(57)【要約】【課題】燃料や尿素水を噴射する際に、それらの触媒直前での温度を的確に予測できると共にこれら燃料や尿素水の転換率を的確に判定できる排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法を提供する。【解決手段】エンジンＥの排気管２０に、排気管インジェクタ２３を設け、その下流側の排気管２０に、ＤＯＣ２５、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２６を接続し、排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒２６で吸蔵した後、排気管インジェクタ２３から燃料を排気管噴射して還元ガスを生成し、その還元ガスで、吸蔵したＮＯｘを還元・浄化するに際して、排ガス温度と燃料噴射後距離に対する燃料のＨＣ転換率マップ３６を予め作成しておき、燃料噴射位置からＤＯＣ２５直前までの排ガス温度を検出し、その検出温度とＤＯＣ２５までの燃料噴射後距離とを基に、ＨＣ転換率マップ３６から燃料のＨＣ転換率を求める。【選択図】図１
2014206123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に、排気管インジェクタを設け、その排気管インジェクタの下流側の排気管に、ＤＯＣ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＤＰＦを接続して排ガス後処理装置を構成し、空燃比がリーン条件で排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒で吸蔵し、空燃比がリッチ条件で前記排気管インジェクタから燃料を排気管噴射して還元ガスを生成し、その還元ガスで、吸蔵したＮＯｘを還元・浄化するに際して、排ガス温度と燃料噴射後距離に対する燃料のＨＣ転換率マップを予め作成しておき、燃料噴射位置から前記ＤＯＣ直前までの排ガス温度を検出し、その検出温度と前記ＤＯＣまでの燃料噴射後距離とを基に、前記ＨＣ転換率マップから燃料のＨＣ転換率を求めることを特徴とする排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法。
【請求項２】
求めたＨＣ転換率が一定値以上のときに燃料を排気管噴射するようにし、ＨＣ転換率が一定値未満のとき、ＨＣ転換率が一定値以上となるようポスト噴射を行って排ガス温度を上昇させた後、排気管噴射する請求項１記載の排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法。
【請求項３】
前記ＨＣ転換率マップにおける燃料噴射後距離は、燃料噴射位置から前記ＤＯＣ直前までの空間距離で求めると共に、ＨＣ転換率は、エンジンが通常負荷のときの排ガス流量とその排ガス温度から求め、アイドリングや全負荷時のＨＣ転換率は、アイドリングや全負荷時の排ガスの空間速度を係数とし、その係数で前記通常負荷の空間距離を補正して求める請求項１記載の排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法。
【請求項４】
エンジンの排気管に、排気管インジェクタを設け、その排気管インジェクタの下流側の排気管に、ＤＰＦを接続し、そのＤＰＦの下流側の排気管にＳＣＲ、ＤＯＣを接続し、前記ＳＣＲの上流側排気管に尿素水噴射ノズルを設けて排ガス後処理装置を構成し、尿素水噴射ノズルから尿素水を噴射してアンモニアからなる還元ガスを生成し、その還元ガスで、前記ＳＣＲ上でＮＯｘを脱硝するに際して、排ガス温度と尿素水噴射後距離に対する尿素水のアンモニア転換率マップを予め作成しておき、尿素水噴射位置から前記ＳＣＲまでの排ガス温度を検出し、その検出温度と前記ＳＣＲまでの尿素水噴射後距離とを基に、前記アンモニア転換率マップから尿素水のアンモニア転換率を求めることを特徴とする排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法。
