特許 7347345 浄化制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-11

(45)【発行日】2023-09-20

(54)【発明の名称】浄化制御装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20230912BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20230912BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20230912BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 A ZAB

F02D45/00 368F

F02D45/00 360A

F01N3/20 R

B01D53/94 222

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020108042

(22)【出願日】2020-06-23

(65)【公開番号】P2022003246

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2022-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長岡 大治

(72)【発明者】

【氏名】坂本 隆行

【審査官】長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１７５１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－４４７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－５１３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－３６７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１１／０４２９５６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１８０８６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の排気管に配置されたＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯ_Ｘの吸蔵および還元を制御する浄化制御装置であって、
前記排気ガスがリッチ空燃比に制御されたリッチ期間において、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の還元量が低下する低下タイミングを取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記低下タイミング以前より上昇するように制御する空燃比制御部とを備え、
前記空燃比制御部は、前記取得部で取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比に上昇するように制御する浄化制御装置。

【請求項2】

前記取得部は、前記排気管において前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の下流側に配置され、前記排気ガスの空燃比を検出して前記低下タイミングを取得する出口ラムダセンサを有し、
前記空燃比制御部は、前記出口ラムダセンサで取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記低下タイミング以前より上昇させる請求項１に記載の浄化制御装置。

【請求項3】

車両の排気管に配置されたＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒におけるＮＯ _Ｘ の吸蔵および還元を制御する浄化制御装置であって、
前記排気ガスがリッチ空燃比に制御されたリッチ期間において、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元量が低下する低下タイミングを取得する取得部と、
前記取得部で取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記低下タイミング以前より上昇するように制御する空燃比制御部とを備え、
前記取得部は、
前記排気管において前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の上流側に配置され、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出する入口ラムダセンサと、
前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、
前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比および前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒を流通する排気ガスの温度に対するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の還元量を示す還元量マップを予め記憶し、前記還元量マップに基づいて前記入口ラムダセンサで検出された空燃比と前記温度センサで検出された温度とから前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の還元量を算出して前記低下タイミングを取得する算出部と
を有し、
前記空燃比制御部は、前記算出部で取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を制御する浄化制御装置。

【請求項4】

前記取得部は、前記排気管において前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒の下流側に配置され、前記排気ガスの空燃比を検出して前記低下タイミングを取得する出口ラムダセンサを有し、
前記空燃比制御部は、前記出口ラムダセンサで取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記低下タイミング以前より上昇させる請求項３に記載の浄化制御装置。

【請求項5】

前記空燃比制御部は、前記出口ラムダセンサで検出される空燃比が前記低下タイミング以前の値を維持するように前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を上昇させる請求項４に記載の浄化制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、浄化制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば商用車などの車両において、排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ触媒、ＬＮＴ：Ｌｅａｎ ＮＯ_Ｘ Ｔｒａｐ）および選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒、ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）などの浄化装置が排気管に配置されており、この浄化装置を制御する浄化制御装置が実用化されている。浄化制御装置は、例えば、排気ガスの空燃比を調節してＬＮＴ触媒におけるＮＯ_Ｘの吸蔵および還元を制御する。

【0003】

ここで、浄化装置からアンモニア（ＮＨ_３）がスリップし、そのアンモニアが排気管を腐食させるなど車両に様々な影響を及ぼすおそれがある。例えば、ＬＮＴ触媒は、ＮＯ_Ｘの還元反応においてアンモニアを生成し、そのアンモニアがＬＮＴ触媒からスリップして排気管を腐食させるおそれがある。

【0004】

そこで、浄化装置からのアンモニアのスリップを抑制する技術として、例えば、特許文献１には、ＮＯ_Ｘの浄化率を向上しつつ、アンモニアのスリップを抑制する排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置は、ＬＮＴ触媒におけるアンモニアの生成量が増加した場合には、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアのストレージ量を増加させることで、アンモニアのスリップを抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－１５１９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の装置は、ＬＮＴ触媒からのアンモニアのスリップ自体を抑制するものではないため、ＬＮＴ触媒からスリップしたアンモニアがＳＣＲ触媒の浄化率の低下および排気管の腐食などを招くおそれがある。

