JP2008038738A - DETERIORATION DETECTING DEVICE FOR NOx CATALYST - Google Patents
DETERIORATION DETECTING DEVICE FOR NOx CATALYST Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008038738A JP2008038738A JP2006213431A JP2006213431A JP2008038738A JP 2008038738 A JP2008038738 A JP 2008038738A JP 2006213431 A JP2006213431 A JP 2006213431A JP 2006213431 A JP2006213431 A JP 2006213431A JP 2008038738 A JP2008038738 A JP 2008038738A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nox
- nox catalyst
- catalyst
- reducing agent
- amount
- 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
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、NOx触媒の劣化検出装置に関する。 The present invention relates to a NOx catalyst deterioration detection device.
NOx触媒の上流と下流にそれぞれ空燃比センサを配置し、リッチスパイク実施時の空燃比センサの出力変化に基づきリッチスパイク時間を求め、この求めたリッチスパイク時間と基準値とを比較することで、NOx触媒の劣化判定を行う装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 By arranging air-fuel ratio sensors respectively upstream and downstream of the NOx catalyst, obtaining a rich spike time based on an output change of the air-fuel ratio sensor at the time of rich spike execution, and comparing the obtained rich spike time with a reference value, An apparatus that performs NOx catalyst deterioration determination is known (see, for example, Patent Document 1).
ところで、本発明者等による知見によれば、NOx還元に用いられた還元剤量に基づいてNOx触媒の劣化検出を精度良く行うためには、NOx触媒へのNOx供給量が多い状態でリッチスパイクを実施することが望ましい。
しかし、ディーゼルエンジンの場合には、NOx供給量が多い状態でリッチスパイクを実施すると、NOx浄化率が低くなってしまう。そうすると、NOx触媒の劣化検出時に、エミッション特性が悪化する可能性がある。
By the way, according to the knowledge by the present inventors, in order to accurately detect the deterioration of the NOx catalyst based on the amount of the reducing agent used for NOx reduction, the rich spike is obtained in a state where the amount of NOx supplied to the NOx catalyst is large. It is desirable to implement.
However, in the case of a diesel engine, if the rich spike is performed with a large amount of NOx supplied, the NOx purification rate will be low. If so, the emission characteristics may be deteriorated when the deterioration of the NOx catalyst is detected.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、エミッション特性を悪化させることなく、NOx触媒の劣化検出を精度良く実行することが可能なNOx触媒の劣化検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a NOx catalyst deterioration detection device capable of accurately detecting NOx catalyst deterioration without deteriorating emission characteristics. For the purpose.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、NOx触媒の劣化を検出する劣化検出装置であって、
圧縮着火内燃機関の排気通路に設けられ、排気空燃比に応じてNOxを吸蔵又は還元するNOx触媒と、
前記NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比である第1の排気空燃比を取得する第1の排気空燃比取得手段と、
前記NOx触媒から流出する排気ガスの空燃比である第2の排気空燃比を取得する第2の排気空燃比取得手段と、
前記NOx触媒の上流の排気通路に還元剤を供給することで、前記NOx触媒を再生する触媒再生手段と、
前記還元剤の供給時に、前記第1及び第2の排気空燃比取得手段により取得された前記第1及び第2の排気空燃比に基づいて、前記NOx触媒に吸蔵されたNOxの還元に用いられた還元剤量を算出する還元剤量算出手段と、
前記NOx触媒へのNOx供給量が異なる複数の場合において前記還元剤量算出手段によりそれぞれ算出された複数の還元剤量の差分若しくは比率に基づいて、前記NOx触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a deterioration detection device for detecting deterioration of a NOx catalyst,
A NOx catalyst that is provided in an exhaust passage of a compression ignition internal combustion engine and occludes or reduces NOx according to an exhaust air-fuel ratio;
First exhaust air-fuel ratio acquisition means for acquiring a first exhaust air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the NOx catalyst;
Second exhaust air-fuel ratio acquisition means for acquiring a second exhaust air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas flowing out from the NOx catalyst;
Catalyst regeneration means for regenerating the NOx catalyst by supplying a reducing agent to an exhaust passage upstream of the NOx catalyst;
Used to reduce NOx occluded in the NOx catalyst based on the first and second exhaust air-fuel ratios acquired by the first and second exhaust air-fuel ratio acquisition means when the reducing agent is supplied. Reducing agent amount calculating means for calculating the reducing agent amount;
Deterioration detecting means for detecting deterioration of the NOx catalyst based on differences or ratios of the plurality of reducing agent amounts respectively calculated by the reducing agent amount calculating means in a plurality of cases where the NOx supply amounts to the NOx catalyst are different; It is provided with.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記複数の還元剤量が算出される場合のうち多い方のNOx供給量が、通常のNOx触媒の再生が実行される場合のNOx供給量であることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
Of the cases where the plurality of reducing agent amounts are calculated, the larger NOx supply amount is the NOx supply amount when normal regeneration of the NOx catalyst is executed.
第1の発明によれば、NOx供給量が異なる複数の場合においてそれぞれ算出された還元剤量の差分もしくは比率に基づいて、NOx触媒の劣化検出が行われる。よって、NOx供給量が少なくても、すなわち、NOx吸蔵率が低くても、NOx触媒の劣化検出を精度良く行うことができる。従って、高いNOx浄化率が得られる状態で、NOx触媒の劣化検出を行うことができる。このため、エミッション特性を悪化させることなく、NOx触媒の劣化検出を精度良く実行することができる。 According to the first invention, the deterioration detection of the NOx catalyst is performed based on the difference or ratio of the reducing agent amounts calculated in a plurality of cases where the NOx supply amount is different. Therefore, even when the NOx supply amount is small, that is, even when the NOx occlusion rate is low, it is possible to accurately detect the deterioration of the NOx catalyst. Accordingly, it is possible to detect the deterioration of the NOx catalyst in a state where a high NOx purification rate can be obtained. For this reason, it is possible to accurately detect the deterioration of the NOx catalyst without deteriorating the emission characteristics.
