JP2012036837A - Diagnostic device for exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、尿素水の添加によりエンジンの排気を浄化する排気浄化装置において尿素水の濃度を診断する診断装置に関する。 The present invention relates to a diagnostic device for diagnosing the concentration of urea water in an exhaust purification device that purifies engine exhaust by adding urea water.
従来、車両の排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を除去するための触媒として尿素添加型の選択還元触媒〔尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒〕を用いた排気浄化システムが知られている。すなわち、選択還元触媒の上流側の排気通路内に還元剤としての尿素水溶液を噴射し、尿素の加水分解によりアンモニア(NH3)を生成してNOxをNH3で窒素及び水に還元するものである。選択還元触媒を用いたシステムは、ディーゼルエンジンの排気のように酸素濃度が比較的高い雰囲気下や低温時におけるNOxの浄化に有効である。 Conventionally, an exhaust purification system using a urea addition type selective reduction catalyst (urea SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst) as a catalyst for removing nitrogen oxide (NOx) contained in vehicle exhaust gas has been known. Yes. That is, an aqueous urea solution as a reducing agent is injected into the exhaust passage upstream of the selective reduction catalyst, ammonia (NH 3 ) is generated by hydrolysis of urea, and NOx is reduced to nitrogen and water with NH 3. is there. A system using a selective reduction catalyst is effective for purifying NOx in an atmosphere having a relatively high oxygen concentration, such as exhaust from a diesel engine, or at a low temperature.
一般的な尿素SCRシステムでは、エンジンから排出されるNOx量に対して当量比が1となる量の尿素水が供給される。一方、尿素水の加水分解によって生成されるNH3量は尿素水の濃度に依存するため、尿素水の濃度が正規の濃度よりも薄い場合には、意図したNOx量を浄化することができなくなる。そこで、尿素水を貯留するタンクに尿素水の濃度を確認するためのユリア識別センサを併設したシステムが開発されている。しかし、このようなユリア識別センサは高価であり、システム全体のコストが嵩むという課題がある。 In a general urea SCR system, an amount of urea water having an equivalent ratio of 1 with respect to the amount of NOx discharged from the engine is supplied. On the other hand, the amount of NH 3 produced by hydrolysis of urea water depends on the concentration of urea water, so if the concentration of urea water is lower than the normal concentration, the intended amount of NOx cannot be purified. . Thus, a system has been developed in which a urea identification sensor for confirming the concentration of urea water is provided in a tank for storing urea water. However, such a urea identification sensor is expensive, and there is a problem that the cost of the entire system increases.
このような課題に対し、ユリア識別センサの代わりにNOxセンサを用いて尿素水の濃度を確認する技術が提案されている。例えば、特許文献1には、NOxセンサで検出されたNOx濃度に基づいてNOx浄化率を算出し、このNOx浄化率が尿素水の補充後に低下した場合に、尿素水タンク内の尿素水濃度が低下したと推定する技術が開示されている。この技術では、尿素水タンクに併設されたレベルセンサを用いて、尿素水の残量や補充の有無を判断している。
In order to solve such a problem, a technique for confirming the concentration of urea water using a NOx sensor instead of a urea identification sensor has been proposed. For example, in
しかしながら、NOx浄化率が低下する原因が尿素水濃度の低下のみであるとは限らない。例えば、触媒の劣化によってNOx浄化率が低下することも考えられる。したがって、特許文献1に記載されたような従来の技術では、尿素水濃度が低下したとの推定の信頼性に乏しく、NOx浄化率が低下した真の原因を把握することが難しいという課題がある。また、そのような触媒の劣化と尿素水濃度の低下との識別も困難である。
また、特許文献1の技術では、尿素水タンクにレベルセンサを設ける必要があるため、ユリア識別センサを省略したとしても却ってコストが上昇するおそれがある。
However, the cause of the decrease in the NOx purification rate is not always the decrease in the urea water concentration. For example, the NOx purification rate may decrease due to catalyst deterioration. Therefore, in the conventional technique as described in
Moreover, in the technique of
本件は上記のような課題に鑑み創案されたもので、尿素水濃度の低下を正しく診断するとともに、触媒の劣化と尿素水濃度の低下とを識別することができるようにした排気浄化装置の診断装置を提供することを目的とする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
This case has been devised in view of the above problems, and it is possible to correctly diagnose a decrease in urea water concentration and to diagnose exhaust gas purification devices that can distinguish between catalyst deterioration and urea water concentration decrease. An object is to provide an apparatus.
The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.
(1)ここで開示する排気浄化装置の診断装置は、エンジンの排気通路に設けられ、排気中の成分に対する酸化能を持つ酸化触媒と、前記酸化触媒よりも下流側に設けられ、排気中に尿素水を添加する尿素水添加装置と、前記尿素水添加装置よりも下流側に設けられ、排気中の窒素酸化物を窒素に還元する選択還元触媒と、を備えた尿素SCRシステムに適用される。
上記のシステムにおいて、前記選択還元触媒よりも下流側で前記窒素酸化物の濃度を検出する排気センサと、前記酸化触媒の下流の排気中に含まれる一酸化窒素の物質量に対する二酸化窒素の物質量の比を検出する比率検出手段と、を備える。
また、前記比率検出手段で検出された前記比、及び、前記排気センサで検出された前記窒素酸化物の濃度に基づき、前記尿素水添加装置から添加された前記尿素水の濃度が適正であるか否かを判定する判定手段を備える。
(1) A diagnostic device for an exhaust emission control device disclosed herein is provided in an exhaust passage of an engine, has an oxidation catalyst having an oxidizing ability for components in exhaust, and is provided downstream of the oxidation catalyst. Applied to a urea SCR system provided with a urea water addition device for adding urea water, and a selective reduction catalyst that is provided downstream of the urea water addition device and reduces nitrogen oxides in exhaust to nitrogen .
In the above system, an exhaust sensor that detects the concentration of the nitrogen oxide downstream of the selective reduction catalyst, and a nitrogen dioxide substance amount relative to a nitrogen monoxide substance amount contained in the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst And ratio detecting means for detecting the ratio of
Whether the concentration of the urea water added from the urea water addition device is appropriate based on the ratio detected by the ratio detection unit and the concentration of the nitrogen oxide detected by the exhaust sensor. A determination means for determining whether or not is provided.
ここでいう個数の比率とはモル比(単位体積あたりの分子の数の比)であり、これはモル分率(濃度)の比に一致する。
なお、比率検出手段が、前記酸化触媒の下流の排気中に含まれる窒素酸化物(一酸化窒素及び二酸化窒素の総体)の物質量に対する二酸化窒素の物質量の比を検出する構成としてもよい。
The number ratio here is a molar ratio (ratio of the number of molecules per unit volume), which corresponds to the molar fraction (concentration) ratio.
The ratio detection means may be configured to detect the ratio of the amount of nitrogen dioxide to the amount of nitrogen oxide (total of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide) contained in the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst.
(2)また、前記判定手段は、前記比率検出手段で検出された前記比がほぼ一対一であり、かつ、前記尿素水添加装置から前記尿素水が添加され、かつ、前記排気センサで検出された前記窒素酸化物の濃度が所定濃度未満であるときに、前記尿素水の濃度が適正であると判定する。
この場合、一酸化窒素のモル数と二酸化窒素のモル数がほぼ同数であることが、前記尿素水の濃度が適正であると判定されるための条件となる。また、前記窒素酸化物の所定濃度とは、0に近い微小な濃度である。
一酸化窒素と二酸化窒素との個数の比がほぼ一対一である環境では、他の環境と比較して選択還元触媒での窒素酸化物の還元反応が促進され、窒素酸化物の浄化率が向上し、さらに選択還元触媒の劣化の影響を受けにくくなる。
(2) In the determination unit, the ratio detected by the ratio detection unit is approximately one-to-one, the urea water is added from the urea water addition device, and is detected by the exhaust sensor. When the concentration of the nitrogen oxide is less than a predetermined concentration, it is determined that the concentration of the urea water is appropriate.
