(57)【要約】  エンジンシステムは、エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、前記排気通路に尿素を噴射する尿素噴射弁と、前記尿素噴射弁よりも下流側の前記排気通路に設けられ、噴射された前記尿素が加水分解して生成されたアンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する触媒と、前記触媒及び噴射された前記尿素を加熱可能な加熱部と、前記触媒に吸着されたアンモニアの量に応じて、前記尿素噴射弁から前記尿素を噴射し前記加熱部により噴射された前記尿素を加熱してアンモニアを生成して前記触媒に吸着させる第１制御、又は前記触媒を前記加熱部によりＮＯｘを還元可能な温度にまで昇温する第２制御を実行する制御部と、を備えている。
2013183153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、
前記排気通路に尿素を噴射する尿素噴射弁と、
前記尿素噴射弁よりも下流側の前記排気通路に設けられ、噴射された前記尿素が加水分解して生成されたアンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する触媒と、
前記触媒及び噴射された前記尿素を加熱可能な加熱部と、
前記触媒に吸着されたアンモニアの量に応じて、前記尿素噴射弁から前記尿素を噴射し前記加熱部により噴射された前記尿素を加熱してアンモニアを生成して前記触媒に吸着させる第１制御、又は前記触媒を前記加熱部によりＮＯｘを還元可能な温度にまで昇温する第２制御を実行する制御部と、を備えたエンジンシステム。
【請求項２】
前記第１制御実行中では、前記触媒の温度はＮＯｘを還元可能な温度以下である、請求項１のエンジンシステム。
【請求項３】
前記触媒に吸着されたアンモニア量が所定値未満の場合には、前記制御部は前記第１制御を実行する、請求項１又は２のエンジンシステム。
【請求項４】
前記触媒に吸着されたアンモニアの量が所定値以上の場合には、前記第２制御を実行する、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【請求項５】
前記加熱部は、ヒータである、請求項１乃至４の何れかのエンジンシステム。
【請求項６】
前記加熱部は、前記排気ガスの温度を上昇させることにより、前記触媒及び噴射された前記尿素を加熱可能な燃料噴射弁である、請求項１乃至４の何れかのエンジンシステム。
【請求項７】
前記加熱部は、アフター噴射及びポスト噴射の少なくとも一つを実行することにより前記排気ガスの温度を昇温させる燃料噴射弁である、請求項６のエンジンシステム。
【請求項８】
前記加熱部は、前記排気ガスに酸素を供給することにより前記排気ガスの温度を昇温させる二次空気供給装置である、請求項１乃至４の何れかのエンジンシステム。
【請求項９】
前記加熱部は、前記排気ガスに燃料を添加することにより前記排気ガスの温度を上昇させる燃料添加弁である、請求項１乃至４の何れかのエンジンシステム。
【請求項１０】
前記加熱部は、前記エンジンに導入される吸気の温度を低下させる冷却部をバイパスすることにより前記排気ガスの温度を上昇させるバイパス通路である、請求項１乃至４の何れかのエンジンシステム。
【請求項１１】
前記加熱部は、前記エンジンに燃料を噴射する噴射時期を遅角することにより前記排気ガスの温度を上昇させる燃料噴射弁である、請求項１乃至４の何れかのエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、尿素が加水分解されて生成されるアンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６５８６２号公報
【特許文献２】特開２００５−３４４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、尿素が加水分解される温度以上となるようにＳＣＲ触媒の温度をヒータにより制御している。このため、ヒータの消費電力が増大して、燃費が悪化するおそれがある。【０００５】
