JP2011220142A - Catalyst deterioration determination device for internal combustion engine - Google Patents

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Taiga Hagimoto
大河 萩本
Yutaka Sawada
裕 澤田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance accuracy of deterioration determination of a catalyst when a temperature of the catalyst varies.SOLUTION: A catalyst deterioration determination device for internal combustion engine includes: a purification rate calculator for calculating a purification rate of NOx on the basis of NOx concentration on upstream and downstream sides of a NOx catalyst; a purification rate corrector for correcting the purification rate to a value in a predetermined normal state, assuming that a proportion of an amount of ammonia which the NOx catalyst adsorbs to an amount of ammonia which the NOx catalyst can adsorb at a maximum is a determined value; and a determiner for determining the deterioration determination of a selective reduction NOx catalyst on the basis of the purification rate after corrected by the purification rate corrector during reduction of the temperature of the NOx catalyst.

Description

本発明は、内燃機関の触媒劣化判定装置に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine.

尿素を還元剤として供給する選択還元型NOx触媒(以下、NOx触媒という。)よりも下流の排気中のアンモニア濃度の測定値と推定値との差が所定値よりも大きい場合に該NOx触媒が劣化していると判定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このときに、機関回転速度、負荷及びNOx触媒の温度に対応したアンモニア濃度が設定
されたマップを参照して、内燃機関の運転状態に応じたアンモニア濃度を推定している。
When the difference between the measured value and the estimated value of the ammonia concentration in the exhaust downstream of the selective reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as NOx catalyst) that supplies urea as a reducing agent is larger than a predetermined value, the NOx catalyst A technique for determining that a deterioration has occurred is known (for example, see Patent Document 1).
At this time, the ammonia concentration according to the operating state of the internal combustion engine is estimated with reference to a map in which the ammonia concentration corresponding to the engine speed, the load, and the temperature of the NOx catalyst is set.

ところで、NOx触媒よりも下流の排気中のアンモニア濃度やNOx濃度を推定するときに、該NOx触媒におけるNOxの浄化率(以下、「NOxの浄化率」を単に「浄化率」と
いう。)が考慮される。この浄化率は、NOx触媒の劣化以外にも、たとえばNOx触媒へ流入するNOx中のNOの比率(以下、この比率のことをNO比率という。)、やN
Ox触媒の温度によって変わる。したがって、そのときに得られた浄化率をそのまま用い
て劣化判定を行うと、劣化以外の原因により浄化率が低下しているにも関わらず、劣化していると判定されてしまう。このため、実際に得られる浄化率を、所定の基準状態における値に補正し、該補正後の浄化率に基づいてアンモニア濃度やNOx濃度を推定すること
がある。すなわち、NOx触媒の温度やNOの比率などが仮に基準値となっているとき
には浄化率がどのような値になるのかを算出している。また、この補正後の浄化率に基づいてNOx触媒の劣化を判定することもできる。
By the way, when estimating the ammonia concentration or NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx catalyst, the NOx purification rate in the NOx catalyst (hereinafter, “NOx purification rate” is simply referred to as “purification rate”) is considered. Is done. In addition to the deterioration of the NOx catalyst, this purification rate is, for example, the ratio of NO 2 in NOx flowing into the NOx catalyst (hereinafter, this ratio is referred to as the NO 2 ratio) or N
It depends on the temperature of the Ox catalyst. Therefore, if the deterioration determination is performed using the purification rate obtained at that time as it is, it is determined that the purification rate is deteriorated although the purification rate is reduced due to a cause other than the deterioration. For this reason, the purification rate actually obtained may be corrected to a value in a predetermined reference state, and the ammonia concentration or NOx concentration may be estimated based on the corrected purification rate. That is, the value of the purification rate is calculated when the temperature of the NOx catalyst, the ratio of NO 2 , etc. are the reference values. Further, the deterioration of the NOx catalyst can be determined based on the corrected purification rate.

ここで、浄化率は、NOx触媒におけるアンモニアの吸着割合によっても変わる。なお
、吸着割合とは、NOx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量(以下、最大アンモニア吸
着量という。)に対する、NOx触媒が吸着しているアンモニア量(以下、アンモニア吸
着量という。)である。ここで、アンモニア吸着量は、測定することが困難であるため、この値は予め設定された固定値が用いられる。すなわち、吸着割合は実際の値ではなく仮定された値が用いられ、この仮定された値の吸着割合に基づいて浄化率が補正される。
Here, the purification rate also varies depending on the adsorption ratio of ammonia in the NOx catalyst. The adsorption ratio is the ammonia amount adsorbed by the NOx catalyst (hereinafter referred to as ammonia adsorption amount) relative to the ammonia amount that can be adsorbed to the maximum by the NOx catalyst (hereinafter referred to as maximum ammonia adsorption amount). Here, since it is difficult to measure the ammonia adsorption amount, a preset fixed value is used as this value. In other words, an assumed value is used for the adsorption rate instead of an actual value, and the purification rate is corrected based on the assumed value of the adsorption rate.

ところが、NOx触媒の温度が変化すると最大アンモニア吸着量が変化するため、実際
にはNOx触媒の温度変化により吸着割合も変化する。このため、NOx触媒の温度が変化する過渡運転時などでは、浄化率を正確に求めることが困難となる。
However, since the maximum ammonia adsorption amount changes when the temperature of the NOx catalyst changes, the adsorption ratio also actually changes due to the temperature change of the NOx catalyst. For this reason, it is difficult to accurately obtain the purification rate during a transient operation in which the temperature of the NOx catalyst changes.

特開2006−125323号公報JP 2006-125323 A 特開2002−250220号公報JP 2002-250220 A 特開2009−293444号公報JP 2009-293444 A

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、触媒の温度が変化する場合における触媒の劣化判定の精度をより高めることにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to further improve the accuracy of determination of catalyst deterioration when the temperature of the catalyst changes.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の触媒劣化判定装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ還元剤により選択的にNOxを還元する選択還元型NOx
触媒と、
前記選択還元型NOx触媒よりも上流の排気中へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記選択還元型NOx触媒よりも上流の排気中のNOx濃度を検知する上流側検知手段と、
前記選択還元型NOx触媒よりも下流の排気中のNOx濃度を検知する下流側検知手段と、
前記選択還元型NOx触媒の温度を検知する温度検知手段と、
を備えた内燃機関の触媒劣化判定装置において、
前記上流側検知手段及び前記下流側検知手段により検知されるNOx濃度に基づいて前
記選択還元型NOx触媒におけるNOxの浄化率を算出する浄化率算出手段と、
前記選択還元型NOx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量に対する該選択還元型NOx触媒が吸着しているアンモニア量の割合を所定の値と仮定して、前記浄化率を所定の基準状態における値に補正する浄化率補正手段と、
前記温度検知手段により検知される温度が低下しているときの前記浄化率補正手段により補正された後の浄化率である補正後浄化率に基づいて、前記選択還元型NOx触媒の劣
化判定を行う判定手段と、
を備える。
In order to achieve the above object, an internal combustion engine catalyst deterioration determination apparatus according to the present invention provides:
Selective reduction type NOx which is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and selectively reduces NOx by a reducing agent
A catalyst,
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas upstream of the selective reduction type NOx catalyst;
Upstream detection means for detecting the NOx concentration in the exhaust upstream from the selective reduction type NOx catalyst;
Downstream detection means for detecting the NOx concentration in the exhaust downstream of the selective reduction type NOx catalyst;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the selective reduction type NOx catalyst;
In the internal combustion engine catalyst deterioration determination device provided with
A purification rate calculation means for calculating a NOx purification rate in the selective reduction type NOx catalyst based on the NOx concentration detected by the upstream detection means and the downstream detection means;
Assuming that the ratio of the ammonia amount adsorbed by the selective reduction NOx catalyst to the ammonia amount that can be adsorbed to the maximum by the selective reduction NOx catalyst is a predetermined value, the purification rate is set to a value in a predetermined reference state. Purification rate correction means for correcting,
Deterioration determination of the selective reduction type NOx catalyst is performed based on a post-correction purification rate that is a purification rate after being corrected by the purification rate correction unit when the temperature detected by the temperature detection unit is decreasing. A determination means;
Is provided.