第2の発明によれば、通常のNOx触媒の再生と、NOx触媒の劣化検出における還元剤量の算出とを兼ねることができる。従って、通常のNOx触媒の再生と、NOx触媒の劣化検出とを別個独立して行う場合に比して、還元剤量を削減することができ、エミッション特性を改善することができる。 According to the second invention, normal regeneration of the NOx catalyst and calculation of the amount of reducing agent in detecting deterioration of the NOx catalyst can be performed. Therefore, the amount of reducing agent can be reduced and the emission characteristics can be improved as compared with the case where normal regeneration of the NOx catalyst and detection of deterioration of the NOx catalyst are performed separately and independently.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態によるシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、内燃機関1として、4サイクルのディーゼルエンジン(圧縮着火内燃機関)を備えている。ディーゼルエンジン1は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。図1に示すディーゼルエンジン1は直列4気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to an embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a four-cycle diesel engine (compression ignition internal combustion engine) as the internal combustion engine 1. It is assumed that the diesel engine 1 is mounted on a vehicle and used as a power source. Although the diesel engine 1 shown in FIG. 1 is an in-line four-cylinder type, in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto.
ディーゼルエンジン1の各気筒2のピストンは、クランク機構を介してクランク軸4に連結されている。クランク軸4の近傍には、クランク軸4の回転角度(クランク角)を検出するクランク角センサ5が設けられている。
The piston of each
ディーゼルエンジン1の各気筒2には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ6が設置されている。各気筒のインジェクタ6は、共通のコモンレール7に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ8によって所定の燃圧まで加圧される。この加圧された燃料は、コモンレール7内に蓄えられ、コモンレール7から各インジェクタ6に供給される。インジェクタ6は、1サイクル中に複数回、任意のタイミングで燃料を筒内に噴射することができる。
Each
ディーゼルエンジン1の吸気ポート10には、吸気バルブ12が設けられている。この吸気バルブ12の開弁特性(開弁時期、リフト量、作用角)は、図示しない公知の可変動弁機構により変更可能である。
An
吸気ポート10は、吸気マニホールド16を介して吸気通路18に接続されている。吸気通路18の途中には、吸気絞り弁20が設けられている。吸気絞り弁20は、アクセル開度センサ21により検出されるアクセル開度AAに基づき、その開度が決定される電子制御弁である。吸気絞り弁20の上流には、インタークーラ22が設けられている。インタークーラ22の上流にはターボ過給機24のコンプレッサ24aが設けられている。コンプレッサ24aは、排気通路38のタービン24bと連結軸により連結されている。
The
コンプレッサ24aの上流には、吸入空気量Gaを検出するエアフロメータ26が設けられている。エアフロメータ26の上流にはエアクリーナ28が設けられている。
An
このような構成によれば、ターボ過給機24のコンプレッサ24aにより圧縮された吸入空気は、インタークーラ22で冷却される。インタークーラ22を通過した吸入空気は、吸気マニホールド16によって各気筒の吸気ポート10に分配される。
According to such a configuration, the intake air compressed by the
また、ディーゼルエンジン1の排気ポート30には、排気バルブ32が設けられている。この排気バルブ32の開弁特性(開弁時期、リフト量、作用角)は、図示しない公知の可変動弁機構により変更可能である。
An
排気ポート30は、排気マニホールド36を介して排気通路38に接続されている。排気通路38には、ターボ過給機24のタービン24bが設けられている。タービン24bの下流には、NOx触媒40が設けられている。NOx触媒40は、空燃比が理論空燃比より大きい雰囲気中、つまり理論空燃比よりリーンな雰囲気中では排気ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比が理論空燃比以下の雰囲気中、つまり理論空燃比以下のリッチの雰囲気中では吸蔵されたNOxを還元浄化して放出する機能を有している。このNOx触媒40は、NOxを吸蔵還元する機能のみを有するものでもよく、あるいは、排気ガス中のすすを捕集する機能を併せ持つDPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のようなものでもよい。また、NOx触媒40は、すすを捕集すること以外の機能を併せ持つものでもよい。
The exhaust port 30 is connected to an
タービン24bとNOx触媒40との間には、排気ガス中に燃料を添加する排気燃料添加弁42が設けられている。さらに、排気燃料添加弁42とNOx触媒40との間には、NOx触媒上流の排気空燃比A/Finを検出する空燃比センサ(以下「触媒前空燃比センサ」ともいう。)44が設けられている。この触媒前空燃比センサ44によれば、NOx触媒40に流入する排気ガスの空燃比(第1の排気空燃比)を検出することができる。NOx触媒40の下流には、NOx触媒下流の排気空燃比A/Foutを検出する空燃比センサ(以下「触媒後空燃比センサ」ともいう。)46が設けられている。この触媒後空燃比センサ46によれば、NOx触媒40から流出する排気ガスの空燃比(第2の排気空燃比)を検出することができる。
An exhaust
吸気通路18の吸気マニホールド16の近傍には、外部EGR通路52の一端が接続されている。外部EGR通路52の他端は、排気通路38の排気マニホールド36近傍に接続されている。本システムでは、この外部EGR通路52を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路18に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
One end of the
外部EGR通路52の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ54が設けられている。外部EGR通路52におけるEGRクーラ54の下流には、EGR弁56が設けられている。このEGR弁56の開度を大きくするほど、外部EGR通路52を通る排気ガス量(すなわち、外部EGR量もしくは外部EGR率)を増大させることができる。
