JP6930521B2

JP6930521B2 - エンジンの排気浄化システム

Info

Publication number: JP6930521B2
Application number: JP2018247795A
Authority: JP
Inventors: 賢吾古川; 勇介本江
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: WO2020137739A1; JP2020106011A

Description

本発明は、エンジンの排気浄化システムに関する。

従来、エンジンの排気に含まれる所定の成分を還元浄化する排気浄化システムが知られている。特許文献１に開示された排気浄化システムは、触媒の上流側に還元剤またはその前駆体（以下、還元剤等）を噴射供給し、触媒で排気中のＮＯｘを還元浄化する。また、上記排気浄化システムは、噴射ノズルから触媒までの間の排気通路壁面温度が所定温度未満である場合、還元剤等の添加流量を減量する。これにより、還元剤等成分の析出物（以下、デポジット）の発生が抑制される。

特開２０１１−１０６３１３号公報

ところが、デポジットの発生抑制のために還元剤等の供給量が制限されると、排気の浄化に必要な量の還元剤等を供給できないおそれがあった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、還元剤等の供給量を減らすことなくデポジットの発生を抑制可能な排気浄化システムを提供することである。

本発明のエンジン（９０）の排気浄化システムは、エンジンの排気中の所定成分を還元浄化する触媒（１１）と、エンジンの運転状態に応じて還元剤またはその前駆体の必要供給量を算出する供給量算出部（２３）と、還元剤またはその前駆体の液体を噴霧として供給する噴射装置（１３）と、噴霧の排気流れ方向の速度を制御可能な噴霧速度制御部（２４、３４、４４、５４、６４）とを備える。噴霧速度制御部は、エンジンの運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする。噴霧速度制御部は、噴射装置による還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節することにより、噴霧の排気流れ方向の速度を制御する。本発明の第１の態様では、噴霧速度制御部は、噴射装置の噴射１回あたりの噴射時間を比較的長くすることにより、還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的速くする。本発明の第２の態様では、噴霧速度制御部は、噴射装置のバルブリフト量を変更することにより、還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節する。本発明の第３の態様では、噴射装置の噴射方向が排気の流れに逆らう方向に設定されており、噴霧速度制御部は、還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的速くすることにより、噴霧の排気流れ方向の速度を比較的遅くする。

このように噴霧の排気流れ方向の速度を遅くすることで、噴霧が排気経路にある壁面に到達するまでの時間が長くなる。つまり、噴霧と排気との接触時間が長くなるので、還元剤等の気化が促進する。これにより、還元剤等の供給量を確保しつつ、液体の状態で壁面に付着する還元剤等を低減することができる。したがって、還元剤等の供給量を減らすことなく好適に排気の浄化を行いながら、デポジットの発生を抑制可能である。

第１実施形態の排気浄化システムおよびそれが適用されたエンジンを示す模式図。必要供給量算出マップを示す図。要求噴霧流れ速度と噴射圧との関係を示す図。噴霧流れ速度算出マップを示す図。補正係数算出マップを示す図。制御ユニットが実行する処理を説明するフローチャート。制御ユニットが実行する処理を説明するサブフローチャート。第２実施形態の排気浄化システムおよびそれが適用されたエンジンを示す模式図。噴射時間と噴射速度との関係を示す図。制御ユニットが実行する処理を説明するサブフローチャート。要求噴霧流れ速度と噴射時間との関係を示す図。開弁時間と噴射１回あたりの噴射量との関係を示す図。第３実施形態の排気浄化システムおよびそれが適用されたエンジンを示す模式図。要求噴霧流れ速度と噴射圧との関係を示す図。第４実施形態の排気浄化システムおよびそれが適用されたエンジンを示す模式図。要求噴霧流れ速度とバルブリフト量との関係を示す図。要求噴霧流れ速度と噴射圧との関係を示す図。制御ユニットが実行する処理を説明するサブフローチャート。第５実施形態の排気浄化システムおよびそれが適用されたエンジンを示す模式図。ガス噴出速度算出マップを示す図。制御ユニットが実行する処理を説明するフローチャート。他の実施形態において制御ユニットが用いるエンジン回転数とアクセル開度と必要供給量との関係を示す図。他の実施形態において制御ユニットが用いる要求噴霧流れ速度と噴射時間との関係を示す図。他の実施形態において制御ユニットが用いる排気温度と要求噴霧流れ速度との関係を示す図。