そこで本発明は、燃費が向上したエンジンシステム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、エンジンシステムは、エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、前記排気通路に尿素を噴射する尿素噴射弁と、前記尿素噴射弁よりも下流側の前記排気通路に設けられ、噴射された前記尿素が加水分解して生成されたアンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する触媒と、前記触媒及び噴射された前記尿素を加熱可能な加熱部と、前記触媒に吸着されたアンモニアの量に応じて、前記尿素噴射弁から前記尿素を噴射し前記加熱部により噴射された前記尿素を加熱してアンモニアを生成して前記触媒に吸着させる第１制御、又は前記触媒を前記加熱部によりＮＯｘを還元可能な温度にまで昇温する第２制御を実行する制御部と、を備えたエンジンシステムによって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃費が向上したエンジンシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、エンジンシステムの説明図である。
【図２】図２Ａ、２Ｂは、ＳＣＲ触媒の特性を示したグラフである。
【図３】図３は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】図４は、タイミングチャートである。
【図５】図５は、タイミングチャートである。
【図６】図６は、第１変形例のエンジンシステムの説明図である。
【図７】図７は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。
【図８】図８は、第２変形例のエンジンシステムの説明図である。
【図９】図９は、第３変形例のエンジンシステムの説明図である。
【図１０】図１０は、第４変形例のエンジンシステムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施例に係るエンジンシステム１０の説明図である。ディーゼルエンジン（以下、エンジンと称する）１１は、吸気マニホールド１２、排気マニホールド１３を備えている。吸気マニホールド１２は、吸気通路１４を介してターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口に連結されている。吸気通路１４には、吸気を冷却するインタークーラＩＣが設けられ、エンジン１１への吸気量を調整するバルブＶが配置されている。排気マニホールド１３は、排気通路１７を介してターボチャージャ１５の排気タービン１８の入口に接続されている。排気タービン１８の出口は、排気通路１９に接続されている。エンジン１１からの排気ガスは、排気タービン１８を通って排気通路１９に排出される。エンジン１１は、４つの気筒Ｃ、４つの気筒Ｃのそれぞれに直接燃料を噴射する４つの燃料噴射弁Ｆ、を備えている。吸気通路１４と排気通路１７との間に、ＥＧＲ通路１４ａが接続されている。ＥＧＲ通路１４ａには、ＥＧＲバルブＶａが設けられている。
【００１０】
排気通路１９には、上流側から下流側の順に、ＤＯＣ（酸化触媒）２０、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）２１、ＳＣＲ触媒（選択還元触媒）２２、が設けられている。ＤＯＣ２０は、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＮＯを酸化させる。ＤＰＦ２１は、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集する。
【００１１】
ＳＣＲ触媒２２は、アンモニアを還元剤として排気ガス中のＮＯｘを還元する。ＳＣＲ触媒２２としては、例えば、低温で高いＮＯｘ浄化率を有するアンモニア吸着タイプのＦｅゼオライトを用いている。ＳＣＲ触媒２２には、ＳＣＲ触媒２２の温度を検出する温度センサＳが設けられている。
【００１２】
ＤＰＦ２１とＳＣＲ触媒２２との間の排気通路１９内には、尿素噴射弁２５が配置されている。尿素噴射弁２５は、供給管２６、ポンプ２７を介してタンク２８に連結されている。タンク２８内には尿素水が貯蔵されている。尿素水はポンプ２７によって汲み上げられ、尿素噴射弁２５から排気通路１９内を流れる排気ガス中に噴射される。尿素の加水分解されて生成したアンモニアによって、ＳＣＲ触媒２２で排気ガス中のＮＯｘが選択還元される。
