(57)【要約】【課題】本発明は、エアコンプレッサの耐久性低下やエアコンプレッサ駆動による燃費の悪化を防止できる内燃機関のＮＯｘ浄化装置を提供することにある。【解決手段】エンジン１の排気系２に設けられるＳＣＲ触媒２３、ＳＣＲ触媒２３上流の排気系に連通する供給通路ｒ１を介して尿素水を供給するに尿素水供給装置２２、エンジン１又は電動機により駆動され、尿素水供給装置２２から供給される尿素水の供給部位より上流の供給通路ｒ１に加圧空気を供給するブースト圧エア管３１、排気系のＳＣＲ触媒２３の上流に設けられるターボチャージャー６、運転状態相当の尿素水供給量ｑｕに応じて、供給通路ｒ１にターボチャージャー６下流の吸気路Ｉからのブースト圧エア及び圧縮エアポンプからの加圧空気の何れか一方を供給するアシストエア切換え制御手段Ｂ１を備える。【選択図】　図１
2004011428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、
前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に連通する供給通路を介して還元剤を供給する還元剤供給手段、
前記内燃機関又は電動機により駆動され、前記還元剤供給手段から供給される還元剤の供給部位より上流の前記供給通路に加圧空気を供給する加圧空気供給手段、
前記排気系の前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられ前記内燃機関に導入される給気を過給する過給機、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記供給通路に前記過給機下流の前記吸気系からの過給空気及び前記加圧空気供給手段からの加圧空気の何れか一方を供給する制御手段、
を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、
前記内燃機関が前記過給機下流の前記吸気系の過給圧を検出する圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態が還元剤を供給すべき運転状態或いは還元剤の供給中に前記圧力センサにより検出された過給圧が所定値以上のとき、前記供給通路に過給機下流の前記吸気系からの過給空気を供給することを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態判定手段を備え、さらに、前記過給機は、前記吸気系の前記過給機下流の過給圧を調整する過給圧調整部を含み、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた還元剤供給量がゼロを越え、且つ前記圧力センサにより検出された圧力が所定値未満で且つ前記運転状態判定手段より前記内燃機関が無負荷運転領域にあると判定されたとき、過給圧が増大するよう前記過給圧調整部を制御すると共に前記供給通路に前記過給機下流の吸気系からの過給空気を供給するように制御することを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、
少なくとも前記過給圧調整部の調整有無に応じた内燃機関の燃料消費量を求める燃費算出手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた還元剤供給量がゼロを越え、且つ前記圧力センサにより検出された圧力が所定値未満で且つ前記運転状態判定手段により前記内燃機関が無負荷運転領域以外にあると判定されたとき、更に、前記燃費算出手段によって前記加圧空気供給手段の作動による燃費よりも前記加圧空気供給手段の作動停止且つ前記過給圧調整手段を過給圧増大側への制御による燃費が向上する際に、過給圧が増大するよう前記過給圧調整部を制御すると共に前記供給通路に前記過給機下流の前記吸気系からの過給空気を供給するよう制御することを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
【請求項５】
内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、
前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に連通する供給通路を介して還元剤を供給する還元剤供給手段、
前記内燃機関又は電動機により駆動され、前記還元剤供給手段から供給される還元剤の供給部位より上流の前記供給通路に加圧空気を供給する加圧空気供給手段、
前記排気系の前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられ前記内燃機関に導入される給気を過給する過給機、
還元剤の供給有無を検出する還元剤供給検出手段、
