(57)【要約】【課題】使用する燃料の燃料性状によっては酸化触媒の性能が低下し、触媒の再生制御ができなくなる恐れがある。【解決手段】排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられる酸化触媒、および選択還元触媒と、内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出部と、燃料性状検出部が検出する燃料性状、および酸化触媒の性能低下に基づく限界運転時間を算出する酸化触媒限界時間算出部と、燃料性状検出部が検出する燃料性状、および選択還元触媒による生成物の量に基づく限界運転時間を算出する選択触媒限界時間算出部と、酸化触媒限界時間算出部、および選択触媒限界時間算出部のいずれか一方の算出する時間に基づき、酸化触媒および選択還元触媒の再生処理を開始するまでの内燃機関の運転時間を決定する制御部と、を備える。【選択図】図１
2016223318.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る酸化触媒、および選択還元触媒と、
前記内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出部と、
前記燃料性状検出部が検出する燃料性状、および前記酸化触媒の性能低下に基づく限界運転時間を算出する酸化触媒限界時間算出部と、
前記燃料性状検出部が検出する燃料性状、および前記選択還元触媒による生成物の量に基づく限界運転時間を算出する選択触媒限界時間算出部と、
前記酸化触媒限界時間算出部、および前記選択触媒限界時間算出部のいずれか一方が算出する時間に基づき、前記酸化触媒および前記選択還元触媒の再生処理を開始するまでの当該内燃機関の運転時間を決定する制御部と、を備える排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御部は、前記酸化触媒限界時間算出部が算出する時間、および前記選択触媒限界時間算出部が算出する時間のうち短い方の時間に基づき、前記運転時間を決定する、排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御部は、
前記燃料性状検出部が検出する燃料性状が所定の基準を満たす場合は、前記運転時間を所定の時間とし、
前記燃料性状検出部が検出する燃料性状が所定の基準を満たさない場合は、前記酸化触媒限界時間算出部、および前記選択触媒限界時間算出部のいずれか一方が算出する時間に基づき前記運転時間を決定する、排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記制御部は、前記酸化触媒限界時間算出部が算出する時間、および前記選択触媒限界時間算出部が算出する時間を比較し、前記酸化触媒限界時間算出部が算出する時間の方が短い場合は、前記酸化触媒限界時間算出部が算出する時間に基づき前記運転時間を決定し、前記選択触媒限界時間算出部が算出する時間の方が短い場合は、前記排気通路への尿素水噴射を開始する温度を上げ、前記酸化触媒限界時間算出部が算出する時間に基づき前記運転時間を決定する排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に使用される燃料には不純物が少ないことが望ましいが、不純物の少ない燃料の入手が困難な場合もある。このような燃料に含まれる不純物は、排気ガスの浄化に使用される還元剤と反応し、腐食性物質が生成されることがあり、近年、このような腐食性物質の生成を抑える技術の開発が進められている。特許文献１には、排気温度が所定の温度以下になると、腐食性物質の生成を防止するために状況に応じて還元剤の供給を停止する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４３２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている発明では、使用する燃料の燃料性状によっては酸化触媒の性能が低下し、選択還元触媒の再生ができなくなる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられる酸化触媒、および選択還元触媒と、内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出部と、燃料性状検出部が検出する燃料性状、および酸化触媒の性能低下に基づく限界運転時間を算出する酸化触媒限界時間算出部と、燃料性状検出部が検出する燃料性状、および選択還元触媒による生成物の量に基づく限界運転時間を算出する選択触媒限界時間算出部と、酸化触媒限界時間算出部、および選択触媒限界時間算出部のいずれか一方の算出する時間に基づき、酸化触媒および選択還元触媒の再生処理を開始するまでの内燃機関の運転時間を決定する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、内燃機関に供給される燃料の性状に基づき再生処理を開始するまでの内燃機関の運転時間を決定するので、選択還元触媒の再生ができなくなる恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】内燃機関システムの構成図
【図２】プログラムの機能ブロック図
【図３】燃料供給系の構成図
