WO2011125257A1 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

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WO2011125257A1
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fuel
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矢野　雅一
中嶋　智史
知行 竹田
貴文 天野
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Ｕｄトラックス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust emission control device for purifying engine exhaust.
  • Diesel particulate filter that collects and removes particulate matter (PM), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) as an exhaust purification device that purifies engine exhaust
  • a three-way catalytic converter that simultaneously purifies NOx and nitrogen oxide (NOx), a selective catalytic reduction (SCR) converter that purifies NOx using a reducing agent, and the like have been put into practical use.
  • NOx nitrogen oxide
  • SCR selective catalytic reduction
  • Patent Document 1 the accumulated amount of the sulfur component accumulated in the exhaust purification element is estimated based on the fuel consumption and the sulfur content of the fuel. However, when this exceeds a predetermined value, a technique for executing a sulfur component forcible separation process has been proposed.
  • the present invention pays attention to the characteristic that the fuel component is released according to the exhaust temperature, and the exhaust purification device that improves the estimation accuracy of the accumulated amount of the fuel component accumulated in the exhaust purification element.
  • the purpose is to provide.
  • an engine exhaust purification device includes an exhaust purification element disposed in an exhaust pipe of the engine, a temperature sensor for detecting the temperature of exhaust flowing into the exhaust purification element, and a control unit incorporating a computer. . Then, the control unit estimates the discharge amount per unit time of the predetermined fuel component contained in the exhaust gas, and per unit time of the fuel component that leaves the exhaust gas purification element based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor. The amount of fuel component accumulated in the exhaust purification element is estimated based on the amount of fuel component discharged per unit time and the amount of separation.
  • FIG. 1 shows an example of an exhaust purification device.
  • An intake pipe 14 connected to the intake manifold 12 of the diesel engine 10 includes an air cleaner 16 that filters dust in the air along a direction of intake air flow, a compressor 18A of a turbocharger 18 that supercharges intake air, and a turbocharger 18.
  • An intercooler 20 that cools the intake air that has passed through and becomes hot is arranged in this order.
  • the exhaust pipe 24 connected to the exhaust manifold 22 of the diesel engine 10 is injected with a turbine 18B of the turbocharger 18, a continuously regenerating DPF device 26, and an aqueous urea solution as a reducing agent precursor along the exhaust flow direction.
  • a reducing agent injection device 28 having an injection nozzle to supply, an SCR converter 30 that selectively reduces and purifies NOx using ammonia (reducing agent) generated from an aqueous urea solution, and an oxidation catalytic converter 32 that oxidizes ammonia that has passed through the SCR converter 30. are arranged in this order.
  • the continuously regenerating DPF device 26 collects and removes PM in a diesel oxidation catalyst (DOC) converter 26A that oxidizes at least nitric oxide (NO) to nitrogen dioxide (NO 2 ) and exhaust gas.
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • DPF 26B CSF (Catalyzed Soot Filter) having a catalyst (active component and additive component) supported on its surface can be used.
  • the DOC converter 26A, the DPF 26B, the SCR converter 30 and the oxidation catalyst converter 32 disposed in the exhaust pipe 24 corresponds to an exhaust purification element constituting a part of the exhaust purification device.
  • the diesel engine 10 is provided with an exhaust gas recirculation (EGR) device 34 that reduces NOx by lowering the combustion temperature by introducing a part of the exhaust gas into the intake air and recirculating it.
  • the EGR device 34 introduces an exhaust gas flowing through the exhaust pipe 24 into the intake pipe 14, an EGR pipe 34 ⁇ / b> A for cooling the exhaust gas flowing through the EGR pipe 34 ⁇ / b> A, and the intake pipe 14.
  • an EGR control valve 34C for controlling the EGR rate of the exhaust.
  • a temperature sensor 36 for detecting the temperature (exhaust temperature) T 1 of the exhaust gas flowing into the DOC converter 26A is attached upstream of the DOC converter 26A of the continuous regeneration type DPF device 26.
  • a temperature sensor 38 for detecting the temperature (exhaust temperature) T 2 of the exhaust gas flowing into the DPF 26B is attached between the DOC converter 26A and the DPF 26B of the continuous regeneration type DPF device 26.
