(57)【要約】【課題】アンモニアがアンモニア酸化触媒を通過してアンモニア臭が発生してしまうことを抑制することの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、アンモニアを還元剤として利用して窒素酸化物を還元する選択還元触媒２０と、排気中に尿素水を噴射する添加弁４０と、アンモニアを酸化するアンモニア酸化触媒３０と、排気通路１０におけるアンモニア酸化触媒３０よりも下流側に設けられた第２排気温度センサー６３とを備えている。排気浄化装置の制御装置６０は、第２排気温度センサー６３によって検出された排気の温度がアンモニア酸化触媒３０の活性化判定温度以上である場合には、活性化判定温度未満である場合よりも尿素水の添加量を増量させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを還元剤として利用して窒素酸化物を還元する選択還元触媒と、
排気通路における前記選択還元触媒よりも上流側に設けられ、排気中に尿素水を噴射する添加弁と、
前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側に設けられ、アンモニアを酸化するアンモニア酸化触媒と、
前記排気通路における前記アンモニア酸化触媒よりも下流側に設けられた排気温度センサーと、を備えた内燃機関の排気浄化装置であり、
前記排気温度センサーによって検出された排気の温度が前記アンモニア酸化触媒の活性化判定温度以上である場合には、前記排気温度センサーによって検出された排気の温度が同活性化判定温度未満である場合よりも、尿素水の添加量を増量させる
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ものである。
【背景技術】
【０００２】
排気通路内に、アンモニアを利用して排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する選択還元触媒を設け、排気中に尿素水を噴霧して尿素水由来のアンモニアを選択還元触媒に供給することによりＮＯｘを還元する内燃機関の排気浄化装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、排気通路における選択還元触媒よりも下流側にアンモニア酸化触媒を設けた排気浄化装置が開示されている。
特許文献１の排気浄化装置では、選択還元触媒よりも上流側の排気の温度がアンモニア酸化触媒の活性化温度以上になったときに、尿素水を貯留しているタンクに溜まったアンモニア系のガスを選択還元触媒よりも上流側の排気通路に排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５‐１０５９１４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の排気浄化装置では、アンモニア酸化触媒よりも上流側の排気の温度が活性化温度以上であるか否かを確認し、アンモニア系のガスを排気通路に排出するようにしている。そのため、アンモニア酸化触媒そのものの温度、特にアンモニア酸化触媒の下流側の部分の温度が活性化温度に達していないにも拘わらず、アンモニア系のガスが排気通路に排出され、アンモニアが十分に酸化されずにアンモニア酸化触媒を通過してしまうおそれがある。
【０００６】
この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンモニアがアンモニア酸化触媒を通過してアンモニア臭が発生してしまうことを抑制することの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】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するための内燃機関の排気浄化装置は、アンモニアを還元剤として利用して窒素酸化物を還元する選択還元触媒と、排気通路における前記選択還元触媒よりも上流側に設けられ、排気中に尿素水を噴射する添加弁と、前記排気通路における前記選択還元触媒よりも下流側に設けられ、アンモニアを酸化するアンモニア酸化触媒と、前記排気通路における前記アンモニア酸化触媒よりも下流側に設けられた排気温度センサーと、を備えている。そして、この排気浄化装置は、前記排気温度センサーによって検出された排気の温度が前記アンモニア酸化触媒の活性化判定温度以上である場合には、前記排気温度センサーによって検出された排気の温度が同活性化判定温度未満である場合よりも、尿素水の添加量を増量させる。
【０００８】
アンモニア酸化触媒を通過する排気は、アンモニア酸化触媒の温度の影響を受けてその温度が変化する。すなわち、アンモニア酸化触媒に流入する排気の温度が一定であっても、アンモニア酸化触媒に流入する排気の温度よりもアンモニア酸化触媒の温度が高ければ、アンモニア酸化触媒を通過した排気の温度は流入する排気の温度よりも高くなる。また、反対にアンモニア酸化触媒に流入する排気の温度よりもアンモニア酸化触媒の温度が低ければ、アンモニア酸化触媒を通過した排気の温度は流入する排気の温度よりも低くなる。要するに、アンモニア酸化触媒を通過した排気の温度は、アンモニア酸化触媒に流入する排気の温度よりもアンモニア酸化触媒そのものの温度に近い値を示すことになる。
【０００９】
上記構成によれば、アンモニア酸化触媒を通過した排気の温度に基づいて尿素水の添加量が制御されるため、アンモニア酸化触媒に流入する排気の温度に基づいて尿素水の添加量を制御する場合と比較してアンモニア酸化触媒が活性化しているか否かをより正確に判断し、尿素水の添加量を制御することができるようになる。したがって、排気の温度に基づいてアンモニア酸化触媒が活性化していることを確認して尿素水の添加量を増量することができるようになり、アンモニアがアンモニア酸化触媒を通過してアンモニア臭が発生してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかる排気浄化装置の制御装置が実行する添加制御の切り替え処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、この排気浄化装置では、内燃機関の排気通路１０内に、アンモニアを還元剤として利用して排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する選択還元触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）２０を配設している。なお、図１の排気通路１０内に表示された矢印は排気の流れる方向を示している。