【請求項５】
求めたアンモニア転換率が一定値以上のときに尿素水噴射ノズルから尿素水を噴射するようにし、アンモニア転換率が一定値未満のとき、アンモニア転換率が一定値以上となるようポスト噴射を行って排ガス温度を上昇させた後、尿素水を噴射する請求項４記載の排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法。
【請求項６】
エンジンの排気管に、排気管インジェクタを設け、その排気管インジェクタの下流側の排気管に、ＤＯＣ、ＤＰＦを接続して排ガス後処理装置を構成し、そのＤＰＦにＰＭが堆積したとき、前記排気管インジェクタから燃料を排気管噴射して還元ガスを生成し、その還元ガスを前記ＤＯＣで燃焼させて排ガス温度を上昇させてＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させてＤＰＦを再生するに際し、排ガス温度と燃料噴射後距離に対する燃料のＨＣ転換率マップを予め作成しておき、燃料噴射位置から前記ＤＯＣ直前までの排ガス温度を検出し、その検出温度と前記ＤＯＣまでの燃料噴射後距離とを基に、前記ＨＣ転換率マップから燃料のＨＣ転換率を求めることを特徴とする排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法。
【請求項７】
求めたＨＣ転換率が一定値以上のときに排気管インジェクタから燃料を噴射してＨＣなどからなる還元ガスを生成し、その還元ガスを前記ＤＯＣで燃焼させて排ガス温度をＤＰＦ再生温度まで上昇させ、ＨＣ転換率が一定値未満のとき、ＨＣ転換率が一定値以上となるようポスト噴射を行って前記ＤＯＣに至る排ガス温度を上昇させた後、排気管噴射する請求項６記載の排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やＳＣＲ触媒を用いた排ガス後処理装置に係り、特に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のリッチ還元に用いる燃料やＳＣＲ触媒に用いる尿素水を還元剤として噴射する際に、その還元剤のガス転換率を的確に判定できる排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガス後処理装置としてＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ；酸化触媒）、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ：Ｌｅａｎ  ＮＯｘ  ＴｒａｐもしくはＮＳＲ：ＮＯｘ  Ｓｔｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システム等が実用化されている。
【０００３】
ＤＯＣとＤＰＦシステムは、ＰＭ低減のための有力な手段である。排ガス流の前段に設けられるＤＯＣは、固体のＳｏｏｔ自体は酸化できないが、ＰＭ全体の３０〜７０％を占める可溶性有機成分（ＳＯＦ）の大部分を酸化し、ＨＣやＣＯも同時に除去し、後段に設けられるＤＰＦは、細孔径を有する多孔質セラミック等で形成され、排ガス中のＰＭの大部分を捕捉する。
【０００４】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の触媒担体に、ＰｔやＰｄなどの貴金属触媒と、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等のアルカリ金属やＣａ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、Ｙ、Ｌａ等の希土類等のＮＯｘ吸蔵機能をもつ吸蔵材を担持したもので、排ガス中の酸素濃度によって、ＮＯｘ吸蔵とＮＯｘ放出・浄化の二つの機能を発揮する。
