JP2019157667A - 排気浄化装置、車両および排気浄化制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気管内の昇温に起因してＮＯｘ選択還元型触媒から還元剤が脱離することを抑制することが可能な排気浄化装置、車両および排気浄化制御装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、内燃機関から生じた排気ガスが流れる排気管と、排気管内に配置され、還元剤を吸着することで排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、排気ガスが流れる排気方向においてＮＯｘ選択還元型触媒よりも排気管内の上流側に配置され、排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、排気管から内燃機関の吸気管に戻す排気ガスの流量を調整する調整部と、ＮＯｘ選択還元型触媒の還元剤の吸着量に応じて、還元剤と、排気ガスに含まれる窒素酸化物との還元作用が促進されるように調整部を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、排気浄化装置、車両および排気浄化制御装置に関する。
従来、内燃機関で生じた排気ガスに含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という）を浄化処理するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、当該ＮＯｘを還元処理するＮＯｘ選択還元型触媒とを有する排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＮＯｘ選択還元型触媒は、排気管内に供給された前駆体（例えば、尿素水）から発生した還元剤（例えば、アンモニア）を吸着し、吸着したアンモニアにより排気ガスに含まれるＮＯｘを還元する。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、ＮＯｘ選択還元型触媒が非活性化領域となる低温時においてＮＯｘを吸蔵する性質を有する。そのため、当該低温時でもＮＯｘが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒により吸蔵され、その後還元される。このように、ＮＯｘ選択還元型触媒とともにＮＯｘ吸蔵還元型触媒を排気浄化装置に用いた場合、当該排気浄化装置における排気浄化処理を効果的に行うことができる。
特開２０１６−１２５３９０号公報
ところで、排気浄化装置には、粒子状物質を捕集する捕集部が設けられる場合がある。この捕集部に流入する排気を昇温することで捕集された粒子状物質を燃焼させる再生処理を行うと、排気浄化装置内が昇温する。排気浄化装置（排気管）内が昇温すると、ＮＯｘ選択還元型触媒からアンモニアが脱離するという問題が生じるので、排気浄化装置内を昇温する際に、ＮＯｘ選択還元型触媒からアンモニアをできるだけ減少させることが好ましい。
しかしながら、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量が少ない場合、排気ガスに含まれるＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されてしまうので、排気ガスに含まれるＮＯｘにより、ＮＯｘ選択還元型触媒のアンモニアを減少させることができない。その結果、ＮＯｘ選択還元型触媒からアンモニアがなおも脱離してしまう問題が生じる。
本開示の目的は、排気管内の昇温に起因してＮＯｘ選択還元型触媒から還元剤が脱離することを抑制することが可能な排気浄化装置、車両および排気浄化制御装置を提供することである。
本開示に係る排気浄化装置は、
内燃機関から生じた排気ガスが流れる排気管と、
前記排気管内に配置され、還元剤を吸着することで前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、
前記排気ガスが流れる排気方向において前記ＮＯｘ選択還元型触媒よりも前記排気管内の上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
前記排気管から前記内燃機関の吸気管と前記排気管とを接続し、前記排気管内の前記排気ガスを前記吸気管に再循環させる再循環経路部と、
前記再循環経路部で再循環する前記排気ガスの流量を調整する調整部と、
前記ＮＯｘ選択還元型触媒の前記還元剤の吸着量に応じて、前記還元剤と、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物との還元作用が促進されるように前記調整部を制御する制御部と、
を備える。
本開示に係る車両は、
上記した排気浄化装置を備える。
本開示に係る排気浄化制御装置は、
内燃機関から生じた排気ガスが流れる排気管と、前記排気管内に配置され、還元剤を吸着することで前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、前記排気ガスが流れる排気方向において前記ＮＯｘ選択還元型触媒よりも前記排気管内の上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記排気管から前記内燃機関の吸気管と前記排気管とを接続し、前記排気管内の前記排気ガスを前記吸気管に再循環させる再循環経路部と、を有する排気浄化装置の排気浄化制御装置であって、
前記再循環経路部で再循環する前記排気ガスの流量を調整する調整部と、
前記ＮＯｘ選択還元型触媒の前記還元剤の吸着量に応じて、前記還元剤と、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物との還元作用が促進されるように前記調整部を制御する制御部と、
を備える。
本開示によれば、排気管内の昇温に起因してＮＯｘ選択還元型触媒から還元剤が脱離することを抑制することができる。
