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JP2014005741A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

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Hirohiko Ota
裕彦 太田
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】浄化触媒内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【解決手段】エンジン１には、排気通路２６に尿素水を添加する尿素水供給機構２００と、尿素水供給機構２００から添加された尿素水を吸着するＳＣＲ触媒４１と、ノズルベーン１１ｖを備えたターボチャージャ１１が設けられている。制御装置８０は、エンジン１の減速時に尿素水を添加するときには、ノズルベーン１１ｖを最小開度に変更して排気流量を増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する浄化触媒を備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。こうした排気浄化装置では、例えば尿素水などの還元剤を排気通路に添加する添加機構が設けられており、添加機構から添加された還元剤は浄化触媒に到達するとアンモニアとしてその浄化触媒に吸着される。そして浄化触媒に吸着されたアンモニアによってＮＯｘが還元浄化される。
浄化触媒に吸着されるアンモニアの量は、浄化触媒の温度が低いときほど多くなる傾向がある。そこで、例えば特許文献１に記載の装置では、浄化触媒の温度が低くなる機関の減速時に還元剤を添加することにより、浄化触媒にアンモニアを十分に吸着させるようにしている。
特開２００１−３０３９３４号公報
ところで、減速時には排気流量が少なくなる。そのため、浄化触媒内の排気下流側領域にまで還元剤が十分に届かず、そうした排気下流側領域にアンモニアを十分に吸着させることができないおそれがある。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、浄化触媒内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させ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。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、排気通路に還元剤を添加する添加機構と、前記添加機構から添加された還元剤を吸着する浄化触媒とを備える内燃機関の排気浄化装置において、機関の減速時に前記還元剤を添加するときには、排気流量を増大させる増大処理を行うことをその要旨とする。
同構成によれば、機関の減速時に還元剤が添加されるときには、排気流量が増大されるため、添加された還元剤は浄化触媒内の排気下流側領域に届きやすくなる。従って、浄化触媒内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることができるようになり、例えば排気の浄化性能等も向上する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記減速時とは、アクセル操作部材が操作されていない機関運転状態であることをその要旨とする。
同構成によれば、アクセルペダルなどのアクセル操作部材が操作されていない機関運転状態のとき、つまり機関の燃焼室で混合気の燃焼が起きておらず、排気通路内の温度が燃焼時に比して低くなる状態のときに還元剤が添加される。そのため、減速時において混合気が多少なりとも燃焼されているときに還元剤を添加する場合と比較して、浄化触媒に吸着されるアンモニアの量を多くすることができる。ここで、燃焼室にて燃焼が起きていないときには、排気流量が燃焼時に比して少なくなるが、同構成では上述した増大処理が行われるため、排気流量の減少を抑えることができる。従って、同構成によれば、アンモニアの吸着量を好適に高めるとともに、浄化触媒内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることができるようになる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記排気通路には、ノズルベーンを備えた可変容量型の過給機が設けられており、前記増大処理は、前記ノズルベーンの開度を減少補正することにより行われることをその要旨とする。
同構成によれば、ノズルベーンの開度が減少補正されることにより、過給機の排気側タービンに当たる排気の流速が増大し、同排気側タービンの回転速度は高くなる。排気側タービンの回転速度が高くなると、過給機の吸気側コンプレッサの回転速度も高くなるため、燃焼室に導入される新気の量が増大するようになり、これにより排気通路内の排気流量が増大するようになる。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記内燃機関の吸気通路には、吸入空気量を調量する絞り弁が設けられており、
前記増大処理は、前記絞り弁の開度を増大補正することにより行われることをその要旨とする。
同構成によれば、吸気通路に設けられた上記絞り弁の開度が増大補正されることにより、燃焼室に導入される新気の量が増大するようになり、これにより排気通路内の排気流量が増大するようになる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記増大処理の実行時における前記還元剤の添加量は、排気流量が多いときほど少なくされることをその要旨とする。
排気流量が多いときに多量の還元剤を添加すると、浄化触媒に吸着できないアンモニアが同浄化触媒から流出するアンモニアスリップが発生しやすくなる。そこで同構成では、排気流量が多いときほど還元剤の添加量が少なくするようにしている。そのため、排気流量の増大処理を行うときのアンモニアスリップの発生を抑えることができる。
本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 同実施形態におけるアンモニアの吸着処理についてその手順を示すフローチャート。 排気流量と尿素添加量との関係を示すグラフ。 吸気絞り弁の開度と排気流量との関係を示すグラフ。
以下、この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、本明細書に記載の「上流」及び「下流」は、排気系での排気の流れ方向を基準にするものである。
図１に、本実施形態にかかる排気浄化装置が適用されたディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）、並びにそれらの周辺構成を示す概略構成図を示す。
エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが取り付けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは各気筒＃１〜＃４の燃焼室に燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。
燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。
吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。
排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、気筒に導入される吸入空気を排気圧を利用して過給する可変容量型のターボチャージャ１１が設けられている。このターボチャージャ１１においてその排気側タービンの入口側には、排気流量を調整するノズルベーン１１ｖが設けられており、このノズルベーン１１ｖの開度が機関運転状態に応じて変更される。例えば低負荷領域ではノズルベーン１１ｖの開度が小さくされることにより、排気流量が少ない場合でも排気流速は増大されて排気の動圧が大きくされる。また、高負荷領域ではノズルベーン１１ｖの開度が大きくされることにより、排気流量が多いときの排気の圧力損失が低減される。
ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。
また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びＤＰＦ触媒３２が配設されている。
酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、ＤＰＦ触媒３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するフィルタであって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のＰＭは、ＤＰＦ触媒３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。なお、このＤＰＦ触媒３２は、上記排気浄化部材を構成している。
また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、酸化触媒３１やＤＰＦ触媒３２に添加剤として燃料を供給するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更するも可能である。
ＤＰＦ触媒３２に捕集されたＰＭの量が所定値を超えると、ＤＰＦ触媒３２の再生処理が開始されて燃料添加弁５からはエキゾーストマニホールド８内に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁５から噴射された燃料は、酸化触媒３１に達すると燃焼され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒３１にて昇温された排気がＤＰＦ触媒３２に流入することにより、同ＤＰＦ触媒３２は昇温され、これによりＤＰＦ触媒３２に堆積したＰＭが酸化処理されてＤＰＦ触媒３２の再生が図られる。
また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、還元剤が添加されることにより排気中のＮＯｘを還元浄化する浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。
さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。
エンジン１には、排気通路２６に還元剤を添加する添加機構としての尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０にて構成されている。
尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１に向かって開口されている。この尿素添加弁２３０が開弁されると、供給通路２４０を介して排気通路２６内に尿素水が噴射供給される。
尿素添加弁２３０から噴射された尿素水は、ＳＣＲ触媒４１に到達するとアンモニアとして吸着される。そしてＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアによりＮＯｘが還元浄化される。
ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素添加弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素添加弁２３０及び供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。
また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより同尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。
この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸入空気に導入することで気筒内の燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの発生量を低減させる装置である。この排気再循環装置は、吸気通路３とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、同ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲクーラ１４等により構成されている。ＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより排気通路２６から吸気通路３に導入される排気還流量、いわゆる外部ＥＧＲ量が調量される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。
エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸気通路３内の吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。機関回転速度センサ２１はクランクシャフトの回転速度、すなわち機関回転速度ＮＥを検出する。アクセル操作量センサ２２はアクセルペダル（アクセル操作部材）７０の踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温センサ２３は、外気温ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。イグニッションスイッチ２５は、車両の運転者によるエンジン１の始動操作及び停止操作を検出する。
また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、ＤＰＦ触媒３２の上流及び下流の排気圧の圧力差ΔＰを検出する。
第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素添加弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０及び第１ＮＯｘセンサ１３０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。