【図４】硫酸水素アンモニウムの生成量特性を示す図
【図５】酸化触媒の浄化率低下特性を示す図
【図６】プログラムの動作を示すフローチャート
【図７】第２の実施の形態における、内燃機関システムの構成図
【図８】温度条件マップを説明する図
【図９】生成量限度時間の再設定を説明する図
【図１０】第２の実施の形態における、プログラムの動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、図１〜６を参照して、本発明にかかる排気ガス浄化装置を備える内燃機関システムの第１の実施の形態を説明する。
図１は、内燃機関システムの構成図である。内燃機関システム１は、エンジン１００と、燃料供給系７０Ａと、ターボチャージャ８と、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒）３１を備える排気ガス浄化装置３０Ａと、還元剤供給系５０Ａと、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）６０とを備える。ＥＣＵ６０は、エンジン１００および排気ガス浄化装置３０Ａを制御し、後述する硫黄センサの測定値および再生制御の要否に関する判断結果を多機能マルチモニタ９０に表示する。
【０００９】
エンジン１００は４つのシリンダを備える。それぞれのシリンダには、後述するインジェクタ７６により燃料が噴射される。燃料はシリンダ内で燃焼され、排気が排気ガス浄化装置３０Ａに排出される。ただし、インジェクタ７６が燃料を噴射するタイミングによってはシリンダ内で燃料が燃焼されず、燃焼されなかった未燃燃料がそのまま排気ガス浄化装置３０Ａに排出される。
ターボチャージャ８は、エンジン１００の吸気通路に設置されるコンプレッサ８ａと、エンジン１００の排気通路に設置されるタービン８ｂとを備える。コンプレッサ８ａはタービン８ｂにより回転され、エンジン１００に圧縮空気を圧送する。タービン８ｂは、エンジン１００の排気により回転され、コンプレッサ８ａを回転させる。
【００１０】
排気ガス浄化装置３０Ａは、上流から順に、前段酸化触媒（以下、酸化触媒）３０と、ＳＣＲ触媒３１と、後段酸化触媒３２と、サイレンサー３３とを備える。酸化触媒３０は、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯを酸化できる触媒であり、たとえば、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属である。これらの貴金属の少なくとも１種類をチタニア、ジルコニア、アルミナなどに担持させ、ハニカム構造を有するコージェライトに上記チタニア等を保持させる。
上流から順に、酸化触媒３０、ＳＣＲ触媒３１を配置しているため、上流の酸化触媒３０によって一酸化窒素が酸化され二酸化窒素となり、この二酸化窒素が、下流のＳＣＲ触媒３１において還元される。
また、排気ガス中に、未燃燃料である炭化水素や一酸化炭素などが含まれると、酸化触媒３０はこれらを酸化する。酸化触媒３０が未燃燃料を酸化すると熱が発生し、排気ガスが昇温される。この昇温された排気ガスは下流のＳＣＲ触媒３１を昇温させ、ＳＣＲ触媒３１の表面に付着した物質を除去し、ＳＣＲ触媒３１を再生する。
【００１１】
排気ガス浄化装置３０Ａにはさらに、酸化触媒３０の上流の排気温度を検出する第一温度センサ４１と、ＳＣＲ触媒３１の上流の排気温度を検出する第二温度センサ４２とが設けられる。排気ガス浄化装置３０Ａにはさらに、ＳＣＲ触媒３１の上流の窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）の濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ４５と、ＳＣＲ触媒３１の下流のＮＯｘ濃度を検出する第三ＮＯｘセンサ４７と、後段酸化触媒３２の下流のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ４６とが設けられる。
【００１２】
還元剤供給系５０Ａは、尿素水を貯留する尿素水タンク５１と、排気ガス浄化装置３０Ａに尿素水を噴霧する尿素水噴射弁５２と、不純物を除去する尿素水フィルタ５３と、尿素水を尿素水タンク５１から尿素水噴射弁５２に圧送する尿素水ポンプ５４とを備える。尿素水噴射弁５２は、ＥＣＵ６０からの動作指令を受けると尿素水を排気ガス浄化装置３０Ａ内に噴射する。尿素水は、尿素水ポンプ５４により尿素水タンク５１から補充される。
【００１３】
ＥＣＵ６０は、エンジン１００の運転制御、触媒の再生制御、ユーザへの報知などを行う制御装置である。
ＥＣＵ６０は、制御部６１、および記憶部６２を備える。制御部６１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを備える。制御部６１のＣＰＵは、後述するプログラムをＲＡＭに展開して実行する。
記憶部６２は、不揮発性の記憶装置、たとえばＥＥＰＲＯＭである。記憶部６２には、触媒性能評価マップ６３と、腐食性物質生成マップ６４と、プログラム６６とが記憶される。触媒性能評価マップ６３は、燃料に含まれる硫黄濃度ごとに稼働時間と酸化触媒３０の浄化率との関係を示すものである。腐食性物質生成マップ６４は、燃料に含まれる硫黄濃度ごとに稼働時間と硫酸水素アンモニウムの生成量との関係を示すものである。触媒性能評価マップ６３と腐食性物質生成マップ６４の詳細は後述する。
