JP6319561B2

JP6319561B2 - 排気浄化システム

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Publication number: JP6319561B2
Application number: JP2014047470A
Authority: JP
Inventors: 希代香恒川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP2015172339A

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化システムに関する。

内燃機関（エンジン）の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する技術として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムを用いた排気浄化システムは、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）が設けられた排気通路内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）されるシステムである。

尿素ＳＣＲシステムの選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）として、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが従来から知られている（例えば、特許文献１）。浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用いた場合、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に尿素水が噴射される構成とされている。

微粒子捕集フィルターとＳＣＲ触媒を組み合わせて、浄化触媒・微粒子捕集フィルターとすることにより、浄化触媒・微粒子捕集フィルターをエンジンに近づけて搭載することができる。このため、排気ガス温度の低下が抑制され、尿素水を噴射できる運転領域が広がる。

一方、エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘを低減する技術として、排気ガスの一部を吸気に導入する排気再循環装置（ＥＧＲ装置）が知られている（例えば、特許文献２）。粒子状物質による機器の汚損を防ぐため、排気浄化装置の下流側からの排気を過給機の入口側に循環させるＥＧＲ装置が知られている（低圧ＥＧＲ装置）。

低圧ＥＧＲ装置では、燃焼室への空気の流入量に影響を与えないため、高負荷運転時であっても排ガス中に含まれるＮＯｘを低減することが可能となっている。

浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用いた排気浄化システムと、低圧ＥＧＲ装置を組み合わせることにより、排ガス性能や、燃費に対して有利な技術となる。

しかし、浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用いた排気浄化システムは、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流から尿素水を噴射するため、浄化触媒・微粒子捕集フィルターで処理しきれなかったアンモニアが下流に排出される虞があった。また、浄化触媒・微粒子捕集フィルターにはアンモニアを吸着する性質があるため、尿素水が噴射されていなくても、排気ガス温度の上昇に伴って吸着されていたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルターから脱離する虞があった。

このため、浄化触媒・微粒子捕集フィルターを用いた排気浄化システムと、低圧ＥＧＲ装置を組み合わせた場合、アンモニアを含む排気ガスが低圧ＥＧＲ装置に導入される虞があるのが実情であった。

特開２０１３−３２７０６号公報特開２００８−１７５１００号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、排気再循環装置を備えても、尿素水由来の生成物の吸気への混入を抑制することができる排気浄化システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の排気浄化システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、粒子状物質を捕集すると共に、ＮＯｘを選択還元する選択還元触媒が流路にコーティングされた浄化触媒・微粒子捕集フィルターと、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターよりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、前記内燃機関の前記排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路の排気ガスを、吸気通路に還流する還流ラインを有する低圧ＥＧＲ手段と、前記還流ラインを開閉する低圧ＥＧＲ開閉手段と、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターから排出される尿素水由来の生成物を検出する検出手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて前記低圧ＥＧＲ開閉手段を開閉制御する制御手段とを備え、前記検出手段は、前記尿素水噴射手段から尿素水が噴射されていないときに、前記生成物を検出し、前記制御手段は、前記検出手段により前記生成物の排出が検出された際に、前記低圧ＥＧＲ開閉手段を閉制御することを特徴とする。

請求項１に係る本発明の排気浄化システムでは、排気に尿素水が供給されることで排気ガスによって昇温されて生成物（アンモニア）が生成され、アンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター上で排気ガス中のＮＯｘと反応してＮＯｘが浄化される。また、低圧ＥＧＲ開閉手段が開制御されることで、排気ガスが還流ラインから吸気通路に還流し、燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量が減らされる。

そして、請求項１に係る本発明では、尿素水由来の生成物の検出情報により低圧ＥＧＲ開閉手段を開閉制御するので、生成物の吸気への混入度合いを考慮してＥＧＲの導入を制御することができる。つまり、尿素水由来の生成物の吸気への混入を抑制しつつ、ＥＧＲを適切に導入することができる。
また、尿素水噴射手段から尿素水が噴射されていないときに、生成物の排出を検出し、生成物が検出された際に、低圧ＥＧＲ開閉手段を閉制御するので、尿素水が噴射されていない状態でも、尿素水由来の生成物の吸気への混入を確実に抑制することができる。

