CN104379891A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明以更高精度对选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂的量进行推断。为此，根据对通过选择还原型NOx催化剂的温度而被计算出的、从供给装置持续供给还原剂时的选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的上限値、与选择还原型NOx催化剂所吸附着吸着的还原剂量，来对选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的预定时间中的变化量进行计算，并通过在选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量上加上变化量，来对预定时间经过后的选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量进行推断。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及到一种内燃机的排气净化装置。
背景技术
在专利文献1中记载有，将对氨(NH3)进行吸附并对排气中的NOx进行选择还原的选择还原型NOx催化剂(以下，称之为SCR催化剂)设置于内燃机的排气通道中，并根据来自内燃机的NOx排出量与SCR催化剂的NOx净化率来对SCR催化剂中的氨的消耗量进行计算。并且，在专利文献1中，根据该氨的消耗量以及还原剂的添加量来对SCR催化剂中的氨的吸附量进行计算，并根据该吸附量而对还原剂的添加量进行调整。
另外，有时SCR催化剂所吸附着的氨即使不对NOx进行净化也会减少。例如，当SCR催化剂的温度成为高温时氨会从SCR催化剂解吸，从而SCR催化剂所吸附着的氨量将减少。因此，SCR催化剂所吸附着的氨量的推断值会多于实际的值。即使依据这样的推断值来对还原剂的添加量进行调整，也存在还原剂的添加量不适当的情况。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-293737号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明鉴于上述的问题点而被完成，其目的在于以更高的精度来对选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂的量进行推断。
用于解决课题的方法
为了完成上述课题，基于本发明的内燃机的排气净化装置具备：
选择还原型NOx催化剂，其被设置于内燃机的排气通道上，并通过被供给还原剂而对NOx进行选择还原；供给装置，其从与所述选择还原型NOx催化剂相比靠上游侧处对所述选择还原型NOx催化剂供给还原剂；温度取得装置，其取得所述选择还原型NOx催化剂的温度，其中，所述内燃机的排气净化装置具备：上限值计算部，其根据由所述温度取得装置所取得的所述选择还原型NOx催化剂的温度，而对从所述供给装置持续供给还原剂时的、所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的上限值进行计算；变化量计算部，其根据由所述上限值计算部所计算出的上限值、与所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量，而对所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的预定时间内的变化量进行计算；推断部，其通过在所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量上加上由所述变化量计算部所计算出的变化量，从而对所述预定时间经过之后的所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量进行推断。
在此，当供给了与为了对流入选择还原型NOx催化剂(SCR催化剂)的NOx进行还原所需要的还原剂相比而较多的还原剂时，剩余的还原剂会被SCR催化剂所吸附。并且，当向SCR催化剂持续供给还原剂时，每单位时间SCR催化剂所吸附的还原剂量与每单位时间从SCR催化剂解吸的还原剂量成为相等。此时，SCR催化剂所吸附着的还原剂量与从SCR催化剂解吸的还原剂量成为平衡状态。并且，此时SCR催化剂所吸附着的还原剂量为在维持相同运转条件以及相同还原剂供给量的情况下的、SCR催化剂吸附的还原剂量的上限值。