図２は、プログラム６６が有する主な機能を示す機能ブロック図である。プログラム６６は、酸化触媒限界時間算出部６６ａと、選択触媒限界時間算出部６６ｂとを備える。酸化触媒限界時間算出部６６ａは、触媒性能評価マップ６３を参照し、硫黄濃度の条件と酸化触媒３０の浄化率の条件に基づき稼働時間を算出する。選択触媒限界時間算出部６６ｂは、腐食性物質生成マップ６４を参照し、硫黄濃度の条件と硫酸水素アンモニウムの生成量の条件に基づき稼働時間を算出する。図１に戻って説明を続ける。
ＥＣＵ６０は、プログラム６６をＲＡＭに展開して実行する。そのプログラムにより、検出した硫黄濃度に基づいて後述する演算を行い、その演算に基づき各種デバイスの制御を行う。
【００１４】
ＥＣＵ６０は、前述した排気ガス浄化装置３０Ａに設けられるセンサ、すなわち第一温度センサ４１、第二温度センサ４２、第一ＮＯｘセンサ４５、第二ＮＯｘセンサ４６、および第三ＮＯｘセンサ４７と接続される。ＥＣＵ６０には、これらの測定値が入力される。ＥＣＵ６０は、エンジン１００の各シリンダのインジェクタ７６、および後述する尿素水噴射弁５２と接続される。ＥＣＵ６０は、ＳＣＲ触媒３１の直前の温度が所定の温度ＴｍｐＪよりも高い場合に、後述する尿素水噴射弁５２に動作指令を出力する。
【００１５】
ＥＣＵ６０は、後述する硫黄センサ７２とも接続されている。ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２の測定する硫黄濃度が所定の濃度未満の場合には、一定の時間ごとに触媒の再生制御を行うが、硫黄濃度が所定の濃度以上の場合には、後述する手法により硫黄濃度に基づいて触媒の再生制御を行うまでの時間を決定する。
多機能マルチモニタ９０は、エンジン冷却温度表示計、燃料残量表示計、警告ランプ９３、アワーメータ９２、およびスピーカを備える。多機能マルチモニタ９０は、ＥＣＵ６０により制御される。
【００１６】
図３を参照して燃料供給系７０Ａの構成を説明する。
燃料供給系７０Ａは、燃料タンク７１と、燃料供給通路７１ａと、燃料戻り通路７１ｂと、燃料供給通路７１ａを通過する燃料の不純物を除去する燃料フィルタ７３ａと、燃料を燃料タンク７１からエンジン１００に供給する燃料ポンプ７４と、コモンレール７５と、インジェクタ７６とを備える。
燃料タンク７１には、エンジン１００で使用される燃料、たとえば軽油が貯留される。燃料タンク７１には、燃料性状の１つである硫黄の濃度を検出する硫黄センサ７２が設けられる。後述するように、硫黄センサ７２が検出する硫黄濃度が所定値を超えると、ＥＣＵ６０によりエンジン制御方法が切り替えられる。
【００１７】
燃料戻り通路７１ｂは、エンジン１００に供給した燃料の余剰分を燃料タンク７１に戻す通路である。燃料戻り通路７１ｂは、インジェクタ７６、コモンレール７５、および燃料ポンプ７４のタンク戻り側に各々接続される。
インジェクタ７６は、ＥＣＵ６０からの指令によりシリンダに燃料を噴射する。燃料噴射は、燃焼に適したタイミングで噴射する燃料メイン噴射と、燃料メイン噴射以降のタイミングで再度シリンダ内に燃料を噴射するポスト噴射とがある。燃料メイン噴射から大幅に遅らせたポスト噴射では、噴射された燃料がシリンダ内で燃焼されず、未燃燃料となる。この未燃燃料は排気ガス浄化装置３０Ａに排出され、前述のようにＳＣＲ触媒３１の再生を促進する。
【００１８】
（硫酸水素アンモニウム）
燃料に硫黄成分が含まれると、エンジン１００における燃料の燃焼により三酸化硫黄ＳＯ３が生成される。また、エンジン１００の負荷が少なく排気温度が低い場合、たとえば２５０℃以下の場合には、ＳＣＲ触媒３１による還元反応が緩やかに進行する。そのため、尿素水噴射弁５２から噴射された還元剤の一部が余剰となる。式１、および式２に示すように、余剰となった還元剤、すなわち尿素水から変換されたアンモニアＮＨ３と、排気ガス中の三酸化硫黄ＳＯ３とにより、硫酸水素アンモニウムＮＨ４ＨＳＯ４が排気ガス浄化装置３０Ａの内部に生成される。
【００１９】
２ＳＯ２  ＋  Ｏ２  →  ２ＳＯ３    ・・・・・・・・・（式１）
ＮＨ３  ＋  ＳＯ３  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＮＨ４ＨＳＯ４・・・（式２）
硫酸水素アンモニウムは、１５０℃〜３５０℃の範囲で液体の溶解塩となるため、強い腐食性を有する。このため、硫酸水素アンモニウムの生成量が増加すると排気管の内部を腐食させ悪影響を及ぼす。  
【００２０】
（腐食性物質生成マップ）
上述した硫酸水素アンモニウムの生成量が燃料に含まれる硫黄の濃度、および稼働時間と相関があることが知られている。
図４は、硫酸水素アンモニウムの生成量特性、すなわち、エンジン１００の稼働時間と硫酸水素アンモニウムの生成量との関係を示す図であり、横軸は稼働時間を、縦軸は硫酸水素アンモニウムの生成量を表している。同図４において、Ｄ３１〜Ｄ３３に示す直線は、燃料中の異物の多さ、すなわち硫黄濃度の高さによる硫酸アンモニウムの生成量の特性の変化を表している。Ｄ３１は硫黄濃度が低く、Ｄ３２、Ｄ３３の順に硫黄濃度が高い。予め設定した上限発生量Ｍｓを示す横線と、直線Ｄ３１〜Ｄ３３が交わる点の稼働時間を、順にＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３とする。