前記還元剤供給検出手段により検出された還元剤の供給量に応じて、前記供給通路に前記過給機下流の前記吸気系からの過給空気及び前記加圧空気供給手段からの加圧空気の何れか一方を供給する制御手段、
を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化装置、特に、排気系に設けた還元触媒の上流側にエアアシストにより排気ガス還元剤を添加する装置を配した内燃機関のＮＯｘ浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関が排出する排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ浄化装置により浄化されている。例えば、ディーゼルエンジンで用いられるＮＯｘ浄化装置は排気系に選択還元型のＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒〉を有した触媒コンバータと、その上流側の尿素水供給装置とを順次配備して形成される。
このＳＣＲ触媒は尿素水を還元剤として供給し、酸素過剰雰囲気下においてＮＯｘを浄化できるようにしている。
ここで、ユリア水（尿素水）は式（１）のように加水分解及び熱分解して、ＮＨ３を放出する。
【０００３】
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２・・・・（１）
また、ＳＣＲ触媒上でのＮＨ３と窒素酸化物との間の脱硝反応は次の（２）、（３）式の反応がそれぞれ行われることが知られている。
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２０・・・・（２）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２０・・・・（３）
ところで、アンモニア（又は尿素水）添加式のＮＯｘ浄化装置では内燃機関の運転域に応じて尿素水の添加を断続制御している。即ち、通常運転域では内燃機関の運転条件に応じてエアアシストで尿素水を供給する。
【０００４】
尿素水搬送用の圧縮エアは内燃機関その他の動力源により駆動されるエアコンプレッサより供給される。
一方、燃料無噴射となる無負荷運転時など、尿素水の供給が不要な場合は尿素水の供給を停止する。
この際、尿素水搬送用の圧縮エアを流し続けると無駄にエアコンプレッサを作動させることになり、エアコンプレッサの劣化やエアコンプレッサ負荷による燃費悪化を招く恐れがある。
【０００５】
一方、尿素水搬送用の圧縮エア供給を停止するとエアコンプレッサの耐久性確保や燃費悪化の抑制の上では有効であるが、エアに混入する混入物、例えば尿素が固化し易くなり、供給通路を狭め、閉鎖する恐れがある。
特に、供給通路の下流端に配備され、排気路に対設される添加ノズルは高温の排気ガスに触れて高温化し易い傾向にあり、同部が過度に昇温すると、同部に残留する尿素はもとより、新たに尿素水が流動してきた場合も固化が進み易い。
【０００６】
このようにして供給通路及び添加ノズルが狭まると、尿素水の供給時の流動抵抗が高まり、尿素水供給応答性が低下し、更に、閉鎖すると尿素水の供給不能に陥る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように尿素供給停止時もエアコンプレッサを作動させるとエアコンプレッサの劣化やエアコンプレッサ負荷による燃費悪化を招く恐れがある一方、尿素水搬送用の圧縮エア供給を停止すると尿素水の供給通路の閉塞を招く恐れがあった。
本発明は、以上のような課題に基づき、エアコンプレッサの耐久性低下やエアコンプレッサ駆動による燃費の悪化を防止できる内燃機関のＮＯｘ浄化装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に連通する供給通路を介して還元剤を供給する還元剤供給手段、前記内燃機関又は電動機により駆動され、前記還元剤供給手段から供給される還元剤の供給部位より上流の前記供給通路に加圧空気を供給する加圧空気供給手段、前記排気系の前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられ前記内燃機関に導入される給気を過給する過給機、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記供給通路に前記過給機下流の前記吸気系からの過給空気及び前記加圧空気供給手段からの加圧空気の何れか一方を供給する制御手段、を備えたことを特徴とする内燃機関のＮＯｘ浄化装置。
