JP4114382B2 - 内燃機関のＮＯｘ浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化装置、特に、排気系に設けた還元触媒の上流側に排気ガス還元剤の添加装置を配した内燃機関のＮＯｘ浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ浄化装置により浄化されているが、特に、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置はその排気系にユリアＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）を置き、その上流側にユリア水を還元剤として供給し、酸素過剰雰囲気下においてＮＯｘを浄化できるようにしている。
ここで、ユリア水は式（１）のように加水分解及び熱分解して、ＮＨ３を放出する。
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・・（１）
また、ＳＣＲ触媒上でのＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応は次の（２），（３）式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）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、ＮＯｘ浄化装置には担持されている触媒成分はある一定温度（例えば５５０℃）を越えると装置中で凝集し、ＮＯｘ触媒の耐久性が低下することが知られている。
そこで、ＮＯｘ触媒はその触媒劣化を引き起こすような過剰に高温での継続運転を避けることが望ましい。そこで、触媒温度を触媒劣化を引き起こす可能性のある温度よりも十分に低い温度、例えば５５０℃以下となるようにエンジンを制御する必要があるが、このような制御を行うとドライバが要求する出力が得られない虞れがあり、その改善が望まれている。
本発明は、以上のような課題に基づき、ＮＯｘ触媒温度が過剰温度で継続運転されることを回避し、ＮＯｘ触媒の耐久性を向上できる内燃機関の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】
請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤としての尿素水を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、前記内燃機関の運転状態、及び前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて尿素水の添加量を設定する尿素水供給量設定手段、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて、触媒温度が所定温度以上の時、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量を増量補正する添加量補正手段、前記添加量補正手段による、添加量の増量補正中に前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量が増加するように前記内燃機関を制御するＮＯｘ増量制御手段を備えたことを特徴とする。
このように、触媒温度が所定温度以上の時に、設定された尿素水添加量を増量補正することで、ＮＯｘ触媒を冷却して触媒昇温を効果的に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量を増加するように内燃機関を制御し、これにより増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【０００６】
好ましくは、請求項２の発明において、前記ＮＯｘ増量制御手段は前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に燃料噴射タイミングを進角制御する、としても良い。
この場合、燃料噴射タイミングを進角してＮＯｘ増量を図ることで、増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを防止できる。
好ましくは、請求項２の発明において、前記内燃機関の吸気系に排気ガスを還流するＥＧＲ装置を備え、前記ＮＯｘ増量制御手段は、前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に排気ガス還流量を低減又は排気ガス還流を停止するよう前記ＥＧＲ装置を制御する、としても良い。
この場合、排気ガス還流量を低減又は排気ガス還流を停止することによって燃焼速度及び燃焼温度を高くしてＮＯｘ増量を図るので、増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを防止できる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、前記触媒温度が所定温度以上の時、前記内燃機関前記内燃機関の燃料噴射量を減少するか又は増加禁止する燃料噴射量補正手段、を備えたことを特徴とする。
ここでは、燃料噴射量を減少又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制し、触媒の劣化を防止することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤としての尿素水を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて尿素水の添加量を設定する尿素水供給量設定手段、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて求められた前記ＮＯｘ触媒の触媒昇温度合に応じて、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量を増量補正する添加量補正手段、前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に、触媒昇温度合に応じて補正された増量補正量に基づき前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量が増量するように前記内燃機関を制御するＮＯｘ増量制御手段、を備えたことを特徴とする。
このように、触媒昇温度合に応じて設定された尿素水添加量を増量補正することで、触媒昇温度合に応じた適量の尿素水を増量添加できるので、触媒温度を確実に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量が増加するように内燃機関を制御することによって、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１又は３記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒の触媒昇温度合に応じて前記内燃機関の燃料噴射量を減少するか又は増加禁止する燃料噴射量補正手段、前記燃料噴射量補正手段の作動中には、前記内燃機関の燃料噴射時期を出力が向上するように補正する燃料噴射時期補正手段、を備えたことを特徴とする。