【００１３】
ＳＣＲ触媒２２の上流側の先端部にはヒータＨが設けられている。ヒータＨは、詳細にはＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）である。ヒータＨは、ＳＣＲ触媒２２を加熱可能である。また、詳しくは後述するがヒータＨは、尿素噴射弁２５から噴射され尿素を加熱して加水分解させてアンモニアを生成することも可能である。ヒータＨは、加熱部の一例である。
【００１４】
ＤＰＦ２１とＳＣＲ触媒２２との間の排気通路１９には、上流側にＮＯｘセンサ２４が設けられ、下流側に温度センサ２９が設けられている。また、ＳＣＲ触媒２２よりも下流側の排気通路１９には、ＮＯｘセンサ３３が設けられている。
【００１５】
ＥＣＵ３０は、エンジンシステム１０の全体制御を行う。ＥＣＵ３０は、図示せぬＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されるコンピュータである。ＥＣＵ３０は尿素噴射弁２５、ポンプ２７、ヒータＨ、バルブＶ、ＥＧＲバルブＶａ、などと電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、尿素噴射弁２５から排気通路１９内に噴射される尿素の噴射量を制御する。ＥＣＵ３０は、後述する第１及び第２制御を実行可能な制御部の一例である。
【００１６】
図２Ａは、ＳＣＲ触媒２２の温度とＮＯｘ浄化率との関係を示したグラフである。線分ＣＬは、ＳＣＲ触媒２２の各温度で尿素水をＳＣＲ触媒２２に供給した場合での、ＳＣＲ触媒２２のＮＯｘの浄化率を示している。ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０の未満の場合には、ＳＣＲ触媒２２に吸着されるアンモニアの吸着量が比較的多く、ＮＯｘの浄化率は低い。ＳＣＲ触媒２２の温度が温度Ｔ０以上の場合、ＳＣＲ触媒２２でＮＯｘが還元可能となる温度であり、ＮＯｘの浄化率は中程度である。ＳＣＲ触媒２２の温度が温度Ｔ０よりも高い温度Ｔ１以上の場合、ＳＣＲ触媒２２で尿素が加水分解されてアンモニアが生成されてＮＯｘが還元され、ＮＯｘ浄化率は高い。
【００１７】
従来、ヒータによってＳＣＲ触媒２２の温度を温度Ｔ１以上に昇温させてから、尿素噴射弁２５から尿素を噴射し、噴射された尿素をＳＣＲ触媒２２上で加水分解をしてアンモニアが生成されて、ＮＯｘの還元が行われていた。
【００１８】
図２Ａに示した線分ＰＬは、予めＳＣＲ触媒２２にアンモニアを十分に吸着させた状態でＳＣＲ触媒２２の各温度でのＮＯｘの浄化率を示している。既にＳＣＲ触媒２２にアンモニアが十分に吸着されている場合には、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０の場合に、アンモニアとＮＯｘとが還元してＮＯｘを十分に浄化することができる。
【００１９】
図２Ｂは、ＳＣＲ触媒２２の温度とＳＣＲ触媒２２に吸着されるアンモニアの吸着量との関係を示したグラフである。図２Ｂに示すように、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０未満で、アンモニアの吸着量が多いことがわかる。本実施例では、ＳＣＲ触媒２２にアンモニアを吸着させてから、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを温度Ｔ０まで昇温させることにより、ＮＯｘを浄化する。
【００２０】
図３は、ＥＣＵ３０が実行する制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ３０は、エンジン１１の運転状態を検出する（ステップＳ１）。具体的には、クランク角センサ、エアフロメータ等のからの出力値に基づいて、エンジン回転数、エンジン負荷等を検出する。
【００２１】
ＥＣＵ３０は、温度センサＳからの出力値に基づいてＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを検出する（ステップＳ２）。ＥＣＵ３０は、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。即ち、ＥＣＵ３０は、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが、尿素水を加水分解してアンモニアが生成される温度Ｔ１未満であるか否かを判定する。
