量ＤＮＨ３(ｎ)を導出してステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、補正後の実添加量ＤＮＨ３(ｎ)を添加すべく、実添加量ＤＮＨ３(ｎ)のアンモニアに相当する量の尿素水量を供給するように還元剤供給手段２９の尿素水供給部３７を駆動制御して今回の制御サイクルを終了する。
【００３６】
ステップＳ９,Ｓ１１での制御動作により尿素水供給部３７は実添加量ＤＮＨ３（ｎ）あるいは基本添加量ＤＮＨ３のアンモニア量に相当する流量に調整した尿素水を、噴射管３１を経由して添加ノズル１８より排気管２８に供給する。
【００３７】
本形態では、基準ＮＯｘ浄化率Ｓη及び実ＮＯｘ浄化率ηとの比較結果に応じて、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を補正するので、すなわち、基準ＮＯｘ浄化率Ｓηと実ＮＯｘ浄化率ηとの差が基準誤差Ｚを超える場合には、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)を補正し、補正された実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)に基づき還元剤供給手段２９を制御手段４６で制御するので、実吸着量ＳＮＨ３(ｎ)に誤差がある場合でもアンモニアの基本添加量ＤＮＨ３が適切に補正されるため、ＮＯｘ排出量の還元に必要なアンモニア吸着量となるように適量のアンモニアをＮОｘ触媒１７へ供給してＮОｘ触媒１７にアンモニアを吸着させることができ、ＮОｘ浄化率を高く維持しながらも、アンモニアスリップの発生を効果的に抑制することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ＮＯｘ触媒に吸着されているアンモニアの実吸着量を検出することで、ＮОｘ排出量の還元に必要なアンモニア吸着量となるように適量のアンモニアを供給することができ、高いＮＯｘ浄化率とアンモニアスリップの低減を両立することができる。
本発明によれば、基準ＮОｘ浄化率と実ＮОｘ浄化率との比較結果に応じて、実吸着量のズレを補正することができるので、ＮＯｘ排出量の還元に必要なアンモニア吸着量となるように適量の還元剤を供給することができ、高いＮＯｘ浄化率とアンモニアスリップの低減とを高精度で両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すＮОｘ浄化装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施形態で実行されるＮОｘ浄化処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第１の形態で用いる目標吸着量と実吸着量が一致している状態の時の排気温度とアンモニア吸着量の関係を示すマップである。
【図４】第１の形態で用いる目標吸着量と実吸着量が一致していない状態の時の排気温度とアンモニア吸着量の関係を示すマップである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すＮОｘ浄化装置の全体構成図である。
【図６】第２の実施形態で実行されるＮОｘ浄化処理を示すルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態で用いる排気温度と基準浄化率との関係を示す特性線図である。
【図８】ＮОｘ触媒のアンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との関係を示す特性線図である。
【図９】ＮОｘ触媒の触媒温度とアンモニア吸着量との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 排気系
１７ ＮＯｘ触媒
１９，２６，４１ ＮＯｘ排出量導出手段
２４ 排気ガス
２９ 還元剤供給手段
４２ 実ＮＯｘ浄化率導出手段
４３ 消費量導出手段
４５ 吸着量導出手段
４６ 制御手段
４７ 目標吸着量設定手段
５０ 基準ＮＯｘ浄化率導出手段
５１ 補正手段
Ｕｎｏｘ ＮＯｘ排出量(ＮＯｘ質量流量)
η 実ＮＯｘ浄化率
ｆ（η,Ｕｎｏｘ） アンモニアの消費量
ＳＮＨ３(ｎ) アンモニアの実吸着量
ＭＮＨ３ アンモニアの目標吸着量
Ｓη 基準ＮＯｘ浄化率
ＤＮＨ３ アンモニアの添加量

Claims (1)

  1. 内燃機関の排気系に設けられアンモニアを吸着して排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、
    前記ＮＯｘ触媒にアンモニア又は尿素水を供給する還元剤供給手段と、
    前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量を検出又は推定するＮＯｘ排出量導出手段と、
    前記ＮＯｘ触媒による実ＮＯｘ浄化率を導出する実ＮＯｘ浄化率導出手段と、
    前記ＮＯｘ排出量導出手段により検出又は推定されたＮＯｘ排出量と前記実ＮＯｘ浄化率導出手段により導出された実ＮＯｘ浄化率とに基づき、前記ＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアの消費量を導出する消費量導出手段と、
    前記消費量導出手段により導出されたアンモニアの消費量及び前記還元剤供給手段によるアンモニア又は尿素水の添加量に応じて、前記ＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアの実吸着量を導出する吸着量導出手段と、
    前記吸着量導出手段により導出された実吸着量と、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度または触媒温度に相関するパラメータとに基づき基準ＮＯｘ浄化率を導出する基準ＮＯｘ浄化率導出手段と、
    前記基準ＮОｘ浄化率導出手段により導出された基準ＮＯｘ浄化率及び前記実ＮＯｘ浄化率導出手段により導出された実ＮＯｘ浄化率との比較結果に応じて、前記吸着量導出手段により導出された実吸着量を補正する補正手段と、
    前記吸着量導出手段により導出された実吸着量に応じて前記還元剤供給手段を制御するとともに、前記補正手段により補正された実吸着量に応じて、前記還元剤供給手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
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