(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のＮＯｘを還元するのに適したＮＯｘ還元触媒を機関排気通路内に配置し、該ＮＯｘ還元触媒にアンモニア発生化合物を含む液体を供給するようにした内燃機関の排気浄化装置において、酸素過剰のもとでアンモニアを窒素に酸化するのに適したアンモニア酸化触媒をＮＯｘ還元触媒内又はＮＯｘ還元触媒下流の排気通路内に配置し、前記アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあるか否かを判断して該アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあると判断されたときには、ＮＯｘ還元触媒へのＮＯｘ流入量に対する前記アンモニア発生化合物の供給量の当量比が１よりも大きくなるように前記液体の供給量を制御し、アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にないと判断されたときには前記当量比が１以下になるように前記液体の供給量を制御するようにした内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあると判断されたときに前記当量比が１よりも大きくかつ５以下になるように前記液体の供給量を制御する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記アンモニア発生化合物が尿素であり、アンモニア発生化合物を含む液体が尿素水溶液である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記アンモニア酸化触媒がゼオライトを具備した請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【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浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のＮＯx を還元するのに適したＮＯx 還元触媒を機関排気通路内に配置し、ＮＯx 還元触媒に尿素水溶液を供給し、ＮＯx 還元触媒へのＮＯx 流入量を求めてＮＯx 流入量に対する尿素の供給量の当量比が１となるように尿素水溶液の供給量を制御する内燃機関の排気浄化装置が公知である（実開平３−１２９７１２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、当量比を正確に１に一致させたとしてもＮＯx 還元触媒に流入する全てのＮＯx を還元できるわけではなく、ＮＯx 還元率を増大させる余地はある。一方、本願発明者によれば、当量比を１よりも大きくするとＮＯx 還元率が増大し、このとき当量比を大きくするにつれてＮＯx 還元率が増大することが判明している。言い換えると、ＮＯx 還元触媒に流入するＮＯx 量に対して過剰の尿素水溶液を供給すれば、極めて高いＮＯx 還元率を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、尿素水溶液を過剰に供給するとＮＯx 還元触媒から多量のアンモニアが排出され、従ってＮＯx 還元率を増大させるためにはＮＯx 還元触媒から排出されるアンモニアを処理する必要がある。
従って、本発明の目的は大気中に排出されるアンモニア量を低減しつつＮＯx 浄化率を高めることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のＮＯｘを還元するのに適したＮＯｘ還元触媒を機関排気通路内に配置し、ＮＯｘ還元触媒にアンモニア発生化合物を含む液体を供給するようにした内燃機関の排気浄化装置において、酸素過剰のもとでアンモニアを窒素に酸化するのに適したアンモニア酸化触媒をＮＯｘ還元触媒内又はＮＯｘ還元触媒下流の排気通路内に配置し、前記アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあるか否かを判断して該アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあると判断されたときには、ＮＯｘ還元触媒へのＮＯｘ流入量に対する前記アンモニア発生化合物の供給量の当量比が１よりも大きくなるように前記液体の供給量を制御し、アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にないと判断されたときには前記当量比が１以下になるように前記液体の供給量を制御するようにしている。即ち１番目の発明では、アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあるときにＮＯｘ還元触媒に過剰のアンモニア発生化合物が供給されるのでＮＯｘ還元率が高く維持され、このときＮＯｘ還元触媒から排出される過剰のアンモニアはアンモニア酸化触媒で酸化され、従って大気中に排出されるのが阻止される。
