【手続補正書】
【提出日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス通路に上流側から順に、酸化触媒装置と、排気ガス通路にアンモニア系溶液を供給するアンモニア系溶液供給装置と、選択還元型ＮＯｘ触媒装置と、前記酸化触媒装置の上流側で前記排気ガス通路から分岐して前記アンモニア系溶液供給装置の上流で前記排気ガス通路に合流するバイパス流路と、該バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整装置を備えると共に、前記アンモニア系溶液の供給量を制御する制御装置を備えて、排気ガス中のＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化システムの制御方法において、  前記酸化触媒装置におけるＮＯ2 吸着量の増減を、前記酸化触媒装置の前後のＮＯｘ量から推定し、この推定したＮＯ2 吸着量の増減に基づいて、前記酸化触媒装置を通過する排気ガスの流量と前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整することを特徴とするＮＯｘ浄化システムの制御方法。
【請求項２】
前記推定したＮＯ2 吸着量が増加している場合には、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量をゼロとし、
前記推定したＮＯ2 吸着量が減少している場合には、排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させ、
前記推定したＮＯ2 吸着量の増減が無い場合には、前記酸化触媒装置から出る排気ガス中のＮＯｘ中のＮＯ2 の割合（モル比）を推定し、
この推定されたＮＯ2 の割合が５０％以下では、排気ガスの全量を前記酸化触媒装置を通過させ、
この推定されたＮＯ2 の割合が５０％より大きい場合には、排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させることを特徴とする請求項１記載のＮＯｘ浄化システムの制御方法。
【請求項３】
前記の排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させるときに、前記選択還元型ＮＯｘ触媒装置に流入するＮＯ2 の割合が５０％になるように、前記バイパス通路を通過させる排気ガスの量を調整することを特徴とする請求項２記載のＮＯｘ浄化システムの制御方法。
【請求項４】
前記推定したＮＯ2 吸着量が減少している場合に、前記選択還元型ＮＯｘ装置に流入する排気ガス中のＮＯ2 の割合を推定する際に、前記酸化触媒装置の温度と排気ガスの酸素濃度によるＮＯとＮＯ2の平衡組成状態に基づいて、前記酸化触媒装置から出る排気ガス中のＮＯ2 の割合を推定することを特徴とする請求項２又は３記載のＮＯｘ浄化システムの制御方法。
【請求項５】
排気ガス通路に上流側から順に、酸化触媒装置と、排気ガス通路にアンモニア系溶液を供給するアンモニア系溶液供給装置と、選択還元型ＮＯｘ触媒装置と、前記酸化触媒装置の上流側で前記排気ガス通路から分岐して前記アンモニア系溶液供給装置の上流で前記排気ガス通路に合流するバイパス流路と、該バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整装置を備えると共に、前記アンモニア系溶液の供給量を制御する制御装置を備えて、排気ガス中のＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化システムにおいて、
前記制御装置が、前記酸化触媒装置におけるＮＯ2 吸着量の増減を、前記酸化触媒装置の前後のＮＯｘ量から推定し、この推定したＮＯ2 吸着量の増減に基づいて、前記酸化触媒装置を通過する排気ガスの流量と前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整することを特徴とするＮＯｘ浄化システム。
【請求項６】
前記制御装置が、
前記推定したＮＯ2 吸着量が増加している場合には、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量をゼロとする制御を行い、
