JP2009138525A - Sulfur accumulation degree estimation device of exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置に設けられたNOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合を推定する排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置に関する。 The present invention relates to a sulfur deposition degree estimation device for an exhaust purification apparatus that estimates a sulfur deposition degree of a NOx storage reduction catalyst provided in an exhaust purification apparatus.
希薄燃焼を行う内燃機関に適用される排気浄化装置として、排気の窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置が知られている。NOx吸蔵還元触媒は、従来の三元触媒にNOx吸蔵材としてアルカリ性の物質を加えたもので、例えばモノリス担体にアルミナをコートして、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、及び種々のアルカリ類、アルカリ土類、希土類酸化物を担持したものが用いられる。 As an exhaust purification device applied to an internal combustion engine that performs lean combustion, an exhaust purification device including a NOx occlusion reduction catalyst that purifies exhaust nitrogen oxide (NOx) is known. The NOx occlusion reduction catalyst is obtained by adding an alkaline substance as a NOx occlusion material to a conventional three-way catalyst. For example, a monolith support is coated with alumina, platinum (Pt), rhodium (Rh), and various alkalis. In addition, those carrying an alkaline earth or rare earth oxide are used.
こうしたNOx吸蔵還元触媒でのNOx浄化は、次の態様で行われる。酸化雰囲気では、排気中のNOxは、触媒の貴金属上で酸化され、それに隣接するNOx吸蔵物質と結合して硝酸塩を形成して触媒中に吸蔵される。一方、当量点、及び還元雰囲気では、触媒中に吸蔵された硝酸塩が分解して、貴金属上で炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)などの還元性ガスと反応して窒素に還元される。そこでNOx吸蔵還元触媒を排気浄化装置に採用する希薄燃焼機関では、排気空燃比をリッチとして触媒中に吸蔵されたNOxを還元浄化するNOx還元制御を間欠的に行うことで、吸蔵と還元を繰り返してNOxを浄化するようにしている。 Such NOx purification using the NOx occlusion reduction catalyst is performed in the following manner. In the oxidizing atmosphere, NOx in the exhaust is oxidized on the noble metal of the catalyst, and is combined with the NOx storage material adjacent thereto to form nitrate, and is stored in the catalyst. On the other hand, at the equivalent point and reducing atmosphere, nitrates stored in the catalyst are decomposed and reacted with reducing gases such as hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) on noble metals and reduced to nitrogen. The Therefore, in a lean combustion engine that employs a NOx occlusion reduction catalyst in an exhaust purification device, NOx reduction control for reducing and purifying NOx occluded in the catalyst with the exhaust air-fuel ratio rich is performed intermittently, so that occlusion and reduction are repeated. To purify NOx.
ところで、NOx吸蔵還元触媒は、酸化雰囲気では、NOxと同様に排気の硫黄酸化物(SOx)も吸蔵する。触媒中に硫酸塩として吸蔵されたSOxは、NOx還元制御時の触媒床温(250℃程度)では放出されないため、次第に触媒中に堆積されてしまい、触媒のNOx吸蔵能力を劣化させてしまうようになる。そのため、SOxの堆積による触媒のNOx吸蔵能力の劣化、いわゆる触媒の硫黄被毒を解消するため、硫黄分を放出可能となる温度(600℃以上)まで触媒床温を上昇させた状態で、還元剤となる燃料を排気に添加して、触媒に堆積した硫黄分を放出させる硫黄放出制御を定期的に行うことが必要となる。 By the way, the NOx occlusion reduction catalyst occludes the sulfur oxide (SOx) of the exhaust gas as well as NOx in an oxidizing atmosphere. SOx occluded as a sulfate in the catalyst is not released at the catalyst bed temperature (about 250 ° C.) at the time of NOx reduction control, so that it gradually accumulates in the catalyst and deteriorates the NOx occlusion capacity of the catalyst. become. Therefore, in order to eliminate the deterioration of the NOx storage capacity of the catalyst due to SOx deposition, so-called catalyst sulfur poisoning, the catalyst bed temperature is increased to a temperature at which sulfur content can be released (600 ° C or higher). It is necessary to periodically perform sulfur release control for adding a fuel serving as an agent to the exhaust and releasing the sulfur content deposited on the catalyst.
従来、例えば特許文献1、2に見られるように、こうした硫黄放出制御の実施のタイミング等を知るため、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合を推定する装置が提案されている。こうした従来の硫黄堆積度合推定装置では、単位時間当りの車両走行距離から、その単位時間においてNOx吸蔵還元触媒に新規に堆積した硫黄分の量(単位時間当りの新規硫黄堆積量)を求めるとともに、その求められた量の積算値として現在のNOx吸蔵還元触媒に堆積している硫黄分の量(硫黄堆積量)を推定するようにしている。
ところが、上記従来のような推定手法では、単位時間当りの新規硫黄堆積量の推定誤差が僅かでもあると、その誤差が積み上げられてしまうため、最終的に求められる硫黄堆積量の推定誤差が大きくなってしまう。そして硫黄堆積量の推定誤差が大きくなると、硫黄放出制御の実行タイミングが不適切となってしまう、硫黄放出に過不足が生じてしまう等の不具合を招いてしまうようになる。 However, in the conventional estimation method as described above, if there is even a slight estimation error of the new sulfur deposition amount per unit time, the error is accumulated, so that the estimation error of the sulfur deposition amount finally obtained is large. turn into. If the estimation error of the sulfur accumulation amount becomes large, the execution timing of the sulfur release control becomes inappropriate, and problems such as excessive or insufficient sulfur release occur.
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合をより正確に推定することのできる排気浄化装置の硫黄堆積量推定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and the problem to be solved is a sulfur accumulation amount estimation device for an exhaust purification device capable of more accurately estimating the degree of sulfur accumulation of a NOx storage reduction catalyst. Is to provide.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、NOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置における前記NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合を推定する装置であって、還元剤の導入に伴う前記NOx吸蔵還元触媒の触媒床温の昇温度合を検出する検出手段と、その検出手段により検出された前記触媒床温の昇温度合に基づいて前記NOx吸蔵還元触媒の硫黄推定度合を推定する推定手段と、を備えることをその要旨としている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is an apparatus for estimating a sulfur deposition degree of the NOx occlusion reduction catalyst in an exhaust gas purification apparatus provided with an NOx occlusion reduction catalyst, wherein Detection means for detecting the temperature rise of the catalyst bed temperature of the NOx storage reduction catalyst, and estimation for estimating the estimated sulfur degree of the NOx storage reduction catalyst based on the temperature rise of the catalyst bed temperature detected by the detection means The gist is to provide the means.
