CN104870764A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

内燃机的排气净化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104870764A
CN104870764A CN201280077784.7A CN201280077784A CN104870764A CN 104870764 A CN104870764 A CN 104870764A CN 201280077784 A CN201280077784 A CN 201280077784A CN 104870764 A CN104870764 A CN 104870764A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia
reducing agent
amount
selective reduction
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280077784.7A
Other languages
English (en)
Inventor
浅浦慎也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN104870764A publication Critical patent/CN104870764A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9431Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495Controlling the catalytic process
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/021Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting ammonia NH3
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402Exhaust gas composition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1411Exhaust gas flow rate, e.g. mass flow rate or volumetric flow rate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602Temperature of exhaust gas apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1616NH3-slip from catalyst
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1622Catalyst reducing agent absorption capacity or consumption amount
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明的课题为,在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原性催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中,将还原剂的供应量设为适量。为了解决该课题,本发明采用如下方式,即,在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中,基于每单位时间向所述选择还原型催化剂流入的排气的流量和从选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度的乘积值与剩余的还原剂量相关的特性,来对从供给装置被供给的还原剂的量进行调节。

Description

内燃机的排气净化装置
技术领域
本发明涉及一种向被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂供给还原剂的技术。
背景技术
作为内燃机的排气净化装置,已知一种具备选择还原型催化剂(SCR:Selective Catalytic Reduction)和向该选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的装置。在这种排气净化装置中提出了一种如下的技术方案,即,基于从内燃机被排出的NOX的量与选择还原型催化剂中的NOX净化率,来对选择还原型催化剂中的还原剂的消耗量(对NOX的净化作出贡献的还原剂的量)进行计算的技术(例如,参照专利文献1)。此外,在专利文献1中对如下的技术进行了记载,即,基于还原剂的消耗量来对被吸附在选择还原型催化剂上的还原剂的量进行运算,并且根据还原剂的吸附量来对还原剂的供给量进行调节。
