(57)【要約】【課題】ＳＣＲ方式の排気浄化システムにおいては、還元剤に起因する析出物が排気管内に堆積したり、窒素酸化物の浄化効率の低下や燃費の悪化を招く場合がある。【解決手段】排気通路１８ａに臨む部材に向けて還元剤Ｒを噴射する還元剤噴射弁２４ｂと、この還元剤噴射弁２４ｂよりも排気通路１８ａの下流側に配されるＳＣＲＦ２４ｃとを含み、エンジン１０からの排気に含まれる窒素酸化物を還元するための本発明による排気浄化システムは、部材に衝突した後の還元剤Ｒの粒径を算出すると共に排気通路１８ａに噴射した還元剤Ｒの蒸発に要する時間ｔＣを還元剤Ｒの粒径に基づいて算出する手段１６ｈと、算出した還元剤Ｒの蒸発に要する時間ｔＶが還元剤噴射弁２４ｂによる還元剤Ｒの噴射間隔ｔＣよりも長い場合、還元剤の蒸発に要する時間ｔＶが還元剤Ｒの噴射間隔ｔＣ以下となるように、還元剤噴射弁２４ｂによる還元剤Ｒの噴射条件を変更する手段１６ｉとを具える。【選択図】図２
2015161236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に臨む部材に向けて還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、この還元剤噴射弁よりも前記排気通路の下流側に配される選択還元触媒コンバーターとを含み、内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を還元するための排気浄化システムであって、
前記部材に衝突した後の還元剤の粒径を算出すると共に前記排気通路に噴射した還元剤の蒸発に要する時間を還元剤の粒径に基づいて算出する手段と、
算出した還元剤の蒸発に要する時間が前記還元剤噴射弁による還元剤の噴射間隔よりも長い場合、還元剤の蒸発に要する時間が前記還元剤の噴射間隔以下となるように、前記還元剤噴射弁による還元剤の噴射条件を変更する手段と
を具えたことを特徴とする排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択的触媒還元方式の触媒コンバーターと還元剤噴射弁とを有し、内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を浄化するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気に関して環境への影響をできるだけ少なくするため、排気に含まれる有害成分を捕捉または吸着したり、あるいは無害化する排気浄化システムを内燃機関の排気通路に組み込んだものが知られている。特に、排気に含まれる窒素酸化物に関し、選択的触媒還元方式、すなわちＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)方式の触媒コンバーターと還元剤噴射弁とを有する排気浄化システムが特許文献１や特許文献２などで提案されている。
【０００３】
特許文献１においては、排気通路に噴射される還元剤としての尿素水を加熱するための加熱手段を組み込み、排気温または触媒コンバーターの温度に応じて加熱手段の発熱量を制御することにより、窒素酸化物の浄化率を向上させるようにしている。一方、特許文献２においては、排気通路の内壁面が所定温度よりも低い場合、１回あたりの還元剤の噴射量を少なめにすると共にその噴射間隔を短めに設定し、逆に所定温度以上の場合には１回当たりの還元剤の噴射量を多くすると共に噴射間隔を長く設定している。これにより、排気通路の内壁面が低温であっても、還元剤に起因する析出物が排気通路の内壁面に堆積しないように配慮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２７３７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
引用文献１においては、還元剤を加熱するための加熱手段が排気浄化システムに必要であり、そのための供給エネルギーの消費に伴い、燃費の悪化などを招いてしまう。また、引用文献２においては、排気通路の内壁面が低温の場合に排気通路の内壁面に還元剤に起因した析出物が堆積しないように配慮しているため、還元剤の噴射量を実際に必要な量よりも少なめに設定する傾向が強い。結果として、窒素酸化物の浄化率の低下を阻止することが本質的にできない。
【０００６】
一般に、尿素を還元剤として用いるＳＣＲ方式の排気浄化システムにおいて、還元剤の噴射量が多い運転状態や排気温が低い運転状態では、還元剤が触媒コンバーターに吸着されずに還元剤に起因する析出物が排気管内に堆積してしまう可能性が高くなる。このため、上述したような引用文献１，２においては１回あたりの還元剤の噴射量を低減させたり、あるいは排気温や還元剤の温度を上昇させたりしているが、窒素酸化物の浄化効率の低下や燃費の悪化を招く傾向にある。
【０００７】
本発明の目的は、窒素酸化物の浄化率の低下を極力抑制しつつ排気通路に噴射した還元剤に起因する析出物の発生をも抑制し得る排気浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
排気通路に臨む部材に向けて還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、この還元剤噴射弁よりも前記排気通路の下流側に配される選択還元触媒コンバーターとを含み、内燃機関からの排気に含まれる窒素酸化物を還元するための本発明による排気浄化システムは、前記部材に衝突した後の還元剤の粒径を算出すると共に前記排気通路に噴射した還元剤の蒸発に要する時間を還元剤の粒径に基づいて算出する手段と、算出した還元剤の蒸発に要する時間が前記還元剤噴射弁による還元剤の噴射間隔よりも長い場合、還元剤の蒸発に要する時間が前記還元剤の噴射間隔以下となるように、前記還元剤噴射弁による還元剤の噴射条件を変更する手段とを具えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、排気通路に臨む部材に向けて還元剤が噴射され、これにより排気通路に臨む部材に衝突した後の還元剤の粒径が算出されると共に排気通路に噴射した還元剤の蒸発に要する時間をこの還元剤の粒径に基づいて算出する。算出した還元剤の蒸発に要する時間が還元剤噴射弁による還元剤の噴射間隔よりも長い場合、還元剤の蒸発に要する時間が還元剤の噴射間隔以下となるように、還元剤の噴射条件が変更される。
【００１０】
本発明による排気浄化システムにおいて、還元剤噴射弁は、排気通路に沿った排気の流動方向に対して交差する方向に還元剤を噴射するものであってよい。
【００１１】
排気通路に臨む部材が排気管の内壁を構成する部材であってよい。
【００１２】
還元剤の噴射条件が還元剤噴射弁による還元剤の噴射間隔を含み、還元剤の噴射条件を変更する手段は、還元剤の噴射間隔をより長くするものであってよい。この場合、還元剤の噴射条件が還元剤噴射弁から排気通路に噴射される１回あたりの還元剤の量を含み、還元剤の噴射条件を変更する手段は、排気通路に噴射される１回あたりの還元剤の量を少なくするものであってよい。
【００１３】
排気温を検出する排気温センサーおよび還元剤の温度を検出する還元剤温度センサーをさらに具えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の排気浄化システムによると、排気通路に還元剤を噴射してからこれが完全に蒸発した後に次の還元剤が噴射される結果、還元剤に起因する析出物が排気通路に臨む部材に付着しにくくなり、より多くの還元剤を排気通路に供給することができる。しかも、気化した還元剤は効率よく触媒コンバーターに吸着するので、窒素酸化物をさらに効率よく浄化することができる。
【００１５】
排気温を検出する排気温センサーおよび還元剤の温度を検出する還元剤温度センサーをさらに具えた場合、還元剤の蒸発に要する時間をより正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による排気浄化システムを圧縮点火方式の多気筒内燃機関を搭載した車両に適用した一実施形態におけるエンジン制御系統の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態における制御ブロック図である。
【図３】排気通路に臨む部材に向けて噴射された還元剤の粒径とその割合と時間との関係を模式的に表すグラフである。
【図４】触媒コンバーターに対するアンモニアの吸着量と、窒素酸化物の浄化率と、アンモニアスリップ濃度との関係を模式的に表すグラフである。
【図５】図１に示した実施形態における還元剤の噴射時期とその蒸発割合との関係を模式的に表すタイムチャートである。
【図６】図１に示した実施形態における還元剤の噴射制御手順を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による排気浄化システムを圧縮点火式の内燃機関が搭載された車両に適用した一実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の適用対象となるものに要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火方式の内燃機関に対しても本発明は有効である。