本開示の実施の形態に係る排気浄化装置が適用された内燃機関の排気系を示す概略構成図である。 ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵効率の温度変化を示す図である。 ＮＯｘ選択還元型触媒におけるＮＯｘ浄化率の温度変化を示す図である。 排気浄化装置における浄化制御の動作例を示すフローチャートである。 再循環経路部における排気ガス流量制御の動作例を示すフローチャートである。
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る排気浄化装置１００が適用された内燃機関１の排気系を示す概略構成図である。
図１に示すように、内燃機関１は、車両Ｖに搭載される、例えばディーゼルエンジンであり、内燃機関１で生じた排気ガスを大気中に導くための排気浄化装置１００が設けられている。排気浄化装置１００は、吸気管１１０と、排気管１２０と、第１温度検出部１３０と、第２温度検出部１４０と、尿素水噴射部１５０と、再循環経路部１６０と、制御部３００とを備えている。
吸気管１１０には、図示しない吸気バルブが設けられており、制御部３００の制御の下、吸気バルブが開かれることにより、吸気管１１０は、内燃機関１に外気を吸気する。
排気管１２０は、内燃機関１から生じた排気ガスが流れる。排気管１２０には、排気ガスが流れる方向（図示左から右へ向かう方向、以下、「排気方向」という）の上流側から順に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０、捕集部の一例としてのＤＰＦ（ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ）２２０、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０等が設けられている。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、排気方向においてＤＰＦ２２０およびＮＯｘ選択還元型触媒２３０よりも排気管１２０内の上流側に配置され、排気ガス中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）を吸蔵する。
具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０は、排気温度が吸蔵温度であり、かつ、排気空燃比がリーン状態である場合、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵する。吸蔵温度の範囲は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０が非活性化領域となる温度を含む。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０に吸蔵されたＮＯｘは、制御部３００の制御の下、排気空燃比がリッチ状態とされることにより、排気ガス中の炭化水素および一酸化炭素と反応して還元される。
ＤＰＦ２２０は、自身を通過する排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する。ＤＰＦ２２０では、制御部３００の制御の下、捕集された粒子状物質を燃焼する再生処理が実行されることで、当該粒子状物質が除去される。具体的には、制御部３００の制御により、内燃機関１のシリンダ内へのポスト噴射や排気管１２０内への燃料供給が行われることで、例えば図示しない酸化触媒に炭化水素が供給され、当該酸化触媒で酸化反応が生じ、排気管１２０の排気ガスの温度が上昇する。そして、温度が上昇した排気ガスがＤＰＦ２２０に流入することで粒子状物質が燃焼される。
ＮＯｘ選択還元型触媒２３０は、排気管１２０におけるＤＰＦ２２０の下流側に配置され、尿素水噴射部１５０により噴射された尿素水に基づいて生成された還元剤の一例としてのアンモニアを吸着する。ＮＯｘ選択還元型触媒２３０は、吸着したアンモニアと、自身を通過する排気ガス中に含まれるＮＯｘとを反応させることで、当該ＮＯｘを還元する。
第１温度検出部１３０は、排気方向におけるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０よりも上流側に配置され、排気管１２０におけるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の手前部分の温度を検出する。
第２温度検出部１４０は、排気方向におけるＮＯｘ選択還元型触媒２３０よりも上流側に配置され、排気管１２０におけるＮＯｘ選択還元型触媒２３０の手前部分の温度を検出する。
尿素水噴射部１５０は、排気管１２０におけるＮＯｘ選択還元型触媒２３０よりも上流側に配置されている。尿素水噴射部１５０により、尿素水が排気管１２０内に供給されると、排気管１２０内の温度により尿素水が加水分解されて、アンモニアが生成される。そして、アンモニアがＮＯｘ選択還元型触媒２３０に吸着する。
再循環経路部１６０は、排気管１２０から分岐して排気管１２０内の排気ガスを吸気管１１０に向けて再循環させる経路であり、吸気管１１０と排気管１２０とに接続されている。
再循環経路部１６０には、再循環経路部１６０を介して排気管１２０から吸気管１１０に戻す排気ガスの流量を調整する調整部１６１が設けられている。調整部１６１は、制御部３００の制御の下、排気ガスの流路を開放状態から閉塞状態に遷移させることで、排気管１２０から吸気管１１０へ戻す排気ガスの流量を調整する。
制御部３００は、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であって、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。制御部３００は、予め設定されたプログラムに基づいて、ＤＰＦ２２０に捕集された粒子状物質を燃焼させる再生処理、排気管１２０内の排気空燃比をリッチ状態にするリッチ処理、再循環経路部１６０の排気ガスの流量を調整する処理等を実行する。制御部３００は、本開示の「排気浄化制御装置」に対応する。
