내연기관의 배기가스 정화장치

내연기관의 배기가스 정화장치{EXHAUST EMISSION CONTROL DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연기관의 배기가스 정화장치에 관한 것이며, 상세하게는, 가변 배기 터보가 부착된 내연기관의 배기가스 통로에 설치됨과 아울러, 환원제의 공급에 의해 배기가스를 정화하는 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

종래부터, 디젤엔진 등의 내연기관으로부터 배출되는 배기가스 중의 미립자(입자상 물질)를 포집하거나, NOx량을 저감하기 위해서, 내연기관의 배기가스 통로에 배기가스 정화장치를 설치하는 것이 알려져 있다.

미립자를 포집하기 위한 배기가스 정화장치로서는, 매연여과장치(DPF:Diesel Particulate Filter)를 구비한 것이 개발되어 있고, NOx(질소산화물)량을 저감시키기 위한 배기가스 정화장치로서는, NOx 환원촉매나 NOx 흡장환원촉매 등의 DeNOx 촉매를 구비한 것이 개발되어 있다.

또한, 최근에서는, 배기가스 규제가 보다 엄격하게 되어 있고, 이것에 대응하기 위해서, DPF와 DeNOx 촉매를 직렬로 조합시킨 배기가스 정화장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌1). 이러한 배기가스 정화장치에 의하면, 예컨대 상류측의 전단(前段)에 있어서는 DPF에 의해 미립자를 포집하고, 그 하류측의 후단에 있어서 는 DeNOx 촉매에 의해 NOx를 저감할 수 있어, 배기가스의 정화 성능을 한층 향상시킬 수 있다.

그런데, NOx 환원촉매에서는, 배기가스와의 반응이 생기게 하기 위해서, 배기가스 통로의 상류측으로부터 환원제가 공급된다. 이 환원제는, 고압분사에 의해 분무상으로 미립화(아토마이징)하여 공급되는 경우도 있지만, 공기와의 혼합에 의해 미립화되는 경우가 많다. 또한, 공기와의 혼합에 의한 미립화에 대해서는, 배기 터보가 부착된 엔진의 경우에 있어서, 과급기측에서의 과급 공기의 일부를 환원제 분무수단에 보내고, 이 공기에 의해 미립화시키는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌2).

[특허문헌1] 일본 특허공개 2000-199423호 공보(도 1 등)

[특허문헌2] 일본 특허공개 평 7-102949호 공보(도 1 등)

그러나, 특허문헌2에 의하면, 배기 터보의 과급기측과 환원제 분무수단은, 공기 취출 통로에 의해 단지 연통되어 있는 것뿐이므로, 엔진이 저부하 영역에서 가동하고 있는 경우와 같이, 배기 터보에 의한 과급압이 비교적 낮고, 공기유량도 적은 상태에서는, 환원제 분사수단측에 충분히 공기가 보내지지 않고, 환원제가 미립화되기 어려워져 NOx 환원촉매에서의 반응이 양호하게 행해지지 않는다는 문제가 있다. 또한, 과급압이 낮은 상태에서는 통상, 배기가스의 온도도 낮고, 이것에 따라 NOx 환원촉매의 온도도 낮기 때문에, 반응이 한층 생기기 어려운 것이다.

또한, 저부하 영역에 있어서는, 과급 공기가 조금이면서도 환원제 분사수단측에 보내짐으로써, 엔진에서의 연소 공기가 부족하게 되어, 미립자나 미연소 연료 가 증가할 가능성도 있다.

본 발명의 목적은, 환원제의 미립화를 양호하게 할 수 있음과 아울러, 연소 공기를 확실하게 확보할 수 있는 내연기관의 배기가스 정화장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 내연기관을 과급하는 가변 배기 터보와, 상기 내연기관의 배기가스 통로에 설치된 NOx 환원촉매와, 상기 가변 배기 터보의 과급기측의 과급압을 이용하여 환원제를 상기 NOx 환원촉매에 분무하는 환원제 분무수단과, 상기 내연기관의 부하를 검출하는 부하 검출수단과, 상기 부하 검출수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 가변 배기 터보의 노즐 개도를 제어하는 개도 제어수단을 구비하고, 상기 개도 제어수단은, 상기 과급압을 제어하여 상기 환원제를 미립화하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 가변 배기 터보용 노즐 개도를 개도 제어수단에 의해 환원제의 분무용으로도 제어하는 것이므로, 내연기관이 저회전속도 영역 혹은 저부하 영역에 있고, 통상적으로는 과급압이 오르지 않는 경우에도, 가변 배기 터보의 노즐 개도를 제어함으로써, 환원제의 분무에 적합한 소정값 이상의 과급압을 얻을 수 있게 되어, 이 때의 과급 공기의 일부에서 환원제가 확실하게 미립화된다.

또한, 과급압을 올림으로써 내연기관에 공급되는 연소 공기가 증가하므로, 양호한 연소가 행해지게 되어, 미립자의 생성이나 미연소 연료의 배출이 억제된다.