【００１８】
本実施形態におけるエンジンシステムの概念を図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類などもその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。
【００１９】
本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油またはバイオ燃料あるいはこれらの混合燃料を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる自着火方式、すなわち圧縮点火式の多気筒内燃機関である。しかしながら、単気筒の内燃機関であっても本発明を適用し得ることは言うまでもない。
【００２０】
燃焼室１０ａに臨む吸気ポート１２ａおよび排気ポート１２ｂが形成されたシリンダーヘッド１２には、吸気弁１３ａおよび排気弁１３ｂを含む図示しない動弁機構と、先の燃料噴射弁１１とが組み込まれている。
【００２１】
本実施形態における燃料噴射弁１１は、燃料である軽油を圧縮行程の終了直前、つまりピストン１４ａの圧縮上死点直前にのみ燃焼室１０ａ内に直接噴射する直噴単噴射型式のものである。しかしながら、この圧縮行程での燃料噴射に加え、より均一な混合気を形成するために吸気行程の途中においてにも噴射する多噴射型式のものや、吸気ポート１２ａ内に噴射するポート噴射形式のものなどを併用することも可能である。
【００２２】
燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射タイミングは、運転者によるアクセルペダル１５の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１６により制御される。アクセルペダル１５の踏み込み量は、アクセル開度センサー１７により検出され、その検出情報がＥＣＵ１６に出力される。
【００２３】
ＥＣＵ１６は、周知のワンチップマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるＥＣＵ１６は、アクセル開度センサー１７や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１６ａと、燃料噴射設定部１６ｂと、燃料噴射弁駆動部１６ｃとを有する。
【００２４】
燃料噴射設定部１６ｂは、運転状態判定部１６ａにて判定される車両の運転状態に基づき、エンジン１０の駆動トルク、つまり燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量、つまり供給量と、その噴射時期とを設定する。ＥＣＵ１６の燃料噴射弁駆動部１６ｃは、この燃料噴射設定部１６ｂにて設定された燃料供給量に対応した燃料が設定された噴射時期に噴射されるように、燃料噴射弁１１を駆動する。
【００２５】
吸気ポート１２ａに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結されて吸気ポート１２ａと共に吸気通路１８ａを画成する吸気管１８には、吸気通路１８ａ内を通過する吸気流量を検出してこれをＥＣＵ１６に出力するエアーフローメーター１９が組み付けられている。また、このエアーフローメーター１９よりも下流側の吸気管１８には、吸気通路１８ａの開度を調整するためのスロットル弁２０が組み付けられている。このスロットル弁２０の開度は、アクセル開度センサー１７によって検出されるアクセルペダル１５の踏み込み量や車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１６のスロットル開度設定部１６ｄにて設定される。そして、このスロットル開度設定部１６ｄにて設定された開度となるように、ＥＣＵ１６のアクチュエーター駆動部１６ｅがスロットルアクチュエーター２１を介してスロットル弁２０の駆動を行う。
【００２６】
ピストン１４ａが往復動するシリンダーブロック１４には、クランク角センサー２２が取り付けられている。このクランク角センサー２２は、連接棒１４ｂを介してピストン１４ａが連結されるクランク軸１４ｃの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１６に出力する。ＥＣＵ１６は、クランク角センサー２２からの情報に基づいてクランク軸１４ｃの回転位相やエンジン回転数を実時間で把握する。
【００２７】
排気ポート１２ｂに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結される排気管２３は、排気ポート１２ｂと共に排気通路２３ａを画成する。下流端側に取り付けられた図示しない消音器よりも上流側の排気管２３には、燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置２４が取り付けられている。本実施形態における排気浄化装置２４は、ディーゼル用酸化触媒コンバーター、すなわちＤＯＣ(Diesel Oxidation Catalyst)２４ａと、還元剤噴射弁２４ｂと、選択触媒還元フィルター、すなわちＳＣＲＦ(Selective Catalytic Reduction Filter)２４ｃとを含む。これらは排気通路２３ａの上流側から順に配されているが、ＤＯＣ２４ａおよびＳＣＲＦ２４ｃ以外の他の触媒コンバーターを排気浄化エレメントとして排気浄化装置２４にさらに組み入れることも可能である。
【００２８】
排気中の粒子状物質、すなわちＰＭ(Particulate Matter)や窒素酸化物、すなわちＮＯＸを無害化するためのＳＣＲＦ２４ｃは、排気中のＰＭを捕捉すると共に還元剤としての尿素をアンモニアに変成させる。そして、このアンモニアによってＮＯＸが無害な窒素ガスと水とに還元する反応を促進させる機能を持つ。
【００２９】
ＮＯＸを還元するための尿素含有水、すなわち還元剤ＲをＳＣＲＦ２４ｃに向けて連続的に供給するため、還元剤Ｒを貯留する還元剤タンク２５が図示しない還元剤供給管を介して還元剤噴射弁２４ｂに連通している。この還元剤噴射弁２４ｂは先の燃料噴射弁１１と基本的な構成が同じであり、通電時間を制御することによって、任意の量の還元剤Ｒを任意の時間間隔で排気通路２３ａにパルス状に供給することができるようになっている。また、還元剤タンク２５には、ここに貯溜される還元剤Ｒの温度を検出してその情報をＥＣＵ１６に出力する還元剤温度センサー２６が組み込まれている。
【００３０】
ＤＯＣ２４ａは、燃焼ガスを生成して下流側に配されたＳＣＲＦ２４ｃを適切な反応温度に維持する一方、ＳＣＲＦ２４ｃに捕捉されて堆積したＰＭを定期的に燃焼させ、これによってＳＣＲＦ２４ｃの再生処理を行うためのものである。
【００３１】
ＤＯＣ２４ａよりも上流側の排気通路２３ａには、排気温ＴＧを検出してＥＣＵ１６に出力する排気温センサー２７と、排気に含まれるＮＯＸの濃度を検出してこれをＥＣＵ１６に出力するＮＯＸセンサー２８とが配されている。なお、このようなＮＯＸセンサー２８に代えてＡ/Ｆセンサーを採用することも可能である。
【００３２】
運転状態判定部１６ａは、燃料噴射設定部１６ｂにて設定された燃料供給量と、排気流量と、ＮＯＸ濃度とに基づいてＮＯＸの排出量を算出する。排気流量はエアーフローメーター１９からの検出情報が流用され、ＮＯＸ濃度は先のＮＯＸセンサー２８による検出情報が利用される。運転状態判定部１６ａは、この算出したＮＯＸ排出量をＥＣＵ１６の還元剤噴射設定部１６ｆに出力する。
【００３３】
還元剤噴射設定部１６ｆは、運転状態判定部１６ａにて算出されたＮＯＸ排出量に基づき、これに対応する還元剤Ｒの供給量と、還元剤噴射弁２４ｂの駆動周期、つまり還元剤Ｒの噴射周期ｔＣと、この時の１回あたりの還元剤Ｒの噴射量（以下、これを単位噴射量と記述する）ｑＵとをそれぞれ算出し、これをＥＣＵ１６の還元剤噴射弁駆動部１６ｇに出力する。
【００３４】
ＳＣＲＦ２４ｃに吸着されるアンモニアの量と、ＮＯＸ浄化率と、ＳＣＲＦ２４ｃに吸 着されずにＳＣＲＦ２４ｃを通り抜けるアンモニアの量、すなわちアンモニアスリップ量との関係を図３に示す。通常、アンモニアの吸着量が３グラムを越えると、アンモニアスリップ量が急激に増加して後処理を行う必要が生ずる。このため、アンモニアの吸着量が３グラムを越えないように、還元剤噴射設定部１６ｆは還元剤Ｒの供給割合、つまり還元剤Ｒの噴射周期ｔＣと単位噴射量ｑＵとを設定する。逆に、アンモニアの吸着量がおよそ１.５グラムを下回ると、ＮＯＸ浄化率が急激に低下し始めるため、アンモニアの吸着量は１.５グラムを下回らないように、還元剤噴射設定部１６ｆは還元剤Ｒの供給割合を設定する。本実施形態では、還元剤Ｒの噴射周期ｔＣの初期値としてｔＣＳが設定されているが、必要に応じて還元剤Ｒの噴射周期ｔＣをより長い噴射周期ｔＣＬに変更することができるようになっている。また、初期値として設定される単位噴射量ｑＵも必要に応じて増減させることができるようになっている。
【００３５】
ＥＣＵ１６の還元剤噴射弁駆動部１６ｇは、還元剤噴射設定部１６ｆにて設定された単位噴射量ｑＵの還元剤Ｒが設定された噴射周期ｔＣにて還元剤噴射弁２４ｂから噴射されるように、還元剤噴射弁２４ｂの作動を制御する。より具体的には、噴射周期ｔＣ毎に単位噴射量ｑＵずつ還元剤Ｒを排気通路２３ａに臨む部材、例えば排気管２３の内壁や図示しない気化促進板に向けて噴射し、算出した尿素供給量に達するまでこの処理が反復される。なお、気化促進板は本発明において必須ではないことに注意されたい。
【００３６】
従って、吸気管１８から燃焼室１０ａ内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に噴射される燃料と混合気を形成し、ピストン１４ａの圧縮上死点近傍にて自然着火して燃焼する。この燃焼に伴って発生するＮＯＸは、排気管２３内に供給される還元剤Ｒと共にＳＣＲＦ２４ｃを通過する間に還元され、清浄化された排気が大気中に排出されることとなる。この場合、還元剤噴射弁２４ｂから排気通路２３ａに噴射された還元剤Ｒは、液滴状態となって排気管２３の内壁や、排気通路２３ａに配されて還元剤Ｒの蒸発を促進させるための図示しない衝突板などに衝突して気化する。そして、ＳＣＲＦ２４ｃにてアンモニアへと変成してＳＣＲＦ２４ｃに吸着される。このため、還元剤Ｒの蒸発に要する時間ｔＶに対して還元剤Ｒの噴射周期ｔＣが短すぎると、排気通路２３ａに臨む部材、例えば排気管２３の内壁などに還元剤Ｒを構成する成分が析出物となって固着してしまうなどの不具合が生ずる。そこで、本実施形態では還元剤噴射弁２４ｂから排気通路２３ａに噴射された還元剤Ｒの蒸発に要する時間ｔＶをＥＣＵ１６の蒸発時間算出部１６ｈにて算出し、必要に応じて還元剤Ｒの噴射条件、具体的には噴射周期ｔＣや単位噴射量ｑＵを変更している。
【００３７】
ＥＣＵ１６の蒸発時間算出部１６ｈは、排気通路２３ａに臨む部材に衝突後の還元剤Ｒの蒸発に要する時間（以下、単に蒸発時間と略す）ｔＶを算出するが、液滴としての還元剤Ｒの蒸発速度に関しては、下式(１)が一般的に知られている。
dｍ/dｔＶ＝-(2πkD１/CＰ)log[1+{CＰ(TＧ-TＤ)/H}](1+0.63Re０.５)  ・・・(１)
【００３８】
ここで、ｍは還元剤Ｒの質量、πは円周率、ｋは還元剤Ｒの熱伝導率、Ｄ１は排気通路２３ａに臨む部材に付着した還元剤Ｒの粒径、ＣＰは還元剤Ｒの比熱、ＴＧは排気温、ＴＤは還元剤Ｒの温度、Ｈは蒸発潜熱、Ｒeはレイノルズ数である。還元剤Ｒの質量ｍは、還元剤噴射設定部１６ｆにて設定された尿素添加量から取得され、排気温ＴＧおよび還元剤Ｒの温度ＴＤは排気温センサー２７および還元剤温度センサー２６からの検出情報からそれぞれ取得される。また、円周率π，還元剤Ｒの熱伝導率ｋ，還元剤Ｒの比熱ＣＰ，蒸発潜熱Ｈ，レイノルズ数Ｒeに関しては、あらかじめ蒸発時間算出部１６ｈに記憶されている。
【００３９】
蒸発時間算出部１６ｈは、先の(１)式を利用して微小時間毎の還元剤Ｒの質量ｍの変化を算出し、これが０になるまで、すなわちdｍ/dｔＶが０になるまでの時間を積算することによって、蒸発時間ｔＶを下式(２)により求めている。
【００４０】
【数１】
2015161236.tif 000003
【００４１】
一方、排気通路２３ａに臨む部材に衝突後の還元剤Ｒの粒径Ｄ１は、下式(３）から算出される。
Ｄ１/Ｄ０＝ａ(２Ｄ０ρｖ/σ)−ｂ  ・・・(３)
【００４２】
ここで、Ｄ０は排気通路２３ａに臨む部材に衝突する前の還元剤Ｒの粒径、ρは還元剤Ｒの密度、ｖは還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射速度、σは還元剤Ｒの粘性係数、ａ，ｂはそれぞれ定数である。これらは、何れも実際に使用する還元剤Ｒおよび還元剤噴射弁２４ｂの諸元ならびに模擬的な試験などを経てあらかじめ設定された最適値が蒸発時間算出部１６ｈに記憶される。図４は、排気温ＴＧが３００℃の排気が毎秒４５グラムの流量で排気通路２３ａを流れる排気通路２３ａに還元剤噴射弁２４ｂから噴射される種々の粒径の還元剤Ｒの割合を示しており、時間の経過に伴って小さな粒径の還元剤Ｒほど早く蒸発することが理解される。この還元剤Ｒの粒径Ｄ０に関しては、還元剤噴射弁２４ｂの諸元から得られるＳＭＤ(Sauter Mean Diameter：ザウター平均粒子径)が一般的に採用される。
【００４３】