硫酸水素アンモニウムの生成量が上限発生量Ｍｓに達する稼働時間（以下、生成量限度時間）Ｔ２は、図４に示すように燃料に含まれる硫黄濃度により異なる。たとえば、硫酸水素アンモニウムの生成量特性が直線Ｄ３３で表される場合は、生成量限度時間Ｔ２は、直線Ｄ３３が上限発生量と交わる点の稼働時間であるＴ２３となる。
【００２１】
図４では３段階の硫酸水素アンモニウムの生成量特性が示されているが、腐食性物質生成マップ６４には３段階以上の細かい濃度ステップで硫酸水素アンモニウムの生成量特性が示されている。ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２によって検出した燃料中の硫黄濃度に対応する生成量限度時間Ｔ２を腐食性物質生成マップ６４に基づき算出する。
生成された硫酸水素アンモニウムは、排気ガス浄化装置３０Ａの雰囲気を高温にすることにより除去が可能である。すなわち、稼働時間が生成量限度時間Ｔ２に達するまでに雰囲気を高温にすることにより、生成された硫酸水素アンモニウムによる排気管の腐食を防止できる。
【００２２】
（触媒性能評価マップ）
前述のとおり、燃料に硫黄成分が含まれると、エンジン１００における燃料の燃焼により三酸化硫黄ＳＯ３が生成される。三酸化硫黄ＳＯ３が酸化触媒３０の表面に付着すると、三酸化硫黄ＳＯ３がバインダーとなって排気ガスに含まれる粒子状物質を補足するが、捕捉量が多くなると浄化性能（以下、浄化率）が低下し、酸化熱の発生量が減少して、酸化触媒３０による排気ガスの昇温が低くなる。酸化触媒３０の浄化率が低下すると、酸化触媒３０の下流に位置するＳＣＲ触媒３１が排気ガスを介して得られる熱量が減少し、ＳＣＲ触媒３１の温度が低下する。これにより、ＳＣＲ触媒３１の再生が妨げられる恐れがある。
【００２３】
上述した酸化触媒３０の浄化率の低下は、燃料に含まれる硫黄の濃度、およびエンジン１００の稼働時間と相関があることが知られている。以下、図５を用いてこれらの関係を説明する。
図５は、酸化触媒３０の浄化率低下特性、すなわち、稼働時間、硫黄濃度、及び、酸化触媒３０の浄化率の関係を示す図である。横軸は稼働時間を、縦軸は酸化触媒３０の浄化率を表している。同図５において直線Ｄ４１〜Ｄ４３は、燃料中の異物の多さ、すなわち硫黄濃度の濃さによる特性の変化を表している。Ｄ４１は硫黄濃度が低く、Ｄ４２、Ｄ４３の順に硫黄濃度が高い。ＳＣＲ触媒３１の再生制御を妨げる恐れがある酸化触媒３０の浄化率（以下、下限浄化率ＣＬ）を示す横線と、直線Ｄ４１〜Ｄ４３が交わる点の稼働時間を、順にＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、とする。
酸化触媒３０の浄化率が下限浄化率ＣＬ未満となる稼働時間（以下、浄化率限度時間）Ｔ１は、図５に示すように燃料に含まれる硫黄濃度により異なる。たとえば、硫酸水素アンモニウムの生成量特性が直線Ｄ４３で表される場合は、浄化率限度時間Ｔ１は、直線Ｄ４３が下限浄化率ＣＬと交わる点の稼働時間であるＴ１３となる。
【００２４】
図５では３段階の浄化率低下特性が示されているが、触媒性能評価マップ６３には３段階以上の細かい濃度ステップで酸化触媒３０の浄化率低下特性が示される。
前述したように、排気ガス浄化装置３０Ａの雰囲気を高温にすることにより酸化触媒３０から三酸化硫黄ＳＯ３を除去できるので、酸化触媒３０の浄化率低下は、排気ガス浄化装置３０Ａ内の雰囲気を高温にすることにより回復できる。すなわち、稼働時間が浄化率限度時間Ｔ１に達するまでに雰囲気を高温にすることにより、硫酸水素アンモニウムがＳＣＲ触媒３１の再生制御に与える悪影響を防止できる。
【００２５】
（再生制御）
前述したように、酸化触媒３０に付着する三酸化硫黄ＳＯ３、およびＳＣＲ触媒３１を含む排気ガス浄化装置３０Ａの内部に付着する硫酸水素アンモニウムは、排気ガス浄化装置３０Ａの内部を高温に保つことにより除去することができ、本明細書では、排気ガス浄化装置３０Ａの内部を高温にするためにＥＣＵ６０が行う処理を、再生制御と呼ぶ。
ＥＣＵ６０による再生制御は、以下のように行われる。
ＥＣＵ６０は、エンジン１００に負荷をかける制御を行いエンジン１００から排出される排気ガスの温度を上昇させるとともに、インジェクタ７６にポスト噴射を行わせる。前述のとおり、ポスト噴射により噴射された燃料はシリンダ内で燃焼されずに排気ガス浄化装置３０Ａに排出され、酸化触媒３０により酸化される。この酸化熱およびエンジン１００から排出される排気ガスの熱により排気ガス浄化装置３０Ａの内部が高温となる。そのため、酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１が再生され、硫酸水素アンモニウムが除去される。
ただしＥＣＵ６０は、排気ガス浄化装置３０Ａの内部が高温である場合にはエンジン１００に負荷をかける制御を行わない。排気ガス浄化装置３０Ａの内部が高温である場合とは、たとえば、第一温度センサ４１、および第二温度センサ４２が測定する温度の平均値が２００度を超える場合である。
【００２６】
（フローチャート）
図６は、ＥＣＵ６０が実行するプログラムの動作を示すフローチャートである。ＥＣＵ６０は、電源が投入されるとプログラムの実行を開始し、一連の処理を繰り返し実行する。なお、このプログラムは電源がオフされたときに終了する。以下で説明する各ステップの実行主体は、ＥＣＵ６０の制御部６１のＣＰＵである。