这样，SCR催化剂所吸附的还原剂量存在上限，当SCR催化剂所吸附着的还原剂量达到上限值之后，即使供给还原剂，SCR催化剂所吸附着的还原剂量也不会增加，并且还原剂会从SCR催化剂解吸。此外，通过SCR催化剂的温度上升，也会使还原剂从SCR催化剂解吸。从SCR催化剂解吸的还原剂被氧化后从SCR催化剂流出、或直接从SCR催化剂流出。
另外，每单位时间内SCR催化剂所吸附的还原剂量(以下，也称之为还原剂吸附速度)能够根据每单位时间内流入SCR催化剂的还原剂量(以下，也称之为还原剂流入速度)与每单位时间内SCR催化剂中所消耗的还原剂量(以下，也称之为还原剂消耗速度)而进行求取。此外，还原剂消耗速度与每单位时间内SCR催化剂中被还原的NOx量存在相关关系。并且，如果SCR催化剂所吸附着的还原剂量没有达到上限值，则每单位时间内SCR催化剂所吸附的还原剂量与每单位时间SCR催化剂中成为剩余的还原剂量相等。另外，SCR催化剂中成为剩余的还原剂设为一度全部被SCR催化剂所吸附。
此外，在以下将每单位时间内从SCR催化剂解吸的还原剂量称为“还原剂解吸速度”。该从SCR催化剂解吸的还原剂量为未对NOx进行还原而从SCR催化剂解吸的还原剂量。
此外，将SCR催化剂所吸附着的全部还原剂量称为还原剂吸附量，并将还原剂吸附速度与还原剂解吸速度处于平衡状态时的、SCR催化剂所吸附着的全部还原剂量称为平衡吸附量。该平衡吸附量为SCR催化剂所吸附的还原剂量的上限值。
在此，在SCR催化剂中，还原剂吸附量越多，则还原剂吸附速度越小并且还原剂解吸速度越大。另一方面，在SCR催化剂中，还原剂吸附量越少，则还原剂吸附速度越大且还原剂解吸速度越小。因此，当将还原剂的供给量维持为恒定而持续供给还原剂时，还原剂吸附速度与还原剂解吸速度渐渐趋向于平衡状态。
并且，如果SCR催化剂的温度等的条件相同，SCR催化剂中的还原剂的吸附的容易程度以及还原剂的解吸的容易程度总是相同。因此，如果预先求出达到供给还原剂时的平衡吸附量为止的还原剂吸附量的推移，则能够推断出相同条件时的、供给还原剂时的还原剂吸附量的推移。因此，能够根据通过上限值计算部所计算出的上限值，与SCR催化剂所吸附的还原剂量来对之后的还原剂吸附量的推移进行推断。因此，变化量计算部能够根据通过上限值计算部而计算出的上限值，与SCR催化剂所吸附的还原剂量来对SCR催化剂所吸附的还原剂量的预定时间中的变化量进行计算。此时，变化量计算部也可以根据预先所求出的信息来对还原剂的变化量进行计算。此外，也可以根据预先所求出的还原剂吸附量的推移来对还原剂吸附量的变化量进行计算。此外，能够对预定期间进行任意设定，例如也可以将预定期间设为单位时间或微小时间。
这样，通过对还原剂吸附量进行逐次求解，从而能够对当前时间点的还原剂吸附量、和与当前时间点相比而靠后的特定的时间点上的还原剂吸附量进行推断。然而，在内燃机的运转条件等发生了变化的情况下，平衡吸附量也会变化。这样，还原剂吸附量的推移也会变化。此时，只需在变化为新的条件的时间点求出新的平衡吸附量即可。并且，能够根据新求出的平衡吸附量、与条件改变前的还原剂吸附量，来对新的条件下的还原剂吸附量的推移进行求取。
如此，能够推断出预定时间的还原剂吸附量的变化量。并且，如果对该还原剂吸附量的变化量进行累计，则能够推断出还原剂吸附量。
此外，在本发明中，所述变化量计算部能够根据由所述上限值计算部所计算出的上限值与所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的差、和预先求出的从所述供给装置持续供给还原剂时所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的推移，而对所述变化量进行计算。
即，如果预先求出从供给装置而持续供给还原剂时的还原剂吸附量的推移，则能够对从任意时间点起而经过预定时间后的还原剂吸附量的变化量进行求取。并且，因为如果已知平衡吸附量与还原剂吸附量的差，则能够对处于预先所求出的还原剂吸附量的推移中的哪个时间点进行确定，因此能够根据该平衡吸附量与还原剂吸附量的差、和预先所求出的还原剂吸附量的推移来对还原剂吸附量的变化量进行计算。另外，还能够将平衡吸附量与还原剂吸附量的差置换为平衡吸附量与还原剂吸附量的比而对还原剂吸附量的变化量进行计算。此外，平衡吸附量与还原剂吸附量的差、和还原剂吸附量的变化量存在相关关系，即，平衡吸附量与还原剂吸附量的差越小，则变化量越小。因此，也可以在平衡吸附量与还原剂吸附量的差上乘以预定值而对变化量进行计算。