【０００５】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒による浄化システムは、通常運転状態のように排ガス中の酸素濃度が高い条件（リーン空燃比）では、排ガス中のＮＯが、ＰｔやＰｄなどの貴金属触媒等でＮＯ2に酸化され、これを吸蔵材が、硝酸塩（Ｂａ（ＮＯ3）2）として吸蔵しＮＯｘを浄化する。また、ＮＯｘの吸蔵が継続すると、硝酸塩が飽和して吸蔵材の吸蔵機能を失うため、運転条件を変え、低酸素濃度の条件で、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排ガス再循環）、燃料のポスト噴射や、排気管噴射を行って、リッチ状態を形成し、燃料を貴金属触媒上で還元することで、排ガス中にＣＯ、ＨＣ、Ｈ2を生成させてＮＯｘをリッチ還元にてＮＯｘを放出・浄化する。
【０００６】
尿素ＳＣＲシステムは、ＳＣＲ触媒の上流側に尿素水を噴射し、尿素水を排ガスの熱で加水分解してアンモニアを生成し、そのアンモニアと排ガス中のＮＯｘをＳＣＲ触媒上で反応させてＮＯｘを脱硝するものである。
【０００７】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒のリッチ還元やＤＰＦのＰＭ強制再生時の触媒昇温のために、排気管への燃料（軽油）噴射が使用されている。また、尿素ＳＣＲ触媒でも、ＮＯｘ還元のため、尿素水を排気管に噴射している。
【０００８】
排気燃料噴射は、燃焼の膨張行程に筒内への噴射を行う（所謂ポスト噴射）に対して、燃料によるオイル希釈が無い、噴射量の全てを昇温のために使用できるので昇温にかかる燃費悪化を低減できる、等のメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−０９２４９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４７１３５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１２７３０１号公報
【特許文献４】特開２００９−０８５１７２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、逆に排気管内は膨張行程時の筒内温度に対して、ガス温度が低く、燃料（軽油）がＨＣにガス化される迄に時間が掛かると言う欠点もある。完全にガス化されずに燃料が触媒に到達すると、触媒前面で燃料が部分酸化してすすを生成し、前面のコーキングを生じて圧損が上昇することがある。また、触媒後へのＨＣのスリップや、触媒をＨＣ被毒して活性が低下したり、逆に被毒後の排ガス温度の昇温時にＨＣに着火し、異常燃焼を起こし、最悪の場合触媒が溶損する場合も考えられる。
【００１１】
また、尿素ＳＣＲ触媒の場合でも、排ガス温度が低いと、尿素水噴射弁からＳＣＲ触媒までの間の距離が短く、尿素水の液滴がガス化せずに触媒に到達すると、アンモニアへの転換が不均一になり、尿素の利用効率が低下する、局所的に濃いアンモニアがアンモニアスリップを起こす、等の問題がある。
【００１２】
そこで、従来においては、排気燃料噴射や尿素水噴射が可能な温度閾値を設けてそれ以上で噴射している（特許文献１〜３）。
【００１３】
しかし、触媒直前での温度計測なので、それ以前のエンジン出口からの温度分布や排気管の長さが考慮されておらず、その部分での転換率に差が生じる。また、排気管は、大気温度や車速風の違いによる放熱の影響も考慮されていない。すなわち、触媒直前での温度が適正でも、冬季や車速風が速いときは、放熱量が大となり、噴射位置から触媒直前に達する間に、温度閾値以下に下がる問題が考慮されていない。