In the middle of the
また、本実施の形態1のシステムは、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)60を備えている。ECU60の出力側には、インジェクタ6、サプライポンプ8、吸気絞り弁20、排気燃料添加弁42、EGR弁56等が接続されている。ECU60の入力側には、クランク角センサ5、アクセル開度センサ21、エアフロメータ26、触媒前空燃比センサ44、触媒後空燃比センサ46等が接続されている。
また、ECU60は、クランク角センサ5の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。また、ECU60は、アクセル開度AA等に基づいて、機関負荷KLを算出する。また、ECU60は、この機関負荷KLに基づいて、インジェクタ6からの燃料噴射量Qを算出する。ECU60は、これらの機関回転数NEと燃料噴射量Qとに基づいて、NOx触媒40に供給されるNOx量を算出することができる(後述)。ECU60は、各センサからの信号に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼルエンジン1の運転状態を制御する。
The system of the first embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60 as a control device. An injector 6, a supply pump 8, an
Further, the
[本実施の形態の特徴]
上記のように、本実施の形態によるシステムは、NOx触媒40を備えている。従来より、NOx触媒の劣化検出方法が提案されている。例えば、既述した特許文献1には、NOx触媒の上流と下流とに空燃比センサをそれぞれ設け、これらの空燃比センサの出力からリッチスパイク時間を求め、このリッチスパイク時間に基づいてNOx触媒の劣化を検出する方法が開示されている。この方法では、NOx触媒の劣化によりリッチスパイク時間が短くなる特性が用いられている。求めたリッチスパイク時間を基準値と比較することで、NOx触媒の劣化検出が行われている。
[Features of this embodiment]
As described above, the system according to the present embodiment includes the
また、後述する図3に示すように、NOx触媒40へのNOx供給量(すなわち、NOx吸蔵量)が所定の基準量である場合に、NOx触媒40に吸蔵されたNOxを還元するために用いられた還元剤量を求めることができれば、該還元剤量に基づきNOx触媒40の劣化判定を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 3 to be described later, when the amount of NOx supplied to the NOx catalyst 40 (that is, the NOx occlusion amount) is a predetermined reference amount, the NOx occluded in the
図2は、NOx触媒の上流及び下流の排気空燃比を用いた還元剤量の算出方法を示す図である。図2において、符号「A/Fin」を付した実線は、触媒前空燃比センサ44の出力(すなわち、触媒前の第1排気空燃比)を表している。また、符号「A/Fout」を付した破線は、触媒後空燃比センサ46の出力(すなわち、触媒後の第2排気空燃比)を表している。 FIG. 2 is a diagram showing a method for calculating the amount of reducing agent using the exhaust air-fuel ratio upstream and downstream of the NOx catalyst. In FIG. 2, the solid line with the symbol “A / Fin” represents the output of the pre-catalyst air-fuel ratio sensor 44 (that is, the first exhaust air-fuel ratio before the catalyst). The broken line with the symbol “A / Fout” represents the output of the post-catalyst air / fuel ratio sensor 46 (that is, the second exhaust air / fuel ratio after the catalyst).
NOx触媒40に所定量のNOxが供給(吸蔵)されると、リッチスパイクが実施される。ここでは、排気燃料添加弁42から燃料を添加することで、リッチスパイクを実施する場合について説明する。図2に示す時刻t1において、排気燃料添加弁42から排気ガス中に還元剤である燃料(HC)が添加されると、触媒前空燃比センサ44の出力A/Finが変化する。時刻t2において、触媒前空燃比センサ44の出力A/Finは、理論空燃比A/Fstよりもリッチ側に変化する。排気燃料添加弁42から添加された燃料は、NOx触媒40に吸蔵されたNOxの還元・浄化に、すなわち、NOx触媒40の再生に用いられる。
When a predetermined amount of NOx is supplied (occluded) to the
燃料によりNOxが還元されている間(例えば、時刻t3)は、NOx触媒40から燃料がすり抜けてこない。このため、触媒後空燃比センサ46の出力A/Foutは、理論空燃比A/Fstに維持される。その後、NOx触媒40に吸蔵されたNOxが全て還元・浄化されると、NOx還元に用いられなかった余剰の燃料が、NOx触媒40をすり抜けてくる。このため、時刻t4において、触媒後空燃比センサ46の出力A/Foutは理論空燃比A/Fstよりもリッチ側に変化する。この時刻t4における触媒後空燃比センサ出力A/Foutの変化は、NOx還元の終点、すなわち、NOx触媒40の再生処理の終点を意味する。
While NOx is being reduced by the fuel (for example, at time t3), the fuel does not slip through the
図2に示す時刻t2から時刻t4までの間にNOx触媒40に供給された燃料が、NOx触媒40に吸蔵されたNOxの還元に用いられたこととなる。すなわち、図2においてハッチングを付して示される部分に相当する燃料量が、NOx還元に用いられた還元剤量である。よって、この還元剤量は、触媒前空燃比センサ44の出力A/Finと触媒後空燃比センサ46の出力A/Foutとに基づき算出することができる。
The fuel supplied to the
図3は、NOx供給量と還元剤量との関係を示す図である。
図3において、符号「L1」を付した破線は、正常なNOx触媒(以下「正常触媒」という。)の特性を表している。また、符号「L2」を付した一点鎖線は、劣化したNOx触媒(以下「劣化触媒」という。)の特性を表している。また、図3の横軸は、内燃機関1からNOx触媒40へのNOx供給量である。このNOx供給量は、内燃機関1の機関回転数NE及び燃料噴射量Qに対して相関を有している。よって、この相関が規定されたマップを参照して求められた値(単位時間当たりのNOx供給量)を積算することで、NOx供給量を算出することができる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the NOx supply amount and the reducing agent amount.