以下、エンジンの排気浄化システムの複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

［第１実施形態］
第１実施形態の排気浄化システムは、図１に示すエンジン９０に適用されている。排気浄化システム１０は、触媒１１と、ミキサ１２と、噴射装置１３と、制御ユニット１４とを備える。

触媒１１は、エンジン９０の排気通路９１の途中に設けられており、排気中の所定成分を還元浄化する。第１実施形態では、触媒１１は、還元剤としての尿素水と排気中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）とを選択的に反応させ、ＮＯｘを窒素ガスＮ₂等に分解して無害化する機能を持つ。

ミキサ１２は、排気通路９１のうち触媒１１に対し上流側に設けられており、還元剤と排気とを攪拌して混ぜ合わせる。還元剤は、霧状態（すなわち噴霧）、ガス状態、またはそれらの混合状態でミキサ１２に供給される。

噴射装置１３は、尿素水を貯留するタンク１６と、タンク１６の尿素水を圧送するポンプ１７と、ポンプ１７から圧送された尿素水を噴霧として排気通路９１内に供給する還元剤噴射弁１８とを有する。還元剤噴射弁１８は、排気通路９１のうちミキサ１２に対し上流側に設けられている。

制御ユニット１４は、エンジン９０の制御部であるとともに、排気浄化システム１０の制御部でもある。制御ユニット１４には、アクセル開度センサ９３、エンジン回転数センサ９４、吸気量センサ９５、排気量センサ９６、排気温度センサ９７、ＮＯｘ濃度センサ９８等のセンサ、および図示しない他の制御部が接続されている。制御ユニット１４は、各センサの検出信号等に基づきプログラム処理を実行し、燃料添加弁９２、ポンプ１７および還元剤噴射弁１８等の駆動を制御する。排気量センサ９６、排気温度センサ９７およびＮＯｘ濃度センサ９８は、エンジン９０のすぐ下流に設置されているが、これに限らず、触媒１１やそのすぐ上流に設置されてもよい。

具体的には、制御ユニット１４は、情報取得部２１、温度判定部２２、供給量算出部２３および噴霧速度制御部２４を有する。

情報取得部２１は、各種センサの検出信号から、例えば排気流量、排気温度、およびＮＯｘ濃度等の各種情報を取得する。

温度判定部２２は、排気温度が「触媒１１においてＮＯｘの浄化反応がおこる温度」および「尿素水が気化する温度」に達しているか否かを判定する。すなわち、排気温度が閾値Ｔｘ以上か否かが判定される。排気温度が閾値Ｔｘ以上ではない場合、浄化できず、また還元剤等成分の析出物（以下、デポジット）が発生するので、噴射装置１３による尿素水の噴射が行われない。

供給量算出部２３は、エンジン９０の運転状態に応じて、触媒１１でＮＯｘを浄化するために必要な尿素水の供給量（以下、必要供給量）を算出する。第１実施形態では、上記運転状態を示す情報として排気流量、排気温度、およびＮＯｘ濃度が用いられる。また、図２に示すような３次元マップが用いられ、排気流量Ｑ、排気温度Ｔ、およびＮＯｘ濃度Ｃに基づき尿素水の必要供給量Ｗが算出される。

噴霧速度制御部２４は、噴射装置１３が供給する噴霧の排気流れ方向の速度（噴霧流れ速度）を制御可能である。第１実施形態では、還元剤噴射弁１８の噴射方向は排気の流れ方向を向いており、噴霧速度制御部２４は、噴霧の貫徹力を調節することにより噴霧流れ速度を制御する。すなわち、噴霧速度制御部２４は、図３に示すように、要求される噴霧流れ速度Ｘが遅いほど噴射装置１３の噴射圧を小さくして噴射速度を抑える。このように、噴霧速度制御部２４は、噴射装置１３による還元剤の噴射速度を調節することにより、噴霧の排気流れ方向の速度を制御する。