In this case, it is a condition for determining that the concentration of the urea water is appropriate that the number of moles of nitric oxide and the number of moles of nitrogen dioxide are substantially the same. The predetermined concentration of nitrogen oxide is a minute concentration close to zero.
In an environment where the ratio of the number of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide is almost one-to-one, the reduction reaction of nitrogen oxides in the selective reduction catalyst is promoted and the nitrogen oxide purification rate is improved compared to other environments. In addition, it is less susceptible to the deterioration of the selective reduction catalyst.
(3)また、前記比率検出手段が、前記酸化触媒の内部の排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が所定の熱解離温度(NO2→NO熱解離温度)であるときに前記比がほぼ一対一であることを検出することが好ましい。
(4)なお、前記熱解離温度が350〜450℃の範囲の温度であることが好ましい。
(3) The ratio detection means includes exhaust temperature estimation means for estimating the exhaust temperature inside the oxidation catalyst, and the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means is a predetermined thermal dissociation temperature (NO It is preferable to detect that the ratio is approximately one to one when 2 → NO thermal dissociation temperature.
(4) The thermal dissociation temperature is preferably in the range of 350 to 450 ° C.
(5)また、前記酸化触媒の内部の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記酸化触媒の内部の排気圧を検出する排気圧検出手段とを備え、前記比率検出手段が、前記酸素濃度,前記排気圧及び前記排気温度に基づき、前記熱解離温度を演算することが好ましい。
(6)また、前記比率検出手段は、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が、前記熱解離温度よりも高温である状態から低下して前記熱解離温度になったときに、前記比がほぼ一対一であることを検出することが好ましい。
(5) The apparatus further comprises oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration inside the oxidation catalyst and exhaust pressure detection means for detecting the exhaust pressure inside the oxidation catalyst, wherein the ratio detection means comprises the oxygen concentration The thermal dissociation temperature is preferably calculated based on the exhaust pressure and the exhaust temperature.
(6) Further, the ratio detection means, when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means falls from the state higher than the thermal dissociation temperature to become the thermal dissociation temperature, It is preferable to detect that the ratio is approximately one to one.
(7)また、前記酸化触媒よりも下流側かつ前記選択還元触媒よりも上流側に設けられ、排気中に含まれるパティキュレートを捕集するとともに、捕集した前記パティキュレートを燃焼させる触媒フィルタを備える。
前記比率検出手段は、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が、前記触媒フィルタでの前記パティキュレートの燃焼温度以上となった状態から低下して前記熱解離温度になったときに、前記比がほぼ一対一であることを検出する。
つまり、触媒フィルタの再生制御の直後に尿素水濃度の判定が実施される。
(8)なお、前記判定手段による判定の結果を乗員に報知する報知手段を備えることが好ましい。
(7) A catalyst filter provided downstream of the oxidation catalyst and upstream of the selective reduction catalyst for collecting particulates contained in exhaust gas and burning the collected particulates. Prepare.
When the exhaust gas temperature estimated by the exhaust gas temperature estimating unit decreases from the state where the exhaust gas temperature is equal to or higher than the combustion temperature of the particulates in the catalytic filter and reaches the thermal dissociation temperature, Detect that the ratio is approximately one to one.
That is, the determination of the urea water concentration is performed immediately after the regeneration control of the catalyst filter.
(8) In addition, it is preferable to provide the alerting | reporting means which alert | reports the result of determination by the said determination means to a passenger | crew.
(1)開示の排気浄化装置の診断装置によれば、排気成分比を把握することによって尿素水の濃度が適正であるか否かを判定するための環境を特定することができ、尿素水濃度の低下を正しく診断することができる。また、触媒の劣化に依らない環境で尿素水濃度の低下を診断することができ、すなわち触媒の劣化と尿素水濃度の低下とを識別することができる。
また、尿素水の成分や濃度を検出するためのセンサが不要であり、排気システムの構成の簡素化が可能となる。さらに、本来は窒素酸化物の濃度を検出するための排気センサに、尿素の濃度判定要のセンサとしての機能を付与することができ、排気浄化システムのコストを低減させることができる。
(1) According to the disclosed exhaust gas purifying apparatus diagnosis apparatus, it is possible to identify an environment for determining whether or not the concentration of urea water is appropriate by grasping the exhaust gas component ratio. Can be correctly diagnosed. Further, it is possible to diagnose a decrease in urea water concentration in an environment that does not depend on catalyst deterioration, that is, it is possible to distinguish between catalyst deterioration and urea water concentration decrease.
Further, a sensor for detecting the component and concentration of urea water is not necessary, and the configuration of the exhaust system can be simplified. Furthermore, the exhaust sensor that originally detects the concentration of nitrogen oxides can be given a function as a sensor for determining the concentration of urea, and the cost of the exhaust purification system can be reduced.
(2)窒素酸化物が還元されやすい環境下での判定により、尿素水の濃度が不適正である(尿素水の濃度が薄い)ことを確実に把握することができ、尿素水濃度の判定精度を向上させることができる。また、例えば二酸化窒素を生成する酸化触媒が劣化したとしてもその影響を受けない温度域での窒素酸化物の還元反応を観察することにより、酸化触媒の劣化と尿素水濃度の低下とを識別することができる。 (2) The determination in an environment where nitrogen oxides are likely to be reduced makes it possible to reliably grasp that the concentration of urea water is inappropriate (the concentration of urea water is low), and the determination accuracy of the urea water concentration Can be improved. Also, for example, by observing the reduction reaction of nitrogen oxides in a temperature range that is not affected even if the oxidation catalyst that generates nitrogen dioxide deteriorates, the deterioration of the oxidation catalyst and the decrease in urea water concentration are discriminated. be able to.
(3)NO2→NO熱解離温度に基づく比率の推定により、窒素酸化物が還元されやすい環境下であることを容易かつ正確に把握することが可能となり、尿素水濃度の判定精度をより向上させることができる。
(4)一酸化窒素及び二酸化窒素の比がほぼ一対一となる環境を簡便に把握することができ、制御構成を簡素化することができる。
(3) By estimating the ratio based on the NO 2 → NO thermal dissociation temperature, it is possible to easily and accurately grasp the environment in which nitrogen oxides are likely to be reduced, and the determination accuracy of urea water concentration is further improved. Can be made.
(4) It is possible to easily grasp an environment in which the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide is approximately one to one, and the control configuration can be simplified.
(5)酸素濃度,排気圧及び排気温度を用いることで、正確に熱解離温度を演算することができ、一酸化窒素及び二酸化窒素の比がほぼ一対一となる環境を正確に把握することが可能となる。これにより、尿素水濃度の判定精度をさらに向上させることができる。
(6)排気温度の低下時のみを判定制御の対象とすることで、熱解離温度を正確に推定することが可能となる。
(5) By using oxygen concentration, exhaust pressure and exhaust temperature, the thermal dissociation temperature can be calculated accurately, and the environment in which the ratio of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide is almost one to one can be accurately grasped. It becomes possible. Thereby, the determination accuracy of the urea water concentration can be further improved.
(6) By making the target of determination control only when the exhaust gas temperature decreases, the thermal dissociation temperature can be accurately estimated.
(7)尿素水濃度の判定の直前に触媒フィルタ上のパティキュレートを燃焼させることにより、選択還元触媒よりも上流側での窒素酸化物が消費されない状態で尿素水濃度を判定することができ、判定精度をさらに向上させることができる。また、触媒フィルタの再生制御により、選択還元触媒上に吸着されていたアンモニアを消費させることができるため、尿素水濃度のみの影響を観察することができ、尿素水濃度の判定精度をさらに向上させることができる。
(8)尿素水濃度が適正でないと判定されたときにその旨を乗員に報知することで、メンテナンスや尿素水の交換を促すことができる。
(7) By burning the particulates on the catalyst filter immediately before the determination of the urea water concentration, it is possible to determine the urea water concentration without consuming nitrogen oxides upstream of the selective reduction catalyst, The determination accuracy can be further improved. In addition, since the ammonia adsorbed on the selective reduction catalyst can be consumed by the regeneration control of the catalyst filter, the influence of only the urea water concentration can be observed, and the determination accuracy of the urea water concentration is further improved. be able to.