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
然而,被吸附在选择还原型催化剂上的还原剂的量有时会根据选择还原型催化剂的温度以及穿过选择还原型催化剂的排气的流量而发生变化。因此,如果采用上述的现有技术,则有可能使向选择还原型催化剂供给的还原剂的量成为不适当的量。
本发明是鉴于上述的实际情况而完成的发明,其目的在于,提供一种在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中,能够将还原剂的供给量设为适量的技术。
用于解决课题的方法
本发明为了解决上述课题而采用如下方式,即,在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中,基于每单位时间向选择还原型催化剂流入的排气的流量和从选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度的乘积值与剩余的还原剂量相关的特性,来对从供给装置被供给的还原剂的量进行调节。
详细而言,本发明所涉及的内燃机的排气净化装置采用如下方式,即,具备:
选择还原型催化剂,其被配置于内燃机的排气通道中;
供给装置,其向选择还原型催化剂供给还原剂;
取得单元,其取得每单位时间向所述选择还原型催化剂流入的排气的流量;
测定单元,其对从所述选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度进行测定;
控制单元,其基于由所述取得单元取得的排气流量、由所述测定单元测定出的还原剂浓度、在所述选择还原型催化剂中在NOX的净化中未被消耗的还原剂的量即剩余还原剂量与所述排气流量和所述浓度的乘积值相关的特性,来对剩余还原剂量进行运算,并将计算出的剩余还原剂量作为参数来对从所述供给装置被供给的还原剂的量进行控制。
此处所称的“供给装置”既可以是供给还原剂的装置,也可以是供给在排气中或选择还原型催化剂中变化为还原剂的物质(还原剂的前躯体)的装置。
从供给装置被供给的还原剂被吸附在选择还原型催化剂上。被吸附于选择还原型催化剂上的还原剂的一部分作为用于将排气中所包含的NOX还原成为氮和水等的还原剂而被消耗。在NOX的还原中未被消耗的剩余的还原剂从选择还原型催化剂上脱离或者残留在选择还原型催化剂上。
然而,在供给装置持续供给还原剂的情况下,每单位时间在NOX的净化中被消耗的还原剂的量(还原剂消耗量)将逐渐增加。此外,随着剩余还原剂量逐渐减少,每单位时间从选择还原型催化剂上脱离的还原剂的量(还原剂脱离量)将逐渐增加。而且,当还原剂的供给量的累计值成为预定量以上时,剩余还原剂量与还原剂脱离量会成为平衡状态。在这种平衡状态成立时,被吸附于选择还原型催化剂上的还原剂的量将被维持为大致固定的量(平衡吸附量)。
因此,如果以使被吸附在选择还原型催化剂上的还原剂的量(还原剂吸附量)与平衡吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节,则能够在将从选择还原型催化剂上脱离的还原剂的量抑制为较少的同时,提高选择还原型催化剂的NOX净化率。
可是,剩余还原剂量会根据排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度(SV:Space Velocity)而发生变化。例如,空间速度较高时与较低时相比剩余还原剂量会增多。剩余还原剂量较多时与较少时相比,还原剂消耗量减少并且从选择还原型催化剂上脱离的还原剂的量增多。因此,还原剂的供给量优选为,根据排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度而被补正。
针对于这种要求,本申请发明人进行了认真的实验及验证,结果得出了以下见解,即,剩余还原剂量与排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度和从选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度的乘积值相关。另外,排气穿过选择还原型催化剂时的空间速度也可以替换为每单位时间向选择还原型催化剂流入的排气的流量(排气流量)。
由此,本发明的内燃机的排气净化装置采用了如下方式,即,通过将由取得单元取得的排气流量和由测定单元测定出的还原剂浓度的乘积值(剩余还原剂量)作为参数来对还原剂的供给量进行调节,从而避免剩余还原剂量过度地增多或者过度地减少的情况。
在此,从供给装置被供给的还原剂的量可以以使剩余还原剂量与目标剩余量相等的方式而被控制,或者也可以以使还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式而被控制。