In FIG. 3, the broken line with the symbol “L1” represents the characteristics of a normal NOx catalyst (hereinafter referred to as “normal catalyst”). Also, the alternate long and short dash line with the symbol “L2” represents the characteristics of the deteriorated NOx catalyst (hereinafter referred to as “deteriorated catalyst”). 3 represents the amount of NOx supplied from the internal combustion engine 1 to the
図3に示すように、NOx供給量が同じである場合、劣化触媒の還元剤量に比して、正常触媒の還元剤量が多くなる。これは、劣化触媒に吸蔵されるNOx量が少ないためである。しかし、車種等によりこれらの正常触媒及び劣化触媒の特性にはバラツキが生じる可能性がある。図3には、バラツキによる正常触媒の特性の下限を破線L1aで示し、バラツキによる劣化触媒の特性の上限を一点鎖線L2aで示している。これらのバラツキを含む特性L1a,L2aは、NOx供給量が所定値Aの位置で交差している。よって、NOx供給量が所定値A以下である状態でリッチスパイクを実施すると、正常であるNOx触媒を劣化していると誤検出してしまう事態が生じ得る。かかるバラツキによる誤検出を防止するには、すなわち、バラツキを考慮しても劣化判定を精度良く行うためには、NOx供給量が所定値Aよりも多い状態でNOx触媒の劣化判定を行う必要があると考えられる。 As shown in FIG. 3, when the NOx supply amount is the same, the reducing agent amount of the normal catalyst is larger than the reducing agent amount of the deteriorated catalyst. This is because the amount of NOx stored in the deteriorated catalyst is small. However, the characteristics of the normal catalyst and the deteriorated catalyst may vary depending on the vehicle type. In FIG. 3, the lower limit of the characteristic of the normal catalyst due to variation is indicated by a broken line L1a, and the upper limit of the characteristic of the deteriorated catalyst due to variation is indicated by a one-dot chain line L2a. The characteristics L1a and L2a including these variations intersect at a position where the NOx supply amount is a predetermined value A. Therefore, when the rich spike is performed in a state where the NOx supply amount is equal to or less than the predetermined value A, a situation may occur in which a normal NOx catalyst is erroneously detected as being deteriorated. In order to prevent such erroneous detection due to variations, that is, to accurately perform degradation determination even when variations are taken into account, it is necessary to determine degradation of the NOx catalyst in a state where the NOx supply amount is greater than the predetermined value A. It is believed that there is.
しかし、図1に示すようなディーゼルエンジン1においては、リッチスパイク実施時のNOx供給量とNOx浄化率との間に、図4に示すような関係がある。図4は、ディーゼルエンジンにおけるリッチスパイク実施時のNOx供給量とNOx浄化率との関係を示す図である。ここで、NOx供給量は、NOx吸蔵率(若しくはNOx吸蔵量)に対して比例関係を有している。具体的には、NOx供給量が多いほど、NOx吸蔵率が高くなる。よって、図4は、ディーゼルエンジンにおけるリッチスパイク実施時のNOx吸蔵率とNOx浄化率との関係を示す図ということもできる。 However, in the diesel engine 1 as shown in FIG. 1, there is a relationship as shown in FIG. 4 between the NOx supply amount and the NOx purification rate when the rich spike is performed. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the NOx supply amount and the NOx purification rate when the rich spike is executed in the diesel engine. Here, the NOx supply amount is proportional to the NOx occlusion rate (or NOx occlusion amount). Specifically, the greater the amount of NOx supplied, the higher the NOx occlusion rate. Therefore, FIG. 4 can also be said to be a diagram showing the relationship between the NOx occlusion rate and the NOx purification rate when the rich spike is performed in the diesel engine.
