窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法及びこれを用いた排気装置
【課題】最適の窒素酸化物低減触媒の温度、最適の窒素酸化物低減触媒を通過する体積速度、最適の窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、及び最適の実際の還元剤質量を定義することによって、窒素酸化物低減触媒に実際に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測する方法と、正確に予測された硫黄酸化物の貯蔵量から、窒素酸化物低減触媒の再生時期及び還元剤投入量を正確に予測する排気装置を提供する。
【解決手段】本発明は、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップ、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、及び前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分して、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップ、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、及び前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分して、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法及びこれを用いた排気装置に係り、より詳しくは、最適の窒素酸化物低減触媒の温度、最適の窒素酸化物低減触媒を通過する体積速度、最適の窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、及び最適の実際の還元剤質量を定義することによって、窒素酸化物低減触媒に実際に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測し、これを用いて、窒素酸化物低減触媒の再生時期及び噴射される還元剤の量を調節する窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法及びこれを用いた排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンから排気マニホールドを通じて排出される排気ガスは、排気パイプに設けられた触媒コンバータ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に誘導されて浄化され、マフラを通過しながら、騒音が減殺された後、テールパイプを通じて大気中に排出される。前記触媒コンバータは、排気ガスに含まれている汚染物質を浄化する。そして、排気パイプ上には、排気ガスに含まれている粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒｓ：ＰＭ）を捕集するための媒煙フィルタが装着される。
【０００３】
窒素酸化物低減触媒（Ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ＤｅＮＯｘ Ｃａｔａｌｙｓｔ）は、排気ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化させる触媒コンバータの一形式である。ウレア（Ｕｒｅａ）、アンモニア（Ａｍｍｏｎｉａ）、一酸化炭素および炭化水素（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ；ＨＣ）等のような還元剤を排気ガスに提供すると、窒素酸化物低減触媒では、排気ガスに含まれている窒素酸化物が前記還元剤との酸化−還元反応により還元される。
【０００４】
最近は、このような窒素酸化物低減触媒として、ＬＮＴ触媒（Ｌｅａｎ ＮＯｘ Ｔｒａｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が用いられている。ＬＮＴ触媒は、エンジンがリーン（ｌｅａｎ）雰囲気で作動する場合には、排気ガスに含まれている窒素酸化物を吸着し、エンジンがリッチ（ｒｉｃｈ）雰囲気で作動する場合には、吸着した窒素酸化物を脱着する。このように、ＬＮＴ触媒に吸着された窒素酸化物を脱着することを、再生と言う。
しかし、窒素酸化物低減触媒で窒素酸化物を吸着する物質は塩基性であるため、排気ガスに含まれている窒素酸化物と共に硫黄酸化物（燃料またはエンジンオイルに含まれている硫黄成分が酸化された物質）もまた吸着する。窒素酸化物低減触媒内の硫黄成分の被毒は、窒素酸化物低減触媒の浄化効率を低下させる。そのため、窒素酸化物低減触媒の脱硫過程が必要である。
【０００５】
従来の排気装置の脱硫方法によれば、窒素酸化物低減触媒に被毒される硫黄酸化物の量が設定量以上になると、エンジンを脱硫モードで制御して、窒素酸化物低減触媒に被毒された硫黄酸化物を脱着させる。このとき、エンジンの運転状態、排気ガスの温度、窒素酸化物低減触媒の前端及び後端での空燃比などを考慮しなければならないため、ＥＣＵメモリが多く必要となり、処理速度が遅れる問題点があった。それに、脱硫時、窒素酸化物低減触媒の前端温度と後端温度との差が大きいため、脱硫の基準温度を選択しにくく、多くの変数とマップが必要となる問題があった。
したがって、従来の脱硫方法は、エンジンの運転状態の変化を無視して窒素酸化物低減触媒の前端温度と空燃比だけを用いて、脱硫を制御していた。これにより、窒素酸化物低減触媒の劣化および燃費悪化を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１４３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、最適の窒素酸化物低減触媒の温度、最適の窒素酸化物低減触媒を通過する体積速度、最適の窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、及び最適の実際の還元剤質量を定義することによって、窒素酸化物低減触媒に実際に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、正確に予測された硫黄酸化物の貯蔵量から、窒素酸化物低減触媒の再生時期及び還元剤投入量を正確に予測する排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップ、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、及び前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分して、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、計算されることを特徴とする。
【００１０】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップは、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算するステップ、前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と、窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算するステップ、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と、現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算するステップ、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算するステップ、及び前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と、排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする。
【００１２】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、計算されることを特徴とする。
【００１３】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップは、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算するステップ、前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算するステップ、及び前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする。
【００１５】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、燃焼室内に燃料を噴射する第１インジェクタを有するエンジンで発生した排気ガスが流れる排気パイプ、前記排気パイプに取り付けられ、還元剤を噴射する第２インジェクタ、前記第２インジェクタの後端の排気パイプに装着され、前記第２インジェクタで噴射された還元剤を用いて、排気ガスに含まれている窒素酸化物を低減させる窒素酸化物低減触媒、及び、エンジンの運転条件に応じて、前記窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量と、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を予測する制御部、を含み、前記制御部は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算し、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする。
【００１７】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分することによって、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする。
【００１８】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする。
【００１９】
前記制御部は、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算し、前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算し、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算し、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算し、前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする。
【００２０】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする。
【００２１】
前記制御部は、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算し、前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算し、前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする。
【００２２】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする。
【００２３】
前記還元剤は、燃料であり、前記排気装置は、第２インジェクタと窒素酸化物低減触媒との間の前記排気パイプ上に装着され、前記燃料を分解する燃料分解触媒をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測することによって、排気装置の脱硫効率を向上することができる。