  • a temperature sensor 40 for detecting the temperature (exhaust temperature) T 3 of the exhaust gas flowing into the SCR converter 30 and the oxidation catalyst converter 32 is attached between the continuous regeneration type DPF device 26 and the reducing agent injection device 28. Note that a temperature sensor may be further provided between the SCR converter 30 and the oxidation catalyst converter 32 in order to detect the exhaust gas temperature flowing into the oxidation catalyst converter 32.
  • Each output signal of the temperature sensors 36, 38 and 40 is input to a control unit 42 having a built-in computer. Further, as an example of the operation state of the diesel engine 10, output signals of a rotation speed sensor 44 that detects the rotation speed Ne and an output signal of the load sensor 46 that detects the load Q are also input to the control unit 42.
  • the load Q of the diesel engine 10 for example, a state quantity closely related to the torque, such as an intake air flow rate, an intake pressure, a supercharging pressure, an accelerator opening degree, and a throttle opening degree, can be applied.
  • the rotational speed Ne and the load Q of the diesel engine 10 may be read from an engine control unit (not shown) that electronically controls the diesel engine 10 via a CAN (Controller (Area Network) or the like.
  • the control unit 42 executes a control program stored in a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory), so that a fuel component exceeding an allowable value in the exhaust purification element based on signals from various sensors ( Sulfur component, HC component, etc.) are accumulated. Further, when the control unit 42 determines that the fuel component exceeding the allowable value has accumulated in the exhaust purification element, the fuel injection attached to the diesel engine 10 is performed so as to raise the exhaust temperature and forcibly release the fuel component. A fuel increase command is output to the device, and a warning lamp 48 (notification device) attached to the combination meter is turned on.
  • a warning lamp 48 notification device
  • FIG. 2 shows the contents of a control program that the control unit 42 repeatedly executes every unit time (for example, 1 second) when the diesel engine 10 is started.
  • the control unit 42 electronically controls the reducing agent injection device 28 and the EGR control valve 34C according to the engine operating state and the like according to a control program different from the control program shown in FIG.
  • step 1 the control unit 42 calculates the fuel supply amount per unit time according to the engine operating state. That is, for example, the control unit 42 reads the load Q from the load sensor 46, refers to a map in which the fuel supply amount corresponding to the load is set, and calculates the fuel supply amount according to the load Q.
  • the fuel supply amount may be read from an engine control unit (not shown).
  • the control unit 42 estimates the amount of fuel component discharged per unit time, for example, by multiplying the fuel supply amount per unit time by the content of a predetermined fuel component constituting the fuel. To do.
  • the content rate of the fuel component may be a fixed value corresponding to the fuel characteristics, for example.
  • step 4 the control unit 42 refers to a map in which the fuel component removal amount corresponding to the exhaust temperature is set, and is read from the temperature sensor 36, 38 or 40.
  • T i 1 to 3
  • “0” is set in which the fuel component cannot be released in the region where the exhaust temperature is equal to or lower than the fuel component release temperature T 0 .
  • the amount of separation of the fuel component corresponding to the exhaust temperature may be obtained for each target fuel component through, for example, simulation or experiment.
  • step 6 the control unit 42 determines whether or not the accumulated amount of the fuel component accumulated in the exhaust purification element is greater than or equal to a predetermined value.
  • the predetermined value is a threshold value for determining whether or not the forced separation process of the fuel component accumulated in the exhaust purification element should be executed. For example, the allowable accumulation of the fuel component allowed in the exhaust purification element It has a value slightly lower than the amount.
  • control unit 42 determines that the accumulated amount of the fuel component is greater than or equal to the predetermined value, the control unit 42 proceeds to step 7 (Yes), whereas if it determines that the accumulated amount of the fuel component is less than the predetermined value, the process proceeds. Is terminated (No).
  • step 7 the control unit 42 turns on a warning lamp 48 attached to the combination meter so as to notify that the forced separation process of the fuel component accumulated in the exhaust purification element is being executed.
  • a buzzer as an example of a notification device may be operated.
  • step 8 the control unit 42 raises the exhaust gas temperature above the fuel component release temperature to forcibly release the fuel component accumulated in the exhaust purification element, so that the fuel injection device attached to the diesel engine 10 is used. In response to this, a fuel supply amount increase command is output.