此外，在本发明中，所述上限值计算部通过从由所述供给装置供给的还原剂量中减去在所述选择还原型NOx催化剂中对NOx进行还原时所消耗的还原剂量，从而对所述选择还原型NOx催化剂中成为剩余的还原剂量进行计算，所述上限值计算部能够根据在所述选择还原型NOx催化剂中成为剩余的还原剂量、以及由所述温度取得装置所取得的温度，而对从所述供给装置持续供给还原剂时的所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的上限值进行计算。
即，能够通过从还原剂供给速度中减去还原剂消耗速度，来对还原剂吸附速度进行计算。在此，还原剂吸附速度越大，则平衡吸附量越多。即，每单位时间内成为剩余的还原剂量越多，则平衡吸附量越多。此外，SCR催化剂的温度越低，则平衡吸附量越多。如此，还原剂吸附速度或SCR催化剂的温度与平衡吸附量存在相关关系。如果预先求出该关系，则能够根据还原剂吸附速度以及SCR催化剂的温度来对平衡吸附量进行求取。
此外，在本发明中可以具备判断部，所述判断部在由所述上限值计算部所计算出的上限值与由所述推断部推断出的所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的差小于阈值时，判断为还原剂从所述选择还原型NOx催化剂流出。
当SCR催化剂的温度上升时，则平衡吸附量减少。并且，因为还原剂吸附量不会与平衡吸附量相比而成为更多，因此当SCR催化剂的温度从还原剂吸附量与平衡吸附量成为相等起而进一步上升时，还原剂会从SCR催化剂解吸。在可能成为这样的状态时，判断部判断为还原剂从SCR催化剂流出。即，在还原剂实际上从SCR催化剂流出前，就判断为还原剂从SCR催化剂流出。在此，SCR催化剂的温度发生变化后，到还原剂从SCR催化剂解吸为止会花费时间。因此，如果在SCR催化剂的温度刚刚发生变化之后对平衡吸附量以及还原剂吸附量进行计算，则能够在还原剂实际上从SCR催化剂流出前，判断为还原剂会从SCR催化剂流出。
并且，为了实施该判断，将阈值设定为通过上限值计算部而被计算出的上限值与通过推断部而被推断出的还原剂吸附量的差。也可以将该阈值设为判断还原剂是否会从SCR催化剂流出的界限的、平衡吸附量与还原剂吸附量的差。此外，也可以将阈值设为还原剂未从SCR催化剂流出的情况下的、平衡吸附量与还原剂吸附量的差的下限值。
发明效果
根据本发明，能够以更高的精度对选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂的量进行推断。
附图说明
图1为表示实施例所涉及的内燃机的排气净化装置的概要结构的图。
图2为表示SCR催化剂中的还原剂吸附量的推移的时间图。
图3为根据每个SCR催化剂的温度来表示还原剂吸附速度与平衡吸附量的关系的图。
图4为表示条件发生变化时与条件未发生变化时的SCR催化剂中的还原剂吸附量的推移的时序图。
图5为表示实施例1所涉及的还原剂吸附量的推断流程的流程图。
图6为表示对实施例2所涉及的还原剂是否会从SCR催化剂流出进行判断的流程的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图来对本发明所涉及的内燃机的排气净化装置的具体的实施方式进行说明。
实施例1
图1为表示本实施例所涉及的内燃机的排气净化装置的概要结构的图。虽然图1所示的内燃机1为柴油内燃机，但也可以为汽油内燃机。内燃机1例如被搭载于车辆中。
在内燃机1上连接有进气通道2以及排气通道3。在进气通道2上，设置有对流通于该进气通道2的进气量进行检测的空气流量计11。另一方面，在排气通道3上，从排气的流通方向的上游侧起而顺次设置有喷射阀4、选择还原型NOx催化剂5(以下，称之为SCR催化剂5)。
喷射阀4在喷射还原剂时开启，而在停止还原剂的喷射时关闭。作为还原剂而使用氨(NH3)。另外，喷射阀4也可以不喷射氨而喷射尿素水。从喷射阀4被喷射的尿素水在SCR催化剂5中被进行水解从而成为氨，并通过SCR催化剂5而被吸附。即，可以从喷射阀4供给氨，也可以供给最终会变化成为氨的物质。此外，还原剂可以以固体、液体、气体中的任意状态而进行供给。另外，本实施例中的喷射阀4相当于本发明中的供给装置。
此外，SCR催化剂5通过所吸附着的还原剂来对NOx进行选择还原。因此，如果使SCR催化剂5将氨作为还原剂而预先进行吸附，则能够通过该氨而对NOx进行还原。