第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、ＳＣＲ触媒４１で浄化された排気のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を検出する第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。
これら各種センサ等の出力は制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
そして、制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御・燃料噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御、ノズルベーン１１ｖの開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。
また、上記ＤＰＦ触媒３２に捕集されたＰＭを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置８０によって行われる。
制御装置８０は、そうした排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御も行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素添加量ＱＥが機関運転状態等に基づいて算出され、その算出された尿素添加量ＱＥが尿素添加弁２３０から噴射されるように、同尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。
ところで、上述したようにＳＣＲ触媒４１では、吸着されたアンモニア等を利用してＮＯｘの浄化が行われる。そのためＳＣＲ触媒４１にはある程度の量のアンモニアを吸着させておく必要がある。ＳＣＲ触媒４１のアンモニアの吸着量は、ＳＣＲ触媒４１の温度が低いときほど多くなる。そこで、本実施形態では、エンジン１の減速時、つまり混合気が燃焼しているときよりも排気通路２６内の温度が低くなるときに、尿素水を添加してＳＣＲ触媒４１にアンモニアを吸着させるようにしている。
ここで、減速時には排気流量が減少するため、ＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域にまで尿素水が十分に届かず、そうした排気下流側領域にアンモニアを十分に吸着させることができないおそれがある。また、排気流量が減少してＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域にまで尿素水が十分に届かない状態では、添加された尿素水がＳＣＲ触媒４１の前端部付近に滞留しやすくなる。このようにして尿素水がＳＣＲ触媒４１の前端部付近に滞留すると、その後、排気流量が増大したときには（例えばエンジン１を搭載した車両の加速時等）、滞留した尿素水がＳＣＲ触媒４１をすり抜けて、いわゆるアンモニアスリップが生じるおそれもある。そこで、本実施形態では、減速時の尿素添加に合わせて排気流量を増大させる増大処理を行うようにしている。
以下、図２を参照して、本実施形態におけるアンモニアの吸着処理を説明する。なお、本処理は制御装置８０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されるとまず、アクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であるか否か、つまりアクセルペダル７０が操作されていない機関運転状態であるか否かが判定される（Ｓ１００）。そして、アクセル操作量ＡＣＣＰが「０」ではないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、混合気が多少でも燃焼している運転状態であると判断されて、本処理は一旦終了される。
一方、アクセル操作量ＡＣＣＰが「０」であるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、混合気が燃焼していない減速時であると判断され、次に、アンモニアの吸着が可能な状態か否かが判定される（Ｓ１１０）。
ステップＳ１１０では、例えばＳＣＲ触媒４１の温度がアンモニアの吸着に適した温度であるか否かが第２排気温度ＴＨ２等に基づいて判定される。そして、アンモニアの吸着が不可能な状態であるときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、本処理は、一旦終了される。なお、アンモニアが十分に吸着されており、これ以上吸着する必要がないと判断できるときに、ステップＳ１１０にて否定判定するようにしてもよい。
一方、アンモニアの吸着が可能な状態のときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、排気流量を増大させる増大処理が実行される（Ｓ１２０）。この増大処理では、ノズルベーン１１ｖの開度が、機関負荷等に応じて可変設定される開度に対して減少補正される。より具体的には、機関負荷等に応じた開度の可変設定を中止し、ノズルベーン１１ｖの開度が最小開度となるように同ノズルベーン１１ｖの開度制御が行われる。
次に、ノズルベーン１１ｖが最小開度になったときの排気流量ＥＡに基づいてアンモニア吸着用の尿素添加量ＱＫが設定される（Ｓ１３０）。この尿素添加量ＱＫは、図３に示すように、排気流量ＥＡが多いときほど少なくされる。なお、排気流量ＥＡは適宜の方法を把握すればよい。例えばエアフロメータ１９によって検出される吸入空気量ＧＡ及び機関回転速度ＮＥ等に基づいて排気流量ＥＡを推定したり、センサ等を設けて実際に排気流量ＥＡを計測するようにしてもよい。
次に、設定された尿素添加量ＱＫにて尿素添加が実行される（Ｓ１４０）。
次に、尿素水の添加中止条件が成立したか否かが判定される（Ｓ１５０）。この添加中止条件としては、例えば「アンモニア吸着量が目標値に達した」、「排気温度がアンモニアの吸着に関して排気温度が不適切な範囲の温度に変化した」、「混合機の燃焼が再開された」などの条件などが挙げられる。
そして、添加中止条件が成立しないときには（Ｓ１５０：ＮＯ）、この添加中止条件が成立するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１５０までの処理が行われる。
一方、添加中止条件が成立したときには（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、ステップＳ１３０で設定された尿素添加量ＱＫによる尿素添加が停止される（Ｓ１６０）
次に、排気流量の増大処理が中止される（Ｓ１７０）。つまりノズルベーン１１ｖの開度を減少補正する処理が中止されて、ノズルベーン１１ｖの開度は、最小開度から機関負荷等に応じた開度に変更される。そして、本処理は一旦終了される。
次に、上記吸着処理の作用を説明する。