由于剩余还原剂会从选择还原型催化剂上脱离,因此在以使剩余还原剂量与目标剩余量相等的方式而对还原剂的供给量进行了调节的情况下,能够将从选择还原型催化剂被排出的还原剂的量抑制为较少。
另一方面,由于选择还原型催化剂的NOX净化率根据还原剂吸附量而发生变化,因此在以使还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式对还原剂的供给量进行了控制的情况下,能够使选择还原型催化剂的NOX净化率近似于所需的NOX净化率。
另外,在以使还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节的情况下,需要对选择还原型催化剂实际所吸附的还原剂的量进行确定。在此,选择还原型催化剂具有如下特性,即,该选择还原型催化剂的温度较高时与较低时相比,剩余还原剂量增多并且还原剂吸附量减少。由此,能够根据选择还原型催化剂的温度与剩余还原剂量来求出还原剂吸附量。例如,在将基于选择还原型催化剂的温度而设定的系数设为Kd时,以下的式(1)成立。
还原剂吸附量=剩余还原剂量/Kd…(1)
虽然所述系数Kd为根据选择还原型催化剂的规格而变化的值,但是能够预先通过实验而求出适合于选择还原型催化剂的规格的值。因此,通过将基于上述相关关系而被计算出的剩余还原剂量代入上述式(1)中,从而能够计算出还原剂吸附量。
当以使通过上述方法而计算出的还原剂吸附量与目标吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节时,能够使选择还原型催化剂的NOX净化率近似于目标NOX净化率。
发明效果
根据本发明,能够在具备被配置于内燃机的排气通道中的选择还原型催化剂、和向选择还原型催化剂供给还原剂的供给装置的内燃机的排气净化装置中,将还原剂的供给量设为适量。
附图说明
图1为表示应用了本发明的内燃机的进排气系统的概要结构的图。
图2为表示氨流入量、氨消耗量、剩余氨量、氨脱离量、氨吸附量的时间性变化的图。
图3为表示排气流量发生了变化时的剩余氨量与氨消耗量的比例的图。
图4为表示根据排气流量的变化而对氨的添加量进行了补正时的剩余氨量与氨消耗量的比例的图。
图5为表示在实施例1中从添加阀添加氨时ECU所执行的处理程序的流程图。
图6为表示在实施例2中从添加阀添加氨时ECU所执行的处理程序的流程图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。本实施方式中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等只要没有特别地记载,则并不表示将发明的技术范围仅限定于此的含义。
<实施例1>
首先,基于图1至图5对本发明的实施例1进行说明。图1为表示应用了本发明的内燃机的进排气系统的概要结构的图。虽然图1所示的内燃机1是压燃式的内燃机(柴油发动机),但是也可以是稀燃运转的火花点火式的内燃机(汽油内燃机)。
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与排气通道3中分别配置有离心增压器(涡轮增压器)4的压缩机4a与汽轮机4b。
在与涡轮增压器4的压缩机4a相比靠上游侧的进气通道2中安装有空气流量计5以及节气门6。空气流量计5为,对流通于进气通道2中的新鲜气体(空气)的量(质量)进行检测的传感器。节气门6为,对流通于进气通道2中的空气的量(吸入空气量)进行调节的阀机构。
在与涡轮增压器4的汽轮机4b相比靠下游侧的排气通道3中,从排气的流动方向的上游侧起依次设置有氧化催化剂7、过滤器8、添加阀11、选择还原型催化剂9(以下,称为SCR催化剂9)以及氨滑移催化剂10。
过滤器8对排气中的颗粒状物质(PM)进行捕集。氧化催化剂7对排气中所包含的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)等进行氧化。另外,氧化催化剂7也可以被负载在过滤器8上。此外,氧化催化剂7并不限定于仅具有氧化功能的催化剂,例如也可以为三元催化剂。
SCR催化剂9为,将氨(NH3)作为还原剂而对排气中的NOX进行还原的催化剂。添加阀11为了向SCR催化剂9供给作为还原剂的氨而向排气中添加氨。另外,添加阀11也可以添加最终会变化为氨的物质(氨的前躯体)。例如,添加阀11也可以添加尿素水。此时,作为尿素水而从添加阀11被添加的尿素成为通过排气的热量而被水解的氨。
在本实施例中,添加阀11相当于本发明所涉及的供给装置。但是,从本发明所涉及的供给装置而被供给的物质并非限定于氨(或氨的前躯体),只需为在SCR催化剂中作为用于使NOX还原的还原剂而发挥功能的物质即可。此外,从本发明所涉及的供给装置而被供给的还原剂可以为固体、液体、气体中的任何状态的物质。