在与SCR催化剂5相比靠上游侧的排气通道3上，设置有对排气的温度进行检测的温度传感器12。温度传感器12对流入SCR催化剂5的排气的温度进行检测。并且，能够根据该排气的温度来对SCR催化剂5的温度进行推断。另外，也可以将温度传感器12的测量值作为SCR催化剂5的温度。此外，也可以在与SCR催化剂5相比靠下游侧安装温度传感器并将该温度传感器的测量值作为SCR催化剂5的温度。此外，也可以对SCR催化剂5直接安装温度传感器而对该SCR催化剂5的温度进行测量。此外，也能够根据内燃机1的运转条件而对SCR催化剂5的温度进行推断。例如，由于内燃机转速、燃料喷射量、以及吸入空气量与SCR催化剂5的温度存在相关关系，因而也可以预先通过实验等求出该关系并进行映射化。另外，在本实施例中温度传感器12相当于本发明中的温度取得装置。
此外，在与SCR催化剂5相比靠上游侧的排气通道3上，设置有对排气中的NOx浓度进行检测的第一NOx传感器13。此外，在与SCR催化剂5相比靠下游侧的排气通道3上，设置有对排气中的NOx浓度进行检测的第二NOx传感器14。根据第一NOx传感器13，能够对流入SCR催化剂5的排气中的NOx浓度进行测量。此外，根据第二NOx传感器14，能够对从SCR催化剂5流出的排气中的NOx浓度进行测量。并且，能够根据第一NOx传感器13以及第二NOx传感器14的测量值而对SCR催化剂5中的NOx净化率进行计算。NOx净化率为，在SCR催化剂5中被净化的NOx量相对于流入SCR催化剂5的NOx量的比。因此，能够通过使从第一NOx传感器13的测量值中减去第二NOx传感器14的测量值所得到的值除以第一NOx传感器13的测量值，来对NOx净化率进行计算。
另外，也可以在与喷射阀4相比靠上游侧的排气通道3上具备氧化催化剂与颗粒过滤器。
在以上述方式而构成的内燃机1中，还设置有用于对该内燃机1进行控制的作为电子控制装置的ECU10。该ECU10根据内燃机1的运转条件与驾驶者的要求而对内燃机1进行控制。
除了上述传感器之外，在ECU10上还经由电配线而连接有能够输出与加速踏板的踩入量相对应的电信号并对内燃机负载进行检测的加速器开度传感器15、以及对动力机转速进行检测的曲轴位置传感器16，并且该传感器的输出信号被输入至ECU10。另一方面，喷射阀4经由电配线而被连接于ECU10，并通过该ECU10而被控制。
并且，ECU10以如下方式来对SCR催化剂5中的还原剂吸附量进行推断，并根据该还原剂吸附量而例如对还原剂供给量进行调整。ECU10例如以实现成为目标的NOx净化率、并且还原剂不会从SCR催化剂5流出的方式来对还原剂供给量进行调整。
在此，图2为表示SCR催化剂5中的还原剂吸附量的推移的时序图。图2表示从A至B的时间内的还原剂吸附量的推移，在B所示的时间点处还原剂吸附量达到了平衡吸附量。另外，还原剂吸附量为各个时间点处SCR催化剂5所吸附着的还原剂量的总量。
当从A所示的时间点起对SCR催化剂5持续供给还原剂时，则还原剂吸附量在B所示的时间点达到平衡吸附量。在还原剂吸附量达到平衡吸附量时，还原剂吸附速度与还原剂解吸速度成为相等。并且，在还原剂吸附量达到平衡吸附量之后，如果还原剂的供给量与内燃机1的运转条件不发生变化，即使继续供给还原剂，还原剂吸附量也不会增加。当还原剂吸附量与平衡吸附量成为相等时，则还原剂吸附量已达到此时的条件下的上限值。
并且，如果内燃机1的运转条件不变，则在供给了还原剂时的还原剂吸附量的推移每次都相同。例如，如果还原剂吸附速度以及SCR催化剂5的温度不变，则平衡吸附量每次相同，从而达到平衡吸附量的还原剂吸附量的推移每次都相同。因此，如果对该条件进行关联而预先求出还原剂吸附量的推移，则能够根据还原剂吸附量与此时的条件来对之后的还原剂吸附量的推移进行推断。
例如在图2中，当在从A至B的时间内还原剂吸附量发生变化时，C所示的特定的时间点的还原剂吸附量能够根据A所示的时间点的还原剂吸附量、与从A至C的时间T1而被计算出。并且，图2所示的关系能够预先通过实验等而求出。如果使该关系作为图像、模型、或计算式而储存于ECU10中，则能够根据还原剂吸附量的初始值以及经过时间来对达到平衡吸附量为止的期间内的特定的时间点的还原剂吸附量进行计算。另外，根据图2所示的还原剂吸附量的推移而被整理出的图像、模型、或计算式在以下被称为“推移信息”。推移信息被作为对还原剂吸附量进行计算时的信息而利用。
此外，能够根据平衡吸附量与还原剂吸附量的差、与推移信息来对还原剂吸附量的变化量进行计算。另外，也可以将还原剂吸附量的变化量设为每单位时间内的还原剂吸附量的变化量。该每单位时间内的还原剂吸附量的变化量为图2所示的表示还原剂吸附量的推移的曲线的切线的斜率。并且，如果对从A所示的时间点起的还原剂吸附量的变化量进行累加，则能够推断出特定的时间点的还原剂吸附量。