前記推定したＮＯ2 吸着量が減少している場合には、排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させる制御を行い、
前記推定したＮＯ2 吸着量の増減が無い場合には、前記酸化触媒装置から出る排気ガス中のＮＯｘ中のＮＯ2 の割合（モル比）を推定し、
この推定されたＮＯ2 の割合が５０％以下では、排気ガスの全量を前記酸化触媒装置を通過させる制御を行い、
この推定されたＮＯ2 の割合が５０％より大きい場合には、排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させる制御を行うことを特徴とする請求項５記載のＮＯｘ浄化システム。
【請求項７】
前記制御装置が、
前記の排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させるときに、前記選択還元型ＮＯｘ触媒装置に流入するＮＯ2 の割合が５０％になるように、前記バイパス通路を通過させる排気ガスの量を調整する制御を行うことを特徴とする請求項６記載のＮＯｘ浄化システム。
【請求項８】
前記制御装置が、
前記推定したＮＯ2 吸着量が減少している場合に、前記選択還元型ＮＯｘ装置に流入する排気ガス中のＮＯ2 の割合を推定する際に、前記酸化触媒装置の温度と排気ガスの酸素濃度によるＮＯとＮＯ2の平衡組成状態に基づいて、前記酸化触媒装置から出る排気ガス中のＮＯ2 の割合を推定することを特徴とする請求項６又は７記載のＮＯｘ浄化システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
そして、上記のような目的を達成するための本発明のＮＯｘ浄化システムは、排気ガス通路に上流側から順に、酸化触媒装置と、排気ガス通路にアンモニア系溶液を供給するアンモニア系溶液供給装置と、選択還元型ＮＯｘ触媒装置と、前記酸化触媒装置の上流側で前記排気ガス通路から分岐して前記アンモニア系溶液供給装置の上流で前記排気ガス通路に合流するバイパス流路と、該バイパス通路を流れる排気ガスの流量を調整する排気ガス流量調整装置を備えると共に、前記アンモニア系溶液の供給量を制御する制御装置を備えて、排気ガス中のＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記酸化触媒装置におけるＮＯ2 吸着量の増減を、前記酸化触媒装置の前後のＮＯｘ量から推定し、この推定したＮＯ2 吸着量の増減に基づいて、前記酸化触媒装置を通過する排気ガスの流量と前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量を調整するように構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記のＮＯｘ浄化システムにおいて、前記制御装置が、前記推定したＮＯ2 吸着量が増加している場合には、前記バイパス通路を通過する排気ガスの流量をゼロとする制御を行い、前記推定したＮＯ2 吸着量が減少している場合には、排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させる制御を行い、前記推定したＮＯ2 吸着量の増減が無い場合には、前記酸化触媒装置から出る排気ガス中のＮＯｘ中のＮＯ2 の割合（モル比）を推定し、この推定されたＮＯ2 の割合が５０％以下では、排気ガスの全量を前記酸化触媒装置を通過させる制御を行い、この推定されたＮＯ2 の割合が５０％より大きい場合には、排気ガスの一部を前記バイパス通路を通過させると共に、排気ガスの残りの部分を前記酸化触媒装置を通過させる制御を行うように構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
次に、このアンモニア量Ａｎの算出について説明する。このステップＳ１６の制御を行う場合では、酸化触媒装置１２の下流側のＮＯｘはＮＯ2が酸化触媒装置１２に吸着されてしまうため、殆どＮＯとなる。また、選択還元型ＮＯｘ触媒装置１４に流入する排気ガスＧｃ中のＮＯｘ量Ｖｎｃは、酸化触媒装置１２を通過した後の排気ガスＧａ中のＮＯｘ量Ｖｎ２と同じになる（Ｖｎｃ＝Ｖｎ２）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
