(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に介装されて、排気ガスを浄化する触媒を有する排気ガス浄化装置において、
エンジン回転数とＥＧＲ率とから触媒の単位容量を通過する排気ガス流量を算出する手段と、
排気ガス中の窒素酸化物の量を求める手段と、
前記触媒の単位容量を通過する排気ガス流量に対応して、還元剤量と前記窒素酸化物の量との比を設定するとともに、この比の値を前記触媒の単位容量を通過する排気ガス流量が大きくなるほど大きくなるように設定する手段と、
排気ガス温度が触媒の活性温度域である場合、前記比に応じて、前記触媒上流に排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤を必要な量だけ供給する還元剤供給手段を有することを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
排気ガス中への還元剤供給手段として、上記内燃機関の燃料噴射装置が利用されることを特徴とする請求項１記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関から排出される排気中に含まれる排気微粒子を浄化すべく、排気通路に設けられた排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の排気ガス浄化装置としては、例えば図１１に示すように、排気中にＨＣを添加し、排気中のＨＣ／ＮＯｘ比を向上させてＮＯｘ転化率を向上させることを狙ったものがある（特開平７−１９０３１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の排気ガス浄化装置にあっては、触媒のＮＯｘ転化率は、空間速度ＳＶ（触媒の単位容量を通過する排気ガス流量）にも影響を受けるため、エンジン回転数が変わったり、排気ガス還流装置（ＥＧＲ）が作動するとＳＶが変化し、十分にＮＯｘを低減できないだけでなく、必要以上にＨＣを供給することもあるため燃費の大幅な悪化を招いてしまう。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、触媒を実際に通過する排気流量と排気中のＮＯｘ濃度に応じて必要なＨＣを排気ガス中に供給することで上記問題を解決することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するために、内燃機関の排気通路に介装されて、排気ガスを浄化する触媒を有する排気ガス浄化装置において、エンジン回転数とＥＧＲ率とから触媒の単位容量を通過する排気ガス流量を算出する手段と、排気ガス中の窒素酸化物の量を求める手段と、前記触媒の単位容量を通過する排気ガス流量に対応して、還元剤量と前記窒素酸化物の量との比を設定するとともに、この比の値を前記触媒の単位容量を通過する排気ガス流量が大きくなるほど大きくなるように設定する手段と、排気ガス温度が触媒の活性温度域である場合、前記比に応じて、前記触媒上流に排気ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤を必要な量だけ供給する還元剤供給手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、排気ガス中への還元剤供給手段として、上記内燃機関の燃料噴射装置を利用することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す図であり、請求項６（請求項１，２，５）に対応するものである。
【００１４】
まず、構成を説明すると、エンジン１０１があり、排気浄化装置として、排気通路１０２と、排気通路１０２中に位置する触媒ケース２０３に介装されたＮＯｘ触媒２０１と、該触媒２０１の上流に設けられたＮＯｘセンサ１０４と、還元剤供給手段としてのＨＣ供給インジェクタ１０５と、前記ＮＯｘセンサ１０４からの情報を基にＨＣ供給インジェクタ１０５を駆動するエンジンコントロールユニット１０６が設けてある。
【００１５】
次に、本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。
エンジンの運転状態から排気温度が触媒の活性温度域と判定された場合（触媒入口に温度センサを設けて検出してもよい）、ＮＯｘセンサ１０４でＮＯｘ排出量を検出し、エンジン回転数、ＥＧＲ率からＳＶを算出する。図８のＳＶとＨＣ／ＮＯｘ比の関係から必要なＨＣ／ＮＯｘ比を求めた後、ＨＣ供給インジェクタ１０５から必要なＨＣを供給する。図５に示すようにＮＯｘの転化率は排気中のＨＣ／ＮＯｘ比とＳＶに影響を受けるため、目標のＮＯｘ低減効果を得るには、本発明のようにＳＶに応じてもＨＣ添加量を加減する必要が有る。
【００１６】
次に、上記作用について図１０に示すフローチャートに沿って説明する。
ステップＳ１（以下、Ｓ１のように略して記する）では、エンジン回転数、エンジン負荷等信号の読み込みを行なう。
Ｓ２では、排気ガスの温度が触媒の活性温度であるかを判定する。図７のマップに示すように、エンジン回転数と負荷から排気ガス温度を推測する（触媒入口に温度センサを設けて検出してもよい）。
Ｓ３では、排気ガス中のＮＯｘ量をＮＯｘセンサにより測定する。
Ｓ４では、エンジン回転数と図６に示すＥＧＲマップから触媒に流れる実排気ガス量を計算し、これに基づいて実ＳＶ（触媒に流れる実排気ガス量／触媒容量）を計算する。
Ｓ５では、実ＳＶとＮＯｘ排出量から必要とされるＨＣ／ＮＯｘ比を図８に示す関係から検索する。
Ｓ６では、ＨＣ／ＮＯｘ比に応じて、還元剤供給手段からＨＣを必要量だけ排気ガス中に添加する。
