(57)【要約】【課題】選択還元触媒から放出されるアンモニア量の低減を図ることができる排気浄化装置の制御装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置１０の制御装置３０は、エンジン２の排気通路４に配置されて排気中のＮＯｘを選択的に還元する選択還元触媒１３と、選択還元触媒を加熱するヒータ１８と、を備える排気浄化装置１０に適用された制御装置であって、ヒータを制御する制御部３１と、ヒータによる選択還元触媒の加熱の実行中に、排気通路における選択還元触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度に基づいて、選択還元触媒からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したことを検知する検知部３１と、を備え、制御部は、アンモニアスリップが発生したことが検知部によって検知された場合に、ヒータによる選択還元触媒の加熱を停止させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配置されて排気中のＮＯｘを選択的に還元する選択還元触媒と、前記選択還元触媒を加熱するヒータと、を備える排気浄化装置に適用された制御装置であって、
前記ヒータを制御する制御部と、
前記ヒータによる前記選択還元触媒の加熱の実行中に、前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度に基づいて、前記選択還元触媒からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したことを検知する検知部と、を備え、
前記制御部は、前記アンモニアスリップが発生したことが前記検知部によって検知された場合に、前記ヒータによる前記選択還元触媒の加熱を停止させる排気浄化装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記アンモニアスリップが発生したことが前記検知部によって検知された場合に、前記選択還元触媒の暖機が完了したと判断して、前記ヒータによる前記選択還元触媒の加熱を停止させる請求項１記載の排気浄化装置の制御装置。
【請求項３】
前記排気浄化装置は、前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側に、前記選択還元触媒から放出されたアンモニアを酸化させるアンモニアスリップ触媒をさらに備える請求項１又は２に記載の排気浄化装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は排気浄化装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気通路に配置されて排気中のＮＯｘを選択的に還元する選択還元触媒と、選択還元触媒を加熱するヒータと、を備える排気浄化装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような排気浄化装置によれば、ヒータが選択還元触媒を加熱することで、選択還元触媒の暖機を促進させることができる。また、このような選択還元触媒は、選択還元触媒よりも上流側の排気中に供給された尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアを吸着し、この吸着されたアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、選択還元触媒のアンモニア吸着容量は、選択還元触媒の温度が所定温度になった場合に最大となり、選択還元触媒の温度がこの所定温度よりも高くなった場合には低下する。このため、例えばヒータによって選択還元触媒を所定温度よりも高く加熱し過ぎた場合、選択還元触媒のアンモニア吸着容量が低下して、それまで吸着されていたアンモニアが選択還元触媒から放出される「アンモニアスリップ」が発生するおそれがある。このアンモニアスリップによって多量のアンモニアが選択還元触媒から放出された場合、大気中に多量のアンモニアが排出されるおそれがある。
【０００５】
本開示は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、選択還元触媒から放出されるアンモニア量の低減を図ることができる排気浄化装置の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係る排気浄化装置の制御装置は、エンジンの排気通路に配置されて排気中のＮＯｘを選択的に還元する選択還元触媒と、前記選択還元触媒を加熱するヒータと、を備える排気浄化装置に適用された制御装置であって、前記ヒータを制御する制御部と、前記ヒータによる前記選択還元触媒の加熱の実行中に、前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度に基づいて、前記選択還元触媒からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したことを検知する検知部と、を備え、前記制御部は、前記アンモニアスリップが発生したことが前記検知部によって検知された場合に、前記ヒータによる前記選択還元触媒の加熱を停止させる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、選択還元触媒から放出されるアンモニア量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るエンジンシステムの模式的構成図である。