図4に示すように、NOx供給量が多いほど(つまり、NOx吸蔵率が高いほど)、NOx浄化率が低くなってしまう。近年、NOx排出規制が厳しくなっており、高いNOx浄化率が求められている。このため、NOx触媒40の劣化検出ではなく、通常のNOx触媒再生処理は、高いNOx浄化率を得るべく、NOx供給量が所定値B以下である状態で実施されている。言い換えれば、この通常のNOx触媒再生処理は、NOx吸蔵率が所定値(例えば、15%)以下である状態で実施されている。
As shown in FIG. 4, the NOx purification rate decreases as the NOx supply amount increases (that is, the NOx occlusion rate increases). In recent years, NOx emission regulations have become stricter, and a high NOx purification rate is required. Therefore, instead of detecting the deterioration of the
一方、上述したようにNOx触媒40の劣化判定での誤検出を防止するためには、つまり、ばらつきを含めて劣化判定を精度良く行うためには、図3,4に示すように、NOx供給量が所定値Aよりも多い状態で、リッチスパイクを実施する必要がある。言い換えれば、NOx触媒のNOx吸蔵率が所定値(例えば、40%)よりも高い状態で、リッチスパイクを実施する必要がある。ところが、NOx供給量が多い状態でリッチスパイクを実施すると、上述したようにNOx浄化率が低くなってしまう。このため、NOx触媒40の劣化検出時に、エミッション特性が悪化してしまう。
On the other hand, as described above, in order to prevent erroneous detection in the deterioration determination of the
そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、エミッション特性を悪化させることなく、NOx触媒40の劣化検出を行う手法を提案する。
図5は、本実施の形態において、NOx触媒の劣化検出方法を説明するための図である。図5に示すように、本実施の形態では、先ず、NOx供給量が第1基準値NOx1である場合にリッチスパイクを実施して、図2に示す手法によりNOx還元に用いられた還元剤量Grd1(Grd1A,Grd1B)を算出する。さらに、NOx供給量が第2基準値NOx2である場合にリッチスパイクを実施して、同じく図2に示す手法によりNOx還元に用いられた還元剤量Grd2(Grd2A,Grd2B)を算出する。このように、2つの異なるNOx供給量NOx1,NOx2でリッチスパイクをそれぞれ実施して、NOx還元に用いられた還元剤量Grd1,Grd2をそれぞれ算出する。
Therefore, in the present embodiment, as described below, a method for detecting the deterioration of the
FIG. 5 is a diagram for explaining a method for detecting deterioration of the NOx catalyst in the present embodiment. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, first, when the NOx supply amount is the first reference value NOx1, a rich spike is performed, and the amount of reducing agent used for NOx reduction by the method shown in FIG. Grd1 (Grd1A, Grd1B) is calculated. Further, when the NOx supply amount is the second reference value NOx2, rich spike is performed, and the reducing agent amount Grd2 (Grd2A, Grd2B) used for NOx reduction is calculated by the method shown in FIG. In this way, rich spikes are performed with two different NOx supply amounts NOx1 and NOx2, respectively, and reducing agent amounts Grd1 and Grd2 used for NOx reduction are calculated.
ここで、NOx触媒の劣化検出時における多い方のNOx供給量(第1基準値)NOx1は、通常のNOx触媒再生処理が実行されるNOx供給量と同じとする。つまり、第1基準値NOx1及び第2基準値NOx2は、NOx浄化率との関係で通常のNOx再生処理が実行されるNOx供給量の領域に含まれる。換言すれば、これらの基準値NOx1,NOx2は、共に所定値B以下である。 Here, the larger NOx supply amount (first reference value) NOx1 at the time of detecting the deterioration of the NOx catalyst is assumed to be the same as the NOx supply amount at which the normal NOx catalyst regeneration process is executed. That is, the first reference value NOx1 and the second reference value NOx2 are included in the NOx supply amount region where the normal NOx regeneration process is executed in relation to the NOx purification rate. In other words, these reference values NOx1 and NOx2 are both equal to or less than the predetermined value B.
そして、これらの複数の還元剤量Grd1,Grd2の差分である還元剤量差分ΔGrd(ΔGrdA,ΔGrdB)を算出する。この還元剤量差分ΔGrdは、NOx触媒40の劣化に伴って小さくなる。図5に示すように、劣化触媒の還元剤量差分ΔGrdBは、正常触媒の還元剤量差分ΔGrdAよりも小さくなっている。
Then, a reducing agent amount difference ΔGrd (ΔGrdA, ΔGrdB) which is a difference between the plurality of reducing agent amounts Grd1 and Grd2 is calculated. This reducing agent amount difference ΔGrd becomes smaller as the
そこで、本実施の形態では、この還元剤量差分ΔGrdに基づいてNOx触媒40の劣化検出を行う。具体的には、例えば、図5に示すΔGrdBのように、還元剤量差分ΔGrdが基準値ΔGthよりも小さい場合には劣化触媒であると判断する。また、例えば、図5に示すΔgrdAのように、還元剤量差分ΔGrdが基準値ΔGth以上である場合には正常触媒であると判断する。
Therefore, in the present embodiment, the deterioration detection of the