制御部３００は、ＤＰＦ２２０の再生処理を実行する際、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアの吸着量を推定する。そして、制御部３００は、推定したアンモニアの推定吸着量に応じて、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０に吸着するアンモニアと、排気ガスに含まれるＮＯｘとの還元作用が促進されるように、調整部１６１を制御する。制御部３００は、本開示の「推定部」に対応する。
より詳細には、制御部３００は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘの吸蔵量を推定し、アンモニアの吸着量が所定目標量より多い場合、推定した推定吸蔵量に基づいて、調整部１６１を制御するか否かについて判定する。推定吸蔵量がＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の所定吸蔵量未満である場合、制御部３００は、再循環経路部１６０における排気ガスの流量を減少させるように調整部１６１を制御する。所定目標量は、例えば再生処理時にＮＯｘ選択還元型触媒２３０におけるアンモニアのスリップ濃度が目標値以下となるアンモニアの量である。
アンモニアの推定吸着量は、以下の式（１）により推定される。
アンモニアの推定吸着量＝アンモニアの前回吸着量＋供給アンモニア量−消費アンモニア量−アンモニア脱離量・・・（１）
供給アンモニア量は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０に供給したアンモニアの量であり、尿素水噴射部１５０により噴射された尿素水の量に基づいて算出される。
消費アンモニア量は、ＮＯｘの浄化反応で消費されたアンモニアの量であり、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０を通過したＮＯｘの量、第２温度検出部１４０の温度検出結果、排気ガスの流量、ＮＯｘ内におけるＮＯ２の比率、および、アンモニアの吸着量に基づいて算出される。
ＮＯｘ選択還元型触媒２３０を通過したＮＯｘの量は、図示しないセンサ等に基づいて検出される。ＮＯｘ内におけるＮＯ２の比率は、エンジン回転数と燃料噴射量に基づいたマップにＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘ吸蔵量や温度による補正を行うことで推定される。アンモニアの前回吸着量は、式（１）により前回算出されたアンモニアの現在吸着量である。
アンモニア脱離量は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０から脱離したアンモニアの量であり、アンモニアの吸着量、第２温度検出部１４０の温度検出結果、排気ガスの流量に基づいて算出される。
ＮＯｘの推定吸蔵量は、以下の式（２）により推定される。
ＮＯｘの吸蔵量＝Ａ＋Ｂ×Ｃ−Ｄ−Ｅ・・・（２）
Ａ：ＮＯｘの既吸蔵量
Ｂ：ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の上流側のＮＯｘ濃度
Ｃ：ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘ吸蔵効率
Ｄ：ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０から排出されるＮＯｘの量
Ｅ：ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０から還元されるＮＯｘの量
ＮＯｘの既吸蔵量は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０に既に吸蔵されているＮＯｘの量であり、例えば前回推定されたＮＯｘの吸蔵量の推定値が用いられる。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の上流側のＮＯｘ濃度は、排気管１２０内におけるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の上流側の、排気ガス中のＮＯｘ濃度であり、例えば、図示しないセンサにより検出されたＮＯｘ濃度が用いられる。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘ吸蔵効率は、第１温度検出部１３０の温度検出結果、排気ガスの流量、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の上流側のＮＯｘ濃度、および、ＮＯｘの既吸蔵量等に基づいて算出される。排気ガスの流量は、排気管１２０内に流れ込む排気ガスの量であり、図示しないセンサ等により検出される。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０から排出されるＮＯｘの量は、第１温度検出部１３０の温度検出結果およびＮＯｘの既吸蔵量等に基づいて算出される。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０から還元されるＮＯｘの量は、第１温度検出部１３０の温度検出結果、排気ガスの流量、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の既吸蔵量および排気空燃比等に基づいて算出される。排気空燃比は、排気管１２０内の燃料噴射量等に基づいて算出される。
ここで、排気管１２０内が、再生処理等に起因して昇温すると、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０からアンモニアが脱離するという問題が生じるので、排気管１２０内が昇温する際に、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０からアンモニアをできるだけ減少させることが好ましい。