このように、尿素水の添加量増量補正により触媒昇温を抑制して触媒の劣化を防止する装置において、燃料噴射量を減少するか又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制すると共に、燃料噴射量を減少又は増量を禁止したことによる出力低下を補償するように燃料噴射時期を制御することでドライバビリティの悪化を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置を図１を参照して説明する。ここでの内燃機関のＮＯｘ浄化装置（以後単にＮＯｘ浄化装置と記す）は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）１の排気系２に装着される。
このエンジン１はエンジン制御装置（図には主要制御部を成すエンジンＥＣＵ１０を記す）３を備え、エンジン１の排気系にＮＯｘ浄化装置が配備される。なお、エンジン制御装置３のエンジンＥＣＵ１０と、ＮＯｘ浄化装置の制御部を成す排気系添加装置４とは相互通信可能に連結される。
【００１２】
図１において、エンジン１が用いるエンジンＥＣＵ１０はエンジン１のアクセルペダル開度θａを検出するアクセルペダル開度センサ９と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ１５が接続される。ここでクランク角情報ΔθはエンジンＥＣＵ１０においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられると共に後述の燃料噴射時期制御に使用される。更に、エンジンＥＣＵ１０は図示しない燃焼室に供給される吸入空気量Ｕａを吸気路Ｉの吸気量検出部７に配備するエアフローセンサ８で検出する。
なお、エアフローセンサ８の吸入空気量検出に代えてエンジンＥＣＵ１０において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた吸気量Ｕａを導出しても良い。
【００１３】
吸気路Ｉにはターボチャージャー６のコンプレッサ６０１が介装され、その回転軸６０２は後述の排気路Ｅに介装されるターボチャージャー６のタービン６０３に連結され、これにより排気過給を可能としている。なお、ターボチャージャー６のタービン６０３にはこれを迂回する排気分岐路ｒ１の開閉により過給圧を調整する過給圧調整装置６０４が付設され、同過給圧調整装置６０４のアクチュエータはエンジンＥＣＵ１０で駆動制御される。吸気路Ｉのターボチャージャー６の下流にはインタクーラ２０が設けられ、吸気冷却を行うことで、エンジンの吸気の体積効率を向上させ、出力アップを図っている。
【００１４】
なお、吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２との間にはＥＧＲ装置２５が配備される。このＥＧＲ装置２５はＥＧＲ弁１０３を備えたＥＧＲ通路１０４で吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２を開閉可能に連結する。ここでエンジンＥＣＵ１０はＥＧＲ制御部ｎ３として機能し、ＥＧＲ信号で駆動するＥＧＲ弁１０３の弁開度に応じた排気ガス還流量であるＥＧＲ量の排気を排気路Ｅより吸気路Ｉに還流して、燃焼速度及び燃焼温度を抑え、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。
エンジンＥＣＵ１０はその入出力回路に多数のポートを有し、エアフローセンサ８、アクセルペダル開度センサ９、クランク角センサ１５等よりの検出信号を取込み、燃料調整部１１、ＥＧＲ弁１０３や、過給圧調整装置６０４に制御信号を送出するよう機能する。
【００１５】
燃料噴射系は図示しない燃焼室にインジェクタ１２により燃料噴射を行う燃料調整部１１を備え、同部を燃料制御部ｎ２として機能するエンジンＥＣＵ１０が制御する。
燃料吐出量調整部１２１はエンジン駆動の高圧燃料ポンプ１２３の高圧燃料を定圧化した上でコモンレール１２２に供給する。この燃料吐出量調整部１２１はエンジンＥＣＵ１０に接続され、燃料圧力制御部ｎ１の出力Ｄｐ（Ｕｐ）に応じてコモンレール１２２内の圧力が所定圧力Ｕｐとなるよう吐出量を調整可能である。
【００１６】
燃料調整部１１はコモンレール１２２に電磁バルブＶｐを介して連結されたインジェクタ１２により高圧燃料噴射を行うコモンレール方式を採る。電磁バルブＶｐはエンジンＥＣＵ１０に接続され、燃料制御部ｎ２の出力ＤＵ（Ｕｆ）信号に応じて燃料噴射量、噴射時期を調整可能である。なお、電磁バルブＶｐとエンジンＥＣＵ１０の接続回線は１つのみ図示した。
ここで燃料制御部ｎ２はエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた基本燃料噴射量ＩＮＪｂを求める。そして、インジェクタ１２の燃料噴射を制御する。
【００１７】
エンジン１の排気系２はＮＯｘ浄化装置を備える。
ＮＯｘ浄化装置は排気管１６の途中に装着されたＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒１７と、その上流に配備される尿素水の添加ノズル１８と、添加ノズル１８の上流側のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆを出力するＮＯｘセンサ１９と、ＳＣＲ触媒１７の温度ｔｇを出力する触媒温度センサ２２と、ＮＯｘ浄化装置の制御装置を備える。
エンジン１より排気路Ｅに流出した排気は排気多岐管１０２を通過し、その下流のＮＯｘ触媒コンバータ２７を装備する排気管２８を通過し、図示しないマフラーを介して大気放出される。ＳＣＲ触媒１７は後述する還元剤供給手段からのアンモニア（ＮＨ３）により排気ガス中のＮＯｘを選択還元可能とする。
【００１８】
排気管２８の排気路Ｅ中にユリア水を供給する還元剤供給手段としてのユリア水供給装置２９が装着される。このユリア水供給装置２９はＮＯｘ触媒コンバータ２７の上流開口側に向けてユリア水を噴霧する添加ノズル１８、ユリア水を貯蔵するユリアタンク３５と、ユリアタンク３５のユリア水を添加ノズル１８へ調量、供給するユリア水供給部３７をもつ。
次に、図１のエンジンＥＣＵ１０及びＮＯｘ浄化装置の添加制御処理を、図３乃至図６のＮＯｘ浄化処理の各制御ルーチンに沿って説明する。
【００１９】
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ＥＣＵ１０は複数の制御系、例えば、燃料噴射系、燃料供給系、ＥＧＲ装置２５等で適宜駆動されている関連機器、センサ類の自己チェック結果を取込み、これが正常であったか否かを確認し、各制御を実施する。
一方、排気系添加装置４は、エンジンキーのオンと同時に図３のメインルーチンを所定制御サイクル毎に繰り返す。ここではステップｓａでキーオンを確認し、ステップｓｂに達すると、触媒温度Ｔｇ、前ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ、エンジンＥＣＵ１０からの吸入空気量Ｕａ、その他のデータを取込む。この際、排気ガス流量Ｕｅｘを吸入空気量Ｕａ、他のデータから導出して取込む。
この後、ステップｓｃではＮＯｘ浄化処理を、実施しリターンする。
【００２０】