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２が検出する硫黄濃度を読み込み、ステップＳ２０２に進む。
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ６０は、タイマＴｈの計時をゼロから開始し、ステップＳ２０３に進む。
【００２７】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ６０は、ステップＳ２０１において読み込んだ硫黄濃度ＦＰが、所定の閾値よりも大きいか否かを判断する。閾値よりも大きいと判断する場合はステップＳ２０５に進み、閾値以下であると判断する場合はステップＳ２１２に進む。
ステップＳ２０５では、ＥＣＵ６０は、多機能マルチモニタ９０の警告ランプ９３およびスピーカを用いてオペレータに“燃料に含まれる硫黄濃度が濃い”旨の報知を行い、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ６０は、酸化触媒限界時間算出部６６ａを用いて浄化率限度時間Ｔ１を算出する。すなわち、触媒性能評価マップ６３を参照し、ステップＳ２０１において読み込んだ硫黄濃度に対応する浄化率限度時間Ｔ１を算出する。次にステップＳ２０７に進む。
【００２８】
ステップＳ２０７では、ＥＣＵ６０は、選択触媒限界時間算出部６６ｂを用いて生成量限度時間Ｔ２を算出する。すなわち、腐食性物質生成マップ６４を参照し、ステップＳ２０１において読み込んだ硫黄濃度に対応する生成量限度時間Ｔ２を算出する。次にステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８では、ＥＣＵ６０は、浄化率限度時間Ｔ１および生成量限度時間Ｔ２のうちの短い方の時間と、タイマＴｈがカウントする時間との大小関係を比較する。タイマＴｈがカウントする時間のほうが大きいと判断する場合はステップＳ２０９に進み、それ以外の場合はステップＳ２０８を再度実行する。
【００２９】
ステップＳ２０９では、ＥＣＵ６０は、酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１の再生制御を開始させる。すなわちＥＣＵ６０は、必要に応じてエンジン負荷を大きくするとともに、インジェクタ７６にポスト噴射を開始する指令、すなわち、再生制御を開始する指令を出力する。これにより、酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１の浄化率が回復するとともに、排気ガス浄化装置３０Ａに発生した硫酸水素アンモニウムが除去される。次にステップＳ２１０に進む。
【００３０】
ステップＳ２１０では、ＥＣＵ６０は、所定の時間待機してステップＳ２１１に進む。このステップＳ２１０において待機している時間が、酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１の再生制御が実行されている時間である。
ステップＳ２１１では、ＥＣＵ６０は、インジェクタ７６にポスト噴射を終了する指令を出力し、ステップＳ２１１ａに進む。
ステップＳ２１１ａでは、ＥＣＵ６０は、タイマＴｈの値を０にし、最初のステップＳ２０１に戻り、一連の処理を繰り返す。
燃料の硫黄濃度が所定の濃度以下である場合に実行されるステップＳ２１２では、ＥＣＵ６０は、タイマＴｈのカウントする時間が所定の時間よりも長いか否かを判断する。タイマＴｈのカウントする時間が、所定の時間よりも長いと判断する場合はステップＳ２０９に進み、所定値以下であると判断する場合はステップＳ２１２を再度実行する。この所定の時間は、実験に基づいて決定される。
【００３１】
（動作のまとめ）
酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１は、長時間の稼働により性能が低下するため、触媒の再生処理が必要であり、ＥＣＵ６０が再生制御を行う。再生制御は、その実行間隔により、一定時間ごとに実行する定期的再生制御と、燃料に含まれる硫黄濃度に基づき決定される時間ごとに実行する不定期再生制御とに分類される。
ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２の測定する硫黄濃度が所定の濃度以下であれば、定期的再生制御（図６のステップＳ２１２、Ｓ２０９〜Ｓ２１１）を行う。ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２の測定する硫黄濃度が所定の濃度より高ければ、不定期再生制御（図６のステップＳ２０６〜Ｓ２１１）を行う。
ＥＣＵ６０は、不定期再生制御では、浄化率限度時間Ｔ１および生成量限度時間Ｔ２を算出し、両者のうち短い時間を再生制御を行うまでの稼働時間とする。
【００３２】