かかる手法によれば、NOx供給量が少ない状態でリッチスパイクが実施される。よって、NOx浄化率が高い状態で、NOx触媒40の劣化検出を実行することができる。従って、NOx触媒40の劣化検出時にエミッション特性の悪化を防止することができる。
According to this method, rich spike is performed with a small amount of NOx supplied. Therefore, it is possible to detect the deterioration of the
また、NOx触媒40の劣化検出時にリッチスパイクが実施される複数のNOx供給量NOx1,NOx2のうち、多い方のNOx供給量NOx1は、通常のNOx触媒再生処理が実行されるNOx供給量と同じにされる。これにより、通常のNOx触媒再生処理と、NOx触媒劣化検出における還元剤量Grd1の算出とを兼ねることができる。すなわち、通常のNO触媒再生処理と別個に、還元剤量Grd1算出用のリッチスパイクを実施する必要がなくなる。従って、排気燃料添加弁42から添加されるトータルの還元剤量を低減することができる。これにより、エミッション特性を改善することができる。
Further, among the plurality of NOx supply amounts NOx1 and NOx2 that are rich spiked when the deterioration of the
また、第1基準値NOx1は、NOx浄化率との関係で許容される最大のNOx供給量である所定値Bに近い方が好適であり、第2基準値NOx2は、ゼロに近い方が好適である。これにより、エミッション特性を悪化させることなく、還元剤量差分ΔGrdを大きくとることができるため、NOx触媒40の劣化検出の精度をより向上させることができる。さらに、第2基準値NOx2をゼロに近くすることで、還元剤量Grd1を算出してから短時間で次のリッチスパイクを実施することができ、還元剤量Grd2を算出することができる。よって、還元剤量Grd2の算出に要する時間を短縮することができるため、NOx触媒40の劣化検出を短時間で実行することができる。
The first reference value NOx1 is preferably closer to a predetermined value B, which is the maximum NOx supply amount allowed in relation to the NOx purification rate, and the second reference value NOx2 is preferably closer to zero. It is. Thereby, since the reducing agent amount difference ΔGrd can be increased without deteriorating the emission characteristics, the accuracy of detecting the deterioration of the
[実施の形態における具体的処理]
図6は、本実施の形態1において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。図7は、図6のステップ106で実行される還元剤量差分ΔGrdの算出処理を示すフローチャートである。図6に示すルーチンは、所定間隔毎に起動される。
[Specific processing in the embodiment]
FIG. 6 is a flowchart showing a routine executed by the
図6に示すルーチンによれば、先ず、触媒劣化判定要求が有るか否かを判別する(ステップ100)。ここで、例えば、ECU60は、触媒暖機が完了した直後と、前回触媒劣化判定を実行してから所定距離もしくは所定時間走行後とにおいて、触媒劣化判定要求が有ると判別することができる。このステップ100で触媒劣化判定要求が無いと判別された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
According to the routine shown in FIG. 6, first, it is determined whether or not there is a catalyst deterioration determination request (step 100). Here, for example, the
上記ステップ100で触媒劣化判定要求が有ると判別された場合には、触媒暖機後、かつ、定常運転中であるか否かを判別する(ステップ102)。このステップ102では、リッチスパイクを実施して還元剤量を精度良く算出できる条件であるか否かが判断される。このステップ102で触媒暖機前であると判別された場合や定常運転中でないと判別された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
If it is determined in
一方、上記ステップ102で触媒暖機後、かつ、定常運転中であると判別された場合には、還元剤量算出1回目フラグ(以下「1回目フラグ」と略する。)を“ON”にする(ステップ104)。この1回目フラグは、1回目の還元剤量算出時にONにされ、2回目の還元剤量算出時にOFFにされるフラグである。
On the other hand, if it is determined in
次に、図7に示すルーチンを実行することで、還元剤量差分ΔGrdを算出する(ステップ106)。図7に示すルーチンによれば、先ず、1回目フラグがONであるか否かを判別する(ステップ120)。このステップ120で1回目フラグがONであると判別された場合には、目標NOx供給量を第1基準値NOx1に設定する(ステップ122)。ここで、目標NOx供給量は、リッチスパイクの実施が許可されるNOx供給量である。また、上述したように、第1基準値NOx1は、通常のNOx触媒再生処理が実行される場合のNOx供給量と同じである。
Next, the reducing agent amount difference ΔGrd is calculated by executing the routine shown in FIG. 7 (step 106). According to the routine shown in FIG. 7, first, it is determined whether or not the first flag is ON (step 120). If it is determined in
その後、NOx供給量が上記ステップ122で設定された目標NOx供給量よりも多いか否かを判別する(ステップ126)。ここで、ECU60は、本ルーチンとは別のルーチンにより、NOx触媒40へのNOx供給量を算出している。このNOx供給量は、機関回転数NE及び燃料噴射量Qに対して相関を有する。ECU60は、機関回転数NEと燃料噴射量Qとの関係で定められたマップを参照して、NOx触媒40への単位時間当たりのNOx供給量を逐次積算している。このステップ126では、前回リッチスパイク実施後にリセット(後述のステップ130)された後に積算されたNOx供給量が、リッチスパイクの実施が許可される目標NOx供給量よりも多いか否かが判別される。このステップ126でNOx供給量が目標NOx吸蔵量以下であると判別された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
Thereafter, it is determined whether or not the NOx supply amount is larger than the target NOx supply amount set in step 122 (step 126). Here, the