【００２２】
否定判定の場合、ＥＣＵ３０はヒータＨをＯＦＦにし（ステップＳ４）、尿素噴射弁２５からの尿素噴射量を算出して（ステップＳ１１）、尿素を噴射する（ステップＳ１２）。これにより、噴射された尿素水からアンモニアがＳＣＲ触媒２２で生成され、ＮＯｘが還元される。尚、その後、ＥＣＵ３０はヒータＨをＯＦＦに設定する（ステップＳ１３）が、ステップＳ４で既にヒータＨはＯＦＦに設定されている。このため、ヒータＨがＯＦＦの状態のまま尿素水が噴射されてＮＯｘの還元される。
【００２３】
ステップＳ３でＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ１未満である場合、ＥＣＵ３０はＳＣＲ触媒２２のアンモニアの吸着量が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。尚、ＳＣＲ触媒２２でのアンモニアの吸着量の算出方法については後述する。肯定判定の場合、即ち、アンモニア吸着量が少ない場合、ＥＣＵ３０はヒータＨをＯＮにし（ステップＳ６）、ヒータＨの温度が温度Ｔ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ７）。ＥＣＵ３０は、ヒータＨの温度が温度Ｔ１を超えるまで、ヒータＨをＯＮにし続ける。即ち、ＥＣＵ３０は、ヒータＨの温度が尿素水を加水分解してアンモニアが生成される温度に至るまでヒータＨをＯＮにする。ヒータＨの温度が温度Ｔ１を超えると、ＥＣＵ３０は、尿素噴射弁２５からの尿素噴射量を算出し（ステップＳ１１）、尿素を噴射する（ステップＳ１２）。その後、ＥＣＵ３０はヒータＨをＯＦＦにする（ステップＳ１３）。
【００２４】
図４は、ヒータＨの通電状態、ヒータＨの表面温度、尿素噴射弁２５の制御状態、ＳＣＲ触媒２２の温度との関係を示したタイミングチャートである。図４は、ＳＣＲ触媒２２のアンモニア吸着量が少ない場合でＥＣＵ３０が実行する制御を示したタイミングチャートである。図４のタイミングチャートは、ステップＳ５〜Ｓ７、Ｓ１１〜１３の処理に対応している。これらの処理は、第１制御の一例である。
【００２５】
図４に示すように、ヒータＨの表面温度Ｔｈが、尿素を加水分解可能な温度Ｔ１に所定期間維持されるように、ヒータＨの通電が制御される（ステップＳ６）。ヒータＨの表面温度Ｔｈが温度Ｔ１になる前後で尿素噴射弁２５から尿素が噴射される。尿素は、ヒータＨから受ける熱により加水分解されてアンモニアが生成される。このアンモニアは、ＳＣＲ触媒２２で吸着される。ここで、ＳＣＲ触媒２２はヒータＨから熱を受けて昇温するが、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃは温度Ｔ０を超える前にヒータＨの通電はＯＦＦになる。ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃは温度Ｔ０を超えないため、図２Ｂに示したようにアンモニアがＳＣＲ触媒２２に十分に吸着される。
【００２６】
図３に戻って、ＥＣＵ３０は再度ステップＳ１〜Ｓ３の処理を実行する。ステップＳ３で肯定判定の場合には、ステップＳ５でＳＣＲ触媒２２のアンモニアの吸着量が所定値を超えているか否かを判断される。ステップＳ５〜Ｓ７、Ｓ１１〜１３の処理により既にアンモニアがＳＣＲ触媒２２に十分に吸着されている場合には、ＥＣＵ３０はＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０を超えているか否かを判定する（ステップＳ８）。ＥＣＵ３０は、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０を超えるまで、ヒータＨをＯＮにし続ける。ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０を超えると、ＥＣＵ３０はヒータＨをＯＦＦにする（ステップＳ１３）。
【００２７】