在此，当持续供给还原剂时，平衡吸附量与还原剂吸附量的差随着时间的经过而会变小。并且，还原剂吸附量与平衡吸附量越接近，则还原剂吸附量的每单位时间内的上升量变得越小。即，还原剂吸附量越多，则还原剂吸附速度越小且还原剂解吸的速度越大。另一方面，还原剂吸附量越小，则还原剂吸附速度越大且还原剂解吸速度越小。这样，平衡吸附量与还原剂吸附量的差，与还原剂吸附量的变化量间存在相关关系。因此，能够根据平衡吸附量与还原剂吸附量的差、以及推移信息而求出还原剂吸附量的变化量。同样地，平衡吸附量与还原剂吸附量的比、和还原剂吸附量的变化量间存在相关联关系。因此，能够根据平衡吸附量与还原剂吸附量的比以及推移信息而求出还原剂吸附量的变化量。
另外，将还原剂吸附量的初始值设为0。在此，当SCR催化剂5的温度成为较高时，SCR催化剂5所吸附着的还原剂会解吸，从而还原剂吸附量减少。例如，在排气通道3上具备过滤器的情况下，通过使过滤器的温度上升来实施对颗粒状物质进行去除的过滤器的再生，在此时，SCR催化剂5的温度也会成为较高，从而还原剂吸附量成为0。此外，在排气通道3上具备吸留还原型NOx催化剂的情况下，实施该吸留还原型NOx催化剂的硫中毒恢复处理。在实施该硫中毒恢复处理时，SCR催化剂5的温度成为较高，从而还原剂吸附量成为0。此外，内燃机1以高负载而长时间进行运转，SCR催化剂5的温度也会成为较高，从而还原剂吸附量成为0。这样，如果从还原剂吸附量成为0的时间点起对还原剂吸附量的变化量进行累计，则能够对目前的还原剂吸附量进行推断。此外，还能够对与目前相比而为之后的时间点的还原剂吸附量进行推断。
另外，在供给还原剂时，有时内燃机1的运转条件会发生变化。在此，图3为根据SCR催化剂5的各个温度而对还原剂吸附速度与平衡吸附量的关系进行图示的图。还原剂吸附速度为每单位时间内成为剩余的还原剂量。即，还原剂吸附速度为从每单位时间内由喷射阀4所供给的还原剂量(还原剂流入速度)减去每单位时间内在SCR催化剂5中所消耗的还原剂量(还原剂消耗速度)所得到的值。另外，将成为剩余的还原剂全部设为SCR催化剂5所吸附的还原剂。此外，图3中的“全酸性中心吸附”为，在SCR催化剂5中的作为对还原剂进行吸附处的酸性中心全部都吸附有还原剂的情况下的还原剂吸附量。此为理论上SCR催化剂5吸附有最多还原剂时的还原剂吸附量。另外，在将HN3浓度设为无限大的情况下，虽然因为理论上任何温度下都能够成为全酸性中心吸附，从而平衡吸附量与全酸性中心吸附量成为相同，然而在通常的运转条件与还原剂浓度下，会成为如图3所示的情况。
如图3所示，如果SCR催化剂5的温度不变，那么还原剂吸附速度越大，则平衡吸附量越大。此外，如果还原剂吸附速度不变，那么SCR催化剂5的温度越高，则平衡吸附量越小。
如此，通过条件发生变化，则平衡吸附量可能会发生变化。例如，如果由于内燃机1的运转条件发生变化且排气温度发生变化，从而使SCR催化剂5的温度发生变化，则平衡吸附量就会发生变化。此外，当内燃机1的运转条件发生变化从而排气中的NOx浓度发生变化时，因为还原剂吸附速度发生变化，则平衡吸附量会发生变化。并且，如果平衡吸附量发生变化，则还原吸附量的推移也会发生变化。
在此，图4为表示条件发生变化时与条件未发生变化时的SCR催化剂5中的还原剂吸附量的推移的时序图。实线表示条件发生变化的情况，单点划线表示条件未发生变化的情况。此外，图4的A、B、C所表示的时间点与图2的A、B、C所表示的时间点为相同的时间点。并且，实线表示在C时间点条件发生了变化的情况。
此外，D所表示的时间点为在条件发生变化时的、还原剂吸附量达到平衡吸附量的时间点，E所表示的时间点为在条件发生变化时、从时间点C起而经过了预定时间T2后所到达的时间点。
在从A至C为止的时间T1经过之前条件发生了变化的情况下，能够根据图3所示的关系而在C所表示的时间点求出平衡吸附量。即，根据C所表示的时间点的还原剂吸附速度以及SCR催化剂5的温度与图3所示的关系，能够计算出新的条件下的平衡吸附量。另外，预先通过实验等而求出图3所示的关系并使其存储于ECU10。
并且，在条件发生变化时，能够以与在A所表示的时间点对还原剂吸附量的变化量进行计算时相同的方式，而在C所示的时间点对还原剂吸附量的变化量进行计算。这样，通过对平衡吸附量与还原剂吸附量逐次进行计算，能够连续地对还原剂吸附量进行求解。
另外，因为平衡吸附量与还原剂吸附量的差越小，还原剂吸附量越难以增加，从而预定时间中的还原剂吸附量的变化量会越小。因此，也可以预先求出对应于平衡吸附量与还原剂吸附量的差的每预定时间内的还原剂吸附量的变化量。既可以将通过这样的方式所求出的变化量作为映射图而存储于ECU10中，也可以使其作为模型而存储于ECU10中，还可以使其作为计算式而存储于ECU10中。