氨滑移催化剂10具有氧化功能。在该氨滑移催化剂10中,从SCR催化剂9流出的氨被氧化为N2。由此,抑制了向车辆外部的氨的流出。
在过滤器8与添加阀11之间的排气通道3上设置有NOX传感器12。在SCR催化剂9与氨滑移催化剂10之间的排气通道3上设置有排气温度传感器13与NH3传感器14。NOX传感器12为,对向SCR催化剂9流入的排气中所包含的NOX的浓度进行测定的传感器。排气温度传感器13为,对从SCR催化剂9流出的排气的温度进行测定的传感器。NH3传感器14为,对从SCR催化剂9流出的排气所包含的氨的浓度进行测定的传感器,并且相当于本发明所涉及的测定单元。
在内燃机1中一并设置有电子控制单元(ECU)20。ECU20为对内燃机1的运转状态等进行控制的单元。ECU20除了与上述的空气流量计5、NOX传感器12、排气温度传感器13、NH3传感器14电连接以外,还与曲轴位置传感器21以及加速器开度传感器22电连接。曲轴位置传感器21对内燃机1的曲轴角度进行检测。加速器开度传感器22对搭载了内燃机1的车辆的加速器开度进行检测。上述的各种传感器的输出信号被输入至ECU20中。
此外,ECU20与节气门6和添加阀11等的各种设备电连接,并且基于上述的各种传感器的输出信号来对各种设备进行控制。例如,ECU20以使向SCR催化剂9供给的氨的量成为适量的方式而对添加阀11进行控制。在下文中,对本实施例中添加阀11的控制方法进行叙述。
从添加阀11向SCR催化剂9被供给的氨被吸附于SCR催化剂9中。被吸附在SCR催化剂9中的氨的一部分作为用于将排气中的NOX还原为氮(N2)和水(H2O)的还原剂而被消耗。此外,未作为还原剂而被消耗的剩余的氨残留在SCR催化剂9中。残留在SCR催化剂9内的氨中的一部分未在NOX的还原中被消耗而是从SCR催化剂9脱离。该脱离的氨就此以氨的状态、或被氧化成为NOX、或从NOX被还原成为N2而从SCR催化剂9流出。
图2为,表示在添加阀11持续供给固定量的氨时,氨流入量、氨消耗量、剩余氨量、氨脱离量、氨吸附量的时间性变化的图,其中,所述氨流入量为,每单位时间向SCR催化剂9流入的氨量(氨流入量),所述氨消耗量为,在SCR催化剂9中每单位时间作为还原剂被消耗的氨量(氨消耗量),所述剩余氨量为,在SCR催化剂9中每单位时间未作为还原剂被消耗而残留的氨的量(剩余氨量),所述氨脱离量为,每单位时间从SCR催化剂9脱离的氨的量(氨脱离量),所述氨吸附量为,SCR催化剂9中所吸附着的氨的量(氨吸附量)。
如图2所示,当从SCR催化剂9中的氨吸附量大致为零的状态起而持续被供给固定量的氨时,氨消耗量、氨脱离量以及氨吸附量将逐渐增加。另一方面,剩余氨量随着时间的经过而逐渐减少。当氨的供给量的累计值成为预定量以上时(图2中的t),剩余氨量与氨脱离量成为大致相等(平衡状态)。在剩余氨量与氨脱离量处于平衡状态时,氨消耗量成为大致固定量(每单位时间被还原的NOX的量成为大致固定量)并且被吸附在SCR催化剂9中的氨的量(氨吸附量)也成为大致固定量。在下文中,将剩余氨量与氨脱离量成为平衡状态时的氨吸附量称为平衡吸附量。
以使剩余氨量与氨脱离量成为平衡状态的方式而对每单位时间从添加阀11被供给的氨的量(氨供给量)进行了调节。换言之,以使氨吸附量维持为平衡吸附量的方式而对氨供给量进行了调节。例如,在氨吸附量达到目标吸附量(平衡吸附量)时,氨供给量被设为与氨消耗量和氨脱离量的总和相等。如此,当对氨供给量进行控制时,能够将从SCR催化剂9流出的氨的量抑制为较少并且能够提高NOX净化率。
但是,剩余氨量和氨脱离量根据排气通过SCR催化剂9时的空间速度(SV:Space Velocity)而发生变化。换言之,剩余氨量和氨脱离量根据每单位时间向SCR催化剂流入的排气的量(排气流量)而发生变化。例如,如图3所示,排气流量较多时与较少时相比,剩余氨量增多并且氨消耗量减少。其结果为,存在从SCR催化剂9流出的氨的量过度地增多的可能性。
因此,在本实施例中设为以使剩余氨量与目标剩余量相等的方式而对添加量进行调节。在此,本申请发明人进行了认真的实验以及验证,结果得出以下见解,即,剩余氨量与每单位时间向SCR催化剂9流入的排气的量(排气流量)和从SCR催化剂9流出的排气中所包含的氨的浓度的乘积值相关。
即,在将剩余氨量设为NH3mass、将排气流量设为Flw、将氨浓度设为Cnh3时,下式(2)成立。
NH3mass=Flw*Cnh3…(2)
在此,只要在与SCR催化剂9相比靠上游的排气通道3中未供给二次空气等,则排气流量Flw就与内燃机1的吸入空气量相同。由此,作为排气流量Flw而能够使用空气流量计5的输出信号。作为氨浓度CNH3而能够使用NH3传感器14的输出信号。