【0007】

本開示は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒からのアンモニアのスリップを抑制する浄化制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示に係る浄化制御装置は、車両の排気管に配置されたＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯ_Ｘの吸蔵および還元を制御する浄化制御装置であって、排気ガスがリッチ空燃比に制御されたリッチ期間において、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒の還元量が低下する低下タイミングを取得する取得部と、取得部で取得された低下タイミングに基づいて、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を低下タイミング以前より上昇するように制御する空燃比制御部とを備え、空燃比制御部は、取得部で取得された低下タイミングに基づいて、ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比に上昇するように制御するものである。
本開示に係る浄化制御装置は、車両の排気管に配置されたＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節して、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒におけるＮＯ _Ｘ の吸蔵および還元を制御する浄化制御装置であって、排気ガスがリッチ空燃比に制御されたリッチ期間において、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元量が低下する低下タイミングを取得する取得部と、取得部で取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を前記低下タイミング以前より上昇するように制御する空燃比制御部とを備え、取得部は、排気管において前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒の上流側に配置され、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出する入口ラムダセンサと、ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒を流通する排気ガスの温度を検出する温度センサと、ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比および前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒を流通する排気ガスの温度に対するＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元量を示す還元量マップを予め記憶し、前記還元量マップに基づいて前記入口ラムダセンサで検出された空燃比と前記温度センサで検出された温度とから前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒の還元量を算出して前記低下タイミングを取得する算出部とを有し、空燃比制御部は、前記算出部で取得された前記低下タイミングに基づいて、前記ＮＯ _Ｘ 吸蔵還元型触媒に流入する排気ガスの空燃比を制御するものである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒からのアンモニアのスリップを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態１に係る浄化制御装置を備えた車両の構成を示す図である。

【図2】実施の形態１の動作を示すフローチャートである。

【図3】空燃比およびアンモニアのスリップ量の変化を示すグラフである。

【図4】実施の形態２に係る浄化制御装置の要部の構成を示す図である。

【図5】実施の形態２の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0012】

（実施の形態１）
図１に、本開示の実施の形態１に係る浄化制御装置を備えた車両の構成を示す。車両は、内燃機関１と、吸気管２と、排気管３と、内燃機関制御部４と、浄化装置５とを有する。なお、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。

【0013】

内燃機関１は、車両を駆動するためのもので、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程の４つの行程を繰り返す、いわゆる４ストローク機関から構成されている。内燃機関１としては、例えば、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。

【0014】

吸気管２は、先端部が内燃機関１の吸気口に接続され、外部から吸入された空気を内燃機関１に供給する流路である。
排気管３は、内燃機関１の排気口から外部に延びるように配置され、内燃機関１から排出される排気ガスを外部に排出する流路である。

【0015】

内燃機関制御部４は、内燃機関１を制御するもので、内燃機関１および浄化装置５の浄化制御部１２にそれぞれ接続されている。内燃機関制御部４は、例えば、吸気の流量、排気ガスの流量、燃料の供給およびエンジン回転数などを制御する。なお、燃料としては、例えば軽油が挙げられる。

【0016】

浄化装置５は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ触媒）６と、選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）７と、浄化制御装置８とを有する。

【0017】

ＬＮＴ触媒６は、排気管３内に配置され、排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵および還元して浄化する。例えば、ＬＮＴ触媒６は、白金などの貴金属触媒と、バリウムなどのアルカリ土類金属などで形成されるＮＯ_Ｘ吸蔵材とを担体に担持させた成型体から構成することができる。これにより、ＬＮＴ触媒６は、排気ガスがリーン空燃比、すなわちストイキ空燃比（空気過剰率＝１）より燃料比率が低い空燃比のときに、排気ガスに含まれるＮＯ_ＸをＮＯ_Ｘ吸蔵材に吸蔵する。そして、ＬＮＴ触媒６は、排気ガスがリッチ空燃比、すなわちストイキ空燃比より燃料比率が高い空燃比にされると、酸素濃度が減少すると共に一酸化炭素および炭化水素などの還元剤量が増加するため、貴金属触媒の三元機能により、ＮＯ_Ｘ吸蔵材に吸蔵されたＮＯ_Ｘを還元剤と反応させて窒素などに還元して浄化する。
なお、本開示において、空燃比は、空気過剰率で表すものとする。

