JP2011163165A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SCR触媒に貯蔵されている還元剤の量を示すストレージ量を、該ストレージ量が最大である状態から一時的に低減し、その後SCR触媒の下流側でNH3スリップの発生が検出されるまでストレージ量を増量するストレージ量変更制御を行い、該ストレージ量変更制御の実行中におけるNH3スリップの発生状態に応じて、尿素水噴射量を補正する適応係数KVNSを算出する。エンジン運転状態に応じてフィードフォワード噴射量GUREAFFを算出し適応係数KVNSを用いてフィードフォワード噴射量GUREAFFを補正することにより尿素水噴射量GUREAを算出する。
【選択図】図5
Description
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその排気浄化装置の構成を示す図である。内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、空燃比を理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比に設定して運転するリーンバーン運転が主として行われるディーゼル(圧縮着火型)エンジンである。エンジン1の排気通路2には、排気中の炭化水素あるいは一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒8と、還元剤の存在下で排気中のNOxを還元する選択還元触媒(以下「SCR触媒」という)3,4とが設けられている。SCR触媒3,4は、酸化触媒8の下流側に設けられている。
DPRDUCNH3SLIP=
PRDUCNH3SLIP−PRDUCNH3SLIPHAT (1)
GUREAFF(k)=KVNS(k)×GUREABS(k) (2)
GUREA(k)=GUREAFF(k)+GUREASW(k) (3)
図8は、ストレージ量推定部33における演算処理の手順を示すフローチャートである。SCR触媒3には、噴射された尿素水中の尿素は、一部はそのまま貯蔵され、残りは加水分解されて生成されるNH3として貯蔵される。図8の処理では、推定ストレージ量STNH3、及び推定ストレージ容量STNH3MAXは、尿素水量相当量として算出される。
STNH3TEMP1(k)=STNH3(k-1)+GUREA(k)−GUREAFF(k)
(4)
ステップS31では、SCR触媒温度TSCRに応じて図11(b)に示すKSTSWNMテーブル(実線)及びKSTSUCJDテーブル(破線S)を検索し、通常切換ストレージ量算出係数KSTSWNM(k)及び濃度判定切換ストレージ量算出係数KSTSWUCJD(k)を算出する。通常切換ストレージ量算出係数KSTSWNM(k)は、通常制御(濃度判定を行っていないときの制御)において目標切換ストレージ量STNH3SWの算出に適用され、濃度判定切換ストレージ量算出係数KSTSWUCJD(k)は、濃度判定モードにおいて目標切換ストレージ量STNH3SWの算出に適用される(ステップS32参照)。
ステップS32では、推定ストレージ容量STNH3MAX(k)及び通常切換ストレージ量算出係数KSTSWNM(k)を下記式(5)に適用して通常目標切換ストレージ量STNH3NM(k)を算出するとともに、推定ストレージ容量STNH3MAX(k)及び濃度判定切換ストレージ量算出係数KSTSWUCJD(k)を下記式(6)に適用して濃度判定目標切換ストレージ量STNH3UCJD(k)を算出する。
STNH3NM(k)=KSTSWNM(k)×STNH3MAX(k) (5)
STNH3UCJD(k)=KSTSWUCJD(k)×STNH3MAX(k) (6)
GUREASW(k)=KVNS(k)×GUREASWUND×VEX(k)×DENEX
(7)
GUREASW(k)=KVNS(k)×GUREASWOVD×VEX(k)×DENEX
(8)
GUREASW(k)=GUREASWUND×VEX(k)×DENEX (9)
GUREASW(k)=GUREASWOVD×VEX(k)×DENEX (10)
ステップS61では、図13に示すEVNS算出処理を実行し、誤差量EVNSを算出する。誤差量EVNSは、推定ストレージ量STNH3及び推定ストレージ容量STNH3MAXに基づく推定NH3スリップ発生時期(推定スリップフラグFNH3SLIPHATが「1」となる時期)と、検出されるNH3スリップ発生時期(スリップフラグFNH3SLIPが「1」となる時期)との差を示すパラメータである。
WT1=WT11,WT2=WT21,WT3=WT4=0
WV1=0,WV2=WV21,WV3=WV31,WV4=0
Wij(k)=WTi(k)×WVj(k) (11)
WEVNSij(k)=Wij(k)×EVNS(k) (12)
σij(k)=WEVNSij(k)+POLE×WEVNSij(k-1) (13)
URCHij(k)=KRCH×σij(k) (14)
UADPij(k)=UADPij(k-1)+KADP×σij(k) (15)
Uij(k)=URCHij(k)+UADPij(k) (i=1〜4,j=1〜4) (16)
ステップS71では、前回のスリップフラグFNH3SLIP(k-1)が「0」であるか否かを判別し、その答が肯定(YES)であるときは、今回のスリップフラグFNH3SLIP(k)が「1」であるか否かを判別する(ステップS72)。ステップS71またはS72の答が否定(NO)であるときは、誤差量EVNS(k)を「0」に設定する(ステップS78)。