図５のタイミングチャートは、ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１３の処理に対応している。これら処理は、第２制御の一例である。図５に示すように、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０に所定期間維持されるように、ヒータＨの通電が制御される（ステップＳ９）。図４に示すように、ヒータＨの表面温度Ｔｈは温度Ｔ１を超えている。即ち、上述したステップＳ６でのヒータＨの通電の制御と、ステップＳ９でのヒータＨの通電の制御とは異なっている。ステップＳ９でヒータＨに使用される電力は、ステップＳ６でヒータＨに使用される電力よりも大きい。詳細には、ステップＳ９でのヒータＨの通電期間は、ステップＳ６でのヒータＨの通電期間よりも長い。
【００２８】
前述した第１制御においてＳＣＲ触媒２２にはアンモニアが既に吸着されている。このため、第２制御においてＳＣＲ触媒２２の温度ＴｃをＮＯｘが還元可能となる温度Ｔ０にまで昇温させることにより、排気ガス中のＮＯｘが還元される。このように、第１制御ではヒータＨの表面温度Ｔｈが制御対象とされ、第２制御ではＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが制御対象とされる。このようにＥＣＵ３０は、ＳＣＲ触媒２２に吸着されたアンモニア量に応じて、第１制御又は第２制御を実行する。
【００２９】
従来のように、ＳＣＲ触媒２２へのアンモニアの吸着量に関わらずに、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを尿素が加水分解される温度Ｔ１にまでヒータＨにより常に昇温させると、電力消費量が増大する。これにより、オルタネータの発電量が増大する。オルタネータはエンジン１１の動力の一部を電気エネルギーに変換して発電する。従って、オルタネータの発電量が増大するとエンジン１１への負荷が増大する。これにより燃費が悪化する。本実施例では、ヒータＨがＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ０にまで上昇させてＮＯｘを還元する。このため、ヒータＨの消費電力が抑制され燃費も向上している。
【００３０】
次に、ヒータを使用せずに排気ガスを昇温制御することによって、ＳＣＲ触媒２２に触媒を吸着させてＮＯｘを還元する方法について説明する。図６は、第１変形例のエンジンシステム１０ａの説明図である。尚、エンジンシステム１０と同一の部分については同一の符号を付することにより説明を省略する。エンジンシステム１０ａは、エンジンシステム１０と異なりヒータＨは設けられていない。図７は、ＥＣＵ３０ａが実行する制御の一例を示したフローチャートである。
【００３１】
図７に示すように、ＥＣＵ３０ａは、ヒータＨの通電を制御する代わりに、排気ガスの昇温制御を実行する（ステップＳ４ａ、Ｓ６ａ、Ｓ９ａ、１３ａ）。また、ＳＣＲ触媒２２にアンモニアが吸着されていない場合には、排気ガスの温度Ｔｇを尿素が加水分解される温度Ｔ１に至るまで排気ガス昇温制御が実行される（ステップＳ６ａ、７ａ）。排気ガスの温度Ｔｇは、温度センサ２９の出力値に基づいて検出される。
【００３２】
第１変形例においては、ＥＣＵ３０ａが燃料噴射弁Ｆからポスト噴射又はアフター噴射を所定期間実行することにより排気ガス昇温制御が実行する。これにより排気ガスの温度が上昇する。ポスト噴射、アフター噴射とは、主たる燃料噴射であるメイン噴射の後に行われる副噴射である。燃料噴射弁Ｆは、排気ガスの温度を上昇させる加熱部の一例である。
【００３３】
ステップＳ６ａで排気ガス昇温制御が実行されることにより、排気ガスにより尿素が加熱されて加水分解してアンモニアが生成され、生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒２２に吸着される。詳細には、排気ガスが尿素を加水分解しＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０未満となるように、排気ガスの温度が制御される。          
【００３４】
また、ステップＳ９ａでは、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃが温度Ｔ０に所定期間維持されるように、排気ガスの温度を制御する。ここで、ステップＳ９ａでの排気ガスの昇温制御で消費される燃料噴射量は、ステップＳ６ａでの排気ガス昇温制御で消費される燃料噴射量よりも多い。例えば、ステップＳ９ａでポスト噴射又はアフター噴射が実行されている期間は、ステップＳ６ａでポスト噴射又はアフター噴射が実行されている期間よりも長い。