즉 본 발명은, 가변 배기 터보의 노즐 개도를 환원제 분무를 위해서 적극적으로 제어하는 것이며, 종래의 과급기측의 과급 공기의 일부에서 환원제를 분무하는 구성과, 종래부터 있는 가변 배기 터보의 구성의 단순한 조합은 아니다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 개도 제어수단은, 상기 촉매가 기능을 개시하는 기준 부하가 기억된 기준 부하 기억수단과, 상기 부하 검출수단에 의해 검출된 부하가, 상기 기준 부하 이상인지를 판정하는 부하 판정수단과, 상기 부하 판정수단의 판정결과에 기초하여, 제어 개도의 생성 및 지령을 행하는 제어 개도 지령수단을 구비하고, 상기 제어 개도 지령수단은, 상기 제어 개도 지령에 의해 노즐 개도를 제어함으로써, 상기 과급압을 소정의 값 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 검출값의 판정에 기초한 피드백제어를 행함으로써, 외기 온도의 변화나 경년변화 등에 따른, 내연기관 및 촉매의 특성변화에 대해서도, 안정된 정밀도로의 환원제의 분무가 가능하게 된다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 내연기관의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과, 소정의 회전속도가 기억된 기준 회전속도 기억수단과, 상기 회전속도 검출수단에 의해 검출된 회전속도가, 상기 소정의 회전속도를 초과하는 회전속도인지를 판정하는 회전속도 판정수단과, 소정의 회전속도 이하인 것으로 판정되면, 상기 부하 판정수단 및 상기 제어 개도 지령수단의 동작을 규제하는 동작 규제수단을 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 회전속도를 환원제의 분무의 파라미터로서 이용함으로써, 원래 배기가스 온도가 낮고 촉매가 양호하게 작용하지 않는 저회전속도 영역, 예컨대 공회전(low idle) 상태에 있어서, 노즐 개도를 크게 한 채로 하여 과급압을 낮게 억제하고, 환원제의 분무를 정지시킬 수 있으므로, 부하만을 이용한 경우에 비해서, 환원제를 보다 유효하게 사용할 수 있다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 개도 제어수단은, 상기 내연기관의 부하와 그 부하에 있어서의 제어 개도 지령을 대응시킨 개도 제어 패턴이 기억된 개도 제어 패턴 기억수단과, 상기 개도 제어 패턴 및 상기 부하 검출수단의 검출 결과에 기초하여, 제어 개도의 생성 및 지령을 행하는 제어 개도 지령수단을 구비하고, 상기 개도 제어 패턴은, 상기 촉매가 기능을 개시하는 기준 부하 근방영역에서 극소치를 갖고, 상기 과급압을 소정의 값 이상으로 유지시키는 패턴인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 기억되어 있는 개도 제어 패턴에 기초한 피드포워드 제어를 행함으로써, 부하나 회전속도 등의 급격한 변동에 대해서도, 응답성이 높은, 신속한 대응이 가능하게 된다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 개도 제어 패턴 기억수단은, 상기 내연기관의 회전속도에 따른 복수의 개도 제어 패턴을 갖고, 상기 내연기관의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과, 검출된 회전속도에 따른 개도 제어 패턴을 선택하는 패턴 선택수단을 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 회전속도를 환원제의 분무의 파라미터로서 이용함으로써, 원래 배기가스 온도가 낮고 촉매가 양호하게 작용하지 않는 저회전속도 영역, 예컨대 공회전 상태에 있어서, 노즐 개도를 크게 한 채로 하여 과급압을 낮게 억제하고, 환원제의 분무를 정지시킬 수 있으므로, 부하만을 이용한 경우에 비해서, 환원제를 보다 유효하게 사용할 수 있다.

본 발명의 배기가스 정화장치는, 청구항4에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 소정의 회전속도는, 정격출력 회전속도의 40% 이상인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 내연기관이 저부하 영역에서 가동하고 있는 경우, 즉 배기가스의 온도가 낮고, 촉매도 충분히 가열되지 않고 저온으로 되고 있고 촉매가 작용하기 어려운 상태에 있어서는, 소정 부하나 소정 회전속도의 하한의 값을 규정함으로써, 촉매가 작용하지 않는 시기에서의 환원제의 분무가 억제되어, 환원제의 쓸데없는 소비가 없어진다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 부하 검출수단은, 상기 내연기관의 연료분사량을 검출하고, 상기 기준 부하는, 상기 내연기관이 정격 출력 토크의 20% 이상의 토크를 출력하고 있을 때의 연료분사량인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의해도, 내연기관이 저부하 영역에서 가동하고 있는 경우, 즉 배기가스의 온도가 낮고, 촉매도 충분히 가열되지 않고 저온으로 되어 있고 촉매가 작용하기 어려운 상태에 있어서는, 소정 부하나 소정 회전속도의 하한의 값을 규정함으로써, 촉매가 작용하지 않는 시기에서의 환원제의 분무가 억제되어, 환원제의 쓸데없는 소비가 없어진다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 NOx 환원촉매는 요소 탈질소촉매이고, 상기 환원제는 요소수인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, NOx 환원촉매로서 요소 탈질소촉매를 이용하고, 환원제로서 요소수를 이용하는 것이므로, 배기가스 중에 포함되는 NOx는, 분무한 요소수의 분해에 의해 얻어지는 암모니아와 함께 촉매에 접촉하여, 무해한 질소가스로 효율 좋게 변환된다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 가변 배기 터보의 과급기의 출구측과 상기 환원제 분무수단은 과급 공기를 보내는 공기 취출 통로에 의해 연통되고, 이 공기 취출 통로에는, 체크밸브 및/또는 개폐밸브가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 공기 취출 통로에 체크밸브 및/또는 개폐밸브를 설치하는 것이므로, 가변 배기 터보의 과급기측에서의 과급압이 배기가스의 압력보다 낮아지더라도, 그들 밸브를 폐쇄함으로써 배기가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 특히 개폐밸브를 설치하면, 소정 부하 이상이나 소정 회전속도 이상에서 내연기관이 가동하고 있는 경우이여도, 개폐밸브를 조작하여 의도적으로 과급 공기의 환원제 분무수단측으로의 공급을 멈출 수 있다. 예컨대, 겨울철에 외기온도가 낮을 경우 등에 있어서, NOx 환원촉매가 가열되는데에 시간이 걸리거나, NOx 환원촉매가 충분히 가열되어 있지 않고, 공기의 공급(환원제의 공급)에 의해 NOx 환원촉매의 온도가 현저하게 내려가거나 한 경우, NOx 환원촉매가 배기가스에 의해 확실히 가열될 때까지의 동안에는 공기의 공급을 멈춰, 환원제가 쓸데없이 소비되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 과급기의 출구측과 상기 개폐밸브 사이의 공기 취출 통로에는 공기탱크가 설치되고, 상기 과급기의 출구측과 상기 공기탱크 사이의 공기 취출 통로에는 압력제어밸브가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 공기탱크를 설치하는 것이므로, 이 공기탱크 내에 과급 공기를 저장함으로써, 공기탱크가 어큐뮬레이터로서 작용하고, 환원제를 분무시키는데에 안정된 압력이 확보되게 된다. 또한, 공급되는 공기의 압력 변동(맥동)이 억제되어, 이 점에서도 안정된 압력으로의 분무가 가능하다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 과급압이 소정값 이상이란, 0.05㎫(0.5bar) 이상인 것이 바람직하다.

여기서, 「소정값 이상의 과급압」은, 환원제를 미립화할 수 있는 과급 공기의 압력을 말한다.