しかしながら、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘ吸蔵量が少ない場合、排気ガスに含まれるＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０に吸蔵されてしまうので、排気ガスに含まれるＮＯｘにより、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを減少させることができない。その結果、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０からアンモニアがなおも脱離してしまう問題が生じる。
そこで、本実施の形態では、このような場合に、再循環経路部１６０における排気ガスの流量を減少させるように調整部１６１を制御するので、再循環経路部１６０によって吸気管１１０に戻される排気ガスが減少する。当該排気ガスには、ＮＯｘが含まれているので、調整部１６１を制御することで排気管１２０を流れる排気ガスのＮＯｘの濃度が上昇する。
これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘの吸蔵量を増大させつつ、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０に吸着されたアンモニアを排気ガスに含まれるＮＯｘとの浄化反応によって減少させることができる。
その結果、再生処理等に起因して排気管１２０内の温度が昇温する際、排気ガスに含まれるＮＯｘによって、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを減少させることができ、ひいては昇温に起因したアンモニアの脱離を抑制することができる。
また、制御部３００は、第１温度検出部１３０の検出結果に基づいて、調整部１６１を制御するか否かについて判定しても良い。図２は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０におけるＮＯｘ吸蔵効率の温度変化を示す図である。
図２に示すように、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘ吸蔵効率は、例えば温度Ｔ１〜温度Ｔ２の範囲内において、比較的高い吸蔵効率となっている。そのため、制御部３００は、このような吸蔵効率が所定効率より高くなる温度範囲のときに、調整部１６１を制御すると判定する。所定効率は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の吸蔵量等に応じて適宜定めることができる。これにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の吸蔵効率を向上させ、排気ガスに含まれるＮＯｘによりＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを減少させることができる。
また、制御部３００は、第２温度検出部１４０の検出結果に基づいて、調整部１６１を制御するか否かについて判定しても良い。図３は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０におけるＮＯｘ浄化率の温度変化を示す図である。
図３に示すように、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０が活性領域となる活性温度Ｔ３以上になると、ＮＯｘ浄化率が比較的高い浄化率となることが確認できる。そのため、制御部３００は、活性温度Ｔ３以上のときに、調整部１６１を制御すると判定する。これにより、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアの還元効率を向上させることができ、ひいてはＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを減少させやすくすることができる。
また、制御部３００は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度と、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度とに基づいて、調整部１６１を制御しても良い。表１は、ＮＯｘの推定吸蔵量、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度およびＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度と、再循環経路部１６０の排気ガス流量との関係を示す図である。
Figure 2019157667
表１における「推定吸蔵量」は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の推定吸蔵量を示す。表１における「第１温度」は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度（第１温度検出部１３０の温度検出結果）を示す。表１における「第２温度」は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度（第２温度検出部１４０の温度検出結果）を示す。表１における「流量」は、再循環経路部１６０の排気ガス流量を示す。
また、表１の「推定吸蔵量」における「多い」は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の推定吸蔵量が、所定吸蔵量よりも多い場合を示し、「少ない」は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の推定吸蔵量が、所定吸蔵量よりも少ない場合を示している。
例えば、制御部３００は、条件に応じて、表１に示す関係を図示しない記憶部等から読み出すことで、調整部１６１を制御する。このようにすることで、調整部１６１の制御を簡素化することができる。