ECU20通过将空气流量计5的输出信号与NH3传感器14的输出信号代入上述式(2)中,从而对剩余氨量NH3mass进行计算。而且,ECU20对剩余氨量NH3mass是否与目标剩余量相等进行辨别。在剩余氨量NH3mass与目标剩余量不同时,将两者之差作为参数而对氨的目标添加量进行调节(补正)。例如,如上述的图3所示的示例,在剩余氨量NH3mass与目标剩余量相比而较多时,ECU20从氨的目标添加量中减去剩余氨量NH3mass与目标剩余量的差量(从剩余氨量NH3mass中减去目标剩余量而得到的值)。当通过该方法而对氨添加量进行调节时,如图4所示,即使在排气流量增加时,也能够将剩余氨量设为目标剩余量。
下面,按照图5对本实施例中的氨添加量的控制步骤进行说明。图5为表示ECU20从添加阀11添加氨时所执行的处理程序的流程图。该处理程序被预先存储于ECU20的ROM中,并且通过ECU20而被周期性地执行。
在图5的处理程序中,ECU20首先在S101的处理中读取排气温度传感器13的输出信号(排气温度)。
在S102的处理中,ECU20对S101的处理中所读取到的排气温度是否在NH3传感器14的活性温度范围内进行辨别。在S102的处理中作出了否定判断的情况下,ECU20返回至S101。在S102的处理中作出了肯定判断的情况下,ECU20进入S103的处理。
在S103的处理中,ECU20对是否处于能够从添加阀11添加氨的状态进行辨别。即,对S101的处理中所读取到的排气温度是否在SCR催化剂9的活性温度范围内进行辨别。在S103的处理中作出了否定判断的情况下,ECU20回到S101的处理。在S103的处理中作出了肯定判断的情况下,ECU20进入S104的处理,以对目标添加量的氨进行添加的方式对添加阀11进行控制。
在S105的处理中,ECU20读取NH3传感器14的输出信号(氨浓度Cnh3)。
在S106的处理中,ECU20读取空气流量计5的输出信号(排气流量Flw)。通过由ECU20执行S106的处理,从而实现了本发明所涉及的取得单元。
在S107的处理中,ECU20通过将S105的处理中所读取的氨浓度Cnh3与在S106的处理中所读取的排气流量Flw代入上述式(2)中,从而对剩余氨量NH3mass进行计算。
在S108的处理中,ECU20对S107的处理中所计算出的剩余氨量NH3mass是否与目标剩余量相等进行辨别。另外,在S108的处理中,ECU20也可以在剩余氨量NH3mass与目标剩余量之差为预先设定的容许值以下时判断为剩余氨量NH3mass与目标剩余量相等。
在S108的处理中作出了肯定判断的情况下,ECU20暂时结束本程序的执行。在S108的处理中作出了否定判断的情况下,ECU20进入S109的处理,对氨添加量进行补正。详细而言,在剩余氨量NH3mass与目标剩余量相比而较多的情况下,ECU20将剩余氨量NH3mass与目标剩余量的差量(从剩余氨量NH3mass中减去目标剩余量而得到的量)从目标添加量中减去。另一方面,在剩余氨量NH3mass与目标剩余量相比而较少的情况下,ECU20将剩余氨量NH3mass与目标剩余量的差量(从目标剩余量中减去剩余氨量NH3mass而得到的量)加在目标添加量上。如果通过这种方法而对目标添加量进行补正,则能够在排气流量Flw发生了变化的情况下,将剩余氨量NH3mass设为与目标剩余量同等。其结果为,能够避免从SCR催化剂9流出的氨的量过度增多的情况。
另外,通过由ECU20执行S107以及S108的处理,从而实现了本发明所涉及的控制单元。
根据以上叙述的实施例,即使在排气流量Flw发生了变化的情况下,也能够以使剩余氨量NH3mass与目标剩余量相等的方式而对氨添加量进行调节。其结果为,能够避免从SCR催化剂9流出的氨的量过度地增多的情况。
实施例2
接下来,基于图6对本发明的实施例2进行说明。在此,对与所述的实施例1不同结构进行说明,对于相同的结构则省略说明。
在所述的实施例1中,对以使剩余氨量与目标剩余量相等的方式调节氨的添加量的示例进行了叙述,但在本实施例中对以使SCR催化剂9的氨吸附量与目标吸附量相等的方式而调节氨的添加量的示例进行叙述。
剩余氨量存在排气流量较多时与较少时相比而增多的倾向。氨吸附量与剩余氨量同样存在排气流量较多时与较少时相比而增多的倾向。即,剩余氨量与氨吸附量相对于排气流量而表现出相同的倾向(比例关系)。
然而,剩余氨量与氨吸附量相对于SCR催化剂9的温度(床温)而表现出不同的倾向。即,SCR催化剂9的温度较高时与较低时相比,虽然剩余氨量增多,但是氨吸附量存在减少的倾向。鉴于这些倾向,从而下式(3)成立。另外,式(3)中的∑NH3为表示氨吸附量,Kd为表示与SCR催化剂9的温度对应的系数。
∑NH3=NH3mass/Kd…(3)
在此,所述系数Kd为,以SCR催化剂9的温度越高则氨吸附量∑NH3越少的方式而被设定的值。详细而言,所述系数Kd为,SCR催化剂9的温度越高则变为越大的值的系数。虽然这种系数Kd会根据SCR催化剂9的规格而发生变化,但是能够通过预先利用了实验等的适当处理,而求出与被配置在内燃机1的排气通道3中的SCR催化剂9的规格相适应的系数Kd。由此,在本实施例中,预先求出对SCR催化剂9的温度与系数Kd之间的关系进行了规定的映射图(以下称为“系数映射图”),并且将系数映射图存储于ECU20的ROM中。另外,由于SCR催化剂9的温度与从该SCR催化剂9流出的排气的温度相关,因此也可以将排气温度传感器13的输出信号作为SCR催化剂9的温度来使用。此外,SCR催化剂9的温度也可以根据内燃机1的运转状态(吸入空气量、燃料喷射量、内燃机转速等)来进行运算。