【００３５】
このように、ポスト噴射又はアフター噴射によってＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを常に温度Ｔ１まで上昇させる場合と比較して、第１変形例でのポスト噴射又はアフター噴射に使用される燃料消費量は抑制されている。このため、燃費の悪化を防止できる。
【００３６】
尚、第１変形例においては、アフター噴射又はポスト噴射の実行と共に吸気量を減少させてもよい。具体的には、排気ガスの昇温制御時にＥＣＵ３０ａが吸気バルブＶの開度を制御することにより、吸気量を減少させてもよい。
【００３７】
また、第１変形例において、アフター噴射やポスト噴射をすることなく、燃料噴射弁Ｆの燃料噴射時期の遅角制御を実行することにより、排気ガス昇温制御を実行してもよい。燃料噴射の遅角制御を実行することにより、エンジン１１の出力は低下して燃費が悪化するが排気ガスの温度が上昇する。このため、燃料噴射の遅角制御によりＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを温度Ｔ１にまで昇温させる場合と比較して、ＳＣＲ触媒２２にアンモニアを予め吸着させその後ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを温度Ｔ０まで昇温させる場合の方が燃費の悪化を防止できる。
【００３８】
図８は、第２変形例のエンジンシステム１０ｂの説明図である。尚、ＥＣＵ３０ｂが実行する制御については、図７を用いて説明する。エンジンシステム１０ｂは、二次空気供給装置８０を備えている。二次空気供給装置８０は、外部から取り入れた空気をエンジン１１の各気筒Ｃの排気ポート内に供給する。供給通路８１上には、上流側からエアポンプ８２と、エアスイッチングバルブ８３と、逆止弁であるリードバルブ８４とが配置されている。エアポンプ８２とエアスイッチングバルブ８３の間には圧力センサ８５が設けられている。エアスイッチングバルブ８３には、吸気通路１４のスロットル弁Ｖの下流から延びる負圧通路８６が接続されている。負圧通路８６には電磁弁８７が設けられている。供給通路８１の下流側は、各気筒Ｃの排気ポートに接続されている。
【００３９】
エアポンプ８２の空気取り入れ口には、エアクリーナ８８が設置されている。電磁弁８７を開くと、負圧通路８６内の負圧がエアスイッチングバルブ８３に導かれてエアスイッチングバルブ８３が開く。次に、エアポンプ８２から圧送される空気が、供給通路８１を介して各気筒Ｃの排気ポート内に流入する。これにより、排気ガス中の酸素濃度が上昇して、排気ガス中のＨＣ、ＣＯの燃焼が促進される。これにより、排気ガスの温度が上昇する。この温度が上昇した排気ガスによっても、ＳＣＲ触媒２２及び噴射された尿素を加熱することができる。二次空気供給装置８０は、排気ガスの温度を上昇させる加熱部の一例である。
【００４０】
二次空気供給装置８０により排気ガスの温度を上昇させるためには、エアポンプ８２を駆動させる必要がある。エアポンプ８２の消費電力が大きいと、ヒータＨの消費電力が大きい場合と同様に、燃費が悪化する。
【００４１】
第２変形例の場合、ステップＳ６ａ、Ｓ９ａでは、二次空気供給装置８０により空気を排気ガスに供給することにより、排気ガスの温度を上昇させる。これにより、ステップＳ６ａでは、排気ガスが尿素を加水分解してアンモニアを生成することができる。ステップＳ９ａでは、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを温度Ｔ０にまで昇温させることができる。尚、ステップＳ９ａにおいて排気ガスに供給される空気の供給時間は、ステップＳ６ａにおいて排気ガスに供給される空気の供給時間よりも長い。
【００４２】
二次空気供給装置８０によりＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを常に温度Ｔ１まで上昇させる場合と比較して、第２変形例での二次空気供給装置８０のエアポンプ８２の消費電力量は抑制されている。このため、燃費の悪化を防止できる。
【００４３】