ここで、NOx触媒の温度が低下すると、最大アンモニア吸着量(選択還元型NOx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量)が増加する。しかし、最大アンモニア吸着量が増加しても、NOx触媒にアンモニアがすぐに吸着するわけではないので、該NOx触媒の温度が低下している過渡時や、その直後では、吸着割合(選択還元型NOx触媒が最大限吸着可
能なアンモニア量に対する該選択還元型NOx触媒が吸着しているアンモニア量の割合)
が低くなる。ここで、NOxの浄化率は、吸着割合の影響を受けるため、浄化率補正手段
は、浄化率を少なくとも吸着割合に応じて補正する。この補正は、浄化率算出手段により得られた浄化率を所定の基準状態における値に変換するために行なわれる。この基準状態とは、たとえばNO比率、NOx触媒の温度、吸着割合が夫々の基準値となっている状
態である。すなわち、浄化率補正手段は、たとえばNO比率及びNOx触媒の温度によ
っても、浄化率を補正することができる。
Here, when the temperature of the NOx catalyst decreases, the maximum ammonia adsorption amount (ammonia amount that can be adsorbed to the maximum by the selective reduction type NOx catalyst) increases. However, even if the maximum ammonia adsorption amount is increased, ammonia is not immediately adsorbed to the NOx catalyst. Therefore, at the time when the temperature of the NOx catalyst is lowered or immediately after that, the adsorption ratio (selective reduction type) Ratio of the amount of ammonia adsorbed by the selective reduction type NOx catalyst to the amount of ammonia that can be adsorbed to the maximum by the NOx catalyst)
Becomes lower. Here, since the NOx purification rate is affected by the adsorption rate, the purification rate correction means corrects the purification rate according to at least the adsorption rate. This correction is performed to convert the purification rate obtained by the purification rate calculation means into a value in a predetermined reference state. This reference state is a state in which, for example, the NO 2 ratio, the temperature of the NOx catalyst, and the adsorption ratio are the respective reference values. In other words, the purification rate correction means can correct the purification rate also by, for example, the NO 2 ratio and the temperature of the NOx catalyst.

ところで、補正前の吸着割合は、正確な値を求めることが困難であるため、所定の値に設定される。ここでいう所定の値は、吸着割合が取り得る値または理想的な値とされ、たとえば100%とすることができる。しかし、過渡時においては実際の吸着割合は低下するため、正確な吸着割合を用いて補正した後の浄化率と、浄化率補正手段により得られる補正後浄化率と、の差が大きくなってしまう。なお、正確な吸着割合を用いて補正した後の浄化率とは、正しく補正されたときの浄化率であり、定常運転時に得られる補正後の浄化率とすることができる。この正確な吸着割合を用いて補正した後の浄化率は、NO比率、NOx触媒の温度、吸着割合などの影響が除去されているため、NOx触媒の温度低下前の定常運転時と略同じ値になる。一方、浄化率補正手段は吸着割合を所定の値として浄化率を補正するため、NOx触媒の温度低下時には、NOx触媒に劣化がなくても補正後浄化率は低下する。 By the way, the adsorption ratio before correction is set to a predetermined value because it is difficult to obtain an accurate value. The predetermined value here is a value that the adsorption ratio can take or an ideal value, and can be set to 100%, for example. However, since the actual adsorption rate decreases during the transition, the difference between the purification rate after correction using the accurate adsorption rate and the corrected purification rate obtained by the purification rate correction means becomes large. . Note that the purification rate after correction using an accurate adsorption ratio is the purification rate when corrected correctly, and can be the corrected purification rate obtained during steady operation. The purification rate after correction using this accurate adsorption rate is substantially the same as during steady operation before the NOx catalyst temperature drops because the effects of NO 2 ratio, NOx catalyst temperature, adsorption rate, etc. have been removed. Value. On the other hand, the purification rate correction means corrects the purification rate with the adsorption ratio as a predetermined value. Therefore, when the temperature of the NOx catalyst decreases, the corrected purification rate decreases even if the NOx catalyst does not deteriorate.

一方、NOx触媒の劣化の度合いが大きくなるほど、最大アンモニア吸着量が減少する
。また、NOx触媒の劣化の度合いが大きくなるほど、温度の低下量に対する最大アンモ
ニア吸着量の増加量が小さくなる。このため、NOx触媒の温度が低下している過渡時に
おける実際の吸着割合は、劣化の度合いが大きくなるほど、高くなる。すなわち、NOx
触媒の温度低下時における実際の吸着割合の低下量は、NOx触媒の劣化の度合いが大き
いほど、小さくなる。そうすると、NOx触媒の劣化の度合いが大きいほど、浄化率補正
手段により得られる補正後浄化率の低下量が小さくなる。
On the other hand, the maximum ammonia adsorption amount decreases as the degree of deterioration of the NOx catalyst increases. Further, as the degree of deterioration of the NOx catalyst increases, the increase amount of the maximum ammonia adsorption amount with respect to the temperature decrease amount decreases. For this reason, the actual adsorption ratio at the time of transition in which the temperature of the NOx catalyst is lowered becomes higher as the degree of deterioration increases. That is, NOx
The actual amount of decrease in the adsorption ratio when the temperature of the catalyst decreases is smaller as the degree of deterioration of the NOx catalyst is larger. Then, the greater the degree of deterioration of the NOx catalyst, the smaller the amount of reduction in the post-correction purification rate obtained by the purification rate correction means.

このように、NOx触媒の劣化の度合いに応じて、NOx触媒の温度低下時における補正後浄化率の低下量が変わる。したがって、この補正後浄化率に応じてNOx触媒の劣化判
定を行うことができる。
As described above, the amount of reduction in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst is lowered varies depending on the degree of deterioration of the NOx catalyst. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the NOx catalyst according to the corrected purification rate.

なお、本発明においては、前記判定手段は、前記補正後浄化率の低下量が、前記選択還元型NOx触媒が正常であるかまたは劣化しているかを判定するための判定値以下の場合
に、前記選択還元型NOx触媒が劣化していると判定することができる。
In the present invention, the determination means, when the amount of decrease in the corrected purification rate is equal to or less than a determination value for determining whether the selective reduction NOx catalyst is normal or deteriorated, It can be determined that the selective reduction type NOx catalyst has deteriorated.

すなわち、選択還元型NOx触媒の劣化の度合いが大きいほど、該NOx触媒の温度低下時の補正後浄化率の低下量が小さくなるため、補正後浄化率の低下量が判定値以下であればNOx触媒が劣化していると判定できる。   That is, as the degree of deterioration of the selective reduction type NOx catalyst is larger, the amount of reduction in the corrected purification rate when the temperature of the NOx catalyst is decreased becomes smaller. It can be determined that the catalyst has deteriorated.

なお、補正後浄化率の低下量の他にも、補正後浄化率の低下率(単位時間あたりの低下量)、補正後浄化率の目標値と浄化率補正手段により得られる値との差などによってもNOx触媒の劣化を判定することができる。   In addition to the reduction amount of the corrected purification rate, the reduction rate of the corrected purification rate (the reduction amount per unit time), the difference between the target value of the corrected purification rate and the value obtained by the purification rate correction means, etc. Thus, it is possible to determine the deterioration of the NOx catalyst.

本発明によれば、触媒の温度が変化する場合における触媒の劣化判定の精度をより高めることができる。   According to the present invention, it is possible to further improve the accuracy of the catalyst deterioration determination when the temperature of the catalyst changes.