根据这种方法,能够求出实际的氨吸附量∑NH3。因此,ECU20只需对实际的氨吸附量∑NH3和目标吸附量进行比较,并根据两者的差量而对氨的添加量进行补正即可。详细而言,在实际的氨吸附量∑NH3与目标吸附量相比而较多的情况下,ECU20只需将氨吸附量∑NH3与目标吸附量的差量(从氨吸附量∑NH3中减去目标吸附量而得到的值)从目标添加量中减去即可。此外,在实际的氨吸附量∑NH3与目标吸附量相比而较少的情况下,ECU20只需将氨吸附量∑NH3与目标吸附量的差量(从目标吸附量中减去氨吸附量∑NH3而得到的值)加在目标添加量上即可。
如果通过上述的方法而对氨的添加量进行调节(补正),则即使在排气流量或SCR催化剂9的温度发生了变化的情况下,也能够使实际的氨吸附量∑NH3近似于目标吸附量(例如平衡吸附量)。其结果为,也能够使SCR催化剂9的NOX净化率近似于所需的NOX净化率。
下面,按照图6对本实施例中的氨添加量的控制步骤进行说明。图6为表示ECU20在从添加阀11添加氨时所执行的处理程序的流程图。该处理程序被预先存储于ECU20的ROM中,并且通过ECU20而被周期性地执行。另外,在图6中,对与所述的图5的处理程序相同的处理标注相同的符号。
在图6的处理程序中,ECU20在执行了S107的处理之后执行S201的处理。在S201的处理中,ECU20基于在S101的处理中所读取的排气温度(SCR催化剂9的温度)和所述系数映射图而求出与SCR催化剂9的温度相适应的系数Kd。ECU20通过将在S107的处理中所计算出的剩余氨量NH3mass和所述系数Kd代入上述式(3)中,从而对实际氨吸附量∑NH3进行运算。
ECU20在执行了S201的处理之后进入S202的处理,并且对在S201的处理中所计算出的氨吸附量∑NH3是否与目标吸附量相等进行辨别。此时,ECU20也可以将氨吸附量∑NH3与目标吸附量之差为容许值以下作为条件,而判断为氨吸附量∑NH3与目标吸附量相等。
在S202的处理中作出了肯定判断的情况下,ECU20暂时结束本程序的执行。另一方面,在S202的处理中作出了否定判断的情况下,ECU20进入S203的处理,对氨添加量(目标添加量)进行补正。例如,在氨吸附量∑NH3与目标吸附量相比而较多的情况下,ECU20将氨吸附量∑NH3与目标吸附量之差(从氨吸附量∑NH3中减去目标吸附量而得到的值)从目标添加量中减去。另一方面,在氨吸附量∑NH3与目标吸附量相比而较少的情况下,ECU20将氨吸附量∑NH3与目标吸附量之差(从目标吸附量中减去氨吸附量∑NH3而得到的值)加在目标添加量上。
根据以上叙述的实施例,即使在排气流量Flw或SCR催化剂9的温度发生了变化的情况下,也能够使氨吸附量∑NH3近似于目标吸附量。其结果为,能够使SCR催化剂9的NOX净化率近似于所需的NOX净化率。
另外,所述的实施例1与实施例2能够进行适当的组合。例如,可以采用如下方式,即,在从内燃机1被排出的NOX的量易于增多的高负载运转时,以使氨吸附量∑NH3与目标吸附量相等的方式而对氨的添加量进行补正,而在搭载了内燃机1的车辆的行驶速度较小时或该车辆停车时,以使剩余氨量NH3mass与目标剩余量相等的方式而对氨的添加量进行补正。
符号说明
1…内燃机;
2…进气通道;
3…排气通道;
4…涡轮增压器;
5…空气流量计;
6…节气门;
7…氧化催化剂;
8…过滤器;
9…SCR催化剂;
10…氨滑移催化剂;
11…添加阀;
12…NOX传感器;
13…排气温度传感器;
14…NH3传感器;
20…ECU;
21…曲轴位置传感器;
22…加速器开度传感器。

Claims (3)

1.一种内燃机的排气净化装置,具备:
选择还原型催化剂,其被配置于内燃机的排气通道中;
供给装置,其向选择还原型催化剂供给还原剂、或作为还原剂的前驱体的还原剂;
取得单元,其取得每单位时间向所述选择还原型催化剂流入的排气的流量;
测定单元,其对从所述选择还原型催化剂流出的排气中所包含的还原剂的浓度进行测定;
控制单元,其基于由所述取得单元取得的排气流量、由所述测定单元测定出的还原剂浓度、在所述选择还原型催化剂中在NOX的净化中未被消耗的还原剂的量即剩余还原剂量与所述排气流量和所述还原剂浓度的乘积值相关的关系,来对剩余还原剂量进行运算,并将计算出的剩余还原剂量作为参数来对还原剂的供给量进行调节。
2.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置,其中,
所述控制单元以使剩余还原剂量与目标剩余还原剂量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节。
