JP2013104346A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン1の排気通路26には、酸化触媒31、SCR触媒41と、還元剤を排気通路26内に供給する還元剤供給機構200と、排気通路26内に燃料を添加する燃料添加機構と、SCR触媒41で浄化される前のNOx濃度を検出する第1NOxセンサ130とが備えられている。制御装置80は、第1NOxセンサ130で検出されるNOx濃度に基づいて還元剤の添加量を制御する。そして、制御装置80は、燃料添加機構による燃料添加が停止から酸化触媒31でのNOx還元反応が収まるまでの期間が経過した後に還元剤添加を行う。
【選択図】図1
Description
他方、燃料添加が行われているときには、排気通路中に酸化剤として燃料が供給されるため、還元剤の添加は中断することが望ましい。しかし、このようにして還元剤の添加を中断すると、NOxを浄化するための還元剤の量が不足するため、NOx浄化率が低下するおそれがある。
以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第1実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
エンジン1には複数の気筒#1〜#4が設けられている。シリンダヘッド2には複数の燃料噴射弁4a〜4dが取り付けられている。これら燃料噴射弁4a〜4dは各気筒#1〜#4の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド2には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート6a〜6dとが各気筒#1〜#4に対応して設けられている。
排気通路26の途中には、排気圧を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ11が設けられている。同ターボチャージャ11の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁16との間の吸気通路3にはインタークーラ18が設けられている。このインタークーラ18によって、ターボチャージャ11の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
この間欠供給に際しては、予め定められた所定期間ST内に必要とされる尿素水添加量NTが、第1NOx濃度N1、機関回転速度NE、吸入空気量GA、及び第2排気温度TH2に基づいて算出される。そして、間欠供給実行時の添加間隔時間であって適宜設定された添加インターバルINTにて所定期間STを除する(ST/INT)ことにより、所定期間ST内での添加回数Nが算出される。そして、上記尿素水添加量NTを添加回数Nにて除する(NT/N)ことにより、添加1回当たりの尿素水添加量である単位尿素水添加量NTAが算出される。そしてこの単位尿素水添加量NTAが供給できるように尿素添加弁230の添加時間Tが設定される。そして、添加インターバルINT毎にその添加インターバルINT内において添加時間Tの間だけ尿素添加弁230が開弁されることにより、尿素水の間欠供給が行われる。なお、上記尿素水の間欠供給は、機関運転中は継続して行われ、機関運転が停止されると停止される。
一方、燃料添加の実行条件が成立しているときには(S100:YES)、尿素水添加が中止され(S110)、次に、燃料添加が実行される(S120)。
次に、経過時間Kの計測が開始される(S150)。この経過時間Kは、ステップS140にて燃料添加が中止されてからの経過時間を示す値である。
一方、尿素水添加の実行条件が成立するときには(S160:YES)、経過時間Kが判定時間A以上であるか否かが判定される(S170)。この判定時間Aは、予め実験等を通じて設定される値であり、燃料添加が中止されてから酸化触媒31でのNOxの還元反応が収まるまでの時間が設定されている。
一方、経過時間Kが判定時間A以上であるときには(S170:YES)、ステップS110で中止された尿素水添加が再開されて(S180)、本処理は一旦終了される。
機関運転中ではNOxが連続して発生するため、NOxを浄化するための尿素水添加は継続して行われる。
(1)第1NOxセンサ130で検出される第1NOx濃度N1に基づいて尿素水添加量NTを調整するようにしている。そして、排気通路26への燃料添加が停止した後に、尿素水添加を行うようにしている。従って、第1NOxセンサ130の検出値に基づく尿素水の添加量制御が適切に行えるようになる。そのため、燃料添加と尿素水添加とが行われるエンジン1において、NOx浄化率の低下を抑えることできるようになる。
(第2実施形態)
次に、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した第2実施形態について、図4〜図6を参照して説明する。
本処理が開始されるとまず、尿素水添加の中断回数Cが判定値B以上であるか否かが判定される(S200)。ここでは、この中断回数Cは、先の図2に示したステップS110での処理、つまり尿素水添加の中止処理が行われた回数を示すものである。
ステップS210では、中断回数Cに基づいて添加インターバルINTが可変設定される。この可変設定では、図5に示すように、中断回数Cが多いときほど添加インターバルINTは長くされる。
(3)尿素水添加の中断回数Cに応じて添加インターバルINTを可変設定することにより、尿素水を間欠供給するときの添加時間Tを変更するようにしている。従って、尿素水の不足度合に応じて、排気通路26に供給される尿素水の量を調整することができる。そのため、尿素水添加の中断に伴うNOx浄化率の低下を抑えることができるようになる。
・第1実施形態では、判定時間Aとして、燃料添加が中止されてから酸化触媒31でのNOxの還元反応が収まるまでの時間を設定した。そして、燃料添加の停止後、同判定時間Aが経過してから尿素水添加を再開するようにした。この他、燃料添加の停止後、上記判定時間Aよりも短い時間が経過した時点で尿素水添加を再開するようにしてもよい。この場合でも、尿素水の添加は少なくとも排気通路26への燃料添加が停止した後に行われるため、酸化触媒31で還元されるNO2の量が燃料添加の実行中に比べて少なくなっているときに、尿素水添加が行われる。従って、この変形例においても、酸化触媒31でのNOx還元反応に起因した第1NOxセンサ130の検出精度低下が抑えられた状態で、尿素水添加量NTを算出することができ、上記(1)と同様な効果を得ることができる。
・還元剤として尿素水を使用するようにしたが、この他の還元剤を使用するようにしてもよい。
Claims (5)
- 排気通路に設けられた酸化触媒と、同酸化触媒よりも下流に設けられて還元剤の添加によりNOxを浄化するNOx浄化触媒と、還元剤を排気通路内に供給する還元剤供給機構と、前記酸化触媒よりも上流の排気通路内に機関の燃料を添加する燃料添加機構と、前記NOx浄化触媒で浄化される前の排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサとを備え、同NOxセンサで検出されるNOx濃度に基づいて前記還元剤の添加量を制御する内燃機関の排気浄化装置において、
前記燃料添加機構による燃料添加が停止した後に、前記還元剤供給機構による還元剤添加を行う
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記燃料添加機構による燃料添加が停止から前記酸化触媒でのNOx還元反応が収まるまでの期間が経過した後に、前記還元剤供給機構による還元剤添加を行う
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記還元剤供給機構は、添加弁から還元剤を間欠供給するとともに、燃料添加が行われているときには還元剤添加を中断するものであり、
還元剤を間欠供給するときの添加時間が、還元剤添加の中断回数に応じて変更される
請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記中断回数が多いときほど前記添加時間は長くされる
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記中断回数に応じて前記添加時間が変更されるときには、還元剤の添加量が増量補正される
請求項3または4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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