并且，在图2或图4中，如果使从A至C为止的时间T1、或从C至E为止的时间T2较短，则能够进一步提高还原剂吸附量的推断精度。例如，也可以将该时间设为单位时间或微小时间。此外，也可以例如设为1秒。
另外，还原剂吸附量达到平衡吸附量为止的时间会根据SCR催化剂5的温度或SCR催化剂5中的空间速度(SV)而发生变化。例如，SCR催化剂5的温度越高，则到达平衡吸附量为止的时间越短。此外，例如SCR催化剂5中的SV越大，则到达平衡吸附量为止的时间越短。通过对该情况进行考虑，能够进一步提高还原剂吸附量的推断精度。即，能够通过根据SCR催化剂5的温度或SV而预先存储多个推移信息来提高还原剂吸附量的推断精度。
图5为表示本实施例所涉及的还原剂吸附量的推断流程的流程图。本程序每隔预定时间通过ECU10而被执行。
在步骤S101中，根据还原剂流入速度以及还原剂消耗速度来对还原剂吸附速度DNH3进行计算。还原剂流入速度为每单位时间内流入SCR催化剂5的还原剂量。其与每单位时间内从喷射阀4所供给的还原剂量相等。因为每单位时间内从喷射阀4所供给的还原剂量与喷射阀4的开阀时间存在相关关系，从而通过预先进行实验等而求出该关系。喷射阀4的开阀时间由ECU10来决定。因此，ECU10能够根据喷射阀4的开阀时间来对每单位时间内被供给的还原剂量进行计算。
此外，还原剂消耗速度为，在SCR催化剂5中、每单位时间内所消耗的还原剂量。该还原剂消耗速度与每单位时间内SCR催化剂5中的被净化的NOx量存在相关关系。每单位时间内SCR催化剂5中的被净化的NOx量能够根据NOx净化率以及排气的流量而被计算出。并且，NOx净化率能够根据通过第一NOx传感器13而被测出的NOx浓度、与通过第二NOx传感器14而被测出的NOx浓度而计算出。此外，排气的流量与通过空气流量计11而被测出的吸入空气量存在相关关系，从而能够根据该吸入空气量而被计算出。
因此，根据通过第一NOx传感器13而被测出的NOx浓度、通过第二NOx传感器14而被测出的NOx浓度、与通过空气流量计11而被测出的吸入空气量来对还原剂消耗速度进行计算。也可以使该关系映射化或模型化而存储于ECU10。此外，也可以使对还原剂消耗速度进行求解的计算式存储于ECU10。
此外，也可以根据通过第一NOx传感器13而被测出的NOx浓度、与该时间点的条件下的NOx净化率的映射图或模型而对还原剂消耗速度进行求取。即，即使不具备第二NOx传感器14，也能够对还原剂消耗速度进行求取。并且，能够根据映射图或模型而对来自内燃机1的NOx的排出量进行推断，并根据该NOx的排出量、与该时间点的条件下的NOx净化率的映射图或模型来对还原剂消耗速度进行求取。在该情况下，无需具备第一NOx传感器13以及第二NOx传感器14。并且，当步骤S101的处理结束时，会进行步骤S102。
在步骤S102中，根据还原剂吸附速度DNH3与SCR催化剂5的温度来对平衡吸附量QEQ进行计算。平衡吸附量QEQ能够根据图3所示的关系而被求出。通过预先进行实验等而求出图3所示的关系并使其存储于ECU10。当步骤S102的处理结束时，会进入步骤S103。另外，在本实施例中对步骤S102实施处理的ECU10相当于本发明中的上限值计算部。
在步骤S103中，对平衡吸附量QEQ与还原剂吸附量QN的差QD进行计算。还原剂吸附量QN的初始值为0。还原剂吸附量QN在后文所述的步骤S105中会被逐次更新。另外，本步骤中所计算出的还原剂吸附量QN也可以为预定时间点的还原剂吸附量。当步骤S103的处理结束时，进入到步骤S104。
在步骤S104中，根据在步骤S103中被计算出的差QD、与ECU10中所存储的推移信息来对每单位时间内的还原剂吸附量的变化量ΔQ进行计算。在本步骤中，将图2中所说明的时间T1、与图4中所说明的时间T2作为单位时间而对变化量ΔQ进行计算。另外，也可以在本步骤中对从上次的程序起而至本次的程序为止的期间的还原剂吸附量的变化量进行求取。另外，通过预先实验等而对推移信息进行求取并将其存储于ECU10。
此外，在步骤S104中，也可以考虑平衡吸附量QEQ与还原剂吸附量QN的差QD在每单位时间内会按照预定的比例而减少，从而对每单位时间内的还原剂吸附量的变化量ΔQ进行计算。使该预定的比例预先通过实验等而以所计算出的还原剂吸附量的推移尽可能接近图2所示的还原剂吸附量的推移的方式而被求出。并且，当步骤S104的处理结束时，进入到步骤S105。另外，在本实施例中对步骤S104进行处理的ECU10相当于本发明中的变化量计算部。
