JP2010077812A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンモニアスリップの発生を、新たな検出機構を設置することなく、確実且つ早期に判定可能なエンジンの浄化装置を提供する。
【解決手段】第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７によるＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２が第１ＮＯ_Ｘ濃度ＮＯ_Ｘ濃度センサ６によるＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１よりも高いとき、アンモニアスリップ発生と判定するため、同一時期のＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１とＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２とを比較判定するため、触媒４に作用する他の要因を排除することができ、単一の条件で確実且つ早期にアンモニアスリップ判定が可能となると共に、尿素水の消費抑制及びアンモニアの大気放出による異臭防止が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、特に、排気中に供給した尿素水を選択還元型触媒上で排気中の窒素酸化物と還元反応させて窒素酸化物を除去する排気浄化装置に関する。

従来、排気中に含まれるＮＯ_Ｘを除去するために、例えば、（１）Ｂａ等のＮＯ_Ｘ吸蔵材にＮＯ_Ｘを吸蔵させ、その後、ＮＯ_Ｘ吸蔵材からＮＯ_Ｘを放出させると共に、排気中のＨＣ成分でＮＯ_Ｘを還元浄化する方法、（２）ＮＯ_Ｘをセリア材等に吸着させておき、上流から尿素水を排気通路に供給してセリア材に吸着しているＮＯ_Ｘを選択還元する方法、（３）２層構造をもつ触媒層を備え、下層に含有されるセリア系ＮＯ_Ｘ吸着材にＮＯ_Ｘを吸着させ、その後、排気中のＣＯ，Ｈ_２Ｏ，Ｈ_２等と吸着しているＮＯ_Ｘとを反応させてＮＨ_３に転化し、そのＮＨ_３を上層のＮＨ_３吸着材、例えば、ゼオライト等に吸着させ、更に、ＮＯ_ＸとＮＨ_３とを反応させることによりＮ_２に還元浄化する方法等、種々の方法が知られている。

前記（２）の方法は、選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction）を使用することからＳＣＲ法とも言われ、還元剤としては、一般に、アンモニアが用いられている。具体的には、前記のように、尿素水を排気の熱で加水分解させてアンモニアを生成し、このアンモニアを還元剤として働かせている。

一方、排気浄化装置には、ＮＯ_Ｘの濃度を検出し、その濃度をフィードバックさせるため、ＮＯ_Ｘ濃度センサが設置される。一般的なＮＯ_Ｘ濃度センサとしては、安定化ジルコニアを固体電解質とするセンサが知られている。このＮＯ_Ｘ濃度センサは、安定化ジルコニアからなる固体電解質の積層構造体からなり、排気中のＮＯ_ＸをＯ_２とＮ_２に分解してＯ_２分圧を検出し、これによりＮＯ_Ｘ濃度を検出している。

ＳＣＲ法では、還元剤として機能するアンモニア（ＮＨ_３）が排気中に存在し、このアンモニアがセンサの安定化ジルコニアからなる固体電解質において酸化されＮＯに変わることから、ＮＯ_Ｘ濃度センサによる出力は、排気中のＮＯ_Ｘ濃度とアンモニア濃度とを合わせた和の値として出力されることが知られている。

特許文献１は、アンモニア噴射量の増量供給後に、補正後の実ＮＯ_Ｘ浄化率が補正前のＮＯ_Ｘ浄化率以下と判定されたとき、アンモニアスリップによる実ＮＯ_Ｘ浄化率の低下と判定して、触媒へのアンモニア吸着量が低減するように制御する技術を提案している。特許文献１では、高いＮＯ_Ｘ浄化率とアンモニアスリップの低減とを両立することができる。

特開２００３−２９３７４３号公報

しかしながら、特許文献１では、補正後の実ＮＯ_Ｘ浄化率と補正前のＮＯ_Ｘ浄化率との比較を行っているため、排気中のＮＯ_Ｘ濃度とアンモニア濃度とが混ざった浄化率の比較である上、補正前後、所謂時間的に前後した状態における浄化率の比較であることから、アンモニアスリップの検出という観点からは、精度の良いスリップ判定を行うことが困難である。

