JP2008223670A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン始動後、NOx還元触媒に導入される排気温度が所定温度Tより高くなると(S1)、エンジン運転状態の如何にかかわらず、尿素水溶液の噴射供給を開始する(S2)。そして、NOx還元触媒の排気下流におけるアンモニア濃度及びNOx濃度を常時監視し、アンモニア濃度が許容上限値CNH3に達したことを契機として(S3)、尿素水溶液の噴射供給を中止する一方(S4)、アンモニア濃度が許容上限値CNH3未満かつNOx濃度が目標値CNOx以上となったことを契機として(S5及びS6)、処理を終了(即ち、S1から再度実行)する。
【選択図】図2
Description
請求項4記載の発明では、前記還元触媒に導入される排気の排気温度を検出する排気温度検出手段を備え、前記流量低減手段は、前記窒素酸化物濃度検出手段及び排気温度検出手段により夫々検出された窒素酸化物濃度及び排気温度に応じた流量低減率でもって、尿素水溶液の噴射供給流量を低減することを特徴とする。
請求項6記載の発明では、前記還元触媒に導入される排気の排気温度を検出する排気温度検出手段を備え、前記第1又は第2の噴射供給開始手段は、前記条件に加え、前記排気温度検出手段により検出された排気温度が所定温度より高いときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給を開始することを特徴とする。
請求項5記載の発明によれば、窒素酸化物濃度及び排気温度に対応した低減率が設定された制御マップを参照して流量低減率が決定されるため、流量低減率を決定するための制御負荷を軽減することができる。
図1は、本発明を具現化した排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン10の排気マニフォールド12に接続される排気管14には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)へと酸化させる窒素酸化触媒16と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル18と、尿素水溶液を加水分解して生成されるアンモニアを利用してNOxを還元浄化するNOx還元触媒20と、NOx還元触媒20を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒22と、が夫々配設される。また、還元剤容器24に貯蔵される尿素水溶液は、その底部で吸込口が開口する配管26を介して、ポンプ及び流量制御弁が内蔵された還元剤添加装置28に供給される。なお、噴射ノズル18,還元剤容器24,配管26及び還元剤添加装置28を含んで噴射供給手段が構成される。
ステップ1(図では「S1」と略記する。以下同様)では、温度センサ34により検出された排気温度が所定温度Tより高いか否かを判定する。ここで、所定温度Tは、NOx還元触媒20が活性化されているか否かを判定するための閾値であって、例えば、その触媒成分の活性温度より若干高い温度に設定される。そして、排気温度が所定温度Tより高ければステップ2へと進む一方(Yes)、排気温度が所定温度T以下であれば処理を終了する(No)。
ステップ3では、アンモニアセンサ30により検出されたアンモニア濃度が許容上限値CNH3以上であるか否かを判定する。ここで、許容上限値CNH3は、大気中へのアンモニア放出が許容される上限値を画定する閾値であって、例えば、法規による規定値若しくはこれよりも若干低い値に設定される。そして、アンモニア濃度が許容上限値CNH3以上であればステップ4へと進む一方(Yes)、アンモニア濃度が許容上限値CNH3未満であれば待機する(No)。
ステップ5では、アンモニアセンサ30により検出されたアンモニア濃度が許容上限値CNH3未満であるか否かを判定する。そして、アンモニア濃度が許容上限値CNH3未満であればステップ6へと進む一方(Yes)、アンモニア濃度が許容上限値CNH3以上であれば待機する(No)。
ステップ11では、温度センサ34により検出された排気温度が所定温度Tより高いか否かを判定する。そして、排気温度が所定温度Tより高ければステップ12へと進む一方(Yes)、排気温度が所定温度T以下であれば処理を終了する(No)。
ステップ13では、尿素水溶液の添加流量に応じた制御信号を還元剤添加装置28に出力し、尿素水溶液の添加を開始する。
ステップ15では、還元剤添加装置28に添加中止信号を出力し、尿素水溶液の添加を中止する。
ステップ17では、NOxセンサ32により検出されたNOx濃度が目標値CNOx以下であるか否かを判定する。そして、NOx濃度が目標値CNOx以下であればステップ18へと進む一方(Yes)、NOx濃度が目標値CNOxより高ければステップ14へと戻る(No)。
ステップ19では、尿素水溶液の添加流量に流量低減率を乗算した値に応じた制御信号を還元剤添加装置28に出力し、尿素水溶液の添加流量を低減させた後、ステップ14へと戻る。
即ち、NOx還元触媒20の排気下流におけるアンモニア濃度及びNOx濃度を常時監視し、アンモニア濃度が許容上限値CNH3に達したことを契機として、尿素水溶液の添加を中止する一方、NOx濃度が目標値CNOx以上となったことを契機として、尿素水溶液の添加を開始する。このため、大気中にアンモニアが許容上限値CNH3以上放出されないという条件下で、NOx還元触媒20における尿素水溶液又はアンモニアの吸蔵量が能動的に制御され、尿素水溶液利用率,NOx浄化率などを向上させることができる。また、尿素水溶液が添加された状態において、アンモニア濃度が許容上限値CNH3未満かつNOx濃度が目標値CNOx以下であれば、NOx濃度及び排気温度に応じて尿素水溶液の添加流量を低減することで、尿素水溶液の添加停止を極力短時間とし、例えば、噴射ノズル18の噴孔に目詰まりが発生することを抑制できる。