また、請求項２に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、前記検出手段は、前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターよりも排気流れ方向上流側のＮＯｘ量を検出する上流側ＮＯｘセンサ、及び、下流側のＮＯｘ量を検出する下流側ＮＯｘセンサを有し、前記制御手段は、前記下流側ＮＯｘセンサの検出値が前記上流側ＮＯｘセンサの検出値よりも値が高い際に、前記生成物が排出されていると判断することを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、上流側ＮＯｘセンサと下流側ＮＯｘセンサの検出値の差により生成物の排出を類推し、安価な検出手段により生成物の排出を検出することができる。尚、検出手段としては、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの下流側に、生成物（アンモニア）を直接検出するアンモニアセンサを設けることも可能である。

また、請求項３に係る本発明の排気浄化システムは、請求項１もしくは請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、前記排気浄化システムは、前記還流ラインに設けられ、前記生成物を酸化させる酸化触媒が流路にコーティングされたＥＧＲフィルターと、前記ＥＧＲフィルターの温度を検出するＥＧＲ温度検出手段とを更に備え、前記制御手段は、前記ＥＧＲ温度検出手段により前記ＥＧＲフィルターの温度が前記酸化触媒の活性温度未満であることが検出された際に、前記低圧ＥＧＲ開閉手段を閉制御することを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、アンモニアの排出が検出された際であっても、ＥＧＲフィルターの温度が酸化触媒の活性温度未満である場合には、アンモニアを酸化させて無害化できないため、低圧ＥＧＲ開閉手段を閉制御して排気の還流を停止させ、生成物の吸気への混入をより確実に防止することができる。

また、請求項４に係る本発明の排気浄化システムは、請求項３に記載の排気浄化システムにおいて、前記制御手段は、前記検出手段により前記生成物が検出された場合でも、前記ＥＧＲ温度検出手段により前記ＥＧＲフィルターの温度が前記活性温度に達していることが検出された際は、前記低圧ＥＧＲ開閉手段を開制御することを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、ＥＧＲフィルターの温度が活性温度に達していることが検出された際は、低圧ＥＧＲ開閉手段を開制御するので、生成物が排出されている場合でもＥＧＲを導入することができ、ＮＯｘ排出量をより低減することができる。

本発明の排気浄化システムは、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、排気再循環装置を備えても、尿素水由来の生成物が吸気に混入されることを抑制することができる。

本発明の一実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成図である。アンモニア吸着判定処理のフローチャートである。ＥＧＲバルブの開閉制御処理のフローチャートである。

本実施例の排気浄化システムは、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムを用いた排気浄化システムである。即ち、尿素ＳＣＲシステムの選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）として、粒子状物質を捕集する微粒子捕集フィルターの流路に、ＳＣＲ触媒をコーティングした浄化触媒・微粒子捕集フィルターが設けられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルターの上流に尿素水噴射弁が設けられ、排気通路内に尿素水が尿素水噴射弁から噴射される。

尿素水噴射弁から尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニア（生成物）が生成され、生成されたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルターのＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）されるシステムである。

そして、排気還流装置（低圧ＥＧＲ装置）が備えられ、尿素水を噴射していない場合であっても、浄化触媒・微粒子捕集フィルターからアンモニアが排出されているときには、低圧ＥＧＲ装置に排気ガスを還流しないようにし、尿素水由来の生成物であるアンモニアが吸気に混入されることをなくしている。

図１に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１には本発明の一実施例に係る排気浄化システムの系統を表す概略構成を示してある。図１に基づいて排気浄化システムを説明する。

図に示すように、車両に搭載される内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）１の排気通路としての排気管２には排気浄化装置３が備えられている。エンジン１のシリンダブロック４のボア内にはピストン５が往復動自在に備えられ、ピストン５とシリンダヘッド６との間で燃焼室７が形成されている。ピストン５はコンロッド８を介してクランクシャフト９に接続され、ピストン５の往復運動によってクランクシャフト９が駆動される。

シリンダヘッド６には吸気ポートを介して吸気マニホールド１１を含む吸気管１２が接続されている。吸気ポートは吸気バルブにより開閉される。また、シリンダヘッド６には排気ポートを介して排気マニホールド１３を含む排気管（排気通路）２が接続されている。排気ポートは排気バルブにより開閉される。

シリンダヘッド６には各気筒の燃焼室７に燃料を直接噴射する電子制御式の燃料噴射弁１０が設けられ、燃料噴射弁１０には図示しないコモンレールから燃料が供給される。コモンレールでは燃料が所定の燃圧に調整され、燃料噴射弁１０には所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給される。