このように、還元剤供給停止時に加圧空気供給手段からの不要な加圧空気の供給を停止して、過給機下流の吸気系から過給空気を供給することにより、内燃機関の駆動力損失或いは電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止できる。なお、還元剤が尿素水の場合には、供給通路内への尿素水の還元剤の水分蒸発による尿素の固化を未然に防止できる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、前記内燃機関が前記過給機下流の前記吸気系の過給圧を検出する圧力センサを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態が還元剤を供給すべき運転状態或いは還元剤の供給中に前記圧力センサにより検出された過給圧が所定値以上のとき、前記供給通路に過給機下流の前記吸気系からの過給空気を供給することを特徴とする。
このように、排気中に還元剤添加が行われ且つ過給圧が所定値以上のときには、供給通路に過給機下流の吸気系からの過給空気を供給することによって、加圧空気供給手段の負荷を必要最小限に抑制でき、その耐久性を確保でき、内燃機関の駆動力損失或いは電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止できる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態判定手段を備え、さらに、前記過給機は、前記吸気系の前記過給機下流の過給圧を調整する過給圧調整部を含み、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた還元剤供給量がゼロを越え、且つ前記圧力センサにより検出された圧力が所定値未満で且つ前記運転状態判定手段より前記内燃機関が無負荷運転領域にあると判定されたとき、過給圧が増大するよう前記過給圧調整部を制御すると共に前記供給通路に前記過給機下流の吸気系からの過給空気を供給するように制御することを特徴とする。
このように、排気中に還元剤添加が行われ且つ過給圧が所定値未満で、内燃機関が無負荷運転領域にあるきには、過給圧調整部を過給圧増大側に制御すると共に供給通路に過給機下流の吸気系からの過給空気を供給することによって、内燃機関又は電動機で駆動される加圧空気供給手段を作動させる運転域を狭くし駆動力損失を低減して燃費悪化を防止できる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の内燃機関のＮＯｘ浄化装置において、少なくとも前記過給圧調整部の調整有無に応じた内燃機関の燃料消費量を求める燃費算出手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転状態に応じた還元剤供給量がゼロを越え、且つ前記圧力センサにより検出された圧力が所定値未満で且つ前記運転状態判定手段により前記内燃機関が無負荷運転領域以外にあると判定されたとき、更に、前記燃費算出手段によって前記加圧空気供給手段の作動による燃費よりも前記加圧空気供給手段の作動停止且つ前記過給圧調整手段を過給圧増大側への制御による燃費が向上する際に、過給圧が増大するよう前記過給圧調整部を制御すると共に前記供給通路に前記過給機下流の前記吸気系からの過給空気を供給するよう制御することを特徴とする。
このように、排気中に還元剤添加が行われ且つ過給圧が所定値未満で、内燃機関が無負荷運転領域以外にあるときに、更に、燃費算出手段によって加圧空気供給手段の作動による燃費よりも加圧空気供給手段の作動停止且つ過給圧調整手段を過給圧増大側への制御による燃費が向上する際に、過給圧調整部を過給圧増大側に制御すると共に供給通路に過給機のコンプレッサ下流の吸気系からの過給空気を供給することによって、内燃機関又は電動機で駆動される加圧空気供給手段を作動させる運転域を狭くし駆動力損失を低減して燃費悪化を防止できる。
【００１２】
請求項５の発明は、内燃機関の排気系に設けられ排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒、前記ＮＯｘ触媒上流の前記排気系に連通する供給通路を介して還元剤を供給する還元剤供給手段、前記内燃機関又は電動機により駆動され、前記還元剤供給手段から供給される還元剤の供給部位より上流の前記供給通路に加圧空気を供給する加圧空気供給手段、前記排気系の前記ＮＯｘ触媒の上流に設けられ前記内燃機関に導入される給気を過給する過給機、還元剤の供給有無を検出する還元剤供給検出手段、前記還元剤供給検出手段により検出された還元剤の供給量に応じて、前記供給通路に前記過給機下流の前記吸気系からの過給空気及び前記加圧空気供給手段からの加圧空気の何れか一方を供給する制御手段、を備えたことを特徴とする。