また、窒素酸化物低減触媒に貯蔵された硫黄酸化物の正確な量に応じて再生時期及び還元剤の噴射量を調節することによって、燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法が適用できる排気装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法に用いられる制御部における入出力関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒に被毒される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付図面に基づき、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法が適用できる排気装置の一例を示す概略図である。
図１に示すように、内燃機関の排気装置は、エンジン１０、排気パイプ２０、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ；ＥＧＲ）装置８０、燃料分解触媒３２、媒煙フィルタ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）３０、窒素酸化物低減触媒４０、及び制御部５０を含む。
エンジン１０は、燃料及び空気が混合された混合気を燃焼させて、化学的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。エンジン１０は、吸気マニホールド１８に連結されて、燃焼室１２の内部に空気が流入され、燃焼過程で発生した排気ガスは、排気マニホールド１６に集められた後、エンジン外部に排出される。燃焼室１２には第１インジェクタ１４が取り付けられていて、燃料を燃焼室１２の内部に噴射する。
【００２７】
ここでは、ディゼルエンジンを例示したが、希薄燃焼（ｌｅａｎ ｂｕｒｎ）ガソリンエンジンを用いてもよい。ガソリンエンジンを用いる場合、吸気マニホールド１８を通じて混合気が燃焼室１２の内部に流入され、燃焼室１２の上部には、点火するための点火プラグ（図示せず）が装着される。
また、多様な圧縮比、好ましくは１６．５以下の圧縮比を有するエンジンを用いてもよい。
排気パイプ２０は、排気マニホールド１６に連結されて、排気ガスを車両の外部に排出させる。排気パイプ２０上には、媒煙フィルタ３０及び窒素酸化物低減触媒４０が装着されていて、排気ガス内に含まれている炭化水素、一酸化炭素、粒子状物質、及び窒素酸化物などが除去される。
【００２８】
排気ガス再循環装置８０は、排気パイプ２０上に装着されて、エンジン１０から排出される排気ガス一部を排気ガス再循環装置８０を介してエンジンに再供給する。また、排気ガス再循環装置８０は、吸気マニホールド１８に連結されて、排気ガスの一部を空気に混合して、燃焼温度を制御する。このような燃焼温度の制御は、制御部５０の制御によって、吸気マニホールド１８に供給される排気ガスの量を調節することによって行われる。
排気ガス再循環装置８０の後方の排気パイプ２０には、第１酸素センサ２５が取り付けられていて、排気ガス再循環装置８０を通過した排気ガス内の酸素量を検出する。本明細書では、第１酸素センサの測定値をエンジン出口の空燃比（ｌａｍｂｄａ）と称する。
【００２９】
第２インジェクタ９０は、排気ガス再循環装置８０の後方の排気パイプ２０に取り付けられ、制御部５０に電気的に連結されて、制御部５０の制御によって排気パイプ２０内に燃料の追加噴射を行う。
媒煙フィルタ３０は、第２インジェクタ９０の後方の排気パイプ２０に装着されている。媒煙フィルタ３０の前端部には、燃料分解触媒（Ｆｕｅｌ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が備えられている。この場合、燃料分解触媒３２は、第２インジェクタ９０と窒素酸化物低減触媒４０との間に配置される。ここでは、媒煙フィルタ３０とは別に燃料分解触媒３２が備えられていることを示したが、燃料分解触媒３２を媒煙フィルタ３０の前端部にコーティングすることもできる。
【００３０】
燃料分解触媒３２は、触媒反応によって、燃料内に含まれている炭素化合物のチェ−ン環を切って分解させる。つまり、燃料分解触媒３２は、熱分解（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）機能により、炭化水素を構成する連結環を切って分解する。これにより、追加噴射された燃料の有効反応表面積が増加し、高反応性の酸素が含まれている炭化水素（Ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ ＨＣ）、ＣＯ、Ｈ２等を生成する。
サーマルクラッキングは、下記のような手順で進められる。
Ｃ１６Ｈ３４→２ｎ−Ｃ８Ｈ１７＊→ｎ−Ｃ６Ｈ１３＊→ｎ−Ｃ４Ｈ９＊→Ｃ２Ｈ５＊→Ｃ２Ｈ４
Ｃ１６Ｈ３４→８Ｃ２Ｈ４＋Ｈ２
ここで、＊は、ラジカルを意味する。
ここで、炭化水素は、排気ガス及び燃料に含まれている炭素と水素とから構成された化合物全てを称する。
【００３１】
燃料分解触媒３２の後方には、媒煙フィルタ３０の一種である媒煙濾過装置（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）３０が取り付けられていて、排気パイプ２０を通じて排出される排気ガスに含まれている粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒｓ：ＰＭ）を捕集する。ここで、媒煙フィルタ３０は、媒煙濾過装置３０と同様の意味である。しかし、媒煙濾過装置３０の代わりに、他の種類の媒煙フィルタ３０（例えば、触媒媒煙フィルタ（ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ：ＣＰＦ））を用いてもよい。
また、媒煙濾過装置３０には、酸化触媒（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）がコーティングされてもよい。このような酸化触媒は、排気ガスに含まれている炭化水素と一酸化炭素を二酸化炭素に酸化し、排気ガスに含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させる。酸化触媒は、媒煙フィルタ３０の所定部門に多くコーティングされていてもよく、媒煙フィルタ３０の全領域に均等にコーティングされていてもよい。
【００３２】
燃料分解触媒３２の前方排気パイプには第１温度センサ３５が取り付けられ、燃料分解触媒３２の入口温度を測定し、燃料分解触媒３２の後方には第２温度センサ３６が取り付けられ、燃料分解触媒３２の出口温度または媒煙フィルタ３０の入口温度を測定する。
一方、排気パイプ２０には差圧センサ５５が取り付けられている。差圧センサ５５は、媒煙フィルタ３０の前端部と後端部との圧力差を測定し、これに対する信号を制御部５０に伝達する。制御部５０は、差圧センサ５５で測定された圧力差が第１設定圧力以上である場合、媒煙フィルタ３０を再生するように制御することができる。この場合、第１インジェクタ１４で燃料を後噴射することによって、媒煙フィルタ３０の内部に捕集された粒子状物質を燃焼させることができる。これとは異なり、第２インジェクタ９０で燃料を追加噴射することによって、媒煙フィルタ３０を再生させることもできる。
【００３３】
窒素酸化物低減触媒４０は、媒煙フィルタ３０の後方の排気パイプ２０上に装着されて、排気ガスに含まれている窒素酸化物を吸着し、燃料の追加噴射によって吸着した窒素酸化物を脱着して還元反応を進めることにより、排気ガスに含まれている窒素酸化物を浄化する。
窒素酸化物低減触媒４０の前方及び後方には、第３温度センサ６０及び第４温度センサ６５がそれぞれ取り付けられていて、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度と出口部の温度とを測定する。ここでは、窒素酸化物低減触媒４０が２つの部分に分かれていることを示した。これは、担体にコーティングされた金属比率を異にすることによって特定機能を遂行するためのものである。
【００３４】
例えば、エンジン１０に近い第１部分には、パラジウム（Ｐｄ）の比率を高めることによって耐熱機能を強化し、テールパイプに近い第２部分には、白金（Ｐｔ）の比率を高めることによって炭化水素のスリップを防止することができる。これとは異なり、担体にコーティングされた金属比率が全領域において同様である窒素酸化物低減触媒４０を用いても良い。
また、窒素酸化物低減触媒４０の前方排気パイプ２０には第２酸素センサ６２が取り付けられており、窒素酸化物低減触媒４０の後方の排気パイプ２０には第３酸素センサ７０が取り付けられる。第２酸素センサ６２は、窒素酸化物低減触媒４０に流入する排気ガスに含まれている酸素量を測定して、これに対する信号を制御部５０に伝達する。これにより、制御部５０が排気ガスのリーン／リッチ制御（ｌｅａｎ／ｒｉｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うことを助ける。
【００３５】
また、第３酸素センサ７０は、本発明の実施形態による内燃機関の排気装置が排気ガスに含まれている有害物質を正常に除去しているか否かをモニターするためのものである。ここでは、排気パイプ２０に第２酸素センサ６２を追加装着したことを示した。しかし、排気パイプ２０に第２酸素センサ６２を取り付けずに、第１酸素センサ２５及び第３酸素センサ７０の測定値、燃料消耗量、及びエンジンの可動ヒストリー（ｈｉｓｔｏｒｙ）の少なくとも一つに基づいて、窒素酸化物低減触媒４０に流入される排気ガスに含まれている酸素量を推定することもできる。本明細書では、第２酸素センサ６２の測定値を触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）と称する。
【００３６】
制御部５０は、各センサから検出された信号に基づいてエンジンの運転条件を判断し、エンジンの運転条件に基づいて燃料の追加噴射量及び追加噴射時期を制御することによって、窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物を脱着する。一例として、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物の量が設定値以上である場合、燃料を追加噴射するように制御する。
また、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０で窒素酸化物の還元反応が活性化するよう、排気ガス内で窒素酸化物に対する炭化水素の比率が設定比率以上になるように制御する。前記設定された比率は、５である。
【００３７】
一方、制御部５０は、エンジンの運転条件に基づいて窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物の量、窒素酸化物低減触媒の後端の窒素酸化物のスリップ量、及び窒素酸化物に対する炭化水素の比率を計算する。このような計算は数多い実験によって定められたマップに基づいて行われる。
また、制御部５０は、エンジンの運転条件、エンジンの状態または窒素酸化物低減触媒の状態に応じて第２インジェクタ９０の燃料噴射パターンを変化させる。ここで、エンジンの状態は、エンジンの作動期間を考慮して推定し、窒素酸化物低減触媒の状態は、窒素酸化物低減触媒の劣化を考慮して推定される。
【００３８】
さらに、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に被毒された硫黄酸化物の量が設定量以上になると、第１インジェクタ１４と第２インジェクタ９０を制御して、燃料を追加噴射することができる。この場合、追加噴射された燃料によって、窒素酸化物低減触媒４０に被毒された硫黄酸化物が除去される。燃料の追加噴射によって、窒素酸化物低減触媒４０に被毒された硫黄酸化物が除去されることを、窒素酸化物低減触媒４０の脱硫または再生と言う。したがって、本明細書において、窒素酸化物低減触媒４０の再生とは、窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物または硫黄酸化物の脱着を意味する。
【００３９】
一方、制御部５０は、媒煙フィルタ３０の再生を進行する。
また、制御部５０は、第２インジェクタ９０での追加噴射を制御する代わりに、第１インジェクタ１４での後噴射を制御することによって、窒素酸化物低減触媒４０で窒素酸化物の還元反応を活性化することができる。この場合、後噴射された燃料は、燃料分解触媒３２で高反応性の還元剤に変化し、窒素酸化物低減触媒４０で窒素酸化物の還元反応を促進させる。したがって、本明細書及び特許請求の範囲における追加噴射は、後噴射を含むと解釈すべきである。
ここでは、窒素酸化物低減触媒４０としてＬＮＴ触媒を用いた例を示した。
【００４０】
以下、窒素酸化物低減触媒４０の一例について、詳しく説明する。
窒素酸化物低減触媒４０は、担体にコーティングされた第１、２触媒層を含む。第１触媒層は排気ガスに近接して配置され、第２触媒層は担体に近接して配置される。
第１触媒層は。排気ガスに含まれている窒素酸化物を酸化させ、酸化された窒素酸化物の一部を、燃えない燃料または排気ガスに含まれている炭化水素との酸化−還元反応によって、還元させる。また、酸化された窒素酸化物の他の一部は第２触媒層に拡散される。
【００４１】
第２触媒層は、第１触媒層から拡散した窒素酸化物を吸着し、追加噴射される燃料によって、吸着した窒素酸化物を脱着して、第１触媒層で還元されるようにする。第２触媒層に拡散された窒素酸化物は、硝酸塩の形態で第２触媒層に吸着される。また、第２触媒層で脱着された窒素酸化物は、二酸化窒素の形態で第１触媒層へ移動し、二酸化窒素の一部は還元され、他の一部はスリップし、残りは
第１触媒層に吸着される。
第２触媒層は吸着物質を含む。このような吸着物質には弱塩基性酸化物が用いられる。弱塩基性酸化物には、アルカリまたはアルカリ土類金属を含む酸化物が用いられ、より具体的に、バリウムを含む酸化物が用いられる。
【００４２】
以下、窒素酸化物低減触媒４０の作動原理について、詳しく説明する。
第２インジェクタ９０で燃料が追加噴射されない場合、排気ガスに含まれている窒素酸化物は第１触媒層で酸化される。酸化された窒素酸化物の一部は、排気ガスに含まれている炭化水素と酸化−還元反応を行い、窒素気体に還元される。この過程で、排気ガスに含まれている炭化水素は二酸化炭素に酸化される。
また、酸化された窒素酸化物の他の一部と、排気ガスに含まれている窒素酸化物は、第２触媒層に拡散して吸着される。
【００４３】
第２インジェクタ９０で燃料が追加噴射される場合、追加噴射された燃料が燃料分解触媒を通過し、この過程で、燃料が低分子の炭化水素に変換される。また、低分子の炭化水素の一部は酸素と結合された炭化水素に変換されて、窒素酸化物低減触媒４０を通過する。
このとき、第２触媒層では、窒素酸化物が前記炭化水素との置換反応によって脱着される。また、第１触媒層では、前記脱着された窒素酸化物と、炭化水素／酸素と結合した炭化水素との間の酸化−還元反応によって、窒素酸化物は窒素気体に還元され、炭化水素／酸素と結合した炭化水素は二酸化炭素に酸化される。
よって、排気ガスに含まれている窒素酸化物と炭化水素が浄化される。
【００４４】
図２は、本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法に用いられる制御部における入出力関係を示すブロック図である。
図２に示すように、ＳＯｘ質量検出部１００、排気ガス質量検出部１１０、第３温度センサ６０、第４温度センサ６５、第１酸素センサ２５、吸気質量検出部１２０、還元剤噴射量検出部１３０、燃料噴射量検出部１４０、エンジン回転数センサ１５０、及び第３酸素センサ７０は、制御部５０に電気的に連結されており、検出した値を制御部５０に伝達する。
ＳＯｘ質量検出部１００は、窒素酸化物低減触媒４０の前端を流れる排気ガスに含まれているＳＯｘの質量を検出する。通常、制御部５０は、混合気の燃焼状態、排気ガスの温度、エンジン出口の空燃比、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、窒素酸化物低減触媒の入口部と出口部との温度差などを用いて、排気ガスに含まれているＳＯｘの質量を予測する。
【００４５】
排気ガス質量検出部１１０は、排気パイプ２０を流れる排気ガスの質量を検出する。
第３温度センサ６０は、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度を検出する。
第４温度センサ６５は、窒素酸化物低減触媒４０の出口部の温度を検出する。
第３温度センサ６０及び第４温度センサ６５で検出された温度は、設定された計算により、窒素酸化物低減触媒４０の温度を決定するのに用いられる。このとき、温度に応じた硫黄酸化物の貯蔵特性を用いてもよい。これとは異なって、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度または窒素酸化物低減触媒４０の出口部の温度を窒素酸化物低減触媒４０の温度で決定することもできる。
第１酸素センサ２５は、エンジン１０の後端の空燃比を検出する。
吸気質量検出部１２０は吸気パイプに装着され、１サイクルにおいて吸入される吸入空気の質量を検出する。
【００４６】
還元剤噴射量検出部１３０は、現在噴射している還元剤の噴射量を検出する。還元剤の噴射量は、制御部５０によってデューティ制御されるため、現在のデューティ値を読み取ることによって検出することができる。また、制御部５０は、還元剤の噴射量から還元剤の質量を推定することができる。
燃料噴射量検出部１４０は、現在噴射している燃料噴射量を検出する。最近は、燃料は主噴射とパイロット噴射によって噴射される。したがって、燃料噴射量検出部１４０は一周期において噴射される主噴射量とパイロット噴射量を検出する。また、燃料噴射量は、制御部５０によってデューティ制御されるため、現在のデューティ値を読み取ることによって検出することができる。
エンジン回転数センサ１５０は、クランクシャフト（図示せず）の位相変化からエンジンの回転数を検出する。
【００４７】
第３酸素センサ７０は、窒素酸化物低減触媒４０の後端の空燃比を検出する。
制御部５０では、前記伝えられた値に基づき、エンジンの運転条件、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、燃料の噴射パターン、燃料の追加噴射量（すなわち、還元剤の噴射量）、追加噴射時期（すなわち、再生時期）、及び追加噴射パターンを決定し、第１、２インジェクタ１４、９０を制御するための信号を第１、２インジェクタ１４、９０に出力する。また、制御部５０は、差圧センサ５５で測定された値に基づいて媒煙フィルタ３０の再生を制御する。上述したように、媒煙フィルタ３０の再生は、第１インジェクタ１４による後噴射または第２インジェクタ９０による追加噴射によって行われる。さらに、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量と、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を計算し、これらに基づいて、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の量と、脱硫によって除去される硫黄酸化物の量を計算する。
【００４８】
一方、本発明の実施形態による内燃機関の排気装置には、図２に記載したセンサ以外に複数のセンサが取り付けられても良いが、説明の便宜のため省略する。
図３は、本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法を行うフローチャートであり、図４は、本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒に被毒される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートであり、図５は、本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートである。
図３に示すように、ＳＯｘ質量検出部１００は、窒素酸化物低減触媒４０の前端で排気ガスに含まれているＳＯｘの質量を検出し（Ｓ２００）、排気ガス質量検出部１１０は排気ガスの質量を検出し（Ｓ２１０）、第３温度センサ６０は窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度を検出し（Ｓ２２０）、第４温度センサ６５は窒素酸化物低減触媒４０の出口部の温度を検出し（Ｓ２３０）、第１酸素センサ２５はエンジン出口の空燃比を検出し（Ｓ２４０）、吸気質量検出部１２０は吸気質量を検出する（Ｓ２５０）。
【００４９】
また、還元剤噴射量検出部１３０は排気ガスに噴射される還元剤の噴射量を検出し、制御部５０は前記還元剤の噴射量に基づいて還元剤の質量を推定する（Ｓ２６０）。
燃料噴射量検出部１４０は検出された燃料噴射量を積算することによって総燃料噴射量を検出し（Ｓ２７０）、エンジン回転数センサ１５０はエンジンの回転数を検出し（Ｓ２８０）、燃料噴射量検出部１４０は現在噴射される燃料量を検出し（Ｓ２９０）、第３酸素センサ７０は窒素酸化物低減触媒４０の後端の空燃比を検出する（Ｓ３００）。
制御部５０は、排気ガスの質量に基づいて窒素酸化物低減触媒４０を通過する排気ガスの体積速度を計算する（Ｓ３１０）。排気ガスの体積速度は、本発明の実施形態による方法を行うのに大変重要な因子であるが、どのような状態を基準として計算するかが問題となる。数多い実験を通じて、正常状態を基準として排気ガスの体積速度を計算すると、適切な結果が得られることが分かった。正常状態における排気ガスの体積速度（ＳＶ）は、次の［式１］によって計算される。
【００５０】
【数１】
制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度及び出口部の温度に基づいて窒素酸化物低減触媒４０の温度を計算する（Ｓ３２０）。
また、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比を計算し（Ｓ３３０）、実際の還元剤質量を計算する（Ｓ３４０）。
【００５１】
窒素酸化物低減触媒４０で除去される硫黄酸化物の質量を計算するために、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は大変重要な因子である。窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は、第２酸素センサ６２によって検出することができる。しかし、第２酸素センサ６２の不正確性及び時間遅延の理由により、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は、次の（数２）により計算できる。
【数２】
【００５２】
また、燃料質量は（数３）で表される。
【数３】
ここで、ｑＦｕｅｌ、ｉｎｔｅｒｎａｌは、燃料噴射量であり、ｉは、シリンダの回転当りの燃焼数であり、ｚは、シリンダの個数であり、ｎは、エンジン速度である。したがって、（数２）は、次の（数４）で表される。
【００５３】
【数４】
また、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は、次の（数５）により計算される。
【００５４】
【数５】
【００５５】
【数６】
【００５６】
制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵された硫黄酸化物の量を計算し（Ｓ３５０）、これに基づいて、窒素酸化物低減触媒４０を被毒する硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ３６０）。
窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵された硫黄酸化物の量は、以前再生後に窒素酸化物低減触媒４０に残る硫黄酸化物の量と、以前再生後に窒素酸化物低減触媒４０に新しく貯蔵される硫黄酸化物の量から計算される。
窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算する過程は、図４を参照しながら説明する。
【００５７】
図４に示すように、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０の温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算する（Ｓ５００）。窒素酸化物低減触媒４０の温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力は、設定されたマップに保存されている。
制御部５０は、体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算する（Ｓ５１０）。
その後、制御部５０は、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算する（Ｓ５２０）。相対的な硫黄酸化物の貯蔵レベルは、現在貯蔵された硫黄酸化物の量を現在の硫黄酸化物貯蔵能力で割ることによって、計算される。
【００５８】
制御部５０は、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算する（Ｓ５３０）。相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、設定されたマップに保存されている。
その後、制御部５０は、排気ガスの体積速度と窒素酸化物低減触媒４０の温度に応じた補正の硫黄酸化物の貯蔵効率を計算する（Ｓ５４０）。体積速度と触媒温度に応じた補正係数が設定されたマップに保存されており、制御部５０は、補正係数を基本の硫黄酸化物貯蔵効率にかけることによって、補正の硫黄酸化物の貯蔵効率を計算する。
次に、制御部５０は、補正の硫黄酸化物の貯蔵効率と排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ５５０）。つまり、補正の硫黄酸化物の貯蔵効率を排気ガス内の硫黄酸化物の質量にかけることによって、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算する。
【００５９】
それから、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ３７０）。窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップは、図５を参照しながら説明する。
図５に示すように、制御部５０は、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量を用いて、脱着効率を計算する（Ｓ６００）。エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率は、設定されたマップに保存されている。
制御部５０は脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算する（Ｓ６１０）。例えば、基本の硫黄酸化物の脱着質量は、脱着効率と還元剤の質量をかけることによって計算できる。
その後、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数を計算し（Ｓ６２０）、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数を計算し（Ｓ６３０）、窒素酸化物低減触媒の温度と現在の硫黄酸化物被毒量に応じた第３補正係数を計算する（Ｓ６４０）。
【００６０】
その後、制御部５０は、基本の硫黄酸化物の脱着質量と第１、２、３補正係数を用いて、脱着される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ３７０）。例えば、脱着される硫黄酸化物の質量は、基本の硫黄酸化物の脱着質量に第１、２、３補正係数をかけることによって計算できる。
制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に被毒される硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分し（Ｓ３８０）、窒素酸化物低減触媒４０を被毒する硫黄酸化物の量を計算する（Ｓ３９０）。
また、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を積分し（Ｓ４００）、脱硫によって窒素酸化物低減触媒４０で除去される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ４１０）。
【００６１】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ エンジン
２０ 排気パイプ
２５ 第１酸素センサ
３０ 媒煙フィルタ、煤煙濾過装置
３２ 燃料分解触媒
３５ 第１温度センサ
３６ 第２温度センサ
４０ 窒素酸化物低減触媒
５０ 制御部
６０ 第３温度センサ
６２ 第２酸素センサ
６５ 第４温度センサ
７０ 第３酸素センサ
８０ 排気ガス再循環装置
１００ ＳＯｘ質量検出部
１１０ 排気ガス質量検出部
１２０ 吸気質量検出部
１３０ 還元剤噴射量検出部
１４０ 燃料噴射量検出部
１５０ エンジン回転数センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法及びこれを用いた排気装置に係り、より詳しくは、最適の窒素酸化物低減触媒の温度、最適の窒素酸化物低減触媒を通過する体積速度、最適の窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、及び最適の実際の還元剤質量を定義することによって、窒素酸化物低減触媒に実際に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測し、これを用いて、窒素酸化物低減触媒の再生時期及び噴射される還元剤の量を調節する窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法及びこれを用いた排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンから排気マニホールドを通じて排出される排気ガスは、排気パイプに設けられた触媒コンバータ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に誘導されて浄化され、マフラを通過しながら、騒音が減殺された後、テールパイプを通じて大気中に排出される。前記触媒コンバータは、排気ガスに含まれている汚染物質を浄化する。そして、排気パイプ上には、排気ガスに含まれている粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒｓ：ＰＭ）を捕集するための媒煙フィルタが装着される。
【０００３】
窒素酸化物低減触媒（Ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ；ＤｅＮＯｘ Ｃａｔａｌｙｓｔ）は、排気ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化させる触媒コンバータの一形式である。ウレア（Ｕｒｅａ）、アンモニア（Ａｍｍｏｎｉａ）、一酸化炭素および炭化水素（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ；ＨＣ）等のような還元剤を排気ガスに提供すると、窒素酸化物低減触媒では、排気ガスに含まれている窒素酸化物が前記還元剤との酸化−還元反応により還元される。
【０００４】
最近は、このような窒素酸化物低減触媒として、ＬＮＴ触媒（Ｌｅａｎ ＮＯｘ Ｔｒａｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が用いられている。ＬＮＴ触媒は、エンジンがリーン（ｌｅａｎ）雰囲気で作動する場合には、排気ガスに含まれている窒素酸化物を吸着し、エンジンがリッチ（ｒｉｃｈ）雰囲気で作動する場合には、吸着した窒素酸化物を脱着する。このように、ＬＮＴ触媒に吸着された窒素酸化物を脱着することを、再生と言う。
しかし、窒素酸化物低減触媒で窒素酸化物を吸着する物質は塩基性であるため、排気ガスに含まれている窒素酸化物と共に硫黄酸化物（燃料またはエンジンオイルに含まれている硫黄成分が酸化された物質）もまた吸着する。窒素酸化物低減触媒内の硫黄成分の被毒は、窒素酸化物低減触媒の浄化効率を低下させる。そのため、窒素酸化物低減触媒の脱硫過程が必要である。
【０００５】
従来の排気装置の脱硫方法によれば、窒素酸化物低減触媒に被毒される硫黄酸化物の量が設定量以上になると、エンジンを脱硫モードで制御して、窒素酸化物低減触媒に被毒された硫黄酸化物を脱着させる。このとき、エンジンの運転状態、排気ガスの温度、窒素酸化物低減触媒の前端及び後端での空燃比などを考慮しなければならないため、ＥＣＵメモリが多く必要となり、処理速度が遅れる問題点があった。それに、脱硫時、窒素酸化物低減触媒の前端温度と後端温度との差が大きいため、脱硫の基準温度を選択しにくく、多くの変数とマップが必要となる問題があった。
したがって、従来の脱硫方法は、エンジンの運転状態の変化を無視して窒素酸化物低減触媒の前端温度と空燃比だけを用いて、脱硫を制御していた。これにより、窒素酸化物低減触媒の劣化および燃費悪化を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１４３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、最適の窒素酸化物低減触媒の温度、最適の窒素酸化物低減触媒を通過する体積速度、最適の窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、及び最適の実際の還元剤質量を定義することによって、窒素酸化物低減触媒に実際に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、正確に予測された硫黄酸化物の貯蔵量から、窒素酸化物低減触媒の再生時期及び還元剤投入量を正確に予測する排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップ、現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、及び前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分して、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、計算されることを特徴とする。
【００１０】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップは、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算するステップ、前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と、窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算するステップ、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と、現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算するステップ、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算するステップ、及び前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と、排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする。
【００１２】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、計算されることを特徴とする。
【００１３】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップは、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算するステップ、前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算するステップ、及び前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする。
【００１５】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、燃焼室内に燃料を噴射する第１インジェクタを有するエンジンで発生した排気ガスが流れる排気パイプ、前記排気パイプに取り付けられ、還元剤を噴射する第２インジェクタ、前記第２インジェクタの後端の排気パイプに装着され、前記第２インジェクタで噴射された還元剤を用いて、排気ガスに含まれている窒素酸化物を低減させる窒素酸化物低減触媒、及び、エンジンの運転条件に応じて、前記窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量と、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を予測する制御部、を含み、前記制御部は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算し、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする。
【００１７】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分することによって、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする。
【００１８】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする。
【００１９】
前記制御部は、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算し、前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算し、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算し、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算し、前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする。
【００２０】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする。
【００２１】
前記制御部は、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算し、前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算し、前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする。
【００２２】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする。
【００２３】
前記還元剤は、燃料であり、前記排気装置は、第２インジェクタと窒素酸化物低減触媒との間の前記排気パイプ上に装着され、前記燃料を分解する燃料分解触媒をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を正確に予測することによって、排気装置の脱硫効率を向上することができる。
また、窒素酸化物低減触媒に貯蔵された硫黄酸化物の正確な量に応じて再生時期及び還元剤の噴射量を調節することによって、燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法が適用できる排気装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法に用いられる制御部における入出力関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒に被毒される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付図面に基づき、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法が適用できる排気装置の一例を示す概略図である。
図１に示すように、内燃機関の排気装置は、エンジン１０、排気パイプ２０、排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ；ＥＧＲ）装置８０、燃料分解触媒３２、媒煙フィルタ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）３０、窒素酸化物低減触媒４０、及び制御部５０を含む。
エンジン１０は、燃料及び空気が混合された混合気を燃焼させて、化学的エネルギーを機械的エネルギーに変換する。エンジン１０は、吸気マニホールド１８に連結されて、燃焼室１２の内部に空気が流入され、燃焼過程で発生した排気ガスは、排気マニホールド１６に集められた後、エンジン外部に排出される。燃焼室１２には第１インジェクタ１４が取り付けられていて、燃料を燃焼室１２の内部に噴射する。
【００２７】
ここでは、ディゼルエンジンを例示したが、希薄燃焼（ｌｅａｎ ｂｕｒｎ）ガソリンエンジンを用いてもよい。ガソリンエンジンを用いる場合、吸気マニホールド１８を通じて混合気が燃焼室１２の内部に流入され、燃焼室１２の上部には、点火するための点火プラグ（図示せず）が装着される。
また、多様な圧縮比、好ましくは１６．５以下の圧縮比を有するエンジンを用いてもよい。
排気パイプ２０は、排気マニホールド１６に連結されて、排気ガスを車両の外部に排出させる。排気パイプ２０上には、媒煙フィルタ３０及び窒素酸化物低減触媒４０が装着されていて、排気ガス内に含まれている炭化水素、一酸化炭素、粒子状物質、及び窒素酸化物などが除去される。
【００２８】
排気ガス再循環装置８０は、排気パイプ２０上に装着されて、エンジン１０から排出される排気ガス一部を排気ガス再循環装置８０を介してエンジンに再供給する。また、排気ガス再循環装置８０は、吸気マニホールド１８に連結されて、排気ガスの一部を空気に混合して、燃焼温度を制御する。このような燃焼温度の制御は、制御部５０の制御によって、吸気マニホールド１８に供給される排気ガスの量を調節することによって行われる。
排気ガス再循環装置８０の後方の排気パイプ２０には、第１酸素センサ２５が取り付けられていて、排気ガス再循環装置８０を通過した排気ガス内の酸素量を検出する。本明細書では、第１酸素センサの測定値をエンジン出口の空燃比（ｌａｍｂｄａ）と称する。
【００２９】
第２インジェクタ９０は、排気ガス再循環装置８０の後方の排気パイプ２０に取り付けられ、制御部５０に電気的に連結されて、制御部５０の制御によって排気パイプ２０内に燃料の追加噴射を行う。
媒煙フィルタ３０は、第２インジェクタ９０の後方の排気パイプ２０に装着されている。媒煙フィルタ３０の前端部には、燃料分解触媒（Ｆｕｅｌ Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｃａｔａｌｙｓｔ）が備えられている。この場合、燃料分解触媒３２は、第２インジェクタ９０と窒素酸化物低減触媒４０との間に配置される。ここでは、媒煙フィルタ３０とは別に燃料分解触媒３２が備えられていることを示したが、燃料分解触媒３２を媒煙フィルタ３０の前端部にコーティングすることもできる。
【００３０】
燃料分解触媒３２は、触媒反応によって、燃料内に含まれている炭素化合物のチェ−ン環を切って分解させる。つまり、燃料分解触媒３２は、熱分解（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）機能により、炭化水素を構成する連結環を切って分解する。これにより、追加噴射された燃料の有効反応表面積が増加し、高反応性の酸素が含まれている炭化水素（Ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ ＨＣ）、ＣＯ、Ｈ２等を生成する。
サーマルクラッキングは、下記のような手順で進められる。
Ｃ１６Ｈ３４→２ｎ−Ｃ８Ｈ１７＊→ｎ−Ｃ６Ｈ１３＊→ｎ−Ｃ４Ｈ９＊→Ｃ２Ｈ５＊→Ｃ２Ｈ４
Ｃ１６Ｈ３４→８Ｃ２Ｈ４＋Ｈ２
ここで、＊は、ラジカルを意味する。
ここで、炭化水素は、排気ガス及び燃料に含まれている炭素と水素とから構成された化合物全てを称する。
【００３１】
燃料分解触媒３２の後方には、媒煙フィルタ３０の一種である媒煙濾過装置（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）３０が取り付けられていて、排気パイプ２０を通じて排出される排気ガスに含まれている粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒｓ：ＰＭ）を捕集する。ここで、媒煙フィルタ３０は、媒煙濾過装置３０と同様の意味である。しかし、媒煙濾過装置３０の代わりに、他の種類の媒煙フィルタ３０（例えば、触媒媒煙フィルタ（ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ：ＣＰＦ））を用いてもよい。
また、媒煙濾過装置３０には、酸化触媒（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）がコーティングされてもよい。このような酸化触媒は、排気ガスに含まれている炭化水素と一酸化炭素を二酸化炭素に酸化し、排気ガスに含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させる。酸化触媒は、媒煙フィルタ３０の所定部門に多くコーティングされていてもよく、媒煙フィルタ３０の全領域に均等にコーティングされていてもよい。
【００３２】
燃料分解触媒３２の前方排気パイプには第１温度センサ３５が取り付けられ、燃料分解触媒３２の入口温度を測定し、燃料分解触媒３２の後方には第２温度センサ３６が取り付けられ、燃料分解触媒３２の出口温度または媒煙フィルタ３０の入口温度を測定する。
一方、排気パイプ２０には差圧センサ５５が取り付けられている。差圧センサ５５は、媒煙フィルタ３０の前端部と後端部との圧力差を測定し、これに対する信号を制御部５０に伝達する。制御部５０は、差圧センサ５５で測定された圧力差が第１設定圧力以上である場合、媒煙フィルタ３０を再生するように制御することができる。この場合、第１インジェクタ１４で燃料を後噴射することによって、媒煙フィルタ３０の内部に捕集された粒子状物質を燃焼させることができる。これとは異なり、第２インジェクタ９０で燃料を追加噴射することによって、媒煙フィルタ３０を再生させることもできる。
【００３３】
窒素酸化物低減触媒４０は、媒煙フィルタ３０の後方の排気パイプ２０上に装着されて、排気ガスに含まれている窒素酸化物を吸着し、燃料の追加噴射によって吸着した窒素酸化物を脱着して還元反応を進めることにより、排気ガスに含まれている窒素酸化物を浄化する。
窒素酸化物低減触媒４０の前方及び後方には、第３温度センサ６０及び第４温度センサ６５がそれぞれ取り付けられていて、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度と出口部の温度とを測定する。ここでは、窒素酸化物低減触媒４０が２つの部分に分かれていることを示した。これは、担体にコーティングされた金属比率を異にすることによって特定機能を遂行するためのものである。
【００３４】
例えば、エンジン１０に近い第１部分には、パラジウム（Ｐｄ）の比率を高めることによって耐熱機能を強化し、テールパイプに近い第２部分には、白金（Ｐｔ）の比率を高めることによって炭化水素のスリップを防止することができる。これとは異なり、担体にコーティングされた金属比率が全領域において同様である窒素酸化物低減触媒４０を用いても良い。
また、窒素酸化物低減触媒４０の前方排気パイプ２０には第２酸素センサ６２が取り付けられており、窒素酸化物低減触媒４０の後方の排気パイプ２０には第３酸素センサ７０が取り付けられる。第２酸素センサ６２は、窒素酸化物低減触媒４０に流入する排気ガスに含まれている酸素量を測定して、これに対する信号を制御部５０に伝達する。これにより、制御部５０が排気ガスのリーン／リッチ制御（ｌｅａｎ／ｒｉｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うことを助ける。
【００３５】
また、第３酸素センサ７０は、本発明の実施形態による内燃機関の排気装置が排気ガスに含まれている有害物質を正常に除去しているか否かをモニターするためのものである。ここでは、排気パイプ２０に第２酸素センサ６２を追加装着したことを示した。しかし、排気パイプ２０に第２酸素センサ６２を取り付けずに、第１酸素センサ２５及び第３酸素センサ７０の測定値、燃料消耗量、及びエンジンの可動ヒストリー（ｈｉｓｔｏｒｙ）の少なくとも一つに基づいて、窒素酸化物低減触媒４０に流入される排気ガスに含まれている酸素量を推定することもできる。本明細書では、第２酸素センサ６２の測定値を触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）と称する。
【００３６】
制御部５０は、各センサから検出された信号に基づいてエンジンの運転条件を判断し、エンジンの運転条件に基づいて燃料の追加噴射量及び追加噴射時期を制御することによって、窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物を脱着する。一例として、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物の量が設定値以上である場合、燃料を追加噴射するように制御する。
また、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０で窒素酸化物の還元反応が活性化するよう、排気ガス内で窒素酸化物に対する炭化水素の比率が設定比率以上になるように制御する。前記設定された比率は、５である。
【００３７】
一方、制御部５０は、エンジンの運転条件に基づいて窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物の量、窒素酸化物低減触媒の後端の窒素酸化物のスリップ量、及び窒素酸化物に対する炭化水素の比率を計算する。このような計算は数多い実験によって定められたマップに基づいて行われる。
また、制御部５０は、エンジンの運転条件、エンジンの状態または窒素酸化物低減触媒の状態に応じて第２インジェクタ９０の燃料噴射パターンを変化させる。ここで、エンジンの状態は、エンジンの作動期間を考慮して推定し、窒素酸化物低減触媒の状態は、窒素酸化物低減触媒の劣化を考慮して推定される。
【００３８】
さらに、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に被毒された硫黄酸化物の量が設定量以上になると、第１インジェクタ１４と第２インジェクタ９０を制御して、燃料を追加噴射することができる。この場合、追加噴射された燃料によって、窒素酸化物低減触媒４０に被毒された硫黄酸化物が除去される。燃料の追加噴射によって、窒素酸化物低減触媒４０に被毒された硫黄酸化物が除去されることを、窒素酸化物低減触媒４０の脱硫または再生と言う。したがって、本明細書において、窒素酸化物低減触媒４０の再生とは、窒素酸化物低減触媒４０に吸着した窒素酸化物または硫黄酸化物の脱着を意味する。
【００３９】
一方、制御部５０は、媒煙フィルタ３０の再生を進行する。
また、制御部５０は、第２インジェクタ９０での追加噴射を制御する代わりに、第１インジェクタ１４での後噴射を制御することによって、窒素酸化物低減触媒４０で窒素酸化物の還元反応を活性化することができる。この場合、後噴射された燃料は、燃料分解触媒３２で高反応性の還元剤に変化し、窒素酸化物低減触媒４０で窒素酸化物の還元反応を促進させる。したがって、本明細書及び特許請求の範囲における追加噴射は、後噴射を含むと解釈すべきである。
ここでは、窒素酸化物低減触媒４０としてＬＮＴ触媒を用いた例を示した。
【００４０】
以下、窒素酸化物低減触媒４０の一例について、詳しく説明する。
窒素酸化物低減触媒４０は、担体にコーティングされた第１、２触媒層を含む。第１触媒層は排気ガスに近接して配置され、第２触媒層は担体に近接して配置される。
第１触媒層は。排気ガスに含まれている窒素酸化物を酸化させ、酸化された窒素酸化物の一部を、燃えない燃料または排気ガスに含まれている炭化水素との酸化−還元反応によって、還元させる。また、酸化された窒素酸化物の他の一部は第２触媒層に拡散される。
【００４１】
第２触媒層は、第１触媒層から拡散した窒素酸化物を吸着し、追加噴射される燃料によって、吸着した窒素酸化物を脱着して、第１触媒層で還元されるようにする。第２触媒層に拡散された窒素酸化物は、硝酸塩の形態で第２触媒層に吸着される。また、第２触媒層で脱着された窒素酸化物は、二酸化窒素の形態で第１触媒層へ移動し、二酸化窒素の一部は還元され、他の一部はスリップし、残りは
第１触媒層に吸着される。
第２触媒層は吸着物質を含む。このような吸着物質には弱塩基性酸化物が用いられる。弱塩基性酸化物には、アルカリまたはアルカリ土類金属を含む酸化物が用いられ、より具体的に、バリウムを含む酸化物が用いられる。
【００４２】
以下、窒素酸化物低減触媒４０の作動原理について、詳しく説明する。
第２インジェクタ９０で燃料が追加噴射されない場合、排気ガスに含まれている窒素酸化物は第１触媒層で酸化される。酸化された窒素酸化物の一部は、排気ガスに含まれている炭化水素と酸化−還元反応を行い、窒素気体に還元される。この過程で、排気ガスに含まれている炭化水素は二酸化炭素に酸化される。
また、酸化された窒素酸化物の他の一部と、排気ガスに含まれている窒素酸化物は、第２触媒層に拡散して吸着される。
【００４３】
第２インジェクタ９０で燃料が追加噴射される場合、追加噴射された燃料が燃料分解触媒を通過し、この過程で、燃料が低分子の炭化水素に変換される。また、低分子の炭化水素の一部は酸素と結合された炭化水素に変換されて、窒素酸化物低減触媒４０を通過する。
このとき、第２触媒層では、窒素酸化物が前記炭化水素との置換反応によって脱着される。また、第１触媒層では、前記脱着された窒素酸化物と、炭化水素／酸素と結合した炭化水素との間の酸化−還元反応によって、窒素酸化物は窒素気体に還元され、炭化水素／酸素と結合した炭化水素は二酸化炭素に酸化される。
よって、排気ガスに含まれている窒素酸化物と炭化水素が浄化される。
【００４４】
図２は、本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法に用いられる制御部における入出力関係を示すブロック図である。
図２に示すように、ＳＯｘ質量検出部１００、排気ガス質量検出部１１０、第３温度センサ６０、第４温度センサ６５、第１酸素センサ２５、吸気質量検出部１２０、還元剤噴射量検出部１３０、燃料噴射量検出部１４０、エンジン回転数センサ１５０、及び第３酸素センサ７０は、制御部５０に電気的に連結されており、検出した値を制御部５０に伝達する。
ＳＯｘ質量検出部１００は、窒素酸化物低減触媒４０の前端を流れる排気ガスに含まれているＳＯｘの質量を検出する。通常、制御部５０は、混合気の燃焼状態、排気ガスの温度、エンジン出口の空燃比、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比、窒素酸化物低減触媒の入口部と出口部との温度差などを用いて、排気ガスに含まれているＳＯｘの質量を予測する。
【００４５】
排気ガス質量検出部１１０は、排気パイプ２０を流れる排気ガスの質量を検出する。
第３温度センサ６０は、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度を検出する。
第４温度センサ６５は、窒素酸化物低減触媒４０の出口部の温度を検出する。
第３温度センサ６０及び第４温度センサ６５で検出された温度は、設定された計算により、窒素酸化物低減触媒４０の温度を決定するのに用いられる。このとき、温度に応じた硫黄酸化物の貯蔵特性を用いてもよい。これとは異なって、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度または窒素酸化物低減触媒４０の出口部の温度を窒素酸化物低減触媒４０の温度で決定することもできる。
第１酸素センサ２５は、エンジン１０の後端の空燃比を検出する。
吸気質量検出部１２０は吸気パイプに装着され、１サイクルにおいて吸入される吸入空気の質量を検出する。
【００４６】
還元剤噴射量検出部１３０は、現在噴射している還元剤の噴射量を検出する。還元剤の噴射量は、制御部５０によってデューティ制御されるため、現在のデューティ値を読み取ることによって検出することができる。また、制御部５０は、還元剤の噴射量から還元剤の質量を推定することができる。
燃料噴射量検出部１４０は、現在噴射している燃料噴射量を検出する。最近は、燃料は主噴射とパイロット噴射によって噴射される。したがって、燃料噴射量検出部１４０は一周期において噴射される主噴射量とパイロット噴射量を検出する。また、燃料噴射量は、制御部５０によってデューティ制御されるため、現在のデューティ値を読み取ることによって検出することができる。
エンジン回転数センサ１５０は、クランクシャフト（図示せず）の位相変化からエンジンの回転数を検出する。
【００４７】
第３酸素センサ７０は、窒素酸化物低減触媒４０の後端の空燃比を検出する。
制御部５０では、前記伝えられた値に基づき、エンジンの運転条件、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、燃料の噴射パターン、燃料の追加噴射量（すなわち、還元剤の噴射量）、追加噴射時期（すなわち、再生時期）、及び追加噴射パターンを決定し、第１、２インジェクタ１４、９０を制御するための信号を第１、２インジェクタ１４、９０に出力する。また、制御部５０は、差圧センサ５５で測定された値に基づいて媒煙フィルタ３０の再生を制御する。上述したように、媒煙フィルタ３０の再生は、第１インジェクタ１４による後噴射または第２インジェクタ９０による追加噴射によって行われる。さらに、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量と、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を計算し、これらに基づいて、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の量と、脱硫によって除去される硫黄酸化物の量を計算する。
【００４８】
一方、本発明の実施形態による内燃機関の排気装置には、図２に記載したセンサ以外に複数のセンサが取り付けられても良いが、説明の便宜のため省略する。
図３は、本発明の実施形態による窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法を行うフローチャートであり、図４は、本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒に被毒される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートであり、図５は、本発明の実施形態において、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量の計算を行うフローチャートである。
図３に示すように、ＳＯｘ質量検出部１００は、窒素酸化物低減触媒４０の前端で排気ガスに含まれているＳＯｘの質量を検出し（Ｓ２００）、排気ガス質量検出部１１０は排気ガスの質量を検出し（Ｓ２１０）、第３温度センサ６０は窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度を検出し（Ｓ２２０）、第４温度センサ６５は窒素酸化物低減触媒４０の出口部の温度を検出し（Ｓ２３０）、第１酸素センサ２５はエンジン出口の空燃比を検出し（Ｓ２４０）、吸気質量検出部１２０は吸気質量を検出する（Ｓ２５０）。
【００４９】
また、還元剤噴射量検出部１３０は排気ガスに噴射される還元剤の噴射量を検出し、制御部５０は前記還元剤の噴射量に基づいて還元剤の質量を推定する（Ｓ２６０）。
燃料噴射量検出部１４０は検出された燃料噴射量を積算することによって総燃料噴射量を検出し（Ｓ２７０）、エンジン回転数センサ１５０はエンジンの回転数を検出し（Ｓ２８０）、燃料噴射量検出部１４０は現在噴射される燃料量を検出し（Ｓ２９０）、第３酸素センサ７０は窒素酸化物低減触媒４０の後端の空燃比を検出する（Ｓ３００）。
制御部５０は、排気ガスの質量に基づいて窒素酸化物低減触媒４０を通過する排気ガスの体積速度を計算する（Ｓ３１０）。排気ガスの体積速度は、本発明の実施形態による方法を行うのに大変重要な因子であるが、どのような状態を基準として計算するかが問題となる。数多い実験を通じて、正常状態を基準として排気ガスの体積速度を計算すると、適切な結果が得られることが分かった。正常状態における排気ガスの体積速度（ＳＶ）は、次の［式１］によって計算される。
【００５０】
【数１】
制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０の入口部の温度及び出口部の温度に基づいて窒素酸化物低減触媒４０の温度を計算する（Ｓ３２０）。
また、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比を計算し（Ｓ３３０）、実際の還元剤質量を計算する（Ｓ３４０）。
【００５１】
窒素酸化物低減触媒４０で除去される硫黄酸化物の質量を計算するために、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は大変重要な因子である。窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は、第２酸素センサ６２によって検出することができる。しかし、第２酸素センサ６２の不正確性及び時間遅延の理由により、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は、次の（数２）により計算できる。
【数２】
【００５２】
また、燃料質量は（数３）で表される。
【数３】
ここで、ｑＦｕｅｌ、ｉｎｔｅｒｎａｌは、燃料噴射量であり、ｉは、シリンダの回転当りの燃焼数であり、ｚは、シリンダの個数であり、ｎは、エンジン速度である。したがって、（数２）は、次の（数４）で表される。
【００５３】
【数４】
また、窒素酸化物低減触媒４０の前端の空燃比は、次の（数５）により計算される。
【００５４】
【数５】
【００５５】
【数６】
【００５６】
制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵された硫黄酸化物の量を計算し（Ｓ３５０）、これに基づいて、窒素酸化物低減触媒４０を被毒する硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ３６０）。
窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵された硫黄酸化物の量は、以前再生後に窒素酸化物低減触媒４０に残る硫黄酸化物の量と、以前再生後に窒素酸化物低減触媒４０に新しく貯蔵される硫黄酸化物の量から計算される。
窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算する過程は、図４を参照しながら説明する。
【００５７】
図４に示すように、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０の温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算する（Ｓ５００）。窒素酸化物低減触媒４０の温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力は、設定されたマップに保存されている。
制御部５０は、体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算する（Ｓ５１０）。
その後、制御部５０は、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算する（Ｓ５２０）。相対的な硫黄酸化物の貯蔵レベルは、現在貯蔵された硫黄酸化物の量を現在の硫黄酸化物貯蔵能力で割ることによって、計算される。
【００５８】
制御部５０は、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算する（Ｓ５３０）。相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、設定されたマップに保存されている。
その後、制御部５０は、排気ガスの体積速度と窒素酸化物低減触媒４０の温度に応じた補正の硫黄酸化物の貯蔵効率を計算する（Ｓ５４０）。体積速度と触媒温度に応じた補正係数が設定されたマップに保存されており、制御部５０は、補正係数を基本の硫黄酸化物貯蔵効率にかけることによって、補正の硫黄酸化物の貯蔵効率を計算する。
次に、制御部５０は、補正の硫黄酸化物の貯蔵効率と排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ５５０）。つまり、補正の硫黄酸化物の貯蔵効率を排気ガス内の硫黄酸化物の質量にかけることによって、窒素酸化物低減触媒４０に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算する。
【００５９】
それから、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ３７０）。窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップは、図５を参照しながら説明する。
図５に示すように、制御部５０は、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量を用いて、脱着効率を計算する（Ｓ６００）。エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率は、設定されたマップに保存されている。
制御部５０は脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算する（Ｓ６１０）。例えば、基本の硫黄酸化物の脱着質量は、脱着効率と還元剤の質量をかけることによって計算できる。
その後、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数を計算し（Ｓ６２０）、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数を計算し（Ｓ６３０）、窒素酸化物低減触媒の温度と現在の硫黄酸化物被毒量に応じた第３補正係数を計算する（Ｓ６４０）。
【００６０】
その後、制御部５０は、基本の硫黄酸化物の脱着質量と第１、２、３補正係数を用いて、脱着される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ３７０）。例えば、脱着される硫黄酸化物の質量は、基本の硫黄酸化物の脱着質量に第１、２、３補正係数をかけることによって計算できる。
制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０に被毒される硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分し（Ｓ３８０）、窒素酸化物低減触媒４０を被毒する硫黄酸化物の量を計算する（Ｓ３９０）。
また、制御部５０は、窒素酸化物低減触媒４０から脱着される硫黄酸化物の質量を積分し（Ｓ４００）、脱硫によって窒素酸化物低減触媒４０で除去される硫黄酸化物の質量を計算する（Ｓ４１０）。
【００６１】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１０ エンジン
２０ 排気パイプ
２５ 第１酸素センサ
３０ 媒煙フィルタ、煤煙濾過装置
３２ 燃料分解触媒
３５ 第１温度センサ
３６ 第２温度センサ
４０ 窒素酸化物低減触媒
５０ 制御部
６０ 第３温度センサ
６２ 第２酸素センサ
６５ 第４温度センサ
７０ 第３酸素センサ
８０ 排気ガス再循環装置
１００ ＳＯｘ質量検出部
１１０ 排気ガス質量検出部
１２０ 吸気質量検出部
１３０ 還元剤噴射量検出部
１４０ 燃料噴射量検出部
１５０ エンジン回転数センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップ、
現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、及び
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分して、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算するステップ、
を含むことを特徴とする窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項２】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、計算されることを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項３】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップは、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算するステップ、
前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と、窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算するステップ、
現在の硫黄酸化物貯蔵能力と、現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算するステップ、
相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算するステップ、及び
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と、排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項４】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする請求項３に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項５】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、計算されることを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項６】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップは、
エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算するステップ、
前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算するステップ、及び
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項７】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする請求項６に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項８】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項９】
燃焼室内に燃料を噴射する第１インジェクタを有するエンジンで発生した排気ガスが流れる排気パイプ、
前記排気パイプに取り付けられ、還元剤を噴射する第２インジェクタ、
前記第２インジェクタの後端の排気パイプに装着され、前記第２インジェクタで噴射された還元剤を用いて、排気ガスに含まれている窒素酸化物を低減させる窒素酸化物低減触媒、及び、
エンジンの運転条件に応じて、前記窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量と、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を予測する制御部、
を含み、
前記制御部は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算し、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする排気装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分することによって、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１２】
前記制御部は、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算し、前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算し、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算し、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算し、前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１３】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする請求項１２に記載の排気装置。
【請求項１４】
前記制御部は、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算し、前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算し、前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１５】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする請求項１４に記載の排気装置。
【請求項１６】
前記還元剤は、燃料であり、
前記排気装置は、第２インジェクタと窒素酸化物低減触媒との間の前記排気パイプ上に装着され、前記燃料を分解する燃料分解触媒をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１】
現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップ、
現在の車両の運転状態で、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、及び
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分して、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算するステップ、
を含むことを特徴とする窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項２】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、計算されることを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項３】
前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算するステップは、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算するステップ、
前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と、窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算するステップ、
現在の硫黄酸化物貯蔵能力と、現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算するステップ、
相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算するステップ、及び
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と、排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項４】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする請求項３に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項５】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、計算されることを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項６】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップは、
エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算するステップ、
前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算するステップ、及び
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項７】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする請求項６に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項８】
前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量を予測する方法。
【請求項９】
燃焼室内に燃料を噴射する第１インジェクタを有するエンジンで発生した排気ガスが流れる排気パイプ、
前記排気パイプに取り付けられ、還元剤を噴射する第２インジェクタ、
前記第２インジェクタの後端の排気パイプに装着され、前記第２インジェクタで噴射された還元剤を用いて、排気ガスに含まれている窒素酸化物を低減させる窒素酸化物低減触媒、及び、
エンジンの運転条件に応じて、前記窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の量と、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を予測する制御部、
を含み、
前記制御部は、排気ガス内の硫黄酸化物の質量、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度、触媒温度、及び現在貯蔵された硫黄酸化物の量に基づいて、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量を計算し、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比（ｌａｍｂｄａ）、実際の還元剤の質量、エンジンの回転数、現在の燃料噴射量、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比、現在貯蔵された硫黄酸化物の量、及び窒素酸化物低減触媒の温度に基づいて、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする排気装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の質量から、窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を引いた値を積分することによって、窒素酸化物低減触媒を被毒する硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記窒素酸化物低減触媒から脱着される硫黄酸化物の質量を積分することによって、窒素酸化物低減触媒から除去される硫黄酸化物の量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１２】
前記制御部は、触媒温度に応じた体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力を計算し、前記体積当たりの硫黄酸化物の貯蔵能力と窒素酸化物低減触媒の有効体積を用いて、現在の硫黄酸化物貯蔵能力を計算し、現在の硫黄酸化物貯蔵能力と現在貯蔵された硫黄酸化物の量を用いて、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルを計算し、相対的な硫黄酸化物貯蔵レベルに応じた基本の硫黄酸化物貯蔵効率を計算し、前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率と排気ガス内の硫黄酸化物の質量を用いて、窒素酸化物低減触媒に貯蔵される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１３】
前記基本の硫黄酸化物貯蔵効率は、窒素酸化物低減触媒を通過する排気ガスの体積速度と、窒素酸化物低減触媒の温度に応じて、補正されることを特徴とする請求項１２に記載の排気装置。
【請求項１４】
前記制御部は、エンジンの回転数と現在の燃料噴射量に応じた脱着効率を計算し、前記脱着効率と還元剤の質量を用いて、基本の硫黄酸化物の脱着質量を計算し、前記基本の硫黄酸化物の脱着質量を補正して、脱着される硫黄酸化物の質量を計算することを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【請求項１５】
前記基本の硫黄酸化物の脱着質量は、窒素酸化物低減触媒の前端の空燃比に応じた第１補正係数、窒素酸化物低減触媒の後端の空燃比に応じた第２補正係数、及び窒素酸化物低減触媒の温度と現在貯蔵された硫黄酸化物の量に応じた第３補正係数の少なくとも一つを用いて、補正されることを特徴とする請求項１４に記載の排気装置。
【請求項１６】
前記還元剤は、燃料であり、
前記排気装置は、第２インジェクタと窒素酸化物低減触媒との間の前記排気パイプ上に装着され、前記燃料を分解する燃料分解触媒をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の排気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１７５０９（Ｐ２０１２−１１７５０９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３１０７（Ｐ２０１１−９３１０７）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５００５１８０５０）起亞自動車株式会社 (449)
【出願人】（５０６１７２３４４）エフエーファウ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (9)
【氏名又は名称原語表記】ＦＥＶ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｎｅｕｅｎｈｏｆｓｔｒａｓｓｅ １８１，Ｄ−５２０７８ Ａａｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５００５１８０５０）起亞自動車株式会社 (449)
【出願人】（５０６１７２３４４）エフエーファウ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (9)
【氏名又は名称原語表記】ＦＥＶ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｎｅｕｅｎｈｏｆｓｔｒａｓｓｅ １８１，Ｄ−５２０７８ Ａａｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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