(8) When it is determined that the urea water concentration is not appropriate, a notification to that effect is given to the occupant, thereby prompting maintenance or replacement of the urea water.
以下、図面を参照して開示の排気浄化装置の診断装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。 Hereinafter, a diagnostic device for an exhaust emission control device will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.
[1.構成]
[1−1.全体構成]
本実施形態の排気浄化装置の診断装置10は、図1に例示する車両の吸排気システムに適用されている。図1中のエンジン20は軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、このエンジン20には排気通路16及び吸気通路17が接続される。エンジン20の各気筒の燃焼室には吸気通路17を介して吸気が導入され、燃焼後の排気は排気通路16を介して外部へ排出される。
[1. Constitution]
[1-1. overall structure]
The exhaust gas purifying
排気通路16には排気の流れの上流側から順に、ターボチャージャー18,DPF(Diesel Particulate Filter)装置1及びSCR(Selective Catalytic Reduction)装置4が介装される。DPF装置1は連続再生式の濾過装置であり、SCR装置4は排気中に含まれるNOxを除去するための浄化装置である。
A
ターボチャージャー18は、排気通路16及び吸気通路17のそれぞれを跨ぐように介装された過給器であり、排気通路16を流通する排気の排気圧でタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサを駆動することにより、吸気通路17からの吸気を圧縮してエンジン20への過給を行う。
The
排気通路16上におけるDPF装置1とSCR装置4との間には、ユリアインジェクタ11が設けられる。ユリアインジェクタ11は、排気中に尿素〔CO(NH2)2〕の水溶液を噴霧供給するノズルである。ここで排気中に添加された尿素は排気熱によって熱分解,加水分解されNH3となる。
A
DPF装置1よりも上流側には、排気圧センサ12,酸素濃度センサ13及び温度センサ14が設けられる。排気圧センサ12は、DPF装置1に流入する排気の圧力PE(排気圧)を検出する圧力センサである。また、酸素濃度センサ13は、DPF装置1に流入する排気の酸素濃度CEを検出し、温度センサ14は、DPF装置1に流入する排気温度T1を検出する。ここで検出された圧力PE,酸素濃度CE及び排気温度T1は、後述するコントローラ7へと入力される。
An
吸気通路17上の任意の位置(例えば、スロットルバルブよりも上流側)には、エアフローセンサ22が設けられる。エアフローセンサ22は、エンジン20のシリンダ内に導入される吸気量Qを検出する流量センサである。また、本吸排気システムの任意の位置には、アクセル開度センサ23が設けられる。アクセル開度センサ23は運転者によるアクセルペダルの操作量θAC(アクセル開度)を検出するものである。なお、エンジン20は図示しないエンジンECUの働きによりアクセル開度θACに応じた出力となるように制御される。したがって、アクセル開度θACはエンジン20のトルク(負荷)の指標となる。
An
さらに、エンジン20のクランクシャフト21の近傍には、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ24が設けられる。エアフローセンサ22で検出された吸気量Q,アクセル開度センサ23で検出されたアクセル開度θAC,エンジン回転数センサ24で検出されたエンジン回転数Neは、後述するコントローラ7へと入力されている。
Further, in the vicinity of the
[1−2.DPF装置]
DPF装置1は、上流側に配置されるDOC(Diesel Oxidation Catalyst)触媒2と下流側に配置されるフィルタ3とを内蔵する。このDPF装置1は、排気中に含まれるPM(Particulate Matter,粒子状物質)を捕集する機能と、捕集したPMを連続的に酸化させて除去する機能とを併せ持つ。なお、PMとは、炭素からなる黒煙(すす)の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分,硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。
[1-2. DPF device]
The
DOC触媒2は、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属,セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。DOC触媒2によって酸化される排気中の成分には、一酸化窒素(NO)や未燃燃料中の炭化水素等が挙げられる。例えば、NOがDOC触媒2で酸化されると二酸化窒素(NO2)が生成される。なお、DOC触媒2におけるNOの酸化反応の化学反応式を以下に例示する。
2NO + O2 → 2NO2 ・・・(式1)
The
2NO + O 2 → 2NO 2 (Formula 1)
DOC触媒2は、図2中に実線で示す触媒特性を有する。横軸は触媒近傍の排気温度(単に、触媒温度ともいう)を示し、縦軸は排気中のNO濃度に対してDOC触媒2が生成するNO2濃度の割合を示す。DOC触媒2は、触媒温度が極低温であるときにはNOに対する酸化能をほとんど発揮せず、触媒温度が上昇するにつれてNO2の生成量を増大させる。また、触媒温度が所定の第一活性温度TA以上の領域になると、NO濃度に対してほぼ一定の割合でNO2を生成する。なお、第一活性温度TAは触媒の種類や担持量等に応じた値であり、例えば200[℃]程度である。
The
図2中に破線で示すグラフは、DOC触媒2が劣化したときの触媒特性の変化を示す。DOC触媒2が劣化や被毒すると低温でのNO2生成量が減少し、触媒温度の上昇に対するNO2生成率の増加勾配が小さくなる。図2中に白抜き矢印で示すように、劣化が進行するに連れてグラフが右方向へ移動し、同じNO2生成率を得るための触媒温度が上昇する。
A graph indicated by a broken line in FIG. 2 shows a change in catalyst characteristics when the
フィルタ3は、PMを捕集する多孔質フィルタ(例えば、セラミックフィルタ)である。フィルタ3の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、PMの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成される。排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内,壁体表面にPMが捕集され、排気が濾過される。
The
なお、DPF装置1のフィルタ3として、その表面に触媒貴金属が担持されたものを使用してもよい。この場合、排気中の二酸化窒素等を酸化剤として排気微粒子が焼却される。これにより、フィルタ3に捕集されたPMが除去され、フィルタ3が再生浄化される。フィルタ3におけるPMの燃焼反応の化学反応式を以下に例示する。
C + 2NO2 → 2NO + CO2 ・・・(式2)
C + O2 → CO2 ・・・(式3)
In addition, as the
C + 2NO 2 → 2NO + CO 2 (Formula 2)
C + O 2 → CO 2 ... (Formula 3)
本実施形態では、車両の通常走行時にはNO2でPMを燃焼させる連続再生方式でフィルタ3が再生浄化されるとともに、必要に応じてO2でPMを燃焼させる強制再生方式でフィルタ3が再生浄化される。式2に示す反応は低温時のPM燃焼反応であり、おもに連続再生方式による再生制御時に進行する。また、式3に示す反応は高温時のPM燃焼反応であり、おもに強制再生方式による再生制御時に進行する。強制再生時にフィルタ3上でPMを燃焼させるのに必要な排気温度のことを再生温度TF(例えば550〜600[℃])と呼ぶ。
In this embodiment, the
[1−3.SCR装置]
SCR装置4は、上流側に配置されるSCR触媒5(選択還元触媒)とその下流側に配置されるCUC(Clean Up Catalyst)触媒6とを内蔵する。
SCR触媒5は、尿素添加型の窒素酸化物選択還元触媒であり、上流側から供給されるNH3を吸着するとともに、吸着したNH3を還元剤として排気中のNOxを窒素へと還元するものである。
[1-3. SCR device]
The SCR device 4 incorporates an SCR catalyst 5 (selective reduction catalyst) disposed on the upstream side and a CUC (Clean Up Catalyst)
The
SCR触媒5へのNH3の吸着量の最大値は、図3に示すように、SCR触媒5の触媒温度が低温であるほど増大し、高温であるほど減少する。また、触媒温度が所定の消費温度TC以上(例えば、400℃程度以上)になると、ほぼ完全にNH3が消費される。なお、NH3を吸着する機能はSCR触媒5に必須の機能ではない。触媒の種類は任意であり、例えばゼオライト系,バナジウム系等の触媒を用いることが考えられる。