特に、ＮＯ_Ｘ濃度はエンジンの燃焼を制御する重要な要因の１つであり、確実且つ早期なスリップ判定は、アンモニアスリップの防止だけでなく、エンジンの燃焼性改善にも関連する重要な課題である。また、スリップ判定の早期化は、尿素水の消費抑制、更には、大気放出による異臭防止を図る上で早期の対策が必要である。

本発明の目的は、尿素水と還元反応させて窒素酸化物を除去する排気浄化装置において、アンモニアスリップの発生を、新たな検出機構を設置することなく、確実且つ早期に判定可能なエンジンの浄化装置を提供することである。

請求項１の発明は、排気通路に設けられた選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒と、この触媒上流の排気中に尿素水を噴射する噴射弁と、前記触媒の温度に応じて尿素水の噴射量を制御する噴射量制御手段と、前記触媒下流に設けられ、ＮＯ_Ｘ濃度とアンモニア濃度とを合わせて検出可能なＮＯ_Ｘ濃度検出手段とを有するエンジンの排気浄化装置において、前記触媒よりも上流側のＮＯ_Ｘ濃度を検出或いは推定するＮＯ_Ｘ濃度取得手段と、前記噴射量制御手段による尿素水の噴射を実行しているとき、前記触媒に吸着されないアンモニアの発生を判定するスリップ判定手段とを有し、このスリップ判定手段は、前記ＮＯ_Ｘ濃度検出手段によるＮＯ_Ｘ濃度がＮＯ_Ｘ濃度取得手段によるＮＯ_Ｘ濃度よりも高いとき、アンモニアスリップ発生と判定することを特徴とする。

請求項１の発明では、特定の尿素水の噴射実行における、同一時期の選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒上流側のＮＯ_Ｘ濃度取得手段による検出ＮＯ_Ｘ濃度と選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒下流側のＮＯ_Ｘ濃度検出手段による検出ＮＯ_Ｘ濃度とを比較判定することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スリップ判定手段がアンモニアスリップ発生と判定したとき、前記触媒に吸着されているアンモニアがエンジンから排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、前記噴射量制御手段による尿素水の噴射を禁止することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、エンジンの排気通路に排気を還流するＥＧＲ制御手段を有し、前記スリップ判定手段がアンモニアスリップ発生と判定したとき、前記触媒に吸着されているアンモニアがエンジンから排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、前記ＥＧＲ制御手段による排気還流を禁止することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段とを有し、前記ＮＯ_Ｘ濃度取得手段は、エンジンの回転数と負荷に基づいてＮＯ_Ｘ濃度を推定することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記噴射量制御手段は、尿素水噴射量に基づき前記触媒のアンモニア吸着量を算出するアンモニア吸着量算出手段と、前記ＮＯ_Ｘ濃度取得手段とＮＯ_Ｘ濃度検出手段との検出値に基づきＮＯ_Ｘと反応するアンモニア消費量を算出するアンモニア消費量算出手段と、前記算出されたアンモニア吸着量とアンモニア消費量とに基づき実アンモニア吸着量を算出する実アンモニア吸着量算出手段とを有し、この実アンモニア吸着量算出手段は、前回の実アンモニア吸着量を今回算出されたアンモニア吸着量に累積して今回の実アンモニア吸着量を算出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、前記触媒よりも上流側のＮＯ_Ｘ濃度を検出或いは推定するＮＯ_Ｘ濃度取得手段と、前記噴射量制御手段による尿素水の噴射を実行しているとき、前記触媒に吸着されないアンモニアの発生を判定するスリップ判定手段とを有し、このスリップ判定手段は、前記ＮＯ_Ｘ濃度検出手段によるＮＯ_Ｘ濃度がＮＯ_Ｘ濃度取得手段によるＮＯ_Ｘ濃度よりも高いとき、アンモニアスリップ発生と判定するため、アンモニアスリップの発生を、新たな検出機構を設置することなく、確実且つ早期に判定できる。