【0018】

ＳＣＲ触媒７は、排気管３内においてＬＮＴ触媒６の下流側に配置され、還元剤の供給により排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘを還元して浄化する。例えば、ＳＣＲ触媒７は、鉄イオン交換アルミノシリケートおよび銅イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒などから構成することができる。これにより、例えば、尿素水が還元剤として排気管３内に供給されると、その尿素水が排気ガスの高温な熱で熱分解および加水分解されてアンモニアが生成され、生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒７にストレージされる。そして、ＳＣＲ触媒７は、ストレージされたアンモニアで排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘを窒素などに還元して浄化する。

【0019】

浄化制御装置８は、入口ラムダセンサ９ａと、出口ラムダセンサ９ｂと、温度センサ１０ａおよび１０ｂと、供給部１１と、浄化制御部１２とを有する。また、浄化制御部１２は、空燃比制御部１３と、供給制御部１４とを有する。空燃比制御部１３が、入口ラムダセンサ９ａ、出口ラムダセンサ９ｂおよび温度センサ１０ａにそれぞれ接続されている。また、供給制御部１４が、温度センサ１０ｂおよび供給部１１にそれぞれ接続されている。また、空燃比制御部１３および供給制御部１４は、それぞれ、内燃機関制御部４に接続されている。

【0020】

入口ラムダセンサ９ａは、排気管３においてＬＮＴ触媒６の上流側に配置され、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を検出する。すなわち、入口ラムダセンサ９ａは、ＬＮＴ触媒６がＮＯ_Ｘと反応する前の空燃比を検出する。

【0021】

出口ラムダセンサ９ｂは、排気管３においてＬＮＴ触媒６の下流側に配置され、ＬＮＴ触媒６から流出する排気ガスの空燃比を検出する。すなわち、出口ラムダセンサ９ｂは、ＬＮＴ触媒６がＮＯ_Ｘと反応した後の空燃比を検出する。

【0022】

ここで、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスがリッチ空燃比に制御されるリッチ期間において、ＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘの減少に応じてＬＮＴ触媒６の還元量が低下すると、その還元量の低下に応じて、生成される酸素も減少する。これにより、排気ガスの空燃比が低下し、この空燃比の低下が出口ラムダセンサ９ｂで検出される。すなわち、リッチ期間において、ＬＮＴ触媒６の還元量がＮＯ_Ｘの減少に応じて低下する低下タイミングを出口ラムダセンサ９ｂで排気ガスの空燃比を検出して取得することができる。
なお、出口ラムダセンサ９ｂは、本開示における取得部を構成する。

【0023】

温度センサ１０ａは、排気管３においてＬＮＴ触媒６の上流側に配置され、ＬＮＴ触媒６を流通する排気ガスの温度を検出する。
温度センサ１０ｂは、排気管３においてＳＣＲ触媒７の上流側に配置され、ＳＣＲ触媒７を流通する排気ガスの温度を検出する。

【0024】

供給部１１は、排気管３においてＳＣＲ触媒７の上流側に配置され、ＳＣＲ触媒７に対して還元剤を供給する。還元剤としては、アンモニアなどのＮＯ_Ｘを直接還元するものだけでなく、その前駆体、例えばアンモニアの前駆体である尿素水なども含むものである。

【0025】

空燃比制御部１３は、入口ラムダセンサ９ａ、出口ラムダセンサ９ｂおよび温度センサ１０ａで検出される検出値に基づいて、内燃機関制御部４を介してＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を調節し、ＬＮＴ触媒６におけるＮＯ_Ｘの吸蔵および還元を制御する。