As shown in FIG. 3, the maximum value of the adsorption amount of NH 3 on the
SCR触媒5でのNOxの還元反応は、SCR触媒5の触媒温度が所定の第二活性温度TB以上(例えば、200℃程度以上)であるときに生じ、触媒温度が高温であるほど反応速度が上昇する。なお、尿素の分解反応の化学反応式を以下に例示する。
CO(NH2)2 → HNCO + NH3 ・・・(式4)
HNCO + H2O → NH3 + CO2 ・・・(式5)
Reduction reaction of NOx in the
CO (NH 2 ) 2 → HNCO + NH 3 (Formula 4)
HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2 (Formula 5)
また、SCR触媒5におけるNOxの還元反応の化学反応式を以下に例示する。SCR触媒5では、三種類の反応が生じる。これらの反応のうち、NOとNO2とが等モルで反応する式8の反応は、触媒温度が200[℃]以下の温度域から、他の式6,式7の反応よりも速い速度で進行する。また、最も反応速度が遅いのは式6の反応である。本診断装置10では、式8の反応が生じやすい環境でのNOx濃度を参照することにより、尿素水の濃度が適正であるか否かを判断する。
4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O ・・・(式6)
8NH3 + 6NO2 → 7N2 + 12H2O ・・・(式7)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O ・・・(式8)
The chemical reaction formula of the NOx reduction reaction in the
4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (Formula 6)
8NH 3 + 6NO 2 → 7N 2 + 12H 2 O (Formula 7)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (Formula 8)
CUC触媒6は、SCR触媒5での還元反応における余剰分のNH3(スリップNH3)を除去するための酸化触媒である。なお、CUC触媒6におけるNH3の酸化反応の化学反応式を以下に例示する。
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O ・・・(式9)
The
4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (Formula 9)
[1−4.NO2比率]
ここで、SCR触媒5でのNOxの還元反応に関連して、SCR触媒5に流入する排気(つまり、DPF装置1よりも下流側の排気)に含まれるNOxのモル分率(モル濃度,物質量)に対するNO2のモル分率をNO2比率と呼ぶ。例えば、NO2が存在しない排気のNO2比率は0であり、NOとNO2とが等モルで存在する排気のNO2比率は0.5である。
なお、NO2比率の代わりにNO及びNO2のモル分率(物質量)の比を用いてもよい。これらの値は互いに換算することができる。例えば、NO2比率が0.5であることと、NO及びNO2の数(物理量)の比が一対一であることとは同義である。
[1-4. NO 2 ratio]
Here, in relation to the NOx reduction reaction at the
Note that a molar ratio (amount of substance) of NO and NO 2 may be used instead of the NO 2 ratio. These values can be converted to each other. For example, it is synonymous that the NO 2 ratio is 0.5 and that the ratio of the number of NO and NO 2 (physical quantity) is 1: 1.
図4に、典型的な車両の排気システムを想定した場合のNO2比率の上限値と排気温度との関係を示す。NO2比率の上限値は、排気温度が低温であるときには1.0である。例えば、DOC触媒2近傍の排気温度が第一活性温度TA程度であるときには、生成されたNO2のほぼ全てが排気中に存在可能であることが示されている。
FIG. 4 shows the relationship between the upper limit value of the NO 2 ratio and the exhaust temperature when a typical vehicle exhaust system is assumed. The upper limit of the NO 2 ratio is 1.0 when the exhaust gas temperature is low. For example, the exhaust temperature of the
一方、排気温度が高温になるほど活性の高いNO2が安定したNOに変化(熱解離)し、NO2比率が減少する。この熱解離するNO2量は温度などで決まり、比率は常に一定である。例えば、図4中に示すNO2比率が0となる温度を所定温度TDとおくと、排気温度が所定温度TDであるときにはNO2が排気中に存在できないため、仮にDOC触媒2でNO2が生成されたとしても、化学平衡によりNO2は直ちにNOに熱解離する。
On the other hand, the higher the exhaust gas temperature, the more active NO 2 changes to stable NO (thermal dissociation), and the NO 2 ratio decreases. The amount of NO 2 that thermally dissociates is determined by temperature and the like, and the ratio is always constant. For example, placing the temperature at which the NO 2 ratio 0 shown in FIG. 4 with a predetermined temperature T D, since the exhaust gas temperature is NO 2 when a predetermined temperature T D is not present in the exhaust, if NO in
図5に示すように、DOC触媒2の下流側における排気のNO2比率と排気温度との関係は図2及び図4のグラフの重ね合わせとして表現することができる。ここでは、排気温度が第一活性温度TA未満であるときには、NO2比率がDOC触媒2の触媒特性(NO2の生成能力)によって規定され、第一活性温度TA以上であるときには、NO2比率がNO及びNO2の平衡作用によって規定される。
As shown in FIG. 5, the relationship between the exhaust NO 2 ratio and the exhaust temperature on the downstream side of the
また、DOC触媒2が劣化すると、図5中に白抜き矢印で示すようにグラフが高温側へシフトし、NO2比率は破線で示すように変化する。このとき、前者によって規定されるNO2比率が減少するのに対し、後者によって規定されるNO2比率は変化しない。例えば、後者によって規定されるNO2比率が0.5となる排気温度がTEであるとき、DOC触媒2の劣化の度合いに関わらず、排気温度がTEのときのNO2比率は0.5となる。以下、NO2の熱解離(NO2からNOへの解離時における平衡)によってNO2比率が0.5となる排気温度のことを熱解離温度TE(NO2→NO熱解離温度)と呼ぶ。
Further, when the
なお、後者によって規定されるNO2比率と温度との関係は、NOとNO2との化学平衡反応に応じて変動する。つまり、図4のグラフの形状や熱解離温度TEは、NO及びNO2が存在する排気の状態に応じて変化する。
より正確には、NO2比率は排気温度T1,排気圧PE及び酸素濃度CEの関数として記述される。そこで、本診断装置10のコントローラ7は、上記の式8の反応が生じやすい環境、すなわち、NO2比率が0.5となる環境を正確に把握したうえで、その環境下でのNOx濃度を参照して尿素水の濃度を診断する制御を実施する。コントローラ7の構成を以下に詳述する。
It should be noted that the relationship between the NO 2 ratio and temperature defined by the latter varies depending on the chemical equilibrium reaction between NO and NO 2 . That is, the shape and thermal dissociation temperature T E in the graph of FIG. 4 is changed according to the state of the exhaust gas NO and NO 2 is present.