【０００７】
また２番目の発明によれば１番目の発明において、前記アンモニア酸化触媒の温度が最適温度範囲内にあると判断されたときに前記当量比が１よりも大きくかつ５以下になるように前記液体の供給量を制御している。
また３番目の発明によれば１番目の発明において、前記アンモニア発生化合物が尿素であり、アンモニア発生化合物を含む液体が尿素水溶液である。
また４番目の発明によれば１番目の発明において、前記アンモニア酸化触媒がゼオライトを具備している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式機関にも適用することができる。
図１を参照すると、１は機関本体、２は燃焼室、３は燃焼室２内に燃料を直接噴射する電気制御式燃料噴射弁、４は吸気弁、５は吸気ポート、６は排気弁、７は排気ポートを夫々示す。吸気ポート５は対応する吸気枝管８を介してサージタンク９に連結され、サージタンク９は吸気ダクト１０を介してエアクリーナ１１に連結される。吸気ダクト１０内にはステップモータ１２により駆動されるスロットル弁１３が配置される。
【０００９】
一方、排気ポート７は排気マニホルド１４を介して触媒１５を収容したケーシング１６の入口部に連結され、ケーシング１６の出口部は排気管１７を介して触媒１８を内蔵したケーシング１９に連結される。ケーシング１９の出口部は排気管２０を介して触媒２１を内蔵したケーシング２２の入口部に連結され、ケーシング２２の出口部は排気管２３に連結される。本実施例では触媒１５は酸化機能を有する触媒、例えば酸化触媒又は三元触媒からなり、触媒１８は酸素過剰のもとでアンモニアにより排気ガス中のＮＯx を還元するのに適したＮＯx 還元触媒からなり、触媒２１は酸素過剰のもとでアンモニアを窒素Ｎ2 に酸化するのに適したアンモニア酸化触媒からなる。
【００１０】
図１に示す実施例では、ＮＯx 還元触媒１８としてチタニアを担体とし、この担体上に酸化バナジウムを担持した触媒Ｖ2 Ｏ5 ／ＴｉＯ2 （以下、バナジウム・チタニア触媒という）、又はゼオライトを担体とし、この担体上に銅Ｃｕを担持した触媒Ｃｕ／ＺＳＭ５（以下、銅ゼオライト触媒という）が用いられる。一方、アンモニア酸化触媒２１として銅ゼオライト触媒、又はゼオライト担体上に白金Ｐｔ及び銅Ｃｕを担持した触媒（以下、白金・銅ゼオライト触媒という）、もしくは銅ゼオライト触媒と白金・銅ゼオライト触媒との組み合わせが用いられる。
【００１１】
各燃料噴射弁３は燃料リザーバいわゆるコモンレール（図示しない）を介して電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ（図示しない）に接続される。コモンレールにはコモンレール内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ（図示しない）が取付けられており、燃料圧センサの出力信号に基づいてコモンレール内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプの吐出量が制御される。
【００１２】
さらに、排気管１７には供給装置２４が接続されている。この供給装置２４はアンモニアを発生するアンモニア発生化合物を含む液体を収容したタンク２５と、供給導管２６と、供給ポンプ２７と、電磁制御式流量制御弁２８とを具備する。タンク２５内に貯えられているアンモニア発生化合物を含む液体はこれら供給導管２６、供給ポンプ２７、及び電磁制御式流量制御弁２８を介して排気管１７内に供給される。
【００１３】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）３５、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具備する。機関本体１には機関冷却水温を検出するための水温センサ３８が取付けられ、この水温センサ３８は機関冷却水温を表す出力電圧を発生する。スロットル弁１３上流の吸気ダクト１０内には吸入空気質量流量を検出するための吸入空気量センサ３９が配置され、この吸入空気量センサ３９は吸入空気質量流量を表す出力電圧を発生する。排気管２０内には排気管２０内を流れる排気ガスの温度を検出するための温度センサ４０が配置され、この温度センサ４０はこの排気ガス温を表す出力電圧を発生する。この排気ガス温はＮＯx 還元触媒１８の温度を表しており、以下ＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣと称する。また、排気管２３内には排気管２３内を流れる排気ガスの温度を検出するための温度センサ４１が配置され、この温度センサ４１はこの排気ガス温を表す出力電圧を発生する。この排気ガス温はアンモニア酸化触媒２１の温度を表しており、以下アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣと称する。