具体的には、推定吸蔵量が多く、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度が活性温度以下である場合（表１の１行目）、排気ガスの流量が、再循環経路部１６０における流路を完全に開放した状態である「通常」の量とされる。
ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度が活性温度以下である場合、ＮＯｘとアンモニアとが還元されにくく、ＮＯｘが外部に排出されやすくなる。そのため、排気ガスに含まれるＮＯｘの量を、再循環経路部１６０を利用して低減する必要性が高まるので、表１の１行目のような制御が有効となる。
推定吸蔵量が多く、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度が活性温度以上である場合（表１の２行目）、排気ガスの流量が、「通常」の流量よりも「減量」した流量とされる。減量される度合いは、推定吸蔵量やアンモニアの推定吸着量等に応じて決められる。
再循環経路部１６０の排気ガスの流量が減量されると、排気管１２０内を流れる排気ガスに含まれるＮＯｘが増大する。しかし、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度が活性温度以上であるとき、ＮＯｘとアンモニアとが還元されやすいので、効率よくアンモニアを減少させることができる。その結果、表１の２行目のような制御が有効となる。
また、推定吸蔵量が少なく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度が吸蔵温度範囲外であり、かつ、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度が活性温度以上である場合（表１の３行目）、排気ガスの流量が「減量」とされる。吸蔵温度範囲とは、例えば、図２における温度Ｔ１から温度Ｔ２の範囲である。
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度が吸蔵温度範囲外であり、かつ、推定吸蔵量が少ない場合、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０にＮＯｘを吸蔵できず、かつ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０から排出されるＮＯｘを利用できない状況である。そのため、このような場合、再循環経路部１６０の排気ガスを減量して、排気管１２０内の排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を増やし、当該ＮＯｘ利用してアンモニアを減少させることができる。その結果、表１の３行目のような制御が有効となる。
また、推定吸蔵量が少なく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度が吸蔵温度範囲外であり、かつ、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の温度が活性温度以下である場合（表１の４行目）、排気ガスの流量が「通常」とされる。
この場合、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを減らしにくく、かつ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０にＮＯｘを吸蔵しにくい状況であるので、排気管１２０内のＮＯｘを可能な限り減少させるのが望ましい。そのため、表１の４行目のような制御をすることで、再循環経路部１６０を利用して排気管１２０内を流れる排気ガスに含まれるＮＯｘを減少させることができる。その結果、表１の４行目のような制御が有効となる。
また、推定吸蔵量が少なく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度が吸蔵温度範囲内である場合（表１の５行目）、排気ガスの流量が「減量」とされる。このような場合、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０に積極的にＮＯｘを吸蔵させつつ、排気ガスに含まれるＮＯｘとアンモニアとの還元作用を促進させることができる。その結果、表１の５行目のような制御が有効となる。
また、制御部３００は、再生処理が実行される際、リッチ処理を禁止する。
リッチ処理を禁止することにより、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０におけるＮＯｘ吸蔵量を増やしやすくすることができる。すなわち、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを排気ガスに含まれるＮＯｘにより減少させやすくできるので、再生処理を迅速に実行することができる。
以上のように構成された排気浄化装置１００における浄化制御の動作例について説明する。図４は、排気浄化装置１００における浄化制御の動作例を示すフローチャートである。図４における処理は、例えば、車両Ｖの走行中において、適宜実行される。
図４に示すように、制御部３００は、再生処理を実行する必要があるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１における再生処理を実行する必要があるかの判定は、例えば、ＤＰＦ２２０における粒子状物質の捕集量等を基準になされる。具体的には、ＤＰＦ２２０における粒子状物質の捕集量が燃焼させるべき量まで達した場合、制御部３００は、再生処理を実行する必要があると判定する。
判定の結果、再生処理を実行する必要がない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、再生処理を実行する必要がある場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、制御部３００は、リッチ処理を禁止する（ステップＳ１０２）。
