(57)【要約】  本発明は、排気通路に設けられた排気浄化触媒に気体の還元剤を供給する排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒への還元剤の供給量を高精度で制御することを目的とする。本発明では、添加装置によって、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路を流れる排気中に気体の還元剤を添加する。そして、添加装置から排気中に還元剤を添加する時の添加圧力を内燃機関の運転状態に応じて制御する。
2013073054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の排気通路を流れる排気中に気体の還元剤を添加する添加装置と、
前記添加装置から排気中に還元剤を添加する時の添加圧力を内燃機関の運転状態に応じて制御する圧力制御部と、
を備える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記圧力制御部が、前記排気浄化触媒に流入する排気の流量が少ないときは、該排気の流量が多いときに比べて、還元剤の添加圧力を低くする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒であって、
前記圧力制御部が、前記排気浄化触媒に流入するＮＯｘの流量が少ないときは、該ＮＯｘの流量が多いときに比べて、還元剤の添加圧力を低くする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記圧力制御部が、排気通路における排気圧力が高いときは、該排気圧力が低いときに比べて、還元剤の添加圧力を高くする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量を設定する設定部をさらに備え、
前記圧力制御部が、前記添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量が小さいときは、該目標流量が大きいときに比べて、還元剤の添加圧力を低くする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に設けられた排気浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化システムとして、排気通路に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、又は酸化触媒等の排気浄化触媒を備えたシステムが知られている。また、このような排気浄化システムにおいて、気体の還元剤を排気浄化触媒に供給する技術が開発されている。【０００３】
特許文献１には、貯蔵部に貯蔵された固体又は液体の還元剤を加熱し、それによって発生した気体の還元剤を、排気通路におけるＮＯｘ触媒より上流側に供給する技術が開示されている。【０００４】
特許文献２には、液体の還元剤を加熱することで生成された気体の還元剤を還元剤貯蔵部に貯蔵し、該還元剤貯蔵部に貯蔵された還元剤を還元剤添加弁から排気中に添加する技術が開示されている。この特許文献２では、還元剤貯蔵部に貯蔵された還元剤の圧力が予め設定されている下限圧力を下回ると、還元剤添加弁の開弁時間又は開閉周期の少なくともいずれかを短縮する。また、下限圧力は、排気圧力よりも高く設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３８８８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、排気通路に設けられた排気浄化触媒に気体の還元剤を供給する排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒への還元剤の供給量を高精度で制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の排気通路を流れる排気中に気体の還元剤を添加する添加装置と、
前記添加装置から排気中に還元剤を添加する時の添加圧力を内燃機関の運転状態に応じて制御する圧力制御部と、
を備える。【０００８】
内燃機関の運転状態が変化すると、排気通路を流れる排気の流量及び圧力、が変化する。そのため、内燃機関の運転状態に応じて還元剤の添加圧力を制御することで、排気浄化触媒への還元剤の供給量を高精度で制御することができる。【０００９】
本発明においては、圧力制御部が、排気浄化触媒に流入する排気の流量が少ないときは、該排気の流量が多いときに比べて、還元剤の添加圧力を低くしてもよい。【００１０】
また、内燃機関の運転状態が変化すると、排気通路を流れるＮＯｘの流量（排気のＮＯｘ濃度）も変化する。そこで、本発明において、排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒である場合は、排気浄化触媒に流入するＮＯｘの流量が少ないときは、該ＮＯｘの流量が多いときに比べて、還元剤の添加圧力を低くしてもよい。  【００１１】
また、排気通路における排気圧力が高い場合、還元剤の添加圧力が低いと、添加装置から添加される還元剤の流量が目標流量より小さくなる虞がある。【００１２】
そこで、本発明においては、圧力制御部が、排気通路における排気圧力が高いときは、該排気圧力が低いときに比べて、還元剤の添加圧力を高くしてもよい。【００１３】