エンジン１の減速時に尿素水を添加するときには、ステップＳ１２０の処理によって排気流量ＥＡが増大される。そのため、添加された尿素水はＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域に届きやすくなる。従って、ＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域だけではなく、排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることができるようになり、例えば排気の浄化性能等も向上する。また、ＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域に尿素水が届きやすくなるため、ＳＣＲ触媒４１の前端部付近に滞留する尿素水の量は減少するようになる。従って、ＳＣＲ触媒４１の前端部付近に滞留した尿素水が同ＳＣＲ触媒４１をすり抜けることにより生じるおそれのあるアンモニアスリップが抑えられる。
また、減速時に尿素添加を行うようにしているが、特に、アクセルペダル７０が操作されていない機関運転状態のとき、つまりエンジン１の燃焼室で混合気の燃焼が起きておらず、排気通路２６内の温度が、混合気の燃焼時に比して低くなる状態のときに尿素水を添加するようにしている。そのため、減速時において混合気が多少なりとも燃焼されているときに尿素水を添加する場合と比較して、ＳＣＲ触媒４１に吸着されるアンモニアの量を多くすることができる。ここで、エンジン１の燃焼室で燃焼が起きていないときには、排気流量が混合気の燃焼時に比して少なくなるという背反がある。しかし上記吸着処理では、上述したように排気流量の増大処理が行われるため、排気流量の低下が抑えられる。従って、アンモニアの吸着量を高めるとともに、ＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることができる。
また、排気流量の増大処理として、ターボチャージャ１１のノズルベーン１１ｖの開度を減少補正するようにしている。より詳細には、機関負荷に応じて変更されるノズルベーン１１ｖの開度を、強制的に最小開度にしている。このようにしてノズルベーン１１ｖの開度が減少補正されると、ターボチャージャ１１の排気側タービンに当たる排気の流速が増大し、同排気側タービンの回転速度は高くなる。排気側タービンの回転速度が高くなると、ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサの回転速度も高くなるため、燃焼室に導入される新気の量が増大するようになる。従って、排気通路２６内の排気流量を増大させることができる。ちなみに、混合気が燃焼されているときにノズルベーン１１ｖの開度を減少補正すると、機関運転状態に影響を与えてしまう。しかし、吸着処理でノズルベーン１１ｖの開度を減少補正するときには混合気が燃焼されていないため、ノズルベーン１１ｖの開度を減少補正しても機関運転状態には影響を与えない。
また、排気流量ＥＡが多いときに多量の尿素水を添加すると、ＳＣＲ触媒４１を通過して流出する尿素水が増えるため、ＳＣＲ触媒４１に吸着できないアンモニアが同ＳＣＲ触媒４１から流出するアンモニアスリップが発生しやすくなる。この点、上記吸着処理では、ステップＳ１３０で尿素添加量ＱＫを設定するに際し、排気流量ＥＡが多いときほど尿素添加量ＱＫが少なくなるように、排気流量ＥＡに応じて尿素添加量ＱＫを可変設定するようにしている。そのため、排気流量の増大処理を行っても、アンモニアスリップの発生は抑えられる。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）エンジン１の減速時に尿素水を添加するときには、排気流量を増大させる増大処理を行うようにしている。そのため、ＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることができるようになり、例えば排気の浄化性能等を向上させることも可能になる。
（２）減速時として、特に、アクセルペダル７０が操作されていない機関運転状態のときに、尿素水の添加と排気流量の増大処理とを行うようにしている。そのため、アンモニアの吸着量を好適に高めるとともに、ＳＣＲ触媒４１内の排気下流側領域にもアンモニアを十分に吸着させることができるようになる。
（３）排気流量の増大処理を行うときには、ターボチャージャ１１のノズルベーン１１ｖの開度を減少補正するようにしている。より詳細には、ノズルベーン１１ｖの開度が最小開度となるようにしている。従って、排気通路２６内の排気流量を増大させることができる。
（４）排気流量の増大処理を実行するときの尿素添加量ＱＫは、排気流量ＥＡが多いときほど少なくされることをその要旨とする。
排気流量が多いときに多量の還元剤を添加すると、浄化触媒に吸着できないアンモニアが同浄化触媒から流出するアンモニアスリップが発生しやすくなる。そこで同構成では、排気流量が多いときほど還元剤の添加量が少なくするようにしている。そのため、排気流量の増大処理を行うときのアンモニアスリップの発生を抑えることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・排気流量を増大させるために、ノズルベーン１１ｖの開度を減少補正するときには、本来、機関負荷に応じて設定されるノズルベーン１１ｖの開度を、強制的に最小開度にするようにした。この他、エンジン１の減速時であって尿素水が添加されるときのノズルベーン１１ｖの開度が、減速時であって尿素水が添加されないときに設定されるノズルベーン１１ｖの開度Ｋ１、つまり減速時相当の機関負荷に対応するノズルベーン１１ｖの開度Ｋ１よりも小さくなるように、その開度Ｋ１を減少補正するようにしてもよい。
・排気流量を増大させるために、ノズルベーン１１ｖの開度を調整するようにしたが、この他の方法で排気流量を増大させてもよい。例えば、図４に示すように、吸気絞り弁１６の開度が大きくなるほど、エンジン１の燃焼室に導入される新気の量が増大するようになり、これにより排気通路２６内の排気流量が増大するようになる。そこで、減速時において吸気絞り弁１６の開度を大きくすることができる場合には、吸気絞り弁１６の開度を増大補正することで、排気流量を増大させるようにしてもよい。また、排気通路２６に２次空気を供給して排気流量を増大させてもよい。
・減速時として、特に、アクセルペダル７０が操作されていない機関運転状態のときに、尿素水の添加と排気流量の増大処理とを行うようにした。この他、減速時であってアクセルペダル７０が操作されている機関運転状態のとき、つまり多少でも混合気の燃焼が行われている状態でエンジン１が減速しているときに、尿素水の添加と排気流量の増大処理とを行うようにしてもよい。こうした減速時でも、加速時や定常運転時に比べれば、排気温度は低くなり、排気流量も少なくなるため、尿素水の添加と排気流量の増大処理とを行うことによる上記作用効果を得ることができる。
・尿素添加量ＱＫの可変設定するようにしたが、固定値としてもよい。例えばどのような排気流量であってもアンモニアスリップの発生を抑えることができる程度の添加量を尿素添加量ＱＫの固定値として設定してもよい。