次に、制御部３００は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアの吸着量を推定する（ステップＳ１０３）。次に、制御部３００は、アンモニアの吸着量が所定目標量より多いか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。
判定の結果、アンモニアの吸着量が所定目標量より多い場合（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、制御部３００は、後述する再循環経路部１６０における排気ガス流量制御を実行する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の後、処理はステップＳ１０３に戻る。
一方、アンモニアの吸着量が所定目標量以下である場合（ステップＳ１０４、ＮＯ）、制御部３００は、再生処理条件が成立しているか否かについて判定する（ステップＳ１０６）。再生処理条件は、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の温度条件等が含まれる。
判定の結果、再生処理条件が成立していない場合（ステップＳ１０６、ＮＯ）、処理はステップＳ１０３に戻る。ここで、ステップＳ１０６でＮＯの場合、および、ステップＳ１０５の後、処理がステップＳ１０３に戻る理由としては、ステップＳ１０３からステップＳ１０６までの処理をしている間に、排気ガスが排気管１２０内を流れることで、ＮＯｘの吸蔵量やアンモニアの吸着量が変動するからである。
一方、再生処理条件が成立した場合（ステップＳ１０６、ＹＥＳ）、制御部３００は、再生処理を実行する（ステップＳ１０７）。再生処理が終了した後、本制御は終了する。なお、本制御は、車両Ｖの走行中に繰り返し実行される。
次に、図４におけるステップＳ１０５の排気ガス流量制御の動作例について説明する。図５は、再循環経路部１６０における排気ガス流量制御の動作例を示すフローチャートである。図５における処理は、図４におけるステップＳ１０４でＹＥＳの場合に実行される。
図５に示すように、制御部３００は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０のＮＯｘ吸蔵量を推定する（ステップＳ２０１）。次に、制御部３００は、ＮＯｘの推定吸蔵量が所定吸蔵量未満であるか否かについて判定する（ステップＳ２０２）。
判定の結果、推定吸蔵量が所定吸蔵量以上である場合（ステップＳ２０２、ＮＯ）、処理はステップＳ２０４に遷移する。一方、推定吸蔵量が所定吸蔵量未満である場合（ステップＳ２０２、ＹＥＳ）、制御部３００は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の第１温度が所定範囲内であるか否かについて判定する（ステップＳ２０３）。第１温度は、例えば第１温度検出部１３０の検出結果である。また、所定範囲内は、例えば図２におけるＴ１とＴ２の範囲内である。
判定の結果、第１温度が所定範囲内である場合（ステップＳ２０３、ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０５に遷移する。一方、第１温度が所定範囲内ではない場合（ステップＳ２０３、ＮＯ）、制御部３００は、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０の第２温度が活性温度以上であるか否かについて判定する（ステップＳ２０４）。第２温度は、例えば第２温度検出部１４０の検出結果である。
判定の結果、第２温度が活性温度未満である場合（ステップＳ２０４、ＮＯ）、本制御は終了する。一方、第２温度が活性温度以上である場合（ステップＳ２０４、ＹＥＳ）、制御部３００は、再循環経路部１６０の排気ガス流量を減量させるように調整部１６１を制御する（ステップＳ２０５）。その後、本制御は終了する。なお、本制御が終了した後、処理は図４におけるステップＳ１０３に戻る。
以上のように構成された本実施の形態によれば、制御部３００がＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアの推定吸着量に応じて、アンモニアと排気ガスに含まれるＮＯｘとの還元作用が促進されるように、調整部１６１を制御する。
すなわち、排気ガスに含まれるＮＯｘを利用して、ＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを減少させる。その結果、再生処理時のような排気管１２０内の昇温に起因してＮＯｘ選択還元型触媒２３０からアンモニアが脱離することを抑制することができる。
また、アンモニアの吸着量が所定目標量より多く、かつ、推定吸蔵量がＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の所定吸蔵量未満である場合、制御部３００が排気ガスの流量を減少させるように調整部１６１を制御する。これにより、排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を増大させて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０にＮＯｘを吸蔵させつつ、排気ガスに含まれるＮＯｘによりＮＯｘ選択還元型触媒２３０のアンモニアを当該ＮＯｘによって減らすことができる。
なお、上記実施の形態では、上述の式（２）を用いてＮＯｘの吸蔵量を推定していたが、本開示はこれに限定されず、その他の方法によりＮＯｘの吸蔵量を推定しても良い。例えば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２１０の上流側および下流側に、それぞれＮＯｘを検出するセンサを設け、各センサの検出量の差分値を用いてＮＯｘの吸蔵量が推定されても良い。