実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which concerns on an Example, and its exhaust system. NOx触媒の温度及びNO比率と浄化率との関係を示した図である。It is a graph showing the relationship between the temperature and NO 2 ratio and purification rate of the NOx catalyst. 吸着割合が100%でないときのNOx触媒の温度及びNO比率と浄化率との関係を示した図である。It is a graph showing the relationship between the temperature and NO 2 ratio and purification rate of the NOx catalyst when the adsorption rate is not 100%. NOx触媒の温度と最大アンモニア吸着量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the temperature of a NOx catalyst, and the maximum ammonia adsorption amount. 正常なNOx触媒における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補正後浄化率の推移を示したタイムチャートである。4 is a time chart showing changes in temperature, ammonia adsorption amount, adsorption ratio, and corrected purification rate in a normal NOx catalyst. 劣化したNOx触媒における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補正後浄化率の推移を示したタイムチャートである。3 is a time chart showing changes in temperature, ammonia adsorption amount, adsorption rate, and corrected purification rate in a deteriorated NOx catalyst. NOx触媒の温度、アンモニア吸着量、吸着割合、浄化率の推移を示したタイムチャートである。3 is a time chart showing the transition of the temperature, the ammonia adsorption amount, the adsorption ratio, and the purification rate of the NOx catalyst. 実施例に係るNOx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of deterioration determination of the NOx catalyst which concerns on an Example.

以下、本発明に係る内燃機関の触媒劣化判定装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a specific embodiment of a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to the present invention will be described based on the drawings.

図1は、本実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。そして本実施例では、尿素SCRシステムを採用している。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its exhaust system according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders. In this embodiment, a urea SCR system is employed.

内燃機関1には、排気通路2が接続されている。この排気通路2の途中には、選択還元型NOx触媒4(以下、NOx触媒4という。)が備えられている。   An exhaust passage 2 is connected to the internal combustion engine 1. In the middle of the exhaust passage 2, a selective reduction type NOx catalyst 4 (hereinafter referred to as NOx catalyst 4) is provided.

また、NOx触媒4よりも上流の排気通路2には、排気中に還元剤を噴射する噴射弁5
が取り付けられている。還元剤には、尿素水が用いられる。噴射弁5は、後述するECU10からの信号により開弁して排気中へ尿素水を噴射する。なお、本実施例においては噴
射弁5が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
An injection valve 5 that injects a reducing agent into the exhaust gas in the exhaust passage 2 upstream of the NOx catalyst 4.
Is attached. As the reducing agent, urea water is used. The injection valve 5 is opened by a signal from the ECU 10 described later and injects urea water into the exhaust gas. In this embodiment, the injection valve 5 corresponds to the reducing agent supply means in the present invention.

噴射弁5から噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア(NH)となり、NOx触媒4に供給される。このNHがNOxを還元させる。噴射弁5からの尿素水の噴射量や噴射時期は、たとえば、NOx触媒4におけるNOxの浄化率に基づいてフィードバック制御することができる。 The urea water injected from the injection valve 5 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas to become ammonia (NH 3 ) and supplied to the NOx catalyst 4. This NH 3 reduces NOx. The injection amount and injection timing of urea water from the injection valve 5 can be feedback controlled based on, for example, the NOx purification rate in the NOx catalyst 4.

噴射弁5よりも上流の排気通路2には、排気中のNOx濃度を測定する第1NOxセンサ7が取り付けられている。また、NOx触媒4よりも下流の排気通路2には、排気中のN
Ox濃度を測定する第2NOxセンサ8、及び排気の温度を測定する温度センサ9が取り付けられている。なお、本実施例においては第1NOxセンサ7が、本発明における上流側
検知手段に相当する。また、本実施例においては第2NOxセンサ8が、本発明における
下流側検知手段に相当する。さらに、本実施例においては温度センサ9が、本発明における温度検知手段に相当する。なお、第1NOxセンサ7によりNOx濃度を測定することに代えて、内燃機関1の運転状態に基づいてNOx濃度を推定しても良い。たとえば、機関
回転数及び機関負荷と、NOx濃度と、の関係を予め実験等により求めて記憶させておい
ても良い。
A first NOx sensor 7 for measuring the NOx concentration in the exhaust is attached to the exhaust passage 2 upstream of the injection valve 5. Further, in the exhaust passage 2 downstream of the NOx catalyst 4, N in the exhaust gas is exhausted.
A second NOx sensor 8 for measuring the Ox concentration and a temperature sensor 9 for measuring the temperature of the exhaust are attached. In the present embodiment, the first NOx sensor 7 corresponds to the upstream side detection means in the present invention. In the present embodiment, the second NOx sensor 8 corresponds to the downstream side detection means in the present invention. Further, in the present embodiment, the temperature sensor 9 corresponds to the temperature detecting means in the present invention. Instead of measuring the NOx concentration by the first NOx sensor 7, the NOx concentration may be estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1. For example, the relationship between the engine speed and the engine load and the NOx concentration may be obtained in advance through experiments or the like and stored.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU10が併設されている。このECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御する。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 10 controls the operation state of the internal combustion engine 1 according to the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

また、ECU10には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル11を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ12、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ13が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU10に入力されるようになっている。   In addition to the above sensors, the ECU 10 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 11 by the driver to detect the engine load, and an accelerator position sensor 12 for detecting the engine speed. 13 are connected via electric wiring, and the output signals of these various sensors are input to the ECU 10.

一方、ECU10には、噴射弁5が電気配線を介して接続されており、該ECU10により噴射弁5の開閉時期が制御される。   On the other hand, the injection valve 5 is connected to the ECU 10 via electric wiring, and the ECU 10 controls the opening and closing timing of the injection valve 5.

そして、ECU10は、NOx触媒4におけるNOxの浄化率(以下、「NOxの浄化率
」を単に「浄化率」という。)を算出する。浄化率は、NOx触媒4に流入するNOx量に対して、NOx触媒4で浄化されるNOx量である。NOx触媒4で浄化されるNOx量は、NOx触媒4に流入するNOx量と、NOx触媒4から流出するNOx量との差として求めることができる。なお、NOx量をNOx濃度に置き換えて浄化率を求めることもできる。
Then, the ECU 10 calculates the NOx purification rate in the NOx catalyst 4 (hereinafter, “NOx purification rate” is simply referred to as “purification rate”). The purification rate is the amount of NOx purified by the NOx catalyst 4 with respect to the amount of NOx flowing into the NOx catalyst 4. The amount of NOx purified by the NOx catalyst 4 can be obtained as the difference between the amount of NOx flowing into the NOx catalyst 4 and the amount of NOx flowing out of the NOx catalyst 4. The purification rate can be obtained by replacing the NOx amount with the NOx concentration.

