JP2015101968A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、排気温度が高いときに、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、ＮＯＸに転化されるアンモニアの量を減少させることを課題とする。【解決手段】本発明は、内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒と、酸化触媒より下流の排気通路に配置されたＳＣＲ触媒と、酸化触媒より上流において排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、ＳＣＲ触媒より上流において排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する添加剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒が高温に曝されているときは、燃料添加弁によって燃料が添加された排気が添加剤添加弁に到達するタイミングで添加剤添加弁から添加剤を添加させるようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）と、アンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を排気中
に添加する添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。

内燃機関の排気浄化装置として、酸化触媒と、パティキュレートフィルタと、ＳＣＲ触媒と、を排気の流れ方向の上流側から順に配置したものが知られている。このような排気浄化装置は、パティキュレートフィルタ等を昇温させる場合に酸化触媒より上流の排気中に未燃燃料成分を添加するための燃料添加弁と、ＳＣＲ触媒にアンモニア（ＮＨ_３）を供給する場合にＳＣＲ触媒より上流の排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加するための添加剤添加弁と、を備えている。

上記したような排気浄化装置において、排気温度が高くなる場合に添加剤添加弁の冷却を目的として添加剤添加弁から添加剤を噴射させる場合がある。ここで、ＳＣＲ触媒は、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）へ酸化するための物質（たとえば、鉄（Ｆｅ）や銅（Ｃｕ）などの金属）を含む場合がある。このようなＳＣＲ触媒が高温に曝されているときに、添加剤添加弁の冷却を目的として添加剤が排気中に添加されると、ＮＨ_３と酸素（Ｏ_２）とが反応してＮＯ_Ｘが生成される可能性がある。また、ＳＣＲ触媒の下流に該ＳＣＲ触媒をすり抜けたＮＨ_３を酸化するための触媒（以下「ＡＳＣ」と称する）が配置された構成において、添加剤添加弁の冷却を目的として添加剤が排気中に添加されると、ＳＣＲ触媒をすり抜けたＮＨ_３がＡＳＣにおいて高温下で酸化されることになるため、ＮＯ_Ｘが生成され易い。

上記したような問題に対し、添加剤添加弁の冷却を目的とした添加剤の添加が行われる場合に、内燃機関から排出されるＮＯ_Ｘの量を増加させることで、ＮＯ_Ｘの還元に消費されるＮＨ_３を増加させる方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−１４４９３８号公報 特開２００９−０８５１７８号公報 特開２０１１−１４９３６６号公報

上記した従来の方法によれば、ＳＣＲ触媒をすり抜けるＮＨ_３を減少させることができるが、内燃機関の運転状態を変更する必要がある。そのため、内燃機関の運転条件によっては該内燃機関から排出されるＮＯ_Ｘの量を増加させることができず、添加剤の添加が制約される可能性がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、酸化触媒と、排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する添加剤添加弁と、ＳＣＲ触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、排気温度が高いときに、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、ＮＯ_Ｘに転化されるアンモニアの量を減少させることができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒と、酸化触媒より下流の排気通路に配置された選択還元型触媒と、酸化触媒より上流において排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、選択還元型触媒より上流において排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する添加剤添加弁と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒が高温に曝されているときは、添加剤添加弁から添加剤を添加するタイミングを、燃料添加弁から燃料が添加された排気が添加剤添加弁の位置に到達するタイミングに同期させるようにした。

詳細には、本発明は、内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒と、
前記酸化触媒より下流に配置された選択還元型触媒と、
前記酸化触媒より上流において排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、
前記酸化触媒と前記選択還元型触媒との間の排気通路において排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する添加剤添加弁と、
排気の温度が所定温度より高い場合は、前記燃料添加弁によって燃料が添加された排気が前記添加剤添加弁に到達するタイミングで該添加剤添加弁から添加剤を添加させる制御手段と、
を備えるようにした。