これによれば、添加装置から添加される還元剤の流量を目標流量により高精度で制御することが可能となる。【００１４】
また、添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量が小さい場合、還元剤の添加圧力が高いと、該還元剤の流量を目標流量に高精度で制御することが困難となる虞がある。【００１５】
そこで、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムが添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量を設定する設定部をさらに備えている場合、圧力制御部が、添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量が小さいときは、該目標流量が大きいときに比べて、還元剤の添加圧力を低くしてもよい。【００１６】
これによれば、添加装置から添加される還元剤の流量を目標流量に高精度で制御することができる。従って、排気浄化触媒への還元剤の供給量を高精度で制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排気通路に設けられた排気浄化触媒に気体の還元剤を供給する排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒への還元剤の供給量を高精度で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る、添加弁を周期的に開閉させて該添加弁からアンモニアを添加する際の開弁時間τと添加弁から添加されるアンモニアの流量Ｑａｄｄと、添加弁からのアンモニアの添加圧力との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローを示すフローチャートである。
【図４】実施例１の変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図５】実施例１の変形例に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローを示すフローチャートである。
【図６】実施例２に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例２の変形例に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
＜実施例１＞
ここでは、本発明を、車両駆動用のディーゼルエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。
【００２１】
［吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。
【００２２】
吸気通路２には、エアフローメータ４、及びスロットル弁５が設けられている。エアフローメータ４は内燃機関１の吸入空気量を検出する。スロットル弁５は、吸気通路２の流路断面積を変更することで、該吸気通路２を流通する吸気の流量を調節する。
【００２３】
排気通路３には、ＮＯｘ触媒７が設けられている。ＮＯｘ触媒７は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒である。ＮＯｘ触媒７より上流側の排気通路３には、前段触媒として酸化触媒６が設けられている。尚、前段触媒は、酸化触媒に限られるものではなく、酸化機能を有する触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）であればよい。
【００２４】
酸化触媒６より下流側且つＮＯｘ触媒７より上流側の排気通路３には、圧力センサ１２及びＮＯｘセンサ１３が設けられている。圧力センサ１２は、排気通路３を流れる排気の圧力を検出する。ＮＯｘセンサ１３は、排気通路３を流れる排気のＮＯｘ濃度を検出する。
【００２５】
また、酸化触媒６より下流側且つＮＯｘ触媒７より上流側の排気通路３には、排気中に還元剤を添加する添加弁８が設けられている。添加弁８は、還元剤として、気体のアンモニアを添加する。添加弁８から添加されたアンモニアがＮＯｘ触媒７に供給される。
【００２６】
添加弁８には、アンモニア供給装置２０によって気体のアンモニアが供給される。アンモニア供給装置２０は、タンク２１、第一供給通路２２、第二供給通路２３、リターン通路２４、第一制御弁２５、第二制御弁２６、及び減圧弁２７を備えている。
【００２７】
タンク２１には、気体のアンモニアが貯蔵されている。尚、本実施例においては、タンク２１とは別に、固体又は液体のアンモニア化合物を貯蔵する貯蔵部が設けられていてもよい。この場合、該貯蔵部に貯蔵されたアンモニア化合物が加熱されることで気体のアンモニアが生成され、生成された気体のアンモニアがタンク２１に貯蔵される。
【００２８】
タンク２１には、第一供給通路２２の一端が接続されている。第一供給通路２２の他端は添加弁８に接続されている。第一供給通路２２には、該第一供給通路２２を開通又は遮断させる第一制御弁２５が設けられている。第一制御弁２５が開弁されることで第一供給通路２２が開通すると、該第一供給通路２２を通ってタンク２１から添加弁８にアンモニアが供給される。
【００２９】