吸気管１２及び排気管２の途中部には過給機としてターボチャージャ１５が設けられ、ターボチャージャ１５は排気管２側にタービンが備えられ、タービンに連結されたコンプレッサが吸気管１２側に備えられている。エンジン１の排気ガスが排気管２からターボチャージャ１５に送られると、排気ガスの流れによりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管１２内の吸気が過給される。

ターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２にはインタークーラ１６が配され、過給された吸気はインタークーラ１６で冷却されて燃焼室７に送られる。インタークーラ１６の下流側の吸気管１２には、吸気管１２を開閉するスロットルバルブ１７が設けられている。図示は省略したが、スロットルバルブ１７の下流側の吸気管１２には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ、吸気マニホールド１１内の圧力を検出するインマニ圧センサが備えられている。

ターボチャージャ１５の上流側の排気管２には高圧ＥＧＲ管３１の一端が接続され、高圧ＥＧＲ管３１の他端はスロットルバルブ１７の下流側（ターボチャージャ１５の下流側）の吸気管１２に連通している。高圧ＥＧＲ管３１には高圧ＥＧＲクーラ３２が設けられ、高圧ＥＧＲ管３１の吸気管１２との接続部には高圧ＥＧＲバルブ３３が設けられている。

高圧ＥＧＲバルブ３３を開くことで、ターボチャージャ１５の上流側の排気管２を流れる排気ガスの一部が高圧ＥＧＲ管３１に導入され、高圧ＥＧＲ管３１に導入された排気ガスは高圧ＥＧＲクーラ３２で冷却されてターボチャージャ１５の下流側の吸気管１２に供給される。排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。

ターボチャージャ１５の下流側の排気管２には、ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）２１及び排気浄化用の浄化装置２３が備えられている。酸化触媒２１に排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。

浄化装置２３は、粒子状物質を捕集するディーゼル微粒子捕集フィルターの流路に、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）がコーティングされた、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２を備えている。そして、酸化触媒２１と浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の間の排気管２には、尿素水噴射手段としての尿素水噴射弁２８が設けられている。

浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２にコーティングされているＳＣＲ触媒は、酸点が弱くされてアンモニアの吸着性能が低くされている。

排気ガス中の微粒子状物質（ＰＭ）が浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で捕集される。浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２で捕集されたＰＭは、排気ガス中のＮＯ_２によって酸化（燃焼）されＣＯ_２として排出され、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に残存するＮＯ_２はＮ_２に分解されて排出される。

浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の手前側の排気管２にはミキサ２９が備えられ、尿素水噴射弁２８から噴射された尿素水は、ミキサ２９で拡散されて浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に均等に接触する。

尿素水噴射弁２８から排気管２内に尿素水が噴射されることで、尿素水が排気ガスの熱により分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２のＳＣＲ触媒上で排気ガス中のＮＯｘと反応し、ＮＯｘが窒素と水に還元（浄化）される。

尿素水が加水分解してアンモニアが生成される温度は、例えば、２００℃以上である。アンモニアの吸着量を可能な限り少なくするため、尿素水を噴射する温度域は、例えば、３００℃以上に設定される。

酸化触媒２１の上流側には、検出手段としての上流側ＮＯｘセンサ５５が設けられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の下流側には検出手段としての下流側ＮＯｘセンサ５６が設けられている。下流側ＮＯｘセンサ５６で検出されるＮＯｘ量の検出値が、上流側ＮＯｘセンサ５５で検出されるＮＯｘ量の検出値よりも値が高い時に、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが排出していることが検出される。

尚、酸化触媒２１の上流側に上流側ＮＯｘセンサ５５を設けたが、酸化触媒２１と尿素水噴射弁２８の間に上流側ＮＯｘセンサ５５を設けることも可能である。

上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値の差によりアンモニアの排出を類推しているので、安価な検出手段によりアンモニアの排出を検出することができる。尚、検出手段としては、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の下流側に、アンモニアを直接検出するアンモニアセンサを設けることも可能である。

また、酸化触媒２１の上流側には、第１温度センサ５７が備えられ、ミキサ２９と浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の間には、第２温度センサ５８が備えられ、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の下流側には、第３温度センサ５９が備えられている。

第１温度センサ５７で検出される排気ガスの温度により酸化触媒２１の温度が測定され、第２温度センサ５８で検出される排気ガスの温度により浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度が測定され、第３温度センサ５９で検出される排気ガスの温度により後述する低圧ＥＧＲフィルターの温度が測定される。