3.如权利要求1所述的内燃机的排气净化装置,其中,
还具备检测单元,所述检测单元对与所述选择还原型催化剂的温度相关的温度进行检测,
所述控制单元基于在由所述检测单元检测出的温度较高时与较低时相比剩余还原剂量增多并且被吸附在所述选择还原型催化剂中的还原剂的量即还原剂吸附量减少的特性,来对还原剂吸附量进行运算,并以使计算出的还原剂吸附量与目标还原剂吸附量相等的方式而对还原剂的供给量进行调节。
CN201280077784.7A 2012-12-18 2012-12-18 内燃机的排气净化装置 Pending CN104870764A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/082800 WO2014097393A1 (ja) 2012-12-18 2012-12-18 内燃機関の排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104870764A true CN104870764A (zh) 2015-08-26

Family

ID=50977778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280077784.7A Pending CN104870764A (zh) 2012-12-18 2012-12-18 内燃机的排气净化装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150322836A1 (zh)
EP (1) EP2937536A4 (zh)
JP (1) JPWO2014097393A1 (zh)
CN (1) CN104870764A (zh)
WO (1) WO2014097393A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108625953A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN110057592A (zh) * 2018-01-18 2019-07-26 丰田自动车株式会社 内燃机的断火检测装置及断火检测方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE540265C2 (sv) * 2014-01-31 2018-05-15 Scania Cv Ab Förfarande och system vid tillförsel av tillsatsmedel till en avgasström
JP7151120B2 (ja) * 2018-03-26 2022-10-12 マツダ株式会社 エンジンの触媒異常判定方法、及び、エンジンの触媒異常判定装置
JP7151119B2 (ja) * 2018-03-26 2022-10-12 マツダ株式会社 エンジンの触媒異常判定方法、及び、エンジンの触媒異常判定装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1800598A (zh) * 2004-12-18 2006-07-12 赫多特普索化工设备公司 控制还原剂喷入内燃机废气中的方法
JP2010112345A (ja) * 2008-11-10 2010-05-20 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化装置
WO2012038807A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus and control method for exhaust gas control apparatus
JP2012189007A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3951774B2 (ja) 2002-03-29 2007-08-01 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関のNОx浄化装置