上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）排気ガス浄化装置、すなわち内燃機関システム１は、エンジン１００の排気通路に設けられる酸化触媒３０、およびＳＣＲ触媒３１と、エンジン１００に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出部、すなわち硫黄センサ７２とを備える。内燃機関システム１はさらに、触媒性能評価マップ６３を参照することにより、燃料性状検出部が検出する燃料性状、および酸化触媒の性能低下に基づく限界運転時間を算出する酸化触媒限界時間算出部６６ａ（図６のステップＳ２０７）と、腐食性物質生成マップ６４を参照することにより、燃料性状検出部が検出する燃料性状、および選択還元触媒による生成物の量に基づく限界運転時間を算出する選択触媒限界時間算出部６６ｂ（図６のステップＳ２０６）と、酸化触媒限界時間算出部６６ａ、および選択触媒限界時間算出部６６ｂのいずれか一方が算出する時間に基づき、酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１の再生処理を開始するまでの内燃機関の運転時間を決定する制御部６１と、を備える。
以上のように構成された内燃機関システム１においてＥＣＵ６０は、エンジン１００に供給される燃料の燃料性状に基づき、再生処理を開始するまでの内燃機関の運転時間を決定する。そのため、酸化触媒３０およびＳＣＲ触媒３１の再生制御ができなくなる恐れがない。
【００３３】
（２）制御部６１は、酸化触媒限界時間算出部６６ａが算出する生成量限度時間Ｔ２、および選択触媒限界時間算出部６６ｂが算出する浄化率限度時間Ｔ１のうち短い方の時間に基づき、再生制御を行うまでの運転時間を決定する。
そのため、酸化触媒を用いた再生制御が可能であり、なおかつ生成された硫酸水素アンモニウムにより排気管が腐食しないという条件を同時に満たす、最大限に長い時間が経過してからＥＣＵ６０が再生制御を開始する。すなわち、内燃機関システム１に悪影響を生じさせず、なおかつ燃料の消費を抑制することができる。また、再生処理に伴う作業の中断なども少なくできる。
【００３４】
（３）制御部６１は、硫黄センサ７２が検出する硫黄濃度が所定の濃度よりも低い場合は、実験により求めた所定の時間ごとに再生制御を行う。ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２が検出する硫黄濃度が所定の濃度よりも高い場合は、酸化触媒限界時間算出部６６ａが算出する生成量限度時間Ｔ２、および選択触媒限界時間算出部６６ｂが算出する浄化率限度時間Ｔ１のいずれかの時間に基づき、再生制御を行うまでの運転時間を決定する。
一方、燃料性状がよい場合においても定期的に再生制御を行うようにしており、硫酸水素アンモニウムによる排気管の腐食をより確実に抑制することができる。
【００３５】
（４）内燃機関システム１は、報知を行う報知部、すなわち警告ランプ９３を備える。
ＥＣＵ６０は、硫黄センサ７２が検出する硫黄濃度が所定の濃度以上である場合に、警告ランプ９３を点滅させるとともにブザーを鳴らし、燃料性状が基準を満たさない旨の報知を行う。
そのため、ユーザに基準を満たさない燃料を使用していることを報知し、注意を促すことができる。注意とはたとえば、触媒の再生処理を開始するまでの時間間隔が短くなるので作業の効率が悪化すること、および再生処理を行う頻度が高くなるので燃料の消費量が増加することである。
【００３６】
上述した実施の形態は、以下のように変形してもよい。
（１）燃料タンク７１に貯蔵されている燃料の硫黄濃度を硫黄センサ７２を用いて測定したが、エンジン１００から排出される排気ガスに含まれる硫黄成分を測定し、燃料に含まれる硫黄濃度を推定してもよい。
（２）図６のステップＳ２０９〜Ｓ２１１における処理により、自動的に再生制御を実行したが、多機能マルチモニタ９０の警告ランプ９３を点滅させて再生制御を開始すべきことをユーザに報知してもよい。さらに、ユーザに報知してから所定の時間が経過した際に、ユーザによる再生制御が実行されていない場合に、ＥＣＵ６０が再生制御を実行させてもよい。
（３）ＥＣＵ６０は、再生制御においてインジェクタ７６にポスト噴射における噴射量を調整してもよい。たとえば、排気ガス浄化装置３０Ａの内部の温度が低いほど、ポスト噴射における噴射量を増加させてもよい。
（４）第１の実施の形態では燃料性状として硫黄濃度に注目したが、燃料性状はこれに限定されない。他の分子や化合物の濃度や含有量を評価してもよいし、複数の物質の濃度や含有量の組み合わせを評価してもよい。
（５）選択触媒限界時間算出部６６ｂは触媒性能評価マップ６３を用いて浄化率限度時間Ｔ１を算出し、酸化触媒限界時間算出部６６ａは腐食性物質生成マップ６４を用いて生成量限度時間Ｔ２を算出した。制御部６１は、浄化率限度時間Ｔ１および生成量限度時間Ｔ２を、内燃機関システム１の排気温度、排気流量、および外気温度に基づき補正してもよい。ＥＣＵ６０は、補正した浄化率限度時間Ｔ１および生成量限度時間Ｔ２を用いてプログラムを実行してもよい。
（６）酸化触媒限界時間算出部６６ａは、触媒性能評価マップ６３に代えて、触媒性能評価マップ６３を近似した関数を用いて浄化率限度時間Ｔ１を算出してもよい。選択触媒限界時間算出部６６ｂは、腐食性物質生成マップ６４に代えて、腐食性物質生成マップ６４を近似した関数を用いて生成量限度時間Ｔ２を算出してもよい。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図７〜１０を参照して、本発明にかかる排気ガス浄化装置を備える内燃機関システムの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、前述のＴ１とＴ２の大きさを比較し、どちらが大きいかにより異なる処理を行う点が第１の実施の形態と主に異なる。