燃料添加弁により燃料が添加された排気（燃料添加弁が燃料を添加するときに該燃料添加弁の位置を通る排気）は、酸化触媒を経由した後に添加剤添加弁が配置された部分の排気通路を通り、次いでＳＣＲ触媒に流入する。前記した排気が酸化触媒を経由した際に、排気中の酸素（Ｏ_２）の少なくとも一部が添加燃料の酸化に消費される。その結果、酸化触媒から流出する際の排気に含まれるＯ_２の量は、酸化触媒へ流入する際の排気に含まれるＯ_２の量より少なくなる。

Ｏ_２含有量の少ない排気が添加剤添加弁に到達した時点で該添加剤添加弁から添加剤が排気中へ添加されると、Ｏ_２の含有量が少なく且つ添加剤を含有した排気が生成される。このような排気がＳＣＲ触媒へ流入すると、ＳＣＲ触媒において排気中のＯ_２と反応するＮＨ_３の量が減少する。その結果、ＳＣＲ触媒においてＮＯ_Ｘに転化されるＮＨ_３の量を少なくすることができる。

したがって、本発明によれば、排気温度が高いときに、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、ＳＣＲ触媒においてＮＯ_Ｘに転化されるＮＨ_３の量を少なくすることができる。

また、ＳＣＲ触媒より下流の排気通路にＡＳＣが配置される構成においては、ＳＣＲ触媒をすり抜けたＮＨ_３が排気中のＯ_２と反応して窒素（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に分解されるが、排気温度が高いときはＮ_２がさらに酸化されてＮＯ_Ｘを生成する可能性がある。これに対し、Ｏ_２含有量の少ない排気が添加剤添加弁に到達した時点で該添加剤添加弁から添加剤が排気中へ添加されると、ＮＨ_３がＡＳＣに到達した際の排気に含まれるＯ_２の量が少なくなるため、Ｎ_２の酸化量が減少する。その結果、ＡＳＣにおいてＮＯ_Ｘに転化されるＮＨ_３の量を少なくすることもできる。

したがって、本発明によれば、ＳＣＲ触媒の下流にＡＳＣが配置される構成において、排気温度が高いときに、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、ＡＳＣでＮＯ_Ｘに転化されるＮＨ_３の量を少なくすることもできる。

ここで、添加剤の添加機会が燃料添加弁の添加時期に制限されると、添加剤の添加機会が少なくなることが懸念されるが、排気温度が高いときは燃料添加弁の冷却を目的とした
燃料添加が定期的に実施されるため、その時期に合わせて添加剤の添加が実施されれば、添加剤の添加機会が少なくなることが回避される。

また、本発明における所定温度は、ＳＣＲ触媒においてＮＨ_３の酸化反応が支配的になると考えられる最小の温度、或いはＳＣＲ触媒の下流に配置されたＡＳＣにおいてＮＨ_３をＮＯ_Ｘ化する反応が支配的になると考えられる最小の温度である。

ここで、ＳＣＲ触媒においては、以下の（１）乃至（３）の化学反応式が成立する。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・（１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ・・・（３）
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）

ＳＣＲ触媒へ流入する排気の温度が所定温度以下である場合は、前記（１）乃至（３）の化学反応式に示す反応（以下、「第一の反応」と称する）が支配的になると考えられる。そのため、排気中のＮＯ_Ｘと反応するＮＨ_３の量が多くなるとともに、排気中のＯ_２と反応するＮＨ_３の量が少なくなる。

一方、ＳＣＲ触媒へ流入する排気の温度が所定温度より高い場合は、前記（４）の化学反応式に示す反応（以下、「第二の反応」と称する）が支配的になると考えられる。そのため、排気中のＮＯ_Ｘと反応するＮＨ_３の量が少なくなるとともに、排気中のＯ_２と反応するＮＨ_３の量が多くなる。

したがって、ＳＣＲ触媒へ流入する排気の温度が所定温度より高い場合に、燃料添加弁により燃料が添加された排気が添加剤添加弁に到達するタイミングで該添加剤添加弁から添加剤が添加されると、前記第二の反応を抑制することができる。その結果、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯ_Ｘの量を少なく抑えることができる。