EP2400124B1 (en) * 2009-02-18 2013-05-15 Honda Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP5553631B2 (ja) * 2010-02-09 2014-07-16 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5553629B2 (ja) * 2010-02-09 2014-07-16 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US8733083B2 (en) * 2010-04-26 2014-05-27 Cummins Filtration Ip, Inc. SCR catalyst ammonia surface coverage estimation and control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1800598A (zh) * 2004-12-18 2006-07-12 赫多特普索化工设备公司 控制还原剂喷入内燃机废气中的方法
JP2010112345A (ja) * 2008-11-10 2010-05-20 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化装置
WO2012038807A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas control apparatus and control method for exhaust gas control apparatus
JP2012189007A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108625953A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置
CN110057592A (zh) * 2018-01-18 2019-07-26 丰田自动车株式会社 内燃机的断火检测装置及断火检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2014097393A1 (ja) 2017-01-12
US20150322836A1 (en) 2015-11-12
EP2937536A1 (en) 2015-10-28
WO2014097393A1 (ja) 2014-06-26
EP2937536A4 (en) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5552488B2 (ja) Scr触媒コンバータとその上流側に取付けられた酸化触媒作用のある排ガス浄化コンポーネントを備えた排ガス浄化装置を作動させるための方法
JP5627367B2 (ja) 排気浄化装置及び排気浄化装置の制御方法
CN101646846B (zh) 氨氧化催化剂中的n2o生成量推定方法以及内燃机的排气净化系统
EP2376750B1 (en) Scr closed loop control system
CN104937224B (zh) 内燃机的排气净化装置
US9644521B2 (en) Method for operating an exhaust gas purification system of a motor vehicle combustion engine
WO2018097246A1 (ja) 排気浄化装置の異常診断システム
CN102482967B (zh) 内燃机的排气净化装置及排气净化方法
JP4661814B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2008157136A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5910759B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
CN104870764A (zh) 内燃机的排气净化装置
JP2008240577A (ja) 酸化触媒の劣化診断装置及び劣化診断方法
US10364727B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
US10502115B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
JP5655349B2 (ja) 内燃機関の排気浄化制御システム
JP2013181411A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
CN104379891B (zh) 内燃机的排气净化装置
WO2011125421A1 (ja) 内燃機関の排気浄化制御システム
CN111819349A (zh) 废气净化装置、车辆以及废气净化控制装置
JP5751345B2 (ja) 内燃機関の添加剤供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150826

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication