(57)【要約】【課題】尿素ＳＣＲ触媒におけるデポジットの堆積を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられた尿素ＳＣＲ触媒と、排気通路に尿素水を添加することにより尿素ＳＣＲ触媒に尿素を供給する尿素水添加弁と、排気温を検出するための排気温センサとを備え、排気温センサによって検出された排気温が閾値以上であるときに尿素水添加弁から排気通路に尿素水を添加する。この排気浄化装置において、閾値を機関水温又は吸気温が低いときほど高くするようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられた尿素ＳＣＲ触媒と、排気通路に尿素水を添加することにより尿素ＳＣＲ触媒に尿素を供給する尿素水添加弁と、排気温を検出するための排気温センサとを備え、排気温センサによって検出された排気温が閾値以上であるときに尿素水添加弁から排気通路に尿素水を添加する内燃機関の排気浄化装置において、
前記閾値を機関水温又は吸気温が低いときほど高くする
内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、排気中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）と尿素水の熱分解によって生成されたアンモニアとを反応させることでＮＯｘを窒素と水とに分解する尿素ＳＣＲ触媒を備えた排気浄化装置が設けられている（例えば、特許文献１など）。
【０００３】
特許文献１に記載の排気浄化装置では、排気温から推定される尿素ＳＣＲ触媒の温度が予め設定された閾値以上であるときに排気通路に尿素水を添加するようにしている。排気温は尿素ＳＣＲ触媒の床温と相関するパラメータであるため、こうした制御によって尿素ＳＣＲ触媒が暖機されて活性化状態にあると推定されるときに尿素水を添加して排気の浄化効率を高めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１７０３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の装置では、排気温に基づいて尿素ＳＣＲ触媒の床温を推定しているが、冷間時には外気によって排気通路の管壁から奪われる熱量が増大するため、排気通路に設けられている尿素ＳＣＲ触媒の温度が低下しその温度と排気温との乖離が大きくなる。このため、排気温に基づいて推定された尿素ＳＣＲ触媒が実際の尿素ＳＣＲ触媒の床温よりも高くなる場合が生じる。したがって、特許文献１に記載の装置では、尿素ＳＣＲ触媒の温度が十分に高くなっていないときにも尿素水を添加が行われるおそれがあり、こうした場合には、供給された尿素水が尿素ＳＣＲ触媒において熱分解されずにデポジットとなって堆積することとなる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、尿素ＳＣＲ触媒におけるデポジットの堆積を抑制できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられた尿素ＳＣＲ触媒と、排気通路に尿素水を添加することにより尿素ＳＣＲ触媒に尿素を供給する尿素水添加弁と、排気温を検出するための排気温センサとを備え、排気温センサによって検出された排気温が閾値以上であるときに尿素水添加弁から排気通路に尿素水を添加する。そしてこうした排気浄化装置において、閾値を機関水温又は吸気温が低いときほど高くする。
【０００８】
上記構成では、機関水温や吸気温が低いとき、すなわち外気温が低いときほど、尿素水の添加の可否を判断するための排気温の閾値を高くしているため、排気温と尿素ＳＣＲ触媒の床温との乖離度合いを加味して閾値が設定されるようになる。これにより、尿素ＳＣＲ触媒の床温が低いときに尿素水添加が行われてしまうことを抑制して尿素ＳＣＲ触媒におけるデポジットの堆積を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す模式図。
【図２】尿素水添加制御の一連の処理を示すフローチャート。
【図３】尿素水添加制御に用いられる閾値と、吸気温及び機関水温との関係を示すグラフ。
【図４】触媒暖機処理の一連の処理を示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、尿素水添加制御及び触媒暖機処理の動作例を示すタイミングチャート。
【図６】触媒暖機処理の排気温の低下速度と継続時間との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関の燃焼室１には吸気通路２と排気通路３とがそれぞれ接続されている。排気通路３には、尿素ＳＣＲ触媒４を備える触媒コンバーター５が設けられている。
【００１１】
また、排気通路３における触媒コンバーター５よりも排気上流側の部分には、排気通路３に尿素水を添加する尿素水添加弁６が設けられている。この尿素水添加弁６から添加された尿素水は、排気によって流され尿素ＳＣＲ触媒４に供給される。また、排気通路３には、尿素ＳＣＲ触媒４に流入する排気の温度（排気温θｅ）を検出するための排気温センサ７が設けられている。
【００１２】
また、排気浄化装置の制御部８には各種センサから検出信号が入力される。こうしたセンサとしては、排気温センサ７の他、吸気通路２に設けられて同吸気通路２を流れる吸気の温度を検出する吸気温センサ９、内燃機関の冷却水の温度（機関水温）を検出する水温センサ１０等がある。制御部８は、これらのセンサからの検出信号に基づいて尿素水の添加制御や触媒の暖機処理にかかる一連の処理を実行する。
【００１３】
次に、制御部８が実行する尿素水の添加制御にかかる一連の処理について説明する。なお、この制御は、所定周期毎に繰り返し実行される。
図２に示すように、この処理ではまず、尿素水の添加実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理では、排気温θｅが閾値θｔを上回っている場合に肯定判定となる。なお、制御部８は、図３に示すように、閾値θｔを、吸気温が低いときほど高くなるように、また機関水温が低いときほど高くなるように設定する。ステップＳ２１の処理において肯定判定となると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、次にステップＳ２２の処理に移行して尿素水添加弁６から尿素水を添加して本処理を終了する。