次に、ＡＳＣにおいては、以下の（５）又は（６）の化学反応式が成立する。
２ＮＨ_３＋３Ｏ_２→Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・（５）
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ・・・（６）

ＡＳＣへ流入する排気の温度が所定温度以下である場合は、前記（５）の化学反応式に示す反応（以下、「第三の反応」と称する）が支配的になると考えられる。一方、ＡＳＣへ流入する排気の温度が所定温度より高い場合は、前記（６）の化学反応式に示す反応（以下、「第四の反応」と称する）が支配的になると考えられる。

したがって、ＡＳＣへ流入する排気の温度が所定温度より高い場合に、燃料添加弁により燃料が添加された排気が添加剤添加弁に到達するタイミングで該添加剤添加弁から添加剤が添加されると、前記第四の反応によりＮＯ_Ｘ化されるＮＨ_３の量を少なく抑えることができる。その結果、ＡＳＣから流出するＮＯ_Ｘの量を少なく抑えることができる。

本発明によれば、排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、酸化触媒と、排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する添加剤添加弁と、ＳＣＲ触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、排気温度が高いときに、内燃機関の運転状態に影響を与えることなく、ＮＯ_Ｘに転化されるアンモニアの量を少なくすることができる。

本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 本実施例における冷却制御の実行方法を示すタイミングチャートである。 燃料の添加周期が長い場合における尿素水溶液の添加周期と添加量との関係を示すタイミングチャートである。 燃料の添加周期が短い場合における尿素水溶液の添加周期と添加量との関係を示すタイミングチャートである。 冷却制御においてＥＣＵが実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。排気通路２の途中には、第一触媒ケーシング３と第二触媒ケーシング４が上流側から直列に配置されている。

第一触媒ケーシング３は、筒状のケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを内装している。その際、酸化触媒は、パティキュレートフィルタの上流に配置される触媒担体に担持されてもよく、或いはパティキュレートフィルタに担持されてもよい。

第二触媒ケーシング４は、筒状のケーシング内に、選択還元型触媒（ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒）が担持された触媒担体を収容する。前記触媒担体は、た
とえば、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼等から形成されるハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分（担体）をコーティングしたものである。なお、第二触媒ケーシング４におけるＳＣＲ触媒の下流には、酸化触媒が担持された触媒担体が配置されてもよい。その場合の酸化触媒は、後述する添加剤添加弁６からＳＣＲ触媒へ供給される添加剤のうち、ＳＣＲ触媒をすり抜けた添加剤を酸化する触媒（ＡＳＣ）である。

前記第一触媒ケーシング３より上流の排気通路２には、燃料を排気中へ添加（噴射）する燃料添加弁５が配置されている。第一触媒ケーシング３と第二触媒ケーシング４との間の排気通路２には、アンモニア（ＮＨ_３）又はＮＨ_３の前駆体である添加剤を排気中へ添加（噴射）するための添加剤添加弁６が配置されている。添加剤添加弁６から添加される添加剤は、ＮＨ_３ガス、又は尿素やカルバミン酸アンモニウム等の水溶液である。本実施例では、当該添加剤として尿素水溶液を用いるものとする。

添加剤添加弁６から尿素水溶液が噴射されると、該尿素水溶液が排気とともに第二触媒ケーシング４へ流入する。その際、尿素水溶液が排気の熱を受けて熱分解され、又はＳＣＲ触媒により加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、ＮＨ_３が生成される。このようにして生成されたＮＨ_３は、ＳＣＲ触媒に吸着又は吸蔵される。ＳＣＲ触媒に吸着又は吸蔵されたＮＨ_３は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）と反応して窒素（Ｎ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）を生成する。つまり、ＮＨ_３は、ＮＯ_Ｘの還元剤として機能する。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。ＥＣ
Ｕ１０には、第一排気温度センサ７、ＮＯ_Ｘセンサ８、第二排気温度センサ９、クランクポジションセンサ１１、アクセルポジションセンサ１２、及びエアフローメータ１３等の各種センサが電気的に接続されている。

