JP2006274844A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 SCR触媒の温度変化率ΔTを推定し(ステップS2)、温度変化率ΔTが正側の所定の閾値A以上であるとき、即ち、SCR触媒が急激に温度上昇してアンモニアスリップによりアンモニアを離脱させているときには、SCR触媒への尿素又はアンモニアの供給を中止した上で(ステップS12)、内燃機関から排出されるNOxを増大することにより離脱アンモニアと反応させてこれを処理する(ステップS14)。
【選択図】 図2
Description
この種の排気浄化装置では、例えば内燃機関の排気通路に上流側から前段酸化触媒、加水分解触媒、SCR触媒、後段酸化触媒を配置し、加水分解触媒の上流側に尿素水溶液を供給するための噴射ノズルを配置している。噴射ノズルから供給された尿素水溶液は加水分解触媒上で排ガス中のH2Oと反応してNH3(アンモニア)に分解され、SCR触媒上で排ガス中のNOxがアンモニアと反応して無害なN2に還元され、一方、このときの余剰アンモニアが後段酸化触媒によりNOに酸化され、以上のようにしてNOxの浄化が図られる。
しかも、上記説明から明らかなようにアンモニアスリップは触媒温度が急増したときに生じ、例えば図4のタイムチャートに破線で示すように触媒温度の上昇が緩慢なときには、アンモニアの離脱も緩やかで時間当たりの離脱量が少ないことから、問題になるほどの顕著なアンモニアスリップは生じない。ところが、特許文献1の技術ではHC吸着材の温度の絶対値に基づいてHC吸着材からのHCの離脱を推定しているため、仮にこの手法をアンモニアスリップの判定に利用したとすると、温度上昇が緩慢なときであってもSCR触媒の温度が高いときにはアンモニアスリップと判定され、逆に温度上昇が急激であってもSCR触媒の温度が低いときにはアンモニアスリップと判定されず、適切なアンモニアスリップの判定、ひいてはその対策を実施できないという問題が生じる。
このように構成すれば、アンモニアスリップを生じさせるに至らないごく短時間の温度上昇、例えば瞬間的な車両加速等が除外されるため、このような場合の不適切な離脱アンモニアの処理の実行を防止できる。
図1は本実施形態のディーゼル式内燃機関の排気浄化装置を示す全体構成図であり、内燃機関1は直列6気筒機関として構成されている。内燃機関1の各気筒には燃料噴射弁2が設けられ、各燃料噴射弁2は共通のコモンレール3から加圧燃料を供給され、機関の運転状態に応じたタイミングで開弁して各気筒の筒内に燃料を噴射する。
内燃機関1の運転中においてエアクリーナ6を経て吸気通路5内に導入された吸気はターボチャージャ7のコンプレッサ7aにより加圧された後にインタクーラ8、吸気絞り弁9、吸気マニホールド4を経て各気筒に分配され、各気筒の吸気行程で筒内に導入される。筒内では所定のタイミングで燃料噴射弁2から燃料が噴射されて圧縮上死点近傍で着火・燃焼し、燃焼後の排ガスは排気マニホールド10を経てタービン7bを回転駆動した後に排気絞り弁12、前段酸化触媒13、噴射ノズル14、加水分解触媒15、SCR触媒16、消音器を経て外部に排出される。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2………(1)
アンモニアは排ガスと共に下流側のSCR触媒16に到達し、SCR触媒16上では例えば次式(2)に示すように排ガス中のNOxがアンモニアと反応して無害なN2に還元され、以上のようにしてNOxの浄化が図られる。
一方、吸気マニホールド4と排気マニホールド10とはEGR通路17により接続され、EGR通路17にはアクチュエータ18aにより開閉駆動されるEGR弁18及びEGRクーラ19が設けられている。内燃機関1の運転中にはEGR弁18の開度に応じて排気マニホールド10側から吸気マニホールド4側に排ガスの一部がEGRガスとして還流される。
上記吸気絞り弁9、排気絞り弁12、EGR弁18、スワール弁20の各アクチュエータ9a,12a,18a,20a、燃料噴射弁2、燃料ノズル14等はECU31(電子コントロールユニット)に接続され、センサ類からの検出情報に基づいてECU31により駆動制御される。例えばECU31は機関回転速度や負荷等の内燃機関1の運転状態に基づいて燃料噴射弁2の噴射量、噴射圧、噴射時期を制御して内燃機関1を運転すると共に、アクチュエータ18aによりEGR弁18の開度を制御してEGR還流量を調整し、アクチュエータ20aによりスワール弁20の開度を制御してスワール流を調整し、噴射ノズル14からの尿素水溶液の供給量を調整する。
又、ステップS4の判定がYes(肯定)のときにはステップS8に移行してタイマtをインクリメント「+1」し、続くステップS10でタイマtが予め設定された所定値Bに達したか否かを判定する。当該所定値Bは、アンモニアスリップを生じさせるに至らないごく短時間の温度上昇、例えば瞬間的な車両加速等を除外するためのものであり、タイマtが所定値B未満でステップS10の判定がNoのときにはそのままルーチンを終了する。そして、タイマtが所定値Bに達する以前に温度上昇が中断されると、ECU31はステップS4からステップS6に移行してタイマtをリセットするため、この場合には何ら処理は行わずに初期の状態に戻る。
次に、以上のECU31の処理によって実行されるアンモニアスリップ時のアンモニア処理について説明する。
まず、図4に破線で示すように車両の加速等に伴ってSCR触媒16の入口温度Tが上昇したとしても、その変化率ΔTが閾値A未満のときには、SCR触媒16からのアンモニアの離脱が緩やかで時間当たりの離脱量も少ないことから、顕著なアンモニアスリップは発生しない。このときのECU31はステップS4若しくはステップS10でNoの判定を下してステップS12,14のアンモニアスリップの対策は行わないが、アンモニアの離脱により排ガス特性が悪化する虞はない。
以上のように本実施形態では、急激な温度上昇に起因するアンモニアスリップによりSCR触媒16からアンモニアが離脱する現象に着目し、この離脱アンモニアを処理するために排ガス中のNOxを増大させている。従って、急激な温度上昇によりアンモニアスリップが発生しても、増大したNOxにより離脱アンモニアを反応させて適切に処理でき、もって大気中へのアンモニアの排出を未然に防止することができる。
2 燃料噴射弁(NOx増大手段)
11 排気通路
14 噴射ノズル(還元剤供給手段)
16 SCR触媒(NOx触媒)
18 EGR弁(NOx増大手段)
20 スワール弁(NOx増大手段)
31 ECU(NOx増大手段、制御手段)
Claims (2)
- 内燃機関の排気通路に設けられて該排気通路に尿素又はアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給手段と、
上記排気通路の上記還元剤供給手段の排気下流側に設けられて、該還元剤供給手段から供給された尿素又はアンモニアにより排ガス中のNOxを還元するNOx触媒と、
上記内燃機関の運転状態を制御して該内燃機関から排出されるNOxを増大可能なNOx増大手段と、
上記NOx触媒の温度変化率を推定する温度変化率推定手段と、
上記温度変化率推定手段により推定された上記NOx触媒の温度変化率が正側に設定された所定の閾値以上であるときに、上記還元剤供給手段による尿素又はアンモニアの供給を中止すると共に、上記NOx増大手段により内燃機関から排出されるNOxを増大する制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 上記NOx増大手段は、上記内燃機関の燃料噴射時期の進角及びEGRの遮断の少なくとも何れか一方を実施してNOxを増大することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
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