【図２】実施形態に係る制御装置による制御処理のフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係る排気浄化装置１０の制御装置３０について説明する。本実施形態に係る制御装置３０は排気浄化装置１０に適用された制御装置である。この排気浄化装置１０はエンジンシステム１に搭載されている。図１は、本実施形態に係るエンジンシステム１の模式的構成図である。図１に例示されているエンジンシステム１は、乗用車、バス、トラック等の車両に搭載されて用いられる。但し、エンジンシステム１の使用用途は車両に限定されるものではなく、エンジンシステム１は例えば産業機械等に用いることもできる。
【００１０】
図１に例示されているエンジンシステム１は、エンジン２と、吸気通路３と、排気通路４と、排気浄化装置１０と、センサ群（図１では、電圧センサ２０、電流センサ２１、アンモニアセンサ２２が例示されている）と、制御装置３０と、を備えている。
【００１１】
エンジン２は、気筒を有するシリンダブロック、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッド、気筒内に配置されたピストン、ピストンに連結されたクランクシャフト、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁等を備えている。本実施形態では、エンジン２として、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを用いている。エンジン２における燃料噴射量や燃料噴射タイミング等は、制御装置３０によって制御されている。吸気通路３は、エンジン２に吸入される吸気が通過する通路であり、その下流側端部がエンジン２の気筒の吸気ポートに接続している。排気通路４は、エンジン２から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部がエンジン２の気筒の排気ポートに接続している。
【００１２】
排気浄化装置１０は、エンジン２から排出された排気を浄化する装置である。具体的には、本実施形態に係る排気浄化装置１０は、酸化触媒１１と、フィルタ１２と、選択還元触媒１３と、アンモニアスリップ触媒１４と、尿素水噴射弁１５と、電源１６と、電力調整器１７と、ヒータ１８と、配線１９と、を備えている。
【００１３】
フィルタ１２は、排気通路４における酸化触媒１１よりも下流側の箇所に配置されている。フィルタ１２は、排気に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ；粒子状物質）を捕集する機能を有する部材である。酸化触媒１１は、排気通路４におけるフィルタ１２よりも上流側の箇所に配置されている。酸化触媒１１は、排気が通過可能な担持体に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒が担持された構成を有している。酸化触媒１１は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、この酸化触媒１１において生成された二酸化窒素によって、フィルタ１２に捕集されたＰＭを燃焼させて、二酸化炭素（ＣＯ２）として排出させることができる。
【００１４】
選択還元触媒１３は、排気通路４におけるフィルタ１２よりも下流側の箇所に配置されている。選択還元触媒１３は、尿素水の加水分解によって生成されたアンモニア（ＮＨ３）を吸着し、この吸着されたアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択的に還元させる触媒である。この選択還元触媒１３の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えばバナジウム、銅、鉄等を用いることができる。アンモニアスリップ触媒１４は、排気通路４における選択還元触媒１３よりも下流側の箇所に配置されており、選択還元触媒１３から放出されたアンモニアを酸化させる触媒である。
【００１５】
尿素水噴射弁１５は、配管（図示せず）を介して尿素水貯留タンク（図示せず）と接続されている。尿素水噴射弁１５には、この尿素水貯留タンクに貯留された尿素水が供給される。尿素水噴射弁１５は、制御装置３０の指示を受けて、排気通路４におけるフィルタ
１２よりも下流側且つ選択還元触媒１３よりも上流側の排気中に向けて尿素水を噴射する。尿素水噴射弁１５から尿素水が排気中に噴射された場合、尿素水中の尿素は加水分解され、その結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、選択還元触媒１３に吸着され、この選択還元触媒１３の触媒作用の下でＮＯｘを還元させる。この結果、窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）が生成される。このようにして排気中のＮＯｘの低減が図られている。