このように、還元剤供給停止時に加圧空気供給手段からの不要な加圧空気の供給を停止して、過給機下流の吸気系から過給空気を供給することにより、内燃機関の駆動力損失或いは電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止する。なお、還元剤が尿素水の場合には、供給通路内への尿素水の還元剤の水分蒸発による尿素の固化を未然に防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置（以後単にＮＯｘ浄化装置）を図１を参照して説明する。ここでのＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）１の排気系２に装着される。
エンジン１はエンジン制御装置（以後、単にエンジンＥＣＵと記す）３により制御され、ＮＯｘ浄化装置Ｍ１は排気ガス制御装置（以後単に排気系ＥＣＵと記す）４に制御され、エンジンＥＣＵ３と排気系ＥＣＵ４は制御系通信回線５によって相互通信可能に連結される。
【００１４】
図１において、ＮＯｘ浄化装置Ｍ１を装備したエンジン１は図示しない燃焼室に吸気を導く吸気系と、燃料噴射量、噴射圧、噴射時期などを調整する燃料制御系とを備える。
吸気路Ｉには過給機であるＶＧ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅｏｍｅｔｒｙ：可変静翼）ターボチャージャー６（以後単にターボチャージャー６と記す）のコンプレッサ１３が介装され、その回転軸１０は排気路Ｅに介装されるターボチャージャー６のタービン７に連結されている。
【００１５】
ここでＶＧターボチャージャー６は過給機下流の過給圧を調整する過給圧調整部を有する。過給圧調整部はタービン７の外周部に複数配備される整流片（図示せず）と、同整流片の傾きを切換えてタービン７に流入する排気の流速を可変することでタービン７の過給仕事を可変させる整流片アクチュエータである過給圧調整手段（以下、過給圧調整部８と記す）とを備え、この過給圧調整部８は駆動回路９を介してエンジンＥＣＵ３に接続されている。
吸気路Ｉのコンプレッサ１３の下流にはインタクーラ１１が設けられ、吸気冷却を行うことで、エンジン１の吸気の体積効率を向上させ、出力アップを図っている。なお、コンプレッサ１３とインタクーラ１１の間の吸気路Ｉにはブースト圧Ｐｂを排気系ＥＣＵ４に出力する圧力センサとしてのブースト圧センサ１２が配備される。
【００１６】
エンジンＥＣＵ３は要求出力が得られるような燃料量及び噴射時期を設定する燃料噴射量設定部Ａａ、燃料噴射時期設定部Ａｂ及びターボ制御手段Ａｃを有する。
エンジンＥＣＵ３の入力側には、アクセルペダル踏込量（アクセル踏込量）θａを検出するアクセル踏込量センサ１４、エンジン回転数Ｎｅを演算するためのクランク角センサ１５等の各種センサ類が接続され、出力側には図示しない高圧燃料ポンプにより供給される高圧燃料を貯留するコモンレール１６と各気筒毎に設けられた燃料噴射ノズル１７との間を接続する燃料通路を開閉する開閉弁１８を駆動する燃料噴射用ドライバ１９、図示しない高圧ポンプの燃料供給量を制御する調量部等の各種デバイス類が接続されている。
【００１７】
これにより、例えば、クランク角センサ１５により検出されたクランク信号θｃに基き演算されたエンジン回転数Ｎｅとアクセル踏込量センサ１４により検出されたアクセルペダル踏込量（アクセル踏込量）θａとに応じて演算された要求燃料噴射Ｑに基き、開閉弁の開弁時期、開弁期間が燃料噴射用ドライバによって可変調整され、さらに、高圧燃料ポンプの調量部がコモンレール１６内の燃料圧力に応じてフィードバック制御される。
更に、エンジンＥＣＵ３のターボ制御手段Ａｃは、過給圧調整部８を用いてブースト圧（過給圧）Ｐｂを調整する機能を有する。このターボ制御手段Ａｃはアクセル踏込量θａ及びエンジン回転数Ｎｅに応じてターボ切換え信号ＶＧαを図示しないマップを用いて設定する。ここでのマップは整流片の傾きを順次切換えるべく、アクセル踏込量θａ及びエンジン回転数Ｎｅに応じて各段相当のターボ切換え信号ＶＧαを設定する。
【００１８】
なお、エンジンＥＣＵ３に後述のブースト圧増大指令Ｓ１が排気系ＥＣＵ４より入力されると、エンジンＥＣＵ３のターボ制御手段Ａｃはターボ切換え信号ＶＧαを駆動回路に出力し、ブースト圧増大処理を実行できる。
図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は排気管２１の途中に装着されたＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒２３とその上流の排気路Ｅにエアアシストで尿素水を供給する還元剤供給手段としての尿素水供給装置２２と、制御手段を成す排気系ＥＣＵ４とを備える。
【００１９】