【0026】

例えば、空燃比制御部１３は、リッチ期間において、入口ラムダセンサ９ａがリッチ空燃比を維持するように制御する。このとき、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで低下タイミングが検出されると、その低下タイミングに基づいて、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を低下タイミング以前より上昇するように制御する。例えば、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比が低下タイミング以前の値を維持するように、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を上昇させる。

【0027】

供給制御部１４は、温度センサ１０ｂで検出される温度に基づいて、ＳＣＲ触媒７におけるアンモニアのストレージ容量に応じた量の還元剤を噴射するように供給部１１を制御する。

【0028】

なお、内燃機関制御部４、浄化制御部１２、空燃比制御部１３および供給制御部１４の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、内燃機関制御部４、浄化制御部１２、空燃比制御部１３および供給制御部１４の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵが、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、内燃機関制御部４、浄化制御部１２、空燃比制御部１３および供給制御部１４の機能を実現することができる。

【0029】

次に、本実施の形態の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

【0030】

まず、図１に示すように、内燃機関制御部４が内燃機関１を制御して車両が走行されると、内燃機関１で生じた排気ガスが排気管３を流通して外部に排出される。例えば、内燃機関１では、リーン空燃比の排気ガスが生成され、この排気ガスが排気管３に配置されたＬＮＴ触媒６を流通することにより、排気ガスに含まれるＮＯ_ＸがＬＮＴ触媒６で順次吸蔵される。

【0031】

このＬＮＴ触媒６におけるＮＯ_Ｘの吸蔵量は、空燃比制御部１３で算出される。空燃比制御部１３は、例えば、内燃機関制御部４から順次入力される内燃機関１の吸気の流量などに基づいて、排気ガスにおけるＮＯ_Ｘの含有量を算出し、このＮＯ_Ｘの含有量に基づいてＬＮＴ触媒６におけるＮＯ_Ｘの吸蔵量を算出することができる。また、空燃比制御部１３は、図示しないＮＯ_ＸセンサでＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスのＮＯ_Ｘ量を検出し、そのＮＯ_Ｘ量に基づいてＬＮＴ触媒６におけるＮＯ_Ｘの吸蔵量を算出することもできる。

【0032】

空燃比制御部１３は、算出されるＮＯ_Ｘの吸蔵量が所定の値を超えた場合には、ステップＳ１で、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比に低下させる。例えば、図３に示すように、空燃比制御部１３は、入口ラムダセンサ９ａで検出される空燃比Ｒ１の空気過剰率が時間Ｔ１で約０．９５になるようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を低下させる。
なお、ＮＯ_Ｘの吸蔵量における所定の値は、例えば、ＬＮＴ触媒６に吸蔵可能なＮＯ_Ｘの容量に基づいて設定することができる。また、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスがリッチ空燃比に制御される時間Ｔ１から時間Ｔ３の期間をリッチ期間とする。

【0033】

このとき、空燃比制御部１３は、内燃機関制御部４を介して内燃機関１の吸気系および燃料系のうち少なくとも一方を制御することにより、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を低下させることができる。例えば、空燃比制御部１３は、内燃機関１の吸気系および燃料系を制御して、内燃機関１への吸気の流量を減らすと共に燃料の噴射量を増やすことにより、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を低下させる。

【0034】

ここで、内燃機関１の吸気系は、吸気の流量を調節するもので、例えば、吸気スロットル、排気スロットル、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブおよびターボチャージャなどが挙げられる。また、内燃機関１の燃料系は、燃料を噴射するもので、例えば、シリンダー内におけるアフター噴射および排気管３内への燃料噴射などが挙げられる。

【0035】

続いて、空燃比制御部１３は、入口ラムダセンサ９ａで検出される空燃比Ｒ１の空気過剰率が約０．９５で維持されるようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比を制御する。このため、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスは、リーン空燃比と比べて、酸素濃度が減少すると共に一酸化炭素および炭化水素などの還元剤が増加することになる。
これにより、ＬＮＴ触媒６で吸蔵されたＮＯ_Ｘを放出および還元して窒素、水および二酸化炭素などの物質に浄化することができる。