また、第一供給通路２２には、第一制御弁２５をバイパスするように第二供給通路２３が接続されている。つまり、第一供給通路２２における第一制御弁２５より上流側に第二供給通路２３の一端が接続されており、第一供給通路２２における第一制御弁２５より下流側に第二供給通路２３の他端が接続されている。
【００３０】
第二供給通路２３には、該第二供給通路２３を開通又は遮断させる第二制御弁２６が設けられている。第二制御弁２６が開弁されることで第二供給通路２３が開通すると、該第二供給通路２３を通ってタンク２１から添加弁８にアンモニアが供給される。
【００３１】
また、第二供給通路２３における第二制御弁２６よりも上流側にはリターン通路２４の一端が接続されている。リターン通路２４の他端はタンク２１に接続されている。第二供給通路２３とリターン通路２４との接続部分には減圧弁２７が設けられている。そして、減圧弁２７が開弁すると、第二供給通路２３を流れるアンモニアの一部がリターン通路２４を通ってタンク２１に戻される。
【００３２】
そのため、第二制御弁２６を開弁すると共に減圧弁２７を開弁して第二供給通路２３を通して添加弁８にアンモニアを供給した場合、第一制御弁２５を開弁して第一供給通路２２を通して添加弁８にアンモニアを供給した場合に比べて、その供給量が減少する。つまり、添加弁８へのアンモニアの供給圧力が低下する。その結果、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が低下する。
【００３３】
内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４、圧力センサ１２、及びＮＯｘセンサ１３が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ１０には、内燃機関１のクランクポジションセンサ１１が電気的に接続されている。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ１０には、スロットル弁５、添加弁８、第一制御弁２５、第二制御弁２６、及び減圧弁２７が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これらの装置の動作が制御される。
【００３５】
例えば、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒７に還元剤となるアンモニアを供給すべき時に、添加弁８を比較的短い周期で開閉させることで、該添加弁８から排気中に気体のアンモニアを添加する。また、ＥＣＵ１０は、添加弁８を開閉させる時の開弁時間の長さを調整することで、添加弁８から排気中に添加されるアンモニアの流量を制御する。
【００３６】
［還元剤添加制御］
ここで、排気通路３における排気の流量が多いほど、また、排気のＮＯｘ濃度が高いほど、ＮＯｘ触媒７に流入するＮＯｘの流量は多くなる。そして、ＮＯｘ触媒７に流入するＮＯｘの流量が多いほど、ＮＯｘ触媒７に供給することが必要な還元剤たるアンモニアの量は多くなる。
【００３７】
そこで、本実施例においては、添加弁８からアンモニアを添加する際の目標流量（以下、目標添加量と称する）を、ＮＯｘ触媒７に流入するＮＯｘの流量に応じて変更する。つまり、排気通路３における排気の流量が多いほど、また、排気のＮＯｘ濃度が高いほど（即ち、ＮＯｘ触媒７に流入するＮＯｘの流量が多いほど）、目標添加量を大きくする。換言すれば、排気通路３における排気の流量が少ないほど、また、排気のＮＯｘ濃度が低いほど（即ち、ＮＯｘ触媒７に流入するＮＯｘの流量が少ないほど）、目標添加量を小さくする。
【００３８】
ここで、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を高い応答性で変更するためには、添加弁８からのアンモニアの添加圧力をある程度高くする必要がある。しかしながら、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が高いと、目標添加量が小さい場合に、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量に高精度で制御することが困難となる虞がある。
【００３９】
図２は、添加弁８を周期的に開閉させて該添加弁８からアンモニアを添加する際の開弁時間τと、添加弁８から添加されるアンモニアの流量Ｑａｄｄと、添加弁８からのアンモニアの添加圧力との関係を示す図である。図２において、横軸は、添加弁８を周期的に開閉させて該添加弁８からアンモニアを添加する際の開弁時間τを示しており、縦軸は、添加弁８から添加されるアンモニアの流量Ｑａｄｄを示している。
【００４０】
また、上述したように、本実施例においては、第二制御弁２６を開弁すると共に減圧弁２７を開弁して第二供給通路２３を通して添加弁８にアンモニアを供給した場合、第一制御弁２５を開弁して第一供給通路２２を通して添加弁８にアンモニアを供給した場合に比べて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が低くなる。ここで、第一制御弁２５を開弁して第一供給通路２２を通して添加弁８にアンモニアを供給した場合の添加弁８からのアンモニアの添加圧力を圧力Ｐ１とする。一方、第二制御弁２６を開弁すると共に減圧弁２７を開弁して第二供給通路２３を通して添加弁８にアンモニアを供給した場合の添加弁８からのアンモニアの添加圧力を圧力Ｐ２（＜Ｐ１）とする。