ＳＣＲ触媒２３は排気路Ｅを成す排気管２１の途中のＮＯｘ触媒コンバータ２４に収容される。ＮＯｘ触媒コンバータ２４はケーシング２４１を備え、ケーシング内にハニカム構造のセラミック製の触媒担体（ＳＣＲ触媒２３のブロック表示と重なる）を備え、同触媒担体をシール材２４２を介してずれなく支持しており、同担体にＳＣＲ触媒２３として機能するための触媒金属として、例えば酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）が担持される。
ＳＣＲ触媒２３はアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として排気ガス中のＮＯｘを選択還元可能である。即ち、上述の式（１）のように尿素水は加水分解してアンモニアを生成し、これがＳＣＲ触媒２３において、窒素酸化物との間で脱硝反応を起こす。なお、ＳＣＲ触媒２３には同触媒の温度Ｔｃａを排気系ＥＣＵ４に出力する触媒温度センサ２５が取付けられている。
【００２０】
排気管２１の途中に装着された尿素水供給装置２２はＮＯｘ触媒コンバータ２４の上流開口側に向けて尿素水を噴霧する添加ノズル２６と、添加ノズル２６に接続され供給通路ｒ１を形成する噴射管２７と、噴射管２７の上流端の圧縮エアタンク２８と、噴射管２７の途中の三方切換弁２９と、三方切換弁２９とコンプレッサ１３下流の吸気路Ｉを介し供給通路ｒ１に連通可能なブースト圧エア管３１と、三方切換弁２９より下流側の供給通路ｒ１で開口する尿素水パイプ３２と、尿素水パイプ３２に尿素水を供給する尿素水タンク３３と、尿素水パイプ３２の尿素水の流量を調整する流量調整弁３４と、これらの制御手段を成す排気系ＥＣＵ４とを備える。
【００２１】
圧縮エアタンク２８は図示しない電動機で駆動するエアポンプ３５より適時に圧縮エアの供給を受け、常時一定圧のエアを保持している。ここで圧縮エアタンク２８及びエアポンプ３５が供給通路ｒ１に加圧空気を供給する加圧空気供給手段を成している。加圧空気供給手段であるエアポンプ３５は駆動回路３６に接続され、駆動回路３６は排気系ＥＣＵ４からの駆動指令Ｐｄを受けた際に駆動出力Ｄｐでエアポンプ３５を駆動する。
ブースト圧エア管３１は金属パイプで形成され、その一端がコンプレッサ１３の下流側の吸気路Ｉに、他端が三方切換弁２９の流入ポートｐ１に連結されている。
【００２２】
ここで三方切換弁２９は供給通路ｒ１における還元剤の供給部位より上流で且つ圧縮エアタンク２８（加圧空気供給手段）の下流に設けられる。しかも、三方切換弁２９はコンプレッサ下流の吸気路Ｉ（吸気系）及び圧縮エアタンク２８の何れか一方と供給通路ｒ１とを連通可能な切り替え手段を成している。
この三方切換弁２９は電磁弁であり、排気系ＥＣＵ４に接続される。この三方切換弁２９の一方の流入ポートｐ２は圧縮エアタンク２８側に供給通路ｒ１を介して連通され、他方の流入ポートｐ１はコンプレッサ下流の吸気路Ｉにブースト圧エア管３１を介し連通され、流出ポートｐ３は添加ノズル２６に連通する。
【００２３】
三方切換弁２９は切換え出力Ｄｖがオフ時に供給通路ｒ１を介して圧縮エアタンク２８と添加ノズル２６を連通し、オン時に供給通路ｒ１及びブースト圧エア管３１を介してコンプレッサ下流の吸気路Ｉと添加ノズル２６を連通するよう切換え作動できる。
【００２４】
添加ノズル２６にはそのノズル自体の温度Ｔｎ信号を出力するノズル温度センサ３７が装着され、その検出信号Ｔｎは排気系ＥＣＵ４に出力される。なお、添加ノズル２６に対しては、その過熱時に後述のように冷却用のエアを流動させる処理が排気系ＥＣＵ４により成される。
尿素水タンク３３は尿素を水に溶解し、一定濃度の水溶液としたものが貯蔵されており、適時に補給されるようになっている。
【００２５】
排気系ＥＣＵ４はその入出力回路に多数のポートを有し、ノズル温度センサ３７より添加ノズル２６の温度Ｔｎ信号を、ブースト圧センサ１２よりブースト圧Ｐｂ信号を、触媒温度センサ２５より触媒温度Ｔｃａを入力でき、しかも、添加制御手段Ｂ０、アシストエア切換え制御手段Ｂ１、燃費算出手段Ｂ２、尿素水供給検出手段Ｂ３として機能し、エアポンプ３５、三方切換弁２９、流量調整弁３４、エンジンＥＣＵ３に制御信号を出力する。
【００２６】
添加制御手段（制御手段）Ｂ０は触媒温度Ｔｃａ、或いは触媒温度に相関するパラメータ（例えば排気温度）に基いて尿素水の供給量を図示しないマップを用いて設定し、設定された尿素水供給量ｑｕとなるように流量調整弁３４の開度を制御する。
アシストエア切換え制御手段（制御手段）Ｂ１は尿素水供給量ｑｕに応じて、供給通路ｒ１にコンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エア（過給空気）及びエアポンプ３５からの加圧空気の何れか一方を添加アシスト用のエアとして供給するように三方切換弁２９を制御する。
【００２７】