排気浄化装置に設けられるNOx吸蔵還元触媒は、酸化雰囲気下では排気中のNOxを吸蔵し、還元雰囲気下ではその吸蔵したNOxを還元して浄化する。こうしたNOx吸蔵還元触媒には、NOxと共に排気中のSOxが次第に堆積してしまう。そしてNOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積量が多くなると、触媒の低温活性能が低下するため、未燃燃料成分などの還元剤が導入されたときの触媒床温の昇温度合が低下する。そのため、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合により、排気浄化装置の硫黄堆積度合を推定することができる。具体的には、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合が小さいときほど、排気浄化装置の硫黄堆積度合が大きいと推定することができる。こうした推定手法によれば、その時点の触媒床温の昇温度合の検出結果から硫黄堆積度合が直接推定されるため、積算処理は行われず、またその積算処理の結果として誤差が積み上げられることもない。したがって上記構成によれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合をより正確に推定することができるようになる。 The NOx occlusion reduction catalyst provided in the exhaust purification device occludes NOx in the exhaust under an oxidizing atmosphere, and reduces and purifies the occluded NOx under a reducing atmosphere. In such a NOx occlusion reduction catalyst, SOx in the exhaust gas gradually accumulates together with NOx. And if the amount of sulfur deposits in the NOx storage reduction catalyst increases, the low-temperature activity ability of the catalyst decreases, so that the temperature rise of the catalyst bed temperature when a reducing agent such as an unburned fuel component is introduced decreases. Therefore, the degree of sulfur deposition in the exhaust purification device can be estimated from the temperature rise of the catalyst bed temperature accompanying the introduction of the reducing agent. Specifically, it can be estimated that the sulfur deposition degree of the exhaust purification device is larger as the catalyst bed temperature rise accompanying the introduction of the reducing agent is smaller. According to such an estimation method, since the degree of sulfur deposition is directly estimated from the detection result of the temperature rise of the catalyst bed temperature at that time, the accumulation process is not performed, and errors may be accumulated as a result of the accumulation process. Absent. Therefore, according to the above configuration, the sulfur accumulation degree of the NOx storage reduction catalyst can be estimated more accurately.
なおNOx吸蔵還元触媒の本来のNOx吸蔵能(吸蔵可能なNOxの量)から硫黄堆積によるNOx吸蔵能の低下分を差し引いたものが、NOx吸蔵還元触媒の現時点のNOx吸蔵能となる。そのため、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積量からは、現時点のNOx吸蔵能を一義的に求めることができる。したがって、上記構成において、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合の指標値として、硫黄堆積量の代わりに現時点のNOx吸蔵能を推定するようにすることも可能である。 The current NOx occlusion capacity of the NOx occlusion reduction catalyst is obtained by subtracting the decrease in NOx occlusion capacity due to sulfur deposition from the original NOx occlusion capacity of the NOx occlusion reduction catalyst (amount of NOx that can be occluded). Therefore, the current NOx storage capacity can be uniquely determined from the sulfur accumulation amount of the NOx storage reduction catalyst. Therefore, in the above configuration, it is possible to estimate the current NOx storage capacity instead of the sulfur accumulation amount as an index value of the degree of sulfur deposition of the NOx storage reduction catalyst.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記検出手段は、前記排気浄化装置に導入される排気の温度の検出値と前記触媒床温の検出値との偏差に基づいて前記昇温度合を検出することをその要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the sulfur deposition degree estimating device for the exhaust gas purification device according to the first aspect, the detection means includes a detected value of the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device and the catalyst bed temperature. The gist is to detect the temperature rise based on the deviation from the detected value.
還元剤導入時の触媒床温の昇温度合は、排気浄化装置に導入される排気の温度の検出値と触媒床温の検出値との偏差に基づいて容易に検出することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記推定手段による前記硫黄堆積度合の推定は、前記排気浄化装置に導入される排気の温度が前記NOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域にあるときの前記検出手段による前記昇温度合の検出結果に基づいて行なわれることをその要旨としている。
The temperature rise of the catalyst bed temperature when the reducing agent is introduced can be easily detected based on the deviation between the detected value of the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust purification device and the detected value of the catalyst bed temperature.
According to a third aspect of the present invention, in the sulfur purification degree estimating device for the exhaust purification apparatus according to the first or second aspect, the estimation of the sulfur deposition degree by the estimating means is performed on the exhaust gas introduced into the exhaust purification apparatus. The gist is that the detection is performed based on the detection result of the temperature rise by the detection means when the temperature is in the light-off temperature range of the NOx storage reduction catalyst.
排気浄化装置に導入される排気の温度を徐々に上昇させていくと、導入される排気の温度がある温度域となると、NOx吸蔵還元触媒が活性化して触媒床温が急激に上昇する。上記のNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域とは、こうした温度域のことを言う。ところで、こうしたライトオフ温度域では、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温が顕著となる。そのため、排気浄化装置に導入される排気の温度がNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域にあるときの還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合に基づくこととすれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合をより的確に推定することができるようになる。 When the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device is gradually increased, when the temperature of the exhaust gas to be introduced reaches a certain temperature range, the NOx storage reduction catalyst is activated and the catalyst bed temperature rapidly increases. The light-off temperature range of the NOx storage reduction catalyst is such a temperature range. By the way, in such a light-off temperature range, the temperature rise of the catalyst bed accompanying the introduction of the reducing agent becomes remarkable. Therefore, if it is based on the temperature rise of the catalyst bed temperature accompanying the introduction of the reducing agent when the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust purification device is in the light-off temperature range of the NOx storage reduction catalyst, the NOx storage reduction catalyst It becomes possible to estimate the degree of sulfur deposition of the water more accurately.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記推定手段による前記硫黄堆積度合の推定は、前記触媒床温を昇温させる制御の実施中における前記検出手段の前記昇温度合の検出結果に基づいて行われることをその要旨としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the sulfur deposition degree estimating device for an exhaust purification apparatus according to any one of the first to third aspects, the estimation of the sulfur deposition degree by the estimating means is performed by using the catalyst bed temperature. The gist of the present invention is that the detection is performed based on the detection result of the degree of increase in temperature during the control for increasing the temperature.
NOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置では、例えば排気浄化装置に捕集された微粒子物質(PM)を除去するためのPM再生制御、触媒に吸蔵されたNOxを還元浄化するためのNOx還元制御などの制御が実施される。こうした制御の実施中には、還元剤の導入による触媒床温の昇温がなされるため、それに併せて上述した態様での硫黄堆積度合の推定を行うことが可能となる。 In an exhaust purification device equipped with a NOx storage reduction catalyst, for example, PM regeneration control for removing particulate matter (PM) collected in the exhaust purification device, NOx reduction control for reducing and purifying NOx stored in the catalyst, etc. Control is implemented. During the execution of such control, the catalyst bed temperature is raised by introducing the reducing agent, and accordingly, it is possible to estimate the degree of sulfur deposition in the above-described manner.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記推定手段による前記硫黄堆積度合の推定は、前記排気浄化装置に捕集された微粒子物質を除去するためのPM再生制御の実施中における前記検出手段の前記昇温度合の検出結果に基づいて行われることをその要旨としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the sulfur purification degree estimation device of the exhaust purification device according to any one of the first to third aspects, the estimation of the sulfur deposition degree by the estimating means is performed by the exhaust purification device. The gist is that the detection is performed based on the detection result of the temperature rise of the detection means during the execution of the PM regeneration control for removing the collected particulate matter.