【００４１】
そして、図２において、Ｌ１は、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ１の場合の開弁時間τとアンモニアの流量Ｑａｄｄとの関係を示しており、Ｌ２は、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ２の場合の開弁時間τとアンモニアの流量Ｑａｄｄとの関係を示している。さらに、図２において、τ１は、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量に高精度で制御することが可能な添加弁８の開弁時間の下限値（以下、単に開弁時間の下限値と称する）を示している。
【００４２】
図２に示すように、添加弁８の開弁時間τが長くなるほど添加弁８から添加されるアンモニアの流量Ｑａｄｄは大きくなる。そして、添加弁８の開弁時間τが同一の場合、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が高いと、該添加圧力が低い場合に比べて、添加弁８から添加されるアンモニアの流量Ｑａｄｄは大きくなる。従って、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ１の場合、開弁時間の下限値τ１に対応する添加弁８から添加されるアンモニアの流量は、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ２の場合に比べて大きくなる（Ｑ１＞Ｑ２）。
【００４３】
そこで、本実施例では、目標添加量に応じて、第一制御弁２５、第二制御弁２６、及び減圧弁２７を制御することで添加弁８からのアンモニアの添加圧力を変更する。
【００４４】
以下、本実施例に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローについて図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００４５】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、排気通路３における排気の流量及び排気のＮＯｘ濃度に基づいて目標添加量Ｑａｄｄｔが算出される。排気通路３における排気の流量及び排気のＮＯｘ濃度と、目標添加量Ｑａｄｄｔとの関係は、実験等に基づいて予め求められており、ＥＣＵ１０にマップ又は関数として記憶されている。ステップＳ１０１においては、該マップ又は関数を用いて目標添加量Ｑａｄｄｔが算出される。
【００４６】
尚、排気の流量は、エアフローメータ４によって検出される吸入空気量及び内燃機関１の機関回転速度に基づいて算出することができる。また、排気のＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサ１３によって検出することができる。
【００４７】
次に、ステップＳ１０２において、目標添加量Ｑａｄｄｔが閾値Ｑ１より大きいか否かが判別される。ここで、閾値Ｑ１は、図２に示したように、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を圧力Ｐ１としたときの、開弁時間の下限値τ１に対応する添加弁８から添加されるアンモニアの流量である。即ち、閾値Ｑ１は、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を圧力Ｐ１としたときに、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔに高精度で制御することが可能な目標添加量の下限値である。このような閾値Ｑ１は、実験等に基づいて予め求められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００４８】
ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。ステップＳ１０３においては、第一制御弁２５が開弁され、第一供給通路２２を通してタンク２１から添加弁８にアンモニアが供給される。このとき、第二制御弁２６及び減圧弁２７は閉弁される。これにより、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ１に制御される。
【００４９】
一方、ステップＳ１０２において否定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。ステップＳ１０４においては、第二制御弁２６及び減圧弁２７が開弁され、第二供給通路２３を通してタンク２１から添加弁８にアンモニアが供給される。また、第二供給通路２３流れるアンモニアの一部がリターン通路２４を通してタンク２１に戻される。このとき、第一制御弁２５は閉弁される。これにより、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ２に制御される。
【００５０】
上記フローによれば、目標添加量Ｑａｄｄｔが閾値Ｑ１以下の場合、目標添加量Ｑａｄｄｔが閾値Ｑ１より大きい場合に比べて添加弁８からのアンモニアの添加圧力が低くされる。これにより、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔに高精度で制御することが可能となる。その結果、ＮＯｘ触媒７へのアンモニアの供給量を高精度で制御することが可能となる。