ＮＯｘ浄化処理を示す図４のＮＯｘ浄化ルーチンのステップｓ１に達すると、排気ガス流量Ｕｅｘと前ＮＯｘセンサ１９からの前ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ信号とよりＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ（＝Ｕｅｘ×Ｓｎｏｘｆ）を演算し、次いでステップｓ２でＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘとに基づきアンモニアの添加量ＤＮＨ３を導出する。
次いでステップｓ３に達すると、触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ（ここでは例えば、５５０℃）以上か否か判断し、上回る（Ｙｅｓ）とステップｓ５に進み、触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ未満ではステップｓ４に進む。触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ未満の通常時にステップｓ４に達すると、増量値ΔＤをゼロに設定し、今回のアンモニアの添加量ＤＮＨ３を得るユリア水の添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝０））より演算する。ステップs６では増量しない通常の添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９を駆動し、メインルーチンに戻る。
【００２１】
一方、触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ以上となるとステップs５に進む。
ステップs５では増量値ΔＤを適宜設定された正の値ｑ２に設定し、増量された添加量ＤＮＨ３を得る添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝ｑ２））より演算する。ここでの増量値ΔＤ（＝ｑ２）信号は後述するようにエンジンＥＣＵ１０に出力される。
増量済みの添加量出力ＤＵｖ１を受けたステップs６ではユリア水供給装置２９を駆動し、メインルーチンに戻る。この結果、増量されたユリア水が排気路ＥのＮＯｘ触媒１７に供給され、同部を冷却して過度にＮＯｘ触媒１７の温度ｔｇが上昇することを防止できる。
【００２２】
このようなＮＯｘ浄化ルーチンでユリア水添加量増量制御中を示す増量値ΔＤ（＝ｑ２）の出力があると、この増量値ΔＤ信号はエンジンＥＣＵ１０に送信される。
エンジンＥＣＵ１０は図示しないメインルーチンの途中で増量値ΔＤ信号を割り込み信号として受けると図５のＮＯｘ増量制御ルーチンの制御に入る。
【００２３】
エンジンＥＣＵ１０が行うＮＯｘ増量制御ルーチンでは、ステップａ１で燃料調整部１１を制御する燃料制御部ｎ２に減算値−ΔＵを取込む。ステップａ２で減算値−ΔＵ相当の進角補正値−Δθ（＝ｆ（−ΔＵ）を導出し、次いで、ステップａ３で基準進角値θｂに進角補正値−Δθを加算して噴射時期θｎ（＝θｂ−Δθ）を導出する。ステップａ４では噴射時期−θｎを燃料調整部１１の図示しない噴射時期ドライバにセットする。
【００２４】
続いて、ステップａ５ではＥＧＲ装置２５のＥＧＲ制御部ｎ３に低減値−ΔＵ’を取込む。ステップａ６では低減値−ΔＵ’相当の進角補正値−ΔＧθ（＝ｆ（−ΔＵ’））を導出し、ステップａ７では基準ＥＧＲ量Ｇｂより進角補正値−ΔＧθを減算してＥＧＲ量Ｇｎ（＝Ｇｂ−ΔＧ）を導出する。ステップａ８では減量処理済みのＥＧＲ量Ｇｎ相当の出力でＥＧＲ制御部ｎ３がＥＧＲ弁１０３を駆動し、メインルーチンに戻る。
【００２５】
エンジンＥＣＵ１０が行う、ステップａ１からａ４において、燃料調整部１１がクランク角信号Δθに応じ噴射時期θｎをカウントし、進角補正済みの噴射時期θｎに所定噴射量Ｕｆで燃料噴射弁１２を駆動する。これにより、燃焼速度及び燃焼温度の上昇が図られ、ＮＯｘ排出量を増加補正できる。更に、ステップａ５からａ８において、ＥＧＲ量Ｇｎを減量処理することで同様に燃焼速度及び燃焼温度の上昇を図り、ＮＯｘ排出量を増加補正できる。この結果、増加したＮＯｘが増加したアンモニアの消費を促進させることとなり、ＮＯｘ触媒から生じるアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００２６】
また、ＥＧＲ量減量により、エンジンが吸入する新規量も増えるため、エンジン出口の排気温度が更に低減できる。ＮＯｘ増量制御手段として、燃料の噴射時期又はＥＧＲ量の何れか一方の制御でも良い。
また、排気系添加装置は触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ以上の時、燃料噴射量抑制出力信号をエンジンＥＣＵ１０に送信する。
エンジンＥＣＵ１０は図示しないメインルーチンの途中で、燃料噴射量抑制信号を割り込み信号として受け、燃料噴射量抑制処理（図６参照）の制御に入る。
【００２７】
エンジンＥＣＵ１０における燃料噴射量抑制ルーチンのステップｃ１に達すると、噴射量補正値ΔＩＮＪを減少補正用の負の値−γに設定する。ステップｃ２では基準噴射量ＩＮＪｂより減少補正し、今回の噴射量Ｕｆを導出する。ステップｃ３では導出した噴射量Ｕｆ相当出力を燃料調整部１１の図示しない噴射量ドライバにセットし、ステップｃ４に達する。ステップｃ４では過給圧調整装置６０４にブースト圧増加側、即ち、排気分岐路ｒ１を閉じる出力ｔｃを出力し、ターボチャージャー６の過給負荷を上昇させ、吸気量を増加させて排気温度を抑え、メインルーチンに戻る。
【００２８】
燃料噴射量抑制ルーチンにより、燃料調整部１１は減量補正済みの噴射量Ｕｆでの噴射を実行し、これに加え、排気負荷を増加させて排気エネルギをタービン駆動で消費し、排気温度の低下を図ることとなる。
図７の排気系添加装置４’のＮＯｘ浄化ルーチンを説明する。
即ち、ステップｓ１、ｓ２では、ユリア水供給装置２９を駆動し、ＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ（＝Ｕｅｘ×Ｓｎｏｘｆ）を導出し、アンモニアの添加量ＤＮＨ３を演算する。
【００２９】
次いでステップｓ３で触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ（ここでは例えば、５５０℃）未満の通常時にはステップｓ４で増量値ΔＤをゼロに設定し、増量しない今回の添加量ＤＮＨ３を求め、ステップs８で、増量しない今回の添加量ＤＮＨ３相当の添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９を駆動し、通常時の増量されない添加量ＤＮＨ３を得ることとなる。
触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ以上ではステップｓ５に進む。
ステップs５では現時点での昇温度合δ（＝Δｔｇ／Δｔ）を取込み、これが設定値δ１と比較され、これ以上ではステップs７に進み、下回るとステップs６に進む。
【００３０】
ステップs７では昇温度合δが比較的大きいとして増量値ΔＤ（＝ｑ２）が選択され、増量値ΔＤ（＝ｑ２）でアンモニアの添加量ＤＮＨ３を増量し、ｑ２で増量された添加量相当のユリア水の添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝ｑ２））より演算し、ステップs８に進む。