一方、浄化装置２３の下流側で第３温度センサ５９（下流側ＮＯｘセンサ５６）よりも下流側の排気管２には還流ラインとしての低圧ＥＧＲ管５１の一端が接続され、低圧ＥＧＲ管５１の他端はターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に連通している。低圧ＥＧＲ管５１には低圧ＥＧＲクーラ５２が設けられ、低圧ＥＧＲ管５１の排気管２との接続部の近傍にはＥＧＲ開閉手段としての低圧ＥＧＲバルブ５３が設けられている。

低圧ＥＧＲ管５１の低圧ＥＧＲバルブ５３と低圧ＥＧＲクーラ５２の間には低圧ＥＧＲフィルター５０が設けられ、低圧ＥＧＲフィルター５０には流路に酸化触媒がコーティングされている。第３温度センサ５９で低圧ＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度よりも高い状態が測定されている場合、低圧ＥＧＲ管５１に流入する排気ガスにアンモニアが混入しても、酸化触媒で酸化されて無害化される。

尚、低圧ＥＧＲフィルター５０を低圧ＥＧＲクーラ５２と一体に設けることが可能である。また、低圧ＥＧＲフィルター５０を浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の出口側に一体に設けることも可能である。

低圧ＥＧＲバルブ５３を開くことで、ターボチャージャ１５の下流側の排気管２を流れる排気ガスの一部が低圧ＥＧＲ管５１に導入され、低圧ＥＧＲ管５１に導入された排気ガスは、低圧ＥＧＲフィルター５０で浄化された後、低圧ＥＧＲクーラ５２で冷却されてターボチャージャ１５の上流側の吸気管１２に供給される。

低圧ＥＧＲ装置により排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン１の燃焼室７内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの排出量を低減させることができる。ターボチャージャ１５による過給が十分に必要となる運転状態（空気量を確保する必要がある運転状態）の場合であっても、低圧ＥＧＲ装置を用いてＮＯｘの排出量を低減することができる。

車両には、制御手段として電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０が備えられ、ＥＣＵ４０には入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ＥＣＵ４０にはセンサ類からの情報が入力され、センサ類の情報に基づいて排気浄化装置３を含むエンジン１の総合的な制御がＥＣＵ４０により行われる。

排気浄化システムの本実施例の制御装置は、尿素水を噴射していない場合であっても、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが排出されているときには、低圧ＥＧＲ装置に排気ガスを還流しないようにしている。

即ち、ＥＣＵ４０には、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値の情報が入力され、上流側ＮＯｘセンサ５５と下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値の差により、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２よりも下流側へのアンモニアの排出を検出している。

また、第２温度センサ５８の情報が入力され、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２がアンモニアの吸着温度域にあるか否かが判断される。また、第３温度センサ５９の情報が入力され、低圧ＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度よりも高い状態か否かが判断される。

ＥＣＵ４０からは、アンモニアの排出状況、低圧ＥＧＲフィルター５０の温度状況に応じて、低圧ＥＧＲバルブ５３に開閉制御指令が出力される。

また、ＥＣＵ４０では、アンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着しているか否かの判断が行われ、アンモニアが吸着している場合に、アンモニアの排出状況、低圧ＥＧＲフィルター５０の温度状況が判断される。

図２、図３に基づいて排気浄化システムの具体的な処理を説明する。

図２にはアンモニアが浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２に吸着しているか否かの判断を行うための処理、図３には低圧ＥＧＲフィルター５０の温度状況に応じて、低圧ＥＧＲバルブ５３の開閉制御を行うための処理を示してある。

図２に基づいてアンモニアが吸着しているかどうかの判断の処理を説明する。

ステップＳ１で尿素水噴射弁２８から尿素水が噴射中か否かが判断され、ステップＳ１で尿素水が噴射中であると判断された場合、ステップＳ２で浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度がアンモニアの吸着温度域にあるか否かが判断される。

ステップＳ１で尿素水が噴射中ではないと判断された場合、もしくは、ステップＳ２で浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度がアンモニアの吸着温度域にはないと判断された場合、処理が終了となる。

ステップＳ２で浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度がアンモニアの吸着温度域にあると判断された場合、ステップＳ３で尿素水の噴射経過時間が計測され、ステップＳ４で尿素水の噴射量が計測される。そして、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の温度、尿素水の噴射経過時間、尿素水の噴射量に基づき、ステップＳ５でアンモニアの吸着量が推定される。

ステップＳ５でアンモニアの吸着量が推定された後、ステップＳ６でアンモニアの吸着量が０を超えているか、即ち、アンモニアが吸着しているか否かが判断される。ステップＳ６でアンモニアの吸着量が０を超えていると判断された場合、ステップＳ７でアンモニアが吸着していると判断される。ステップＳ６でアンモニアの吸着量が０を超えていないと判断された場合、アンモニアが吸着しているとは判断されずに、処理が終了となる。

アンモニアが吸着していると判断された際に、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが排出されているか（脱離しているか）否かが判断されて低圧ＥＧＲバルブ５３の開閉制御が実施される。

図３に基づいて低圧ＥＧＲバルブ５３の開閉制御を行うための処理を説明する。

車両の運転状態等に基づき、ステップＳ１１で低圧ＥＧＲの導入条件が成立しているか否かが判断され、ステップＳ１１で低圧ＥＧＲの導入条件が成立していると判断された場合、ステップＳ１２で尿素水の噴射が実施されていないか（未実施か）否かが判断される。

ステップＳ１１で低圧ＥＧＲの導入条件が成立していないと判断された場合、もしくは、ステップＳ１２で尿素水の噴射が未実施ではない（実施されている）と判断された場合、ステップＳ１３で低圧ＥＧＲバルブ５３を閉じて処理が終了となる。

ステップＳ１２で尿素水の噴射が未実施であると判断された場合、ステップＳ１４で上流側ＮＯｘセンサ５５の検出値が読み込まれて浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の入口のＮＯｘ量の値（入口ＮＯｘ量値）が認識される。ステップＳ１５で下流側ＮＯｘセンサ５６の検出値が読み込まれて浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２の出口のＮＯｘ量の値（出口ＮＯｘ量値）が認識される。

ステップＳ１６で出口ＮＯｘ量値が入口ＮＯｘ量値よりも大きいか否かが判断され、出口ＮＯｘ量値が入口ＮＯｘ量値よりも大きいと判断された場合、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが脱離していると判断する。

ステップＳ１６でアンモニアが脱離していると判断された場合、ステップＳ１７でＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度を下回っているか否かが判断され、ＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度を下回っていると判断された場合、ステップＳ１８で低圧ＥＧＲバルブ５３を閉じて処理が終了となる。

つまり、尿素水が噴射されていない状態で、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが脱離し、更に、ＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度を下回っている場合、低圧ＥＧＲバルブ５３が閉制御される。

ステップＳ１６で出口ＮＯｘ量値が入口ＮＯｘ量値よりも大きくはない、即ち、アンモニアが脱離していないと判断された場合、及び、ステップＳ１７でＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度を下回っていない（活性温度以上である）と判断された場合、ステップＳ１８で低圧ＥＧＲバルブ５３を開いて排ガスを導入し、処理が終了となる。

つまり、低圧ＥＧＲの導入条件が成立しており、尿素水が噴射されていない状態で、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが脱離しておらず、ＥＧＲフィルター５０の温度が酸化触媒の活性温度以上である場合、低圧ＥＧＲバルブ５３が開状態に制御される。

これにより、ＥＧＲ装置にアンモニアが混入することがない。即ち、吸気にアンモニアが混入されることがない。

尚、ステップＳ１６で出口ＮＯｘ量値が入口ＮＯｘ量値よりも大きいと判断された場合、ＥＧＲフィルター５０の温度の判断を実施せずに、ステップＳ１８で低圧ＥＧＲバルブ５３を閉じるように制御することも可能である。

また、ステップＳ１６の判断を実施せずに、ステップＳ１７のＥＧＲフィルター５０の温度に基づいて低圧ＥＧＲバルブ５３の開閉制御を実施するようにしてもよい。つまり、出口ＮＯｘ量値と入口ＮＯｘ量値によるアンモニアの脱離判断によらず、酸化触媒の温度が活性温度未満である場合には、低圧ＥＧＲバルブ５３を閉制御するようにしてもよい。このようにすれば、万一、ＮＯｘセンサが故障してアンモニアが脱離していないと誤判定されたとしても、吸気にアンモニアが混入されることがない。

また、ステップＳ１６でアンモニアの脱離があると判断された場合でも、アンモニアの脱離量が吸気への混入を許容できる程度に少量である際には、低圧ＥＧＲバルブ５３を開制御するようにしても良い。例えば、ステップＳ１６で出口ＮＯｘ量値が入口ＮＯｘ量値よりも大きいと判断された場合、アンモニアの脱離量が所定の閾値よりも小さいか否かを更に判断し、小さいと判断された場合には開制御するようにしてもよい。このようにすれば、アンモニアの吸気への混入を抑制しつつ、低圧ＥＧＲの導入機会を確保することができる。