【００５１】
尚、本実施例においては、上述したように、ＮＯｘ触媒７に流入する排気又はＮＯｘの流量に応じて目標添加量が設定される。そこで、ＮＯｘ触媒７に流入する排気又はＮＯｘの流量に基づいて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を変更してもよい。つまり、ＮＯｘ触媒７に流入する排気又はＮＯｘの流量が閾値以下の場合、ＮＯｘ触媒７に流入する排気又はＮＯｘの流量が閾値より大きい場合に比べて添加弁８からのアンモニアの添加圧力を低くしてもよい。
【００５２】
また、アンモニア以外の気体の還元剤を添加弁８から添加し、該還元剤をＮＯｘ触媒７に供給する場合にも、本実施例に係る添加圧力の制御を適用することができる。また、本実施例では、ＮＯｘ触媒７に代えて他の排気浄化触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒又は酸化触媒等）を排気通路３に設けてもよい。このときに、排気浄化触媒に還元剤を供給すべく、添加弁８から気体の還元剤を添加する場合にも、本実施例に係る添加圧力の制御を適用することができる。
【００５３】
［変形例］
次に、本実施例の変形例について説明する。図４は、本変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。本変形例においては、アンモニア供給装置２０の構成が、上述した図１に示す構成と異なっている。
【００５４】
本変形例に係るアンモニア供給装置は、図１に示す構成における第二供給通路２３、第二制御弁２６、リターン通路２４、及び減圧弁２７に代えて、リターン通路２８及び減圧弁２９を備えている。本変形例では、第一供給通路２２における第一制御弁２５よりも上流側にリターン通路２４の一端が接続されている。リターン通路２４の他端はタンク２１に接続されている。第一供給通路２２とリターン通路２８との接続部分に減圧弁２９が設けられている。減圧弁２９は、ＥＣＵ１０に電気的に接続されている。そして、その動作がＥＣＵ１０によって制御される。尚、本変形例においては、添加弁８にアンモニアを供給する際は、第一制御弁２５が開弁される。
【００５５】
減圧弁２９が開弁すると、第一供給通路２２を流れるアンモニアの一部がリターン通路２８を通ってタンク２１に戻される。ただし、減圧弁２９は、図１に示す構成における減圧弁２７と異なり、その開度を調整することで、リターン通路２８に流すアンモニアの流量を可変に制御することができる。
【００５６】
つまり、本変形例では、リターン通路２８を通してタンク２１に戻すアンモニアの流量を変更することで、第一供給通路２２を通ってタンク２１から添加弁８に供給されるアンモニアの流量を変更することができる。これにより、添加弁８へのアンモニアの供給圧力を変更することができ、その結果、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を制御することができる。
【００５７】
そこで、本変形例では、目標添加量に応じた添加弁８からのアンモニアの添加圧力である目標添加圧力を算出する。そして、算出された目標添加圧力に基づいて減圧弁２９の開度を制御する。
【００５８】
以下、本変形例に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローについて図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。
【００５９】
本フローでも、図３に示すフローと同様、先ずステップＳ１０１において、排気通路３における排気の流量及び排気のＮＯｘ濃度に基づいて目標添加量Ｑａｄｄｔが算出される。次に、ステップＳ２０２において、目標添加量Ｑａｄｄｔに基づいて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力である目標添加圧力Ｐａｄｄｔが算出される。
【００６０】
ここで、目標添加圧力Ｐａｄｄｔは、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔに高精度で制御することが可能となる添加圧力である。目標添加量Ｑａｄｄｔが小さいほど、目標添加圧力Ｐａｄｄｔは低くなる。このような目標添加量Ｑａｄｄｔと目標添加圧力Ｐａｄｄｔとの関係は実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０２においては、該マップ又は関数を用いて目標添加圧力Ｐａｄｄｔが算出される。
【００６１】
次に、ステップＳ２０３において、目標添加圧力Ｐａｄｄｔに基づいて減圧弁２９の目標開度Ｒｖｔが算出される。ここで、目標開度Ｒｖｔは、添加弁８へのアンモニアの供給量が目標添加圧力Ｐａｄｄｔに応じた量となる減圧弁２９の開度である。目標添加圧力Ｐａｄｄｔが低いほど、減圧弁２９の目標開度Ｒｖｔは大きくなる（即ち、リターン通路２８を通してタンク２１に戻すべきアンモニアの流量が大きくなる）。このような目標添加圧力Ｐａｄｄｔと目標開度Ｒｖｔとの関係は実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０３においては、該マップ又は関数を用いて目標開度Ｒｖｔが算出される。