上記のようなPM再生制御の実施中には、還元剤の導入による触媒床温の昇温が積極的に行われる。そのため、こうしたPM再生制御の実施に併せて上述した態様での硫黄堆積度合の推定を好適に行うことができる。 During the execution of the PM regeneration control as described above, the catalyst bed temperature is actively raised by introducing the reducing agent. Therefore, it is possible to suitably estimate the degree of sulfur deposition in the above-described manner in conjunction with the implementation of such PM regeneration control.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記推定手段は、前記昇温度合が規定の被毒判定値以下であるときに前記排気浄化装置の硫黄堆積度合が大きいと推定することをその要旨としている。 The invention according to claim 6 is the sulfur accumulation degree estimation device for the exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 5, wherein the estimation means has a temperature increase degree equal to or less than a prescribed poisoning determination value. The gist of the present invention is to estimate that the degree of sulfur deposition of the exhaust purification device is large.
上述したように、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積量が多くなると、触媒の低温活性能が低下するため、未燃燃料成分などの還元剤が導入されたときの触媒床温の昇温度合が低下する。そのため、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合が規定の判定値以下であるか否かによって、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かを推定することができるようになる。 As described above, if the amount of sulfur deposited on the NOx storage reduction catalyst increases, the low-temperature activity of the catalyst decreases, so the temperature rise of the catalyst bed temperature when a reducing agent such as an unburned fuel component is introduced decreases. To do. Therefore, it is possible to estimate whether or not the degree of sulfur deposition of the NOx storage reduction catalyst is large depending on whether or not the temperature rise of the catalyst bed temperature accompanying the introduction of the reducing agent is equal to or less than a predetermined determination value. .
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記被毒判定値は、前記排気浄化装置に導入される排気の流量が多いときほど、小さい値に設定されることをその要旨としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sulfur deposition degree estimating device of the exhaust purification device according to the sixth aspect, the poisoning determination value is smaller as the flow rate of the exhaust gas introduced into the exhaust purification device is larger. The gist is that the value is set.
排気浄化装置に導入される排気の温度が同じでも、導入される排気の流量が多いときほど、触媒床温は昇温し難くなる。したがって、排気浄化装置に導入される排気の流量が多いときほど、上記被毒判定値を小さい値に設定することで、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かの推定をより適切に行うことができるようになる。 Even if the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device is the same, the catalyst bed temperature becomes more difficult to rise as the flow rate of the introduced exhaust gas increases. Therefore, by setting the poisoning determination value to a smaller value as the flow rate of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device increases, it is possible to more appropriately estimate whether the sulfur accumulation degree of the NOx storage reduction catalyst is larger. Will be able to do.
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置において、前記被毒判定値は、前記排気浄化装置に導入される排気の温度が高いときほど、大きい値に設定されることをその要旨としている。 The invention according to claim 8 is the sulfur accumulation degree estimation device of the exhaust purification device according to claim 6 or 7, wherein the poisoning judgment value is higher when the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust purification device is higher. The gist is that it is set to a large value.
排気浄化装置に導入される排気の温度が高いときほど、触媒床温は高くなる。したがって、排気浄化装置に導入される排気の温度が高いときほど、上記被毒判定値を大きい値に設定することで、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かの推定をより適切に行うことができるようになる。 The higher the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device, the higher the catalyst bed temperature. Therefore, the higher the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device, the more appropriately the estimation of whether or not the sulfur accumulation degree of the NOx storage reduction catalyst is large by setting the poisoning determination value to a larger value. Will be able to do.
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の硫黄堆積度合推定装置において、前記検出手段は、前記排気浄化装置の各部位の前記触媒床温の昇温度合をそれぞれ検出し、前記推定手段は、それらの検出された各部位の前記触媒床温の昇温度合にそれぞれ基づいて前記排気浄化装置の各部位の硫黄堆積度合をそれぞれ個別に推定することをその要旨としている。 A ninth aspect of the present invention is the sulfur deposition degree estimating apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the detecting means is configured to increase the temperature of the catalyst bed at each part of the exhaust gas purification apparatus. And the estimation means individually estimates the degree of sulfur deposition in each part of the exhaust purification device based on the degree of increase in the catalyst bed temperature of each detected part. It is a summary.
上記構成では、硫黄堆積度合の推定が、排気浄化装置の部位毎に個別に行われる。したがって、硫黄堆積度合を排気浄化装置の部位毎に推定することが、ひいては排気浄化装置の硫黄堆積分布を推定することができるようになる。 In the above configuration, the degree of sulfur deposition is individually estimated for each part of the exhaust purification device. Therefore, it is possible to estimate the degree of sulfur deposition for each part of the exhaust purification device, and in turn, to estimate the sulfur deposition distribution of the exhaust purification device.