還元剤噴射設定部１６ｆに含まれる補正部１６ｉは、蒸発時間算出部１６ｈにて算出された蒸発時間ｔＶと還元剤噴射設定部１６ｆにて設定される噴射周期ｔＣとを比較する。ここで、還元剤噴射弁２４ｂの駆動周期と、還元剤Ｒの蒸発量との関係を模式的に図５に示す。時刻ｔ１にて還元剤噴射弁２４ｂから還元剤Ｒが噴射されると、還元剤Ｒの蒸発量は時刻ｔ１から次第に少なくなっていく。その蒸発時間ｔＶが初期値の噴射周期ｔＣＳよりも長い場合には、排気通路２３ａに臨む部材に衝突した後の還元剤Ｒが完全に蒸発し終える前に新たな還元剤Ｒが噴射され、排気通路２３ａに臨む部材に析出物が発生する可能性が高くなる。このため、蒸発時間ｔＶが初期値の噴射周期ｔＣＳよりも長い場合には、噴射周期ｔＣＳを二点鎖線で示すｔＣＬに変更し、蒸発時間ｔＶが変更した噴射周期ｔＣＬよりも短くなるようにする。しかしながら、蒸発時間ｔＶが変更した噴射周期ｔＣＬよりもまだ長い場合、単位噴射量ｑＵを一定量減量する。これにより、還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶが変更した噴射周期ｔＣＬよりも短くなるようにする。この場合、蒸発時間算出部１６ｈは単位噴射量ｑＵの変更に伴って蒸発時間ｔＶを計算し直し、その情報を補正部１６ｉに出力することはいうまでもない。このようにして変更した噴射周期ｔＣＬや単位噴射量ｑＵが還元剤噴射設定部１６ｆから還元剤噴射弁駆動部１６ｇに出力される。
【００４４】
このような本実施形態における還元剤Ｒの噴射手順を図６のフローチャートを参照しながら説明すると、まずＳ１１のステップにて各センサーなどの情報に基づいて車両の運転状態を検出し、次いでＳ１２のステップにてＮＯＸ排出量を算出する。しかる後、Ｓ１３のステップにてこのＮＯＸ排出量に応じた還元剤の供給量を算出すると共にＳ１４のステップにて還元剤噴射弁２４ｂから排気通路２３ａに臨む部材に向けて噴射される１回あたりの単位噴射量ｑＵを設定する。さらに、Ｓ１５のステップにて排気通路２３ａに噴射された還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶを算出した後、Ｓ１６のステップにて還元剤噴射弁２４ｂの駆動周期、つまり還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＳが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶ以上であるか否かを判定する。ここで、還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＳが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶ以上である、すなわち還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射領域には液相の還元剤Ｒが存在しないと判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行して還元剤噴射弁２４ｂを駆動する。しかる後、再びＳ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。
【００４５】
一方、Ｓ１６のステップにて還元剤噴射弁２４ｂによる還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＳが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶよりも短い、すなわち還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射領域に液相の還元剤Ｒがまだ存在していると判断した場合には、Ｓ１８のステップに移行する。そして、還元剤噴射弁２４ｂの噴射周期をｔＣＬに変更し、この変更された還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＬが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶ以上であるか否かをＳ１９のステップにて再び判定する。ここで、還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＬが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶ以上である、すなわち還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射領域には液相の還元剤Ｒが存在しないと判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行する。そして、還元剤噴射弁２４ｂを駆動して排気通路２３ａに還元剤Ｒを噴射した後、再びＳ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。