【0036】

このとき、ＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの放出および還元に応じて酸素が生成される。このため、ＬＮＴ触媒６の下流側に配置された出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２は、入口ラムダセンサ９ａで検出される空燃比Ｒ１より高い値、例えば空気過剰率が約１．０のストイキ空燃比で維持されることになる。そして、ＮＯ_Ｘの浄化が進んでリッチ期間の後半になると、ＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘが減少して、ＬＮＴ触媒６の還元量も低下タイミングＴ２で低下する。

【0037】

従来、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１ａは、低下タイミングＴ２を過ぎても低下タイミング以前の値、すなわち空気過剰率約０．９５を維持するように制御されていた。低下タイミングＴ２を過ぎると、ＬＮＴ触媒６の還元量の低下に応じて還元反応で生成される酸素も減少するため、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２ａは、徐々に低下することになる。このようにして、ＬＮＴ触媒６の周囲から酸素が減少すると、ＬＮＴ触媒６から放出されるＮＯ_Ｘ、例えばＮＯ_２がＨ_２などと反応してアンモニアを生成し、ＬＮＴ触媒６から大量のアンモニアＮ１がスリップするおそれがある。

【0038】

ＬＮＴ触媒６の下流側に配置されたＳＣＲ触媒７は、アンモニアをストレージし、そのストレージされたアンモニアで排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘを還元して浄化する。このため、ＬＮＴ触媒６からアンモニアＮ１がスリップすると、ＳＣＲ触媒７にストレージするアンモニア量の計算などに影響し、ＳＣＲ触媒７においてアンモニアのスリップ量の増加およびＮＯ_Ｘの浄化率の低下などを招くおそれがある。
また、アンモニアＮ１は、腐食性を有するため、排気管３を腐食させるおそれがある。特に、ＬＮＴ触媒６の下流側にＬＰ－ＥＧＲ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ＥＧＲ）を設けた場合に、ＬＮＴ触媒６からスリップしたアンモニアＮ１がＬＰ－ＥＧＲを介して吸気管２に還流されて、様々な配管およびＮＯ_Ｘの生成などに大きな影響を及ぼすおそれがある。

【0039】

そこで、本開示では、空燃比制御部１３が、出口ラムダセンサ９ｂで空燃比Ｒ２を検出して低下タイミングＴ２が取得された場合に、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を低下タイミングＴ２以前より上昇させる。

【0040】

具体的には、空燃比制御部１３は、ステップＳ２で、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２の低下量が所定の閾値より大きいか否かを判定する。空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２の低下量が所定の閾値より大きいと判定した場合に、その時刻を低下タイミングＴ２と判定、すなわちＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘの減少に応じて還元量が低下したと判定する。ここで、所定の閾値は、空燃比Ｒ１を一定にしたときの空燃比Ｒ２の変動量に基づいて設定することができ、例えば空気過剰率の値で約０．０１に設定することができる。

【0041】

そして、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２と判定すると、ステップＳ３に進んで、内燃機関制御部４を介して内燃機関１の吸気系および燃料系のうち少なくとも一方を制御して、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２が低下タイミングＴ２以前の値を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を上昇させる。すなわち、空燃比制御部１３は、空燃比Ｒ２の空気過剰率が約１．０を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１の空気過剰率を約０．９８に上昇させる。

【0042】

このように、ＬＮＴ触媒６の周囲から酸素が減少しても、その減少を補うように空燃比Ｒ１の酸素量が増やされるため、ＬＮＴ触媒６の周囲に存在する酸素量を維持することができる。これにより、アンモニアＮ２の生成を抑制することができ、ＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップ量を大きく低減することができる。このとき、空燃比制御部１３は、新たな装置を追加することなく、制御を追加するだけでＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップを抑制することができる。