ステップs６では昇温度合δが比較的小さいとして増量値ΔＤ（＝ｑ１）が選択され、増量値ΔＤ（＝ｑ１）で添加量ＤＮＨ３を増量し、ｑ１で増量された添加量相当のユリア水の添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝ｑ１））より演算し、ステップs８に進む。
【００３１】
ステップs８ではｑ２やｑ１で増量の添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９を駆動し、メインルーチンに戻る。これによりｑ２やｑ１で増量済みの各添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９は駆動され、ｑ２やｑ１で増量されたアンモニア添加量ＤＮＨ３相当のユリア水を得ることとなる。この結果、昇温度合δが比較的大きい場合は小さい場合より大きな増量値ΔＤ＝ｑ２（＞ｑ１）で増量されるので、ＮＯｘ触媒１７を十分に応答性よく冷却してＮＯｘ触媒１７の温度ｔｇが過度に上昇することを確実に防止でき、昇温度合δが比較的小さい場合は比較的小さな増量値ΔＤ（＝ｑ１）で増量され、ＮＯｘ触媒１７を冷却することができる。
【００３２】
また、排気系添加装置４’は触媒温度ｔｇが昇温温度ｔｇβ以上の場合、エンジンＥＣＵ１０’に燃料噴射量制御信号を割り込み信号として出力し、図８の燃料噴射量抑制ルーチンのステップｃ１に達する。
ステップｃ１乃至ステップｃ３では、エンジンＥＣＵ１０’の図６の燃料噴射量抑制ルーチンの場合と同様の処理が成される。即ち、ここでは噴射量補正値ΔＩＮＪを減少補正用の負の値−γに設定し、基準噴射量ＩＮＪｂより減少補正値、今回の噴射量Ｕｆを導出する。
【００３３】
更に、ステップｃ４’に達すると、過給圧調整装置６０４にブースト圧増加側、即ち、排気分岐路ｒ１を閉じる出力ｔｃを出力し、ターボチャージャー６の過給負荷を上昇させ、吸入空気量を増加させ、メインルーチンに戻る。
このように、図８の燃料噴射量抑制ルーチンでは、減量補正済みの噴射量Ｕｆでの噴射を実行し、これに加え、排気負荷を増加させ、排気温度の低下を図ることとなる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、触媒温度が所定温度以上の時に、設定された尿素水添加量を増量補正することで、ＮＯｘ触媒を冷却して触媒昇温を効果的に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量を増加するように内燃機関を制御し、これにより増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００３６】
請求項２の発明は、燃料噴射量を減少又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制し、触媒の劣化を防止することができる。
【００３７】
請求項３の発明は、触媒昇温度合に応じて設定された尿素水添加量を増量補正することで、触媒昇温度合に応じた適量の尿素水を増量添加できるので、触媒温度を確実に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量が増加するように内燃機関を制御することによって、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００３９】
請求項４の発明は、尿素水の添加量増量補正により触媒昇温を抑制して触媒の劣化を防止する装置において、燃料噴射量を減少又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制すると共に、燃料噴射量を減少又は増量を禁止したことによる出力低下を補償するように燃料噴射時期を制御することでドライバビリティの悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのＮＯｘ浄化装置と同装置にＣＡＮ通信装置を介し接続されるエンジンＥＣＵと、これらを装着するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の排気系添加装置が用いる触媒昇温度合δの説明線図である。
【図３】図１の排気系添加装置が用いるメインルーチンのフローチャートである。
【図４】図１の排気系添加装置が用いるＮＯｘ浄化ルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の排気系添加装置が用いるＮＯｘ増量制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】図１の排気系添加装置が用いる燃料噴射量抑制ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態中の排気系添加装置が用いるＮＯｘ浄化ルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態中の排気系添加装置が用いる燃料噴射量抑制ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気系
４、４’ 排気系添加装置
１０、１０’ エンジンＥＣＵ
１７ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）
１９ 前ＮＯｘセンサ
２２ 触媒温度センサ
２９ ユリア水供給装置（還元剤供給手段）
ｔｇ 触媒温度
ｔｇβ 過昇温度（所定温度）
ＤＵｖ１ 添加量相当出力
ＤＮＨ３ 添加量
ΔＤ 増量値
δ 昇温度合
ｔｇα 過昇温度（所定温度）
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化装置、特に、排気系に設けた還元触媒の上流側に排気ガス還元剤の添加装置を配した内燃機関のＮＯｘ浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ浄化装置により浄化されているが、特に、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置はその排気系にユリアＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）を置き、その上流側にユリア水を還元剤として供給し、酸素過剰雰囲気下においてＮＯｘを浄化できるようにしている。
ここで、ユリア水は式（１）のように加水分解及び熱分解して、ＮＨ３を放出する。
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・・（１）
また、ＳＣＲ触媒上でのＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応は次の（２），（３）式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）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、ＮＯｘ浄化装置には担持されている触媒成分はある一定温度（例えば５５０℃）を越えると装置中で凝集し、ＮＯｘ触媒の耐久性が低下することが知られている。