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、燃料や尿素水を噴射する際に、それらの触媒直前での温度を的確に予測できると共にこれら燃料や尿素水の転換率を的確に判定できる排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンの排気管に、排気管インジェクタを設け、その排気管インジェクタの下流側の排気管に、ＤＯＣ、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＤＰＦを接続して排ガス後処理装置を構成し、空燃比がリーン条件で排ガス中のＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒で吸蔵し、空燃比がリッチ条件で前記排気管インジェクタから燃料を排気管噴射して還元ガスを生成し、その還元ガスで、吸蔵したＮＯｘを還元・浄化するに際して、排ガス温度と燃料噴射後距離に対する燃料のＨＣ転換率マップを予め作成しておき、燃料噴射位置から前記ＤＯＣ直前までの排ガス温度を検出し、その検出温度と前記ＤＯＣまでの燃料噴射後距離とを基に、前記ＨＣ転換率マップから燃料のＨＣ転換率を求めることを特徴とする排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法である。
【００１６】
求めたＨＣ転換率が一定値以上のときに燃料を排気管噴射するようにし、ＨＣ転換率が一定値未満のとき、ＨＣ転換率が一定値以上となるようポスト噴射を行って排ガス温度を上昇させた後、排気管噴射するのが好ましい。
【００１７】
前記ＨＣ転換率マップにおける燃料噴射後距離は、燃料噴射位置から前記ＤＯＣ直前までの空間距離で求めると共に、ＨＣ転換率は、エンジンが通常負荷のときの排ガス流量とその排ガス温度から求め、アイドリングや全負荷時のＨＣ転換率は、アイドリングや全負荷時の排ガスの空間速度を係数とし、その係数で前記通常負荷の空間距離を補正して求めるのが好ましい。
【００１８】
また本発明は、エンジンの排気管に、排気管インジェクタを設け、その排気管インジェクタの下流側の排気管に、ＤＰＦを接続し、そのＤＰＦの下流側の排気管にＳＣＲ、ＤＯＣを接続し、前記ＳＣＲの上流側排気管に尿素水噴射ノズルを設けて排ガス後処理装置を構成し、尿素水噴射ノズルから尿素水を噴射してアンモニアからなる還元ガスを生成し、その還元ガスで、前記ＳＣＲ上でＮＯｘを脱硝するに際して、排ガス温度と尿素水噴射後距離に対する尿素水のアンモニア転換率マップを予め作成しておき、尿素水噴射位置から前記ＳＣＲまでの排ガス温度を検出し、その検出温度と前記ＳＣＲまでの尿素水噴射後距離とを基に、前記アンモニア転換率マップから尿素水のアンモニア転換率を求めることを特徴とする排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法である。
【００１９】
求めたアンモニア転換率が一定値以上のときに尿素水噴射ノズルから尿素水を噴射するようにし、アンモニア転換率が一定値未満のとき、アンモニア転換率が一定値以上となるようポスト噴射を行って排ガス温度を上昇させた後、尿素水を噴射するのが好ましい。
【００２０】
さらに本発明は、エンジンの排気管に、排気管インジェクタを設け、その排気管インジェクタの下流側の排気管に、ＤＯＣ、ＤＰＦを接続して排ガス後処理装置を構成し、そのＤＰＦにＰＭが堆積したとき、前記排気管インジェクタから燃料を排気管噴射して還元ガスを生成し、その還元ガスを前記ＤＯＣで燃焼させて排ガス温度を上昇させてＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させてＤＰＦを再生するに際し、排ガス温度と燃料噴射後距離に対する燃料のＨＣ転換率マップを予め作成しておき、燃料噴射位置から前記ＤＯＣ直前までの排ガス温度を検出し、その検出温度と前記ＤＯＣまでの燃料噴射後距離とを基に、前記ＨＣ転換率マップから燃料のＨＣ転換率を求めることを特徴とする排ガス後処理装置における還元剤のガス転換率判定方法である。
【００２１】