以下、本発明の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置を具体化した一実施の形態を、図1〜図6を参照して詳細に説明する。
図1に、本実施の形態に係る排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置の適用されるディーゼル機関の構成を模式的に示す。同図に示すようにディーゼル機関は、吸気通路10、燃焼室11及び排気通路12を備えて構成されている。吸気通路10を通じて外気が導入される燃焼室11には、インジェクタ13が設置され、このインジェクタ13より噴射された燃料がその内部で燃焼されるようになっている。そしてその燃焼により発生した排気は、排気通路12へと排出されるようになっている。排気通路12には、その上流側から順に、排気中に燃料を添加するための燃料添加弁14、排気の温度を検出する排気温センサ15、及び排気浄化装置16が設置されている。なお排気浄化装置16の上流に設けられた排気温センサ15によっては、排気浄化装置16に導入される排気の温度が検出されることになる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which a sulfur deposition degree estimating device for an exhaust gas purification device according to the present invention is embodied will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 schematically shows a configuration of a diesel engine to which a sulfur deposition degree estimation device of an exhaust purification device according to the present embodiment is applied. As shown in the figure, the diesel engine includes an
排気浄化装置16には、その内部にNOx吸蔵還元触媒が担持されており、このNOx吸蔵還元触媒は、酸化雰囲気では、排気中のNOxをその内部に吸蔵し、当量点及び還元雰囲気では、吸蔵したNOxを還元するものとなっている。なおこの排気浄化装置16は、排気中の微粒子物質(PM)を捕集するフィルタとしても機能するように構成されている。
The
こうした排気浄化装置16の内部には、複数(n個)の温度センサ(床温センサS1〜Sn)が、その内部における排気の流れ方向に等間隔に配置されている。そしてそれらの床温センサS1〜Snにより、排気浄化装置16の各部位の触媒床温がそれぞれ個別に検出されるようになっている。
Inside the
こうしたディーゼル機関の制御は、電子制御ユニット17により行われる。電子制御ユニット17は、機関制御に係る各種演算処理を実施する中央演算処理装置(CPU)、機関制御用のプログラムやデータが予め記憶されたリードオンリーメモリ(ROM)、CPUの演算結果を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、信号の入出力を行う入出力ポート(I/O)を備えて構成されている。こうした電子制御ユニット17の入力ポートには、上記排気温センサ15や床温センサS1〜Snに加え、例えば機関回転速度を検出するNEセンサ18やアクセル操作量を検出するアクセルセンサ19等のディーゼル機関の運転状況を検出する各種のセンサが接続されている。電子制御ユニット17は、こらセンサの検出結果に基づいて、インジェクタ13の燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御等の各種制御を実施する。
Such control of the diesel engine is performed by the
なおこのディーゼル機関では、電子制御ユニット17は、排気浄化装置16に係る制御として、NOx還元制御、PM再生制御、硫黄放出制御等を実施する。NOx還元制御は、NOx吸蔵還元触媒に吸蔵されたNOxを還元するための制御であり、燃料添加弁14からの燃料添加を通じて還元剤となる未燃燃料成分を排気に供給することで行われる。またPM再生制御は、排気浄化装置16に捕集されたPMを除去するための制御であり、燃料添加弁14からの燃料添加を通じてPMを除去可能な温度まで触媒床温を上昇させ、捕集されたPMを燃焼させることで行われる。更に硫黄放出制御は、NOx吸蔵還元触媒に堆積されたSOxを放出させるための制御であり、SOxを放出可能な温度(600℃以上)まで触媒床温を上昇させて、燃料添加弁14からの燃料添加を通じて還元剤となる未燃燃料成分を排気に供給することで行われる。
In this diesel engine, the
さて本実施の形態では、上記のような硫黄放出制御の実施タイミングや実施期間等を決定するため、排気浄化装置16のNOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合の推定を行うようにしている。本実施の形態では、こうした硫黄堆積度合の推定を、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合に基づいて行うようにしている。
In the present embodiment, the sulfur deposition degree of the NOx occlusion reduction catalyst of the
こうした推定の原理は、次の通りである。すなわち、NOx吸蔵還元触媒は、還元剤(HCやCOといった未燃燃料成分)が導入されると、還元反応により発熱する。そのため、NOx吸蔵還元触媒の触媒床温は、還元剤の導入に伴い上昇するようになる。ここでNOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積量が多くなると、NOx吸蔵還元触媒の低温活性能が低下してしまうようになり、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温が鈍くなる。したがって、図2に示すように、還元剤導入時の触媒床温の昇温代(昇温量)が小さくなるほど、硫黄堆積量が多いと推定することができる。 The principle of such estimation is as follows. That is, the NOx occlusion reduction catalyst generates heat by a reduction reaction when a reducing agent (unburned fuel component such as HC or CO) is introduced. Therefore, the catalyst bed temperature of the NOx storage reduction catalyst rises with the introduction of the reducing agent. Here, when the amount of sulfur accumulation in the NOx storage reduction catalyst increases, the low temperature activity of the NOx storage reduction catalyst decreases, and the temperature rise of the catalyst bed temperature accompanying the introduction of the reducing agent becomes slow. Therefore, as shown in FIG. 2, it can be estimated that the sulfur deposition amount increases as the temperature increase (temperature increase amount) of the catalyst bed temperature at the time of introducing the reducing agent decreases.
なお、こうした還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合に基づく硫黄堆積度合の推定は、以下のような排気温度条件のもとで行うことが望ましい。図3は、排気温度と触媒床温との関係を示している。同図に示すように、排気浄化装置16に導入される排気の温度を徐々に上昇させていくと、導入される排気の温度がある温度(例えば200℃)を超えると、NOx吸蔵還元触媒が活性化して触媒床温が急激に上昇する。こうした触媒床温の急激な上昇が生じる温度域(例えば200〜300℃の温度域)は、NOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域と呼ばれる。こうしたライトオフ温度域では、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温が顕著となる。そのため、排気浄化装置16に導入される排気の温度がNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域にあるときの還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合に基づくこととすれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合をより的確に推定することができるようになる。
The estimation of the degree of sulfur deposition based on the temperature increase of the catalyst bed accompanying the introduction of the reducing agent is desirably performed under the following exhaust temperature conditions. FIG. 3 shows the relationship between the exhaust temperature and the catalyst bed temperature. As shown in the figure, when the temperature of the exhaust gas introduced into the
また上記のような硫黄堆積度合の推定は、触媒床温を大きく昇温させる制御が実施されているときに行うことが好ましい。こうした制御の実施中には、還元剤の導入による触媒床温の昇温がなされるため、それに併せて上述した態様での硫黄堆積度合の推定を行うことが可能となる。またこのような制御の実施中であれば、硫黄堆積度合による触媒床温の床温度合の差異が顕著に現われる。例えば上述したPM再生制御の実施中には、還元剤の導入による触媒床温の昇温が積極的に行われるため、触媒床温の昇温度合に基づく硫黄堆積度合の推定を的確に行うことができる。 Moreover, it is preferable to perform the estimation of the degree of sulfur deposition as described above when control for greatly increasing the catalyst bed temperature is performed. During the execution of such control, the catalyst bed temperature is raised by introducing the reducing agent, and accordingly, it is possible to estimate the degree of sulfur deposition in the above-described manner. In addition, if such control is being performed, a difference in the bed temperature degree of the catalyst bed temperature due to the degree of sulfur deposition appears significantly. For example, during the above-described PM regeneration control, the catalyst bed temperature is actively raised by introducing the reducing agent, and therefore the sulfur deposition degree is accurately estimated based on the catalyst bed temperature rise. Can do.
