(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ブレーキより上流側の排気管に装備されたＮＯxセンサと、該ＮＯxセンサの出力信号に基づいてＮＯx濃度を算出する制御装置とを備えたＮＯx濃度測定装置において、
排気ガスが流通する排気管の途中に選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒より上流側の排気管に、尿素水を還元剤として噴射する尿素水添加手段が設置され、該尿素水添加手段より上流側の排気管に排気ブレーキが装備され、
前記排気ブレーキの作動信号が検知されている間は前記ＮＯxセンサからの出力信号を一時的に零出力として扱い、この間の尿素水の添加は一時的に中断するように前記制御装置を構成したことを特徴とするＮＯx濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯx濃度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
このような選択還元型触媒を用いて排気ガス中のＮＯxを還元浄化しようとした場合、排気管の途中にＮＯxセンサを装備してＮＯxの濃度を計測し、その計測値に応じて還元剤の添加量を制御することが行われている（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００４】
一般的に、ＮＯxセンサは、６層のジルコニア膜を積層した構成となっており、この種のジルコニア膜には、該ジルコニア膜の両面に形成された電極間に印加された電圧に応じて酸素イオンの移動が起こるという酸素ポンプ特性と、ジルコニア膜の内外の酸素濃度差に応じた起電力が発生するという酸素濃淡電池特性とがあるので、これらの特性を応用して排気ガス中のＮＯxの量を検出するようにしている。
【０００５】
即ち、前記ＮＯxセンサでは、２層目に排気ガスが導入される第一空間及び第二空間が連続して設けられ、４層目には大気中の酸素濃度と参照させるための空気通路が設けられており、５層と６層との間にはセンサ温度を加熱制御するための内部ヒータが設置された構造となっている。
【０００６】
排気ガスが最初に導かれる第一空間では、１層目のジルコニア膜を電圧の印加により酸素ポンプとして作動させて排気ガス中のＯ2を取り除き且つＮＯ2をＮＯに還元するようになっている。この時、ＮＯまで分解させないように第一空間内の酸素濃度を一定にする前記酸素ポンプの性能制御が行われる。
【０００７】
この結果、第一空間でＮＯ以外の酸素イオンが全て取り除かれた排気ガスが第二空間へ移動するので、該第二空間にて３層目のジルコニア膜を電解質としたＮＯの電気分解を行い且つその分解時に３層目のジルコニア膜を酸素濃淡電池として第二空間と大気雰囲気の空気通路との間の酸素濃度差に応じて流れる電流を計測する。
【０００８】
第二空間における電気分解の際の酸素源はＮＯしか存在しておらず、この際に計測される電流はＮＯに相当した量となるので、その電流値に基づき排気ガス中のＮＯx濃度を制御装置内で演算処理して算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−５７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、制動時に排気流路を閉じて排気抵抗を高めることで排気行程でもピストン圧縮を行わしめてエンジンブレーキの効果を高めるようにした排気ブレーキがＮＯxセンサより下流側の排気管に備えられている場合、前記排気ブレーキの作動時に前記ＮＯxセンサが異常値を出力してしまうという不具合があり、実際にはアクセルオフの制動状態となっていてＮＯxが殆ど発生していない状況（燃料無噴射）であるにもかかわらず、前記ＮＯxセンサの異常値に基づいて過剰な還元剤の添加が実施されてしまうという問題があった。
【００１１】
即ち、車型等によっては、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約により排気ブレーキの上流側にしかＮＯxセンサの配置スペースを確保できない場合があるが、このような場合において、排気ブレーキ作動時の圧力上昇によりＮＯxセンサの第一空間のＯ2の量が大幅に増加すると、この第一空間のＯ2が第二空間へも流出してＮＯxが発生しているかの如き誤計測が起きてしまっていた。