求めたＨＣ転換率が一定値以上のときに排気管インジェクタから燃料を噴射してＨＣなどからなる還元ガスを生成し、その還元ガスを前記ＤＯＣで燃焼させて排ガス温度をＤＰＦ再生温度まで上昇させ、ＨＣ転換率が一定値未満のとき、ＨＣ転換率が一定値以上となるようポスト噴射を行って前記ＤＯＣに至る排ガス温度を上昇させた後、排気管噴射するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、燃料や尿素水を噴射する際に、それらの触媒直前での温度を的確に予測できると共にこれら燃料や尿素水の転換率を的確に判定でき、これら還元剤の噴射を的確に制御して、ＤＯＣの前面へのすすのコーキングや触媒のＨＣ被毒、ＨＣ被毒後の異常昇温等の問題を避けることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いた排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法の装置構成を示す図である。
【図２】本発明において、燃料噴射位置の上流側から触媒入口までの排ガス温度分布を説明する図である。
【図３】本発明において、燃料噴射後距離と排ガス温度に対する燃料のＨＣ転換率を求めたＨＣ転換率マップを示す図である。
【図４】本発明のＳＣＲ触媒を用いた排ガス後処理装置の還元剤のガス転換率判定方法の装置構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒による排ガス後処理装置１０を示したものである。
【００２６】
エンジンＥの吸排気系には、ターボチャージャ１１とＥＧＲ管１２が接続されており、エアクリーナ１３から吸入される空気は、ターボチャージャ１１のコンプレッサ１４で圧縮されると共に吸気通路１５に圧送され、エンジンＥの吸気マニホールド１６からエンジンＥ内に供給される。吸気通路１５には、エンジンＥへの空気量を調節するための吸気バルブ１７が設けられる。
【００２７】
エンジンＥから排出された排ガスは、排気マニホールド１８からターボチャージャ１１のタービン１９に排出されると共にタービン１９を駆動し、排気管２０に排気される。
【００２８】
吸気マニホールド１６と排気マニホールド１８にはＥＧＲ管１２が接続され、ＥＧＲ管１２に、排気マニホールド１８から吸気マニホールド１６に至る排ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２１が接続されると共に、ＥＧＲ量を調節するＥＧＲバルブ２２が接続される。
【００２９】
排ガス後処理装置１０は、タービン１９の下流側の排気管２０に排気管インジェクタ２３が設けられ、その排気管インジェクタ２３の下流側の排気管２０に形成されたキャニング容器２４内に、ＤＯＣ２５、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２６、ＤＰＦ２７が順次キャニングされて構成される。
【００３０】
排気管インジェクタ２３の上流側の排気管２０には、エンジン出口側の排ガス温度を検出するエンジン出口側温度センサ２８、ＤＯＣ２５の上流側には、ＤＯＣ入口側温度センサ２９、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２６の入口側には触媒入口側温度センサ３０、出口側には触媒出口側温度センサ３１が設けられる。
【００３１】
エンジンＥは、ＥＣＵ３２により運転の全般的な制御がなされる。ＥＣＵ３２には、温度検出手段３３、空燃比制御手段３４、噴射制御手段３５が形成されると共にＨＣ転換率マップ３６が格納される。
【００３２】
エンジン出口側から触媒出口側の温度センサ２８〜３１の各検出値は、エンジンＥの運転を制御するＥＣＵ３２の温度検出手段３３に入力される。
【００３３】
空燃比制御手段３４は、ＥＧＲバルブ２２、吸気バルブ１７を制御し、噴射制御手段３５は、エンジンＥの燃焼噴射量を制御すると共にインジェクタによるポスト噴射などのマルチ噴射を制御し、さらに排気管インジェクタ２３から噴射する燃料を制御する。