・ＳＣＲ触媒４１の配設個数は適宜変更することができる。特に、複数のＳＣＲ触媒４１を排気の流れ方向において直列に並べる場合には、上述したように浄化触媒の排気下流側領域においてアンモニアを十分に吸着させることが困難になるという問題が起きやすい。そのため、こうした複数のＳＣＲ触媒４１を備える排気浄化装置に本発明を適用すると、非常に効果的である。
・上記実施形態では、エンジン出力を調整するアクセル操作部材がアクセルペダル７０であったがこの他の操作部材でもよい。例えば手で操作されるレバー等でもよい。
・還元剤として尿素水を使用するようにしたが、この他の還元剤を使用するようにしてもよい。
・ＮＯｘを浄化する触媒として、選択還元型ＮＯｘ触媒とは異なる触媒を用いてもよい。
１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１１ｖ…ノズルベーン、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…機関回転速度センサ、２２…アクセル操作量センサ、２３…外気温センサ、２４…車速センサ、２５…イグニッションスイッチ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…浄化触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒：ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、７０…アクセルペダル、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路。

Claims (5)

  1. 排気通路に還元剤を添加する添加機構と、前記添加機構から添加された還元剤を吸着する浄化触媒とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
    機関の減速時に前記還元剤を添加するときには、排気流量を増大させる増大処理を行う
    ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記減速時とは、アクセル操作部材が操作されていない機関運転状態である
    請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記排気通路には、ノズルベーンを備えた可変容量型の過給機が設けられており、
    前記増大処理は、前記ノズルベーンの開度を減少補正することにより行われる
    請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記内燃機関の吸気通路には、吸入空気量を調量する絞り弁が設けられており、
    前記増大処理は、前記絞り弁の開度を増大補正することにより行われる
    請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 前記増大処理の実行時における前記還元剤の添加量は、排気流量が多いときほど少なくされる
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
JP2012139992A 2012-06-21 2012-06-21 内燃機関の排気浄化装置 Pending JP2014005741A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015143507A (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN104389660B (zh) * 2014-11-05 2015-10-28 张寿远 一种尾气排放净化器
FR3054597B1 (fr) * 2016-08-01 2018-08-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede d’injection a duree augmentee d’un agent de depollution dans une ligne d’echappement de vehicule automobile

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303934A (ja) * 1998-06-23 2001-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2004132185A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料カット制御装置
JP2008180205A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2010053703A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気浄化装置
JP2011256846A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Isuzu Motors Ltd 排気ガス浄化システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3985053B2 (ja) * 2002-07-15 2007-10-03 マツダ株式会社 エンジンの排気微粒子処理装置
JP4161887B2 (ja) * 2002-11-29 2008-10-08 日産自動車株式会社 排気浄化装置
US6931842B2 (en) * 2002-11-29 2005-08-23 Nissan Motor Co., Ltd. Regeneration of diesel particulate filter
CN102892984B (zh) * 2010-05-12 2015-03-18 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303934A (ja) * 1998-06-23 2001-10-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2004132185A (ja) * 2002-10-08 2004-04-30 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料カット制御装置
JP2008180205A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2010053703A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 排気浄化装置
JP2011256846A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Isuzu Motors Ltd 排気ガス浄化システム

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