また、噴霧速度制御部２４は、エンジン９０の運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど、噴霧流れ速度を遅くする。具体的には、噴霧速度制御部２４は、排気経路にある壁面に液体の状態で衝突する尿素水を所定以下にするために要求される噴霧流れ速度を算出し、噴霧流れ速度が要求値になるように噴射装置１３を駆動する。つまり、デポジット発生抑制の観点において、壁面に到達するまでに還元剤の気化を進めるために噴霧がどの程度の速度になっていればよいかが考慮される。要求される噴霧流れ速度Ｘは、図４に示すような３次元マップが用いられて、排気流量Ｑ、排気温度Ｔ、および必要供給量Ｗに基づき算出される。噴霧速度制御部２４は、排気流量Ｑが大きいほど、排気温度Ｔが低いほど、また必要供給量Ｗが大きいほど、噴霧流れ速度Ｘを遅くする。

また、噴霧速度制御部２４は、噴霧が衝突すると予想される壁面の温度（以下、壁面温度）が低いほど噴霧流れ速度Ｘを遅くする。壁面温度は、排気通路９１に設けられた壁面温度センサ９９の検出信号から取得される。図５に示すような関係が用いられ、壁面温度Ｔｗが低いほど小さな補正係数Ｃが算出される。最終的な噴霧流れ速度Ｘの要求値は、図４のマップの読み取り値と補正係数Ｃとを掛けた値となる。

制御ユニット１４の各機能部２１〜２４は、専用の論理回路によるハードウエア処理により実現されてもよいし、コンピュータ読み出し可能非一時的有形記録媒体等のメモリーに予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理により実現されてもよいし、あるいは、両者の組み合わせで実現されてもよい。各機能部２１〜２４のうちどの部分をハードウエア処理により実現し、どの部分をソフトウェア処理により実現するかは、適宜選択可能である。この点については以降に記載する機能部についても同様である。

（制御ユニットが実行する処理）
制御ユニット１４は図６に示す各処理を実行する。図６のルーチンは、所定のタイミングで繰り返し実行される。以降、「Ｓ」はステップを意味する。

先ずＳ１０では、各種センサの検出信号から排気流量Ｑ、排気温度Ｔ、およびＮＯｘ濃度Ｃが取得される。Ｓ１０の後、処理はＳ２０に移行する。

Ｓ２０では、排気温度Ｔが閾値Ｔｘ以上か否かが判定される。排気温度Ｔが閾値Ｔｘ以上である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、処理はＳ３０に移行する。排気温度Ｔが閾値Ｔｘよりも小さい場合（Ｓ２０：ＮＯ）、処理は図６のルーチンを抜ける。

Ｓ３０では、Ｓ１０で取得された情報に応じて必要供給量Ｗが算出される。Ｓ３０の後、処理はＳ４０に移行する。

Ｓ４０では、Ｓ１０で取得された情報およびＳ３０で算出された必要供給量Ｗに基づき噴霧流れ速度Ｘの要求値が算出される。排気流量Ｑが大きいほど、排気温度Ｔが低いほど、必要供給量Ｗが大きいほど、また壁面温度Ｔｗが低いほど、噴霧流れ速度Ｘが遅くされる。Ｓ４０の後、処理はＳ５０に移行する。

Ｓ５０では、図７に示す噴霧流れ速度制御のためのサブルーチンが呼び出されて実行される。図７のサブルーチンが開始されると、Ｓ１０１において、噴霧流れ速度Ｘに応じて噴射装置１３の目標噴射圧が算出される。Ｓ１０１の後、処理はＳ１０２に移行する。

Ｓ１０２では、噴射装置１３の噴射圧が目標噴射圧になるようにポンプ１７が制御される。Ｓ１０２の後、処理は図６のメインルーチンに戻る。

図６のＳ６０では、還元剤噴射弁１８が駆動されて還元剤が噴射される。Ｓ６０の後、処理は図６のルーチンを抜ける。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、排気浄化システム１０は、エンジン９０の排気中の所定成分を還元浄化する触媒１１と、エンジン９０の運転状態に応じて還元剤の必要供給量を算出する供給量算出部２３と、還元剤の液体を噴霧として供給する噴射装置１３と、噴霧流れ速度を制御可能な噴霧速度制御部２４とを備える。噴霧速度制御部２４は、エンジン９０の運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど噴霧流れ速度を遅くする。