そこで、ＮＯｘ触媒はその触媒劣化を引き起こすような過剰に高温での継続運転を避けることが望ましい。そこで、触媒温度を触媒劣化を引き起こす可能性のある温度よりも十分に低い温度、例えば５５０℃以下となるようにエンジンを制御する必要があるが、このような制御を行うとドライバが要求する出力が得られない虞れがあり、その改善が望まれている。
本発明は、以上のような課題に基づき、ＮＯｘ触媒温度が過剰温度で継続運転されることを回避し、ＮＯｘ触媒の耐久性を向上できる内燃機関の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】
請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤としての尿素水を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、前記内燃機関の運転状態、及び前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて尿素水の添加量を設定する尿素水供給量設定手段、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて、触媒温度が所定温度以上の時、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量を増量補正する添加量補正手段、前記添加量補正手段による、添加量の増量補正中に前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量が増加するように前記内燃機関を制御するＮＯｘ増量制御手段を備えたことを特徴とする。
このように、触媒温度が所定温度以上の時に、設定された尿素水添加量を増量補正することで、ＮＯｘ触媒を冷却して触媒昇温を効果的に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量を増加するように内燃機関を制御し、これにより増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【０００６】
好ましくは、請求項２の発明において、前記ＮＯｘ増量制御手段は前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に燃料噴射タイミングを進角制御する、としても良い。
この場合、燃料噴射タイミングを進角してＮＯｘ増量を図ることで、増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを防止できる。
好ましくは、請求項２の発明において、前記内燃機関の吸気系に排気ガスを還流するＥＧＲ装置を備え、前記ＮＯｘ増量制御手段は、前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に排気ガス還流量を低減又は排気ガス還流を停止するよう前記ＥＧＲ装置を制御する、としても良い。
この場合、排気ガス還流量を低減又は排気ガス還流を停止することによって燃焼速度及び燃焼温度を高くしてＮＯｘ増量を図るので、増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを防止できる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、前記触媒温度が所定温度以上の時、前記内燃機関前記内燃機関の燃料噴射量を減少するか又は増加禁止する燃料噴射量補正手段、を備えたことを特徴とする。
ここでは、燃料噴射量を減少又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制し、触媒の劣化を防止することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤としての尿素水を供給する還元剤供給手段、前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて尿素水の添加量を設定する尿素水供給量設定手段、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて求められた前記ＮＯｘ触媒の触媒昇温度合に応じて、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量を増量補正する添加量補正手段、前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に、触媒昇温度合に応じて補正された増量補正量に基づき前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量が増量するように前記内燃機関を制御するＮＯｘ増量制御手段、を備えたことを特徴とする。
このように、触媒昇温度合に応じて設定された尿素水添加量を増量補正することで、触媒昇温度合に応じた適量の尿素水を増量添加できるので、触媒温度を確実に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量が増加するように内燃機関を制御することによって、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１又は３記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、前記ＮＯｘ触媒の触媒昇温度合に応じて前記内燃機関の燃料噴射量を減少するか又は増加禁止する燃料噴射量補正手段、前記燃料噴射量補正手段の作動中には、前記内燃機関の燃料噴射時期を出力が向上するように補正する燃料噴射時期補正手段、を備えたことを特徴とする。
このように、尿素水の添加量増量補正により触媒昇温を抑制して触媒の劣化を防止する装置において、燃料噴射量を減少するか又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制すると共に、燃料噴射量を減少又は増量を禁止したことによる出力低下を補償するように燃料噴射時期を制御することでドライバビリティの悪化を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置を図１を参照して説明する。ここでの内燃機関のＮＯｘ浄化装置（以後単にＮＯｘ浄化装置と記す）は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）１の排気系２に装着される。
このエンジン１はエンジン制御装置（図には主要制御部を成すエンジンＥＣＵ１０を記す）３を備え、エンジン１の排気系にＮＯｘ浄化装置が配備される。なお、エンジン制御装置３のエンジンＥＣＵ１０と、ＮＯｘ浄化装置の制御部を成す排気系添加装置４とは相互通信可能に連結される。
【００１２】
図１において、エンジン１が用いるエンジンＥＣＵ１０はエンジン１のアクセルペダル開度θａを検出するアクセルペダル開度センサ９と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ１５が接続される。ここでクランク角情報ΔθはエンジンＥＣＵ１０においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられると共に後述の燃料噴射時期制御に使用される。更に、エンジンＥＣＵ１０は図示しない燃焼室に供給される吸入空気量Ｕａを吸気路Ｉの吸気量検出部７に配備するエアフローセンサ８で検出する。