また、アクセルペダル（図示しない）の踏み込み量を検出するための踏み込み量センサ４２が設けられ、この踏み込み量センサ４２は踏み込み量を表す出力電圧を発生する。これらセンサ３８，３９，４０，４１，４２の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器４３を介して入力ポート３６に入力される。さらに、機関回転数を検出するための回転数センサ４４が入力ポート３６に接続される。この回転数センサ４４は機関回転数を表す出力パルスを発生する。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路４５を介して燃料噴射弁３、ステップモータ１２、ポンプ２７、及び流量制御弁２８に接続される。
【００１４】
さて、前述したようにＮＯx 還元触媒１８上流の排気管１７内にはアンモニア発生化合物を含む液体が供給される。アンモニアを発生しうるアンモニア発生化合物については種々の化合物が存在し、従ってアンモニア発生化合物として種々の化合物を用いることができる。本発明による実施例ではアンモニア発生化合物として尿素（ＣＯ（ＮＨ2 ）2 ）を用いており、アンモニア発生化合物を含む液体として尿素水溶液を用いている。従って以下、ＮＯx 還元触媒１８上流の排気管１７内に尿素水溶液を供給する場合を例にとって本発明を説明する。
【００１５】
過剰酸素を含んでいる排気ガス中に尿素水溶液を供給すると排気ガス中に含まれるＮＯはＮＯx 還元触媒１８上において尿素ＣＯ（ＮＨ2 ）2 から発生するアンモニアＮＨ3 により還元される（例えば４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ）。
この場合のアンモニア発生メカニズムについては必ずしも明らかにされていない。しかしながら、少なくとも次の二つのメカニズムが存在しているものと考えられている。即ち、その一つ目は排気通路内又はＮＯx 還元触媒１８内における尿素の熱分解によるものである。また、二つ目は尿素の形態変化に伴うものである。詳しく説明すると、尿素はほぼ１３２℃においてビウレットに変化し、ビウレットはほぼ１９０℃においてシアヌル酸に変化し、シアヌル酸はほぼ３６０℃においてシアン酸又はイソシアン酸に変化する。このような温度上昇による形態変化の過程で少しずつアンモニアが発生するものと考えられている。
【００１６】
いずれにしてもＮＯx 還元触媒１８において流入するＮＯx は尿素から発生するアンモニアＮＨ3 によって還元される。
この場合、上述の反応式からわかるようにＮＯx とアンモニアとは理論上、等モルで反応する。従って、理論上はＮＯx 還元触媒１８へのＮＯx 流入量に対する尿素の供給量の当量比が１となるように尿素水溶液の供給量を制御すれば、ＮＯx 還元触媒１８に流入する全てのＮＯx を窒素Ｎ2 まで還元できることになる。
【００１７】
しかしながら、冒頭で述べたように当量比を正確に１に一致させても実際には、必ずしも全てのＮＯx を還元することはできない。
一方、図２に示されるように、当量比を１よりも大きくするとＮＯx 浄化率ＥＦＦが増大し、このとき当量比を大きくするにつれてＮＯx 浄化率ＥＦＦが増大する。言い換えると、ＮＯx 還元触媒１８へのＮＯx 流入量に対して過剰の尿素水溶液を供給すれば、極めて高いＮＯx 浄化率を得ることができる。
【００１８】
しかしながら、図２に示されるように尿素水溶液を過剰に供給するとＮＯx 還元触媒１８からアンモニアが排出され、このアンモニア排出量Ｑ（ＮＨ3 ）は当量比を大きくするにつれて増大する。従ってＮＯx 浄化率を増大させるためにはＮＯx 還元触媒１８から排出されるアンモニアを処理する必要がある。
そこで本発明による実施例では、ＮＯx 還元触媒１８下流の排気通路内にアンモニア酸化触媒２１を設け、このアンモニア酸化触媒２１において過剰のアンモニアを酸化除去するようにしている。即ち、アンモニア酸化触媒２１では酸素過剰であると、まず流入するアンモニアの一部からＮＯが生成される（４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ）。このようにして生成されたＮＯは次いで残りのアンモニアと反応する（４ＮＨ3 ＋４ＮＯ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ）。このような逐次反応によりアンモニアが完全に除去され、大気中に放出されるのが阻止される。
【００１９】
従って、本発明による実施例では、アンモニア酸化触媒２１をＮＯx 還元触媒１８下流の排気通路内に配置し、ＮＯx 還元触媒１８へのＮＯx 流入量に対する尿素の供給量の当量比が１よりも大きくなるように尿素水溶液の供給量を制御しているということになる。このようにすると、ＮＯx 浄化率を極めて高く維持しつつ大気中にアンモニアが放出されるのを阻止できる。また、当量比の正確の正確な制御が必要ないので尿素水溶液の供給量の制御を簡素化できる。