【００１６】
電源１６、電力調整器１７及びヒータ１８は、配線１９によって、電気的に接続されている。電源１６はヒータ１８用の電源である。本実施形態においては、電源１６の一例としてバッテリを用いている。
【００１７】
電力調整器１７は、制御装置３０の指示を受けて、電源１６からヒータ１８への電力供給の停止及び実行を切り替えるとともに、ヒータ１８に供給される電力の値を変更することができる装置である。制御装置３０は、電力調整器１７を制御することで、ヒータ１８の動作（具体的には、ヒータ１８による加熱の開始、加熱の停止、及び、ヒータ１８の加熱度合い）を制御することができる。なお、このような電力調整器１７としては、公知の電力調整器を適用できるので、電力調整器１７の構成の詳細な説明は省略する。
【００１８】
ヒータ１８は、制御装置３０の指示を受けて選択還元触媒１３を加熱する装置である。具体的には、本実施形態に係るヒータ１８は、排気通路４における選択還元触媒１３よりも上流側の箇所に配置されている。より具体的には、図１に例示されているヒータ１８は排気通路４における選択還元触媒１３よりも上流側の箇所のうち、酸化触媒１１よりもさらに上流側の箇所に配置されている。また、本実施形態に係るヒータ１８は、電源１６から供給された電気がヒータ１８に流れた場合（すなわち通電された場合）に発熱する導電性の抵抗体によって構成されている。このようにヒータ１８が発熱することで、ヒータ１８によって排気を加熱することができ、このヒータ１８によって加熱された排気が、選択還元触媒１３に流入することで、選択還元触媒１３を加熱することができる。
【００１９】
なお、ヒータ１８の配置箇所は、ヒータ１８によって選択還元触媒１３を加熱できる箇所であればよく、図１に例示された箇所に限定されるものではない。他の例を挙げると、ヒータ１８は、選択還元触媒１３よりも上流側且つフィルタ１２よりも下流側の箇所や、フィルタ１２よりも上流側且つ酸化触媒１１よりも下流側の箇所等に配置されていてもよい。あるいは、ヒータ１８は、ヒータ１８を構成する導電性抵抗体の周囲が選択還元触媒１３によって被覆されるように選択還元触媒１３の内部に配置されていてもよい。あるいは、ヒータ１８は選択還元触媒１３の外周側面部分（円筒状の選択還元触媒１３の円筒側面部分）に配置されていてもよい。
【００２０】
電圧センサ２０、電流センサ２１、及び、アンモニアセンサ２２は、制御装置３０と電気的に接続されている。電圧センサ２０は、ヒータ１８に供給（印加）される電圧（Ｖ）の値を検出し、この検出値を制御装置３０に伝える。電流センサ２１は、ヒータ１８に供給される電流（Ａ）の値を検出し、この検出値を制御装置３０に伝える。なお、本実施形態に係る制御装置３０は、ヒータ１８に供給される電圧と電流とに基づいてヒータ１８に供給される電力（Ｗ）を算出することで、この電力を取得する。
【００２１】
アンモニアセンサ２２は、排気通路４における選択還元触媒１３よりも下流側の排気中のアンモニア濃度（％）を検出し、この検出値を制御装置３０に伝える。具体的には、本実施形態に係るアンモニアセンサ２２は、排気通路４における選択還元触媒１３よりも下流側且つアンモニアスリップ触媒１４よりも上流側の箇所に配置されており、この箇所を通過する排気中のアンモニア濃度を検出している。
【００２２】
制御装置３０は、プロセッサとしての機能を有するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３１と、ＣＰＵ３１の動作に用いられるデータやプログラム等を記憶する記憶部３２と、を有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部３２は、具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体によって構成されている。
【００２３】
本実施形態に係る制御装置３０は、エンジン２、尿素水噴射弁１５及びヒータ１８の動作を制御する。すなわち、本実施形態においては、エンジンシステム１の動作を統合的に制御する制御装置３０が、「排気浄化装置１０の制御装置」としての機能を有している。但し、この排気浄化装置１０の制御装置は、エンジン２を制御する制御装置とは別に設けられた、排気浄化装置１０専用の制御装置であってもよい。
【００２４】
続いて、制御装置３０によるヒータ１８の制御について説明する。まず、本実施形態に係る制御装置３０は、エンジン２が始動されてから選択還元触媒１３の暖機が完了したと制御装置３０が判断するまでの間、ヒータ１８に選択還元触媒１３を加熱させる。このように、エンジン２の始動時においてヒータ１８によって選択還元触媒１３が加熱されることで、選択還元触媒１３の温度が活性温度に到達する時間の短縮を図ることができる。すなわち、選択還元触媒１３の暖機を促進させることができる。
【００２５】
また、制御装置３０は、選択還元触媒１３から放出されるアンモニア量の低減を図るために、以下に説明する制御処理を実行する。図２は、制御装置３０による制御処理のフローチャートの一例である。図２のフローチャートの各ステップは、制御装置３０の具体的にはＣＰＵ３１が記憶部３２に記憶されたプログラムに基づいて実行する。また、制御装置３０は、ヒータ１８による選択還元触媒１３の加熱の実行開始と同時に（ヒータ１８への通電の開始と同時に）、図２のフローチャートをスタートさせる。