  • known forced separation processing such as intake / exhaust shutter opening / closing control, variable turbocharger vane opening control, and post injection control may be executed.
  • exhaust gas from the diesel engine 10 is introduced into the DOC converter 26A of the continuous regeneration type DPF device 26 through the exhaust manifold 22 and the turbine 18B of the turbocharger 18.
  • Exhaust introduced into the DOC converter 26A flows to being part of the NO is oxidized to NO 2 DPF26B.
  • PM in the exhaust gas is collected and removed, and PM is oxidized using NO 2 generated by the DOC converter 26A, so that PM is collected, removed, and regenerated at the same time.
  • the urea aqueous solution injected and supplied from the reducing agent injection device 28 according to the engine operating state is hydrolyzed using exhaust heat and water vapor in the exhaust, and converted into ammonia that functions as a reducing agent.
  • This ammonia is known to be selectively reduced with NOx in the exhaust gas in the SCR converter 30 and purified to water (H 2 O) and nitrogen gas (N 2 ), which are harmless components.
  • the ammonia that has passed through the SCR converter 30 is oxidized by the oxidation catalytic converter 32 disposed downstream of the exhaust gas, so that it is possible to suppress the ammonia from being released into the atmosphere as it is.
  • the fuel component discharge amount per unit time estimated from the fuel supply amount is sequentially integrated, and the fuel component removal amount corresponding to the exhaust temperature is sequentially subtracted from this integrated value.
  • the accumulated amount of the fuel component accumulated in the exhaust purification element to be monitored is estimated.
  • the fuel component accumulated in the exhaust purification element pays attention to the characteristic that the exhaust temperature decreases in the region where the exhaust temperature is higher than the desorption temperature of the fuel component, and by considering not only the emission amount of the fuel component but also its desorption amount.
  • the accumulated amount of the fuel component in the exhaust purification element can be estimated with high accuracy.
  • the warning lamp 48 attached to the combination meter is turned on, and the fuel component forcible removal process is executed.
  • the accumulated amount of the fuel component accumulated in the exhaust purification element may be read from the non-volatile memory when the engine is started while the control unit 42 writes the non-volatile memory when the engine is stopped. In this way, since the accumulated amount of the fuel component is not reset when the engine is stopped, the value calculated so far can be taken over, and the estimation accuracy of the accumulated amount of the fuel component can be suppressed from decreasing.
  • a function of forcibly resetting the accumulated amount of the fuel component in response to an instruction from the outside may be provided. Further, the forcible detachment of the fuel component accumulated in the exhaust purification element may be executed in response to an instruction from a driver who notices that the warning lamp 48 is turned on, not automatically.
  • the present invention is not limited to the exhaust gas purification device of the diesel engine 10, but can also be applied to a three-way catalytic converter that simultaneously purifies CO, HC and NOx contained in the exhaust gas of the gasoline engine.
  • the present invention is not limited to the DOC converter 26A, the DPF 26B, the SCR converter 30, the oxidation catalytic converter 32, and the three-way catalytic converter, but can be applied to various exhaust purification elements disposed in the exhaust pipe. Further, in the present invention, a plurality of exhaust purification elements may be monitored.