More precisely, the NO 2 ratio is described as a function of the exhaust temperature T 1 , the exhaust pressure P E and the oxygen concentration C E. Therefore, the
[2.コントローラ]
コントローラ7〔ECU,Engine (electronic) Control Unit〕は、エンジン20を含む吸排気システムを統括管理する電子制御装置であり、マイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスである。コントローラ7では、フィルタ3の再生制御やユリアインジェクタ11からの尿素水の噴射制御,尿素水の濃度の診断制御のほか、エンジン20の混合気の空燃比やシリンダ内での燃焼反応に係る吸入空気量,燃料噴射量,燃料噴射タイミング,点火時期,排気温度等が制御されている。
[2. controller]
The controller 7 [ECU, Engine (electronic) Control Unit] is an electronic control unit that comprehensively manages the intake / exhaust system including the
コントローラ7の入力側には、前述のNOxセンサ9,排気圧センサ12,酸素濃度センサ13,温度センサ14,エアフローセンサ22,アクセル開度センサ23及びエンジン回転数センサ24が接続される。また、コントローラ7の出力側には、ユリアインジェクタ11やエンジン20の制御装置(エンジンECU),報知装置15(報知手段)が接続される。報知装置15は、ディスプレイ,ランプ等の表示装置とスピーカ,ブザー等の音響装置とを内蔵した出力装置であり、例えば車室内のインストルパネルに取り付けられる。
The
本実施形態では、コントローラ7に実装される機能のうち、主にフィルタ再生制御,尿素水添加制御及び尿素水濃度診断制御の三種類の制御について説明する。
フィルタ再生制御とは、フィルタ3に捕集されたPMを強制的に燃焼させてフィルタ3を浄化する制御である。この制御の開始条件は、例えば前回のフィルタ再生制御が実施されてからの車両の走行距離が所定距離(例えば500[km])を超えたことや、フィルタ3上に堆積したPM量の推定値が所定量以上となったこと等である。
In the present embodiment, among the functions implemented in the
The filter regeneration control is control for purifying the
また、フィルタ再生制御で所定のPM燃焼効率を得るために必要な環境条件は、フィルタ3に流入する排気温度が所定の再生温度TF以上であることや、その状態が所定時間(例えば、数十秒)継続すること等である。そこで、フィルタ再生制御では、所定時間の間、フィルタ3の温度が再生温度TF以上に維持されるように、排気温度が調整される。なお、フィルタ再生制御時には、排気中の酸素濃度が高いほどPMの燃焼状態が良好となる。
The environmental conditions necessary for obtaining a predetermined PM combustion efficiency by the filter regeneration control are that the exhaust gas temperature flowing into the
尿素水添加制御とは、SCR触媒5上に常にNH3が吸着された状態となるように、ユリアインジェクタ11から適宜尿素水を噴射する制御である。SCR触媒5でのNH3の吸着量は、噴射された尿素水の量,SCR触媒5の触媒温度,SCR触媒5に流入するNOx量の推定値等に基づいて算出される。この制御の開始条件は、例えば前回の尿素水添加制御が実施されてから所定時間は経過したことや、NH3の吸着量が所定の最小値未満になったこと等である。
The urea water addition control is control for appropriately injecting urea water from the
尿素水濃度診断制御とは、ユリアインジェクタ11から噴射された尿素水の濃度が適正濃度であるか否かを診断し、濃度が薄いと考えられる場合に乗員にその旨の報知を行う制御である。ここでは、以下の条件が全て成立したときに、尿素水濃度が薄いと判断される。
〔条件A〕フィルタ再生制御の実施後であり、排気温度が降温中である
〔条件B〕NO2比率がほぼ0.5となる排気状態である
〔条件C〕尿素水の添加後、所定時間が経過した
〔条件D〕NOxセンサの検出値C1が所定値C0未満である
The urea water concentration diagnostic control is a control for diagnosing whether or not the concentration of the urea water injected from the
[Condition A] Exhaust temperature is decreasing after filter regeneration control is performed [Condition B] Exhaust state in which the NO 2 ratio is approximately 0.5 [Condition C] A predetermined time has elapsed after the addition of urea water [Condition D] The detected value C 1 of the NOx sensor is less than the predetermined value C 0
なお、図1に示すように、NOxセンサ9は排気通路16の最下流側に設けられているため、単にNOxセンサ9で検出されるNOx値が増大してNOx浄化率が低下したとしても、その原因をDOC触媒2の劣化と切り分けて判断することが肝要である。本実施形態のコントローラ7は、上記の〔条件D〕に対して〔条件A〕や〔条件B〕や〔条件C〕といった付加条件を設けることにより、NOx値の増大(NOx浄化率の低下)の原因を特定する。
As shown in FIG. 1, since the
[3.コントローラの機能]
コントローラ7の内部にソフトウェア又はハードウェア回路としてプログラミングされている機能を、図1中に模式的に示す。なお、ソフトウェアとする場合には、そのソフトウェアを図示しないメモリや記憶装置に記録し、図示しないCPU(Central Processing Unit,中央処理装置)に随時読み込むことによって以下に説明する機能を実現する。
[3. Controller functions]
Functions programmed as software or hardware circuits inside the
コントローラ7には、再生制御部7a,尿素水添加制御部7b及び濃度判定制御部8が設けられる。
再生制御部7aは、フィルタ再生制御を実施するものである。再生制御部7aは、図示しないタイマーやエンジンECU等から伝達される情報に基づいてフィルタ再生制御の開始条件を判定し、開始条件の成立時にエンジン20から排出される排気温度を昇温させる。これにより、フィルタ3に導入される排気温度が上昇し、フィルタ3に捕集されたPMが燃焼する。
The
The
尿素水添加制御部7bは、尿素水添加制御を実施するものであり、エンジン排出NOx量推定部7c及びNH3吸着量演算部7dを備える。エンジン排出NOx量推定部7bは、エンジン20から排出された直後の排気中に含まれるNOx量(すなわち、エンジンアウトNOx量)を推定演算するものである。
図6に示すように、エンジン排出NOx量推定部7cには、エンジン20の運転状態とその時にエンジン20から排出されるNOx量(NOx濃度)との対応関係が記述されたマップが記憶されている。エンジン排出NOx量推定部7cは、吸気量Q,アクセル開度θAC,エンジン回転数Neとこのマップとに基づき、エンジンアウトNOx量を演算する。
The urea water
As shown in FIG. 6, the engine exhaust NOx amount estimation unit 7c stores a map describing the correspondence between the operating state of the
なお、エンジンアウトNOx量は、エンジン20に作用する負荷が大きいほど(エンジン20で発生するトルクが大きいほど)増加する傾向にある。また、図6中に破線で示すように、運転状態をエンジン回転数Neの大きさに応じて便宜的に三つの領域に分割すると、低回転領域及び高回転領域の運転状態では、その中間の中回転領域の運転状態よりも排気中のNOx濃度が増大する傾向が見られる。このような傾向は、エンジン20に作用する負荷が大きいほど顕著となる。
The engine out NOx amount tends to increase as the load acting on the
NH3吸着量演算部7dは、SCR触媒5に吸着されているNH3の吸着量を演算するものである。NH3の吸着量は、SCR触媒5で還元されたNOx量が多いほど減少し、ユリアインジェクタ11から尿素水が添加されると回復する。なお、NH3の吸着量の最大値は、SCR触媒5の触媒温度に依存する。
NH 3 adsorption
このNH3吸着量演算部7dは、エンジン排出NOx量推定部7cで演算されたエンジンアウトNOx量を全て還元するのに要する量のNH3がSCR触媒5上で消費されたものとして消費分のNH3量をその時点の吸着量から減算し、NH3の吸着量を更新する。これにより、ユリアインジェクタ11から尿素水が噴射されていないときには、SCR触媒5上のNH3の吸着量の推定値が徐々に減少する。
This NH 3 adsorption
なお、SCR触媒5の触媒温度の低下により吸着量の最大値がその時点の吸着量よりも小さくなった場合には、吸着量がそのときの最大値に更新される。この場合、吸着されていたNH3の一部が下流側にスリップしたことになる。なお、スリップしたNH3は、CUC触媒6で浄化される。
When the maximum value of the adsorption amount becomes smaller than the adsorption amount at that time due to the decrease in the catalyst temperature of the
また、吸着量Xが予め設定された最小値未満になった場合には、NH3吸着量演算部7dがユリアインジェクタ11に制御信号を出力して尿素水を噴射させる。このように、NH3吸着量演算部7dでは、NH3の吸着量が減少するとこれを自動的に補充するように尿素水を噴射する制御が実施される。
なお、本実施形態では、フィルタ再生制御の実施後に排気温度TGが後述する熱解離温度TEよりも高い所定の噴射温度THになったときにも、NH3吸着量演算部7dがユリアインジェクタ11に制御信号を出力して尿素水を噴射させる。所定の噴射温度THは、例えば、熱解離温度TEよりも50[℃]程度高い温度である。
When the adsorption amount X becomes less than a preset minimum value, the NH 3 adsorption
In the present embodiment, after the filter regeneration control is performed, the NH 3 adsorption
濃度判定制御部8は、尿素水濃度診断制御を実施するものであり、比率検出部8a及び判定部8dを備える。比率検出部8aは、DOC触媒2の下流側の排気のNO2比率を検出するものである。また、判定部8dは、比率検出部8aで検出されたNO2比率とNOxセンサ9で検出されたNOx濃度C1とに基づき、ユリアインジェクタ11から噴射された尿素水の濃度が適正であるか否かを判定するものである。
The concentration
比率検出部8aは、排気温度推定部8b及び熱解離温度推定部8cを備える。排気温度推定部8bは、温度センサ14で検出された排気温度T1に基づき、DOC触媒2の内部の排気温度TG(DOC触媒2の触媒温度)を推定するものである。なお、DOC触媒2の触媒温度TGの推定手法はこれに限定されず、例えば、DOC触媒2の下流側の排気温度を用いて、あるいはこれを加味した推定手法を用いてもよい。
The
熱解離温度推定部8cは熱解離温度TEを演算するものであり、ここでは熱解離温度TEが、排気圧センサ12で検出された排気圧PE,酸素濃度センサ13で検出された酸素濃度CE及び温度センサ14で検出された排気温度T1に基づいて演算される。
熱解離温度TEの演算に係る平衡定数Kpは、排気温度T1の関数である。例えば、温度が25[℃](すなわち298[K])である排気の平衡定数Kp(298K)は、以下のように求めることができる。ただし、Rは気体定数,ΔGはGibbsエネルギーを意味する。
The equilibrium constant Kp related to the calculation of the thermal dissociation temperature T E is a function of the exhaust temperature T 1 . For example, the equilibrium constant Kp (298K) of the exhaust having a temperature of 25 [° C.] (that is, 298 [K]) can be obtained as follows. However, R means a gas constant and ΔG means Gibbs energy.