なお、三方切換弁２９に代えて、これを排除し、圧縮エアタンク２８の直下に開閉弁ｂ１（図１に２点鎖線で示す）をブースト圧エア管３１の途中に逆止弁ｂ２（図１に２点鎖線で示す）を設けてブースト圧エア（過給空気）及びエアポンプ３５からの加圧空気の何れか一方を添加アシスト用エアとして供給するように構成しても良く、更に、逆止弁ｂ２を図示しない開閉弁に代えても良く、これらの場合も三方切換弁２９と同様の機能を得られる。
燃費算出手段Ｂ２は、少なくとも過給圧調整部８の調整有無に応じたエンジン１の燃料消費量δを求める。即ち、燃費算出手段Ｂ２は、エアポンプ３５の作動時のエンジン回転数Ｎｅ相当の燃料消費量δと、エアポンプ３５の作動停止且つ過給圧調整部８をブースト圧増大のためターボ切換え信号ＶＧαの出力時（過給圧増大側）のエンジン回転数Ｎｅ相当の燃料消費量δを導出する図示しないマップを備える。
【００２８】
尿素水供給検出手段Ｂ３は尿素水の供給有無を検出する、即ち、流量制御弁３４の開度（尿素水供給量ｑｕ相当）信号に応じて供給有無を判定する。
次に、図１のエンジンＥＣＵ３及び排気系ＥＣＵ４の各制御処理を、図２、図３の制御ルーチンに沿って説明する。
【００２９】
ここで、ＮＯｘ浄化装置を搭載したエンジン１のエンジンキーがオンすると、これと同時にエンジンＥＣＵ３は駆動し、エンジン制御ルーチンのステップａ１に達する。ここでは複数の制御系、例えば、燃料制御系で適宜実行されている関連機器、センサ類が正常か否かの自己チェック結果が正常であったか否かを確認し、正常（ＯＫ）ではアクセル踏込量θａ、エンジン回転数Ｎｅ等の関連センサのデータ採り込みを行う。次いで、ステップａ２では上述の燃料噴射量設定部Ａａ及び燃料噴射時期設定部Ａｂが関連センサの各入力値に応じて運転情報（アクセル踏込量θａ、エンジン回転数Ｎｅ、空燃比Ａ／Ｆ、水温Ｔｗ）相当の燃料噴射量、燃料噴射時期を導出し、それら相当の出力Ｄ（Ｇｆ）が燃料噴射用ドライバ１９、調量部等に出力される。これにより、燃料噴射量、燃料噴射時期相当の出力が各開閉弁１８に送出され、各燃料噴射ノズル１７が噴射作動を実行する。
【００３０】
ステップａ３ではブースト圧増大指令Ｓ１の入力を判定し、非入力時にはステップａ４に、入力時にはステップａ５に進む。
排気系ＥＣＵ４よりブースト圧増大指令Ｓ１が入力されステップａ５に達すると、ここでは相当するターボ切換え信号ＶＧαを過給圧調整部８側の駆動手段９に出力し、ステップａ４に進む。これにより過給圧調整部８がブースト圧増大処理を行うことができ、供給通路ｒ１及び添加ノズル２６にコンプレッサ１３の下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給する。
ステップａ４ではその他のエンジン制御を実行し、ステップａ２にリターンする。
【００３１】
一方、排気系ＥＣＵ４は図示しない排気系メインルーチンのＮＯｘ浄化処理制御を所定制御サイクル毎に繰り返し、尿素水をエンジン運転条件や触媒温度Ｔｃａに応じた尿素水供給量ｑｕだけ添加すべく流量制御弁３４を駆動し、その途中で図３のアシストエアの切換え制御ルーチンを実行する。
アシストエアの切換え制御ルーチンのステップｓ１に達すると、ここで、ブースト圧Ｐｂ、添加ノズル２６温度Ｔｎ等の関連センサ出力を採り込む。ステップｓ２では流量制御弁３４が全閉か否か判断し、無添加時にはステップｓ３に添加時にはステップｓ４に進む。
【００３２】
無添加時、例えばエンジンブレーキ時でありステップｓ３に達すると、ここでは添加ノズル２６温度Ｔｎが過熱判定値Ｔｎ１以上か否か判定し、過熱時にはステップｓ６に、そうでないとステップｓ５に進む。ステップｓ５では負荷の圧縮エアの供給が必要か否か、即ち、ステップｓ５では流量制御弁３４が全閉してからの経過時間ｔｎが所定の時間ｔｐに達していないか否か判断し、達していない時点ではステップｓ６に進み、経過しているとステップｓ７に進む。
【００３３】
ステップｓ７では、無添加で、添加ノズル２６温度Ｔｎが低く、尿素水供給停止後の時間ｔｐを経過している場合であり、三方切換弁２９をオンし、コンプレッサ１３下流の吸気路Ｉと添加ノズル２６を連通するよう切換え、圧縮エアタンク２８の加圧空気に代えてブースト圧エアを供給通路ｒ１や添加ノズル２６に流し、この回の制御を終了する。
ステップｓ６では添加ノズル２６温度Ｔｎが高く、もしくは時間ｔｐ経過前の場合であり、三方切換弁２９をオフし、圧縮エアタンク２８と添加ノズル２６を連通するよう切換え、圧縮エアタンク２８の加圧空気を供給通路ｒ１や添加ノズル２６に流し、尿素水供給通路内の残留尿素のパージを継続し、この回の制御を終了する。
【００３４】
ステップｓ２で添加時と判断されステップｓ４に進むと、ここでは、ブースト圧Ｐｂが判定値圧Ｐｂβ以上か否か判定し、ブースト圧Ｐｂが判定値圧Ｐｂβ以上ではブースト圧エアを尿素水供給アシストに使用して、圧縮エアタンク２８側の加圧空気の使用を抑え、燃費向上を図るべくステップｓ３側に進む。ブースト圧Ｐｂが判定値圧Ｐｂβに達しないとステップｓ８に進む。