【００１２】
より具体的に述べると、第一空間内の酸素濃度は一定に維持されるように酸素ポンプの性能制御が行われているので、この酸素ポンプのための電流値が増やされることになるが、既存のＮＯxセンサでは、排気ブレーキによる圧力上昇まで想定されていないため、酸素ポンプのための電流値が許容値を超えてショートし、これにより第二空間へのＯ2の流出が更に増加して計測電流値までもが許容値を超えてショートする結果、ＮＯxセンサが異常値を出力してしまうという現象を招いていた。
【００１３】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気ブレーキの作動時にＮＯxセンサが異常値を出力しても、ＮＯx濃度に基づく制御系に悪影響を及ぼす虞れを未然に回避し得るようにしたＮＯx濃度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、排気ブレーキより上流側の排気管に装備されたＮＯxセンサと、該ＮＯxセンサの出力信号に基づいてＮＯx濃度を算出する制御装置とを備えたＮＯx濃度測定装置において、
排気ガスが流通する排気管の途中に選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒より上流側の排気管に、尿素水を還元剤として噴射する尿素水添加手段が設置され、該尿素水添加手段より上流側の排気管に排気ブレーキが装備され、
前記排気ブレーキの作動信号が検知されている間は前記ＮＯxセンサからの出力信号を一時的に零出力として扱い、この間の尿素水の添加は一時的に中断するように前記制御装置を構成したことを特徴とするＮＯx濃度測定装置、に係るものである。
【００１５】
而して、このようにすれば、排気ブレーキが作動している間に圧力上昇によりＮＯxセンサが異常値を出力しても、その出力信号は制御装置にて一時的に零出力として扱われるので、前記ＮＯxセンサの異常値に基づいて過剰な尿素水の添加が実施されてしまうといった、ＮＯx濃度に基づく制御系に悪影響を及ぼす虞れが未然に回避されることになり、しかも、排気ブレーキの作動時は、アクセルがオフとなった制動状態になっていて実質的にＮＯxが生成されない状態となっているため、ＮＯxセンサからの出力信号が一時的に零出力として扱われても、尿素水の添加が一時的に中断されるような、ＮＯx濃度に基づく制御系が機能しないことにより多量のＮＯxが車外へ排出されてしまうといった不都合を招く虞れはない。
【発明の効果】
【００１６】
上記した本発明のＮＯx濃度測定装置によれば、排気ブレーキの作動時にＮＯxセンサが異常値を出力しても、制御装置にてＮＯxセンサからの出力信号を一時的に零出力として扱うようにしているので、前記ＮＯxセンサの異常値に基づいて過剰な尿素水の添加が実施されてしまうといった、ＮＯx濃度に基づく制御系に悪影響を及ぼす虞れを未然に回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の制御装置でのＮＯxセンサ出力の処理に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示している例では、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒５が装備されている。
【００２０】
そして、この選択還元型触媒５より上流側の排気管４に、尿素水６を還元剤として噴射する尿素水添加用インジェクタ７（尿素水添加手段）が設置されていると共に、前記選択還元型触媒５の直後には、リークアンモニア対策として余剰のアンモニアを酸化処理するＮＨ3スリップ触媒８が装備されている。
【００２１】
更に、排気管４の最上流部に、既に従来技術として詳述した通りの既存のＮＯxセンサ９が装備されていると共に、該ＮＯxセンサ９の下流側には、制動時に排気流路を閉じて排気抵抗を高めることで排気行程でもピストン圧縮を行わしめてエンジンブレーキの効果を高める排気ブレーキ１０が装備されている。
【００２２】
また、前記ＮＯxセンサ９の出力信号９ａは、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を兼ねた制御装置１１に入力されるようになっており、該制御装置１１において、前記ＮＯxセンサ９からの出力信号９ａに基づきＮＯxの濃度が演算処理により算出されると共に、ここで算出されたＮＯx濃度に基づき前記尿素水６の添加量が決定されて前記インジェクタ７ヘ向け制御信号７ａとして出力されるようになっている。