また、25[℃]以外の温度T1での排気の平衡定数Kp(T1)は、以下のように求めることができる。なお、ΔHはエンタルピーを意味する。
上記の平衡定数Kp(T1)を用いると、NOとNO2とが平衡しているときのNO2のモル分率は以下のように表現される。ただし、A,B,C′はそれぞれ、平衡におけるNO,O2,NO2のモル分率であり、Pは全体の排気圧である。
式10〜12により、排気温度T1,O2のモル分率(酸素濃度CE),排気圧PEから平衡におけるNOのモル分率(濃度)とNO2のモル分率(濃度)との関係が求められる。熱解離温度推定部8cはこのような演算により、NO2比率が0.5となる熱解離温度TE を算出する。
From
判定部8dは、所定の異常判定条件に基づいて、尿素水濃度の異常(正規の濃度よりも薄いこと)を判定するものである。ここでは、前述の〔条件A〕〜〔条件D〕の全てが成立した場合に尿素水濃度が薄いと判定し、報知装置15を制御して異常を乗員に報知する。
上記の〔条件B〕の排気状態は、熱解離温度推定部8cで推定された熱解離温度TEと排気温度推定部8bで推定された排気温度TGとの比較によって判定される。排気温度TGが熱解離温度TEに一致したときにNO2比率が0.5となるため、排気温度TGと熱解離温度TEとの差が所定値未満であれば、NO2比率が0.5であるとみなすことができる。
The
The exhaust state of [Condition B] is determined by comparing the thermal dissociation temperature T E estimated by the thermal dissociation temperature estimation unit 8c and the exhaust temperature T G estimated by the exhaust temperature estimation unit 8b. Since the exhaust gas temperature T G is NO 2 ratio is 0.5 when they match a thermal dissociation temperature T E, the difference between the exhaust temperature T G and the thermal dissociation temperature T E is less than the predetermined value, NO 2 ratio is 0.5 Can be considered.
なお、排気温度TGが熱解離温度TEを中央値とした例えば±50[℃]の範囲内である場合には、NO2比率が0.5であるとみなせるものと考えられる。
上記の〔条件D〕に係る所定濃度C0とは、0又は0に近い微小な値である。具体的な値はNOxセンサ9の性能やエンジン20の種類,排気通路16の構造等によって異なるが、例えば0〜100[ppm]程度の範囲内で設定することが考えられる。
If the exhaust temperature TG is within a range of, for example, ± 50 [° C.] with the thermal dissociation temperature TE as a median value, it is considered that the NO 2 ratio can be regarded as 0.5.
The predetermined density C 0 according to the above [Condition D] is 0 or a minute value close to 0. The specific value varies depending on the performance of the
[4.フローチャート]
図7は、排気浄化装置10における制御の一例を説明するためのフローチャートである。このフローは、コントローラ7の内部で繰り返し実施されている。このフロー中では、制御用のフラグFが使用されている。フラグFは、排気の状態が尿素水濃度の診断に適した状態であるか否かを示すものであり、通常時にはF=0に設定される。また、上記の〔条件A〕及び〔条件B〕が成立するとF=1に設定される。
[4. flowchart]
FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of control in the
ステップA10では、制御用のフラグFがF=0であるか否かが判定される。ここでF=0である場合にはステップA20へ進み、F=1である場合にはステップA70へ進む。ステップA20では、再生制御部7aにおいてフィルタ再生制御が実施されたか否かが判定される。
In Step A10, it is determined whether or not the control flag F is F = 0. If F = 0, the process proceeds to step A20. If F = 1, the process proceeds to step A70. In Step A20, it is determined whether or not the filter regeneration control is performed in the
ここで、フィルタ再生制御が実施されていない場合、又はフィルタ再生制御の実施中にはまだ〔条件A〕が成立しないため、このままフローを終了する。なおこの場合であっても本フローは繰り返し実施されため、次回以降の制御周期でフィルタ再生制御の完了が検出されると、ステップA30へ進む。
なお、ステップA30へ進むための条件は変更可能である。例えば、例えば排気温度T1が所定の再生温度(例えば550[℃])以上になった時点でステップA30へ進むこととしてもよい。
Here, when the filter regeneration control is not performed or during execution of the filter regeneration control, [Condition A] is not yet satisfied, and thus the flow is finished as it is. Even in this case, since this flow is repeatedly performed, when the completion of the filter regeneration control is detected in the next and subsequent control cycles, the process proceeds to step A30.
The conditions for proceeding to step A30 can be changed. For example, the process may proceed to step A30 when, for example, the exhaust temperature T 1 becomes equal to or higher than a predetermined regeneration temperature (for example, 550 [° C.]).
ステップA30では、排気温度推定部8bにおいて、温度センサ14で検出された排気温度T1に基づきDOC触媒2の内部の排気温度TG(触媒温度)が推定される。再生制御の完了直後にここで推定される排気温度TGは再生温度TFに近い高温であり、時間経過とともに排気温度TGは低下する。また、続くステップA40では、熱解離温度推定部8cにおいて、排気圧PE,酸素濃度CE及び排気温度T1に基づき熱解離温度TEが演算される。なお、熱解離温度TEは、排気中の酸素濃度CEが高いほど上昇し、酸素濃度CEが低いほど低下する。また、排気圧PEが高いほど上昇し、排気圧PEが低いほど低下する。
In step A30, the exhaust gas temperature estimation unit 8b estimates the exhaust gas temperature T G (catalyst temperature) inside the
続くステップA41では、排気温度推定部8bで推定された排気温度TGが前ステップで得られた熱解離温度TEよりも高い所定の噴射温度TH以下であるか否かが判定される。ここでTG>THである場合にはステップA30へ戻り、排気温度TGの推定演算を継続する。また、TG≦THである場合にはステップA42へ進む。
ステップA42では、NH3吸着量演算部7dからユリアインジェクタ11に制御信号が出力され、尿素水が排気中に噴射される。
In the subsequent step A41, it is determined whether or not the exhaust gas temperature T G estimated by the exhaust gas temperature estimation unit 8b is equal to or lower than a predetermined injection temperature T H higher than the thermal dissociation temperature T E obtained in the previous step. If T G > T H , the process returns to step A30, and the exhaust gas temperature T G estimation calculation is continued. If T G ≦ T H , the process proceeds to step A42.