ステップｓ８では、無負荷運転域か否か判定し、無負荷でステップｓ９に負荷時にステップｓ１０に進む。
【００３５】
ステップｓ９ではブースト圧Ｐｂが低い運転域であることより、ブースト圧増大指令をエンジンＥＣＵ３のターボ制御手段Ａｃが受けると、相当するターボ切換え信号ＶＧαを過給圧調整部８に出力し、ステップｓ３以下の制御に進む。
【００３６】
これにより、ターボ制御手段Ａｃがターボ切換え信号ＶＧαを過給圧調整部８に出力し、ブースト圧増大処理を行うことができ、供給通路ｒ１及び添加ノズル２６にコンプレッサ１３下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給することができる。
【００３７】
ステップｓ８で負荷時としてステップｓ１０に達すると、ここでは燃費算出手段Ｂ２として、圧縮エアタンク２８に加圧空気を充填するエアポンプ３５の作動に基く燃費と、エアポンプ３５の作動停止且つ過給圧調整部８を過給圧増大側へ制御、即ち、相当するターボ切換え信号ＶＧαを出力し、ブースト圧増大処理をした場合の燃費をエンジン回転数Ｎｅ、アクセル踏込量θａより予め設定されている図示しないマップにより演算する。
【００３８】
その上で、エアポンプ３５の作動に基く燃費よりも、エアポンプ３５の作動停止且つターボ切換え信号ＶＧαの出力によりブースト圧増大処理をした場合の燃費が向上すると判定されるとステップｓ９のブースト圧増大処理に、そうでないとステップｓ６に進み、圧縮エアタンク２８の加圧空気を供給通路や添加ノズル２６に流し、この回の制御を終了する。
【００３９】
このように、図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、尿素水供給装置２２の停止時にエアポンプ３５からの不要な加圧空気の供給を停止して、コンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給することにより、エンジン１の駆動力損失、或いはエアポンプ３５の電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止できる。しかも、供給通路ｒ１、添加ノズル２６内の尿素水の水分蒸発による尿素の固化を未然に防止できる。
【００４０】
更に、図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１はエンジン１の運転状態相当の尿素水を供給中で且つブースト圧センサ１２より検出されたブースト圧Ｐｂが所定値Ｐｂβ以上のとき（ステップｓ４のＹｅｓ側参照）、供給通路ｒ１にコンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給する（ステップｓ７参照）。
この場合、エアポンプ３５の負荷を必要最小限に抑制でき、その耐久性を確保でき、エンジン１の駆動力損失或いはエアポンプ３５の電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止できる。
【００４１】
更に、図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、運転状態判定手段で無負荷判定時と判定した時（ステップｓ８参照）、エンジン１の運転状態相当の還元剤供給量がゼロを越え、且つブースト圧Ｐｂが所定値Ｐｂβ未満（ステップｓ４参照）で且つアクセルペダル踏込み量θａがゼロであると判定されたとき、ブースト圧が増大するよう（ステップｓ９参照）、即ち、相当するターボ切換え信号ＶＧαで過給圧調整部８を駆動すると共に供給通路ｒ１にコンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エア（過給空気）を供給するように三方切換弁２９を制御する。なお、この場合、図示しないアイドルスイッチがオンで無負荷判定時と判定してもよい。
この場合、エンジン１又は電動機で駆動される圧縮エアポンプ３５を作動させる運転域を狭くし駆動力損失を低減して燃費悪化を防止できる。
【００４２】
更に、図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、尿素水供給量がゼロを越え、且つブースト圧センサ１２より検出されたブースト圧Ｐｂが所定値Ｐｂβ未満で、アクセルペダル踏込み量θａがゼロ以外の時更に、燃費算出手段Ｂ２によってブースト圧増大のための制御後の燃費がエアコンプレッサ作動を継続する場合の燃費より向上すると判定された際に（ステップｓ２、ｓ４、ｓ９参照）、ターボ切換え信号ＶＧαを過給圧調整部８に出力すると共に供給通路ｒ１にコンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給するように三方切換弁２９を制御する。