【００６２】
次に、ステップＳ２０４において、減圧弁２９の開度が目標開度Ｒｖｔに制御される。これによって、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が目標添加圧力Ｐａｄｄｔに制御される。
【００６３】
上記フローによれば、目標添加量Ｑａｄｄｔが小さいほど、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が低くされる。これにより、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔに高精度で制御することが可能となる。
【００６４】
尚、本変形例においても、ＮＯｘ触媒７に流入する排気又はＮＯｘの流量に基づいて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を変更してもよい。つまり、ＮＯｘ触媒７に流入する排気又はＮＯｘの流量が小さいほど、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を低くしてもよい。
【００６５】
＜実施例２＞
本実施例に係る燃機関の吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。本実施例に係る還元剤添加制御について、実施例１と異なる点について説明する。
【００６６】
［還元剤添加制御］
本実施例においても、実施例１と同様、目標添加量に応じて添加弁８からのアンモニアの添加圧力を変更する。つまり、目標添加量が小さい場合は、目標添加量が大きい場合に比べて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を小さくする。ところが、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を小さくすることで、該添加圧力と排気通路３における排気圧力との差が過剰に小さくなると、添加弁８から添加されるアンモニアの流量が目標添加量Ｑａｄｄｔよりも小さくなる虞がある。つまり、却って、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔに高精度で制御することが困難となる虞がある。
【００６７】
そこで、本実施例においては、目標添加量に加え、排気圧力に応じて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を変更する。
【００６８】
以下、本実施例に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローについて図６に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。尚、本フローは、図３に示すフローにおけるステップＳ１０２をステップＳ３０２に置き換えたものである。そのため、ステップＳ３０２での処理についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【００６９】
本フローでは、ステップＳ３０２において、目標添加量Ｑａｄｄｔが閾値Ｑ１より大きい、又は、排気圧力Ｐｅｘｇが所定圧力Ｐｅｘｇ０より高いか否かが判別される。尚、排気圧力Ｐｅｘｇは圧力センサ１２によって検出することができる。
【００７０】
ここで、閾値Ｑ１は、図３に示すフローにおけるステップＳ１０２の閾値Ｑ１と同様の値である。また、所定圧力Ｐｅｘｇ０は、添加弁８からのアンモニアの添加圧力を圧力Ｐ２としたときに、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔに高精度で制御することが可能な排気圧力の上限値である。このような所定圧力Ｐｅｘｇ０は、実験等に基づいて予め求められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。
【００７１】
ステップＳ３０２において、肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行され、否定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。
【００７２】
上記フローによれば、目標添加量Ｑａｄｄｔが閾値Ｑ１より大きい場合に加え、排気圧力Ｐｅｘｇが所定圧力Ｐｅｘｇ０より高い場合に、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ１に制御される。そして、目標添加量Ｑａｄｄｔが閾値Ｑ１以下且つ排気圧力Ｐｅｘｇが所定圧力Ｐｅｘｇ０以下の場合に、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が圧力Ｐ２に制御される。つまり、排気圧力Ｐｅｘｇが所定圧力Ｐｅｘｇ０より高い場合は、排気圧力Ｐｅｘｇが所定圧力Ｐｅｘｇ０以下の場合に比べて添加弁８からのアンモニアの添加圧力が高くされる。これにより、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔにより高精度で制御することが可能となる。その結果、ＮＯｘ触媒７へのアンモニアの供給量をより高精度で制御することが可能となる。
【００７３】
［変形例］