上記ステップ126でNOx供給量が目標NOx供給量よりも多いと判別された場合には、還元剤量算出用のリッチスパイクを実施する(ステップ128)。このリッチスパイク実施後、上記積算されているNOx供給量をリセットする(ステップ130)。その後、リッチスパイク実施時の触媒前後の排気空燃比A/Fin,A/Foutに基づいて、還元剤量Grdを算出する(ステップ132)。このステップ132では、図2に示す手法により、NOx触媒40に吸蔵されたNOxの還元に用いられた還元剤量Grdが算出される。
If it is determined in
次に、1回目フラグがONであるか否かを再度判別する(ステップ134)。このステップ134では、上記ステップ132で算出された還元剤量Grdが1回目の算出によるものか、2回目の算出によるものかが判別される。このステップ134で1回目フラグがONであると判別された場合には、上記ステップ132で算出された還元剤量Grdを1回目の還元剤量Grd1として設定する(ステップ136)。その後、1回目フラグをOFFに設定し(ステップ138)、ステップ120の処理に戻る。
Next, it is determined again whether or not the first flag is ON (step 134). In
上記ステップ138で1回目フラグがOFFに設定されているため、このステップ120では“NO”と判別される。そして、ステップ124において、目標NOx供給量が第2基準値NOx2に設定される。その後、NOx供給量が上記ステップ124で設定された目標NOx供給量よりも多いか否かを判別する(ステップ126)。このステップ126では、1回目の還元剤量Grd1を算出するためのリッチスパイク実施後にリセット(ステップ130参照)されてから積算されているNOx供給量が、リッチスパイクの実施が許可される目標NOx供給量よりも多いか否かが判別される。
Since the first flag is set to OFF in the
このステップ126でNOx供給量が目標NOx供給量よりも多いと判別されると、上記と同様にして、リッチスパイクを実施する(ステップ128)。その後、積算されているNOx供給量をリセットし(ステップ130)、還元剤量Grdを算出する(ステップ132)。1回目の還元剤量Grd1の算出後に1回目フラグはOFFにされているため、上記ステップ132の後に実行されるステップ134では、“NO”と判別される。すなわち、上記ステップ132で算出された還元剤量Grdが2回目の算出によるものであると判別される。
If it is determined in
次に、上記ステップ132で算出された還元剤量Grdを2回目の還元剤量Grd2として設定する(ステップ140)。そして、還元剤量差分ΔGrdを算出する(ステップ142)。この還元剤量差分ΔGrdは、上記ステップ136で設定された1回目還元剤量Grd1と上記ステップ140で設定された2回目還元剤量Grd2との差分である。
Next, the reducing agent amount Grd calculated in
上記のように、図7に示すルーチンにより還元剤量差分ΔGrdを算出した後、図6のステップ108の処理に移行する。図6に示すルーチンのステップ108では、上記算出された還元剤量差分ΔGrdが基準値ΔGthよりも小さいか否かが判別される。この基準値Gthは、NOx触媒の劣化を判定するための閾値である。このステップ108では、還元剤量差分ΔGrdに基づいて、NOx触媒40の劣化判定が行われる。
As described above, after the reducing agent amount difference ΔGrd is calculated by the routine shown in FIG. 7, the process proceeds to step 108 in FIG. In
上記ステップ108で還元剤量差分ΔGrdが基準値ΔGthよりも小さいと判別された場合には、NOx触媒40が劣化していると判定される(ステップ110)。すなわち、NOx触媒40の劣化が検出される。この場合、図示しないインジケータを点灯させる等の手法により、車両運転者に対して触媒劣化を知らしめる。
If it is determined in
一方、上記ステップ108で還元剤量差分ΔGrdが基準値ΔGth以上であると判別された場合には、NOx触媒40が正常であると判定される(ステップ112)。その後、本ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined in
以上説明したように、図6及び図7に示すルーチンによれば、異なる複数のNOx供給量NOx1,NOx2の場合にそれぞれリッチスパイクを実施することで、還元剤量Grd1,Grd2がそれぞれ算出される。ここで、多い方のNOx供給量NOx1は、通常NOx触媒再生処理が実行されるNOx供給量と同じである。これら複数の還元剤量Grd1,Grd2の差分ΔGrdを算出し、この算出した差分ΔGrdが基準値ΔGthよりも小さい場合に、NOx触媒40が劣化していると判定される。NOx供給量が少ない状態でリッチスパイクが実施される。よって、NOx浄化率が高い状態で、NOx触媒40の劣化検出を実行することができる。従って、エミッション特性を悪化させることなく、NOx触媒40の劣化検出を行うことができる。
As described above, according to the routines shown in FIGS. 6 and 7, the reducing agent amounts Grd1 and Grd2 are calculated by performing rich spikes in the case of a plurality of different NOx supply amounts NOx1 and NOx2, respectively. . Here, the larger NOx supply amount NOx1 is the same as the NOx supply amount for which the normal NOx catalyst regeneration process is executed. A difference ΔGrd between the plurality of reducing agent amounts Grd1 and Grd2 is calculated, and when the calculated difference ΔGrd is smaller than the reference value ΔGth, it is determined that the
ところで、本実施の形態では、NOx触媒40の前後に空燃比センサ44,46を設け、それらの出力A/Fin,A/Foutに基づいて還元剤量Grdを算出しているが、これらの空燃比センサ44,46に代えて酸素センサを用いて還元剤量を算出するようにしてもよい。触媒下流の酸素センサの出力反転時をNOx還元の終点とすることができるため、同様に還元剤量を算出することができる。
さらに、これらのセンサによる出力に代えて、エンジン制御状態(例えば、機関回転数NEや機関負荷KL等)に基づいて第1及び第2の排気空燃比を推定し、これらの推定された第1及び第2の排気空燃比を用いて還元剤量Grdを求めるようにしてもよい。
In the present embodiment, the air-
Further, instead of the outputs from these sensors, the first and second exhaust air-fuel ratios are estimated based on the engine control state (for example, engine speed NE, engine load KL, etc.), and the estimated first The reducing agent amount Grd may be obtained using the second exhaust air-fuel ratio.