つまり、同一時期の触媒上流側のＮＯ_Ｘ濃度と触媒下流側のＮＯ_Ｘ濃度とを比較判定するため、触媒に作用する他の要因を排除することができ、同一条件でアンモニアスリップ判定ができる。しかも、同一時期の噴射で判定するため、判定の早期化を図れ、結果的に、尿素水の消費抑制及びアンモニアの大気放出による異臭防止が可能となる。

請求項２の発明によれば、前記スリップ判定手段がアンモニアスリップ発生と判定したとき、前記触媒に吸着されているアンモニアがエンジンから排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、前記噴射量制御手段による尿素水の噴射を禁止するため、既に触媒に吸着されているアンモニアを早期に消費でき、アンモニアスリップの早期解消、及び噴射量制御におけるアンモニア吸着量の誤差を低減できる。

請求項３の発明によれば、エンジンの排気通路に排気を還流するＥＧＲ制御手段を有し、前記スリップ判定手段がアンモニアスリップ発生と判定したとき、前記触媒に吸着されているアンモニアがエンジンから排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、前記ＥＧＲ制御手段による排気還流を禁止するため、エンジンから排出される排気のＮＯ_Ｘ濃度を増大でき、更に、アンモニアスリップの早期解消、及び噴射量制御におけるアンモニア吸着量の誤差を低減できる。

請求項４の発明によれば、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段とを有し、前記ＮＯ_Ｘ濃度取得手段は、エンジンの回転数と負荷に基づいてＮＯ_Ｘ濃度を推定するため、別途触媒上流側にＮＯ_Ｘ濃度検出機構を設けることなく既存のエンジン制御用検出値を用いて精度の良いＮＯ_Ｘ濃度が推定できる。

請求項５の発明によれば、前記噴射量制御手段は、尿素水噴射量に基づき前記触媒のアンモニア吸着量を算出するアンモニア吸着量算出手段と、前記ＮＯ_Ｘ濃度取得手段とＮＯ_Ｘ濃度検出手段との検出値に基づきＮＯ_Ｘと反応するアンモニア消費量を算出するアンモニア消費量算出手段と、前記算出されたアンモニア吸着量とアンモニア消費量とに基づき実アンモニア吸着量を算出する実アンモニア吸着量算出手段とを有し、この実アンモニア吸着量算出手段は、前回の実アンモニア吸着量を今回算出されたアンモニア吸着量に累積して今回の実アンモニア吸着量を算出するため、既に触媒に吸着されているアンモニア吸着量を考慮した、精度の良い尿素水噴射量を設定することができる。

以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。

以下、本発明の実施例１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、エンジン用の排気浄化装置の構成を模式的に示す説明図である。本実施例の排気浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気浄化処理に適用する場合の例であり、ディーゼルエンジン１に接続される排気通路２に、パティキュレートマターを除去するためのディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）３、ＤＰＦ３の下流の排気通路２にはＮＯ_Ｘを浄化するためのセリア系酸化物からなる選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒４が配置されている。尚、ＤＰＦ３の上流にＨＣ等を浄化するディーゼル酸化触媒を配置し、触媒４下流にアミノシリケート化合物からなるＮＨ_３吸着材を配置することも可能である。

排気通路２には、ＤＰＦ３の上流側に排気温度センサ５、ＤＰＦ３と触媒４との間に第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６（ＮＯ_Ｘ濃度取得手段）、触媒４の下流に第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７が夫々配置されると共に、触媒４には触媒温度センサ８が配置されている。また、ＮＯ_Ｘ低減のため、エンジン１の燃焼系に排気通路２から排気を還流するＥＧＲ制御弁９（ＥＧＲ制御手段）が設けられ、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁９は開度調整されるよう構成されている。

エンジン電装品、前記各センサ及びエンジン１周辺に設けられたエンジン回転数センサ１０やエンジン負荷センサ１１等の構成と電気的に接続され、各構成から取得した信号に基づき、各種演算処理を実行し、エンジン１の運転における電気的な制御を総合的に行うエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１２が設けられている。

更に、本排気浄化装置には、噴射弁１３と尿素水供給手段１４とが設置されている。噴射弁１３は、高性能な電磁弁で構成されており、触媒４の上流側排気通路２に、噴射方向が触媒４の端面に向かうように装着されている。

尿素水供給手段１４は、尿素水を貯留するタンク１５と、尿素水供給管１６と、尿素水戻り管１７と、フィードポンプ１８と、圧力制御弁１９とから構成する。ＥＣＵ１２から制御されるポンプ１８で吸引された尿素水は、フィルタ２０でろ過された後、圧力制御弁１９で調圧されて噴射弁１３に供給される。規定圧力を超える分の尿素水は尿素水戻り管１７によってタンク１５に戻される。

ＥＣＵ１２は、噴射量制御部２１（噴射量制御手段）と、スリップ判定部２２（スリップ判定手段）とから構成する。噴射量制御部２１は、アンモニア吸着量算出部２３（アンモニア吸着量算出手段）と、アンモニア消費量算出部２４（アンモニア消費量算出手段）と、実アンモニア吸着量算出部２５（実アンモニア吸着量算出手段）とから構成される。

アンモニア吸着量算出部２３は、触媒温度と目標アンモニア吸着量との関係を規定するマップを予め有しており、このマップと触媒温度センサ８の検出値とに基づき目標アンモニア吸着量Ｘを設定する。更に、後述する噴射弁１３から噴射された尿素水噴射量Ｑを用いてアンモニア吸着量Ａを算出している。アンモニア消費量算出部２４は、第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６と第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７との検出値の差分によってアンモニア消費量Ｂを算出する。

実アンモニア吸着量算出部２５は、アンモニア吸着量Ａとアンモニア消費量Ｂとの差分によって実アンモニア吸着量Ｙを算出する。つまり、前回算出された実アンモニア吸着量Ｙに基づいて尿素水噴射量Ｑが算出されており、この尿素水噴射量Ｑによって算出されたアンモニア吸着量Ａを用いることで、今回の実アンモニア吸着量Ｙに前回の実アンモニア吸着量Ｙを累積する演算を行っている。

噴射量制御部２１は、前述のようにして求めた実アンモニア吸着量Ｙと触媒温度センサ８の検出値とから触媒還元効率ηを算出する。尚、触媒還元効率ηとアンモニア吸着量と触媒温度との関係式は噴射量制御部２１内部のＲＯＭに格納されている。触媒還元効率ηと第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値とから基本尿素水噴射量Ｑ１を求め、目標アンモニア吸着量Ｘと実アンモニア吸着量Ｙとの差分に応じた補正を行って最終尿素水噴射量Ｑを設定して、噴射弁１３に噴射指令を行うよう構成されている。

スリップ判定部２２は、前述した噴射量制御後に、第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値が第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値より小さいとき、アンモニアスリップが発生したと判定を行っている。つまり、噴射量制御部２１による最終尿素水噴射量Ｑは、現在存在するＮＯ_Ｘを既に触媒４に吸着されているアンモニアと新規に供給する尿素水とで全量浄化するように構成されることから、第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値が第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値以上の場合、アンモニアスリップ発生と判定可能である。

また、スリップ判定部２２は、アンモニアスリップ発生と判定したとき、噴射量制御部２１に尿素水の噴射禁止指令を行うよう構成されている。更にスリップ判定部２２は、尿素水の噴射禁止と同時に、ＥＧＲ制御弁９による排気還流を強制停止させる還流停止指令を行う。

スリップ判定部２２による、尿素水の噴射禁止期間と排気還流の停止期間とは、触媒４に吸着されているアンモニアが全て消費されるまでの期間継続される。図２に示すように、初めは、破線で示す第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値Ｄｎ２が実線で示す第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値Ｄｎ１を下回っている。アンモニアスリップ発生したｔ１の時点で、スリップ判定部２２が尿素水の噴射禁止指令を行うと、スリップ量が減少すると共に、触媒４に吸着されているアンモニアの存在により、触媒４の下流のＮＯ_Ｘ濃度が次第に減少していく。

ｔ２の時点で、一旦、第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値Ｄｎ１と第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値Ｄｎ２とが一致するが、触媒４に吸着されているアンモニアは現時点まだ存在している。アンモニアスリップ発生すること自体、実アンモニア吸着量算出部２５の実アンモニア吸着量Ｙに大きな誤差が含まれている可能性が高いため、触媒４に吸着されているアンモニアを全て消費するよう構成している。

ｔ３の時点で、触媒４に吸着されているアンモニアのほとんどが消費され、触媒４の下流のＮＯ_Ｘ濃度が次第に増加し、再び、第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値Ｄｎ１と第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値Ｄｎ２とが一致する。本実施例では、二回目の第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値Ｄｎ１と第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値Ｄｎ２との一致（ｔ４）を検出して尿素水噴射制御再開のタイミングとしている。尚、検出値Ｄｎ１，Ｄｎ２との一致回数をカウントすることも可能であるが、制御の簡略化を狙いとして、本実施例では実験値から求めた所定時間以上における一致点検出でｔ４を検出している。

次に、図３のフローチャートに基づき、本排気浄化装置の制御処理について説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１，２…）は各処理ステップを示す。

図３に示すように、まず、上流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１、下流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２、触媒温度Ｔｓ等本制御に必要な各種信号の取り込みを行い（Ｓ１）、次に移行する。Ｓ２では、触媒温度Ｔｓと目標アンモニア吸着量Ｘとの関係を規定するマップに基づき目標アンモニア吸着量Ｘを設定し、前回の尿素水噴射量Ｑからアンモニア吸着量Ａを算出する（Ｓ３）。

Ｓ４では、上流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１と下流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２からアンモニア消費量Ｂを算出し、アンモニア吸着量Ａとアンモニア消費量Ｂとの差分から実アンモニア吸着量Ｙを算出する（Ｓ５）。触媒還元効率ηとアンモニア吸着量と触媒温度との関係式を用いて、実アンモニア吸着量Ｙと触媒温度Ｔｓとから触媒還元効率ηを算出し（Ｓ６）、上流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１と触媒還元効率ηから基本尿素水噴射量Ｑ１を算出し（Ｓ７）、次に移行する。

Ｓ８の判定の結果、目標アンモニア吸着量Ｘが実アンモニア吸着量Ｙよりも大きな場合、両者の差分に基づき尿素水増大補正量Ｑｕを算出し（Ｓ９）、基本尿素水噴射量Ｑ１に補正量Ｑｕを加算して最終尿素水噴射量Ｑを算出する（Ｓ１０）。Ｓ８の判定の結果、Ｎｏの場合、両者の差分に基づき尿素水現象補正量Ｑｄを算出し（Ｓ１１）、基本尿素水噴射量Ｑ１に補正量Ｑｄを減算して最終尿素水噴射量Ｑを算出し（Ｓ１２）、次に移行する。

Ｓ１３の判定の結果、アンモニアスリップが発生していない場合、Ｓ１４に移行し、上流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１が下流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２よりも小さいか否か判定する。Ｓ１４の判定の結果、Ｎｏの場合、現時点アンモニアスリップが発生していないため、フラグに０を入れ（Ｓ１５）、最終尿素水噴射量Ｑに応じた噴射を行い（Ｓ１６）リターンする。

Ｓ１４の判定の結果、Ｙｅｓの場合、現時点アンモニアスリップが発生しているため、フラグに１を入れ（Ｓ１７）、噴射弁１３による尿素水噴射を禁止し（Ｓ１８）、ＥＧＲ制御弁９による排気還流を停止し（Ｓ１９）、タイマによるカウントを開始する（Ｓ２０）。Ｓ２１の判定の結果、カウント開始から所定時間以上経過していない場合は、リターンし、所定時間以上経過した場合はタイマをリセット（Ｓ２２）してＳ２３に移行する。尚、前記所定時間は、アンモニアスリップ発生から第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６の検出値と第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７の検出値とが最初に一致する期間を実験的に求めておき、この期間よりも長くなるように設定している。

Ｓ２３の判定の結果、上流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１が下流側ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２と一致していない場合、リターンし、一致している場合は、アンモニアスリップが解消し且つ触媒に吸着されているアンモニアも全て消費されているため、フラグに０を入れ（Ｓ２４）、リターンする。

次に、本実施例１に係る排気浄化装置の作用、効果を説明する。
第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７によるＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２が第１ＮＯ_Ｘ濃度ＮＯ_Ｘ濃度センサ６によるＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１よりも高いとき、アンモニアスリップ発生と判定するため、同一時期のＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１とＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ２とを比較判定するため、触媒４に作用する他の要因を排除することができ、単一の条件でアンモニアスリップ判定ができる。しかも、同一時期に検出された検出値で判定するため、判定の早期化を図れ、結果的に、尿素水の消費抑制及びアンモニアの大気放出による異臭防止が可能となる。

アンモニアスリップ発生と判定したとき、触媒４に吸着されているアンモニアがエンジン１から排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、尿素水の噴射を禁止し、且つＥＧＲ制御弁９による排気還流を禁止するため、エンジン１から排出されるＮＯ_Ｘを増加できることから、既に触媒に吸着されているアンモニアを早期に消費でき、アンモニアスリップの早期解消、及び噴射量制御におけるアンモニア吸着量の誤差を低減できる。

次に、図４に基づいて、実施例２を説明する。尚、実施例１と同様の機構は同様の符号を付している。実施例１との相違点は、実施例１では触媒４の上流側に第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ６を配置し、ＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１を検出していたのに対し、本実施例２ではエンジン１の運転状態から触媒４の上流側のＮＯ_Ｘ濃度を推定している点である。

実施例２の排気浄化装置は、実施例１と同様に、エンジン１に接続される排気通路２に、ＤＰＦ３、ＤＰＦ３の下流の排気通路２には選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒４が配置されている。排気通路２には、ＤＰＦ３の上流側に排気温度センサ５、触媒４の下流に第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ７が配置されると共に、触媒４には触媒温度センサ８が配置されている。また、ＥＧＲ制御弁９と、エンジン回転数センサ１０と、エンジン負荷センサ１１が設けられている。

ＥＣＵ１２は、噴射量制御部２１と、スリップ判定部２２とＮＯ_Ｘ濃度推定部２６とから構成する。噴射量制御部２１は、アンモニア吸着量算出部２３と、アンモニア消費量算出部２４と、実アンモニア吸着量算出部２５とから構成される。尚、エンジン回転数センサ１０とエンジン負荷センサ１１とＮＯ_Ｘ濃度推定部２６とがＮＯ_Ｘ濃度取得手段に相当する。

ＮＯ_Ｘ濃度推定部２６は、エンジン回転数と負荷との関係で決定されるＮＯ_Ｘ濃度のマップを予めＲＯＭに格納しており、このマップに基づき触媒４上流側のＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１を推定する。