また、上記実施の形態では、再生処理を実行する際に、調整部１６１の制御を行っていたが、本開示はこれに限定されず、排気管１２０内が再生処理以外の要因で昇温した際に、調整部１６１の制御を行っても良い。
また、上記実施の形態では、推定部を制御部３００として例示したが、本開示はこれに限定されず、推定部が制御部３００とは別に設けられていても良い。
また、上記実施の形態における排気浄化装置１００は、ディーゼルエンジンを搭載した車両Ｖに搭載されていたが、本開示はこれに限定されず、例えば、ガソリンエンジンを搭載した車両に搭載されていても良い。
また、上記実施の形態では、ＤＰＦ２２０を捕集部の一例として例示したが、本開示はこれに限定されず、粒子状物質を捕集可能なフィルタであればどのようなものであっても良い。また、ガソリンエンジンを搭載した車両に排気浄化装置１００が搭載される場合、ＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）が捕集部であっても良い。
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本開示の排気浄化装置は、排気管内の昇温に起因してＮＯｘ選択還元型触媒から還元剤が脱離することを抑制することが可能な排気浄化装置および排気浄化制御装置を提供する可能な排気浄化装置、車両および排気浄化制御装置として有用である。
１ 内燃機関
１００ 排気浄化装置
１１０ 吸気管
１２０ 排気管
１３０ 第１温度検出部
１４０ 第２温度検出部
１５０ 尿素水噴射部
１６０ 再循環経路部
１６１ 調整部
２１０ ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
２２０ ＤＰＦ
２３０ ＮＯｘ選択還元型触媒
３００ 制御部
Ｖ 車両

Claims (10)

  1. 内燃機関から生じた排気ガスが流れる排気管と、
    前記排気管内に配置され、還元剤を吸着することで前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、
    前記排気ガスが流れる排気方向において前記ＮＯｘ選択還元型触媒よりも前記排気管内の上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、
    前記排気管から前記内燃機関の吸気管と前記排気管とを接続し、前記排気管内の前記排気ガスを前記吸気管に再循環させる再循環経路部と、
    前記再循環経路部で再循環する前記排気ガスの流量を調整する調整部と、
    前記ＮＯｘ選択還元型触媒の前記還元剤の吸着量に応じて、前記還元剤と、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物との還元作用が促進されるように前記調整部を制御する制御部と、
    を備える排気浄化装置。
  2. 前記ＮＯｘ選択還元型触媒の前記還元剤の吸着量を推定する推定部を備える、
    請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 前記推定部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の窒素酸化物の吸蔵量を推定し、
    前記制御部は、前記還元剤の吸着量が所定目標量より多い場合、前記推定部により推定された前記窒素酸化物の推定吸蔵量に基づいて、前記調整部を調整するか否かについて判定する、
    請求項２に記載の排気浄化装置。
  4. 前記制御部は、前記推定吸蔵量が前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の所定吸蔵量未満である場合、前記排気ガスの前記吸気側に戻す流量を減少させる、
    請求項３に記載の排気浄化装置。
  5. 前記排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集する捕集部を備え、
    前記制御部は、前記粒子状物質を燃焼させる再生処理が実行される際、前記調整部を制御する、
    請求項１〜４の何れか１項に記載の排気浄化装置。
  6. 前記制御部は、前記再生処理が実行される際、前記排気管内の排気空燃比をリッチ状態にするリッチ処理を禁止する、
    請求項５に記載の排気浄化装置。
  7. 前記制御部は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の温度に基づいて、前記調整部を制御するか否かについて判定する、
    請求項１〜６の何れか１項に記載の排気浄化装置。
  8. 前記制御部は、前記ＮＯｘ選択還元型触媒の温度に基づいて、前記調整部を制御するか否かについて判定する、
    請求項１〜７の何れか１項に記載の排気浄化装置。
  9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の排気浄化装置を備える、
    車両。
  10. 内燃機関から生じた排気ガスが流れる排気管と、前記排気管内に配置され、還元剤を吸着することで前記排気ガス中の窒素酸化物を浄化処理するＮＯｘ選択還元型触媒と、前記排気ガスが流れる排気方向において前記ＮＯｘ選択還元型触媒よりも前記排気管内の上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記排気管から前記内燃機関の吸気管と前記排気管とを接続し、前記排気管内の前記排気ガスを前記吸気管に再循環させる再循環経路部と、を有する排気浄化装置の排気浄化制御装置であって、
    前記再循環経路部で再循環する前記排気ガスの流量を調整する調整部と、
    前記ＮＯｘ選択還元型触媒の前記還元剤の吸着量に応じて、前記還元剤と、前記排気ガスに含まれる窒素酸化物との還元作用が促進されるように前記調整部を制御する制御部と、
    を備える排気浄化制御装置。
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