【００３４】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒による排ガス後処理装置１０は、通常は空燃比リーン状態でＮＯｘをＮＯｘ吸蔵還元型触媒２６で吸蔵し、その間に排気管インジェクタ２３で燃料ＨＣをパルス的に噴射して空燃比リッチ状態でＮＯｘ還元浄化を行う。
【００３５】
また排ガス中のＰＭは、ＤＰＦ２７で捕捉されるが、ＤＰＦ２７へのＰＭ堆積量が所定量溜まったならば、例えば、ＤＰＦ２７前後の差圧が一定に達したときや、所定の走行距離を走行したとき、ＥＣＵ３２がＰＭの自動再生制御を行う。このＰＭ再生の際には、ポスト噴射や排気管インジェクタ２３による燃料噴射を行って排ガス温度を６００℃に上げることで、ＤＰＦ２７へ堆積したＰＭを燃焼させる。
【００３６】
このリッチ還元やＰＭ再生時に燃料ＨＣを噴射するに際し、ＥＣＵ３２は、温度検出手段３３に入力される温度センサ２８〜３１の排ガス温度に基づき、ＨＣ転換率マップ３６から燃料ＨＣを噴射したときのＨＣ転換率を求め、そのＨＣ転換率が噴射可能な閾値Ｋ以上かどうかを判断して、触媒前で燃料がＨＣに分解ガス化可能かを推定し、可能な場合のみ排気管２０への燃料噴射によりリッチを行ったり、ＤＰＦ２７のＰＭ再生を行う。それ以外は燃焼の膨張行程でのポスト噴射を行って、ＨＣを供給する。
【００３７】
この排ガス温度に基づく、ＨＣ転換率マップ３６から噴射した燃料のＨＣ転換率を求めるガス転換率判定方法を図２、図３により説明する。
【００３８】
図２は、排気管インジェクタの上流側のエンジン出口から触媒（ＤＯＣ）入口までの排ガスの温度分布の一例を示したものである。
【００３９】
この図２において、エンジン出口の排ガスが温度Ｙａで、排気管内を流れる間に放熱により触媒入口の排ガスが温度Ｙｂまで降下する温度分布Ｔａｂを標準状態とすると、冬季や車速が速く放熱量が大きいと、エンジン出口の排ガスが温度Ｙａでも、破線で示した温度分布Ｔａｃとなり、触媒入口の排ガスが温度Ｙｃまで降下する。この場合、エンジン出口の排ガスが高くても（温度Ｙａ）、エンジン出口の排ガスが温度Ｙｄと低く、放熱量が小さい温度分布Ｔｄｃの触媒入口の排ガス温度Ｙｃと同じ、排ガス温度Ｙｃとなってしまう。またエンジン出口と触媒入口の中間点で計測した場合、標準温度Ｙｅに対して、放熱が大きいときには、温度Ｙｆと低下し、また、エンジン出口温度が低下した場合には温度Ｙｇとなる。
【００４０】
このように、触媒入口の排ガス温度の計測では、同じ温度でもその手前の温度履歴が不明であり、またエンジン出口と触媒入口の中間点で計測しても、触媒入口での温度に差が生じるため、触媒入口や中間点での温度計測値から燃料ＨＣのＨＣ転換率を求めると誤差の要因となる。
【００４１】
そこで、本発明では、エンジン出口側温度センサ２８でのエンジン出口の排ガス温度とＤＯＣ入口側温度センサ２９での触媒入口温度との温度差を基に、排気管インジェクタ位置で噴射位置から触媒入口までの排ガス温度の平均温度を求め、この平均温度を基にＨＣ転換率を求める。
【００４２】
図３は、ＥＣＵ３２のＨＣ転換率マップ３６に記憶されたＨＣ転換率マップを示したものである。
【００４３】
このＨＣ転換率マップは、燃料噴射後触媒入口に達するまでの燃料噴射後距離を横軸に排ガス温度を縦軸にとり、試験的に、排ガス温度と燃料噴射後距離を変えて、ＨＣ転換率を測定し、転換率が１００％、８０％、６０％、４０％、２０％、０％となる燃料噴射後距離と排ガス温度の関係の曲線を作成して３次元マップとしたものである。
【００４４】
また、このＨＣ転換率マップは、エンジンが通常負荷で運転されたときの排ガス流量における排ガスの空間速度（ＳＶ＝３×１０4（ｈ-1））を基準としたときのものであり、アイドル運転時は、空間速度（ＳＶ＝１×１０4（ｈ-1））、全負荷時は、空間速度（ＳＶ＝１×１０5（ｈ-1））となるため、これら空間速度を係数として図３の燃料噴射後距離を補正して、後述するＨＣ転換率を求める。
【００４５】