  • Diesel engine 24 Exhaust pipe 26 Continuous regeneration type DPF device 26A DOC converter 26B DPF 30 SCR converter 32 Oxidation catalytic converter 36 Temperature sensor 38 Temperature sensor 40 Temperature sensor 42 Control unit 48 Warning light

Abstract

　エンジン運転状態に応じた燃料供給量から、排気に含まれる所定の燃料成分（硫黄成分，炭化水素成分など）の単位時間当たりの排出量を推定すると共に、ＤＯＣコンバータなどの排気浄化エレメントにおける燃料成分の蓄積量を積算する。また、排気浄化エレメントに流入する排気温度に応じて、排気浄化エレメントから単位時間当たりに離脱する燃料成分の離脱量を推定し、燃料成分の蓄積量から離脱量を減算する。そして、燃料成分の蓄積量が所定値以上になると、排気浄化エレメントに蓄積されている燃料成分を強制的に離脱させる時期が到来したと判断し、警告灯を点灯させると共に、排気の温度を燃料成分の離脱温度よりも昇温させる強制離脱処理を実行する。

Description

エンジンの排気浄化装置
　本発明は、エンジンの排気を浄化する排気浄化装置に関する。
　エンジンの排気を浄化する排気浄化装置として、粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）を捕集・除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ；Diesel Particulate Filter）、一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に浄化する三元触媒コンバータ、還元剤を用いてＮＯｘを浄化する選択触媒還元（ＳＣＲ；Selective Catalytic Reduction）コンバータなどが実用化されている。このような排気浄化装置においては、エンジンの排気管に配設されたＤＰＦなどの排気浄化エレメントに、例えば、排気に含まれる硫黄成分が蓄積すると、触媒の劣化，排圧上昇などの不具合が発生してしまう。このため、特開２００５－７６４９５号公報（特許文献１）に記載されるように、燃料消費量と燃料の硫黄含有率とに基づいて、排気浄化エレメントに蓄積された硫黄成分の蓄積量を推定し、これが所定値以上になると、硫黄成分の強制離脱処理を実行する技術が提案されている。
特開２００５－７６４９５号公報
　しかしながら、従来技術においては、排気温度が硫黄成分の離脱温度より高い領域では、排気浄化エレメントに蓄積された硫黄成分が減ることを考慮していなかったため、硫黄成分の蓄積量の推定精度が高くなかった。このため、排気浄化エレメントに許容値以上の硫黄成分が蓄積しても強制離脱処理が実行されないなど、排気浄化装置としての機能を維持できないおそれがあった。なお、このような問題は、燃料成分の一例としての硫黄成分に限らず、例えば、ＨＣを主成分とする未燃燃料などでも同様に起こり得る。
　そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、排気温度に応じて燃料成分が離脱する特性に着目し、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の蓄積量の推定精度を向上させた排気浄化装置を提供することを目的とする。
　このため、エンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気管に配設された排気浄化エレメントと、排気浄化エレメントに流入する排気の温度を検出する温度センサと、コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、を有する。そして、コントロールユニットは、排気に含まれる所定の燃料成分の単位時間当たりの排出量を推定し、温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、排気浄化エレメントから離脱する燃料成分の単位時間当たりの離脱量を推定し、燃料成分の単位時間当たりの排出量及び離脱量に基づいて、排気浄化エレメントに蓄積されている燃料成分の蓄積量を推定する。
　排気浄化エレメントにおける燃料成分の蓄積量を高精度に推定することができる。
排気浄化装置の一例を示す全体構成図である。 制御プログラムの一例を示すフローチャートである。 排気温度に応じた燃料成分の離脱量を推定するマップの説明図である。
　以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。
　図１は、排気浄化装置の一例を示す。
　ディーゼルエンジン１０の吸気マニフォールド１２に接続される吸気管１４には、吸気流通方向に沿って、空気中の埃などを濾過するエアクリーナ１６，吸気を過給するターボチャージャ１８のコンプレッサ１８Ａ，ターボチャージャ１８を通過して高温となった吸気を冷却するインタークーラ２０がこの順番で配設される。