【００１２】
排気通路１０におけるＳＣＲ触媒２０よりも下流側には、排気中のアンモニアを酸化することによって浄化するアンモニア酸化触媒３０が配設されている。
そして、この排気浄化装置には、上記ＳＣＲ触媒２０に還元剤を供給する還元剤供給機構として添加弁４０が設けられている。図１に示すように、添加弁４０は、排気通路１０おけるＳＣＲ触媒２０よりも上流側の部位に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒２０に向けられている。この添加弁４０が開弁されて尿素水を貯留しているタンク内に設けられたポンプが駆動されると、タンクから供給通路を介して添加弁４０に尿素水が供給され、添加弁４０から排気通路１０内に尿素水が噴射される。
【００１３】
また、添加弁４０とＳＣＲ触媒２０との間の排気通路１０内には、添加弁４０から噴射された尿素水を分散させることにより尿素水の霧化を促進する分散板５０が設けられている。
【００１４】
添加弁４０から噴射された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアとなる。そしてこのアンモニアが還元剤としてＳＣＲ触媒２０に供給される。ＳＣＲ触媒２０に供給されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒２０に吸蔵されてＮＯｘの還元に利用される。
【００１５】
図１に示すように、この排気浄化装置の排気通路１０には、排気の状態を検出する各種のセンサーが取り付けられている。例えば、排気通路１０におけるＳＣＲ触媒２０よりも上流側の部分には、第１排気温度センサー６１及びＮＯｘセンサー６２が設けられている。第１排気温度センサー６１は、ＳＣＲ触媒２０に流入する前の排気の温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。ＮＯｘセンサー６２は、ＳＣＲ触媒２０に流入する前の排気中のＮＯｘの濃度であるＮＯｘ濃度Ｎ１を検出する。また、排気通路１０におけるアンモニア酸化触媒３０よりも下流側の部分には、第２排気温度センサー６３が設けられている。第２排気温度センサー６３は、アンモニア酸化触媒３０を通過した排気の温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。
【００１６】
上述した各種センサーの出力信号は、制御装置６０に入力される。この制御装置６０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリー（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピューターを中心に構成されている。
【００１７】
そして、この排気浄化装置では、上記の各種センサーから入力された信号に基づいて制御装置６０が添加弁４０を制御し、尿素水の添加制御を行う。なお、制御装置６０は、第１排気温度センサー６１によって検出される第１排気温度ＴＨ１がＳＣＲ触媒２０の活性化判定温度ＴＨｓｃｒ以上であるときに、添加制御の実行条件が成立しているとして添加制御を実行する。また、制御装置６０は、第２排気温度センサー６３によって検出される第２排気温度ＴＨ２に応じて添加制御を切り替えるようにしている。
【００１８】
以下、図２を参照してこの制御装置６０が実行する添加制御の切り替え処理について説明する。なお、この添加制御の切り替え処理は第１排気温度ＴＨ１がＳＣＲ触媒２０の活性化判定温度ＴＨｓｃｒ以上であり、添加制御の実行条件が成立しているときに制御装置６０によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００１９】
図２に示すように、制御装置６０はこの処理を開始するとまずステップＳ１００において、第２排気温度センサー６３によって検出される第２排気温度ＴＨ２がアンモニア酸化触媒３０の活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上であるか否かを判定する。なお、活性化判定温度ＴＨａｓｃは、第２排気温度ＴＨ２がこの活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上であることに基づいてアンモニア酸化触媒３０が活性化していることを判断することができるようにその値の大きさが設定されている。
【００２０】
ステップＳ１００において、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満である旨判定された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、ステップＳ２００へと進み、制御装置６０は添加制御として当量添加制御を選択する。
【００２１】
当量添加制御では、ＮＯｘセンサー６２によって検出されたＮＯｘ濃度Ｎ１に基づいて、排気に含まれているＮＯｘを浄化するのに必要なアンモニアを発生させるために必要な量と等しい量の尿素水が噴射されるように添加量を制御する。すなわち、当量添加制御では、ＮＯｘ濃度Ｎ１に対して過不足のない量の尿素水が添加されるようになる。
【００２２】
こうしてステップＳ２００を通じて当量添加制御を実行することを決定すると制御装置６０はこの切り替え処理を一旦終了させる。
一方、ステップＳ１００において、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上である旨判定された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、ステップＳ３００へと進み、制御装置６０は添加制御として余剰添加制御を選択する。
【００２３】
余剰添加制御では、排気に含まれているＮＯｘを浄化するのに必要なアンモニアを発生させるために必要な量よりも多くの尿素水が噴射されるように添加量を制御する。すなわち、余剰添加制御では、当量添加制御の場合よりも尿素水の添加量が増量されることになる。
【００２４】
こうしてステップＳ３００を通じて余剰添加制御を実行することを決定すると制御装置６０はこの切り替え処理を一旦終了させる。
次に本実施形態にかかる排気浄化装置の作用について説明する。