ここで、浄化率は、NOx触媒4の劣化の度合いのほかに、NOx触媒4の温度、NOx
中のNOの比率(以下、「NOx中のNOの比率」を単に「NO比率」という。)
、吸着割合(すなわち、NOx触媒4が最大限吸着可能なアンモニア量に対する、NOx触媒4に吸着しているアンモニア量)などによっても変わる。たとえば、NOx触媒4の温
度が高いほど、またNO比率が50%に近いほど、さらには吸着割合が100%に近いほど浄化率は高くなる。したがって、これらが原因となって浄化率が低くなっている場合と、NOx触媒4の劣化により浄化率が低くなっている場合と、を区別する必要がある。
このために、本実施例では、浄化率に影響を与えるこれら物理量に基づいて浄化率を補正している。すなわち、実際に得られた浄化率を、基準状態における浄化率に補正する。なお、基準状態とは、NOx触媒4の温度及びNO比率が夫々の基準値となっている状態
である。このようにして求めた値を、補正後浄化率とする。なお、NOx触媒4の温度及
びNO比率と浄化率の補正値との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておく。また、補正前の吸着割合は、正確に求めることが困難であるため、たとえば100%になっているものと仮定する。
Here, the purification rate includes the temperature of the NOx catalyst 4, the NOx, in addition to the degree of deterioration of the NOx catalyst 4.
NO 2 ratio (hereinafter, “NO 2 ratio in NOx” is simply referred to as “NO 2 ratio”)
The adsorption ratio (that is, the amount of ammonia adsorbed on the NOx catalyst 4 with respect to the amount of ammonia that can be adsorbed to the maximum by the NOx catalyst 4) also varies. For example, as the temperature of the NOx catalyst 4 they are high, also closer to NO 2 ratio is 50%, further increases the purification rate closer to 100% adsorption percentage. Therefore, it is necessary to distinguish between the case where the purification rate is low due to these factors and the case where the purification rate is low due to deterioration of the NOx catalyst 4.
For this reason, in this embodiment, the purification rate is corrected based on these physical quantities that affect the purification rate. That is, the purification rate actually obtained is corrected to the purification rate in the reference state. The reference state is a state where the temperature of the NOx catalyst 4 and the NO 2 ratio are the respective reference values. The value obtained in this way is used as the corrected purification rate. Note that the relationship between the temperature and NO 2 ratio of the NOx catalyst 4 and the correction value of the purification rate is obtained in advance through experiments and mapped. Further, it is assumed that the adsorption ratio before correction is, for example, 100% because it is difficult to obtain accurately.

ここで、図2は、NOx触媒4の温度及びNO比率と浄化率との関係を示した図であ
る。図2中のA及びBは、実際に得られた浄化率であり、Cは、補正後浄化率である。図2では、NOx触媒4の温度の基準値を例えば240℃とし、NO比率の基準値を例え
ば50%とし、吸着割合の基準値を例えば100%としている。Aで示される浄化率は、NO比率が基準値よりも低く且つNOx触媒4の温度が基準値よりも低いときの浄化率
であり、これら物理量が基準値であると仮定した場合には、Cで示される補正後浄化率が求められる。また、Bで示される浄化率は、NO比率が基準値よりも高く且つNOx触
媒4の温度が基準値よりも低いときの浄化率であるため、これら物理量が基準値であると仮定した場合には、Cで示される補正後浄化率が求められる。なお、NOx触媒4の温度
、NO比率、及び吸着割合の基準値は、他の値であっても良い。
Here, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature and NO 2 ratio of the NOx catalyst 4 and the purification rate. A and B in FIG. 2 are the purification rates actually obtained, and C is the corrected purification rate. In FIG. 2, the reference value of the temperature of the NOx catalyst 4 is, for example, 240 ° C., the reference value of the NO 2 ratio is, for example, 50%, and the reference value of the adsorption ratio is, for example, 100%. The purification rate indicated by A is the purification rate when the NO 2 ratio is lower than the reference value and the temperature of the NOx catalyst 4 is lower than the reference value, and assuming that these physical quantities are the reference values, The corrected purification rate indicated by C is obtained. Further, since the purification rate indicated by B is the purification rate when the NO 2 ratio is higher than the reference value and the temperature of the NOx catalyst 4 is lower than the reference value, it is assumed that these physical quantities are reference values. Is a post-correction purification rate indicated by C. The reference values for the temperature of the NOx catalyst 4, the NO 2 ratio, and the adsorption ratio may be other values.

ところで、吸着割合が実際に100%となっていれば、補正後浄化率を正確に求めることができるが、実際には100%となっていない場合には、補正後浄化率を正確に求めることができなくなる。たとえば、NOx触媒4の温度などが変化する過渡運転時には、温
度が下降するに従って最大アンモニア吸着量が増加し、温度が上昇するに従って最大アンモニア吸着量が減少する。特に、NOx触媒4の温度が下降する場合には、NOx触媒4にすぐにはアンモニアが吸着しないため、吸着割合も低下する。
By the way, if the adsorption ratio is actually 100%, the corrected purification rate can be obtained accurately, but if it is not actually 100%, the corrected purification rate is obtained accurately. Can not be. For example, during a transient operation in which the temperature of the NOx catalyst 4 changes, the maximum ammonia adsorption amount increases as the temperature decreases, and the maximum ammonia adsorption amount decreases as the temperature increases. In particular, when the temperature of the NOx catalyst 4 is lowered, ammonia is not immediately adsorbed to the NOx catalyst 4, so that the adsorption rate is also lowered.

そうすると、吸着割合の基準値を100%と仮定して補正後浄化率を求めたとしても、実際の吸着割合は100%でないため、この補正後浄化率は正確な値を示していないことになる。ここで、図3は、吸着割合が100%でないときのNOx触媒4の温度及びNO
比率と浄化率との関係を示した図である。図3中のA及びBは、実際に得られた浄化率であり、Cは、吸着割合が正確に求められたときの補正後浄化率であり、D及びEは、吸着割合が正確に求められなかったときの補正後浄化率である。
As a result, even if the corrected purification rate is calculated assuming that the reference value of the adsorption rate is 100%, the actual adsorption rate is not 100%, and thus the corrected purification rate does not indicate an accurate value. . Here, FIG. 3 shows the temperature and NOx of the NOx catalyst 4 when the adsorption ratio is not 100%.
It is the figure which showed the relationship between 2 ratio and a purification rate. In FIG. 3, A and B are the purification rates actually obtained, C is the corrected purification rate when the adsorption ratio is accurately determined, and D and E are the adsorption ratio accurately determined. This is the post-correction purification rate when not.

すなわち、図3では、補正後浄化率にCとDとの差、及びCとEとの差が生じる。このように補正後浄化率を正確に求めることができないため、この補正後浄化率に基づいてNOx触媒4の劣化判定を行うと、誤った判定がなされる虞がある。   That is, in FIG. 3, the difference between C and D and the difference between C and E occur in the corrected purification rate. As described above, the post-correction purification rate cannot be accurately obtained. Therefore, if the deterioration determination of the NOx catalyst 4 is performed based on the post-correction purification rate, an erroneous determination may be made.

ここで、図4は、NOx触媒4の温度と最大アンモニア吸着量との関係を示した図であ
る。実線は新品時の値であり、破線は劣化時の値である。NOx触媒4の温度が低いほど
、最大アンモニア吸着量は多くなる。また、新品時よりも劣化時のほうが最大アンモニア吸着量は少ない。そして、NOx触媒4の温度の変化量に対する、最大アンモニア吸着量
の変化量は、新品時よりも劣化時のほうが小さい。すなち、NOx触媒4の温度が変化し
たときの吸着割合の変化量は、新品時よりも劣化時のほうが小さい。
Here, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of the NOx catalyst 4 and the maximum ammonia adsorption amount. A solid line is a value at the time of a new article, and a broken line is a value at the time of deterioration. The lower the temperature of the NOx catalyst 4, the greater the maximum ammonia adsorption amount. In addition, the maximum ammonia adsorption amount is smaller when it is deteriorated than when it is new. The change amount of the maximum ammonia adsorption amount with respect to the change amount of the temperature of the NOx catalyst 4 is smaller at the time of deterioration than when it is new. That is, the amount of change in the adsorption rate when the temperature of the NOx catalyst 4 changes is smaller when the NOx catalyst 4 is deteriorated than when it is new.

そうすると、NOx触媒4の温度が低下したときの補正後浄化率の変化量にも、新品時
と劣化時とで差が現れる。したがって、NOx触媒4の温度が低下したときの補正後浄化
率の変化量に基づいてNOx触媒4の劣化判定を行うことができる。
Then, a difference appears between the amount of change in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 is lowered and when it is new. Therefore, the deterioration determination of the NOx catalyst 4 can be performed based on the amount of change in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases.