そこで本実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の温度がNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域にあり、且つPM再生制御が実施されているときに、上記態様での触媒床温の昇温度合に基づく硫黄堆積度合の推定を行うようにしている。そのため、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合を的確に推定することができるようになっている。
Therefore, in the present embodiment, when the temperature of the exhaust gas introduced into the
なお、上述したように本実施の形態では、上記各床温センサS1〜Snによって排気浄化装置16の各部位の触媒床温の昇温度合をそれぞれ検出するようにしている。そして本実施の形態では、それらの検出された各部位の触媒床温の昇温度合にそれぞれ基づいて排気浄化装置16の部位毎の硫黄堆積度合をそれぞれ個別に推定し、それらの推定結果から、排気浄化装置16の硫黄堆積分布を推定するようにしている。図4は、硫黄堆積度合が小さいとき、及び大きいときのそれぞれにおける排気浄化装置16の各部位における触媒床温の昇温代の分布態様の例が示されている。なお同図のグラフ横軸における「P1」、「P2」、「P3」、…「Pn−1」、「Pn」はそれぞれ、床温センサS1、S2、S3、…Sn−1、Snの設置位置を示している。同図の例では、硫黄堆積の進行に応じて、排気浄化装置16の前端側の部位における触媒床温の昇温代が顕著に低下しており、そうした前端側の部位において硫黄堆積が特に進行した状態となっている。
As described above, in the present embodiment, each of the bed temperature sensors S1 to Sn detects the degree of temperature increase of the catalyst bed temperature at each part of the
また本実施の形態では、こうした硫黄堆積量の推定結果に基づいて、NOx吸蔵還元触媒の現時点のNOx吸蔵能(吸蔵可能なNOxの量)の推定も併せ行うようにしている。現時点のNOx吸蔵能は、硫黄堆積が無い状態でのNOx吸蔵還元触媒の本来のNOx吸蔵能から硫黄堆積によるNOx吸蔵能の低下分を差し引いたものとして求めることができる。そのため、硫黄堆積量の推定結果からは、NOx吸蔵還元触媒の現時点のNOx吸蔵能を併せ推定することが可能である。 Further, in the present embodiment, based on the estimation result of the sulfur accumulation amount, the present NOx occlusion ability (amount of NOx that can be occluded) of the NOx occlusion reduction catalyst is also estimated. The current NOx storage capacity can be obtained by subtracting the decrease in NOx storage capacity due to sulfur deposition from the original NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst in the absence of sulfur deposition. Therefore, from the estimation result of the sulfur accumulation amount, it is possible to estimate the current NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst.
なお本実施の形態では、上記のような排気浄化装置16各部位の触媒床温の昇温代に基づいて、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積が許容可能なレベルを超えて進行しているか否かを判定するようにしている。この判定は、各部位の触媒床温の昇温代が規定の被毒判定値以下であるか否かにより行うようにしている。より具体的には、排気浄化装置16の各部位のいずれかにおける触媒床温の昇温代が上記被毒判定値以下であれば、許容可能なレベルを超えた硫黄堆積が発生していると判定するようにしている。
In the present embodiment, whether or not the sulfur deposition of the NOx storage reduction catalyst proceeds beyond an allowable level based on the temperature increase of the catalyst bed temperature at each part of the
ちなみに本実施の形態では、上記被毒判定値を、排気浄化装置16に導入される排気の温度及び流量に応じて可変設定するようにしている。ここでの被毒判定値の設定は、図5に示されるような、排気浄化装置16に導入される排気の温度及び流量に基づく演算マップを用いて行なわれる。なお本実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の流量は、上記NEセンサ18により検出される機関回転速度と上記インジェクタ13の燃料噴射量から把握される機関負荷とに基づいて推定して求めるようにしている。
Incidentally, in this embodiment, the poisoning determination value is variably set according to the temperature and flow rate of the exhaust gas introduced into the exhaust
この演算マップは、排気浄化装置16に導入される排気の温度が低いときほど、或いは排気浄化装置16に導入される排気の流量が多いときほど、被毒判定値が小さい値となるように設定されている。触媒床温は、排気浄化装置16に導入される排気の温度が高いときほど高くなり易く、また導入される排気の流量が多いときほど高くなり難くなる。そのため、上記態様で被毒判定値を設定すれば、排気浄化装置16に導入される排気の温度や流量に応じて、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かの、すなわち硫黄被毒が進行した状態にあるか否かの推定を適切に行うことができるようになる。
This calculation map is set so that the poisoning determination value becomes smaller as the temperature of the exhaust gas introduced into the
なお触媒床温の昇温傾向は、排気浄化装置16の部位により異なることがある。そうした部位毎の昇温傾向の差異が顕著な場合には、上記のような演算マップを排気浄化装置16の部位毎にそれぞれ設け、被毒判定値を排気浄化装置16の部位毎に個別に設定するようにするようにしても良い。
In addition, the temperature rising tendency of the catalyst bed temperature may vary depending on the portion of the
さて本実施の形態では、上記のような判定により、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積が許容可能なレベルを超えて進行していることが確認されたときには、NOx還元制御やPM再生制御、硫黄放出制御といった各排気浄化制御の実施態様を変更するようにしている。例えば硫黄堆積によってNOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵能が低下したときには、NOx還元制御の実施間隔を短くするようにしている。また硫黄堆積が進行するとNOx吸蔵還元触媒の低温活性能が低下してNOxの還元反応が低下するため、硫黄堆積量が多いと推定されたときには、NOx還元制御の実行時間を長くしたり、NOx還元制御中の排気への燃料の添加量や添加回数を増加させたりするようにもしている。更にPM再生制御においては、硫黄堆積量が多いと推定されたときには、制御中の触媒床温の目標温度をより高くして、制御中の硫黄放出を促すようにしている。加えて硫黄堆積量が多いと推定されたときには、硫黄放出制御の実施時期を早めたり、同制御の実行時間を長くしたり、といった同制御の実施態様の変更を行うようにもしている。 In the present embodiment, when it is confirmed by the above determination that the sulfur accumulation of the NOx occlusion reduction catalyst is proceeding beyond an allowable level, the NOx reduction control, the PM regeneration control, the sulfur release is performed. The embodiment of each exhaust purification control such as control is changed. For example, when the NOx occlusion capacity of the NOx occlusion reduction catalyst is reduced due to sulfur accumulation, the execution interval of the NOx reduction control is shortened. Further, as the sulfur deposition progresses, the low temperature activity of the NOx occlusion reduction catalyst decreases and the reduction reaction of NOx decreases. Therefore, when it is estimated that the amount of sulfur deposition is large, the execution time of the NOx reduction control is increased, The amount of fuel added to the exhaust during the reduction control and the number of additions are also increased. Further, in the PM regeneration control, when it is estimated that the amount of accumulated sulfur is large, the target temperature of the catalyst bed temperature under control is made higher to promote sulfur release during control. In addition, when it is estimated that the amount of accumulated sulfur is large, the embodiment of the control is changed such that the timing of performing the sulfur release control is advanced or the execution time of the control is lengthened.