次に、本実施例２に係る排気浄化装置の作用、効果を説明する。
エンジン１の回転数を検出する回転数センサ１０と、負荷センサ１１とに基づいてＮＯ_Ｘ濃度Ｄｎ１を推定するため、別途触媒４上流側にＮＯ_Ｘ濃度検出機構を設けることなく既存のエンジン制御用検出値を用いて精度の良いＮＯ_Ｘ濃度が推定できる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を付加して実施可能である。２層構造をもつ触媒やＮＨ_３吸着材を備えた排気浄化装置に適用することもかのうである。

本発明の実施例１に係るエンジンの排気浄化装置の構成を模式的に示す説明図である。 尿素水噴射禁止後のＮＯ_Ｘ濃度の水位を説明するタイムチャートである。 実施例に係るエンジンの排気浄化装置の制御処理についてのフローチャートである。 実施例２に係るエンジンの排気浄化装置の構成を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 排気通路
４ 選択還元型触媒
６ 第１ＮＯ_Ｘ濃度センサ
７ 第２ＮＯ_Ｘ濃度センサ
８ 触媒温度センサ
９ ＥＧＲ制御弁
１０ 回転数センサ
１１ 負荷センサ
１２ ＥＣＵ
２１ 噴射量制御部
２２ スリップ判定部

２３ アンモニア吸着量算出部
２４ アンモニア消費量算出部
２５ 実アンモニア吸着量算出部
２６ ＮＯ_Ｘ濃度推定部

Claims (5)

1. 排気通路に設けられた選択還元型ＮＯ_Ｘ触媒と、この触媒上流の排気中に尿素水を噴射する噴射弁と、前記触媒の温度に応じて尿素水の噴射量を制御する噴射量制御手段と、前記触媒下流に設けられ、ＮＯ_Ｘ濃度とアンモニア濃度とを合わせて検出可能なＮＯ_Ｘ濃度検出手段とを有するエンジンの排気浄化装置において、
   前記触媒よりも上流側のＮＯ_Ｘ濃度を検出或いは推定するＮＯ_Ｘ濃度取得手段と、
   前記噴射量制御手段による尿素水の噴射を実行しているとき、前記触媒に吸着されないアンモニアの発生を判定するスリップ判定手段とを有し、
   このスリップ判定手段は、前記ＮＯ_Ｘ濃度検出手段によるＮＯ_Ｘ濃度がＮＯ_Ｘ濃度取得手段によるＮＯ_Ｘ濃度よりも高いとき、アンモニアスリップ発生と判定することを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 前記スリップ判定手段がアンモニアスリップ発生と判定したとき、前記触媒に吸着されているアンモニアがエンジンから排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、前記噴射量制御手段による尿素水の噴射を禁止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
3. エンジンの排気通路に排気を還流するＥＧＲ制御手段を有し、
   前記スリップ判定手段がアンモニアスリップ発生と判定したとき、前記触媒に吸着されているアンモニアがエンジンから排出されるＮＯ_Ｘによって全て消費されるまでの所定期間、前記ＥＧＲ制御手段による排気還流を禁止することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置。
4. エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
   エンジンの負荷を検出する負荷検出手段とを有し、
   前記ＮＯ_Ｘ濃度取得手段は、エンジンの回転数と負荷に基づいてＮＯ_Ｘ濃度を推定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。
5. 前記噴射量制御手段は、尿素水噴射量に基づき前記触媒のアンモニア吸着量を算出するアンモニア吸着量算出手段と、
   前記ＮＯ_Ｘ濃度取得手段とＮＯ_Ｘ濃度検出手段との検出値に基づきＮＯ_Ｘと反応するアンモニア消費量を算出するアンモニア消費量算出手段と、
   前記算出されたアンモニア吸着量とアンモニア消費量とに基づき実アンモニア吸着量を算出する実アンモニア吸着量算出手段とを有し、
   この実アンモニア吸着量算出手段は、前回の実アンモニア吸着量を今回算出されたアンモニア吸着量に累積して今回の実アンモニア吸着量を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。