図5は、正常なNOx触媒4における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補正後浄化
率の推移を示したタイムチャートである。なお、FからGの期間は、減速によりNOx触
媒4の温度が低下している期間である。アンモニア吸着量における実線は、NOx触媒4
に吸着しているアンモニア量であり、一点鎖線は、最大アンモニア吸着量である。また、吸着割合における実線は、実際の値を示しており、一点鎖線は、基準値、すなわち100%を示している。また、補正後浄化率における実線は、補正前の吸着割合を100%と仮定したときの値である。補正後浄化率における一点鎖線は、浄化率を基準状態に正確に補正したときの値であり、正確な吸着割合で算出した値としても良い。また、正常なNOx
触媒4の補正後浄化率が定常運転時に収束する値としても良い。基準状態に浄化率を正確
に補正したときの補正後浄化率を、補正後浄化率の目標値とする。
FIG. 5 is a time chart showing changes in temperature, ammonia adsorption amount, adsorption ratio, and corrected purification rate in the normal NOx catalyst 4. Note that the period from F to G is a period during which the temperature of the NOx catalyst 4 decreases due to deceleration. The solid line in the amount of adsorbed ammonia shows the NOx catalyst 4
The amount of ammonia adsorbed on the one-dot chain line is the maximum ammonia adsorption amount. Further, the solid line in the adsorption ratio indicates an actual value, and the alternate long and short dash line indicates a reference value, that is, 100%. The solid line in the post-correction purification rate is a value when the pre-correction adsorption rate is assumed to be 100%. The one-dot chain line in the post-correction purification rate is a value when the purification rate is accurately corrected to the reference state, and may be a value calculated with an accurate adsorption rate. Normal NOx
The post-correction purification rate of the catalyst 4 may be a value that converges during steady operation. The corrected purification rate when the purification rate is accurately corrected to the reference state is set as the target value of the corrected purification rate.

図5に示されるように、NOx触媒4の温度が低下したときに、それに従って最大アン
モニア吸着量は上昇するが、それと比較して、NOx触媒4に吸着しているアンモニア量
の上昇度合いは低い。このため、吸着割合は、大きく低下した後に、徐々に上昇して基準値に近づく。ここで、補正後浄化率は、吸着割合を100%と仮定して算出されるため、実際の吸着割合が低下した場合には、この低下分の影響が除去されないまま補正後浄化率が算出される。仮に実際の吸着割合に基づいて浄化率を補正した場合には、低下した吸着割合を基準値まで増加させるように補正が行われるため、補正後浄化率を高める方向に補正が行われる。しかし、吸着割合を100%と仮定した場合には、この補正(補正後浄化率を高める方向の補正)が行なわれないため、吸着割合の低下分の影響を受けて補正後浄化率が低くなる。したがって吸着割合の変化により、補正後浄化率も同様に、目標値から大きく低下した後に徐々に上昇して目標値に近づく。このように、NOx触媒4の温度が
低下するときの補正後浄化率の変化量は比較的大きい。
As shown in FIG. 5, when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases, the maximum ammonia adsorption amount increases accordingly, but the degree of increase in the amount of ammonia adsorbed on the NOx catalyst 4 is lower than that. . For this reason, the adsorption ratio is gradually increased and then gradually increased to approach the reference value. Here, the corrected purification rate is calculated on the assumption that the adsorption rate is 100%. Therefore, when the actual adsorption rate is reduced, the corrected purification rate is calculated without removing the effect of the decrease. The If the purification rate is corrected based on the actual adsorption rate, correction is performed so as to increase the reduced adsorption rate to the reference value, and thus correction is performed in the direction of increasing the corrected purification rate. However, if the adsorption rate is assumed to be 100%, this correction (correction in the direction of increasing the post-correction purification rate) is not performed, so the post-correction purification rate is lowered due to the effect of the decrease in the adsorption rate. . Therefore, due to the change in the adsorption ratio, the post-correction purification rate is also gradually reduced from the target value and then gradually increases to approach the target value. Thus, the amount of change in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases is relatively large.

一方、図6は、劣化したNOx触媒4における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補
正後浄化率の推移を示したタイムチャートである。なお、FからGの期間は、図5に示した期間と同じ期間である。また、補正後浄化率における一点鎖線は、図5の示した一点鎖線と同じ正常なNOx触媒4の目標値を示しており、二点差線は、劣化したNOx触媒4の目標値である。劣化したNOx触媒4の目標値は、劣化したNOx触媒4の浄化率を基準状態に正確に補正したときの値であり、正確な吸着割合で算出した値としても良い。また、劣化したNOx触媒4の補正後浄化率が定常運転時に収束する値としても良い。
On the other hand, FIG. 6 is a time chart showing changes in temperature, ammonia adsorption amount, adsorption ratio, and corrected purification rate in the deteriorated NOx catalyst 4. Note that the period from F to G is the same as the period shown in FIG. Further, the one-dot chain line in the post-correction purification rate indicates the target value of the normal NOx catalyst 4 that is the same as the one-dot chain line shown in FIG. 5, and the two-dot chain line is the target value of the deteriorated NOx catalyst 4. The target value of the deteriorated NOx catalyst 4 is a value when the purification rate of the deteriorated NOx catalyst 4 is accurately corrected to the reference state, and may be a value calculated with an accurate adsorption ratio. Alternatively, the post-correction purification rate of the deteriorated NOx catalyst 4 may be a value that converges during steady operation.

図6に示されるように、NOx触媒4の温度が低下したときに、それに従って最大アン
モニア吸着量は上昇するが、それと比較して、NOx触媒4に吸着しているアンモニア量
の上昇度合いは低い。しかし、このときの最大アンモニア吸着量の上昇の度合い(傾き)及び上昇量は、正常なNOx触媒4と比較して小さい。このため、吸着割合の低下量は、
正常な触媒4と比較して小さくなる。そして、補正後浄化率の低下量も、正常な触媒4より小さくなる。これは、NOx触媒4の劣化の度合いが大きくなるほど、より顕著になる
。このように、NOx触媒4の温度が低下するときの補正後浄化率の変化量は比較的小さ
い。すなわち、NOx触媒4の温度が低下するときの補正後浄化率の変化量が小さいほど
、NOx触媒4の劣化の度合いが大きいと判定することができる。
As shown in FIG. 6, when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases, the maximum ammonia adsorption amount increases accordingly, but the degree of increase in the ammonia amount adsorbed on the NOx catalyst 4 is lower than that. . However, the degree of increase (inclination) and the amount of increase in the maximum ammonia adsorption amount at this time are small compared to the normal NOx catalyst 4. For this reason, the amount of decrease in the adsorption rate is
It becomes smaller compared to the normal catalyst 4. Then, the amount of decrease in the corrected purification rate is also smaller than that of the normal catalyst 4. This becomes more remarkable as the degree of deterioration of the NOx catalyst 4 increases. Thus, the amount of change in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases is relatively small. That is, it can be determined that the degree of deterioration of the NOx catalyst 4 is larger as the amount of change in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 is lower is smaller.

そして本実施例では、NOx触媒4の温度が低下したときの補正後浄化率の低下量が判
定値以下であれば、NOx触媒4は劣化していると判定する。ここで、判定値は、劣化し
ているNOx触媒4における補正後浄化率の低下量の上限値である。この判定値は予め実
験等により求めておく。このようにして、過渡運転時に得られる補正後浄化率に基づいてNOx触媒4の劣化判定を行うことができる。
In this embodiment, if the amount of decrease in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases is equal to or less than the determination value, it is determined that the NOx catalyst 4 has deteriorated. Here, the determination value is the upper limit value of the reduction amount of the post-correction purification rate in the deteriorated NOx catalyst 4. This determination value is obtained in advance by experiments or the like. In this way, it is possible to determine the deterioration of the NOx catalyst 4 based on the corrected purification rate obtained during transient operation.