　一方、ディーゼルエンジン１０の排気マニフォールド２２に接続される排気管２４には、排気流通方向に沿って、ターボチャージャ１８のタービン１８Ｂ，連続再生式ＤＰＦ装置２６、還元剤前駆体としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズルを有する還元剤噴射装置２８，尿素水溶液から生成されるアンモニア（還元剤）を用いてＮＯｘを選択還元浄化するＳＣＲコンバータ３０，ＳＣＲコンバータ３０を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒コンバータ３２がこの順番で配設される。連続再生式ＤＰＦ装置２６は、少なくとも一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化させるディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ；Diesel Oxidation Catalyst）コンバータ２６Ａと、排気中のＰＭを捕集・除去するＤＰＦ２６Ｂと、を有する。なお、ＤＰＦ２６Ｂの代わりに、その表面に触媒（活性成分及び添加成分）を担持させたＣＳＦ（Catalyzed Soot Filter）を使用することができる。ここで、排気管２４に配設されたＤＯＣコンバータ２６Ａ，ＤＰＦ２６Ｂ，ＳＣＲコンバータ３０及び酸化触媒コンバータ３２の少なくとも１つが、排気浄化装置の一部を構成する排気浄化エレメントに該当する。
　また、ディーゼルエンジン１０には、排気の一部を吸気に導入して再循環させることで、燃焼温度の低下によりＮＯｘを低減する排気再循環（ＥＧＲ；Exhaust Gas Recirculation）装置３４が取り付けられる。ＥＧＲ装置３４は、排気管２４を流れる排気の一部を吸気管１４へと導入するためのＥＧＲ管３４Ａと、ＥＧＲ管３４Ａを流れる排気を冷却するＥＧＲクーラ３４Ｂと、吸気管１４へと導入する排気のＥＧＲ率を制御するためのＥＧＲ制御弁３４Ｃと、を有する。
　排気浄化装置の制御系として、連続再生式ＤＰＦ装置２６のＤＯＣコンバータ２６Ａの排気上流には、ＤＯＣコンバータ２６Ａに流入する排気の温度（排気温度）Ｔ1を検出する温度センサ３６が取り付けられる。連続再生式ＤＰＦ装置２６のＤＯＣコンバータ２６ＡとＤＰＦ２６Ｂとの間には、ＤＰＦ２６Ｂに流入する排気の温度（排気温度）Ｔ2を検出する温度センサ３８が取り付けられる。連続再生式ＤＰＦ装置２６と還元剤噴射装置２８との間には、ＳＣＲコンバータ３０及び酸化触媒コンバータ３２に流入する排気の温度（排気温度）Ｔ3を検出する温度センサ４０が取り付けられる。なお、酸化触媒コンバータ３２に流入する排気温度を検出するために、ＳＣＲコンバータ３０と酸化触媒コンバータ３２との間に温度センサを更に取り付けてもよい。
　温度センサ３６，３８及び４０の各出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット４２に入力される。また、コントロールユニット４２には、ディーゼルエンジン１０の運転状態の一例として、回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ４４、及び、負荷Ｑを検出する負荷センサ４６の出力信号も入力される。ここで、ディーゼルエンジン１０の負荷Ｑとしては、例えば、吸気流量，吸気圧力，過給圧力，アクセル開度，スロットル開度など、トルクと密接に関連する状態量を適用することができる。なお、ディーゼルエンジン１０の回転速度Ｎｅ及び負荷Ｑは、ＣＡＮ（Controller Area Network）などを介して、ディーゼルエンジン１０を電子制御するエンジンコントロールユニット（図示せず）から読み込むようにしてもよい。
　そして、コントロールユニット４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに記憶された制御プログラムを実行することで、各種センサからの信号に基づいて、排気浄化エレメントに許容値を超える燃料成分（硫黄成分，ＨＣ成分など）が蓄積したか否かを判定する。また、コントロールユニット４２は、排気浄化エレメントに許容値を超える燃料成分が蓄積したと判定したときに、排気温度を昇温させて燃料成分を強制離脱させるべく、ディーゼルエンジン１０に取り付けられた燃料噴射装置に対して燃料増量指令を出力すると共に、コンビネーションメータに付設された警告灯４８（報知装置）を点灯させる。
　図２は、ディーゼルエンジン１０が始動されたことを契機として、コントロールユニット４２が単位時間（例えば１秒）ごとに繰り返し実行する制御プログラムの内容を示す。なお、コントロールユニット４２は、図２に示す制御プログラムとは異なる制御プログラムに従って、エンジン運転状態などに応じて、還元剤噴射装置２８及びＥＧＲ制御弁３４Ｃを夫々電子制御する。
　ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、コントロールユニット４２が、エンジン運転状態に応じた単位時間当たりの燃料供給量を演算する。即ち、コントロールユニット４２は、例えば、負荷センサ４６から負荷Ｑを読み取り、負荷に対応した燃料供給量が設定されたマップを参照して、負荷Ｑに応じた燃料供給量を演算する。なお、燃料供給量は、図示しないエンジンコントロールユニットから読み込むようにしてもよい。
　ステップ２では、コントロールユニット４２が、例えば、単位時間当たりの燃料供給量に対して、燃料を構成する所定の燃料成分の含有率を乗算することで、単位時間当たりの燃料成分の排出量を推定する。ここで、燃料成分の含有率は、例えば、燃料特性に応じた固定値をとるようにすればよい。