このように噴霧流れ速度を遅くすることで、噴霧が排気経路にある壁面に到達するまでの時間が長くなる。つまり、噴霧と排気との接触時間が長くなるので、還元剤等の気化が促進する。これにより、還元剤の供給量を確保しつつ、液体の状態で壁面に付着する還元剤量を低減することができる。したがって、還元剤の供給量を減らすことなく好適に排気の浄化を行いながら、デポジットの発生を抑制可能である。

また、デポジット発生の抑制により還元剤の供給が安定することで、還元剤スリップ（還元剤が触媒１１を通過して下流へ流れること）の低減へとつながる。そのため、スリップした還元剤を浄化するための触媒の小型化、または廃止が可能である。

また、第１実施形態では、噴霧速度制御部２４は、噴射装置１３による還元剤の噴射速度を調節することにより、噴霧流れ速度を制御する。これによりデポジットが発生しやすい条件下において噴霧流れ速度を遅くすることができる。

また、第１実施形態では、噴霧速度制御部２４は、排気温度が低いほど噴霧流れ速度を遅くする。排気温度が低いほど排気からの受熱が遅く、還元剤が壁面に堆積しやすいため、噴霧流れ速度を遅くして気化を促進する。

また、第１実施形態では、噴霧速度制御部２４は、噴霧が衝突すると予想される壁面の温度が低いほど噴霧流れ速度を遅くする。排気温度が高くても衝突する壁面が冷えている場合、その壁面が温まるまでデポジットが発生しやすい条件下であることを考慮し、噴霧流れ速度を遅くする。

また、第１実施形態では、噴霧速度制御部２４は、必要供給量が大きいほど噴霧流れ速度を遅くする。壁面に堆積してデポジット化する還元剤量を抑えるため、壁面到達までに気化する還元剤量を増やすことで、必要供給量が増えることとのバランスをとる。また、潜熱で排気温度も下がって気化しにくくなることとのバランスもとれる。

また、第１実施形態では、噴霧速度制御部２４は、排気流量が大きいほど噴霧流れ速度を遅くする。還元剤が壁面に到達するまでの時間が短くなることを抑制するために、噴霧流れ速度を遅くして還元剤が気化する時間を多くする。

［第２実施形態］
第２実施形態では、図８に示す噴霧速度制御部３４は、噴射装置１３の噴射１回あたりの噴射時間を比較的長くすることにより、還元剤の噴射速度を比較的速くする。噴射時間とは、還元剤噴射弁１８の開弁時間である。このことは、図９に示すように、噴射直後から噴射が安定するまでにかけて徐々に噴霧の貫徹力（すなわち噴射速度）が上昇する関係を利用している。

図６のＳ５０において呼び出される図１０のサブルーチンのＳ１１１において、図１１に示すような関係が用いられ、要求される噴霧流れ速度Ｘに応じて、噴射装置１３の噴射１回あたりの噴射時間Ｔｉが決定される。Ｓ１１１の後、処理はＳ１１２に移行する。

Ｓ１１２では、噴射装置１３の噴射周期Ｐｉが決定される。具体的には、先ず図１２に示す関係から開弁時間Ｔｉから噴射１回あたりの噴射量ｑが算出される。続いて、必要供給量Ｗと噴射量ｑに基づき、１秒あたりの必要噴射回数ｆが算出される。この必要噴射回数ｆに基づき噴射周期Ｐｉが決定される。Ｓ１１２の後、処理はＳ１１３に移行する。

Ｓ１１３では、噴射周期Ｐｉの補正が行われる。具体的には、先ず必要供給量Ｗと実際の噴射量Ｗｆとの差である噴射量の誤差ΔＷが算出される。実際の噴射量Ｗｆは、例えば還元剤噴射弁１８の上流に設けられた流量計により検出される。続いて、次式（１）から補正後の必要噴射回数ｆ＊が算出される。この補正後の必要噴射回数ｆ＊に基づき補正後の噴射周期Ｐｉ＊が決定される。Ｓ１１３の後、処理はＳ１１４に移行する。
ｆ＊＝ｆ×ΔＷ／Ｗ（１）