이러한 본 발명에 의하면, 환원제를 분무할 때의 과급압을 규정함으로써, 분무 상태가 양호하게 된다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 개도 제어수단은, 상기 제어 개도 지령에 의해 노즐 개도를 제어함으로써, 상기 기준 부하 근방영역으로부터, 상기 과급압을 대략 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 예컨대 저회전속도 영역이나 저부하 영역과 같이, NOx 환원촉매의 온도가 오르기 어려운 특정한 영역 내에서는, 과급압을 일정하게 유지하여 과급 공기의 일부가 환원제 분무용으로 과잉으로 공급되는 것을 억제한다. 이것에 의해, 공급된 공기에 의한 NOx 환원촉매의 온도저하가 더욱더 방지되므로, 환원제의 쓸데없는 소비가 한층 확실하게 억제되고, 또한 NOx 환원촉매가 양호하게 작용하게 된다.

본 발명의 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 개도 제어수단은, 상기 기준 부하 근방영역에 이를 때까지의 동안에 상기 노즐 개도를 일단 폐쇄측으로 제어하고, 이 후에 개방측으로 제어함으로써, 상기 기준 부하 이상의 특정의 부하영역에서 상기 과급압을 소정의 값 이상으로 유지시키는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 오로지 저부하 영역에서의 환원제의 미립화를 촉진시키는 것이 가능하지만, 본 발명의 구성에 의하면, 노즐 개도를 일단 폐쇄측으로 제어하고, 이 후에 개방측으로 제어하여 소정값 이상의 과급압을 얻도록 하는 것이며, 또한 그 후의 중고속 회전속도 영역이나 중고 부하영역에 있어서는, 다시 폐쇄측으로 제어하여 과급압을 서서히 올릴 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 배기가스 정화장치가 탑재된 내연기관주위를 나타내는 모식도이다.

도 2는 상기 제1실시형태에서의 컨트롤러의 구조를 나타내는 블록도이다.

도 3은 상기 제1실시형태에서의 노즐 개도 제어를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 4는 상기 제1실시형태에서의 효과 범위를 설명하기 위한 선도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시형태에서의 컨트롤러의 구조를 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 제2실시형태에서의 노즐 개도 제어를 설명하기 위한 가장자리도이다.

도 7은 본 발명의 제3실시형태를 나타내는 모식도이다.

도 8은 본 발명의 제4실시형태를 나타내는 모식도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 … 디젤엔진(내연기관) 2 … 가변 배기 터보

2A … 과급기 5 … 배기가스 통로

10 … 배기가스 정화장치 11 … 요소 탈질소촉매(NOx 환원촉매)

12 … 환원제 분무수단 14A … 공기 취출 통로

14B … 체크밸브 14C … 개폐밸브

14D … 공기탱크 14E … 압력제어밸브

15A, 15B … 컨트롤러(개도 제어수단)

4A … 연료분사장치(부하 검출수단) 16 … 과급압 센서(부하 검출수단)

17 … 배기 온도 센서(부하 검출수단)

18 … 엔진 회전속도 센서(회전속도 검출수단)

19 … 터보 회전속도 센서(회전속도 검출수단)

151 … 기준 부하 기억수단 152 … 기준 회전속도 기억수단

153 … 개도 제어 패턴 기억수단 154 … 부하 판정수단

155 … 제어 개도 지령수단 156 … 패턴 선택수단

157 … 회전속도 판정수단 158 … 동작 규제수단

P … 과급압

이하, 본 발명의 각 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 후술하는 제2실시형태 이후에 있어서, 다음에 설명하는 제1실시형태와 마찬가지의 구성 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 제2실시형태 이후에서의 그들의 상세한 설명을 생략 또는 간략화한다.

〔제1실시형태〕

〔1-1〕전체 구성

도 1은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 배기가스 정화장치(10)가 탑재된 디젤엔진(내연기관) 1사이클을 나타내는 모식도이다.

디젤엔진(이하, 단지 엔진이라고 칭한다)(1)은, 가변 배기 터보(2)를 구비하고 있다. 가변 배기 터보(2)의 과급기(2A)측으로부터의 과급 공기는, 애프터 쿨러(3)를 통해서 엔진 본체(4)에 공급되고, 엔진 본체(4)로부터의 배기가스는, 가변 배기 터보(2)의 압축기(2B)를 회전시킨 후, 배기가스 통로(5)를 통해서 배출된다.

또한, 본 실시형태의 엔진(1)에는, EGR(Exhaust Gas Recirculation)장치(6)가 설치되어 있고, 배기 매니홀드로부터 흡기 매니홀드로 배기가스의 일부를 되돌림으로써 연소실 내의 산소농도를 억제하고, 연소를 완만하게 하여 연소온도를 저하시켜서, 고온연소시에 생성되는 NOx를 감소시키고 있다. 이 EGR장치(6)는, 소위 쿨드 EGR이며, 전용의 라디에이터(6A)에 의해 EGR 가스를 냉각하고, 연소온도를 더욱 저감시키는 구성이다. 또한, 도면 중의 부호 「7」은, 엔진 본체를 냉각하기 위한 라디에이터이다.

이러한 본 실시형태에 있어서, 배기가스 정화장치(10)는, 앞에 서술한 가변 배기 터보(2)와, 요소 탈질소촉매(NOx 환원촉매)(11)와, 환원제 분무수단(12)과, 환원제 공급수단(13)과, 공기 공급수단(14)과, 이들을 총괄적으로 제어하는 컨트롤러(개도 제어수단)(15A)와, DPF를 구비하고 있다.

여기서, 요소 탈질소촉매(NOx 환원촉매)(11)는, 배기가스 통로(5)에 설치되어 있다. 환원제 분무수단(12)은, 요소 탈질소촉매(11)에 대하여, 요소수(환원제)를 분무한다. 환원제 공급수단(13)은, 환원제 분무수단(12)에 요소수를 공급한다. 공기 공급수단(14)은, 흡기 통로(8)로부터 과급 공기의 일부를 취출하여, 환원제 분무수단(12)에 공급한다. 그리고, 컨트롤러(개도 제어수단)(15A)가, 이들을 총괄적으로 제어한다. 또한, 도시는 되어 있지 않지만, DPF가 환원제 분무수단(12)의 상류에 배치되어 있다.

가변 배기 터보(2)는, 상세한 도시 및 설명을 생략하지만, 전기 에너지, 또는 유압, 공기압 등의 유체 에너지에 의해 구동되는 액츄에이터(2C)를 구비하고, 이 액츄에이터(2C)에 의해 노즐 베인을 구동하여 노즐 개도를 조정하는 구성이며, 그 개도 제어가 컨트롤러(15A)에 의해 제어된다.