【００２３】
ここで、尿素水６の添加量を決定するにあたっては、算出されたＮＯx濃度に基づきＮＯx生成量を算出する必要があるため、排気ガス３の流量を把握しなければならないが、前記制御装置１１は、エンジン制御コンピュータを兼ねていて、ディーゼルエンジン１の回転数や負荷の情報を回転センサ１２及びアクセルセンサ１３からの検出信号１２ａ，１３ａに基づき既に持っているので、これらを利用して排気ガス３の流量を算出することで尿素水６の添加量の制御に用いている。
【００２４】
更に、前記制御装置１１は、図示しない運転席の排気ブレーキスイッチ１４からのオン信号１４ａが入力されている条件下で、回転センサ１２及びアクセルセンサ１３からの検出信号１２ａ，１３ａに基づき走行中にアクセルオフが検出された際に、排気ブレーキ１０の作動信号１０ａを前記排気ブレーキ１０のエア駆動系のマグネチックバルブ１５に向け出力して前記排気ブレーキ１０を作動させるようになっている。
【００２５】
そして、前記排気ブレーキ１０の作動信号１０ａが制御装置１１内で検知されている間は、前記ＮＯxセンサ９からの出力信号９ａが一時的に零出力として扱われるようになっており、この間の尿素水６の添加は一時的に中断されるようになっている。
【００２６】
即ち、図２にフローチャートで示す通り、ステップＳ１でＮＯxセンサ９からの出力信号９ａが制御装置１１で認識されると、次のステップＳ２で排気ブレーキ１０が作動中であるか否かが判定され（マグネチックバルブ１５へ向けた作動信号１０ａの有無の確認）、排気ブレーキ１０が作動中であれば、「ＹＥＳ」へ進んでステップＳ３にてＮＯxセンサ９からの出力信号９ａが一時的に零出力として扱われ、排気ブレーキ１０が作動中でなければ、「ＮＯ」へ進んでステップＳ４にてＮＯxセンサ９からの出力信号９ａがそのまま採用されて尿素水６の添加量の制御に用いられるようになっている。
【００２７】
尚、図１中における１６は排気ガス３中の未燃燃料分を酸化処理する機能を高めた酸化触媒、１７は排気ガス３中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを示し、必要時にディーゼルエンジン１側でメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を実施し、このポスト噴射により排気ガス３中に未燃の燃料（主としてＨＣ：炭化水素）を添加して酸化触媒１６で酸化反応させ、その反応熱でパティキュレートフィルタ１７の強制再生を図り得るようにしてある。
【００２８】
而して、このようにすれば、排気ブレーキ１０が作動している間に圧力上昇によりＮＯxセンサ９が異常値を出力しても、その出力信号９ａは制御装置１１にて一時的に零出力として扱われるので、前記ＮＯxセンサ９の異常値に基づいて過剰な尿素水６の添加が実施されてしまうといった虞れ（ＮＯx濃度に基づく制御系への悪影響）が未然に回避されることになり、しかも、排気ブレーキ１０の作動時は、アクセルがオフとなった制動状態になっていて実質的にＮＯxが生成されない状態となっているため、ＮＯxセンサ９からの出力信号９ａが一時的に零出力として扱われても、尿素水６の添加が一時的に中断されることにより多量のＮＯxが車外へ排出されてしまうといった不都合を招く虞れはない。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、排気ブレーキ１０の作動時にＮＯxセンサ９が異常値を出力しても、制御装置１１にてＮＯxセンサ９からの出力信号９ａを一時的に零出力として扱うようにしているので、実際にはアクセルオフの制動状態となっていてＮＯxが殆ど発生していない状況であるにもかかわらず、前記ＮＯxセンサ９の異常値に基づいて過剰な尿素水６の添加が実施されてしまうといった虞れ（ＮＯx濃度に基づく制御系への悪影響）を未然に回避することができる。
【００３０】
尚、本発明のＮＯx濃度測定装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３１】
４  排気管
９  ＮＯxセンサ
９ａ  出力信号
１０  排気ブレーキ
１０ａ  作動信号
１１  制御装置
【図１】
0005602514.tif 000002
【図２】
0005602514.tif 000003