Ｓ１１４では、噴射時間Ｔｉおよび補正後の噴射周期Ｐｉ＊に応じて噴射信号が設定される。Ｓ１１４の後、処理は図６のメインルーチンに戻る。

以上説明したように、第２実施形態では、噴霧速度制御部３４は、噴射装置１３の噴射１回あたりの噴射時間を比較的長くすることにより、還元剤の噴射速度を比較的速くする。このように噴射時間による噴霧の貫徹力の変化を利用することにより、噴霧流れ速度を制御することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、図１３に示すように、還元剤噴射弁１８の噴射方向は排気の流れに逆らう方向を向いており、噴霧速度制御部４４は、還元剤の噴射速度を比較的速くすることにより、噴霧流れ速度を比較的遅くする。すなわち、噴霧速度制御部４４は、図１４に示すように、要求される噴霧流れ速度Ｘが遅いほど噴射装置１３の噴射圧を大きくして噴射速度を速くする。これにより、噴射直後の噴霧流れ速度を０にしても気化時間が不足する条件であっても、還元剤の供給量を減らすことなくデポジットの発生を抑制可能である。また、噴射圧の高圧化により噴霧の微粒化が促進され、気化もしやすくなるという補助効果も得られる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、図１５に示すように、噴霧速度制御部５４は、還元剤噴射弁１８の噴射圧およびバルブリフト量を変更することにより、還元剤の噴射速度を調整する。具体的には、噴霧速度制御部５４は、図１６に示すように、要求される噴霧流れ速度Ｘが遅いほど、バルブリフト量を比較的小さくして還元剤の噴射速度を比較的遅くする。バルブリフト量を小さくすることで、還元剤噴射弁１８内部における還元剤の横流れが強まり、乱れが強まることで微粒化が促進される。微粒化するほど噴霧の速度がすぐに減衰し、噴霧の貫徹力が小さくなる。

微粒化されると気化しやすくなる。しかし均質化のためには、ある程度の貫徹力が必要であるため、常に低貫徹力とする制御は好ましくない。また、低バルブリフト量ほど噴霧が安定しにくく、流量等に誤差が生まれやすい。そのため、バルブリフト量を可変させるメリットがある。図１６には３段階変化の例を示す。

噴射圧は、図１７に示すようにバルブリフト量に対応して設定される。バルブリフト量が下がるごとに微粒化が進む。そのため、貫徹力を保持するために、同じバルブリフト量の区間において要求される噴霧流れ速度Ｘが大きいほど噴射圧を大きくする。

図６のＳ５０において呼び出される図１８のサブルーチンのＳ１２１において、要求される噴霧流れ速度Ｘが所定値Ｘ２よりも大きいか否かが判定される。要求される噴霧流れ速度Ｘが所定値Ｘ２よりも大きい場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、処理はＳ１２３に移行する。要求される噴霧流れ速度Ｘが所定値Ｘ２以下場合（Ｓ１２１：ＮＯ）、処理はＳ１２２に移行する。

Ｓ１２２では、要求される噴霧流れ速度Ｘに応じてバルブリフト量が変更される。Ｓ１２２の後、処理はＳ１２３に移行する。

Ｓ１２３では、要求される噴霧流れ速度Ｘに応じて噴射装置１３の目標噴射圧が算出される。Ｓ１２３の後、処理はＳ１２４に移行する。

Ｓ１２４では、バルブリフト量が制御されるとともに、噴射装置１３の噴射圧が目標噴射圧になるようにポンプ１７が制御される。Ｓ１２４の後、処理は図６のメインルーチンに戻る。

以上説明したように、第４実施形態では、噴霧速度制御部５４は、還元剤噴射弁１８の噴射圧およびバルブリフト量を変更することにより、還元剤の噴射速度を調整する。噴霧速度制御部５４は、バルブリフト量を比較的小さくすることにより還元剤の噴射速度を比較的遅くする。バルブリフト量を小さくすることで、還元剤噴射弁１８内部における還元剤の横流れが強まり、乱れが強まることで微粒化が促進されるとともに、噴霧の貫徹力が小さくなる。これを利用して噴霧流れ速度を制御することができる。