また本実施の形態では、排気浄化装置16の前端側の部位の硫黄堆積量が特に多いことが推定されたときには、触媒端面焼き尽し制御を実施するようにもしている。この触媒端面焼き尽し制御は本来、PMによる排気浄化装置16の前端面の詰りを解消するために行われる制御であり、排気中への燃料添加の間隔を適宜に調整することで、排気浄化装置16の前端面を集中的に昇温させることで行われる。ここでは、こうした制御により、排気浄化装置16の前端面及びその近傍の触媒床温を高め、そうして部位に堆積した硫黄を放出させるようにしている。
Further, in the present embodiment, when it is estimated that the amount of sulfur accumulation in the front end portion of the
図6は、こうした本実施の形態での硫黄堆積度合の推定を行うための硫黄堆積度合推定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、ディーゼル機関の運転中、電子制御ユニット17により、周期的に繰り返し実施されるようになっている。
FIG. 6 shows a flowchart of a sulfur deposition degree estimation routine for estimating the sulfur deposition degree in the present embodiment. The processing of this routine is repeatedly performed periodically by the
さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット17はまずステップS10及びS20において、硫黄堆積度合の推定の実施条件が成立しているか否かを確認する。より詳しくは、このときの電子制御ユニット17は、排気浄化装置16に導入される排気の温度がNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域に有り、且つPM再生制御の実施中であるか否かを確認する。ここで上記排気の温度がライトオフ温度域に無かったり(S10:NO)、PM再生制御の実施中で無かったり(S20:NO)したときには、電子制御ユニット17はそのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。
When this routine is started, the
一方、硫黄堆積度合の推定の実施条件が成立していれば(S10:YES、且つS20:YES)、電子制御ユニット17は、ステップS30において、そのときの上記各床温センサS1〜Snの検出する排気浄化装置16の各部位の触媒床温T1〜Tnを取得する。そしてその取得した各部位の触媒床温T1〜Tnと排気浄化装置16に導入される排気の温度Texとの差をそれぞれ求め、各部位の触媒床温の昇温代ΔT1〜ΔTn(=Ti−Tex:「i」は「1」から「n」までの整数)を算出する。
On the other hand, if the conditions for estimating the degree of sulfur deposition are satisfied (S10: YES and S20: YES), the
続いて電子制御ユニット17はステップS40において、図5に示したような演算マップを用いて、排気浄化装置16に導入される排気の温度及び流量に基づいて、被毒判定値を算出する。そしてステップS50において電子制御ユニット17は、先に算出した各部位の触媒床温の昇温代ΔTi(ΔT1〜ΔTn)とこの被毒判定値との比較により、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積が許容可能なレベルを超えて進行しているか否かを確認する。より具体的には、ここでは電子制御ユニット17は、排気浄化装置16各部位の触媒床温の昇温代ΔT1〜ΔTnのうち、被毒判定値以下のものがいずれか1つでもあれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積が許容可能なレベルを超えて進行していると判定するようにしている。
Subsequently, in step S40, the
ここで電子制御ユニット17は、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積が許容可能な範囲に留まっているのであれば(S50:NO)、そのまま今回の本ルーチンの処理を一旦終了する。一方、そうでなければ(S50:YES)、電子制御ユニット17はステップS60において、先に算出した触媒床温の昇温代ΔTi(ΔT1〜ΔTn)に基づいて、排気浄化装置16の各部位の硫黄堆積量、硫黄堆積分布、及び現時点のNOx吸蔵能を算出して本ルーチンの処理を終了する。なおこうして算出された硫黄堆積量、硫黄堆積分布、及び現時点のNOx吸蔵能によっては、上述したようにNOx還元制御やPM再生制御、硫黄放出制御といった各排気浄化制御の実施態様が変更されることになる。
Here, if the sulfur accumulation of the NOx occlusion reduction catalyst remains within an allowable range (S50: NO), the
なお、こうした本実施の形態では、排気温センサ15及び床温センサS1〜Snが、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合を検出する上記「検出手段」に対応する構成となっている。また電子制御ユニット17により実施される上記硫黄堆積度合推定ルーチンのステップS50,S60の処理が、上記「推定手段」の行う処理に相当している。
In this embodiment, the
以上説明した本実施形態の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置によれば、次の効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、還元剤の導入に伴うNOx吸蔵還元触媒の触媒床温の昇温度合を検出するとともに、その検出された触媒床温の昇温度合に基づいて、より具体的には排気浄化装置16に導入される排気の温度の検出値と触媒床温の検出値との偏差に基づいて、NOx吸蔵還元触媒の硫黄推定度合を推定するようにしている。NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積量が多くなると、触媒の低温活性能が低下するため、未燃燃料成分などの還元剤が導入されたときの触媒床温の昇温度合が低下する。そのため、還元剤導入時の触媒床温の昇温度合により、排気浄化装置16の硫黄堆積度合を推定することができる。具体的には、還元剤導入時の触媒床温の昇温度合が小さいときほど、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいと推定することができる。こうした推定手法によれば、その時点の触媒床温の昇温度合の検出結果から硫黄堆積度合が直接推定されるため、積算処理は行われず、またその積算処理の結果として誤差が積み上げられることもない。したがって本実施の形態によれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合をより正確に推定することができるようになる。
According to the sulfur deposition degree estimation device for the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment described above, the following effects can be achieved.
(1) In the present embodiment, the temperature increase of the catalyst bed temperature of the NOx storage reduction catalyst accompanying the introduction of the reducing agent is detected, and more specifically, based on the detected temperature increase of the catalyst bed temperature. Is configured to estimate the sulfur estimation degree of the NOx occlusion reduction catalyst based on the deviation between the detected value of the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust
(2)本実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の温度がNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域にあるときの触媒床温の昇温度合の検出結果に基づいて、上記態様での硫黄堆積度合の推定を行うようにしている。NOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域では、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温が顕著となる。そのため、そうしたライトオフ温度域での触媒床温の昇温度合に基づいて硫黄堆積度合の推定を行う本実施の形態の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置によれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合をより的確に推定することができるようになる。
(2) In the present embodiment, the above aspect is based on the detection result of the temperature rise of the catalyst bed temperature when the temperature of the exhaust gas introduced into the
(3)本実施の形態では、触媒床温を昇温させる制御、具体的にはPM再生制御の実施中における触媒床温の昇温度合の検出結果に基づいて、上記態様での硫黄堆積度合の推定を行うようにしている。上述した態様での硫黄堆積度合の推定は、PM再生制御のような、還元剤の導入による触媒床温の昇温がなされる制御の実施に併せて行うことができる。特にPM再生制御の実施中には、還元剤の導入による触媒床温の昇温が積極的に行われるため、硫黄堆積度合の推定を好適に行うことができる。 (3) In the present embodiment, the degree of sulfur deposition in the above embodiment is based on the detection result of the temperature rise of the catalyst bed temperature during the control of raising the catalyst bed temperature, specifically, the PM regeneration control. We are trying to estimate. The estimation of the degree of sulfur deposition in the above-described aspect can be performed in conjunction with the control for raising the catalyst bed temperature by introducing the reducing agent, such as PM regeneration control. In particular, during the PM regeneration control, the catalyst bed temperature is actively raised by introducing the reducing agent, so that the degree of sulfur deposition can be estimated appropriately.