なお、NOx触媒4の温度が低下する前の補正後浄化率の最大値(前記目標値としても
良い。)と、温度が低下したときの補正後浄化率の最小値との差を、NOx触媒4の温度
が低下したときの補正後浄化率の低下量とすることができる。また、規定期間における補正後浄化率の低下量を、NOx触媒4の温度が低下したときの補正後浄化率の低下量とす
ることもできる。
Note that the difference between the maximum value of the purification rate after correction before the temperature of the NOx catalyst 4 is lowered (or the target value) and the minimum value of the purification rate after correction when the temperature is lowered is the NOx catalyst. 4 can be the amount of decrease in the post-correction purification rate when the temperature decreases. In addition, the amount of decrease in the post-correction purification rate during the specified period can be the amount of decrease in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases.

また、NOx触媒4の温度が低下したときの補正後浄化率の低下率が判定値以下であれ
ば、NOx触媒4は劣化していると判定することもできる。ここで、劣化しているNOx触媒4では、温度低下時の最大アンモニア吸着量の上昇が緩やかであるため、補正後浄化率の低下も緩やかになる。すなわち、補正後浄化率の低下率が小さくなる。なお、この場合の判定値は、劣化しているNOx触媒4における補正後浄化率の低下率の上限値である。
この判定値は予め実験等により求めておく。また、低下率は、単位時間あたりの低下量としても良く、規定期間における低下量としても良い。このようにしても、過渡運転時に得られる補正後浄化率に基づいてNOx触媒4の劣化判定を行うことができる。
Further, if the rate of decrease in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 is reduced is equal to or less than the determination value, it can be determined that the NOx catalyst 4 has deteriorated. Here, in the deteriorated NOx catalyst 4, the increase in the maximum ammonia adsorption amount at the time of the temperature decrease is moderate, so the decrease in the post-correction purification rate is also moderate. That is, the reduction rate of the post-correction purification rate becomes small. Note that the determination value in this case is the upper limit value of the reduction rate of the post-correction purification rate in the deteriorated NOx catalyst 4.
This determination value is obtained in advance by experiments or the like. Further, the reduction rate may be a reduction amount per unit time or may be a reduction amount in a specified period. Even in this case, it is possible to determine the deterioration of the NOx catalyst 4 based on the corrected purification rate obtained during the transient operation.

また、本実施例では、NOx触媒4の劣化の度合いを算出した後に、該NOx触媒4の劣化の度合いに応じて噴射弁5からの還元剤添加量を補正しても良い。ここで、補正後浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御することも考えられる。しかし、補正後浄化率が正確な値を示していない場合には、還元剤添加量も適切にはならない。また、フィードバック制御では、吸着割合が収束するまでに時間がかかる。   In this embodiment, after the degree of deterioration of the NOx catalyst 4 is calculated, the reducing agent addition amount from the injection valve 5 may be corrected according to the degree of deterioration of the NOx catalyst 4. Here, it is also conceivable to perform feedback control of the reducing agent addition amount based on the corrected purification rate. However, when the post-correction purification rate does not show an accurate value, the reducing agent addition amount is not appropriate. In feedback control, it takes time until the adsorption ratio converges.

一方、NOx触媒4の温度低下時には、最大アンモニア吸着量が増加するため、NOx触媒4に還元剤を添加して速やかに吸着量を増加させれば、浄化率を速やかに高めることができる。   On the other hand, when the temperature of the NOx catalyst 4 is lowered, the maximum ammonia adsorption amount increases. Therefore, if the reducing agent is added to the NOx catalyst 4 and the adsorption amount is rapidly increased, the purification rate can be quickly increased.

そこで、本実施例では、NOx触媒4の劣化判定を行った後、NOx触媒4の温度や還元剤添加量、浄化率などの吸着割合の増減に影響を与える物理量と、吸着割合の変化量及び変化している期間と、の関係を学習する。そして、吸着割合が変化したときに、学習した関係に従って吸着割合の変化量を予測して還元剤添加量を調節する。すなわち、還元剤添加量のフィードフォアード制御を行う。これにより、吸着割合を速やかに上昇させて収束させることができる。なお、吸着割合の変化量及び変化している期間は、補正後浄化率の変化量及び変化している期間と相関関係があるため、この補正後浄化率の変化量及び変化している期間を用いることができる。そして、たとえば、吸着割合の変化量の予測値が大きいほど、還元剤添加量を増加させる。   Therefore, in this embodiment, after determining the deterioration of the NOx catalyst 4, a physical quantity that affects the increase / decrease in the adsorption ratio, such as the temperature of the NOx catalyst 4, the amount of reducing agent added, the purification rate, the amount of change in the adsorption ratio, Learn the relationship between changing periods. Then, when the adsorption ratio changes, the amount of change in the adsorption ratio is predicted according to the learned relationship, and the reducing agent addition amount is adjusted. That is, feedforward control of the reducing agent addition amount is performed. Thereby, an adsorption | suction ratio can be raised rapidly and it can be made to converge. The amount of change in the adsorption ratio and the period of change are correlated with the amount of change in the corrected purification rate and the period of change. Can be used. For example, as the predicted value of the change amount of the adsorption ratio is larger, the reducing agent addition amount is increased.

このようにして、吸着割合が変化したときに、吸着割合の変化量を予測し、この予測値に基づいて、還元剤添加量を予め調節しておくことができるので、浄化率に基づいたフィードバック制御と比較して、吸着割合を速やかに上昇させると共にNOx触媒4で反応せ
ずに通過するアンモニア量を減少させることができる。
In this way, when the adsorption ratio changes, the amount of change in the adsorption ratio can be predicted, and the reducing agent addition amount can be adjusted in advance based on this predicted value, so feedback based on the purification rate Compared with the control, the adsorption rate can be quickly increased and the amount of ammonia passing without reacting with the NOx catalyst 4 can be reduced.

図7は、NOx触媒4の温度、アンモニア吸着量、吸着割合、浄化率の推移を示したタ
イムチャートである。アンモニア吸着量における実線は、還元剤添加量を本実施例に係るフィードフォアード制御した場合のアンモニア吸着量であり、破線は、浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御した場合のアンモニア吸着量であり、一点鎖線は、最大アンモニア吸着量である。また、吸着割合における一点鎖線は、基準値、すなわち100%を示しており、実線は、還元剤添加量を本実施例に係るフィードフォアード制御した場合の吸着割合であり、破線は、浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御した場合の吸着割合である。また、浄化率における一点鎖線は、目標値を示しており、実線は、還元剤添加量を本実施例に係るフィードフォアード制御した場合の浄化率であり、破線は、浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御した場合の浄化率である。
FIG. 7 is a time chart showing the transition of the temperature, the ammonia adsorption amount, the adsorption ratio, and the purification rate of the NOx catalyst 4. The solid line in the ammonia adsorption amount is the ammonia adsorption amount when the reducing agent addition amount is feedforward-controlled according to this embodiment, and the broken line is the ammonia adsorption amount when the reducing agent addition amount is feedback-controlled based on the purification rate. The alternate long and short dash line is the maximum ammonia adsorption amount. In addition, the alternate long and short dash line in the adsorption ratio indicates the reference value, that is, 100%, the solid line is the adsorption ratio when the feed amount of the reducing agent added according to the present embodiment is controlled, and the broken line indicates the purification rate. This is the adsorption ratio when the amount of reducing agent added is feedback controlled. The alternate long and short dash line in the purification rate indicates the target value, the solid line is the purification rate when the feed amount of the reducing agent is controlled according to this embodiment, and the broken line is the reducing agent based on the purification rate. This is the purification rate when the addition amount is feedback controlled.