In Step A42, a control signal is output from the NH 3 adsorption
続くステップA50では、排気温度TGがステップA40で得られた熱解離温度TEに近い温度であるか否かが判定される。ここでは例えば、排気温度TGが熱解離温度TEを中央値とした所定の温度帯に含まれるか否か〔すなわち (TE−α)≦TG≦(TE+α)が成立するか否か〕が判定される。ここで、排気温度TGが熱解離温度TEにほぼ等しい場合にはステップA60に進み、フラグFがF=1に設定される。また、排気温度TGがまだ熱解離温度TE付近まで低下していない場合にはステップA30へ戻り、排気温度TGの推定演算を継続する。 In step A50, the exhaust gas temperature T G is whether a temperature close to the obtained thermal dissociation temperature T E at Step A40 is determined. Here, for example, whether or not the exhaust gas temperature T G is included in a predetermined temperature range having the thermal dissociation temperature T E as a median value (that is, whether (T E −α) ≦ T G ≦ (T E + α) holds). NO] is determined. Here, if the exhaust temperature T G is substantially equal to the thermal dissociation temperature T E, the process proceeds to step A60, the flag F is set to F = 1. Further, when the exhaust temperature T G is not yet dropped to the vicinity of the thermal dissociation temperature T E returns to step A30, to continue the estimation calculation of the exhaust temperature T G.
なお、このステップA50では上記の〔条件B〕が判定されている。〔条件B〕が成立するまでの間は、比較的NO2比率が低く排気中に含まれるNO2の量が少ないため、SCR触媒5では上記の式6の反応が支配的な環境となる。一方、〔条件B〕が成立したときには、NO2比率が0.5となり、上記の式8の反応が支配的な環境となる。排気温度TGがさらに低下してNO2比率が高くなると、上記の式7の反応が支配的な環境となる。
In step A50, the above [Condition B] is determined. Until [Condition B] is satisfied, the NO 2 ratio is relatively low and the amount of NO 2 contained in the exhaust gas is small. Therefore, in the
ステップA70では、尿素水添加制御部7bにより、これ以前の所定時間のうちに尿素水添加制御が実施されたか否かが判定される。本実施形態の尿素水添加制御はSCR触媒5上のNH3吸着量の増減に応じて実施される。ここで、尿素水添加制御が実施された場合にはステップA80へ進み、実施されない場合にはステップA150へ進む。
In step A70, the urea water
なお、ステップA150では、NO2比率が0.5から大きく外れる所定の下限温度TMIN以下(例えば、300[℃]以下など)まで排気温度TGが降温したか否かが判定される。ここで、排気温度TG≦下限温度TMINであると判定された場合には、尿素水濃度を診断するための環境としては不適切であるとみなしてフラグFがF=0に設定され(ステップA160)、フローを終了する。また、排気温度TG>下限温度TMINであると判定された場合には、フラグFを変更することなくフローを終了する。この場合、次回以降の制御周期で尿素水添加制御が実施されると、ステップA70からステップA80へと制御が進むことになる。 In step A150, it is determined whether or not the exhaust gas temperature T G has dropped to a predetermined lower limit temperature T MIN or less (for example, 300 [° C.] or less) where the NO 2 ratio greatly deviates from 0.5. Here, if it is determined that the exhaust gas temperature T G ≦ the lower limit temperature T MIN , the flag F is set to F = 0 because it is considered inappropriate as an environment for diagnosing the urea water concentration ( Step A160), the flow ends. If it is determined that the exhaust gas temperature T G > the lower limit temperature T MIN , the flow ends without changing the flag F. In this case, when urea water addition control is performed in the next and subsequent control cycles, the control proceeds from step A70 to step A80.
ステップA80では、NOxセンサ9で検出された濃度C1がコントローラ7に入力される。なおここで、濃度C1及び吸気量Qから推定される排気流量等に基づいてNOx量の積算値を演算してもよい。また、続くステップA90では、尿素水添加制御の実施からの所定時間が経過したか否かが判定される。ここでは例えば、ステップA42からの経過時間が判定される。このステップで設定される所定時間は、尿素水添加制御の実施直後での誤診断を防止するための時間であり、任意(例えば0〜数十秒)に設定することが考えられる。所定時間が経過するまでの間は繰り返しステップA80が実行され、所定時間が経過すると制御がステップA100に進む。
In step A <b> 80, the concentration C 1 detected by the
ステップA100では、判定部8dにおいて、NOxの濃度C1が所定濃度C0未満であるか否かが判定される。所定濃度C0は0に近い微小な値である。ここで、C1<C0である場合にはステップA110に進み、尿素水の濃度が適正であると判定される。
なお、ステップA90以降のフローは、上記の〔条件A〕,〔条件B〕及び〔条件C〕の全てが成立する排気環境で実行されるフローである。このとき、SCR触媒5では上記の式8のNOx還元反応が支配的であり、速い反応速度でNOxが浄化される。これにより、SCR触媒5でのNOxの浄化率が向上し、尿素水の濃度が正規の濃度よりも薄くない限り、検出されるNOxの濃度C1は所定濃度C0未満となる。
At step A100, the determining
The flow after Step A90 is a flow executed in an exhaust environment where all of the above [Condition A], [Condition B] and [Condition C] are satisfied. At this time, in the
一方、ステップA100の判定結果がC1≧C0である場合にはSCR触媒5でのNOx浄化作用が弱まっていることになる。そのため、制御がステップA120に進み、尿素水の濃度が適正でないと判定される。続くステップA130では、コントローラ7により報知装置15が制御され、尿素水の濃度に異常を検知したことがディスプレイ,ランプ等の表示装置に表示される。また、スピーカ,ブザー等の音響装置からは乗員に尿素水の交換,点検を促すアナウンスや警告音が発せられる。
On the other hand, when the determination result in step A100 is C 1 ≧ C 0 , the NOx purification action in the
[5.作用,効果]
図8(a)は、上記の排気浄化装置の診断装置10を搭載した車両の走行試験時における排気温度TGの経時変動を示し、図8(b)はエンジンアウトNOxの演算値及びNOxセンサ9で検出されたNOxの濃度C1の経時変動を示すグラフである。
[5. Action, effect]
FIG. 8 (a) shows the variation over time of the exhaust gas temperature TG during a running test of a vehicle equipped with the exhaust gas purification
図8(a)中の時刻t1は再生制御部7aによりフィルタ再生制御が開始された時刻である。フィルタ再生制御は時刻t2まで継続され、排気温度推定部8bで推定される排気温度TGがフィルタ3の再生温度TF以上まで上昇している。
フィルタ再生制御ではフィルタ3に吸着したPMが燃焼し、排気中のNO2が消費される。また、排気温度TGの上昇に伴ってSCR触媒5ではNH3の吸着量の最大値が減少し、NH3の吸着量も徐々に低下する。
Time t 1 in FIG. 8 (a) is a time when the filter regeneration control is started by the
In the filter regeneration control, PM adsorbed on the
一方、時刻t2にフィルタ再生制御が完了すると排気温度TGが徐々に低下し、〔条件A〕が成立した状態となる。このとき、コントローラ7の熱解離温度推定部8cでは、上記の式10〜12に従って排気温度T1に応じた平衡定数Kp(T1)が演算されるとともに、排気圧PE及び酸素濃度CEに応じた熱解離温度TEが演算される。
On the other hand, the filter regeneration control is reduced and the exhaust temperature T G gradually completed time t 2, the a state of satisfied [condition A]. At this time, the thermal dissociation temperature estimation unit 8c of the
また、時刻t3に排気温度T1が噴射温度THになると排気中に尿素水が噴射され、NH3が補充される。また、コントローラ7の判定部8dにおいて、時刻t4に排気温度TGが熱解離温度TEにほぼ等しくなったと判定されると〔条件B〕が成立した状態となり、排気中のNOとNO2との比率が一対一となる。例えば、噴射温度THが熱解離温度TEよりも50[℃]高い温度であるとすると、時刻t3から排気温度T1が50[℃]低下した時点で〔条件B〕が成立することになる。その後、尿素水の噴射時t3から所定時間が経過した時刻t5にはNOxセンサ9で検出されたNOxの濃度C1が判定される。
Further, when the exhaust gas temperature T 1 becomes the injection temperature T H at time t 3 , urea water is injected into the exhaust gas, and NH 3 is replenished. Also, the determining
図8(b)に示すように、上記の〔条件A〕,〔条件B〕及び〔条件C〕が成立した状態である時刻t5〜t6の間は、SCR触媒5でNOxが効率的に浄化され、尿素水の濃度が薄くない限りほぼ100%に近いNOx浄化率が得られる。なお、仮に時刻t3に尿素水添加制御が実施されなかったとしても、時刻t6までの間に実施されれば、その後NOxセンサ9で検出されたNOxの濃度C1が判定される。
As shown in FIG. 8 (b), above [Condition A], between times t 5 ~t 6 is a state in which satisfied [Condition B] and [Condition C] is efficient NOx is in the
このように、排気成分比を把握することによって、尿素水の濃度が適正であるか否かを判定するための環境を特定することができ、尿素水の濃度が適正であるか否かを正確に判定することができる。
また、触媒の劣化に依らない環境で尿素水濃度の低下を診断することができ、すなわち触媒の劣化と尿素水濃度の低下とを識別することができる。
また、尿素水の成分や濃度を検出するためのユリア品質センサが不要であり、排気システムの構成の簡素化が可能となる。さらに、本来は窒素酸化物の濃度を検出するための排気センサに、従来のユリア品質センサとしての機能を付与することができ、排気浄化装置のコストを低減させることができる。
Thus, by grasping the exhaust gas component ratio, it is possible to specify an environment for determining whether or not the concentration of urea water is appropriate, and to accurately determine whether or not the concentration of urea water is appropriate. Can be determined.