【００２０】
この場合、アンモニアの逐次反応を良好に生じせしめるためにはアンモニアをアンモニア酸化触媒２１内に保持しておくのが好ましい。一方、ゼオライトは優れたアンモニア保持能力を有している。従って、アンモニア酸化触媒２１としてゼオライトを具備した触媒が好ましい。
ところが、アンモニア酸化触媒２１のアンモニア除去能力にも限界があるので、当量比の上限も定めるべきである。この場合、好ましくは当量比が１よりも大きくかつ５以下となるように尿素水溶液の供給量が制御され、更に好ましくは当量比が２以上かつ５以下となるように尿素水溶液の供給量が制御される。
【００２１】
しかしながら、アンモニア酸化触媒２１のアンモニア除去能力はアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣにも依存する。図３はアンモニアを含みかつＮＯx を含まないモデルガスを供給した場合のアンモニア酸化触媒２１の浄化率ＥＡＮを表している。ここで浄化率ＥＡＮはアンモニア酸化触媒２１へのアンモニア流入量と、アンモニア酸化触媒２１からのアンモニア流出量及びＮＯx 流出量とに基づいて算出される。図３に示されるように、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが低いときには浄化率ＥＡＮは低くなっている。これはアンモニア酸化触媒２１が活性状態にないためであると考えられる。アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが高くなると浄化率ＥＡＮは次第に高くなり、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが下限しきい値ＴＬよりも高くなると許容最低浄化率ＬＬよりも高くなる。
【００２２】
さらにアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが高くなると浄化率ＥＡＮはほぼ１００％に維持される。さらにアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが高くなると浄化率ＥＡＮは次第に低下し、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが上限しきい値ＴＵよりも高くなると許容最低浄化率ＬＬよりも低くなる。これは上述の逐次反応のうち後段のアンモニア酸化反応に比べて前段のＮＯ生成反応が活発になり、その結果多量のＮＯが排出されるためであると考えられている。
【００２３】
そこで、浄化率ＥＡＮが許容最低浄化率ＬＬよりも高くなるアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣの範囲を最適温度範囲と称すると、本発明による実施例では、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にあるか否かを判断してアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にあると判断されたときには当量比が２以上５以下なるように尿素水溶液の供給量を制御し、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にないと判断されたときには当量比が１になるように尿素水溶液の供給量を制御している。
【００２４】
アンモニア酸化触媒２１の浄化率ＥＡＮが高いということは当量比を大きくしてもアンモニア酸化触媒２１で十分にアンモニアを浄化できることを示している。そこで本発明による実施例では、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にあるときにおいて、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが高いときには低いときに比べて当量比が大きくなるように尿素水溶液の供給量を制御している。言い換えると、当量比がアンモニア酸化触媒２１の浄化率ＥＡＮに比例するように尿素水溶液の供給量が制御される。
【００２５】
次に、図４に示すルーチンを参照して供給装置２４からの尿素水溶液の供給量ＱＬの算出方法について詳細に説明する。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