요소 탈질소촉매(11)는, 제올라이트, 바나듐 등의 비금속으로 이루어지고, 환원제로서의 요소수로부터 얻어지는 암모니아와 배기가스 중의 NOx를 반응시켜, NOx를 질소와 산소로 분해해서 정화한다.

환원제 분무수단(12)은, 예컨대 2유체형의 분사노즐을 채용할 수 있다. 즉, 2중관 구조의 노즐이며, 중앙측으로부터의 과급 공기의 분출에 의한 부압을 이용하여 외측으로부터 요소수가 빨아 내져, 요소수를 분무상으로 미립화해서 분무하는 것이다. 단, 요소수를 미립화하여 분무할 수 있으면 되고, 구조는 임의이다.

환원제 공급수단(13)은, 환원제 공급 통로(13A)에 설치된 펌프(13B)를 이용하여, 저장 탱크(13C)로부터 요소수를 환원제 분무수단(12)에 공급하는 구조이고, 환원제 공급 통로(13A)에는 전자 솔레노이드식의 개폐밸브(13D)가 설치되어 있다. 개폐밸브(13D)의 개폐 및 펌프(13B)의 구동은, 컨트롤러(15A)에 의해 제어된다.

공기 공급수단(14)은, 흡기 통로(8)와 환원제 분무수단(12)을 연통시키는 공기 취출 통로(14A)를 통해서, 가변 배기 터보(2)의 과급기(2A) 출구측으로부터 공급되는 과급 공기의 일부를 환원제 분무수단(12)에 공급하는 구조이고, 공기 취출 통로(14A)의 상류측에는, 배기가스의 역류를 방지하는 체크밸브(14B)가, 그 하류측에는, 필요에 따라서 개폐되는 전자 솔레노이드식의 개폐밸브(14C)가 각각 설치되어 있다. 개폐밸브(14C)의 개폐는 역시, 컨트롤러(15A)에 의해 제어된다.

엔진 본체(4)에는 연료분사장치(4A)가 설치되고, 이 연료분사장치(4A)로부터는 연료분사량 신호가 출력된다. 엔진 본체(4)로의 흡기 통로에는 과급압 센서(16)가 설치되고, 이 과급압 센서(16)로부터는 과급압 신호가 출력된다. 배기가스 통로(5)에는 배기 온도 센서(17)가 설치되고, 이 배기 온도 센서(17)로부터는 배기 온도 신호가 출력된다.

여기서, 연료분사장치(4A), 과급압 센서(16), 배기 온도 센서(17)는 본 발명의 부하 검출수단으로서의 기능을 갖고, 각각에서 검출된 연료분사량 신호, 과급압 신호, 배기 온도 신호가 부하로서 각각 컨트롤러(15A)에 출력된다.

엔진 본체(4)에는 엔진 회전속도 센서(18)가 설치되고, 이 엔진 회전속도 센서(18)로부터는 엔진 회전속도 신호가 출력된다. 상기 가변 배기 터보(2)에는 터보 회전속도 센서(19)가 설치되고, 이 터보 회전속도 센서(19)로부터는 터보 회전속도 신호가 출력된다.

여기서, 엔진 회전속도 센서(18), 터보 회전속도 센서(19)는 본 발명의 회전속도 검출수단으로서의 기능을 갖고, 각각에서 검출된 엔진 회전속도 신호, 터보 회전속도 신호가 회전속도로서 각각 컨트롤러(15A)에 출력된다.

〔1-2〕컨트롤러의 구조

다음에, 도 2를 참조하여, 컨트롤러(15A)에 의한 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도의 제어 구조에 대해서 설명한다.

컨트롤러(15A)는, CPU(마이크로 프로세서) 또는 임의의 제어회로를 포함하여 구성되고, 본 발명의 개도 제어수단으로서 부하 검출수단(연료분사장치(4A), 과급압 센서(16), 배기 온도 센서(17)) 및 회전속도 검출수단(엔진 회전속도 센서(18), 터보 회전속도 센서(19))부터의 출력신호에 기초하여 노즐 개도 조정용 액츄에이터(2C), 펌프(13B), 개폐밸브(13D,14C)를 제어한다.

개도 제어수단인 컨트롤러(15A)는, 기준 부하 기억수단(151), 부하 판정수단(154), 기준 회전속도 기억수단(152), 회전속도 판정수단(157), 제어 개도 지령 수단(155), 동작 규제수단(158)을 구비하여 구성된다.

또한, 이들을 제어하는 파라미터로서는, 도시하지 않은 온도센서 등에 의해 검출되는 요소 탈질소촉매(11)의 온도나 엔진 냉각수의 온도, 액면 센서 등에 의해 검출되는 저장 탱크(13C) 내의 요소수의 잔량 등이 있다.

또한, 컨트롤러(15A)는 통상, 엔진(1)에서의 연료분사량 등을 제어하는 대규모의 것이지만, 여기서는 요소수 분무용에 필요한 설명에 그친다.

기준 부하 기억수단(151)에는, 촉매(11)가 기능을 개시하는 기준 부하에 맞는 연료분사량, 배기 온도, 및 환원제 분무수단(12)에서의 환원제의 미립화에 적합한 과급압이 기억되어 있다.

본 실시예에서의 기준 부하에 맞는 연료분사량은, 디젤엔진(1)이 정격 출력 토크의 20% 이상의 토크를 출력하고 있을 때의 연료분사량이다.

부하 판정수단(154)은, 상기 부하 검출수단(연료분사장치(4A), 과급압 센서(16), 배기 온도 센서(17))에 의해 검출된 부하가, 상기 기준 부하 이상인지의 판정을 행한다. 이것에 의해, 촉매(11)가 기능을 시작할 수 있는 상태에 있는지, 환원제 분무수단(12)으로 환원제가 미립화될 수 있는 분무압이 얻어지고 있는지가 판정된다.

본 실시예에 있어서, 과급압의 판정기준이 되는 소정의 과급압(P)은, 요소수를 미립화하는데에 적합한 최저의 압력값 이상이며, 0.05㎫(0.5bar) 이상이다.