なお、エアフローセンサ８の吸入空気量検出に代えてエンジンＥＣＵ１０において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた吸気量Ｕａを導出しても良い。
【００１３】
吸気路Ｉにはターボチャージャー６のコンプレッサ６０１が介装され、その回転軸６０２は後述の排気路Ｅに介装されるターボチャージャー６のタービン６０３に連結され、これにより排気過給を可能としている。なお、ターボチャージャー６のタービン６０３にはこれを迂回する排気分岐路ｒ１の開閉により過給圧を調整する過給圧調整装置６０４が付設され、同過給圧調整装置６０４のアクチュエータはエンジンＥＣＵ１０で駆動制御される。吸気路Ｉのターボチャージャー６の下流にはインタクーラ２０が設けられ、吸気冷却を行うことで、エンジンの吸気の体積効率を向上させ、出力アップを図っている。
【００１４】
なお、吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２との間にはＥＧＲ装置２５が配備される。このＥＧＲ装置２５はＥＧＲ弁１０３を備えたＥＧＲ通路１０４で吸気多岐管１０１と排気多岐管１０２を開閉可能に連結する。ここでエンジンＥＣＵ１０はＥＧＲ制御部ｎ３として機能し、ＥＧＲ信号で駆動するＥＧＲ弁１０３の弁開度に応じた排気ガス還流量であるＥＧＲ量の排気を排気路Ｅより吸気路Ｉに還流して、燃焼速度及び燃焼温度を抑え、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。
エンジンＥＣＵ１０はその入出力回路に多数のポートを有し、エアフローセンサ８、アクセルペダル開度センサ９、クランク角センサ１５等よりの検出信号を取込み、燃料調整部１１、ＥＧＲ弁１０３や、過給圧調整装置６０４に制御信号を送出するよう機能する。
【００１５】
燃料噴射系は図示しない燃焼室にインジェクタ１２により燃料噴射を行う燃料調整部１１を備え、同部を燃料制御部ｎ２として機能するエンジンＥＣＵ１０が制御する。
燃料吐出量調整部１２１はエンジン駆動の高圧燃料ポンプ１２３の高圧燃料を定圧化した上でコモンレール１２２に供給する。この燃料吐出量調整部１２１はエンジンＥＣＵ１０に接続され、燃料圧力制御部ｎ１の出力Ｄｐ（Ｕｐ）に応じてコモンレール１２２内の圧力が所定圧力Ｕｐとなるよう吐出量を調整可能である。
【００１６】
燃料調整部１１はコモンレール１２２に電磁バルブＶｐを介して連結されたインジェクタ１２により高圧燃料噴射を行うコモンレール方式を採る。電磁バルブＶｐはエンジンＥＣＵ１０に接続され、燃料制御部ｎ２の出力ＤＵ（Ｕｆ）信号に応じて燃料噴射量、噴射時期を調整可能である。なお、電磁バルブＶｐとエンジンＥＣＵ１０の接続回線は１つのみ図示した。
ここで燃料制御部ｎ２はエンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた基本燃料噴射量ＩＮＪｂを求める。そして、インジェクタ１２の燃料噴射を制御する。
【００１７】
エンジン１の排気系２はＮＯｘ浄化装置を備える。
ＮＯｘ浄化装置は排気管１６の途中に装着されたＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒１７と、その上流に配備される尿素水の添加ノズル１８と、添加ノズル１８の上流側のＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆを出力するＮＯｘセンサ１９と、ＳＣＲ触媒１７の温度ｔｇを出力する触媒温度センサ２２と、ＮＯｘ浄化装置の制御装置を備える。
エンジン１より排気路Ｅに流出した排気は排気多岐管１０２を通過し、その下流のＮＯｘ触媒コンバータ２７を装備する排気管２８を通過し、図示しないマフラーを介して大気放出される。ＳＣＲ触媒１７は後述する還元剤供給手段からのアンモニア（ＮＨ３）により排気ガス中のＮＯｘを選択還元可能とする。
【００１８】
排気管２８の排気路Ｅ中にユリア水を供給する還元剤供給手段としてのユリア水供給装置２９が装着される。このユリア水供給装置２９はＮＯｘ触媒コンバータ２７の上流開口側に向けてユリア水を噴霧する添加ノズル１８、ユリア水を貯蔵するユリアタンク３５と、ユリアタンク３５のユリア水を添加ノズル１８へ調量、供給するユリア水供給部３７をもつ。
次に、図１のエンジンＥＣＵ１０及びＮＯｘ浄化装置の添加制御処理を、図３乃至図６のＮＯｘ浄化処理の各制御ルーチンに沿って説明する。
【００１９】
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ＥＣＵ１０は複数の制御系、例えば、燃料噴射系、燃料供給系、ＥＧＲ装置２５等で適宜駆動されている関連機器、センサ類の自己チェック結果を取込み、これが正常であったか否かを確認し、各制御を実施する。
一方、排気系添加装置４は、エンジンキーのオンと同時に図３のメインルーチンを所定制御サイクル毎に繰り返す。ここではステップｓａでキーオンを確認し、ステップｓｂに達すると、触媒温度Ｔｇ、前ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ、エンジンＥＣＵ１０からの吸入空気量Ｕａ、その他のデータを取込む。この際、排気ガス流量Ｕｅｘを吸入空気量Ｕａ、他のデータから導出して取込む。
この後、ステップｓｃではＮＯｘ浄化処理を、実施しリターンする。
【００２０】
ＮＯｘ浄化処理を示す図４のＮＯｘ浄化ルーチンのステップｓ１に達すると、排気ガス流量Ｕｅｘと前ＮＯｘセンサ１９からの前ＮＯｘ濃度Ｓｎｏｘｆ信号とよりＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ（＝Ｕｅｘ×Ｓｎｏｘｆ）を演算し、次いでステップｓ２でＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘとに基づきアンモニアの添加量ＤＮＨ３を導出する。
次いでステップｓ３に達すると、触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ（ここでは例えば、５５０℃）以上か否か判断し、上回る（Ｙｅｓ）とステップｓ５に進み、触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ未満ではステップｓ４に進む。触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ未満の通常時にステップｓ４に達すると、増量値ΔＤをゼロに設定し、今回のアンモニアの添加量ＤＮＨ３を得るユリア水の添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝０））より演算する。ステップs６では増量しない通常の添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９を駆動し、メインルーチンに戻る。
【００２１】
一方、触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ以上となるとステップs５に進む。