図４を参照するとまず、ステップ１００では図５のマップから、単位時間当たりのＮＯx 還元触媒１８へのＮＯx 流入量に対する尿素の当量ＱＥが算出される。単位時間当たりのＮＯx 流入量は機関負荷を表すＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣが高くなるにつれて増大し、吸入空気量Ｇａが大きくなるにつれて増大する。従って、尿素の当量ＱＥもＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣが高くなるにつれて増大し、吸入空気量Ｇａが大きくなるにつれて増大する。この尿素の当量ＱＥは予め実験により求められており、ＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣ及び吸入空気量Ｇａの関数として図５に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２６】
続くステップ１０１では、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲（図３）内にあるか否かが判別される。アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にないときには次いでステップ１０２に進み、目標となる当量比を表す増量係数ＫＩが１．０とされる。次いでステップ１０４に進む。これに対しアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にあるときには次いでステップ１０３に進み、図６のマップから増量係数ＫＩが算出される。この場合の増量係数ＫＩは上述したようにかつ図６に示されるように、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣに依存しかつ浄化率ＥＡＮ（図３）に比例する。この増量係数ＫＩはアンモニア酸化触媒温度ＴＡＣの関数として図６に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。次いでステップ１０４に進む。ステップ１０４では当量ＱＥに増量係数ＫＩを乗算することにより尿素の基本供給量ＱＢが算出される（ＱＢ＝ＱＥ・ＫＩ）。この基本供給量ＱＢは実際の当量比を目標となる当量比にするのに必要な尿素の供給量を表している。
【００２７】
続くステップ１０５からステップ１０９まではＮＯx 還元触媒１８の貯蔵・放出機能のために必要となる尿素の基本供給量ＱＢの補正部分である。即ち、上述のように構成されるＮＯx 還元触媒１８は尿素又はアンモニアの貯蔵・放出機能を有することが判明している。この貯蔵・放出メカニズムについては明らかにされていないが、尿素の形で吸着され、アンモニアの形で脱離するものと考えられている。なお、アンモニアの形で吸着され、或いは尿素の形で放出された後にアンモニアに転換されるという考え方もある。
【００２８】
このようにＮＯx 還元触媒１８が貯蔵・放出機能を有する場合、尿素を基本供給量ＱＢだけ供給すると、ＮＯx 還元触媒１８内に尿素が貯蔵されるときにはＮＯx 還元のために必要なアンモニアが不足し、ＮＯx 還元触媒１８から尿素がアンモニアの形で放出されるときにはアンモニアが過度に過剰になる。そこで本発明による実施例では、ＮＯx 還元触媒１８への尿素貯蔵量及びＮＯx 還元触媒１８からの尿素放出量を推定し、これら尿素貯蔵量及び尿素放出量に基づいて基本供給量ＱＢを補正するようにしている。
【００２９】
さらに詳細に説明する。ＮＯx 還元触媒１８内に貯蔵されている全尿素量を積算尿素貯蔵量ＳＱ、積算尿素貯蔵量ＳＱに対する単位時間当たりにＮＯx 還元触媒１８から放出される尿素量の割合を放出係数ＫＲ（＜１．０）、単位時間当たりの尿素の供給量に対する単位時間当たりにＮＯx 還元触媒１８に貯蔵される尿素量の割合を貯蔵係数ＫＳ（＜１．０）で表すとすると、単位時間当たりにＮＯx 還元触媒１８から放出される尿素量は概略的にはＳＱ・ＫＲで表される。即ち、ＳＱ・ＫＲだけ過剰となるので単位時間当たりの尿素の供給量ＱはＱＢ−ＳＱ・ＫＲとすべきである。この場合、単位時間当たりにＮＯx 還元触媒１８に貯蔵される尿素量は概略的には（ＱＢ−ＳＱ・ＫＲ）・ＫＳで表され、従って（ＱＢ−ＳＱ・ＫＲ）・ＫＳだけ不足する。
【００３０】
従って、単位時間当たりに供給すべき尿素量Ｑは次式で表される。
Ｑ＝（ＱＢ−ＳＱ・ＫＲ）＋（ＱＢ−ＳＱ・ＫＲ）・ＫＳ
＝（ＱＢ−ＳＱ・ＫＲ）・（１＋ＫＳ）
次に、積算尿素貯蔵量ＳＱの算出方法について説明する。前回の処理サイクルにおける積算尿素貯蔵量ＳＱ及び単位時間当たりの尿素の供給量ＱをそれぞれＳＱＯＬＤ、ＱＯＬＤで表すとすると、前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでにＮＯx 還元触媒１８に貯蔵された尿素量は概略的にはＱＯＬＤ・ＫＳで表される。また、前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでにＮＯx 還元触媒１８から放出された尿素量は概略的にはＳＱＯＬＤ・ＫＲで表される。従って、今回の処理サイクルにおける積算尿素貯蔵量ＳＱは次式で表されることになる。
【００３１】
ＳＱ＝ＳＱＯＬＤ＋ＱＯＬＤ・ＫＳ−ＳＱＯＬＤ・ＫＲ