図7に示されるように、NOx触媒4の温度が低下したときに、それに従って最大吸着
量は上昇するが、それと比較して、還元剤添加量をフィードバック制御した場合のアンモニア吸着量の上昇度合いは低い。一方、還元剤添加量をフィードフォアード制御した場合のアンモニア吸着量の上昇度合いは、還元剤添加量をフィードバック制御した場合のアンモニア吸着量の上昇度合いと比較して高くなる。すなわち、還元剤添加量をフィードフォアードした場合には、NOx触媒4の温度の低下に従って、還元剤添加量をより増加させ
ることにより、アンモニア吸着量を急上昇させている。これにより、吸着割合も、フィードフォアード制御したほうが、フィードバック制御したときよりも、速やかに上昇する。このため、浄化率もフィードフォアード制御したほうが、フィードバック制御したときよりも、速やかに上昇する。
As shown in FIG. 7, when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases, the maximum adsorption amount increases accordingly, but compared with that, the degree of increase in the ammonia adsorption amount when the reducing agent addition amount is feedback-controlled. Is low. On the other hand, the increase degree of the ammonia adsorption amount when the reducing agent addition amount is feedforward-controlled is higher than the increase degree of the ammonia adsorption amount when the reducing agent addition amount is feedback controlled. That is, when the reducing agent addition amount is fed forward, the ammonia adsorption amount is rapidly increased by increasing the reducing agent addition amount as the temperature of the NOx catalyst 4 decreases. As a result, the adsorption ratio also increases more quickly when the feedforward control is performed than when the feedback control is performed. For this reason, the purification rate also increases more quickly when the feedforward control is performed than when the feedback control is performed.

このようにして、フィードフォアード制御により還元剤添加量を調節することで、浄化率によるフィードバック制御よりも浄化率を速やかに高めることができ、且つアンモニアが触媒4を通過することを抑制できる。   In this way, by adjusting the amount of reducing agent added by feedforward control, the purification rate can be increased more quickly than feedback control by the purification rate, and ammonia can be prevented from passing through the catalyst 4.

図8は、本実施例に係るNOx触媒4の劣化判定のフローを示したフローチャートであ
る。本ルーチンはECU10により所定の時間毎に繰り返し実行される。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow for determining deterioration of the NOx catalyst 4 according to this embodiment. This routine is repeatedly executed by the ECU 10 every predetermined time.

ステップS101では、NOx触媒4の劣化を判定する条件が成立しているか否か判定
される。この条件は、NOx触媒4の劣化判定を正確に行うために必要となる条件である
。例えば、内燃機関1の運転状態(たとえば機関回転数及び機関負荷)が所定の範囲内にあり、且つNOx触媒4の温度が所定の範囲内にあるか否か判定される。ステップS10
1で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、否定判定がなされた場合にはステップS110へ進む。
In step S101, it is determined whether a condition for determining deterioration of the NOx catalyst 4 is satisfied. This condition is a condition necessary for accurately determining the deterioration of the NOx catalyst 4. For example, it is determined whether the operating state (for example, engine speed and engine load) of the internal combustion engine 1 is within a predetermined range and the temperature of the NOx catalyst 4 is within a predetermined range. Step S10
When an affirmative determination is made at 1, the process proceeds to step S102, and when a negative determination is made, the process proceeds to step S110.

ステップS102では、補正後浄化率が算出される。まず、第1NOxセンサ7及び第
2NOxセンサ8により得られるNOx濃度に基づいて、浄化率を算出する。第1NOxセ
ンサ7により得られるNOx濃度を上流NOx濃度とし、第2NOxセンサ8により得られ
るNOx濃度を下流NOx濃度とすると、浄化率は以下の式により算出できる。
浄化率=(上流NOx濃度−下流NOx濃度)/(上流NOx濃度)
なお、夫々のセンサにより得られるNOx濃度から単位時間当たりに夫々のセンサを通
過するNOx量を算出し、該NOx量を用いて浄化率を算出しても良い。
In step S102, the corrected purification rate is calculated. First, the purification rate is calculated based on the NOx concentration obtained by the first NOx sensor 7 and the second NOx sensor 8. If the NOx concentration obtained by the first NOx sensor 7 is the upstream NOx concentration and the NOx concentration obtained by the second NOx sensor 8 is the downstream NOx concentration, the purification rate can be calculated by the following equation.
Purification rate = (Upstream NOx concentration−Downstream NOx concentration) / (Upstream NOx concentration)
Note that the NOx amount passing through each sensor per unit time may be calculated from the NOx concentration obtained by each sensor, and the purification rate may be calculated using the NOx amount.

この浄化率を、温度センサ9により得られる温度と、NO比率に基づいて補正して補正後浄化率を算出する。NO比率は、機関回転数、燃料量(機関負荷としても良い)、燃焼温度等に基づいて推定することができる。この推定には周知の技術を用いることができるため、説明を省略する。 This purification rate is corrected based on the temperature obtained by the temperature sensor 9 and the NO 2 ratio, and the corrected purification rate is calculated. The NO 2 ratio can be estimated based on the engine speed, the amount of fuel (which may be an engine load), the combustion temperature, and the like. Since a well-known technique can be used for this estimation, description is abbreviate | omitted.

温度センサ9により得られる温度及びNO比率と、浄化率の補正値との関係は、予め実験等により求めてマップ化し、ECU10に記憶させておく。なお、本実施例においては、ステップS102において浄化率を算出するECU10が、本発明における浄化率算出手段に相当し、ステップS102において補正後浄化率を算出するECU10が、本発明における浄化率補正手段に相当する。 The relationship between the temperature and NO 2 ratio obtained by the temperature sensor 9 and the correction value of the purification rate is obtained in advance through experiments or the like, mapped, and stored in the ECU 10. In this embodiment, the ECU 10 that calculates the purification rate in step S102 corresponds to the purification rate calculation means in the present invention, and the ECU 10 that calculates the corrected purification rate in step S102 is the purification rate correction means in the present invention. It corresponds to.

ステップS103では、規定期間内に吸着割合が規定値以上変化したか否か判定される。本ステップでは、NOx触媒4の温度が低下する過渡時であるか否か判定すると共に、
NOx触媒4の劣化判定を行うことができるほどNOx触媒4の温度が低下したか否か判定している。本ステップにおける規定期間及び規定値は、最適値を予め実験等により求めておく。ステップS103で肯定判定がなされた場合にはステップS104へ進み、否定判定がなされた場合にはステップS107へ進む。
In step S103, it is determined whether or not the adsorption ratio has changed by a specified value or more within a specified period. In this step, it is determined whether or not it is a transient time when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases,
It is determined whether or not the temperature of the NOx catalyst 4 has decreased so that the deterioration determination of the NOx catalyst 4 can be performed. For the specified period and specified value in this step, optimum values are obtained in advance through experiments or the like. If an affirmative determination is made in step S103, the process proceeds to step S104, and if a negative determination is made, the process proceeds to step S107.

ステップS104では、補正後浄化率の変化量が判定値よりも大きいか否か判定される。この変化量は、たとえば、補正後浄化率の最大値と最小値との差としても良い。この最大値は、浄化率の目標値としても良い。判定値は、劣化しているNOx触媒4における補
正後浄化率の変化量の上限値である。この判定値は予め実験等により求めておく。なお、本実施例ではステップS104を処理するECU10が、本発明における判定手段に相当する。
In step S104, it is determined whether the amount of change in the corrected purification rate is greater than a determination value. This amount of change may be, for example, the difference between the maximum value and the minimum value of the post-correction purification rate. This maximum value may be the target value of the purification rate. The determination value is the upper limit value of the amount of change in the post-correction purification rate in the deteriorated NOx catalyst 4. This determination value is obtained in advance by experiments or the like. In this embodiment, the ECU 10 that processes step S104 corresponds to the determination means in the present invention.