【００４６】
逆に、Ｓ１９のステップにて還元剤噴射弁２４ｂによる還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＬが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶよりも短い、すなわち還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射領域に液相の還元剤Ｒがまだ存在すると判断した場合には、Ｓ２０のステップに移行する。そして、単位噴射量ｑＵが最小単位噴射量ｑＵＬよりも少ないか否かを判定するが、最初は単位噴射量ｑＵが最小単位噴射量ｑＵＬよりも多く設定されているので、Ｓ２１のステップに移行し、単位噴射量ｑＵを所定量だけ小さく設定する。次にＳ２２のステップにて排気通路２３ａに噴射された還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶを再び算出した後、Ｓ２３のステップに移行して還元剤噴射弁２４ｂによる還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＬが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶ以上であるか否かを再度判定する。ここで、還元剤噴射弁２４ｂによる還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＬが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶ以上である、すなわち還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射領域には液相の還元剤Ｒが存在しないと判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行する。そして、還元剤噴射弁２４ｂを駆動した後、再びＳ１１のステップに戻って上述した処理を繰り返す。
【００４７】
これに対し、Ｓ２３のステップにて還元剤Ｒの噴射周期ｔＣＬが還元剤Ｒの蒸発時間ｔＶよりも短い、すなわち還元剤噴射弁２４ｂからの還元剤Ｒの噴射領域に液相の還元剤Ｒが存在すると判断した場合には、Ｓ２０のステップに戻って上述した処理を繰り返す。このようにして、Ｓ２０のステップにて単位噴射量ｑＵが最小単位噴射量ｑＵＬよりも少ない、すなわちこれ以上単位噴射量ｑＵを減らした場合には、ＮＯＸ浄化率が低下しすぎてしまうと判断した場合には、このままＳ１７のステップに移行する。そして、還元剤噴射弁２４ｂを駆動して排気通路２３ａに還元剤Ｒを噴射し、排気中に含まれるＮＯＸ成分の浄化を行う。
【００４８】
上述した実施形態では、初期値の噴射周期ｔＣＳに対し、それよりも所定時間長い噴射周期ｔＣＳに切り換えることが可能であるが、ＮＯＸ浄化率に悪影響が生じない限り、蒸発時間ｔＶに応じて噴射周期を連続的に変化させるようにしてもよい。
【００４９】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【符号の説明】
【００５０】
１０  エンジン
１１  燃料噴射弁
１６  ＥＣＵ
１６ａ  運転状態判定部
１６ｂ  燃料噴射設定部
１６ｃ  燃料噴射弁駆動部
１６ｆ  還元剤噴射設定部
１６ｇ  還元剤噴射弁駆動部
１６ｈ  蒸発時間算出部
１６ｉ  補正部
１９  エアーフローメーター
２３  排気管
２３ａ  排気通路
２４  排気浄化装置
２４ｂ  還元剤噴射弁
２４ｃ  ＳＣＲＦ
２５  還元剤タンク
２６  還元剤温度センサー
２７  排気温センサー
２８  ＮＯＸセンサー
ｑＵ  １回あたりの還元剤の噴射量（単位噴射量）
Ｒ  還元剤
ｔＣ，ｔＣＳ，ｔＣＬ  還元剤Ｒの噴射周期
ｔＶ  還元剤の蒸発に要する時間（蒸発時間）
【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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