第一排気温度センサ７は、第一触媒ケーシング３と第二触媒ケーシング４の間の排気通路２に配置され、第二触媒ケーシング４へ流入する排気の温度に相関する電気信号を出力する。ＮＯ_Ｘセンサ８は、第二触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第二触媒ケーシング４から流出するＮＯ_Ｘの量（以下、「ＮＯ_Ｘ流出量」と称する）に相関する電気信号を出力する。第二排気温度センサ９は、第二触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第二触媒ケーシング４から流出する排気の温度と相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１１は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１２は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。エアフローメータ１３は、内燃機関１に吸入される空気の量（質量）に相関する電気信号を出力する。

ＥＣＵ１０に、内燃機関１に取り付けられた各種機器（たとえば、燃料噴射弁等）、燃料添加弁５、添加剤添加弁６等と電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の各種機器、燃料添加弁５、及び添加剤添加弁６を電気的に制御する。たとえば、ＥＣＵ１０は、内燃機関１の燃料噴射制御等の既知の制御に加え、排気温度が高いときに添加剤添加弁６の冷却制御を実行する。以下では、本実施例における添加剤添加弁６の冷却制御について説明する。

排気温度が高いときは、添加剤添加弁６が高温な雰囲気に曝されるため、添加剤添加弁６の周辺において尿素水溶液の一部が結晶化やデポジット化して付着してしまい、尿素水溶液の噴霧形成が阻害されたり、不均一になったり等の弊害が生じる可能性がある。これに対し、排気温度が高いときに、添加剤添加弁６から定期的に尿素水溶液を添加させ、尿素水溶液により添加剤添加弁６を冷却させる方法が考えられる。

ところで、排気温度が高いときは、ＳＣＲ触媒の雰囲気も高温になるため、ＳＣＲ触媒においてＮＨ_３が酸化されてＮＯ_Ｘが生成される可能性がある。また、ＳＣＲ触媒の温度が高いときは、該ＳＣＲ触媒のＮＨ_３吸着能力が低くなるため、ＳＣＲ触媒をすり抜けるＮＨ_３が多くなる可能性もある。ＳＣＲ触媒をすり抜けるＮＨ_３の量（ＮＨ_３スリップ量）が多くなると、ＡＳＣにおいて酸化されるＮＨ_３の量が多くなる。ここで、ＡＳＣの雰囲気が適温であるときは、ＮＨ_３が窒素（Ｎ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）に分解されるが、ＡＳＣの雰囲気が適温より高いときは、ＮＨ_３から分解されたＮ_２がさらに酸化されてＮＯ_Ｘが生成される可能性がある。

そこで、本実施例の冷却制御では、ＥＣＵ１０は、排気温度が所定温度より高いときは、燃料添加弁５によって燃料が添加された排気が添加剤添加弁６に到達するタイミングで該添加剤添加弁６から排気へ尿素水溶液を添加させるようにした。ここでいう「所定温度」は、ＳＣＲ触媒においてＮＨ_３の酸化反応が支配的になる最小の温度である。

ここで、ＳＣＲ触媒において、以下の（１）乃至（３）の化学反応式が成立する。
４ＮＯ＋４ＮＨ_３＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・（１）
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・（２）
６ＮＯ_２＋８ＮＨ_３→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ・・・（３）
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ・・・（４）

よって、前記所定温度は、前記（４）の化学反応式に示す反応（第二の反応）が支配的になると考えられる最小の温度（たとえば、４５０〜５００℃）に設定されればよい。

また、ＳＣＲ触媒の下流にＡＳＣが配置される場合は、ＡＳＣにおいて、以下の（５）又は（６）の化学反応式が成立する。
２ＮＨ_３＋３Ｏ_２→Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・（５）
ＮＨ_３＋Ｏ_２→ＮＯ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ・・・（６）