【0043】

また、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２が低下タイミングＴ２以前の値を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を上昇させる。これにより、空燃比Ｒ１は、空気過剰率が約１．０より小さな値で維持されるため、低下タイミングＴ２以降もＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元を維持することができる。

【0044】

ここで、実際に、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を空気過剰率約０．９５から上昇させたところ、空気過剰率が０．９６以上０．９８以下となるように空燃比Ｒ１を上昇させることで、低下タイミングＴ２以降も空燃比Ｒ２の空気過剰率を約１．０に高精度に維持することができ、ＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップ量を確実に低減できることがわかった。
このことから、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２の空気過剰率が低下タイミングＴ２以前に約１．０で維持された場合には、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を空気過剰率０．９６以上０．９８以下となるように上昇させることが好ましい。

【0045】

また、空燃比制御部１３は、内燃機関１の吸気系および燃料系のうち燃料系を制御、具体的にはアフター噴射を行うことにより、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を上昇させることが好ましい。アフター噴射は、空燃比Ｒ１に対する応答性が速く、空燃比Ｒ１を速やかに上昇させることができるため、ＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップをより確実に抑制することができる。

【0046】

また、空燃比制御部１３は、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を目標の空気過剰率０．９８に対して段階的に変化させることにより、空燃比Ｒ１を緩やかに上昇させることができる。例えば、空燃比制御部１３は、空燃比Ｒ１を空気過剰率約０．９５から約０．９８まで上昇させるときに、０．０１刻みで３段階にわけて上昇させることができる。これにより、空燃比制御部１３は、空燃比Ｒ１を目標値に調節する際に、目標値に対して上下に変動するのを抑制することができ、空燃比Ｒ１を目標値に高精度に調節することができる。

【0047】

このようにして、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２が、低下タイミングＴ２以降も空気過剰率約１．０で維持され、アンモニアＮ２のスリップ量を抑制しつつＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元が維持される。そして、ＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘが低下タイミングＴ３でさらに減少すると、ＬＮＴ触媒６の還元量が低下して、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２の空気過剰率が、空燃比Ｒ１と同じ０．９８に向かって徐々に低下する。

【0048】

このとき、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで低下タイミングＴ３が検出された場合に、上記と同様に、空燃比Ｒ２の空気過剰率が低下タイミングＴ３以前の約１．０を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１をさらに上昇させてもよい。すなわち、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２およびＴ３が検出される毎に、空燃比Ｒ２が低下タイミングＴ２およびＴ３以前の値を維持するように空燃比Ｒ１を繰り返し上昇させることができる。

【0049】

続いて、空燃比制御部１３が、ステップＳ４で、空燃比Ｒ２の値が空燃比Ｒ１と一致したか否かを判定する。空燃比制御部１３は、時間Ｔ４で空燃比Ｒ２の値が空燃比Ｒ１と一致したと判定、すなわちＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘが完全に還元されたと判定すると、ステップＳ５に進んで、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１をリーン空燃比に上昇するように制御する。これにより、リッチ期間が終了し、ＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘの還元が停止される。そして、排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘが、再度、ＬＮＴ触媒６に吸蔵される。

【0050】

一方、供給制御部１４は、例えば、温度センサ１０ｂで検出される温度がＳＣＲ触媒７の還元反応に適した範囲内となった場合に、ＳＣＲ触媒７に尿素水を供給する。このとき、供給制御部１４は、ＳＣＲ触媒７におけるアンモニアのストレージ容量に基づいて、ＳＣＲ触媒７に対する尿素水の供給量を算出する。
供給部１１から噴射された尿素水は、排気ガスの熱で熱分解および加水分解されてアンモニアが生成され、そのアンモニアがＳＣＲ触媒７にストレージされる。そして、排気ガスに含まれるＮＯ_Ｘが、ＳＣＲ触媒７にストレージされたアンモニアで窒素などに還元されて浄化される。