【００３８】
（構成）
第２の実施の形態における内燃機関システム１の構成は、第１の実施の形態と比較して、ＥＣＵのＲＯＭに記憶されているデータが主に異なる。図７に示すように、第２の実施の形態において、ＥＣＵ６０ａの記憶部６２ａには、温度条件マップ６５がさらに記憶されている。以下でフローチャートを用いて説明するように、ＥＣＵ６０ａの記憶部６２ａに保存されているプログラム６６ｃも第１の実施の形態と異なる。
【００３９】
（温度条件マップ）
図８は、温度条件マップ６５、すなわち硫酸水素アンモニウムが発生する排気温度と燃料性状との関係を示す図である。横軸は、燃料に含まれる硫黄濃度を表し、右に進むほど濃度が高い。縦軸はＳＣＲ触媒３１の直前の温度、すなわち第二温度センサ４２により測定される温度を表し、上に進むほど温度が高い。図８に示す右肩上がりの曲線７０１は、硫酸水素アンモニウムの発生境界を示している。この曲線７０１で上下に２分される領域のうち、下の領域は、硫酸水素アンモニウムが発生するための温度および硫黄濃度の条件を満たすが、上の領域は、硫酸水素アンモニウムが発生するための温度および硫黄濃度の条件を満たさない。
【００４０】
前述のとおり、硫酸水素アンモニウムは燃料に含まれる硫黄成分と、余剰の還元剤が反応して生成されるので、そもそも還元剤を供給しなければ硫酸水素アンモニウムは生成されない。すなわち、図８の曲線７０１で２分される領域のうち、下の領域に該当する場合であっても還元剤を供給しないことにより硫酸水素アンモニウムの生成を概ね回避できる。しかし、排気ガス浄化装置３０Ａの内部は温度が必ずしも均一ではないため、温度センサから離れた場所の温度が温度センサ付近よりも低い可能性があり、硫酸水素アンモニウムがある程度生成されることは避けられない。
図８において、Ｄ１０は燃料に含まれる硫黄濃度の正常値の上限である。温度Ｔｍｐ１は、硫黄濃度がＤ１０の場合に硫酸水素アンモニウムが発生しない下限の温度である。ＥＣＵ６０ａは、第二温度センサ４２により測定される温度がＴｍｐ１以上である場合に、尿素水噴射弁５２に還元剤の噴射指令を出力する。
【００４１】
ここで、燃料に含まれる硫黄濃度がＤ１０よりも高濃度のＤ２０である場合を考えると、硫酸水素アンモニウムが発生しない下限の温度Ｔｍｐ２は温度Ｔｍｐ１よりも高温である。すなわち、硫黄濃度が正常値の場合と同様に、温度Ｔｍｐ１以上の場合に尿素水噴射弁５２に還元剤の噴射指令を出力すると、温度がＴｍｐ１〜Ｔｍｐ２の範囲では硫酸水素アンモニウムが生成される。そのため、温度がＴｍｐ２以上の場合にＥＣＵ６０ａが尿素水噴射弁５２に還元剤の噴射指令を出力することで、硫酸水素アンモニウムの生成を概ね回避できる。
【００４２】
（生成量限度時間Ｔ２の再設定）
第１の実施の形態では上限生成量は一定であったが、第２の実施の形態では変更可能である。図９は、上限生成量の変更に伴う生成量限度時間Ｔ２の変更を示す概念図である。図９は、図４に示した硫酸水素アンモニウムの生成量特性に加筆したものである。
図９に示すように、硫酸水素アンモニウムの生成量特性が直線Ｄ３３で表される場合に、上限生成量がＭｓからΔｍ小さいＭｈに変更されると、生成量限度時間Ｔ２は、Ｔ２３からＴ２３ａへと短くなる。すなわち、上限生成量が変更されると、対応する生成量限度時間も変化する。
【００４３】
（フローチャート）
図１０は、第２の実施の形態においてＥＣＵ６０ａが実行するプログラム６６ｃの動作を表すフローチャートである。第１の実施の形態と同様に、電源が投入されるとＥＣＵ６０ａはプログラムの実行を開始し、一連の処理を繰り返し実行する。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０７、およびステップＳ２０９〜Ｓ２１２の動作は、第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００４４】
ステップＳ２０７の次にステップＳ３０１に進む。
ステップＳ３０１において、ＥＣＵ６０ａは、時間Ｔ１と時間Ｔ２を比較する。時間Ｔ１が時間Ｔ２よりも長いと判断する場合はステップＳ３０２に進み、時間Ｔ１が時間Ｔ２以下であると判断する場合はステップＳ３０６に進む。
ステップＳ３０２において、ＥＣＵ６０ａは、温度条件マップ６５を用いて、ステップＳ２０１において読み込んだ硫黄濃度に対応する噴射開始温度、すなわちＴｍｐ２を算出し、ステップＳ３０３に進む。ここで、Ｓ２０１が肯定判定されていることから硫黄濃度は通常よりも高くなっており、排気ガス浄化装置３０Ａ内は硫酸水素アンモニウムが発生しやすい環境となっているため、硫酸水素アンモニウムの発生するトリガとなる尿素水の噴射開始温度を上げ、尿素水の噴射を抑えることにより、硫酸水素アンモニウムの発生を抑えることができる。
【００４５】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ６０ａは、尿素水噴射弁５２に動作指令を出力するか否かを決定する温度条件であるＴｍｐＪに、ステップＳ３０２において算出したＴｍｐ２を代入する。次にステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ６０ａは、タイマＴｈがカウントする時間がステップＳ２０６において算出した時間Ｔ１を経過しているか否かを判断する。タイマＴｈがカウントする時間がまだ時間Ｔ１に達していないと判断する場合はステップＳ３０３に戻り、すでに時間Ｔ１を経過していると判断する場合はステップＳ３０５に進む。