図９は、第３変形例のエンジンシステム１０ｃの説明図である。尚、ＥＣＵ３０ｃが実行する制御については、図７を用いて説明する。排気通路１９の排気タービン１８とＤＯＣ２０との間には燃料噴射弁ＦＡが設けられている。燃料噴射弁ＦＡは、燃料タンクにポンプを介して接続されている。ＥＣＵ３０ｃは燃料噴射弁ＦＡから排気ガスに燃料を噴射させることにより、排気ガス昇温制御を実行する。ステップＳ６ａでは、排気ガスが尿素を加水分解してアンモニアを生成することができる。ステップＳ９ａでは、ＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを温度Ｔ０にまで昇温させる。尚、ステップＳ９ａにおいて燃料噴射弁ＦＡの燃料噴射量は、ステップＳ６ａにおいて燃料噴射弁ＦＡの燃料噴射量よりも大きい。
【００４４】
燃料噴射弁ＦＡによってＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを常に温度Ｔ１まで上昇させる場合と比較して、第３変形例のほうが燃料消費量は抑制されている。このため、燃費の悪化を防止できる。尚、燃料噴射弁ＦＡが設けられている位置は、排気通路１９上であり尿素噴射弁２５よりも上流側であればよい。燃料噴射弁ＦＡは、排気ガスの温度を上昇させる加熱部の一例である。尚、燃料噴射弁ＦＡの代わりに、排気通路１９にバーナを設けてもよい。
【００４５】
図１０は、第４変形例のエンジンシステム１０ｄの説明図である。尚、ＥＣＵ３ｄｂが実行する制御については、図７を用いて説明する。エンジンシステム１０ｄは、インタークーラＩＣをバイパスするバイパス通路Ｂが設けられている。バイパス通路Ｂには、ＥＣＵ３０ｄにより制御される開閉弁Ｖｂが設けられている。排気ガス昇温制御においては、開閉弁Ｖｂを制御することによりインタークーラＩＣをバイパスさせて吸気をエンジン１１に導入する。これにより、吸気の温度の低下を抑制されて、排気ガスの温度が上昇する。尚、吸気の温度の低下が抑制されると、エンジン１１に導入される吸気の体積が減少してエンジン１１の出力が低下する。これにより燃費が悪化する。
【００４６】
尚、ステップＳ９ａにおいて吸気がインタークーラＩＣからバイパスされる期間は、ステップＳ６ａにおいて吸気がインタークーラＩＣからバイパスされる期間よりも長い。
【００４７】
吸気をインタークーラＩＣからバイパスさせることによってＳＣＲ触媒２２の温度Ｔｃを常に温度Ｔ１まで上昇させる場合と比較して、第４変形例のほうがエンジン１１の出力の低下が少ない。このため、燃費の悪化を防止できる。バイパス通路Ｂ及び開閉弁Ｖｂは、排気ガスの温度を上昇させる加熱部の一例である。インタークーラＩＣは、吸気を冷却する冷却部の一例である。
【００４８】
第４変形例においては、インタークーラＩＣをバイパスすることにより排気ガスの温度を上昇させたがこれに限定されない。例えば、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラをバイパスして排気をエンジン１１に戻すことにより、排気ガスの昇温制御を実行してもよい。また、排気ガスを排気タービン１８からバイパスさせることによって排気ガス昇温制御を実行してもよい。排気タービン１８から排気ガスをバイパスさせることにより、エンジン１１の出力は低下して燃費は悪化するが排気ガスの温度の低下が抑制される。この場合、バイパス通路、このバイパス通路に設けられた開閉弁は、排気ガスの温度を上昇させる加熱部の一例である。
【００４９】
次に、上記制御で実行される、ＳＣＲ触媒２２でのアンモニアの吸着量の算出方法について説明する。まず、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて排気ガス流のＮＯｘの濃度を推定する。次に、推定されたＮＯｘの濃度と吸入空気量とに基づいて、ＳＣＲ触媒２２に流入する排気ガス中のＮＯｘ量を算出する。次に、ＮＯｘセンサ３３の出力値と吸入空気量とに基づいて、ＳＣＲ触媒２２を通過した排気ガス中のＮＯｘ量を算出する。これにより、ＳＣＲ触媒２２を通過する前後での排気ガス中のＮＯｘ量の変化量を算出できる。算出されたＮＯｘ量の変化量は、ＳＣＲ触媒２２で還元されたＮＯｘ量と同じである。ＳＣＲ触媒２２で還元されたＮＯｘ量をＳＣＲ触媒２２の温度によって補正した値を、ＳＣＲ触媒２２に吸着されたアンモニア量として算出する。このようにしてＥＣＵ３０はＳＣＲ触媒２２でのアンモニアの吸着量を算出する。尚、ＳＣＲ触媒２２で還元されたＮＯｘ量については、ＳＣＲ触媒２２の上流側及び下流側にそれぞれ配置されたＮＯｘセンサ２４、３３の出力値の差に基づいて算出してもよい。