【００１７】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、本発明の請求項６（請求項１，２，４）に対応する。
【００１８】
まず、構成を説明すると、エンジン１０１があり、排気浄化装置として、排気通路１０２と、排気通路１０２中に位置する触媒ケース２０３に介装されたＮＯｘ触媒２０１と、ＨＣ供給インジェクタ１０５と、ＨＣ供給インジェクタ１０５を駆動するエンジンコントロールユニット１０６が設けてある。
【００１９】
次に、第２の実施の形態の作用を説明する。
エンジンの運転状態から排気温度が触媒の活性温度域と判定された場合（触媒入口に温度センサを設けて検出してもよい）、ＮＯｘ排出量はＮＯｘ排出量マップ（図９）から検索する。また、エンジン回転数、ＥＧＲ率からＳＶを算出し、図８に示すＳＶとＨＣ／ＮＯｘ比の関係から必要なＨＣ供給量を算出して、ＨＣ供給インジェクタ１０５からＨＣを供給する。
【００２０】
次に、前記第１の実施の形態で用いた図１０のフローチャートを参照して説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同じで、相違点は図１０におけるＳ３のみであり、その内容は、Ｓ３では、排気ガス中のＮＯｘ量を図９のＮＯｘ排出量マップにより検索する点である。
【００２１】
図３は、第３の実施の形態を示すもので、本発明の請求項６（請求項１，２，３，５）に対応する実施の形態である。
まず、構成を説明すると、吸入空気量検出手段１００を設けたエンジン１０１があり、排気浄化装置として、排気通路１０２と、排気通路１０２中に位置する触媒ケース２０３に介装された触媒２０１と、ＨＣ供給インジェクタ１０５と、ＨＣ供給インジェクタ１０５を駆動するエンジンコントロールユニット１０６が設けてある。
【００２２】
次に、第２の実施の形態の作用を説明する。
エンジンの運転状態から排気温度が触媒の活性温度域と認識された場合（触媒入口に温度センサを設けて検出してもよい）、ＮＯｘセンサ１０４でＮＯｘ排出量を検出する。また、吸入空気量検出手段１００からの信号と、エンジン回転数、ＥＧＲ率から触媒のＳＶを計算する。算出したＳＶとＮＯｘ排出量から必要なＨＣ供給量を算出して、ＨＣ供給インジェクタ１０５からＨＣを供給する。
【００２３】
次に、前記図１０のフローチャートを参照して説明する。
基本的には請求項６に対応する第１の実施の形態と同じで、相違点はＳ４のみであり、その内容は、
Ｓ４では、吸入空気量検出手段と、図６に示したＥＧＲマップ及びエンジン回転数とから触媒に流れる実排気ガス量を計算し、実ＳＶ（触媒に流れる実排気ガス量／触媒容量）を計算する。
【００２４】
図４は、第４の実施の形態を示すもので、本発明の請求項７（請求項１，２，５）に対応する実施の形態である。
まず、構成を説明すると、エンジン１０１があり、排気浄化装置として、排気通路１０２と、排気通路１０２中に位置する触媒ケース２０３に介装されたＮＯｘ触媒２０１と、該触媒２０１の上流に設けられたＮＯｘセンサ１０４と、還元剤供給装置としても使われる燃料噴射装置１０７と、燃料噴射装置１０７を駆動するエンジンコントロールユニット１０６が設けてある（請求項７の第２，第３の実施の形態としては、請求項６の第２，第３の実施の形態のようにＮＯｘ排出量をマップで検索したり、吸入空気量検出手段を使ってＳＶを計算することも考えられる）。
【００２５】
次に、第４の実施の形態の作用を説明する。
エンジンの運転状態から排気温度が触媒の活性温度域と判定された場合（触媒入口に温度センサを設けて検出してもよい）、ＮＯｘセンサ１０４でＮＯｘ排出量を検出し、エンジン回転数、ＥＧＲ率からＳＶを算出する。図８のＳＶとＨＣ／ＮＯｘ比の関係から必要なＨＣ／ＮＯｘ比を求めた後、必要なＨＣを燃焼後期の排気バルブが開いた時に燃料噴射装置１０７から燃焼室に噴射し、排気ガス中にＨＣを供給する。
【００２６】
次に、前記説明で用いた図１０のフローチャートを参照して説明する。
基本的には請求項６に対応する第１の実施の形態と同じで、相違点はＳ６のみであり、その内容は、
Ｓ６では、必要なＨＣ／ＮＯｘ比に応じて、燃焼後期に燃料噴射装置１０７からＨＣを必要量だけ排気ガス中に噴射する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、実ＳＶに応じてＨＣ／ＮＯｘ比を改善することによって、無駄な燃費悪化を抑えて、必要なＮＯｘ低減効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図５】ＳＶとＮＯｘ触媒のＮＯｘ転化率の関係を示す図である。
【図６】ＥＧＲ率とエンジンの運転状態の関係を示す図である。
【図７】排気ガス温度とエンジンの運転状態の関係を示す図である。
【図８】ＳＶと十分なＮＯｘ転化性能を得るために必要なＨＣ／ＮＯｘ比の関係を示す図である。
【図９】ＮＯｘ排出量とエンジンの運転状態の関係を示す図である。
【図１０】本発明のフローチャートである。
【図１１】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１００    吸入空気量検出手段
１０１    エンジン
１０２    排気通路
１０４    ＮＯｘセンサ
１０５    ＨＣ供給インジェクタ
１０６    エンジンコントロールユニット
１０７    燃料噴射装置
２０１    触媒
２０３    触媒ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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