ステップs５では増量値ΔＤを適宜設定された正の値ｑ２に設定し、増量された添加量ＤＮＨ３を得る添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝ｑ２））より演算する。ここでの増量値ΔＤ（＝ｑ２）信号は後述するようにエンジンＥＣＵ１０に出力される。
増量済みの添加量出力ＤＵｖ１を受けたステップs６ではユリア水供給装置２９を駆動し、メインルーチンに戻る。この結果、増量されたユリア水が排気路ＥのＮＯｘ触媒１７に供給され、同部を冷却して過度にＮＯｘ触媒１７の温度ｔｇが上昇することを防止できる。
【００２２】
このようなＮＯｘ浄化ルーチンでユリア水添加量増量制御中を示す増量値ΔＤ（＝ｑ２）の出力があると、この増量値ΔＤ信号はエンジンＥＣＵ１０に送信される。
エンジンＥＣＵ１０は図示しないメインルーチンの途中で増量値ΔＤ信号を割り込み信号として受けると図５のＮＯｘ増量制御ルーチンの制御に入る。
【００２３】
エンジンＥＣＵ１０が行うＮＯｘ増量制御ルーチンでは、ステップａ１で燃料調整部１１を制御する燃料制御部ｎ２に減算値−ΔＵを取込む。ステップａ２で減算値−ΔＵ相当の進角補正値−Δθ（＝ｆ（−ΔＵ）を導出し、次いで、ステップａ３で基準進角値θｂに進角補正値−Δθを加算して噴射時期θｎ（＝θｂ−Δθ）を導出する。ステップａ４では噴射時期−θｎを燃料調整部１１の図示しない噴射時期ドライバにセットする。
【００２４】
続いて、ステップａ５ではＥＧＲ装置２５のＥＧＲ制御部ｎ３に低減値−ΔＵ’を取込む。ステップａ６では低減値−ΔＵ’相当の進角補正値−ΔＧθ（＝ｆ（−ΔＵ’））を導出し、ステップａ７では基準ＥＧＲ量Ｇｂより進角補正値−ΔＧθを減算してＥＧＲ量Ｇｎ（＝Ｇｂ−ΔＧ）を導出する。ステップａ８では減量処理済みのＥＧＲ量Ｇｎ相当の出力でＥＧＲ制御部ｎ３がＥＧＲ弁１０３を駆動し、メインルーチンに戻る。
【００２５】
エンジンＥＣＵ１０が行う、ステップａ１からａ４において、燃料調整部１１がクランク角信号Δθに応じ噴射時期θｎをカウントし、進角補正済みの噴射時期θｎに所定噴射量Ｕｆで燃料噴射弁１２を駆動する。これにより、燃焼速度及び燃焼温度の上昇が図られ、ＮＯｘ排出量を増加補正できる。更に、ステップａ５からａ８において、ＥＧＲ量Ｇｎを減量処理することで同様に燃焼速度及び燃焼温度の上昇を図り、ＮＯｘ排出量を増加補正できる。この結果、増加したＮＯｘが増加したアンモニアの消費を促進させることとなり、ＮＯｘ触媒から生じるアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００２６】
また、ＥＧＲ量減量により、エンジンが吸入する新規量も増えるため、エンジン出口の排気温度が更に低減できる。ＮＯｘ増量制御手段として、燃料の噴射時期又はＥＧＲ量の何れか一方の制御でも良い。
また、排気系添加装置は触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ以上の時、燃料噴射量抑制出力信号をエンジンＥＣＵ１０に送信する。
エンジンＥＣＵ１０は図示しないメインルーチンの途中で、燃料噴射量抑制信号を割り込み信号として受け、燃料噴射量抑制処理（図６参照）の制御に入る。
【００２７】
エンジンＥＣＵ１０における燃料噴射量抑制ルーチンのステップｃ１に達すると、噴射量補正値ΔＩＮＪを減少補正用の負の値−γに設定する。ステップｃ２では基準噴射量ＩＮＪｂより減少補正し、今回の噴射量Ｕｆを導出する。ステップｃ３では導出した噴射量Ｕｆ相当出力を燃料調整部１１の図示しない噴射量ドライバにセットし、ステップｃ４に達する。ステップｃ４では過給圧調整装置６０４にブースト圧増加側、即ち、排気分岐路ｒ１を閉じる出力ｔｃを出力し、ターボチャージャー６の過給負荷を上昇させ、吸気量を増加させて排気温度を抑え、メインルーチンに戻る。
【００２８】
燃料噴射量抑制ルーチンにより、燃料調整部１１は減量補正済みの噴射量Ｕｆでの噴射を実行し、これに加え、排気負荷を増加させて排気エネルギをタービン駆動で消費し、排気温度の低下を図ることとなる。
図７の排気系添加装置４’のＮＯｘ浄化ルーチンを説明する。
即ち、ステップｓ１、ｓ２では、ユリア水供給装置２９を駆動し、ＮＯｘ排出量Ｕｎｏｘ（＝Ｕｅｘ×Ｓｎｏｘｆ）を導出し、アンモニアの添加量ＤＮＨ３を演算する。
【００２９】
次いでステップｓ３で触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ（ここでは例えば、５５０℃）未満の通常時にはステップｓ４で増量値ΔＤをゼロに設定し、増量しない今回の添加量ＤＮＨ３を求め、ステップs８で、増量しない今回の添加量ＤＮＨ３相当の添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９を駆動し、通常時の増量されない添加量ＤＮＨ３を得ることとなる。
触媒温度ｔｇが過昇温度ｔｇβ以上ではステップｓ５に進む。
ステップs５では現時点での昇温度合δ（＝Δｔｇ／Δｔ）を取込み、これが設定値δ１と比較され、これ以上ではステップs７に進み、下回るとステップs６に進む。
【００３０】
ステップs７では昇温度合δが比較的大きいとして増量値ΔＤ（＝ｑ２）が選択され、増量値ΔＤ（＝ｑ２）でアンモニアの添加量ＤＮＨ３を増量し、ｑ２で増量された添加量相当のユリア水の添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝ｑ２））より演算し、ステップs８に進む。
ステップs６では昇温度合δが比較的小さいとして増量値ΔＤ（＝ｑ１）が選択され、増量値ΔＤ（＝ｑ１）で添加量ＤＮＨ３を増量し、ｑ１で増量された添加量相当のユリア水の添加量出力ＤＵｖ１をｆ（ＤＮＨ３）＋ｆ（ΔＤ（＝ｑ１））より演算し、ステップs８に進む。
【００３１】
ステップs８ではｑ２やｑ１で増量の添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９を駆動し、メインルーチンに戻る。これによりｑ２やｑ１で増量済みの各添加量出力ＤＵｖ１でユリア水供給装置２９は駆動され、ｑ２やｑ１で増量されたアンモニア添加量ＤＮＨ３相当のユリア水を得ることとなる。この結果、昇温度合δが比較的大きい場合は小さい場合より大きな増量値ΔＤ＝ｑ２（＞ｑ１）で増量されるので、ＮＯｘ触媒１７を十分に応答性よく冷却してＮＯｘ触媒１７の温度ｔｇが過度に上昇することを確実に防止でき、昇温度合δが比較的小さい場合は比較的小さな増量値ΔＤ（＝ｑ１）で増量され、ＮＯｘ触媒１７を冷却することができる。
【００３２】
また、排気系添加装置４’は触媒温度ｔｇが昇温温度ｔｇβ以上の場合、エンジンＥＣＵ１０’に燃料噴射量制御信号を割り込み信号として出力し、図８の燃料噴射量抑制ルーチンのステップｃ１に達する。
ステップｃ１乃至ステップｃ３では、エンジンＥＣＵ１０’の図６の燃料噴射量抑制ルーチンの場合と同様の処理が成される。即ち、ここでは噴射量補正値ΔＩＮＪを減少補正用の負の値−γに設定し、基準噴射量ＩＮＪｂより減少補正値、今回の噴射量Ｕｆを導出する。
【００３３】
更に、ステップｃ４’に達すると、過給圧調整装置６０４にブースト圧増加側、即ち、排気分岐路ｒ１を閉じる出力ｔｃを出力し、ターボチャージャー６の過給負荷を上昇させ、吸入空気量を増加させ、メインルーチンに戻る。