【００５０】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
【００５１】
本発明は、ガソリンエンジンを備えたエンジンシステムにも適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  エンジンシステム
１１  エンジン
２２  ＳＣＲ触媒
２５  尿素噴射弁
３０  ＥＣＵ
８０  二次空気供給装置
Ｆ、ＦＡ  燃料噴射弁
Ｈ  ヒータ
Ｓ  温度センサ
ＩＣ  インタークーラ
Ｂ  バイパス通路
Ｖｂ  開閉弁
【図１】
2013183153.tif 000003
【図２】
2013183153.tif 000004
【図３】
2013183153.tif 000005
【図４】
2013183153.tif 000006
【図５】
2013183153.tif 000007
【図６】
2013183153.tif 000008
【図７】
2013183153.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月26日(2014.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、
前記排気通路に尿素を噴射する尿素噴射弁と、
前記尿素噴射弁よりも下流側の前記排気通路に設けられ、噴射された前記尿素が加水分解して生成されたアンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する触媒と、
前記触媒及び噴射された前記尿素を加熱可能な加熱部と、
前記触媒に吸着されたアンモニアの量に応じて、前記尿素噴射弁から前記尿素を噴射し前記加熱部により噴射された前記尿素を加熱してアンモニアを生成して前記触媒に吸着させる第１制御、又は前記触媒を前記加熱部によりＮＯｘを還元可能な温度にまで昇温する第２制御を実行する制御部と、を備えたエンジンシステム。
【請求項２】
前記触媒に吸着されたアンモニア量が所定値未満の場合には、前記制御部は前記第１制御を実行する、請求項１のエンジンシステム。
【請求項３】
前記触媒に吸着されたアンモニアの量が所定値以上の場合には、前記第２制御を実行する、請求項１又は２のエンジンシステム。
【請求項４】
前記加熱部は、ヒータである、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【請求項５】
前記加熱部は、前記排気ガスの温度を上昇させることにより、前記触媒及び噴射された前記尿素を加熱可能な燃料噴射弁である、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【請求項６】
前記加熱部は、アフター噴射及びポスト噴射の少なくとも一つを実行することにより前記排気ガスの温度を昇温させる燃料噴射弁である、請求項５のエンジンシステム。
【請求項７】
前記加熱部は、前記排気ガスに酸素を供給することにより前記排気ガスの温度を昇温させる二次空気供給装置である、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【請求項８】
前記加熱部は、前記排気ガスに燃料を添加することにより前記排気ガスの温度を上昇させる燃料添加弁である、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【請求項９】
前記加熱部は、前記エンジンに導入される吸気の温度を低下させる冷却部をバイパスすることにより前記排気ガスの温度を上昇させるバイパス通路である、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【請求項１０】
前記加熱部は、前記エンジンに燃料を噴射する噴射時期を遅角することにより前記排気ガスの温度を上昇させる燃料噴射弁である、請求項１乃至３の何れかのエンジンシステム。
【国際調査報告】
2013183153.tif 000013
2013183153.tif 000014