【００２５】
上記実施形態の排気浄化装置では、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上である場合に、余剰添加制御が実行されるようになる。
ＳＣＲ触媒３０にアンモニアが吸着されていると、尿素水の添加を開始する前にもＮＯｘを還元することができるようになったり、ＮＯｘの排出量が増大したときに吸着したアンモニアによってＮＯｘを還元したりすることができるようになる。
【００２６】
余剰添加制御では、排気に含まれているＮＯｘを浄化するのに必要なアンモニアを発生させるために必要な量よりも多くの尿素水が噴射されるように添加量が制御されるため、ＮＯｘの還元で消費されずに余ったアンモニアがＳＣＲ触媒２０に吸着されるようになる。そのため、ＳＣＲ触媒２０に一定量以上のアンモニアが吸着された状態を維持することができるようになる。
【００２７】
なお、ＳＣＲ触媒２０の温度が急に上昇するとＳＣＲ触媒２０に吸着していたアンモニアが脱離する。こうして脱離したアンモニアはＳＣＲ触媒２０よりも下流側に配設されたアンモニア酸化触媒３０によって酸化することができる。しかし、アンモニア酸化触媒３０が十分に活性化していない場合には、アンモニアがアンモニア酸化触媒３０を通過してしまい、アンモニア臭が発生するおそれがある。
【００２８】
これに対して、この排気浄化装置では、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満である場合には、当量添加制御が実行されるようになる。
当量添加制御では、ＮＯｘを浄化するのに必要なアンモニアを発生させるために必要な量と等しい量の尿素水が噴射されるように添加量が制御される。そのため、余分なアンモニアが発生しなくなり、ＳＣＲ触媒２０の温度が急に上昇し、ＳＣＲ触媒２０からアンモニアが脱離したとしてもアンモニア酸化触媒３０に到達するアンモニアの量が抑制される。したがって、アンモニア酸化触媒３０が十分に活性化していない場合であっても、アンモニアがアンモニア酸化触媒３０を通過しにくくなる。
【００２９】
なお、アンモニア酸化触媒３０を通過する排気はアンモニア酸化触媒３０の温度の影響を受けてその温度が変化する。すなわち、アンモニア酸化触媒３０に流入する排気の温度が一定であっても、アンモニア酸化触媒３０に流入する排気の温度よりもアンモニア酸化触媒３０の温度が高ければ、アンモニア酸化触媒３０を通過した排気の温度は流入する排気の温度よりも高くなる。また、反対にアンモニア酸化触媒３０に流入する排気の温度よりもアンモニア酸化触媒３０の温度が低ければ、アンモニア酸化触媒３０を通過した排気の温度は流入する排気の温度よりも低くなる。要するに、アンモニア酸化触媒３０を通過した排気の温度は、アンモニア酸化触媒３０に流入する排気の温度よりもアンモニア酸化触媒３０そのものの温度に近い値を示すことになる。
【００３０】
これに対して上記の排気浄化装置では、アンモニア酸化触媒３０を通過した排気の温度である第２排気温度ＴＨ２に基づいて添加制御が切り替えられる。そのため、アンモニア酸化触媒３０に流入する排気の温度に基づいて尿素水の添加量を制御する場合と比較してアンモニア酸化触媒３０が活性化しているか否かをより正確に判断し、添加制御を切り替えることができる。
【００３１】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）アンモニア酸化触媒３０に流入する排気の温度に基づいて添加制御を切り替える場合と比較して、アンモニア酸化触媒３０が活性化しているか否かをより正確に判断し、添加制御を切り替えることができる。したがって、排気の温度に基づいてアンモニア酸化触媒３０が活性化していることを確認して添加制御を切り替えることができるようになり、アンモニアがアンモニア酸化触媒３０を通過してアンモニア臭が発生してしまうことを抑制することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・当量添加制御と余剰添加制御とを切り替えるようにしたが、添加制御の切り替えはこれに限らない。添加制御の切り替えは、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上のときに、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満のときよりも尿素水の添加量を増量するものであればよい。例えば、活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満のときの添加制御は当量添加制御に限らない。すなわち、活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満のときの尿素水の添加量を、ＮＯｘを浄化するために必要なアンモニアを発生させるために必要な量よりも多くしてもよいし、少なくしてもよい。また、活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満のときには尿素水を噴射せず（添加量を「０」にする）、活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上のときにのみ尿素水を噴射するようにしてもよい。こうした構成であっても、第２排気温度ＴＨ２が活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上のときに活性化判定温度ＴＨａｓｃ未満のときよりも尿素水の添加量を増量することになる。
【００３３】
・活性化判定温度ＴＨａｓｃは、第２排気温度ＴＨ２がこの活性化判定温度ＴＨａｓｃ以上であることに基づいてアンモニア酸化触媒３０が活性化していることを推定することのできる温度であればよく、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…排気通路、２０…選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）、３０…アンモニア酸化触媒、４０…添加弁、５０…分散板、６０…制御装置、６１…第１排気温度センサー、６２…ＮＯｘセンサー、６３…第２排気温度センサー。
【図１】
2015081526.tif 000003
【図２】
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