【0051】

このとき、供給制御部１４は、ＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップ量が低減されているため、供給部１１からの尿素水の供給量をＳＣＲ触媒７のストレージ容量に応じて正確に算出することができる。これにより、ＳＣＲ触媒７に適量のアンモニアを供給することができ、ＳＣＲ触媒７においてアンモニアのスリップ量の増加およびＮＯ_Ｘの浄化率の低下などを抑制することができる。

【0052】

本実施の形態によれば、空燃比制御部１３が、出口ラムダセンサ９ｂで排気ガスの空燃比Ｒ２を検出して低下タイミングＴ２が取得された場合に、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比が低下タイミングＴ２以前の値を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を上昇させる。このため、ＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元を維持しつつＬＮＴ触媒６からのアンモニアのスリップを抑制することができる。

【0053】

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。ここでは、上記の実施の形態１との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0054】

上記の実施の形態１では、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで排気ガスの空燃比Ｒ２を検出して取得された低下タイミングＴ２に基づいて空燃比Ｒ１を制御したが、低下タイミングＴ２に基づいて空燃比Ｒ１を制御できればよく、これに限られるものではない。

【0055】

例えば、図４に示すように、実施の形態１の入口ラムダセンサ９ａおよび温度センサ１０ａと空燃比制御部１３との間に算出部２１を新たに配置することができる。

【0056】

算出部２１は、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１およびＬＮＴ触媒６を流通する排気ガスの温度に対するＬＮＴ触媒６の還元量を示す還元量マップを予め記憶する。続いて、算出部２１は、還元量マップに基づいて、入口ラムダセンサ９ａで検出された空燃比Ｒ１と温度センサ１０ａで検出された温度とからＬＮＴ触媒６の還元量を算出して低下タイミングＴ２を取得する。なお、還元量マップは、例えば、実験およびシミュレーションなどにより作成することができる。

【0057】

ここで、入口ラムダセンサ９ａ、温度センサ１０ａおよび算出部２１は、本開示における取得部を構成する。

【0058】

空燃比制御部１３は、算出部２１で取得された低下タイミングＴ２に基づいて、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を低下タイミングＴ２以前より上昇するように制御する。

【0059】

次に、本実施の形態の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。

【0060】

まず、空燃比制御部１３が、ＬＮＴ触媒６におけるＮＯ_Ｘの吸蔵量が所定の値を超えると、実施の形態１と同様に、ステップＳ１で、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１をリーン空燃比からリッチ空燃比に低下させる。そして、空燃比制御部１３は、入口ラムダセンサ９ａで検出される空燃比Ｒ１の空気過剰率を約０．９５で維持することにより、ＬＮＴ触媒６に吸蔵されたＮＯ_Ｘを還元して浄化させる。

【0061】

このとき、算出部２１は、還元量マップに基づいて、入口ラムダセンサ９ａで検出された空燃比Ｒ１と温度センサ１０ａで検出された温度とからＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元量を順次算出する。

【0062】

続いて、空燃比制御部１３が、ステップＳ２１で、算出部２１で算出されたＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元量が所定の閾値より小さいか否かを判定する。空燃比制御部１３は、算出部２１で算出されるＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元量が所定の閾値より小さいと判定した場合には、その時刻を低下タイミングＴ２と判定する。ここで、所定の閾値は、例えば、ＬＮＴ触媒６の還元量の低下に対するＬＮＴ触媒６からのアンモニアのスリップ量の変化に基づいて予め設定することができる。

【0063】

このとき、空燃比制御部１３が、実施の形態１のように、出口ラムダセンサ９ｂで検出された空燃比Ｒ２に基づいて低下タイミングＴ２を判定すると、ＬＮＴ触媒６の還元量の低下が空燃比Ｒ２に反映されるまでの間に検出遅れが生じるおそれがある。このため、本実施の形態のように、算出部２１で算出されたＬＮＴ触媒６の還元量に基づいて、低下タイミングＴ２を判定することにより、低下タイミングＴ２を実際の還元反応に合わせて速やかに判定することができる。