このＨＣ転換率マップからＨＣ転換率を求めるには、排気管インジェクタの燃料噴射位置から触媒までの距離Ｘ（定数）と、エンジン出口側温度センサ２８とＤＯＣ入口側温度センサ２９で検出した排ガス温度を基に排気管インジェクタの燃料噴射位置から触媒入口までの平均温度を、排ガス温度Ｙ（センサ値）とし、これらから、ＨＣへの転換率Ｚを求めることができる。
【００４６】
ここで、求めた転換率Ｚが、噴射可能なＨＣ転換率の閾値Ｋ（一定値：例えば７０％）以上であれば、排気管インジェクタでの排気管噴射を許可して、リッチ還元或いはＰＭ再生を行う。
【００４７】
また、求めた転換率Ｚが閾値Ｋ未満で、排気管噴射不可の場合は、筒内でのポスト噴射で排気管噴射可能な状態まで排ガス温度を上げてから排気管噴射を行う。
【００４８】
また、アイドル運転や全負荷運転で、排ガス量が変わり、排ガス温度Ｙが同じでも、排気管インジェクタから触媒までの燃料滞留時間が相違するため、その空間速度を係数として、排気管インジェクタの燃料噴射位置から触媒までの距離Ｘを補正してＨＣ転換率を求める。
【００４９】
なお、ＤＰＦ再生の場合、排ガス温度をリッチ還元と同一温度とすると、ポスト噴射量をやや多め（＋５％くらい）に噴射しているが、ＤＰＦ再生時は、排ガスの温度をフィードバック制御を行っているので、特にＨＣ転換率マップの補正は不要である。また、ポスト噴射と排気管噴射の両方を行うリッチ噴射の場合でも、排気管噴射によるガス変換効率が低くて使えない場合は、その分の量をポスト噴射に加算する。
【００５０】
排ガス温度は、エンジン出口側温度センサ２８とＤＯＣ入口側温度センサ２９で検出して求める例を示しているが、エンジン出口から触媒入口の間のどこで計測してもよく、排気管インジェクタから触媒入口までの温度分布が求められれば、いずれの位置でもよい。両温度センサ２８、２９で温度分布を求め、燃料噴射位置から触媒までの平均温度を求めることで、排気管２０への走行風や気温により放熱量が変化して触媒入口温度低下が変化しても的確な排ガス温度を求めることができるため、放熱による影響を受けても正確な排ガス温度を求めることができると共に的確なＨＣ転換率を求めることができる。
【００５１】
図４は、ＳＣＲ触媒による排ガス後処理装置１０を示したものであり、排ガス後処理装置１０を除いてエンジンＥの基本構成は図１と同じであり、これを再度説明する。
【００５２】
エンジンＥの吸排気系には、ターボチャージャ１１とＥＧＲ管１２が接続され、エアクリーナ１３からの空気は、ターボチャージャ１１のコンプレッサ１４で圧縮されると共に吸気通路１５に圧送され、吸気バルブ１７を通してエンジンＥの吸気マニホールド１６からエンジンＥ内に供給される。エンジンＥから排出された排ガスは、排気マニホールド１８からターボチャージャ１１のタービン１９に排出されると共にタービン１９を駆動し、排気管２０に排気される。
【００５３】
吸気マニホールド１６と排気マニホールド１８にはＥＧＲ管１２が接続され、そのＥＧＲ管１２に、ＥＧＲクーラ２１が接続されると共にＥＧＲバルブ２２が接続される。
【００５４】
排ガス後処理装置１０は、タービン１９の下流側の排気管２０に排気管インジェクタ２３が設けられ、その排気管インジェクタ２３の下流側の排気管２０に、ＤＰＦ装置４１とＳＣＲ装置４２が設けられる。ＤＰＦ装置４１は、排気管２０に形成されたＤＰＦ用キャニング容器４３内に、ＤＯＣ４４、ＤＰＦ４５がキャニングされて構成される。ＳＣＲ装置４２は、排気管２０に形成されたＳＣＲキャニング容器４６内に、ＳＣＲ触媒４７とアンモニアスリップを防止するＤＯＣ４８が設けられ、さらにＳＣＲキャニング容器４６の上流側の排気管２０に尿素水噴射ノズル４９が設けられて構成される。
【００５５】
排気管インジェクタ２３の上流側の排気管２０には、エンジン出口側の排ガス温度を検出するエンジン出口側温度センサ２８、ＤＰＦ装置４１のＤＯＣ４４の上流側には、ＤＯＣ入口側温度センサ５０、ＤＰＦ４５の入口側にはＤＰＦ温度センサ５１が設けられ、またＳＣＲ装置４２のＳＣＲ触媒４７の入口側には、ＳＣＲ触媒入口側温度センサ５２、出口側には、ＳＣＲ触媒出口側温度センサ５３が設けられる。