(4)本実施の形態では、触媒床温の昇温代ΔT1〜ΔTnが規定の被毒判定値以下であるときに排気浄化装置16の硫黄堆積度合が許容されるレベルを超えて大きいと推定するようにしている。上述したように、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積量が多くなると、触媒の低温活性能が低下するため、未燃燃料成分などの還元剤が導入されたときの触媒床温の昇温度合が低下する。そのため、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合が規定の判定値以下であるか否かによって、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かを推定することができるようになる。
(4) In the present embodiment, it is estimated that the degree of sulfur deposition of the
(5)本実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の流量が多いときほど、被毒判定値を小さい値に設定するようにしている。排気浄化装置16に導入される排気の温度が同じでも、導入される排気の流量が多いときほど、NOx吸蔵還元触媒の触媒床温は昇温し難くなる。そのため、排気浄化装置16に導入される排気の流量が多いときほど、上記被毒判定値を小さい値に設定することで、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かの推定をより適切に行うことができるようになる。
(5) In this embodiment, the poisoning determination value is set to a smaller value as the flow rate of the exhaust gas introduced into the exhaust
(6)本実施の形態では、排気浄化装置に導入される排気の温度が高いときほど、被毒判定値を大きい値に設定するようにしている。排気浄化装置16に導入される排気の温度が高いときほど、触媒床温は高くなる。そのため、排気浄化装置16に導入される排気の温度が高いときほど、上記被毒判定値を大きい値に設定することで、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合が大きいか否かの推定をより適切に行うことができるようになる。
(6) In this embodiment, the poisoning determination value is set to a larger value as the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device is higher. The higher the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust
(7)本実施の形態では、各床温センサS1〜Snによって排気浄化装置16の各部位の触媒床温の昇温度合をそれぞれ検出し、それらの検出された各部位の触媒床温の昇温度合にそれぞれ基づいて排気浄化装置16の部位毎の硫黄堆積度合をそれぞれ個別に推定するようにしている。そのため、硫黄堆積度合を排気浄化装置16の部位毎に推定することが、ひいては排気浄化装置16の硫黄堆積分布を推定することができるようになる。
(7) In the present embodiment, the respective bed temperature sensors S1 to Sn detect the degree of increase in the catalyst bed temperature at each part of the exhaust
(8)本実施の形態では、推定された硫黄堆積度合に応じて、NOx還元制御やPM再生制御、硫黄放出制御といった各排気浄化制御の実施態様を変更するようにしている。そのため、NOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合に応じて各排気浄化制御を的確に実施することができるようになり、エミッションの悪化の回避や、触媒床温の制御性の悪化の抑制、触媒の機能不全の防止を図ることができるようになる。 (8) In this embodiment, according to the estimated degree of sulfur deposition, embodiments of each exhaust purification control such as NOx reduction control, PM regeneration control, and sulfur release control are changed. Therefore, each exhaust purification control can be carried out accurately according to the degree of sulfur accumulation of the NOx storage reduction catalyst, avoiding deterioration of emissions, suppressing deterioration of controllability of the catalyst bed temperature, function of the catalyst It becomes possible to prevent failure.
(9)本実施の形態では、硫黄堆積によりNOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵能が低下したと推定されたときには、NOx還元制御の実施間隔を短くするようにしている。そのため、硫黄堆積によりNOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵能が低下したときにも、それ以上のNOxを吸蔵不能となる前にNOx還元制御を実施することができるようになる。 (9) In the present embodiment, when it is estimated that the NOx occlusion ability of the NOx occlusion reduction catalyst is lowered due to sulfur deposition, the execution interval of the NOx reduction control is shortened. Therefore, even when the NOx occlusion ability of the NOx occlusion reduction catalyst is reduced due to sulfur deposition, the NOx reduction control can be performed before it becomes impossible to occlude more NOx.
(10)本実施の形態では、硫黄堆積量が多いと推定されたときには、NOx還元制御の実行時間を長くしたり、NOx還元制御中の排気への燃料の添加量や添加回数を増加させたりするようにしている。そのため、硫黄堆積によるNOx吸蔵還元触媒の低温活性能の低下に拘わらず、触媒に吸蔵されたNOxの還元浄化を的確に行うことができるようになる。 (10) In the present embodiment, when it is estimated that the amount of sulfur accumulation is large, the execution time of the NOx reduction control is lengthened, or the amount of fuel added to the exhaust during NOx reduction control or the number of additions is increased. Like to do. Therefore, it is possible to accurately perform the reduction and purification of NOx stored in the catalyst regardless of the decrease in the low-temperature activity of the NOx storage and reduction catalyst due to sulfur deposition.
(11)本実施の形態では、硫黄堆積量が多いと推定されたときには、PM再生制御における触媒床温の目標温度をより高くするようにしている。これにより、PM再生制御の実施中に硫黄放出を促すことができ、NOx吸蔵還元触媒に堆積した硫黄成分をPM再生制御中にも好適に放出させることができるようになる。 (11) In this embodiment, when it is estimated that the amount of accumulated sulfur is large, the target temperature of the catalyst bed temperature in the PM regeneration control is made higher. As a result, sulfur release can be promoted during the PM regeneration control, and the sulfur component deposited on the NOx storage reduction catalyst can be suitably released even during the PM regeneration control.
(12)本実施の形態では、硫黄堆積量が多いと推定されたときには、硫黄放出制御の実施時期を早めたり、同制御の実行時間を長くしたり、するようにしている。そのため、NOx吸蔵還元触媒の過剰な硫黄堆積を好適に抑制することができるようになる。 (12) In this embodiment, when it is estimated that the amount of accumulated sulfur is large, the execution timing of the sulfur release control is advanced or the execution time of the control is lengthened. Therefore, excessive sulfur accumulation of the NOx storage reduction catalyst can be suitably suppressed.
なお上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、各床温センサS1〜Snによって排気浄化装置16の各部位の触媒床温の昇温度合をそれぞれ検出し、それらの検出された各部位の触媒床温の昇温度合にそれぞれ基づいて排気浄化装置16の各部位における硫黄堆積度合をそれぞれ個別に推定するようにしていた。もっとも、排気浄化装置16の硫黄堆積分布まで推定する必要がないのであれば、床温センサを排気浄化装置16に一つだけ設置し、排気浄化装置16全体の硫黄堆積量の推定のみを行うようにしても良い。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
-In above-mentioned embodiment, each bed temperature sensor S1-Sn detects the temperature increase degree of the catalyst bed temperature of each site | part of the exhaust
・上記実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の温度及び流量に基づいて被毒判定値を可変設定するようにしていたが、上記排気の温度又は流量が触媒床温の床温傾向に与える影響が小さい場合には、影響の小さい方を除いた、排気の温度及び流量のいずれか一方のみに基づいて被毒判定値の設定を行うようにしても良い。また双方の影響が小さい場合には、被毒判定値を可変設定せずに、固定値としても良い。
In the above embodiment, the poisoning determination value is variably set based on the temperature and flow rate of the exhaust gas introduced into the exhaust
・上記実施の形態では、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合から、硫黄堆積量や硫黄堆積分布、現時点のNOx吸蔵能、及び許容可能なレベルを超えた硫黄堆積の発生の推定をそれぞれ行うようにしていた。もっとも、必要がないのであれば、上記推定のいずれか1つ若しくは複数を省略し、必要な推定のみを行うようにしても良い。例えば、上記実施の形態では、硫黄堆積量を推定し、その推定結果に基づいて現時点のNOx吸蔵能を推定するようにしていたが、硫黄堆積量の推定を行わずに、還元剤の導入に伴う触媒床温の昇温度合から現時点のNOx吸蔵能を直接推定するようにしても良い。 In the above embodiment, the amount of sulfur deposition, the sulfur deposition distribution, the current NOx storage capacity, and the occurrence of sulfur deposition exceeding an acceptable level are estimated from the combined increase in the catalyst bed temperature accompanying the introduction of the reducing agent. To do each. However, if it is not necessary, any one or more of the above estimations may be omitted and only the necessary estimation may be performed. For example, in the above embodiment, the sulfur accumulation amount is estimated, and the current NOx storage capacity is estimated based on the estimation result. However, without introducing the sulfur accumulation amount, the introduction of the reducing agent is not performed. The current NOx storage capacity may be directly estimated from the accompanying increase in the catalyst bed temperature.