また、本実施例ではアンモニアが吸着していると判断された際に、浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２からアンモニアが脱離しているか否かを判断して低圧ＥＧＲバルブ５３の開閉制御を実施したが、アンモニアの吸着判断を実施せずに、アンモニアセンサ等により浄化触媒・微粒子捕集フィルター２２よりも下流側のアンモニアの排出を検出してＥＧＲバルブ５３の開閉制御を実施してもよい。その場合、アンモニアの吸気への混入を防止しつつ、演算負荷も低減することができる。

上述した排気浄化システムは、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための尿素水を排気通路に供給する排気浄化システムにおいて、低圧ＥＧＲ装置を備えても、尿素水から生成されるアンモニアが低圧ＥＧＲ装置に導入されて吸気に混入されることを抑制する（なくす）ことができる。

このため、ＥＧＲクーラ５２やターボチャージャ１５、吸気系部品に対し、腐食性ガスであるアンモニアの影響が及ぶことがなくなる。これにより、部品の腐食や燃焼への影響をなくすことができる。

本発明は、内燃機関の排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する排気浄化システムの産業分野で利用することができる。

１多気筒ディーゼルエンジン（エンジン）
２排気管
３排気浄化装置
４シリンダブロック
５ピストン
６シリンダヘッド
７燃焼室
８コンロッド
９クランクシャフト
１０燃料噴射弁
１１吸気マニホールド
１２吸気管
１３排気マニホールド
１５ターボチャージャ
１６インタークーラ
１７スロットルバルブ
２１ディーゼル酸化触媒（酸化触媒）
２２浄化触媒・微粒子捕集フィルター
２３浄化装置
２８尿素水噴射弁
２９ミキサ
３１高圧ＥＧＲ管
３２高圧ＥＧＲクーラ
３３高圧ＥＧＲバルブ
４０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５０低圧ＥＧＲフィルター
５１低圧ＥＧＲ管
５２低圧ＥＧＲクーラ
５３低圧ＥＧＲバルブ
５５上流側ＮＯｘセンサ
５６下流側ＮＯｘセンサ
５７第１温度センサ
５８第２温度センサ
５９第３温度センサ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ、粒子状物質を捕集すると共に、ＮＯｘを選択還元する選択還元触媒が流路にコーティングされた浄化触媒・微粒子捕集フィルターと、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターよりも排気流れ方向上流側の前記排気通路に臨み前記排気通路内の排気に尿素水を噴射する尿素水噴射手段と、
前記内燃機関の前記排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターよりも排気流れ方向下流側の前記排気通路の排気ガスを、吸気通路に還流する還流ラインを有する低圧ＥＧＲ手段と、
前記還流ラインを開閉する低圧ＥＧＲ開閉手段と、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターから排出される尿素水由来の生成物を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて前記低圧ＥＧＲ開閉手段を開閉制御する制御手段とを備え、
前記検出手段は、前記尿素水噴射手段から尿素水が噴射されていないときに、前記生成物を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により前記生成物の排出が検出された際に、前記低圧ＥＧＲ開閉手段を閉制御する
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項１に記載の排気浄化システムにおいて、
前記検出手段は、
前記浄化触媒・微粒子捕集フィルターよりも排気流れ方向上流側のＮＯｘ量を検出する上流側ＮＯｘセンサ、及び、下流側のＮＯｘ量を検出する下流側ＮＯｘセンサを有し、
前記制御手段は、
前記下流側ＮＯｘセンサの検出値が前記上流側ＮＯｘセンサの検出値よりも値が高い際に、前記生成物が排出されていると判断する
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項１もしくは請求項２に記載の排気浄化システムにおいて、
前記排気浄化システムは、
前記還流ラインに設けられ、前記生成物を酸化させる酸化触媒が流路にコーティングされたＥＧＲフィルターと、
前記ＥＧＲフィルターの温度を検出するＥＧＲ温度検出手段とを更に備え、
前記制御手段は、
前記ＥＧＲ温度検出手段により前記ＥＧＲフィルターの温度が前記酸化触媒の活性温度未満であることが検出された際に、前記低圧ＥＧＲ開閉手段を閉制御する
ことを特徴とする排気浄化システム。
請求項３に記載の排気浄化システムにおいて、
前記制御手段は、
前記検出手段により前記生成物が検出された場合でも、前記ＥＧＲ温度検出手段により前記ＥＧＲフィルターの温度が前記活性温度に達していることが検出された際は、前記低圧ＥＧＲ開閉手段を開制御する
ことを特徴とする排気浄化システム。