【００４３】
この場合、過給圧調整部８を過給圧増大側に制御すると共に供給通路ｒ１にコンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給することによって、エンジン１又は電動機で駆動されるエアポンプ３５を作動させる運転域を狭くし駆動力損失を低減して燃費悪化を防止できる。
更に、図１のＮＯｘ浄化装置Ｍ１は、還元剤供給検出手段Ｂ３により検出された尿素水の供給量（流量制御弁３４の開度）に応じて、供給通路ｒ１にコンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エア及び加圧空気の何れか一方を供給する。
【００４４】
このように、尿素水供給停止時にエアポンプ３５側からの不要な加圧空気の供給を停止して、コンプレッサ下流の吸気路Ｉからのブースト圧エアを供給することにより、エンジン１又はエアポンプ３５を作動させる電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止する。なお、供給通路ｒ１内の尿素水の水分蒸発による尿素の固化を未然に防止できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、還元剤供給停止時に加圧空気供給手段からの不要な加圧空気の供給を停止して、過給機下流の吸気系から過給空気を供給することにより、内燃機関の駆動力損失或いは電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止できる。なお、還元剤が尿素水の場合には、供給通路内への尿素水の還元剤の水分蒸発による尿素の固化を未然に防止できる。
【００４６】
請求項２の発明は、排気中に還元剤添加が行われ且つ過給圧が所定値以上のときには、供給通路に過給機下流の吸気系からの過給空気を供給することによって、加圧空気供給手段の負荷を必要最小限に抑制でき、その耐久性を確保でき、内燃機関の駆動力損失或いは電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止できる。
【００４７】
請求項３の発明は、排気中に還元剤添加が行われ且つ過給圧が所定値未満で、内燃機関が無負荷運転領域にあるきには、過給圧調整部を過給圧増大側に制御すると共に供給通路に過給機下流の吸気系からの過給空気を供給することによって、内燃機関又は電動機で駆動される加圧空気供給手段を作動させる運転域を狭くし駆動力損失を低減して燃費悪化を防止できる。
【００４８】
請求項４の発明は、排気中に還元剤添加が行われ且つ過給圧が所定値未満で、内燃機関が無負荷運転領域以外にあるときに、更に、燃費算出手段によって加圧空気供給手段の作動による燃費よりも加圧空気供給手段の作動停止且つ過給圧調整手段を過給圧増大側への制御による燃費が向上する際に、過給圧調整部を過給圧増大側に制御すると共に供給通路に過給機のコンプレッサ下流の吸気系からの過給空気を供給することによって、内燃機関又は電動機で駆動される加圧空気供給手段を作動させる運転域を狭くし駆動力損失を低減して燃費悪化を防止できる。
【００４９】
請求項５の発明は、還元剤供給停止時に加圧空気供給手段からの不要な加圧空気の供給を停止して、過給機下流の吸気系から過給空気を供給することにより、内燃機関の駆動力損失或いは電動機の電力消費を低減して燃費悪化を防止する。なお、還元剤が尿素水の場合には、供給通路内への尿素水の還元剤の水分蒸発による尿素の固化を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関のＮＯｘ浄化装置とこれを装着するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のＮＯｘ浄化装置のエンジン制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】図１のＮＯｘ浄化装置のアシストエアの切換え制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１　　エンジン
２　　排気系
３　　エンジンＥＣＵ
４　　排気系ＥＣＵ
６　　ターボチャージャー
２３　　ＳＣＲ触媒
２２　　尿素水供給装置
２９　　三方切換弁
３１　　ブースト圧エア管
３４　　流量調整弁
３５　　エアコンプレッサ
ｒ１　　供給通路
ｑｕ　　運転状態相当の尿素水供給量
Ａｃ　　ターボ制御手段
Ｂ０　　添加制御手段
Ｂ１　　アシストエア切換え制御手段
Ｂ２　　燃費算出手段
Ｂ３　　尿素水供給検出手段
Ｉ　　吸気路
Ｔｃａ　　触媒温度
ＶＧα　　ターボ切換え信号
【図１】
2004011428.tif 000003
【図２】
2004011428.tif 000004
【図３】
2004011428.tif 000005