【００２６】
まず、制御装置３０は、ヒータ１８による選択還元触媒１３の加熱の実行中において、排気通路４における選択還元触媒１３よりも下流側の排気中のアンモニア濃度に基づいて、選択還元触媒１３からアンモニアが放出されるアンモニアスリップが発生したか否かを判定する（ステップＳ１０）。具体的には、ステップＳ１０において、本実施形態に係る制御装置３０は、アンモニアセンサ２２の検出したアンモニア濃度に基づいて、アンモニアスリップが発生したか否かを判定する。このステップＳ１０の詳細な実行内容は、以下のとおりである。
【００２７】
まず、制御装置３０の記憶部３２（例えばＲＯＭ）には、ステップＳ１０の判定の基準値となる、アンモニア濃度の「所定値」が予め記憶されている（すなわち、予め設定されている）。この所定値は、アンモニアセンサ２２の検出値であるアンモニア濃度がこの値以上になった場合にアンモニアスリップが発生したと判定できる値であり、ゼロよりも大きい値である。この所定値は、例えば、アンモニアセンサ２２の測定誤差等を考慮して適切な値を求めておき、記憶部３２に記憶させておく。
【００２８】
そして、制御装置３０は、アンモニアセンサ２２の検出したアンモニア濃度が記憶部３２の所定値以上であるか否かを判定し、この判定の結果、このアンモニア濃度が所定値以上であると判定した場合にアンモニアスリップが発生したと判定し（すなわち、アンモニアスリップの発生を検知し）、このアンモニア濃度が所定値未満であると判定した場合にはアンモニアスリップが発生していないと判定する。以上のようにして、ステップＳ１０は実行されている。
【００２９】
なお、制御装置３０は、上記のステップＳ１０において、アンモニアセンサ２２の検出したアンモニア濃度が所定値以上の状態が予め設定された所定時間継続した場合に、アン
モニアスリップが発生したと判定してもよい。この場合、制御装置３０は、ステップＳ１０において、アンモニア濃度が所定値未満であると判定した場合、又は、アンモニア濃度が所定値以上の状態が所定時間継続していないと判定した場合には、アンモニアスリップが発生していないと判定する。
【００３０】
上述したステップＳ１０を実行する制御装置３０のＣＰＵ３１は、ヒータ１８による選択還元触媒１３の加熱の実行中にアンモニアスリップが発生したことを検知する「検知部」としての機能を有する部材の一例である。
【００３１】
ステップＳ１０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、ヒータ１８による加熱の実行中にアンモニアスリップの発生が検知された場合）、制御装置３０は、ヒータ１８による選択還元触媒１３の加熱を停止させる制御を実行する（ステップＳ２０）。
【００３２】
具体的には、本実施形態に係る制御装置３０は、ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合に、選択還元触媒１３の暖機が完了したと判断して、ヒータ１８への通電を停止させる制御を実行する。より具体的には、制御装置３０は、電力調整器１７を制御して、電源１６からヒータ１８への電力供給を停止させることで、ヒータ１８への通電を停止させる。これにより、ヒータ１８による選択還元触媒１３の加熱は停止される。ステップＳ２０の後に制御装置３０は、フローチャートの実行を終了する。
【００３３】
なお、ステップＳ２０を実行する制御装置３０のＣＰＵ３１は、ヒータ１８の動作を制御するとともに、アンモニアスリップが発生したことが検知部によって検知された場合にヒータ１８による加熱を停止させる「制御部」としての機能を有する部材の一例である。
【００３４】
以上説明したような本実施形態によれば、ヒータ１８による選択還元触媒１３の加熱の実行中にアンモニアスリップが発生したことが検知された場合に（ステップＳ１０でＹＥＳの場合に）、ステップＳ２０においてヒータ１８による加熱が停止されるので、選択還元触媒１３から放出されるアンモニア量の低減を図ることができる。この結果、大気中に多量のアンモニアが排出されることを抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、排気通路４における選択還元触媒１３よりも下流側の箇所にアンモニアスリップ触媒１４が配置されているので、選択還元触媒１３から放出されたアンモニアをアンモニアスリップ触媒１４によって還元して、浄化することができる。これにより、大気に排出されるアンモニア量をより効果的に低減させることができる。
【００３６】
なお、以上説明した実施形態は例に過ぎず、本開示に係る発明は特許請求の範囲に記載された範囲内においてさらなる種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  エンジンシステム
２  エンジン
３  吸気通路
４  排気通路
１０  排気浄化装置
１３  選択還元触媒
１４  アンモニアスリップ触媒
１８  ヒータ
２２  アンモニアセンサ
３０  制御装置
３１  ＣＰＵ（制御部、検知部）
【図１】
2020094518.tif 000003
【図２】
2020094518.tif 000004