・上記実施の形態では、PM再生制御の実施中に、排気浄化装置16の硫黄堆積度合の推定を行うようにしていた。もっとも、還元剤の導入により触媒床温が昇温される状況であれば、同様の態様での硫黄堆積度合の推定を行うことが可能である。例えばNOx還元制御の実施中にも、制御中の触媒床温の目標温度は、PM再生制御時よりも低いものの、還元剤の導入による触媒床温の昇温が図られるため、そのときの触媒床温の昇温度合に基づく硫黄堆積度合の推定を行うことが可能ではある。
In the above embodiment, the degree of sulfur deposition of the
・上記実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の温度がNOx吸蔵還元触媒のライトオフ温度域にあるときに、硫黄堆積度合の推定を行うようにしていた。ただし、硫黄堆積度合に応じた触媒床温の昇温傾向の差異が、上記ライトオフ温度域ほど顕著ではないものの、他の温度域において硫黄堆積度合の推定を行うことも可能ではある。したがって、排気浄化装置16に導入される排気の温度が上記ライトオフ温度域となる頻度が少ないような場合には、ライトオフ温度域以外の温度域においても硫黄堆積度合の推定を行うようにしても良い。
In the above embodiment, the degree of sulfur deposition is estimated when the temperature of the exhaust gas introduced into the
・上記実施の形態では、排気浄化装置16に導入される排気の温度の検出値(Tex)と触媒床温の検出値(T1〜Tn)との偏差として触媒床温の昇温代ΔT1〜ΔTnを算出し、その算出した昇温代ΔT1〜ΔTnに基づいてNOx吸蔵還元触媒の硫黄堆積度合を推定するようにしていた。もっとも、推定を行うときの排気浄化装置16に導入される排気の温度をほぼ一定とすれば、検出した触媒床温から硫黄堆積度合を直接推定することも可能である。
In the above embodiment, the catalyst bed temperature heating allowance ΔT1 to ΔTn as the deviation between the detected value (Tex) of the exhaust gas introduced into the
・上記実施の形態では、ディーゼル機関に設置される排気浄化装置に本発明を適用した場合を説明したが、酸化雰囲気では排気の窒素酸化物を吸蔵し、還元雰囲気ではその吸蔵した窒素酸化物を還元するNOx吸蔵還元触媒を備える排気浄化装置であれば、ディーゼル機関以外の内燃機関に設置される排気浄化装置にも本発明は同様に適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an exhaust gas purification device installed in a diesel engine has been described. However, in an oxidizing atmosphere, exhaust nitrogen oxides are stored, and in a reducing atmosphere, the stored nitrogen oxides are stored. The present invention can be similarly applied to an exhaust purification device installed in an internal combustion engine other than a diesel engine as long as the exhaust purification device includes a NOx storage reduction catalyst to be reduced.
10…吸気通路、11…燃焼室、12…排気通路、13…インジェクタ、14…燃料添加弁、15…排気温センサ、16…排気浄化装置、17…電子制御ユニット、18…NEセンサ、19…アクセルセンサ、S1〜Sn…床温センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
還元剤の導入に伴う前記NOx吸蔵還元触媒の触媒床温の昇温度合を検出する検出手段と、
その検出手段により検出された前記昇温度合に基づいて前記NOx吸蔵還元触媒の硫黄推定度合を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 An apparatus for estimating the degree of sulfur deposition of the NOx occlusion reduction catalyst in an exhaust gas purification apparatus comprising a NOx occlusion reduction catalyst,
Detecting means for detecting the temperature increase of the catalyst bed temperature of the NOx storage reduction catalyst accompanying the introduction of the reducing agent;
Estimating means for estimating a sulfur estimation degree of the NOx storage reduction catalyst based on the temperature increase detected by the detecting means;
An apparatus for estimating the degree of sulfur accumulation in an exhaust emission control device.
請求項1に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 2. The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the detection unit detects the temperature increase based on a deviation between a detected value of the temperature of exhaust gas introduced into the exhaust gas purification device and a detected value of the catalyst bed temperature. Sulfur deposition degree estimation device.
請求項1又は2に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 The estimation of the degree of sulfur deposition by the estimation unit is based on the detection result of the temperature increase by the detection unit when the temperature of the exhaust gas introduced into the exhaust purification device is in the light-off temperature range of the NOx storage reduction catalyst. The sulfur accumulation degree estimation device for an exhaust emission control device according to claim 1, wherein the sulfur accumulation degree estimation device is performed.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 The estimation of the degree of sulfur deposition by the estimation means is performed based on a detection result of the temperature increase degree of the detection means during execution of control for raising the catalyst bed temperature. The sulfur deposition degree estimation apparatus of the exhaust gas purification apparatus according to the item.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 The estimation of the degree of sulfur deposition by the estimation unit is performed based on the detection result of the temperature increase level of the detection unit during the execution of PM regeneration control for removing the particulate matter collected in the exhaust purification device. The sulfur accumulation degree estimation device for an exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the estimation means estimates that the degree of sulfur accumulation of the exhaust emission control device is large when the temperature rise is equal to or less than a prescribed poisoning determination value. Equipment for estimating the degree of sulfur deposition.
請求項6に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 The sulfur deposition degree estimation device for an exhaust purification device according to claim 6, wherein the poisoning determination value is set to a smaller value as the flow rate of exhaust gas introduced into the exhaust purification device is larger.
請求項6又は7に記載の排気浄化装置の硫黄堆積度合推定装置。 The sulfur deposition degree estimation device for an exhaust purification device according to claim 6 or 7, wherein the poisoning determination value is set to a larger value as the temperature of exhaust gas introduced into the exhaust purification device is higher.
前記推定手段は、それらの検出された各部位の前記触媒床温の昇温度合にそれぞれ基づいて前記排気浄化装置の各部位の硫黄堆積度合をそれぞれ個別に推定する
請求項1〜8のいずれか1項に記載の硫黄堆積度合推定装置。 The detection means detects the temperature rise of the catalyst bed temperature at each part of the exhaust purification device,
The estimation means individually estimates the degree of sulfur deposition in each part of the exhaust gas purification apparatus based on the detected temperature rise of the catalyst bed temperature in each part. The sulfur deposition degree estimation apparatus according to item 1.
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