　ステップ３では、コントロールユニット４２が、例えば、「蓄積量＝蓄積量＋単位時間当たりの排出量」という式を利用して、監視対象とする排気浄化エレメント、即ち、ＤＯＣコンバータ２６Ａ，ＤＰＦ２６Ｂ，ＳＣＲコンバータ３０又は酸化触媒コンバータ３２に蓄積された燃料成分の蓄積量を推定する。
　ステップ４では、コントロールユニット４２が、例えば、図３に示すように、排気温度に対応した燃料成分の離脱量が設定されたマップを参照して、温度センサ３６，３８又は４０から読み込んだ、監視対象となる排気浄化エレメントに流入する排気温度Ｔi（i＝１～３）に応じた燃料成分の離脱量を推定する。図３に示すマップでは、排気温度が燃料成分の離脱温度Ｔ0以下の領域では、燃料成分が離脱され得ない「０」であることが設定されている。なお、排気温度に対応した燃料成分の離脱量は、ターゲットとする燃料成分ごとに、例えば、シミュレーション，実験などを通して求めればよい。
　ステップ５では、コントロールユニット４２が、燃料成分の離脱量に基づいて、例えば、「蓄積量＝蓄積量―離脱量」という式を利用して、監視対象となる排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の蓄積量を更新する。
　ステップ６では、コントロールユニット４２が、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の蓄積量が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、所定値は、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の強制離脱処理を実行すべきか否かを判定するための閾値であって、例えば、排気浄化エレメントに許容される燃料成分の許容蓄積量より若干低い値を持つ。そして、コントロールユニット４２は、燃料成分の蓄積量が所定値以上であると判定すれば処理をステップ７へと進める一方（Ｙｅｓ）、燃料成分の蓄積量が所定値未満であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。
　ステップ７では、コントロールユニット４２が、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の強制離脱処理が実行されていることを報知すべく、コンビネーションメータに付設された警告灯４８を点灯させる。ここで、警告灯４８の代わりに、報知装置の一例としてのブザーなどを作動させてもよい。
　ステップ８では、コントロールユニット４２が、排気温度を燃料成分の離脱温度よりも昇温させることで、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分を強制離脱させるため、ディーゼルエンジン１０に取り付けられた燃料噴射装置に対して、燃料供給量の増量指令を出力する。なお、排気温度を昇温させるために、吸気シャッタ又は排気シャッタの開閉制御，可変ターボチャージャのベーン開度制御， ポスト噴射制御など公知の強制離脱処理を実行するようにしてもよい。
　かかる排気浄化装置において、ディーゼルエンジン１０の排気は、排気マニフォールド２２，ターボチャージャ１８のタービン１８Ｂを経て、連続再生式ＤＰＦ装置２６のＤＯＣコンバータ２６Ａに導入される。ＤＯＣコンバータ２６Ａに導入された排気は、一部のＮＯがＮＯ2へと酸化されつつＤＰＦ２６Ｂへと流れる。ＤＰＦ２６Ｂでは、排気中のＰＭが捕集・除去されると共に、ＤＯＣコンバータ２６Ａにより生成されたＮＯ2を使用してＰＭが酸化されることで、ＰＭの捕集・除去及び再生が同時に行われる。
　また、エンジン運転状態に応じて還元剤噴射装置２８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気を使用して加水分解され、還元剤として機能するアンモニアへと転化される。このアンモニアは、ＳＣＲコンバータ３０において排気中のＮＯｘと選択還元反応し、無害成分である水（Ｈ2Ｏ）及び窒素ガス（Ｎ2）へと浄化されることは知られたことである。一方、ＳＣＲコンバータ３０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設された酸化触媒コンバータ３２により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることを抑制できる。
　このような排気浄化過程において、燃料供給量から推定された単位時間当たりの燃料成分の排出量を順次積算しつつ、この積算値から排気温度に応じた燃料成分の離脱量を順次減算することで、監視対象となる排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の蓄積量が推定される。このとき、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分は、排気温度が燃料成分の離脱温度より高い領域で減少する特性に着目し、燃料成分の排出量だけではなくその離脱量をも考慮することで、排気浄化エレメントにおける燃料成分の蓄積量を高精度に推定することができる。そして、燃料成分の蓄積量が所定値以上になると、コンビネーションメータに付設された警告灯４８が点灯されると共に、燃料成分の強制離脱処理が実行される。