【００１４】
一方、ステップＳ２１の処理において否定判定（ステップＳ２１：ＮＯ）となった場合、すなわち、排気温θｅが閾値θｔ以下である場合には、本処理を終了する。
次に、制御部８が実行する触媒暖機処理の一連の処理について説明する。なお、この制御は、所定周期毎に繰り返し実行される。
【００１５】
図４に示すように、この処理ではまず、尿素水の添加実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ４１）。この処理は、上述した尿素水の添加制御におけるステップＳ２１の処理と同様の処理である。そして、ステップＳ４１の処理において肯定判定となった場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）には、次にステップＳ４２の処理に移行する。ステップＳ４２の処理では、排気温θｅの低下速度が所定値Δθを上回っている状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する。なお、排気温θｅの低下速度は本処理の制御周期における排気温θｅの前回値から今回値を減算することで算出する。そして、ステップＳ４２の処理において肯定判定となった場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、次にステップＳ４３の処理に移行して触媒暖機処理を実行する。この触媒暖機処理では、燃焼室１に噴射される燃料噴射量を増量して、尿素ＳＣＲ触媒４に流入する排気温θｅを上昇させることにより尿素ＳＣＲ触媒４の床温を上昇させる。
【００１６】
一方、ステップＳ４２の処理において否定判定となった場合（ステップＳ４２：ＮＯ）には、触媒暖機処理は行わずこの一連の処理を終了する。
また、ステップＳ４１の処理において否定判定となった場合（ステップＳ４１：ＮＯ）には、ステップＳ４３の処理に移行して触媒暖機処理を実行する。
【００１７】
次に、図５を参照して、本実施形態の排気浄化装置の作用について説明する。
本実施形態では、機関水温や吸気温が低いとき、すなわち外気温が低いときほど、尿素水の添加の可否を判断するための閾値θｔを高くするようにしている。このため、排気温θｅと尿素ＳＣＲ触媒４の床温との乖離度合いを加味して閾値θｔが設定される。
【００１８】
また、図５（ａ）〜（ｃ）に破線で示すように、タイミングｔ２において排気温θｅが閾値θｔ以下となると、尿素ＳＣＲ触媒４の床温を上昇させるために触媒暖機処理が実行されるが、この触媒暖機処理が実行されている期間（タイミングｔ２〜ｔ３）は、尿素水添加弁６からの尿素水の添加が中断される。このため、タイミングｔ２〜ｔ３の期間では、ＮＯｘの還元が行われず、エミッションが悪化する。
【００１９】
一方、図５（ａ）〜（ｃ）に実線で示すように、制御部８は、タイミングｔ１において、排気温θｅの低下速度が所定値Δθを上回っている状態が所定時間以上継続したと判断すると、触媒暖機処理を実行する。このように排気温θｅの低下速度が所定値Δθを上回っている状態が所定時間以上継続している場合には、その後に排気温θｅが閾値θｔ以下まで低下して尿素水添加が中断されてしまう可能性が高い。このため、本実施形態では、触媒暖機処理を実行することにより、排気温θｅの低下を抑え、同排気温θｅが閾値θｔ以下になることを抑制している。
【００２０】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）排気温θｅに基づいて尿素水の添加の可否を判断するための閾値θｔを機関水温が低いときほど、また吸気温が低いときほど高くした。このため、尿素ＳＣＲ触媒４の床温が低いときに尿素水添加が行われてしまうことを抑制することができる。したがって、尿素ＳＣＲ触媒４におけるデポジットの堆積を抑制することができる。
【００２１】
（２）排気温θｅの低下速度が所定値Δθを上回っている状態が所定時間以上継続しているときには、触媒暖機処理を実行するようにしたため、排気温θｅが閾値θｔ以下となり尿素水添加が中断される期間を短くすることができる。
【００２２】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・図６に示すように、排気温θｅの低下速度が大きいときほど、上記所定時間を短くするようにしてもよい。こうした構成によれば、排気温θｅの低下速度が大きく、同排気温θｅが閾値θｔ以下となる可能性が高いときほど、早期に触媒暖機処理が実行されるため、排気温θｅの低下に伴う尿素水添加の中断を抑制することができる。
【００２３】
・上記各実施形態では、吸気温及び機関水温の両方に基づいて閾値θｔを変更するようにしたが、どちらか一方のみに基づいて閾値θｔを変更するようにしてもよい。すなわち、機関水温が低いときほど閾値θｔを高くしたり、吸気温が低いときほど閾値θｔを高くしたりしてもよい。また、これら機関水温及び吸気温の少なくとも一つと、他のパラメータとに基づいて閾値θｔを設定するようにしてもよい。
【００２４】
・上記各実施形態では、尿素ＳＣＲ触媒４に流入する排気温θｅを用いて上記各制御を実行するようにしたが、尿素ＳＣＲ触媒４から排出された排気の温度や、その他の部分を流れる排気の温度を用いて各制御を実行するようにしてもよい。こうした構成によっても上記（１）及び（２）と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
・上記各実施形態では、尿素水の添加制御に加えて、触媒暖機処理にかかる一連の処理を実行するようにしたが、触媒暖機処理にかかるステップＳ４２の処理を省略してもよい。こうした場合には、排気温θｅが閾値θｔを上回っている場合には、尿素水添加が実行される一方、排気温θｅが閾値θｔ以下である場合には、尿素水添加が中断され、触媒暖機制御が実行される。こうした構成によっても、上記（１）と同様の効果を得ることはできる。
【符号の説明】
【００２６】
１…燃焼室、２…吸気通路、３…排気通路、４…尿素ＳＣＲ触媒、５…触媒コンバーター、６…尿素水添加弁、７…排気温センサ、８…制御部、９…吸気温センサ、１０…水温センサ。
【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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