このように、図８の燃料噴射量抑制ルーチンでは、減量補正済みの噴射量Ｕｆでの噴射を実行し、これに加え、排気負荷を増加させ、排気温度の低下を図ることとなる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、触媒温度が所定温度以上の時に、設定された尿素水添加量を増量補正することで、ＮＯｘ触媒を冷却して触媒昇温を効果的に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量を増加するように内燃機関を制御し、これにより増加したアンモニアの消費を促進させ、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００３６】
請求項２の発明は、燃料噴射量を減少又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制し、触媒の劣化を防止することができる。
【００３７】
請求項３の発明は、触媒昇温度合に応じて設定された尿素水添加量を増量補正することで、触媒昇温度合に応じた適量の尿素水を増量添加できるので、触媒温度を確実に抑制することができ、触媒の劣化を防止することができ、特に、ＮＯｘ排出量が増加するように内燃機関を制御することによって、ＮＯｘ触媒からのアンモニアスリップを未然に防止することができる。
【００３９】
請求項４の発明は、尿素水の添加量増量補正により触媒昇温を抑制して触媒の劣化を防止する装置において、燃料噴射量を減少又は増量を禁止して、触媒温度の更なる上昇を抑制すると共に、燃料噴射量を減少又は増量を禁止したことによる出力低下を補償するように燃料噴射時期を制御することでドライバビリティの悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのＮＯｘ浄化装置と同装置にＣＡＮ通信装置を介し接続されるエンジンＥＣＵと、これらを装着するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の排気系添加装置が用いる触媒昇温度合δの説明線図である。
【図３】図１の排気系添加装置が用いるメインルーチンのフローチャートである。
【図４】図１の排気系添加装置が用いるＮＯｘ浄化ルーチンのフローチャートである。
【図５】図１の排気系添加装置が用いるＮＯｘ増量制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】図１の排気系添加装置が用いる燃料噴射量抑制ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態中の排気系添加装置が用いるＮＯｘ浄化ルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態中の排気系添加装置が用いる燃料噴射量抑制ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気系
４、４’ 排気系添加装置
１０、１０’ エンジンＥＣＵ
１７ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）
１９ 前ＮＯｘセンサ
２２ 触媒温度センサ
２９ ユリア水供給装置（還元剤供給手段）
ｔｇ 触媒温度
ｔｇβ 過昇温度（所定温度）
ＤＵｖ１ 添加量相当出力
ＤＮＨ３ 添加量
ΔＤ 増量値
δ 昇温度合
ｔｇα 過昇温度（所定温度）
Claims (4)
- 内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、
前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤としての尿素水を供給する還元剤供給手段、
前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、
前記内燃機関の運転状態、及び前記触媒温度検出手段、により検出又は推定された情報に基づいて尿素水の添加量を設定する尿素水供給量設定手段、
前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、
前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて、触媒温度が所定温度以上の時、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量を増量補正する添加量補正手段、
前記添加量補正手段による、添加量の増量補正中に前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量が増加するように前記内燃機関を制御するＮＯｘ増量制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。 - 請求項１記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、
前記触媒温度が所定温度以上の時、前記内燃機関の燃料噴射量を減少するか又は増加禁止する燃料噴射量補正手段、
を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。 - 内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、
前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に還元剤としての尿素水を供給する還元剤供給手段、
前記ＮＯｘ触媒の触媒温度又は触媒温度に相関するパラメータを検出又は推定する触媒温度検出手段、
前記内燃機関の運転状態、及び触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて尿素水の添加量を設定する尿素水供給量設定手段、
前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量となるように前記還元剤供給手段を制御する制御手段、
前記触媒温度検出手段により検出又は推定された情報に基づいて求められた前記ＮＯｘ触媒の触媒昇温度合に応じて、前記尿素水供給量設定手段により設定された添加量を増量補正する添加量補正手段、
前記添加量補正手段による添加量の増量補正中に、触媒昇温度合に応じて補正された増量補正量に基づき前記内燃機関から排出されるＮＯｘ排出量が増量するように前記内燃機関を制御するＮＯｘ増量制御手段、を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。 - 請求項１又は３記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、
前記ＮＯｘ触媒の触媒昇温度合に応じて前記内燃機関の燃料噴射量を減少するか又は増加禁止する燃料噴射量補正手段、
前記燃料噴射量補正手段の作動中には、前記内燃機関の燃料噴射時期を出力が向上するように補正する燃料噴射時期補正手段、
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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