在步骤S105中，在还原剂吸附量QN上加上在步骤S104中所计算出的变化量ΔQ来作为新的还原剂吸附量QN。即，对还原剂吸附量QN进行更新。当步骤S105的处理结束时，使本程序结束。另外，在本实施例中对步骤S105进行处理的ECU10相当于本发明中的推断部。
这样，通过对还原剂吸附量进行逐次更新，能够对到达平衡吸附量的中途的还原剂吸附量进行推断。并且，因为在本实施例中为使用平衡吸附量而对还原剂吸附量进行推断，因此会考虑到从SCR催化剂5而解吸的氨量。因此，还原剂吸附量的推断精度较高。由此，能够使还原剂的供给量合理化。即，能够对还原剂的供给量过多从而还原剂从SCR催化剂5流出的情况进行抑制。此外，还能够对因为担心还原剂从SCR催化剂流出而供给与NOx的净化所需要的量相比为较少的量的还原剂的情况进行抑制。由此，能够对NOx净化率的下降进行抑制。
实施例2
在本实施例中，对还原剂是否会从SCR催化剂5流出进行判断。另外，在本实施例中通过还原剂吸附量与平衡吸附量是否成为相等，来判断还原剂是否会从SCR催化剂5流出。因为其他的装置等与实施例1相同，从而省略其说明。
在此，由于SCR催化剂5的温度上升，还原剂会容易解吸，因此平衡吸附量会下降。这样，当平衡吸附量下降时，即使不增加还原剂吸附量，还原剂吸附量也会成为与平衡吸附量相等，进而还原剂会从SCR催化剂5流出。
因此，在本实施例中，在平衡吸附量与还原剂吸附量的差未达到阈值时，判断为还原剂从SCR催化剂5流出。该阈值为还原剂不会从SCR催化剂5解吸的值的下限值或无需担心还原剂会解吸的值的下限值。此外，也可以为了抑制还原剂的流出而将阈值设为具有某种程度的余地的值。此外，例如也可以将阈值设为0。
在此，从SCR催化剂5的温度上升之后至平衡吸附量降低、并且还原剂从SCR催化剂5解吸为止需要花费时间。因此，即使内燃机1的运转条件发生变化，还原剂也不会立刻从SCR催化剂5解吸。因此，如果在SCR催化剂5的温度发生变化之后立刻对平衡吸附量进行计算，则能够在还原剂实际上从SCR催化剂5流出之前，对还原剂是否会从SCR催化剂5流出进行判断。在此，能够根据发生变化后的SCR催化剂5的温度与图3所示的关系而对平衡吸附量进行计算。此外，像实施例1中所说明的那样来对还原剂吸附量的推移进行求取。对以这样的方式所求出的平衡吸附量与还原剂吸附量的差与阈值进行比较，从而对还原剂是否会从SCR催化剂5流出进行判断。另外，也可以在平衡吸附量与还原剂吸附量相比而较少时，判断为还原剂会从SCR催化剂5流出。通过这种方式，能够在还原剂从SCR催化剂5流出前对还原剂的供给量进行调整。
此外，从内燃机1的运转条件变化后至实际上SCR催化剂5的温度变化为止需要花费时间。因此，也可以在实际上SCR催化剂5的温度变化之前对变化后的SCR催化剂5的温度进行推断，并根据该温度来对平衡吸附量进行计算。例如，因为内燃机1的运转条件与SCR催化剂5的温度存在相关关系，从而能够根据内燃机1的运转条件而对SCR催化剂5的温度进行预测。并且，能够根据所预测的SCR催化剂5的温度与图3所示的关系而对平衡吸附量进行计算。也可以对以这样的方式所求出的平衡吸附量与还原剂吸附量的差与阈值进行比较，从而对还原剂是否会从SCR催化剂5流出进行判断。
图6为表示本实施例所涉及的对还原剂是否会从SCR催化剂5流出进行判断的流程的流程图。本程序通过ECU10而每隔预定时间被执行。另外，对于实施与图5所示的流程相同的处理的步骤，附加相同符号并省略其说明。
在本程序中，当步骤S105的处理结束时，会进入步骤S201。在步骤S201中，对平衡吸附量QEQ与还原剂吸附量QN的差QD进行计算。还原剂吸附量QN为在步骤S105中被计算出的值。平衡吸附量QEQ为在步骤S102中被求出的值，在条件发生了变化的情况下，所述平衡吸附量QEQ为根据发生变化后的条件而被求出的平衡吸附量。另外，也可以在即使SCR催化剂5的温度实际上未发生变化、而预测到由于内燃机1的运转条件的改变从而SCR催化剂5的温度会发生变化的情况下，根据所预测的变化后的SCR催化剂5的温度来对平衡吸附量进行计算。当步骤S201的处理结束时，进入步骤S202。
在步骤S202中，对步骤S201所计算出的差QD是否小于阈值进行判断。在本步骤中，对还原剂是否会从SCR催化剂5流出进行判断。该阈值为还原剂不会从SCR催化剂5解吸的值的下限值、或者为无需担心还原剂会解吸的值的下限值。此外，阈值也可以为0。