再び図４を参照すると、ステップ１０５では図７のマップから貯蔵係数ＫＳが算出される。貯蔵係数ＫＳはＮＯx 還元触媒１８の可能な最大の尿素貯蔵量ＭＡＸに対する積算尿素貯蔵量ＳＱの比ＳＱ／ＭＡＸが大きくなるにつれて小さくなり、ＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣが高くなるにつれて小さくなる。この貯蔵係数ＫＳは予め実験により求められており、比ＳＱ／ＭＡＸ及びＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣの関数として図７に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３２】
続くステップ１０６では図８のマップから放出係数ＫＲが算出される。放出係数ＫＲはＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣが高くなるにつれて増大し、吸入空気量Ｇａが大きくなるにつれて増大する。この放出係数ＫＲは予め実験により求められており、ＮＯx 還元触媒温度ＴＮＣ及び吸入空気量Ｇａの関数として図８に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００３３】
続くステップ１０７では積算尿素貯蔵量ＳＱが算出される（ＳＱ＝ＳＱＯＬＤ＋ＱＯＬＤ・ＫＳ−ＳＱＯＬＤ・ＫＲ）。続くステップ１０８では単位時間当たりの尿素の供給量Ｑが算出される（Ｑ＝（ＱＢ−ＳＱ・ＫＲ）・（１＋ＫＳ））。続くステップ１０９では積算尿素貯蔵量ＳＱ及び単位時間当たりの尿素の供給量ＱがそれぞれＳＱＯＬＤ、ＱＯＬＤとして記憶される。
【００３４】
続くステップ１１０では単位時間当たりの尿素の供給量Ｑに濃度補正係数ＫＣを乗算することにより単位時間当たりの尿素水溶液の供給量ＱＬが算出される（ＱＬ＝Ｑ・ＫＣ）。ここで濃度補正係数ＫＣは供給装置２４から供給される尿素水溶液の濃度に応じて定められるものである。例えば、尿素水溶液として３０重量パーセントの尿素水溶液を用いた場合にはこの濃度補正係数ＫＣの値は（１００＋３０）／３０＝４．３となる。流量制御弁２８は実際の単位時間当たりの尿素水溶液の供給量がＱＬとなるように制御される。
【００３５】
本発明による実施例では、このようにＮＯx 還元触媒１８の尿素貯蔵・放出機能を考慮して尿素の供給量を求めている。従って、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にあるときに、実際の当量比が１以下になり或いは５よりも大きくなる可能性がある。また、アンモニア酸化触媒温度ＴＡＣが最適温度範囲内にないときに、実際の当量比が１よりも大きくなる可能性がある。
【００３６】
上述の実施例では、ＮＯx 還元触媒１８とアンモニア酸化触媒２１とは別体とし、アンモニア酸化触媒２１をＮＯx 還元触媒１８下流の排気通路内に配置している。しかしながら、ＮＯx 還元触媒１８とアンモニア酸化触媒２１とを共通の担体上に配置してアンモニア酸化触媒２１をＮＯx 還元触媒１８内に配置するようにしてもよい。
【００３７】
また、これまで本発明についてアンモニア発生化合物を含む液体として尿素水溶液を用いた場合を例にとって説明してきた。この場合、前述したようにアンモニア発生化合物として尿素以外のものを用いることもできるし、溶剤として水以外のものを用いることができる。更に、アンモニア発生化合物を含む液体と共にアンモニア水或いはアンモニアを含むガスを排気通路内に供給することもできる、この場合、アンモニアを含むガスは固体尿素を用いて生成することができる。
【００３８】
【発明の効果】
大気中に排出されるアンモニア量を低減しつつＮＯx 浄化率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＮＯx 還元触媒のＮＯx 浄化率ＥＦＦと、アンモニア排出量Ｑ（ＮＨ3 ）とを示す線図である。
【図３】アンモニア酸化触媒の浄化率ＥＡＮを示す線図である。
【図４】単位時間当たりに供給すべき尿素水溶液の量ＱＬの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】尿素の当量をＱＥを示す線図である。
【図６】増量係数ＫＩを示す線図である。
【図７】貯蔵係数ＫＳを示す線図である。
【図８】放出係数ＫＲを示す線図である。
【符号の説明】
１…機関本体
１４…排気マニホルド
１８…ＮＯx 還元触媒
２１…アンモニア酸化触媒
２４…供給装置
４０，４１…温度センサ
【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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【図７】
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【図８】
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