【0064】

続いて、空燃比制御部１３は、実施の形態１と同様に、ステップＳ３で、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２が低下タイミングＴ２以前の値を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を上昇させる。

【0065】

本実施の形態によれば、算出部２１が、還元量マップに基づいて、入口ラムダセンサ９ａで検出された空燃比Ｒ１と、温度センサ１０ａで検出された温度とからＬＮＴ触媒６の還元量を算出する。これにより、空燃比制御部１３が、低下タイミングＴ２を速やかに判定することができ、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を低下タイミングＴ２で確実に上昇させることができる。

【0066】

なお、空燃比制御部１３は、実施の形態１のように出口ラムダセンサ９ｂで検出された空燃比Ｒ１に基づいて低下タイミングＴ２を判定する方法と、実施の形態２のように算出部２１で算出されたＬＮＴ触媒６によるＮＯ_Ｘの還元量に基づいて低下タイミングＴ２を判定する方法とを選択的に用いることができる。
実施の形態１のように、出口ラムダセンサ９ｂで検出された空燃比Ｒ２に基づいて低下タイミングＴ２を判定する方法は、実施の形態２の方法と比較して、実際の還元反応を反映した値を用いるため、低下タイミングＴ２を確実に判定することができる。このため、実施の形態１および２の方法を選択的に用いることで、両者の利点を生かして低下タイミングＴ２を高精度に判定することができる。

【0067】

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３について説明する。ここでは、上記の実施の形態１および２との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１および２との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0068】

上記の実施の形態１および２では、空燃比制御部１３は、出口ラムダセンサ９ｂで検出される空燃比Ｒ２が低下タイミングＴ２以前の値を維持するようにＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を上昇させたが、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を低下タイミングＴ２以前より上昇させればよく、これに限られるものではない。

【0069】

例えば、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２に基づいて、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１をリーン空燃比に上昇するように制御することができる。すなわち、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２以降に空燃比Ｒ２の空気過剰率を約１．０に維持することなく、低下タイミングＴ２で空燃比Ｒ１をリーン空燃比に上昇させてリッチ期間を終了させる。

【0070】

このように、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２で空燃比Ｒ１をリーン空燃比に上昇させるため、ＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップ量を確実に抑制することができる。

【0071】

本実施の形態によれば、空燃比制御部１３が、低下タイミングＴ２に基づいて、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１をリーン空燃比に上昇するように制御するため、ＬＮＴ触媒６からのアンモニアＮ２のスリップ量を確実に抑制することができる。

【0072】

なお、上記の実施の形態１～３では、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２を検出すると速やかに、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を低下タイミングＴ２以前より上昇するように制御したが、低下タイミングＴ２に基づいて制御すればよく、これに限られるものではない。例えば、空燃比制御部１３は、低下タイミングＴ２から所定の時間が経過後に、ＬＮＴ触媒６に流入する排気ガスの空燃比Ｒ１を低下タイミングＴ２以前より上昇するように制御することができる。

【0073】

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0074】

本開示に係る浄化制御装置は、ＬＮＴ触媒に流入する排気ガスの空燃比を調節してＬＮＴ触媒におけるＮＯ_Ｘの吸蔵および還元を制御する装置に利用できる。

【符号の説明】

【0075】

１ 内燃機関
２ 吸気管
３ 排気管
４ 内燃機関制御部
５ 浄化装置
６ ＮＯ_Ｘ吸蔵還元型触媒
７ 選択還元型触媒
８ 浄化制御装置
９ａ 入口ラムダセンサ
９ｂ 出口ラムダセンサ
１０ａ，１０ｂ 温度センサ
１１ 供給部
１２ 浄化制御部
１３ 空燃比制御部
１４ 供給制御部
２１ 算出部
Ｎ１，Ｎ２ アンモニア
Ｒ１，Ｒ１ａ，Ｒ２，Ｒ２ａ 空燃比
Ｔ１，Ｔ４ 時間
Ｔ２，Ｔ３ 低下タイミング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】