よって、ＳＣＲ触媒の下流にＡＳＣが配置される場合は、前記所定温度は、前記（６）の化学反応式に示す反応（第四の反応）が支配的になると考えられる最小の温度（たとえば、４５０〜５００℃）に設定されてもよい。

次に、尿素水溶液の添加タイミングについて図２に基づいて説明する。図２は、燃料添加弁５の燃料添加信号と、添加剤添加弁６周辺のＯ_２濃度と、添加剤添加弁６の添加信号との関係を示すタイミングチャートである。

排気温度が高いときは、添加剤添加弁６と同様に燃料添加弁５も冷却する必要があるため、燃料添加弁５から排気中へ定期的に燃料が添加される。燃料添加弁５から添加された燃料は、第一触媒ケーシング３へ流入し、酸化触媒において排気中のＯ_２と反応する。その結果、燃料添加弁５から添加された燃料を含む排気が第一触媒ケーシング３を経由すると、該排気に含まれるＯ_２の量が消費され、Ｏ_２濃度が小さくなる。そして、Ｏ_２濃度が小さい排気が添加剤添加弁６の位置に到達するタイミングに同期して添加剤添加弁６から尿素水溶液が添加されると、尿素水溶液を含み且つＯ_２の含有量が少ない排気が生成される。

その結果、尿素水溶液（又は、尿素水溶液が排気中で熱分解されて生成されるＮＨ_３）がＳＣＲ触媒へ到達したときに、ＳＣＲ触媒に存在するＯ_２の量が少なくなる。よって、ＳＣＲ触媒においてＯ_２と反応するＮＨ_３の量が少なくなり、ＮＨ_３に由来したＮＯ_Ｘの生成量が少なくなる。同様に、ＳＣＲ触媒をすり抜けた尿素水溶液（又は、尿素水溶液が排気中で熱分解されて生成されたＮＨ_３や尿素水溶液がＳＣＲ触媒で加水分解されて生成されるＮＨ_３）がＡＳＣへ到達したときに、ＡＳＣに存在するＯ_２の量も少なくなる。よって、ＡＳＣにおいてＯ_２と反応するＮＨ_３（詳細には、ＮＨ_３から分解したＮ_２）の量が少なくなり、ＮＨ_３に由来したＮＯ_Ｘの生成量が少なくなる。

ところで、燃料添加弁５の冷却に適した燃料の添加周期と、添加剤添加弁６の冷却に適した尿素水溶液の添加周期とは必ずしも一致しない。そのため、燃料の添加周期が長くなる場合は添加剤添加弁６から一回あたりに添加される尿素水溶液の量を増加（図３を参照）させ、燃料の添加周期が短くなる場合は添加剤添加弁６から一回あたりに添加される尿素水溶液の量を減少（図４を参照）させるようにしてもよい。要は、一定期間（添加周期に比して長い期間）に添加される尿素水溶液の総量が一定となるように一回あたりの尿素水溶液の添加量が調整されればよい。

以下、本実施例における冷却制御の実行手順について図５に沿って説明する。図５は、ＥＣＵ１０によって周期的に実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されており、内燃機関１が運転されているときにＥＣＵ１０（ＣＰＵ）によって周期的に実行される。なお、この処理ルーチンの実行周期は、燃料添加弁５による燃料添加周期に比して短く設定されるものとする。

図５の処理ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１の処理において、排気温度が所定温度（たとえば、５００℃）より高いか否かを判別する。Ｓ１０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０２の処理へ進む。

Ｓ１０２の処理では、燃料添加弁５の次回の燃料添加タイミングを読み込む。この燃料添加タイミングは、前回の燃料添加タイミングと燃料添加周期とに基づいて決定される。燃料添加周期は、排気温度が高くなるほど短く設定される。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ１０は、次回の燃料添加タイミングにおいて燃料添加弁５の位置を通過する排気が添加剤添加弁６の位置に到達するまでに要する時間（以下、「ディレイ時間」と称する）を演算する。ディレイ時間は、燃料添加弁５の位置から添加剤添加弁６の位置までの排気通路２の容積及び第一触媒ケーシング３の容積の総和と、排気の流速と、排気の温度と、をパラメータとして演算することができる。排気の流速は、エアフローメータ１３の測定値（吸入空気量）と、機関回転速度と、をパラメータとして演算することができる。

Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０３の処理で算出されたディレイ時間（又は、燃料添加周期）と排気温度とをパラメータとして、尿素水溶液の添加量（一回あたりの添加量）を演算する。その際、ＥＣＵ１０は、ディレイ時間が長くなるほど（又は、燃料添加周期が長くなるほど）、且つ、排気温度が高くなるほど、一回あたりの尿素水溶液の添加量を多く設定する。

Ｓ１０５の処理では、燃料添加弁５の次回の燃料タイミングから前記ディレイ時間が経過したときに、前記Ｓ１０４の処理で設定された量の尿素水溶液が排気中に添加されるように、前記添加剤添加弁６を制御する。

このようにＥＣＵ１０が図５の処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。その結果、排気温度が所定温度より高いときに添加剤添加弁６の冷却を目的とした尿素水溶液の添加が実施されても、ＳＣＲ触媒においてＯ_２と反応するＮＨ_３の量を少なく抑えることができる。また、ＳＣＲ触媒の下流にＡＳＣが配置される構成においては、排気温度が所定温度より高いときに添加剤添加弁６の冷却を目的とした尿素水溶液の添加が実施されても、ＡＳＣにおいてＮＯ_Ｘ化されるＮＨ_３の量を少なく抑えることもできる。さらに、本実施例の冷却制御によれば、内燃機関１の運転状態に影響を与えることなく、ＳＣＲ触媒又はＡＳＣにおいてＮＯ_Ｘ化されるＮＨ_３の量を少なく抑えることができる。

なお、本実施例では、添加剤添加弁６の冷却を目的とした尿素水溶液の添加が行われる場合を例に挙げたが、ＳＣＲ触媒におけるＮＯ_Ｘの浄化（還元）を目的とした尿素水溶液の添加が行われる場合において、燃料添加弁５が燃料を添加するときに該燃料添加弁５の位置を通過する排気が添加剤添加弁６の位置に到達するタイミングで尿素水溶液を添加させてもよい。

また、本実施例では、燃料添加弁５が燃料を添加するときに該燃料添加弁５の位置を通過する排気が添加剤添加弁６の位置に到達するタイミングで尿素水溶液を添加させる例について述べたが、内燃機関１から排出される排気のＯ_２濃度が所定値以下になるときに尿素水溶液を添加させてもよい。さらに、燃料添加弁５が燃料を添加するときに該燃料添加弁５の位置を通過する排気が添加剤添加弁６の位置に到達するタイミングと、内燃機関１から排出される排気のＯ_２濃度が所定値以下になるタイミングとの少なくとも一方において、添加剤添加弁６から尿素水溶液を添加させてもよい。このような方法によれば、尿素水溶液を添加するタイミングの自由度を高めることができる。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 第一触媒ケーシング
４ 第二触媒ケーシング
５ 燃料添加弁
６ 添加剤添加弁
７ 第一排気温度センサ
８ ＮＯ_Ｘセンサ
９ 第二排気温度センサ
１０ ＥＣＵ
１１ クランクポジションセンサ
１２ アクセルポジションセンサ
１３ エアフローメータ

Claims (1)

1. 内燃機関の排気通路に配置された酸化触媒と、
   前記酸化触媒より下流に配置された選択還元型触媒と、
   前記酸化触媒より上流において排気中に燃料を添加する燃料添加弁と、
   前記酸化触媒と前記選択還元型触媒との間の排気通路において排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である添加剤を添加する添加剤添加弁と、
   排気の温度が所定温度より高い場合は、前記燃料添加弁によって燃料が添加された排気が前記添加剤添加弁に到達するタイミングで該添加剤添加弁から添加剤を添加させる制御手段と、
   を備える内燃機関の排気浄化装置。

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