JP5983937B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
そこで、従来より、ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジンでは、選択還元型触媒や、NOxトラップ触媒等を排気流路に設けている。特にディーゼルエンジンでは、高回転速度・高負荷運転時にNOxの排出量が多くなることから、尿素水を排気流路中の排ガスに添加して、尿素水が加水分解して発生したアンモニア(NH3)にてNOxを還元浄化する選択還元型触媒装置(SCRシステム)が用いられている。
しかしながら、選択還元型触媒装置に吸着されるアンモニア量は、尿素水が加水分解され選択還元型触媒装置に供給されるアンモニア量や、内燃機関より排出されるNOxの排出量によって変化する。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、NOxを確実に還元浄化することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
よって、アンモニア吸着触媒にアンモニアを吸着させることができるので、例えば内燃機関から排出される窒素酸化物の排出量が多い内燃機関の高回転速度・高負荷時に、アンモニア吸着触媒に吸着したアンモニアを脱離して、アンモニアを選択還元型触媒に供給することができ、窒素酸化物を確実に還元浄化することができる。
第1及び第2濃度検出手段は、一般的にアンモニアの影響を受ける特性を有している。そして、選択還元型触媒の下流の排ガス中の窒素酸化物の濃度が、尿素水供給手段の上流の排ガス中の窒素酸化物の濃度以上となる場合とは、尿素水供給手段より供給される尿素水が加水分解されてアンモニアとなり、当該アンモニアがアンモニア吸着触媒で吸着されず、且つ選択還元型触媒にて窒素酸化物の還元浄化に用いられず排出され、第2濃度検出手段が当該アンモニアの影響を受ける場合である。即ち、選択還元型触媒の下流の排ガス中の窒素酸化物の濃度が、尿素水供給手段の上流の排ガス中の窒素酸化物の濃度以上となる場合とは、尿素水供給手段より尿素水が過剰に供給されている場合をさす。
図1は、内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジン1の概略構成図である。
図1に示すように、エンジン(内燃機関)1は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関(例えばコモンレール式ディーゼルエンジン)であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル2に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル2から各気筒の燃焼室3内に噴射可能な構成を成している。
燃焼室3には、インテークポート7とエキゾーストポート8とが連通されている。
インテークポート7には、燃焼室3と当該インテークポート7との連通と遮断を行うインテークバルブ9が設けられている。また、エキゾーストポート8には、燃焼室3と当該エキゾーストポート8との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ10が設けられている。
インテークマニフォールド11の各気筒に吸入空気を分配するための分岐の上流のインテークマニフォールド11には、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ13がセンサ部をインテークマニフォールド11内に突出するように設けられている。また、空燃比センサ13の下流には、燃焼室3に吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ14がインテークマニフォールド11内に突出するように設けられている。
エキゾーストマニフォールド12の下流には、ターボチャージャ19に排ガスを導入する図示しないタービンハウジングと、排気管24とが連通するように設けられている。
ケーシング29の酸化触媒25の上流には、酸化触媒25に流入する排ガスの温度を検出する排気温度センサ32がケーシング29内に突出するように設けられている。また、ケーシング29の酸化触媒25とディーゼルパティキュレートフィルタ26との間には、酸化触媒25から流出する排ガスの温度を検出する排気温度センサ33がケーシング29内に突出するように設けられている。そして、ケーシング29のディーゼルパティキュレートフィルタ26の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ26から流出する排ガスの温度を検出する排気温度センサ34がケーシング29内に突出するように設けられている。
一方、エンジンコントロールユニット50の出力側には、燃料噴射ノズル2、EGRバルブ16,42、電子制御スロットルバルブ22,39、及び尿素水インジェクタ36が電気的に接続されている。
また、エンジンコントロールユニット50は、図示しない圧力センサにて検出されるディーゼルパティキュレートフィルタ26の上流と下流の排ガスの圧力より、圧力差を算出し所定圧力差となった場合や、運転者の操作によって図示しない強制再生ボタン等が操作された場合に、燃焼噴射ノズル2からの燃料の噴射量や噴射時期を制御して、ディーゼルパティキュレートフィルタ26内に堆積した微粒子状物質を燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ再生処理を実施する。
[第1参考例]
そして、ステップS18では、尿素水インジェクタ36からの尿素水の噴射を終了する。そして、本ルーチンをリターンする。
[第2参考例]
[一実施例]
次に本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット50でのアンモニア吸着制御について説明する。
一実施例のアンモニア吸着制御は、第2参考例に対して、ステップS10でのEGR導入であるか否かの判別をディーゼルパティキュレートフィルタ再生中であるか否かの判別としている点が異なる。
よって、アンモニア吸着触媒27にアンモニアを吸着させることができるので、例えばエンジン1から排出されるNOxの排出量が多いエンジン1の高回転速度・高負荷時に、アンモニア吸着触媒27に吸着したアンモニアを脱離して、アンモニアを選択還元型触媒28に供給することができ、NOxを確実に還元浄化することができる。
上記実施形態では、エンジン1をコモンレール式ディーゼルエンジンとしているが、これに限定されるものではなく、NOxの排出量が比較的多く選択還元型触媒を装着する排気系を有する希薄燃焼ガソリンエンジンにも適用可能であることはいうまでもない。
26 ディーゼルパティキュレートフィルタ
27 アンモニア吸着触媒
28 選択還元型触媒
35 NOxセンサ(第1濃度検出手段)
36 尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)
37 NOxセンサ(第2濃度検出手段)
50 ECU(アンモニア吸着制御手段)
Claims (3)
- 内燃機関から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアにて還元浄化する選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒の上流に配設され、前記アンモニアを吸着し、前記選択還元型触媒のアンモニア脱離温度よりも高い温度で前記アンモニアを脱離するアンモニア吸着触媒と、
前記アンモニア吸着触媒の上流に尿素水を供給する尿素水供給手段と、
前記尿素水供給手段の作動を制御するアンモニア吸着制御手段と、
前記尿素水供給手段の上流に配設され、前記排ガス中の微粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタと、を備え、
前記アンモニア吸着制御手段は、少なくとも前記内燃機関から排出される窒素酸化物の排出量または前記排ガスの温度の状況によって前記尿素水の供給に対して前記アンモニア吸着触媒が前記アンモニアを吸着しやすい環境である前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御をしている状態の時に、前記内燃機関から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物の還元浄化に必要な量以上のアンモニアが発生するよう前記尿素水を前記尿素水供給手段より供給することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記アンモニア吸着触媒に前記アンモニアを吸着しやすい環境は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生制御をしている状態の時で、前記アンモニア吸着触媒に吸着されているアンモニア量が所定量より少ない状態であることを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記尿素水供給手段の上流に、前記排ガス中の前記窒素酸化物の濃度を検出する第1濃度検出手段と、
前記選択還元型触媒の下流に前記排ガス中の前記窒素酸化物の濃度を検出する第2濃度検出手段をそれぞれ備え、
前記アンモニア吸着制御手段は、前記第2濃度検出手段の検出値が、前記第1濃度検出手段の検出値以上であると、前記尿素水供給手段からの前記尿素水の供給を終了することを特徴とする、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。
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