TMUCNH3SLIP(k)=TMUCNH3SLIP(k-1)+DTMUCOBD
(21)
TMUCNH3SLIPa(k)=TMUCNH3SLIPa(k-1)+DTMUCOBD
(21a)
DPRDUCNH3SLIPa(k)=
PRDUCNH3SLIPa(k)−PRDUCNH3SLIPHATa(k)
(1a)
SUMUCGUREA(k)=SUMUCGUREA(k-1)+GUREASW(k)
(21b)
DSUMUCGUREASLIP(k)=
SUMUCGUREASLIP(k)−SUMUCGUREASLIPHAT(k)
(1b)
SUMUCGUREAa(k)=SUMUCGUREAa(k-1)+GUREASW(k)
(21c)
DSUMUCGUREASLIPa(k)=
SUMUCGUREASLIPa(k)−SUMUCGUREASLIPHATa(k)
(1c)
スリップ検出積算値SUMUCGUREASLIPaは、時刻t31の積算値SUMUCGUREAaに設定され、推定スリップ検出積算値SUMUCGUREASLIPHATaは、時刻t32の積算値SUMUCGUREAaに設定される。したがって、尿素濃度判定値DSUMUCGUREASLIPaは負の値となり、尿素濃度CURが正常濃度CUR0より高いと判定される。
ステップS213の答が否定(NO)であるときは、SCR触媒3の劣化判定処理(図示せず)を実行する(ステップS214)。劣化判定処理では、SCR触媒3が劣化していると判定されると、触媒劣化フラグFSCRAGEDが「1」に設定される。
EVNS(k)=STNH3(k)−STNH3MAX(k) (31)
2 排気通路
3 選択還元触媒
5 尿素水噴射弁(還元剤供給手段)
6 SCR触媒温度センサ
7 アンモニア濃度センサ(還元剤スリップ判定手段)
10 電子制御ユニット(還元剤スリップ判定手段、ストレージ量変更手段、還元剤供給手段、濃度判定手段)
12 尿素水タンク(還元剤供給手段)
Claims (6)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤の存在下で排気中のNOxを還元する選択還元触媒と、還元剤を生成する反応剤または還元剤を前記選択還元触媒の上流側に供給する還元剤供給手段とを備える内燃機関の排気浄化装置において、
前記選択還元触媒の下流側に前記還元剤が排出される還元剤スリップの発生を判定する還元剤スリップ判定手段と、
前記選択還元触媒に貯蔵されている還元剤の量であるストレージ量を、該ストレージ量が最大である状態から一時的に低減し、その後前記還元剤スリップの発生が検出されるまで前記ストレージ量を増量するストレージ量変更手段と、
該ストレージ量変更手段により前記ストレージ量を変更したときの前記還元剤スリップの発生状態に応じて、前記還元剤供給手段による還元剤の供給量を補正する供給補正量を算出する供給補正量算出手段とを備え、
前記還元剤供給手段は、前記機関の運転状態または前記選択還元触媒の上流側におけるNOx濃度に応じて前記還元剤の基本供給量を算出し、前記供給補正量を用いて前記基本供給量を補正することにより前記還元剤の供給量を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ストレージ量変更手段は、前記ストレージ量の低減量を、劣化したと判定されるべき選択還元触媒が貯蔵可能な最大ストレージ量である劣化ストレージ容量より小さな値に設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記ストレージ量の推定値である推定ストレージ量を算出する推定ストレージ量算出手段を備え、
前記供給補正量算出手段は、前記還元剤スリップ判定手段により判定される前記還元剤スリップの実発生時期と、前記推定ストレージ量に基づいて判定される推定還元剤スリップ発生時期との差に応じた誤差量を算出し、該誤差量に応じて前記供給補正量を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記ストレージ量の推定値である推定ストレージ量を算出する推定ストレージ量算出手段と、
前記ストレージ量の最大値の推定値である推定ストレージ容量を算出する推定ストレージ容量算出手段とを備え、
前記供給補正量算出手段は、前記還元剤スリップが発生した時点における、前記推定ストレージ量と前記推定ストレージ容量との差である誤差量を算出し、該誤差量に応じて前記供給補正量を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記供給補正量算出手段は、
前記選択還元触媒のNOx浄化率に影響を与える状態パラメータに応じて設定された複数の領域毎に重み関数値を算出する重み関数値算出手段と、
前記誤差量に前記重み関数値を乗算することにより、前記領域に対応して重み付けされた重み付け誤差量を算出する重み付け誤差量算出手段と、
前記重み付け誤差量に基づいて前記領域毎の補正量である領域補正量を算出する領域補正量算出手段とを備え、
前記領域補正量と前記重み関数値とを用いて前記供給補正量を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記供給補正量と所定濃度判定閾値とを比較し、該比較の結果に応じて前記反応剤中の還元剤濃度を判定する濃度判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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