［第５実施形態］
第５実施形態では、図１９に示すように、噴霧に外力を加えることが可能なガス噴出部６１が排気通路９１に設けられている。ガス噴出部６１は、噴霧に向けてガスを噴出する。噴霧はガスに衝突することで押し留められ、噴霧流れ速度が低下する。

噴霧速度制御部６４は、噴霧に作用する外力を調節することにより、噴霧流れ速度を制御する。具体的には、噴霧速度制御部６４は、ガス噴出部６１が噴出するガスの運動量を調節することにより、噴霧流れ速度を制御する。ガス噴出部６１によるガス噴出速度Ｇは、図２０に示すような３次元マップが用いられて、排気流量Ｑ、要求される噴霧流れ速度Ｘ、および必要供給量Ｗに基づき算出される。噴霧速度制御部６４は、排気流量Ｑが大きいほど、要求される噴霧流れ速度Ｘが遅いほど、また必要供給量Ｗが大きいほど、ガス噴出速度Ｇを大きくする。

制御ユニット１４は図２１に示す各処理を実行する。第１実施形態同様にＳ１０〜Ｓ５０が実施された後、Ｓ５５において、ガス噴出速度Ｇが決定される。Ｓ５５の後、処理はＳ６５に移行する。

Ｓ６５では、還元剤噴射弁１８が駆動されて還元剤が噴射されつつ、ガス噴出部６１が駆動されてガスが噴霧に向けて噴射される。Ｓ６５の後、処理は図２１のルーチンを抜ける。

以上説明したように、噴霧に向けてガスを噴出し、噴霧とガスとの運動量交換により噴霧流れ速度を制御してもよい。

［他の実施形態］
他の実施形態では、浄化対象はＮＯｘに限らず、例えば一酸化二窒素Ｎ₂Ｏや二酸化炭素ＣＯ₂等であってもよい。また、還元剤は、尿素水に限らず、浄化対象よりも酸化しやすい例えば炭化水素やアルコールなどの有機物、過酸化水素水などが用いられてもよい。他の実施形態では、還元剤に限らず、還元剤の前駆体が供給されてもよい。

他の実施形態では、還元剤の必要供給量を算出するとき、排気流量を例えばエンジン回転数等に置き換えてもよいし、排気温度を例えばアクセル開度または燃料噴射量等に置き換えてもよい。また、還元剤の必要供給量を算出するときＮＯｘ濃度を用いず、図２２に示すような２次元マップが用いられ、エンジン回転数Ｒおよびアクセル開度Ａに基づき尿素水の必要供給量Ｗが算出されてもよい。

他の実施形態では、第３実施形態のように還元剤噴射弁の噴射方向が排気の流れに逆らう方向を向けられ、図２３に示すように要求される噴霧流れ速度Ｘが遅いほど噴射装置の噴射時間を長くして噴射速度を速くしてもよい。

第５実施形態では、ガス噴射速度を変更することで噴霧流れ速度を制御していた。これに対して、他の実施形態では、ガス噴射量を変更することで噴霧流れ速度を制御してもよいし、ガス噴射速度およびガス噴射量の両方を変更することで噴霧流れ速度を制御してもよい。

他の実施形態では、第３実施形態のように還元剤噴射弁から排気の流れに逆らう方向に噴射された噴霧に対して、第５実施形態のようにガス噴出部からガスが噴射されるように構成され、噴霧流れ速度を制御してもよい。

他の実施形態では、複数の還元剤噴射弁を使い分けることで噴射圧または噴射方向を変更し、噴霧流れ速度を制御してもよい。

第５実施形態では、外力としてガスの衝突により噴霧流れ速度を制御していた。これに対して他の実施形態では、還元剤噴射弁としてエアアシストインジェクタが用いられ、当該エアアシストインジェクタ内部で供給する空気量を減らすことで、擬似的に負の運動量付与と同等の効果を与えて、噴霧流れ速度を制御してもよい。この場合、ガス噴出部が噴射装置に設けられ、噴射前の還元剤に外力を加えることになる。また、他の実施形態では、噴霧と共に排気管の一部と触媒の一方または両方を同極に帯電または帯磁させ、反発力により噴霧を減速させて、噴霧流れ速度を制御してもよい。また、他の実施形態では、複数の還元剤噴射弁から噴射される噴霧同士を衝突させて、噴霧流れ速度を制御してもよい。