또한, 상기 회전속도 검출수단(터보 회전속도 센서(19))에 의해 검출된 터보 회전속도가, 소정의 허용값을 초과하고 있는 것으로 판정된 경우, 노즐 개도를 증 가시키는 지령이 이루어진다.

기준 회전속도 기억수단(152)에는, 소정의 엔진 회전속도(N1)가 기억되어 있다.

또한, 본 실시예에 있어서의 소정의 회전속도(N1)는, 엔진의 정격출력 회전속도(Nr)의 40% 이상이다.

회전속도 판정수단(157)은, 상기 회전속도 검출수단(엔진 회전속도 센서(18))에 의해 검출된 엔진 회전속도가, 소정의 회전속도(N1) 이상인지의 판정을 행한다. 이것에 의해, 촉매(11)가 기능을 개시할 수 있는 상태에 있는지가 판정된다.

제어 개도 지령수단(155)은, 상기 부하 판정수단(154)의 판정결과에 기초하여 개도의 증감을 결정한 후에, 최종적인 제어 개도를 생성하고, 노즐 개도 조정용 액츄에이터(2C)에 개도 제어 지령을 출력한다. 또한 필요에 따라 펌프(13B), 개폐밸브(13D,14C)에 제어 지령을 출력한다.

동작 규제수단(158)은, 소정의 회전속도(N1) 이하인 것으로 판정되면, 상기 부하 판정수단(154) 및 상기 제어 개도 지령수단(155)의 동작을 규제하고, 이후의 처리를 행하지 않도록 한다.

〔1-3〕컨트롤러의 작용

다음에, 상술한 구성의 컨트롤러의 작용을 도 3에 나타내어지는 플로우차트에 기초하여 설명한다.

이상의 구성의 배기가스 정화장치(10)에서는, 컨트롤러(15A)가 부하의 변동 및 엔진의 회전속도에 따라 노즐 개도를 제어하고, 환원제의 미립화가 가능하게 되는 소정의 과급압을 얻도록 하고 있다.

(1) 컨트롤러(15A)는, 부설되는 ROM(Read Only Memory)에 기억된 가변 배기 터보 개도 맵을 리딩한 후(처리S1), 회전속도 검출수단(엔진 회전속도 센서(18))으로부터 출력되는 엔진 회전속도, 및 부하 검출수단(연료분사장치(4A))으로부터 출력되는 연료분사량을 취득한다(처리S2).

(2) 그 후, 컨트롤러(15A)는, 도 2에는 도시되지 않은 가변 배기 터보 개도 맵으로부터, 엔진 회전속도 및 연료분사량에 대응하는 개도값을 선출하고, 노즐 개도로서의 초기 설정을 행한다(처리S3).

또한, 후술하는 부하 판정수단(154)이, 과급압이 소정값(P)보다 큰 것으로 판정하고, 또한 컨트롤러(15A)가, 노즐 개도가 초기 설정값 미만인 것으로 판정한 경우, 이 초기 설정값이 최종적인 노즐 개도로 된다.

(3) 또한, 컨트롤러(15A)는, 부하 검출수단(과급압 센서(16), 배기 온도 센서(17))으로부터 출력된 과급압 및 배기 온도를 취득한다(처리S4).

(4) 회전속도 판정수단(157)은, 회전속도 검출수단(엔진 회전속도 센서(18))으로부터 출력된 엔진 회전속도가, 소정의 회전속도(N1)보다 큰지를 판정한다(처리S5).

그 때, 소정의 회전속도(N1) 이하인 것으로 판정되는, 동작 규제수단(158)은, 이후의 처리를 행하지 않음으로써, 부하 판정수단(154) 및 제어 개도 지령수단(155)의 동작을 규제한다(처리S5).

(5) 부하 판정수단(154)은, 부하 검출수단(연료분사장치(4A))으로부터 출력된 연료분사량이, 기준 부하 기억수단(151)에 기억되어 있는 기준 부하(T1)보다 큰지를 판정한다(처리S6).

또한, 부하 판정수단(154)은, 부하 검출수단(배기 온도 센서(17))으로부터 출력된 배기 온도가, 소정의 값 이상인지를 판정한다(처리S7).

(6) 컨트롤러(15A)는, 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도의 면적이 최소인지의 판정을 행한다(처리S8). 또한, 컨트롤러(15A)는, 회전속도 검출수단(터보 회전속도 센서(19))으로부터 출력된 터보 회전속도가, 허용값 이하인지의 판정을 행한다(처리S9).

또한, 이들은 가변 배기 터보를 보호하기 위한 작용이며, 종래부터 행해지고 있는 처리이다.

(7) 부하 판정수단(154)은, 부하 검출수단(과급압 센서(16))으로부터 출력된 과급압이, 소정값(P)보다 큰지의 판정을 행한다(처리S10).

(8) 컨트롤러(15A)는, 노즐 개도가 처리S3에서 설정된 초기 설정값 미만인지의 판정을 행한다(처리S11).

(9) 부하 판정수단(154)은, 부하 검출수단(과급압 센서(16))으로부터 출력된 과급압이, 소정값(P)에 임의값(α)을 더한 값보다 큰지의 판정을 행한다(처리S12).

(10) 제어 개도 지령수단(155)은, 상술의 처리 결과에 기초하여, 노즐 개도의 감소(처리13), 노즐 개도의 증가(처리S14), 또는 가변 배기 터보 개도 맵대로의 설정으로 하는 것을 결정하고, 최종적인 제어 개도를 생성한다. 그리고, 제어 개도 지령수단(155)은, 노즐 개도 조정용 액츄에이터(2C)에 개도 제어 지령을 출력한다. 또한 필요에 따라서 펌프(13B), 개폐밸브(13D,14C)에 제어 지령을 출력한다.

구체적으로는 우선, 엔진 회전속도가 N1에, 무부하의 상태로부터 부하가 T1에 도달할 때까지의 동안에는(처리S5 및 S6에서 판정), 컨트롤러(15A)는, 가변 배기 터보(2)의 개도 맵을 따라 노즐 개도를 결정한다(처리S3). 또한, 부하가 T1에, 또는 엔진 회전속도가 N1에 도달할 때까지는, 개폐밸브(13D,14C)를 폐쇄되고, 과급 공기나 요소수가 환원제 분무수단(12)측에 공급되는 것을 차단하고, 요소수가 쓸데없이 늘어져서 나오는 것을 방지하고 있다.