另外，在步骤S202中，也可以对从当前时间点起经过了预定时间时的还原剂吸附量QN进行预测，从而对此时的平衡吸附量QEQ与所预测的还原剂吸附量QN的差是否小于阈值进行判断。
并且，在步骤S202中作出肯定判断的情况下，会进入步骤S203，即，判断为还原剂从SCR催化剂5流出。另一方面，在步骤S202中作出否定判断的情况下，会进入步骤S204，即判断为还原剂不会从SCR催化剂5流出。另外，在本实施例中对步骤S202、203、204进行处理的ECU10相当于本发明中的判断部。并且，通过反复执行本程序而对还原剂吸附量QN反复进行计算，并每次都对平衡吸附量QEQ与还原剂吸附量QN的差是否小于阈值进行判断。
这样，在平衡吸附量以及还原剂吸附量发生变化的过程中，如果平衡吸附量与还原剂吸附量的差在阈值以上，则能够判断为还原剂不会从SCR催化剂5流出。另一方面，在平衡吸附量以及还原剂吸附量发生变化的过程中，如果平衡吸附量与还原剂吸附量的差小于阈值，则能够判断为还原剂不会从SCR催化剂5流出。
像以上所说明的那样，根据本实施例，能够在还原剂实际上从SCR催化剂5流出前，对还原剂是否会从SCR催化剂流出进行判断。由此，能够在还原剂流前例如将还原剂的供给量调整为合理的值。
符号说明
1 内燃机
2 进气通道
3 排气通道
4 喷射阀
5 选择还原型NOx催化剂(SCR催化剂)
10 ECU
11 空气流量计
12 温度传感器
13 第一NOx传感器
14 第二NOx传感器
15 加速器开度传感器
16 曲轴位置传感器

Claims (4)

1.一种内燃机的排气净化装置，其具备：
选择还原型NOx催化剂，其被设置于内燃机的排气通道上，并通过被供给还原剂而对NOx进行选择还原；
供给装置，其从与所述选择还原型NOx催化剂相比靠上游侧处对所述选择还原型NOx催化剂供给还原剂；
温度取得装置，其取得所述选择还原型NOx催化剂的温度，
其中，所述内燃机的排气净化装置具备：
上限值计算部，其根据由所述温度取得装置所取得的所述选择还原型NOx催化剂的温度，而对从所述供给装置持续供给还原剂时的、所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的上限值进行计算；
变化量计算部，其根据由所述上限值计算部所计算出的上限值、与所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量，而对所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的预定时间内的变化量进行计算；
推断部，其通过在所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量上加上由所述变化量计算部所计算出的变化量，从而对所述预定时间经过之后的所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量进行推断。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述变化量计算部根据由所述上限值计算部所计算出的上限值与所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的差、和预先求出的从所述供给装置持续供给还原剂时所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的推移，而对所述变化量进行计算。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，其中，
所述上限值计算部通过从由所述供给装置供给的还原剂量中减去在所述选择还原型NOx催化剂中对NOx进行还原时所消耗的还原剂量，从而对所述选择还原型NOx催化剂中成为剩余的还原剂量进行计算，
所述上限值计算部根据在所述选择还原型NOx催化剂中成为剩余的还原剂量、以及由所述温度取得装置所取得的温度，而对从所述供给装置持续供给还原剂时的所述选择还原型NOx催化剂所吸附的还原剂量的上限值进行计算。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其中，
具备判断部，所述判断部在由所述上限值计算部所计算出的上限值与由所述推断部推断出的所述选择还原型NOx催化剂所吸附着的还原剂量的差小于阈值时，判断为还原剂从所述选择还原型NOx催化剂流出。
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