また、本実施の形態では、還元剤量差分ΔGrd(=Grd1-Grd2)に基づいてNOx触媒40の劣化検出を実行しているが、複数の還元剤量Grd1,Grd2の比率(=Grd1/Grd2)に基づいてNOx触媒40の劣化検出を実行してもよい。この還元剤量の比率(Grd1/Grd2)は、NOx触媒40の劣化に伴って1に近づく。また、劣化触媒の該比率は、正常触媒の該比率よりも小さくなる。よって、この比率が基準値よりも小さい場合には劣化触媒であると判断し、基準値以上である場合には正常触媒であると判断することができる。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the deterioration detection of the
尚、本実施の形態においては、NOx触媒40が第1の発明における「NOx触媒」に、空燃比センサ44が第1の発明における「第1の排気空燃比取得手段」に、空燃比センサ46が第1の発明における「第2の排気空燃比取得手段」に、排気燃料添加弁42が第1の発明における「触媒再生手段」に、それぞれ相当する。また、本実施の形態においては、ECU60が、ステップ128の処理を実行することにより第1の発明における「触媒再生手段」が、ステップ132の処理を実行することにより第1の発明における「還元剤量算出手段」が、ステップ106,108,112の処理を実行することにより第1の発明における「劣化検出手段」が、それぞれ実現されている。
In the present embodiment, the
1 ディーゼルエンジン
5 クランク角センサ
26 エアフロメータ
38 排気通路
40 NOx触媒
42 排気燃料添加弁
44 触媒上流空燃比センサ
46 触媒下流空燃比センサ
60 ECU
1 diesel engine 5
Claims (2)
圧縮着火内燃機関の排気通路に設けられ、排気空燃比に応じてNOxを吸蔵又は還元するNOx触媒と、
前記NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比である第1の排気空燃比を取得する第1の排気空燃比取得手段と、
前記NOx触媒から流出する排気ガスの空燃比である第2の排気空燃比を取得する第2の排気空燃比取得手段と、
前記NOx触媒の上流の排気通路に還元剤を供給することで、前記NOx触媒を再生する触媒再生手段と、
前記還元剤の供給時に、前記第1及び第2の排気空燃比取得手段により取得された前記第1及び第2の排気空燃比に基づいて、前記NOx触媒に吸蔵されたNOxの還元に用いられた還元剤量を算出する還元剤量算出手段と、
前記NOx触媒へのNOx供給量が異なる複数の場合において前記還元剤量算出手段によりそれぞれ算出された複数の還元剤量の差分若しくは比率に基づいて、前記NOx触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを備えたことを特徴とするNOx触媒の劣化検出装置。 A deterioration detection device for detecting deterioration of a NOx catalyst,
A NOx catalyst that is provided in an exhaust passage of a compression ignition internal combustion engine and occludes or reduces NOx according to an exhaust air-fuel ratio;
First exhaust air-fuel ratio acquisition means for acquiring a first exhaust air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the NOx catalyst;
Second exhaust air-fuel ratio acquisition means for acquiring a second exhaust air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas flowing out from the NOx catalyst;
Catalyst regeneration means for regenerating the NOx catalyst by supplying a reducing agent to an exhaust passage upstream of the NOx catalyst;
Used to reduce NOx occluded in the NOx catalyst based on the first and second exhaust air-fuel ratios acquired by the first and second exhaust air-fuel ratio acquisition means when the reducing agent is supplied. Reducing agent amount calculating means for calculating the reducing agent amount;
Deterioration detecting means for detecting deterioration of the NOx catalyst based on differences or ratios of the plurality of reducing agent amounts respectively calculated by the reducing agent amount calculating means in a plurality of cases where the NOx supply amounts to the NOx catalyst are different; A NOx catalyst deterioration detection device comprising:
前記複数の還元剤量が算出される場合のうち多い方のNOx供給量が、通常のNOx触媒の再生が実行される場合のNOx供給量であることを特徴とするNOx触媒の劣化検出装置。 In the NOx catalyst deterioration detection device according to claim 1,
The NOx catalyst deterioration detection device, wherein the larger NOx supply amount among the plurality of reducing agent amounts calculated is the NOx supply amount when normal NOx catalyst regeneration is performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006213431A JP2008038738A (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | DETERIORATION DETECTING DEVICE FOR NOx CATALYST |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006213431A JP2008038738A (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | DETERIORATION DETECTING DEVICE FOR NOx CATALYST |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008038738A true JP2008038738A (en) | 2008-02-21 |
Family
ID=39174063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006213431A Pending JP2008038738A (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | DETERIORATION DETECTING DEVICE FOR NOx CATALYST |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008038738A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101500349B1 (en) * | 2009-12-04 | 2015-03-10 | 현대자동차 주식회사 | APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING AGED OF LEAN NOx TRAP CATALYST |
-
2006
- 2006-08-04 JP JP2006213431A patent/JP2008038738A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101500349B1 (en) * | 2009-12-04 | 2015-03-10 | 현대자동차 주식회사 | APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING AGED OF LEAN NOx TRAP CATALYST |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20100154387A1 (en) | Abnormality detection device for reductant addition valve | |
JP4737644B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2010185325A (en) | DETERIORATION DIAGNOSIS DEVICE FOR NOx CATALYST | |
JPWO2011058628A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2008002309A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
US20090320454A1 (en) | Catalyst monitoring system and method | |
JP4650370B2 (en) | Catalyst deterioration detector | |
JP5045339B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP4561656B2 (en) | Catalyst temperature estimation device for internal combustion engine | |
JP4650364B2 (en) | NOx catalyst deterioration detection device | |
US7997067B2 (en) | Exhaust emission control device and method for internal combustion engine, and engine control unit | |
US20190293617A1 (en) | Method for estimating exhaust gas state of engine, method for determining abnormality of catalyst, and catalyst abnormality determination device for an engine | |
JP4600362B2 (en) | Abnormality detection device for reducing agent addition valve | |
JP4765866B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2007064182A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2010090875A (en) | Exhaust gas control device for internal combustion engine | |
JP5004036B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2008038738A (en) | DETERIORATION DETECTING DEVICE FOR NOx CATALYST | |
CN110945218B (en) | Exhaust gas purification system | |
JP4450233B2 (en) | Exhaust air-fuel ratio estimation device for internal combustion engine | |
JP2017115632A (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
US20190292961A1 (en) | Method for estimating exhaust gas state of engine, method for determining abnormality of catalyst, and catalyst abnormality determination device for an engine | |
JP2009191678A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP4930018B2 (en) | Abnormality detection device for reducing agent addition valve | |
JP2008045413A (en) | Abnormality detecting device of reducing agent adding valve |