부하가 T1을 초과하고, 또한 엔진 회전속도가 N1을 초과한 후, 부하 판정수단(154)이, 과급압이 소정값(P) 이하인 것으로 판정하면(처리S10), 제어 개도 지령수단(155)은, 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도를 폐쇄측으로 제어하는 지령을 행하고(처리S13), 과급압을 P의 값까지 올린다. 그리고, 노즐 개도가 폐쇄측으로 작동함으로써, 과급 공기가 증가하여 공연비가 커지게 되고, 연소 공기가 증가한다.

이 후, 부하의 상승에 따라, 부하 판정수단(154)이, 과급압이 P에 임의값(α)을 더한 값보다 큰 것으로 판정하면(처리S10), 제어 개도 지령수단(155)은, 노즐 개도를 개방측으로 제어하는 지령을 행한다(처리S14). 이것을 반복함으로써, 과급압을 대략 P인채로 일정하게 유지시킨다. 또한, 과급압(P)을 초과하여 보다 큰 과급압을 얻도록 하고, 요소수의 미립화를 더욱 촉진시켜도 되지만, 이것에 의해 환원제 분무수단(12)측에 보내지는 공기유량이 필요 이상으로 증가된 것에서는, 오히려 요소 탈질소촉매(11)의 온도가 내려가 버릴 가능성이 있기 때문에, 본 실시형 태에서는 대략 일정하게 유지시키도록 하고 있다. 그리고, 노즐 개도의 증가에 따라, 서서히 공연비가 작아지지만, 통상의 제어의 경우에 비해서 노즐 개도가 폐쇄 경향이므로, 역시 충분한 연소 공기를 얻을 수 있게 되어 있다.

그리고, 가변 배기 터보(2)의 개도 맵에서 정의된 초기 개도를 초과한 개도 영역(부하(T2)를 초과한 영역)에 있어서는, 통상의 노즐 개도의 제어를 행하여도, 요소 탈질소촉매(11)의 온도는 배기가스에 의해 충분히 높여진다. 따라서, 컨트롤러(15A)가, 노즐 개도는 초기 설정값 미만인 것으로 판정되면(처리S11), 제어 개도 지령수단(155)은, 노즐 개도를 가변 배기 터보(2) 본래의 목적을 위한 제어, 즉 저부하 영역으로부터 고부하 영역까지 출력을 연속적으로 원활하게 발생시키고, 또한, 타임 러그를 해소하기 위한 제어로 되돌린다. 즉, T1로부터 여기까지의 영역이, 본 발명에서의 특정의 부하영역에 상당한다.

〔1-4〕본 실시형태에 의한 효과

이러한 본 실시형태에 의하면, 이하의 효과가 있다.

(1) 배기가스 정화장치(10)에서의 컨트롤러(15A)는, 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도를 요소수의 분무용으로도 제어하므로, 엔진(1)이 T1~T2의 저부하 영역에 있고, 통상적으로는 과급압이 오르지 않는 경우에도, 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도를 종래보다 폐쇄 경향으로 제어함으로써, 요소수의 분무에 적합한 과급압(P)을 얻을 수 있고, 이 때의 과급 공기의 일부에서 요소수를 확실하게 미립화할 수 있다.

또한, 과급압을 P까지 올림으로써, 엔진(1)에 공급되는 연소 공기가 증가되 므로, 양호한 연소를 실현가능하고, 미립자의 생성이나 미연소 연료의 배출을 억제할 수 있다.

(2) 배기가스의 온도가 낮고, 요소 탈질소촉매(11)가 충분히 가열되지 않고 작용하기 어려운 저부하 영역, 즉 부하가 정격 토크(Tr)의 20%을 하회하는 T1 미만의 영역, 또는 엔진의 회전속도가 N1에 도달하지 않는 저속 영역에서는, 개폐밸브(13D,14C)를 폐쇄하는 등을 함으로써 과급 공기를 차단하고, 요소수의 분무를 행하지 않음으로써, 요소 탈질소촉매(11)가 작용하지 않는 시기에서의 요소수의 쓸데없는 소비를 방지할 수 있다.

도 4는, 엔진의 부하와 회전속도의 관계를 나타낸 토크 선도이다. 이 도면에 있어서, 사선으로 나타내는 부분은, 컨트롤러(15A)를 요소수의 분무용으로 이용하지 않는 경우, 즉, 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도를 종래대로 제어한 경우에, 요소수가 양호하게 분무되는 영역을 나타내고 있다. 이에 대해서 해칭부분으로 나타내는 바와 같이, 종래에는 과급압이 낮아서 양호하게 분무되지 않는 저부하 영역에 있어서도, 노즐 개도를 제어함으로써 과급압을 올리고, 요소수를 확실하게 분무시킬 수 있다.

(3) NOx 환원촉매로서 요소 탈질소촉매(11)를 이용하고, 환원제로서 요소수를 이용함으로써, 배기가스 중에 포함되는 NOx를, 분무한 요소수의 분해에 의해 얻어지는 암모니아와 함께 촉매에 접촉하여, 무해한 질소가스로 효율 좋게 변환할 수 있다.

(4) 과급기(2A)와 환원제 분무수단(12)을 연통시키는 공기 취출 통로(14A)에 는 체크밸브(14B)나 개폐밸브(14C)가 설치되어 있으므로, 가변 배기 터보(2)의 과급기(2A)측에서의 과급압이 배기가스의 압력보다 낮아지더라도, 배기가스가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

(5) 특히 개폐밸브(14C)가 설치되어 있기 때문에, 소정 부하의 T1 이상에서 엔진(1)이 구동되고 있는 경우에도, 개폐밸브(14C)를 조작하여 의도적으로 과급 공기의 환원제 분무수단(12)측으로의 공급을 멈출 수 있다. 따라서, 겨울철에 외기온도가 낮은 경우 등에 있어서, 요소 탈질소촉매(11)가 가열되는데에 시간이 걸리거나, 요소 탈질소촉매(11)가 충분히 가열되어 있지 않고, 공기의 공급(요소수의 공급)에 의해 요소 탈질소촉매(11)의 온도가 현저하게 내려가거나 한 경우에는, 요소 탈질소촉매(11)가 배기가스에 의해 확실하게 가열될 때까지의 동안, 공기의 공급을 멈출 수 있고, 환원제가 쓸데없이 소비되는 것을 방지할 수 있다.

(6) 본 실시형태에서는, 요소수를 분무할 때의 과급압이 0.05㎫(0.5bar) 이상으로 규정되어 있으므로, 양호한 분무 상태를 실현할 수 있다.

(7) 과급압을 제어함에 있어서, T1~T2 사이의 저부하 영역과 같이, 요소 탈질소촉매(11)의 온도가 올라가기 어려운 특정의 영역 내에서는, 과급압을 대략 일정한 P로 유지하기 때문에, 과급 공기의 일부가 요소수 분무용으로 과잉으로 공급되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 공급된 공기에 의한 요소 탈질소촉매(11)의 온도저하를 더욱더 방지할 수 있으므로, 요소수의 쓸데없는 소비를 한층 확실하게 억제할 수 있고, 또한 요소 탈질소촉매(11)를 확실하게 작용시킬 수 있다.

(8) T1~T2의 저부하 영역에 있어서, 요소수의 미립화를 촉진할 수 있는 것이 지만, 이 때, 무부하상태로부터 T1까지는, 노즐 개도를 일단 폐쇄측으로 제어하고, 이 T1~T2까지는 개방측으로 제어하여 과급압(P)을 얻도록 하는 것이고, 또한, T2를 초과한 중고부하 영역에 있어서는, 다시 폐쇄측으로 제어하여 과급압을 서서히 올릴 수 있어, 가변 배기 터보(2)의 본래의 특성을 발휘시킬 수 있다.

〔제2실시형태〕

다음에, 본 발명의 제2실시형태에 대해서, 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

상술한 제1실시형태에서는, 피드백제어가 행해지고 있고, 연료분사량, 과급압, 배기 온도 등의 부하, 및 엔진이나 가변 배기 터보의 회전속도의 검출 결과에 기초하여, 노즐 개도를 조절해 가는 제어방법을 취하고 있다.

이것에 대해서, 제2실시형태는, 피드백제어에 의하지 않고, 연료분사량 및 엔진 회전속도에 기초하여, 개도 제어 패턴 기억수단(153)에서 기억된 개도 제어 패턴에 의해 한결같이 개도를 제어하는, 소위 피드포워드 제어가 행해지고 있는 점이, 제1실시형태와는 다르다.

우선, 본 실시형태에 있어서의 컨트롤러(15B)의 구조에 대해서, 도 5를 이용하여 간단하게 설명한다.

개도 제어수단(15B)은, 개도 제어 패턴 기억수단(153), 패턴 선택수단(156), 제어 개도 지령수단(155)을 구비하여 구성된다.

개도 제어 패턴 기억수단(153)은, 촉매가 기능을 개시하는 기준 부하 근방영 역에서 극소치를 갖고, 과급압을 소정의 값(P) 이상으로 유지시키는 개도 제어 패턴을, 엔진의 회전속도에 따라 복수 기억하고 있다.

패턴 선택수단(156)은, 개도 제어 패턴 기억수단(153)에 기억되어 있는 복수의 개도 제어 패턴 중에서, 연료분사장치가 출력하는 연료분사량 및 검출된 엔진 회전속도에 따른 패턴의 선택을 행한다.

제어 개도 지령수단(155)은, 상기 패턴 선택수단(156)에 의해 선택된 개도 제어 패턴에 기초하여, 제어 개도의 생성 및 지령을 행한다.

다음에, 개도 제어 패턴 기억수단(153)에 기억되어 있는 개도 제어 패턴의 특징에 대해서, 도 6을 이용하여 설명한다.

구체적으로는 우선, 무부하의 상태로부터 부하가 T1에 도달할 때까지의 동안에는, 2점쇄선으로 나타내는 종래의 제어(요소수 분무를 고려하지 않는 제어)에 비해서, 가변 배기 터보(2)의 노즐 개도를 폐쇄측으로 제어하는 노즐 개도가 기억되어 있다. 이것에 의해, 과급압을 빠른 단계에서 P의 값까지 올린다. 이 때, 노즐 개도가 폐쇄측으로 작동함으로써, 과급 공기가 증가하여 공연비가 커지고, 연소 공기가 증가한다. 또한, 부하가 T1에 도달할 때까지는, 개폐밸브(13D,14C)가 폐쇄되어, 요소수가 쓸데없이 늘어져서 나오는 것을 방지하고 있다.

이 후, 부하가 T1~T2에 도달할 때까지의 동안, 즉 이 사이의 저부하 영역에서는, 노즐 개도를 개방측으로, 즉 기준 부하(T1) 근방영역에서 극소치를 갖도록 제어하는 노즐 개도가 기억되어 있다. 이것에 의해, 이 사이에서의 과급압을 대략 P인채로 일정하게 유지시킨다. T1~T2의 영역이, 본 발명에서의 특정의 부하영역에 상당하는 점은, 본 실시형태에서도 마찬가지이다. 그리고, T1~T2의 사이에서는, 서서히 공연비가 작아지지만, 통상의 제어의 경우에 비해서 노즐 개도가 폐쇄 경향이므로, 역시 충분한 연소 공기가 얻어지게 되어 있다.

그리고, T2를 초과한 부하 영역에 있어서는, 통상의 노즐 개도의 제어를 행하여도(2점쇄선의 연장상에서의 제어), 과급압이 P를 초과하는데다가, 촉매의 온도도 배기가스에 의해 충분히 높아지므로, 가변 배기 터보 본래의 목적을 위한 노즐 개도가 기억되어 있다.

또한, 상술의 특징을 갖는 개도 제어 패턴은, 엔진 회전속도에 따라 복수 준비되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 상술한 효과(1)~(8)이 얻어지고, 또한, 피드포워드에 의해 제어 응답성이 높기 때문에, 부하나 회전속도 등의 급격한 변동에 대해서도, 신속한 대응이 가능하게 된다. 그러나, 외기온도의 변화나 경년변화 등에 따른, 내연기관 및 촉매의 특성변화에 대해서는, 제1실시형태 정도의 안정된 효과가 얻어지지 않을 가능성이 있다.

〔제3실시형태〕

도 7에는, 본 발명의 제3실시형태에 따른 배기가스 정화장치(10)가 나타내어져 있다. 본 실시형태에서는, 공기 취출 통로(14A)에 있어서, 과급기(2A) 출구측 및 개폐밸브(14C) 사이에 공기탱크(14D)를 설치하고, 이 공기탱크(14D)와 과급기(2A) 출구측 사이에는, 체크밸브가 아니라 압력제어밸브(14E)를 설치한 점이 제1실시형태와는 다르다. 다른 구성이나 제어의 방법은 제1실시형태와 동일하다.

그리고, 본 실시형태에서의 공기탱크(14D)는, 환원제 분무수단(12)에 공급하기 위한 공기압을 저축하는 어큐뮬레이터로서 기능한다. 또한, 압력제어밸브(14E)는, 공기탱크(14D)의 축압(畜壓)이 소정 이상으로 된 경우, 그 상류측에서 공기 취출 통로(14A)를 개방하고, 과급기(2A)측으로부터 보내지는 공기를 풀어줘서 공기탱크(14D) 등의 보호를 도모한다.

이러한 본 실시형태에서는, 제1실시형태와 마찬가지의 구성에 의해, 상술한 (1)~(8)의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다. 아울러, 이하의 효과가 있다.

(9) 공기 취출 통로(14A) 상에는 어큐뮬레이터로서 기능하는 공기탱크(14D)가 설치되어 있으므로, 이 공기탱크(14D) 내에 공기압을 저장함으로써, 요소수를 분무시키는데에 안정된 압력을 확보할 수 있다. 또한, 공기 공급수단(14) 내의 공기의 압력 변동(맥동)을 공기탱크(14D)에 의해 효과적으로 감쇠시킬 수 있어, 이 점에서도 안정된 압력으로의 분무를 실현된다.

또한, 공기탱크(14D)의 상류측에는 압력제어밸브(14E)가 설치되어 있으므로, 공기탱크(14D) 내를 포함시킨 공기 취출 통로(14A) 내의 압력이 과잉으로 상승하는 것을 방지할 수 있어, 공기 공급수단(14)의 장치 내의 보호를 도모할 수 있다.

〔제4실시형태〕

도 8에 나타내는 본 발명의 제4실시형태에서는, 공기 취출 통로(14A) 상에 체크밸브(14B)만을 설치한 점이 제1실시형태와는 다르다. 따라서, 본 실시형태에서는, 공기 공급수단(14)의 구조를 간략화할 수 있는데다가, 컨트롤러(15A)에 의한 개폐밸브(14C)(도 1)의 제어를 불필요하게 할 수 있다. 다른 구성이나 제어의 방법 은, 제1실시형태와 동일하다.

이러한 구성에서는, 상술한 (5)의 효과는 얻기 어렵지만, 다른 효과를 마찬가지로 얻을 수 있고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다른 구성 등을 포함하는, 이하에 나타내는 바와 같은 변형 등도 본 발명에 포함된다.

예컨대, 상기 실시형태에서는, 부하가 T1~T2의 사이에서, 과급압(P)이 0.05㎫(0.5bar)으로 대략 일정하게 되도록 제어하고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 0.05㎫(0.5bar)를 초과한 과급압이어도 된다. 단, T1~T2와 같은 저부하 영역에서는, 배기가스의 온도도 낮고, 요소 탈질소촉매(11)의 작용도 둔하기 때문에, 여기서 과급압(P)을 대폭적으로 크게 한 것으로는, 공급하는 공기량이 증가하여 요소 탈질소촉매(11)의 온도가 한층 내려가 버릴 가능성이 있고, 분무한 요소수가 무단으로 되어 버린다. 이 때문에, 과급압(P)을 보다 크게 하는 경우에도, 과잉으로 크게 하는 것은 삼가해야 하고, 0.1㎫(1bar) 정도로 억제하는 것이 바람직하다.

T1~T2의 저부하 영역에 있어서는, 과급압(P)이 일정한 것 외에, 0.05~0.1㎫(0.5~1bar)의 범위에서 과급압(P)을 대략 리니어로 변동시키거나 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 요소수를 환원제로 하는 요소 탈질소촉매(11)가 이용되고 있었지만, 이 외에, 연료 등의 탄화수소(HC)를 환원제로 하는 DeNOx 촉매나 NOx 흡장환원촉매 등을 이용해도 된다.

여기서 부하는, 엔진에 요구되고 있는 모든 부하, 또는 이것과 상관관계를 갖는 것을 가리키며, 반드시 힘에 관한 것은 아니다.

또한, 상기 실시형태 대신에, 예컨대 토크 메타에 의한 계측값이 부하로서 이용되어도 된다.

상기 제1실시형태에서는, 기억수단으로서, 기준 부하 기억수단(151) 및 기준 회전속도 기억수단(152)이, 판정수단으로서, 부하 판정수단(154) 및 회전속도 판정수단(157)이 존재하지만, 상기 회전속도에 따른 복수의 기준 부하를 갖는 부하 기억수단, 검출된 회전속도에 따른 기준 부하를 선택하는 기준 부하 선택수단을 구비하는 것이어도 된다.

또한, 회전속도를 사용하지 않고, 부하만을 이용하여, 가변 배기 터보 개도 맵으로부터의 초기 개도 설정이나 그 후의 판정을 행하는 것이어도 된다.

상기 제2실시형태에서는, 개도 제어 패턴에 의해 한결같이 개도를 제어하는 피드포워드 제어만이 행해지고 있지만, 이것 외에서 검출된 부하 등을 이용한 피드백제어를 조합시켜 이용하는 것이어도 된다.

본 발명을 실시하기 위한 최량의 구성, 방법 등은, 이상의 기재에서 개시되어 있지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은, 주로 특정한 실시형태에 관해서 특별히 도시되고, 또한, 설명되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상 및 목적하는 범위로부터 일탈하는 일 없이, 이상 서술한 실시형태에 대해서, 형상, 수량, 그 외의 상세한 구성에 있어서, 당업자가 여러가지 변형을 첨가할 수 있는 것이다.

따라서, 상기에 개시한 형상, 수량 등을 한정한 기재는, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 예시적으로 기재한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니므로, 그들 형상, 수량 등의 한정의 일부 혹은 모든 한정을 제외한 부재의 명칭으로의 기재는, 본 발명에 포함되는 것이다.

본 발명의 배기가스 정화장치는, 트랙이나 버스 등의 자동차, 건설기계를 포함하는 각종 산업기계 등, 가변 배기 터보가 부착된 내연기관을 구비한 모든 것에 적용할 수 있다. 특히 건설기계나 자동차에 적용함으로써, 환경개선에 도움이 되는 장점은 크다.