JP7114887B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置1のブロック図である。内燃機関の排気浄化装置1は、例えば、内燃機関20と共に車両に搭載されて、内燃機関20の排気中における窒素酸化物(NOx)を浄化する装置である。内燃機関20は、例えば、ディーゼルエンジンや、リーンバーン運転方式のガソリンエンジンである。燃焼状態制御部12は、内燃機関20に対する空気や燃料の噴射を制御することで、内燃機関20内の空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する。燃焼状態制御部12は、例えば、電子制御ユニット(ECU、Electronic Control Unit)により実装される。
(a2)第1SCR触媒52の温度T1が下限温度TL以下、かつ、第2SCR触媒54の温度T2が触媒活性領域として予め定められた温度範囲内である場合(領域R2)、尿素供給制御部10は、手順a1と同様に、尿素水割合r1=0とし、r2=1とする。
(a4)第1SCR触媒52の温度T1が触媒活性領域として予め定められた温度範囲内、かつ、第2SCR触媒54の温度T2が下限温度TL以下である場合(領域R4)、尿素供給制御部10は、手順a3と同様に、尿素水割合r1=1とし、r2=0とする。
0≦(NH3)1≦(NH3)1+(NH3)2、
0≦(NH3)2≦(NH3)1+(NH3)2
図6は、第2実施形態における内燃機関の排気浄化装置1aのブロック図である。第2実施形態では、上述した実施形態と同様の構成について説明を省略すると共に、図面における一部の符号を省略する場合がある。第1実施形態の排気浄化装置1では、三元触媒40を備え、第1,2SCR触媒52,54が共に触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である場合(図4:領域A~Dの場合)、三元触媒40を用いたNOx浄化を行っていた。しかし、第2実施形態の排気浄化装置1aでは、三元触媒40と第3温度センサ70とを備えず、上記条件下では第1,2SCR触媒52,54の昇温又は降温を行ったのち、第1,2SCR触媒52,54を用いてNOxを浄化する。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態では、内燃機関の排気浄化装置の構成の一例を示した。しかし、排気浄化装置の構成は種々の変形が可能である。例えば、排気浄化装置は、2つ以上のSCR触媒(選択還元触媒)を備えてもよい。例えば、排気浄化装置は、SCR触媒や三元触媒以外の他の触媒(例えば、NOx吸蔵還元触媒)をさらに備えていてもよい。例えば、還元剤として、尿素水に代えて、アンモニアガス、アンモニア水、有機溶媒等の非水系溶媒を用いた尿素溶液又はアンモニア溶液等を利用してもよい。
上記実施形態では、第1SCR触媒と第2SCR触媒とは、同一の温度特性PRを有し、かつ、同一の触媒活性領域(下限温度TL、上限温度TH)を有するとした。しかし、第1,2SCR触媒におけるこれらの特性は、相違していてもよい。この場合、式1に代えて次の式4を用いて、尿素水割合r1,r2を算出すればよい。
上記実施形態では、尿素供給制御部における制御の一例を示した。しかし、尿素供給制御部における制御内容は種々の変形が可能である。例えば、ステップS20~S26,S40(図2)、ステップS50,S52,S40(図7)において、尿素供給制御部は、触媒活性領域として予め定められた温度範囲(下限温度TL,上限温度TH)外のSCR触媒に対して供給する尿素水の割合を0以外にしてもよい。しかしこの場合においても、触媒活性領域外の温度のSCR触媒では、NOx浄化率が低下している(非活性状態)であるため、供給する尿素水の割合は低くすることが好ましい。
10,10a…尿素供給制御部
12…燃焼状態制御部
20…内燃機関
30…排気管
40…三元触媒
52…第1SCR触媒
54…第2SCR触媒
62…流量取得部
64…第1濃度取得部
66…第2濃度取得部
70…第3温度センサ
72…第1温度センサ
74…第2温度センサ
80…尿素ポンプユニット
82…第1尿素ノズル
84…第2尿素ノズル
Claims (8)
- 内燃機関の排気浄化装置であって、
内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、排気中の窒素酸化物を浄化する複数の選択還元触媒と、
各前記選択還元触媒の温度を取得する複数の温度取得部と、
各前記選択還元触媒に対して還元剤を供給する複数の還元剤供給部と、
各前記還元剤供給部における前記還元剤の供給を制御する還元剤供給制御部と、
前記複数の選択還元触媒のうち、前記主流路において最上流に設けられた前記選択還元触媒に流入する窒素酸化物の濃度を取得する濃度取得部と、
を備え、
前記複数の選択還元触媒が、n(nは2以上の自然数)個の前記選択還元触媒から構成されるとき、
前記還元剤供給制御部は、
前記濃度取得部により取得された前記窒素酸化物の濃度を用いて、各前記還元剤供給部から供給される前記還元剤の総量を算出し、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度に応じて、各前記選択還元触媒に対して供給する前記還元剤の前記総量に占める割合を、それぞれ0以上かつ1以下であって、1番目からn番目までの前記還元剤の割合の総和が1となる範囲内で変化させる、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、触媒活性領域として予め定められた温度範囲外である前記選択還元触媒に対して供給する前記還元剤の割合を0とする、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記選択還元触媒の温度に対する窒素酸化物の浄化率を考慮して予め定められた算出式を用いて、前記還元剤の割合を変化させる、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記選択還元触媒の温度に対する窒素酸化物の浄化率と、
熱分解及び酸化反応に起因したアンモニアの減少量と、を考慮して予め定められた算出式を用いて、前記還元剤の割合を変化させる、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、さらに、
前記主流路に設けられた三元触媒を備える、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、さらに、
前記三元触媒の温度を取得する三元触媒温度取得部を備え、
前記還元剤供給制御部は、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、全て前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた温度範囲外であり、
前記三元触媒温度取得部により取得された前記三元触媒の温度が、前記三元触媒の触媒活性領域として予め定められた下限温度以下である場合、
前記内燃機関を前記排気の温度を上げる燃焼状態とさせる、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
前記複数の選択還元触媒のうち、前記主流路において最下流に設けられた前記選択還元触媒の温度が、前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた上限温度以上である場合、
前記内燃機関を前記排気の温度を下げる燃焼状態とさせる、内燃機関の排気浄化装置。 - 請求項7に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤供給制御部は、
各前記温度取得部により取得された各前記選択還元触媒の温度が、全て前記選択還元触媒の触媒活性領域として予め定められた下限温度以下である場合、
前記内燃機関を前記排気の温度を上げる燃焼状態とさせる、内燃機関の排気浄化装置。
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