他の実施形態では、噴射前の還元剤の温度を取得し、その温度が高いほどデポジットができにくいと判断するように補正をかけてもよい。

所定の排気温度領域においては、壁面までに気化が進むことで噴霧中の還元剤が濃縮され、本来の濃度では壁面に付着せずにデポジット化しない条件であっても、デポジット化する可能性がある。他の実施形態では、上記を考慮して、図２４に示すように所定の排気温度領域Ｒｔにおいて局所的に噴霧流れ速度Ｘを大きくし、デポジット化を抑制してもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１１：触媒
１３：噴射装置
２３：供給量算出部
２４：噴霧速度制御部
９０：エンジン

Claims

エンジン（９０）の排気中の所定成分を還元浄化する触媒（１１）と、
前記エンジンの運転状態に応じて還元剤またはその前駆体の必要供給量を算出する供給量算出部（２３）と、
前記還元剤またはその前駆体の液体を噴霧として供給する噴射装置（１３）と、
前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御可能な噴霧速度制御部（３４）と、
を備え、
前記噴霧速度制御部は、前記エンジンの運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くし、
前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置による前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御し、
前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置の噴射１回あたりの噴射時間を比較的短くすることにより、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的遅くする、エンジンの排気浄化システム。
エンジン（９０）の排気中の所定成分を還元浄化する触媒（１１）と、
前記エンジンの運転状態に応じて還元剤またはその前駆体の必要供給量を算出する供給量算出部（２３）と、
前記還元剤またはその前駆体の液体を噴霧として供給する噴射装置（１３）と、
前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御可能な噴霧速度制御部（５４）と、
を備え、
前記噴霧速度制御部は、前記エンジンの運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くし、
前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置による前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御し、
前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置のバルブリフト量を変更することにより、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節する、エンジンの排気浄化システム。
前記噴霧速度制御部は、前記バルブリフト量を比較的小さくすることにより、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的遅くする請求項２に記載のエンジンの排気浄化システム。
エンジン（９０）の排気中の所定成分を還元浄化する触媒（１１）と、
前記エンジンの運転状態に応じて還元剤またはその前駆体の必要供給量を算出する供給量算出部（２３）と、
前記還元剤またはその前駆体の液体を噴霧として供給する噴射装置（１３）と、
前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御可能な噴霧速度制御部（４４）と、
を備え、
前記噴霧速度制御部は、前記エンジンの運転状態に基づきデポジットが発生しやすいと判断されるほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くし、
前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置による前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御し、
前記噴射装置の噴射方向が排気の流れに逆らう方向に設定されており、
前記噴霧速度制御部は、前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を比較的速くすることにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を比較的遅くする、エンジンの排気浄化システム。
前記噴霧速度制御部は、前記噴射装置による前記還元剤またはその前駆体の噴射速度を調節することに加えて、前記噴霧または噴射前の前記還元剤またはその前駆体に作用する外力を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
前記排気浄化システムは、排気通路または前記噴射装置の一方または両方に設けられ、前記噴霧または噴射前の前記還元剤またはその前駆体に外力を加えることが可能なガス噴出部をさらに備え、
前記噴霧速度制御部は、前記ガス噴出部が噴出するガスの運動量を調節することにより、前記噴霧の排気流れ方向の速度を制御する請求項５に記載のエンジンの排気浄化システム。
前記噴霧速度制御部は、排気の温度が低いほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
前記噴霧速度制御部は、前記噴霧が衝突すると予想される壁面の温度が低いほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
前記噴霧速度制御部は、前記必要供給量が大きいほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。
前記噴霧速度制御部は、排気の流量が大きいほど前記噴霧の排気流れ方向の速度を遅くする請求項１〜９のいずれか一項に記載のエンジンの排気浄化システム。