次に、本実施例の変形例について説明する。本変形例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成は、実施例１の変形例と同様である。
【００７４】
本変形例では、目標添加量に加え、排気圧力に基づいて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力である目標添加圧力を算出する。そして、算出された目標添加圧力に基づいて減圧弁２９の開度を制御する。
【００７５】
以下、本変形例に係る添加弁からのアンモニアの添加圧力の制御のフローについて図７に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、ＥＣＵ１０によって繰り返し実行される。尚、本フローは、図５に示すフローにおけるステップＳ２０２をステップＳ４０２に置き換えたものである。そのため、ステップＳ４０２での処理についてのみ説明し、その他のステップについての説明は省略する。
【００７６】
本フローでは、ステップＳ４０２において、目標添加量Ｑａｄｄｔ及び排気圧力Ｐｅｘｇに基づいて、添加弁８からのアンモニアの添加圧力である目標添加圧力Ｐａｄｄｔが算出される。上述したように、目標添加量Ｑａｄｄｔが小さいほど、目標添加圧力Ｐａｄｄｔは低くなる。一方、排気圧力Ｐｅｘｇが高いほど、目標添加圧力Ｐａｄｄｔは高くなる。このような目標添加量Ｑａｄｄｔ及び排気圧力Ｐｅｘｇと、目標添加圧力Ｐａｄｄｔとの関係は実験等に基づいて予め求められており、マップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ４０２においては、該マップ又は関数を用いて目標添加圧力Ｐａｄｄｔが算出される。
【００７７】
上記フローによれば、目標添加量Ｑａｄｄｔが小さいほど、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が低くされ、且つ、排気圧力Ｐｅｘｇが高いほど、添加弁８からのアンモニアの添加圧力が高くされる。これにより、添加弁８から添加されるアンモニアの流量を目標添加量Ｑａｄｄｔにより高精度で制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・内燃機関
２・・・吸気通路
３・・・排気通路
４・・・エアフローメータ
７・・・選択還元型ＮＯｘ触媒
８・・・添加弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・クランクポジションセンサ
１２・・圧力センサ
１３・・ＮＯｘセンサ
２０・・アンモニア供給装置
２１・・タンク
２２・・第一供給通路
２３・・第二供給通路
２４・・リターン通路
２５・・第一制御弁
２６・・第二制御弁
２７・・減圧弁
【図１】
2013073054.tif 000003
【図２】
2013073054.tif 000004
【図３】
2013073054.tif 000005
【図４】
2013073054.tif 000006
【図５】
2013073054.tif 000007
【図６】
2013073054.tif 000008
【図７】
2013073054.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月10日(2012.8.10)
【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】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の排気通路を流れる排気中に気体の還元剤を添加する添加装置と、
前記添加装置から排気中に還元剤を添加する時の添加圧力を内燃機関の運転状態に応じて制御する圧力制御部と、
前記添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量を設定する設定部と、を備え、
前記圧力制御部が、前記添加装置から排気中に添加する還元剤の目標流量が小さいときは、該目標流量が大きいときに比べて、還元剤の添加圧力を低くする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記圧力制御部が、前記排気浄化触媒に流入する排気の流量が少ないときは、該排気の流量が多いときに比べて、還元剤の添加圧力を低くする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記排気浄化触媒が選択還元型ＮＯｘ触媒であって、
前記圧力制御部が、前記排気浄化触媒に流入するＮＯｘの流量が少ないときは、該ＮＯｘの流量が多いときに比べて、還元剤の添加圧力を低くする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記圧力制御部が、排気通路における排気圧力が高いときは、該排気圧力が低いときに比べて、還元剤の添加圧力を高くする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【国際調査報告】
2013073054.tif 000010
2013073054.tif 000011
2013073054.tif 000012
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