なお、制御プログラムの第1及び第2実施形態において、アンモニア酸化触媒22の排気下流におけるNOx濃度と目標値CNOxとを比較する代わりに、そのNOx濃度をエンジン10の出口におけるNOx濃度で除算した浄化率と目標浄化率とを比較するようにしてもよい。この場合、エンジン10の出口におけるNOx濃度は、NOxセンサで直接検出するか、又は、エンジン回転速度及び負荷から推測演算すればよい。また、制御プログラムの第1及び第2実施形態の一部を相互に置換するような制御としてもよい。さらに、アンモニアセンサ30及びNOxセンサ32は、NOx還元触媒20の直後、即ち、NOx還元触媒20とアンモニア酸化触媒22との間に位置する排気管14に取り付けるようにしてもよい。
14 排気管
18 噴射ノズル
20 NOx還元触媒
24 還元剤容器
26 配管
28 還元剤添加装置
30 アンモニアセンサ
32 NOxセンサ
34 温度センサ
36 還元剤添加ECU
38 エンジンECU
Claims (6)
- エンジン排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
前記還元触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射供給手段と、
前記還元触媒の排気下流のアンモニア濃度を検出するアンモニア濃度検出手段と、
前記還元触媒の排気下流の窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段と、
前記アンモニア濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度が許容上限値未満、かつ、前記窒素酸化物濃度検出手段により検出された窒素酸化物濃度が目標値以上となったときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給を開始する第1の噴射供給開始手段と、
前記アンモニア濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度が許容上限値以上となったときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給を中止する第1の噴射供給中止手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - エンジン排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアを使用して排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、
前記還元触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射供給手段と、
前記還元触媒の排気下流のアンモニア濃度を検出するアンモニア濃度検出手段と、
前記還元触媒の排気下流の窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段と、
前記窒素酸化物濃度検出手段により検出された窒素酸化物濃度が目標値以上となったときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給を開始する第2の噴射供給開始手段と、
前記アンモニア濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度が許容上限値以上となったときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給を中止する第2の噴射供給中止手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 前記アンモニア濃度検出手段により検出されたアンモニア濃度が許容上限値未満、かつ、前記窒素酸化物濃度検出手段により検出された窒素酸化物濃度が目標値以下となったときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給流量を低減する流量低減手段を備えたことを特徴とする請求項2記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記還元触媒に導入される排気の排気温度を検出する排気温度検出手段を備え、
前記流量低減手段は、前記窒素酸化物濃度検出手段及び排気温度検出手段により夫々検出された窒素酸化物濃度及び排気温度に応じた流量低減率でもって、尿素水溶液の噴射供給流量を低減することを特徴とする請求項3記載のエンジンの排気浄化装置。 - 前記流量低減手段は、窒素酸化物濃度及び排気温度に対応した低減率が設定された制御マップを参照して、流量低減率を決定することを特徴とする請求項4記載のエンジンの排気浄化装置。
- 前記還元触媒に導入される排気の排気温度を検出する排気温度検出手段を備え、
前記第1又は第2の噴射供給開始手段は、前記条件に加え、前記排気温度検出手段により検出された排気温度が所定温度より高いときに、前記噴射供給手段による尿素水溶液の噴射供給を開始することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のエンジンの排気浄化装置。
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