【００５６】
エンジンＥは、ＥＣＵ３２により運転の全般的な制御がなされる。ＥＣＵ３２には、温度検出手段３３、空燃比制御手段３４、噴射制御手段３５が形成されると共にＨＣと尿素水の転換率マップ３７が格納される。
【００５７】
排ガス後処理装置１０の各温度センサ２８、５０、５１、５２、５３の検出値は、エンジンＥの運転を制御するＥＣＵ３２の温度検出手段３３に入力される。
【００５８】
空燃比制御手段３４は、ＥＧＲバルブ２２、吸気バルブ１７を制御し、噴射制御手段３５は、エンジンＥの燃焼噴射量を制御すると共にインジェクタによるポスト噴射などのマルチ噴射を制御し、さらに排気管インジェクタ２３から噴射する燃料を制御する。
【００５９】
尿素水噴射ノズル４９は、ＥＣＵ３２と接続されたＤＣＵ（ドージングコントロールユニット）５５で制御される。尿素水噴射ノズル４９による尿素水の噴射は、図示では省略しているが、ＤＣＵ５５で制御されるサプライモジュールが尿素水タンク内の尿素水を吸い込むと共にこれを所定の圧に昇圧し、尿素水噴射ノズル４９内の開閉弁をＤＣＵ５５が制御することで、排ガス中のＮＯｘ濃度に応じた所定量の尿素水を尿素水噴射ノズル４９から噴射するようになっている。
【００６０】
噴射された尿素水は排気管２０からＳＣＲ装置４２に流入する間に加水分解によりアンモニアが生成され、生成したアンモニアと排ガス中のＮＯｘとをＳＣＲ触媒４７で反応させて脱硝する。また余剰のアンモニアはＤＯＣ４８に吸着されアンモニアスリップが防止される。
【００６１】
このＳＣＲ触媒４７による排ガス後処理装置１０では、前段のＤＰＦ装置４１で排ガス中のＰＭを捕捉し、後段のＳＣＲ装置４２で排ガス中のＮＯｘを脱硝する。
【００６２】
この脱硝の際、ＥＣＵ３２は、温度検出手段３３に入力される温度センサ２８〜３１、特にＤＰＦ温度センサ５１とＳＣＲ触媒入口側温度センサ５２の排ガス温度Ｙに基づき、転換率マップ３７から尿素水を噴射したときのアンモニア転換率を求め、そのアンモニア転換率が噴射可能な閾値Ｋ以上かどうかを判断して、ＳＣＲ触媒４７の入口側で尿素水がアンモニアに分解可能かを推定し、可能な場合のみ尿素水噴射ノズル４９から排気管２０へ尿素水を噴射する。
【００６３】
このアンモニアの転換率マップ３７は、図２で説明したように尿素水噴射ノズル４９からＳＣＲ触媒４７の入口までの排ガス温度分布を、ＤＰＦ温度センサ５１とＳＣＲ触媒入口側温度センサ５２とで求めると共に尿素水噴射ノズル４９からＳＣＲ触媒４７の入口までの噴射後距離を求めて平均温度を求め、この平均温度を基に図３で説明した手法と同様に事前に作成したアンモニア転換率マップからアンモニア転換率Ｚを求め、アンモニア転換率Ｚが閾値Ｋ以上かどうかを推定し、閾値Ｋ（Ｋ＝略１００％近く）以上であれば、尿素水の噴射を許可する。不可の場合は尿素噴射を禁止する。
【００６４】
また、ＤＰＦ再生の場合の排気管インジェクタ２３からの燃料ＨＣ噴射は、転換率マップ３７のＨＣ転換率マップを用いて図１〜図３で説明したようにＨＣ転換率を求め、その転換率を基に、噴射を許可したり不許可とする。
【００６５】
このように尿素ＳＣＲ触媒の場合、ＳＣＲ触媒４７の直前で尿素水がアンモニアに転換可能かを推定し、可能な場合のみ、尿素水を噴射することで、尿素水の利用効率の向上やアンモニアスリップの防止などのメリットがある。
【符号の説明】
【００６６】
２０  排気管
２３  排気管インジェクタ
２５  ＤＯＣ
２６  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
３６  ＨＣ転換率マップ
Ｅ  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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