ステップＳ３０５において、ＥＣＵ６０ａは、ＴｍｐＪに通常の閾値であるＴｍｐ１を代入し、ステップＳ２０９に進む。換言すると、Ｔ１がＴ２よりも大きい場合、尿素水噴射開始温度を通常よりも高く保ち、硫酸水素アンモニウムの発生原因の一つとなる尿素水の噴射を抑えることにより、硫酸水素アンモニウムの発生を抑えつつ、Ｔ１までエンジンを稼働させることができる。
【００４６】
Ｔ２がＴ１以上である場合に実行されるステップＳ３０６において、ＥＣＵ６０ａは、上限発生量をＭｓからΔｍ減少させたＭｈとして、腐食性物質生成マップ６４を用いて再度、生成量限度時間Ｔ２を算出する。次にステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０７において、ＥＣＵ６０ａは、ステップＳ３０６において更新したＴ２とステップＳ２０６において算出したＴ１とを比較する。Ｔ２がＴ１以下であると判断する場合はステップＳ３０９に進み、Ｔ２がＴ１より大きいと判断する場合はステップＳ３０８に進む。
【００４７】
ステップＳ３０８において、ＥＣＵ６０ａは、ステップＳ３０６において用いられるΔｍの値を増加させてステップＳ３０６に戻る。
ステップ３０６に戻った後、ＭｓからΔＭ分を再び減少させ、Ｔ２を算出する。この一連の流れを、Ｔ１＝Ｔ２となるまで繰り返し、Ｔ１＝Ｔ２となったら、ステップＳ３０９に進む。
ステップＳ３０９において、ＥＣＵ６０ａは、タイマＴｈがカウントする時間がステップＳ３０６において更新した生成量限度時間Ｔ２を経過しているか否かを判断する。タイマＴｈがカウントする時間がまだ生成量限度時間Ｔ２に達していないと判断する場合はステップＳ３０９に戻り、すでに生成量限度時間Ｔ２を経過していると判断する場合はステップＳ２０９に進む。
換言すると、Ｔ２がＴ１以下の場合、Ｔ２の時間をＴ１と同一とし、エンジンの稼働時間をＴ２に保つ処理を行うことにより、実質的に最初の演算時のＴ１、Ｔ２のうち短い方の時間（すなわち、Ｔ１）分だけエンジンを稼働させることにより、硫酸水素アンモニウムの生成を抑えつつ、酸化触媒の劣化を防ぐ。
【００４８】
前述のとおりＥＣＵ６０ａは、本フローチャートにより動作が表されるプログラム６６ｃとは独立して、尿素水噴射弁５２への噴射指令の出力判断を行っている。すなわち、第二温度センサ４２が測定する温度が温度ＴｍｐＪよりも高い場合には、尿素水噴射弁５２に噴射指令を出力する。通常はＴｍｐＪには図８において説明したＴｍｐ１が代入されている。上記説明したステップＳ３０３ではＴｍｐ１よりも温度が高いＴｍｐ２がＴｍｐＪに代入される。ＥＣＵ６０ａは平時の閾値であるＴｍｐ１よりも高い閾値を上回らなければ、尿素水噴射弁５２に噴射指令を出力しない。
【００４９】
上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）制御部６１は、酸化触媒限界時間算出部６６ａが算出する時間、および選択触媒限界時間算出部６６ｂが算出する時間を比較する。酸化触媒限界時間算出部６６ａが算出する時間の方が短い場合は、酸化触媒限界時間算出部６６ａが算出する時間に基づき運転時間を決定し、選択触媒限界時間算出部６６ｂが算出する時間の方が短い場合は、排気通路、すなわち排気ガス浄化装置３０Ａへの尿素水噴射を開始する温度であるＴｍｐＪを高くし、酸化触媒限界時間算出部６６ａが算出する時間に基づき運転時間を決定する。
浄化率限度時間Ｔ１が生成量限度時間Ｔ２よりも長い場合は、ＥＣＵ６０ａが尿素水噴射弁５２に噴射指令を出力する条件である排気ガス浄化装置３０Ａの内部の温度を、硫黄センサ７２の測定する硫黄濃度に基づいて通常よりも高く設定し、硫酸水素アンモニウムの発生原因の一つとなる尿素水の噴射を抑えることにより、硫酸水素アンモニウムの発生を抑制する。そのため、エンジン１００の運転時間が生成量限度時間Ｔ２を超過しても、硫酸水素アンモニウムの発生量が上限発生量を超えない。すなわち、より長い時間にわたって再生制御を行うことなくエンジン１００を運転することができる。
【００５０】
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  …  内燃機関システム（排気ガス浄化装置）
１ａ…  内燃機関システム（排気ガス浄化装置）
３０  …  酸化触媒
３１  …  選択還元触媒
６１  …  制御部
６６ａ  …  酸化触媒限界時間算出部
６６ｂ  …  選択触媒限界時間算出部
７２  …  硫黄センサ（燃料性状検出部）
９３  …  警告ランプ（報知部）
１００  …  エンジン（内燃機関）
【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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【図７】
2016223318.tif 000009
【図８】
2016223318.tif 000010
【図９】
2016223318.tif 000011
【図１０】
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