このＮＯ2 の割合α１と、酸化触媒装置１２から流出する排気ガスＧａの第１排気ガス量Ｖｇａ中に含まれるＮＯｘ量Ｖｎａ（＝Ｃｎ２×Ｖｇａ）とからＮＯ量Ｖｎａ１（＝Ｖｎａ×（1−α１））とＮＯ2量Ｖｎａ２（＝Ｖｎａ×α１））を算出する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
一方、酸化触媒装置１２を迂回してバイパス通路１５を通過する第２排気ガス量Ｖｇｂは、全体の排気ガスＧｔの流量Ｖｇｔから第１排気ガス量Ｖｇａを引き算して求める（Ｖｇｂ＝Ｖｇｔ−Ｖｇａ）。この排気ガスＧｂ中のＮＯｘ量Ｖｎｂは、第２排気ガス量Ｖｇｂと第１ＮＯｘ濃度Ｃｎ１から算出する（Ｖｎｂ＝Ｃｎ１×Ｖｇｂ）。また、この排気ガスＧｂ中のＮＯ2の割合α２（排気ガスＧｔ中のＮＯ2の割合と同じ）、エンジン１０の運転状態を示すエンジン回転数Ｎｅと燃料噴射量（又は負荷）Ｑ等から、ＮＯ2割合マップデータを参照して算出する。これにより、第２排気ガス量Ｖｇｂ中に含まれるＮＯｘ量Ｖｎｂとの関係からＮＯ量Ｖｎｂ１（＝Ｖｎｂ×（１−α２））とＮＯ2量Ｖｎｂ２（＝Ｖｎｂ×α２）を算出する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
また、排気ガス流量Ｖｇａ、Ｖｇｂの制御にもかかわらず、ＮＯ2 の割合αｃが最大でも５０％よりも小さい値に留まっている場合は、このときのアンモニア量Ａｎは、ＮＯ2 の割合αｃが５０％に、即ち、ＮＯ：ＮＯ2が１：１になっていないので、ＮＯ2 量Ｖｎｃ１の分については、化学反応式の（３）式「２ＮＨ3＋ＮＯ＋ＮＯ2→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ」の反応と図６のＮＯｘ浄化率ηｅに基づいてアンモニア量Ａｎａを算出する。また、この反応で余るＮＯの分（Ｖｎｃ１−Ｖｎｃ２）に対して、化学反応式の（２）式「４ＮＨ3＋４ＮＯ＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ」の反応と図７のＮＯｘ浄化率ηｅに基づいて算出したアンモニア量Ａｎｂを算出する。これらを加えて必要なアンモニア量Ａｎ（＝Ａｎａ＋Ａｎｂ）とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
酸化触媒装置１２に流入するＮＯｘ量Ｖｎａｉは、エンジン１０から排出されるＮＯｘ排出量Ｖｎｔと酸化触媒装置１２に流入する排気ガスＧａの流量Ｖｇａとから算出する（Ｖｎａｉ＝Ｖｎｔ×Ｖｇａ／Ｖｇｔ）。このＮＯｘ量ＶｎａｉとＮＯ2の割合α２により、酸化触媒装置１２に流入するＮＯ量Ｖｎａｉ１とＮＯ2量Ｖｎａｉ２を算出する（Ｖｎａｉ１＝Ｖｎａｉ×（１−α２）、Ｖｎａｉ２＝Ｖｎａｉ×α２）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
次に、バイパス通路１５を通過する排気ガスＧｂ中のＮＯ量Ｖｎｂ１とＮＯ2 量Ｖｎｂ２を算出する。そのために、この排気ガスＧｂの流量Ｖｇｂは、排気ガスＧｔの流量Ｖｇｔから酸化触媒装置１２を通過する第１排気ガス量Ｖｇａを引き算して算出する（Ｖｇｂ＝Ｖｇｔ−Ｖｇａ）。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
また、ＮＯ量Ｖｎｂ１とＮＯ２量Ｖｎｂ２は、この排気ガス流量ＶｇｂとＮＯｘ濃度Ｃｎ１とエンジン１０から排出される排気ガスＧｔ中のＮＯｘに対するＮＯ２の割合α２とから算出される。ＮＯ量Ｖｎｂ１は、第２排気ガス流量ＶｇｂとＮＯｘ濃度Ｃｎ１と（１−α２）の掛け算から算出される（Ｖｎｂ１＝Ｖｇｂ×Ｃｎ１×（１−α２））。また、ＮＯ２量Ｖｎｂ２は、第２排気ガス流量ＶｇｂとＮＯｘ濃度Ｃｎ１とＮＯ２の割合α２の掛け算から算出される（Ｖｎｂ２＝Ｖｇｂ×Ｃｎ１×α２）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
上記の図２の制御フローによれば、ステップＳ１７及びステップＳ１９で、選択還元型ＮＯｘ触媒装置１４に流入する排気ガスＧｃ中のＮＯｘ中のＮＯ2量の割合αｃを５０％に（ＮＯ量：ＮＯ2量を１：１）に一致又は近づけるので、ＮＯｘ浄化性能を向上させることができる。その理由は次のようなものである。