　ここで、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の蓄積量は、コントロールユニット４２が、エンジン停止時に不揮発性メモリに書き込む一方、エンジン始動時に不揮発性メモリから読み出すようにしてもよい。このようにすれば、燃料成分の蓄積量は、エンジン停止によりリセットされないことから、それまで演算された値を引き継ぐことができ、燃料成分の蓄積量の推定精度が低下することを抑制できる。
　また、整備工場などにおいて、排気浄化エレメントの清掃などが行われることを考慮し、外部からの指示に応答して、燃料成分の蓄積量を強制的にリセットする機能を設けてもよい。さらに、排気浄化エレメントに蓄積された燃料成分の強制離脱は、自動的ではなく、警告灯４８が点灯したことに気付いた運転者などの指示に応じて実行されるようにしてもよい。
　なお、本発明は、ディーゼルエンジン１０の排気浄化装置に限らず、ガソリンエンジンの排気に含まれるＣＯ，ＨＣ及びＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータにも適用することができる。また、本発明は、ＤＯＣコンバータ２６Ａ，ＤＰＦ２６Ｂ，ＳＣＲコンバータ３０，酸化触媒コンバータ３２及び三元触媒コンバータに限らず、排気管に配設された各種の排気浄化エレメントにも適用することができる。さらに、本発明は、複数の排気浄化エレメントを監視対象としてもよい。
　　１０　　ディーゼルエンジン
　　２４　　排気管
　　２６　　連続再生式ＤＰＦ装置
　　２６Ａ　ＤＯＣコンバータ
　　２６Ｂ　ＤＰＦ
　　３０　　ＳＣＲコンバータ
　　３２　　酸化触媒コンバータ
　　３６　　温度センサ
　　３８　　温度センサ
　　４０　　温度センサ
　　４２　　コントロールユニット
　　４８　　警告灯

Claims (9)

  1. 　エンジンの排気管に配設された排気浄化エレメントと、
    　前記排気浄化エレメントに流入する排気の温度を検出する温度センサと、
    　コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、
    　を有し、
    　前記コントロールユニットが、
    　排気に含まれる所定の燃料成分の単位時間当たりの排出量を推定し、
    　前記温度センサにより検出された排気の温度に基づいて、前記排気浄化エレメントから離脱する燃料成分の単位時間当たりの離脱量を推定し、
    　前記燃料成分の単位時間当たりの排出量及び離脱量に基づいて、前記排気浄化エレメントに蓄積されている燃料成分の蓄積量を推定する、
    　ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
  2. 　前記コントロールユニットが、更に、前記燃料成分の蓄積量が所定値以上になったときに、前記排気浄化エレメントに蓄積されている燃料成分を強制的に離脱させる時期が到来したと判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  3. 　前記コントロールユニットが、更に、前記燃料成分を強制的に離脱させる時期が到来したと判定したときに、報知装置を作動させることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
  4. 　前記コントロールユニットが、更に、前記燃料成分を強制的に離脱させる時期が到来したと判定したときに、前記排気浄化エレメントに流入する排気の温度を燃料成分の離脱温度よりも昇温させる強制離脱処理を実行することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
  5. 　前記コントロールユニットが、更に、エンジン停止時に、前記燃料成分の蓄積量を不揮発性メモリに書き込む一方、エンジン始動時に、前記不揮発性メモリから燃料成分の蓄積量を読み出すことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  6. 　前記コントロールユニットが、更に、外部からの指示に応答して、前記燃料成分の蓄積量を強制的にリセットすることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  7. 　前記コントロールユニットが、単位時間当たりの燃料供給量、及び、燃料における燃料成分の含有率に基づいて、前記燃料成分の単位時間当たりの排出量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  8. 　前記コントロールユニットが、排気の温度に対応した燃料成分の離脱量が設定されたマップを参照して、前記温度センサにより検出された排気の温度に応じた燃料成分の離脱量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
  9. 　前記コントロールユニットが、前記燃料成分の単位時間当たりの排出量を順次積算しつつ、この積算値から燃料成分の単位時間当たりの離脱量を順次減算することで、前記燃料成分の蓄積量を推定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
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