ステップS104で肯定判定がなされた場合には、ステップS105へ進んで、NOx
触媒4は正常であると判定される。一方、ステップS104で否定判定がなされた場合に
は、ステップS106へ進んで、NOx触媒4は劣化していると判定される。ここで、正
常とは、劣化の度合いが許容できる限度を超えていないことを意味する。また、劣化しているとは、劣化の度合いが許容できる限度を超えていることを意味する。
If an affirmative determination is made in step S104, the process proceeds to step S105, where NOx
It is determined that the catalyst 4 is normal. On the other hand, if a negative determination is made in step S104, the process proceeds to step S106, where it is determined that the NOx catalyst 4 has deteriorated. Here, normal means that the degree of deterioration does not exceed an allowable limit. Deteriorating means that the degree of deterioration exceeds an allowable limit.

ステップS107では、補正後浄化率が閾値よりも高いか否か判定される。本ステップは、吸着割合があまり変化していないときに実行されるため、補正後浄化率は正確な値を示しているといえる。このため、補正後浄化率の値をそのまま用いてNOx触媒4の劣化
判定を行う。この場合、NOx触媒4の劣化の度合いが大きいほど、補正後浄化率は低く
なる。なお、閾値は、NOx触媒4が劣化しているときの補正後浄化率の上限値である。
In step S107, it is determined whether the corrected purification rate is higher than a threshold value. Since this step is executed when the adsorption ratio does not change much, it can be said that the corrected purification rate shows an accurate value. Therefore, the deterioration determination of the NOx catalyst 4 is performed using the corrected purification rate value as it is. In this case, the greater the degree of deterioration of the NOx catalyst 4, the lower the corrected purification rate. The threshold value is an upper limit value of the post-correction purification rate when the NOx catalyst 4 is deteriorated.

ステップS107で肯定判定がなされた場合には、ステップS108へ進んで、NOx
触媒4は正常であると判定される。一方、ステップS107で否定判定がなされた場合には、ステップS109へ進んで、NOx触媒4は劣化していると判定される。
If an affirmative determination is made in step S107, the process proceeds to step S108 and NOx
It is determined that the catalyst 4 is normal. On the other hand, if a negative determination is made in step S107, the process proceeds to step S109, where it is determined that the NOx catalyst 4 has deteriorated.

ステップS110では、NOx触媒4の温度や還元剤添加量、浄化率などの吸着割合の
増減に影響を与える物理量と、吸着割合の変化量及び変化している期間と、の関係の記憶(学習)が完了したか否か判定される。ステップS110で肯定判定がなされた場合にはステップS111へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
In step S110, storage (learning) of the relationship between the physical quantity that affects the increase / decrease in the adsorption ratio such as the temperature of the NOx catalyst 4, the reducing agent addition amount, the purification rate, the amount of change in the adsorption ratio and the changing period. It is determined whether or not is completed. If an affirmative determination is made in step S110, the process proceeds to step S111. If a negative determination is made, this routine is terminated.

ステップS111では、吸着割合が変化したか否か判定される。すなわち、本実施例に係る還元剤添加量のフィードフォアード制御を行い得る状態であるか否か判定される。ステップS111で肯定判定がなされた場合にはステップS112へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。   In step S111, it is determined whether the adsorption ratio has changed. That is, it is determined whether or not the feedforward control of the reducing agent addition amount according to the present embodiment can be performed. If an affirmative determination is made in step S111, the process proceeds to step S112, and if a negative determination is made, this routine is terminated.

ステップS112では、ステップS110の学習結果に基づいて、還元剤添加量を増減させる。   In step S112, the reducing agent addition amount is increased or decreased based on the learning result in step S110.

以上説明したように本実施例によれば、NOx触媒4の温度低下時における補正後浄化
率の変化量に基づいて、NOx触媒4の劣化判定を行うことができる。これにより、過渡
運転時であってもNOx触媒4の劣化判定が可能となる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to determine the deterioration of the NOx catalyst 4 based on the amount of change in the post-correction purification rate when the temperature of the NOx catalyst 4 decreases. This makes it possible to determine the deterioration of the NOx catalyst 4 even during transient operation.

また、NOx触媒4の劣化の度合いに応じて還元剤添加量をフィードフォアード制御で
きるため、浄化率を高めると共に還元剤がNOx触媒4を通過することを抑制できる。
In addition, since the amount of addition of the reducing agent can be feedforward controlled in accordance with the degree of deterioration of the NOx catalyst 4, it is possible to increase the purification rate and suppress the reducing agent from passing through the NOx catalyst 4.

1 内燃機関
2 排気通路
4 選択還元型NOx触媒
5 噴射弁
7 第1NOxセンサ
8 第2NOxセンサ
9 温度センサ
10 ECU
11 アクセルペダル
12 アクセル開度センサ
13 クランクポジションセンサ
1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 4 Selective reduction type NOx catalyst 5 Injection valve 7 First NOx sensor 8 Second NOx sensor 9 Temperature sensor 10 ECU
11 Accelerator pedal 12 Accelerator opening sensor 13 Crank position sensor

Claims (2)

内燃機関の排気通路に設けられ還元剤により選択的にNOxを還元する選択還元型NOx触媒と、
前記選択還元型NOx触媒よりも上流の排気中へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記選択還元型NOx触媒よりも上流の排気中のNOx濃度を検知する上流側検知手段と、
前記選択還元型NOx触媒よりも下流の排気中のNOx濃度を検知する下流側検知手段と、
前記選択還元型NOx触媒の温度を検知する温度検知手段と、
を備えた内燃機関の触媒劣化判定装置において、
前記上流側検知手段及び前記下流側検知手段により検知されるNOx濃度に基づいて前
記選択還元型NOx触媒におけるNOxの浄化率を算出する浄化率算出手段と、
前記選択還元型NOx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量に対する該選択還元型NOx触媒が吸着しているアンモニア量の割合を所定の値と仮定して、前記浄化率を所定の基準状態における値に補正する浄化率補正手段と、
前記温度検知手段により検知される温度が低下しているときの前記浄化率補正手段により補正された後の浄化率である補正後浄化率に基づいて、前記選択還元型NOx触媒の劣
化判定を行う判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の触媒劣化判定装置。
A selective reduction type NOx catalyst that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and selectively reduces NOx by a reducing agent;
Reducing agent supply means for supplying a reducing agent into the exhaust gas upstream of the selective reduction type NOx catalyst;
Upstream detection means for detecting the NOx concentration in the exhaust upstream from the selective reduction type NOx catalyst;
Downstream detection means for detecting the NOx concentration in the exhaust downstream of the selective reduction type NOx catalyst;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the selective reduction type NOx catalyst;
In the internal combustion engine catalyst deterioration determination device provided with
A purification rate calculation means for calculating a NOx purification rate in the selective reduction type NOx catalyst based on the NOx concentration detected by the upstream detection means and the downstream detection means;
Assuming that the ratio of the ammonia amount adsorbed by the selective reduction NOx catalyst to the ammonia amount that can be adsorbed to the maximum by the selective reduction NOx catalyst is a predetermined value, the purification rate is set to a value in a predetermined reference state. Purification rate correction means for correcting,
Deterioration determination of the selective reduction type NOx catalyst is performed based on a post-correction purification rate that is a purification rate after being corrected by the purification rate correction unit when the temperature detected by the temperature detection unit is decreasing. A determination means;
An apparatus for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine, comprising:
前記判定手段は、前記補正後浄化率の低下量が、前記選択還元型NOx触媒が正常であ
るかまたは劣化しているかを判定するための判定値以下の場合に、前記選択還元型NOx
触媒が劣化していると判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
The determination means, when the amount of decrease in the corrected purification rate is equal to or less than a determination value for determining whether the selective reduction NOx catalyst is normal or deteriorated, the selective reduction NOx
2. The catalyst deterioration determination apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that the catalyst has deteriorated.
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