Further, it is possible to diagnose a decrease in urea water concentration in an environment that does not depend on catalyst deterioration, that is, it is possible to distinguish between catalyst deterioration and urea water concentration decrease.
Further, a urea quality sensor for detecting the components and concentration of urea water is not necessary, and the configuration of the exhaust system can be simplified. Furthermore, it is possible to provide a function as a conventional urea quality sensor to an exhaust sensor that originally detects the concentration of nitrogen oxides, thereby reducing the cost of the exhaust purification device.
また、上記の制御では、NOとNO2との個数の比がほぼ一対一である環境で尿素水濃度の判定を実施している。このような環境では、他の環境と比較してSCR触媒5でのNOx還元反応(例えば、式8に示す化学反応)が促進され、NOxの浄化率が向上する。このように、NOxが還元されやすい環境下での判定により、尿素水の濃度が不適正である(尿素の濃度が薄い)ことを確実に把握することができ、尿素水濃度の判定精度を向上させることができる。
In the above control, the urea water concentration is determined in an environment where the ratio of the number of NO and NO 2 is approximately one-to-one. In such an environment, the NOx reduction reaction (for example, the chemical reaction shown in Formula 8) in the
また、NO2比率が0.5となる熱解離温度TEは、図5に示すように、NO2を生成するDOC触媒2が劣化したとしてもその影響を受けない温度である。つまり、排気温度TGが熱解離温度TEに等しい状態では、化学平衡作用により必然的に排気中のNOとNO2との比率が一対一となる。例えば、図5中の破線が0.5よりも下方で実線のグラフと交差するほど劣化の激しいDOC触媒2を使用しない限り(つまり、DOC触媒2でのNO2の生成能力が極端に低下しない限り)、NO及びNO2のモル分率はほぼ等しくなる。
このような環境下で尿素水の濃度を判定することで、DOC触媒2の劣化と尿素水濃度の低下とを識別することができる。
Further, as shown in FIG. 5, the thermal dissociation temperature T E at which the NO 2 ratio becomes 0.5 is a temperature that is not affected even if the
By determining the concentration of the urea water in such an environment, it is possible to distinguish between the deterioration of the
また、上記の診断装置10では、DOC触媒2の内部の排気温度TGを用いてNOとNO2との比率が一対一となる環境であるか否かを判断している。このように、DOC触媒2に併設された温度センサ14を用いるという簡素な構成で、正確かつ容易にNOx還元性に富む環境下であることを検知することが可能であり、尿素水濃度の判定精度をより向上させることができる。
Further, the
さらに、上記の診断装置10では、排気通路16の酸素濃度CE及び排気圧PEに基づいて熱解離温度TEを演算している。つまり、エンジン20での燃焼状態に応じた正確な熱解離温度TEの値を演算することができ、NOとNO2との比率が一対一となる環境を正確に把握することが可能となる。これにより、尿素水濃度の判定精度をさらに向上させることができる。
Further, in the
なお、NOとNO2との比率が一対一となる温度には、図5に示すように、実際には温度TXと熱解離温度TEとの二値が存在する。したがって、排気温度が温度TXに等しい状態でもNOとNO2との比率が一対一となり、尿素水の濃度の判定が可能ではある。しかしながら、温度TXの値は図5中に破線で示すようなDOC触媒2の劣化とともに変動するため、触媒の劣化と尿素水濃度の低下との識別が難しい。
The ratio of NO and NO 2 is the temperature at which one-to-one, as shown in FIG. 5, there are actually binary between the temperature T X and the thermal dissociation temperature T E. Therefore, even when the exhaust gas temperature is equal to the temperature T X , the ratio of NO to NO 2 becomes one-to-one, and the concentration of urea water can be determined. However, since the value of the temperature T X varies with the deterioration of the
これに対して、上記の診断装置10では、DOC触媒2の内部の排気温度TGが熱解離温度TEよりも高温である状態から降温させる制御の過程で尿素水濃度を判定している。これにより、NOとNO2との比率が一対一となる二つの温度のうち、NO及びNO2の化学平衡に係る熱解離温度TEを参照することができ、触媒の劣化と尿素水濃度の低下との識別が確実なものとなる。このように、排気温度の低下時のみを判定制御の対象とすることで、熱解離温度TEを正確に推定することが可能となる。
In contrast, in the
特に、上記の診断装置10では、DOC触媒2の内部の排気温度TGを強いて昇温させるのではなく、フィルタ再生制御を利用して昇温させている。これにより、DOC触媒2の昇温に係る燃費を低減させることができるほか、診断の直前にフィルタ3に堆積したPMが除去されることになり、診断精度をさらに向上させることができる。また、フィルタ再生制御に伴い、SCR触媒5に吸着されていたNH3が消費されるため、診断時にはユリアインジェクタ11から噴射された尿素水のみの影響を観察することができる。このような点でも、診断精度をさらに向上させることができるというメリットがある。
In particular, in the
さらに、尿素水濃度が薄いと診断された場合には、その旨が報知装置15から乗員に報知されるため、誤って異なる濃度の尿素水をタンク内に注入してしまった場合であっても、即座に尿素水の交換,調整を乗員に促すことができ、車両の吸排気システムを健全な状態としやすくすることができる。
Further, when it is diagnosed that the urea water concentration is low, the
[6.変形例]
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
[6. Modified example]
Regardless of the embodiment described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Each structure of this embodiment can be selected as needed, or may be combined appropriately.
上述の実施形態では、図7のステップA100でNOxの濃度C1が所定濃度C0未満であるか否かを判定している。つまりここでは、NOxセンサ9で検出されたNOx値を所定の閾値と直接的に比較しているが、このような構成の代わりに、SCR装置4の下流側に排出された排気中のNOx量の積算値を所定の閾値と比較する構成としてもよい。あるいは、エンジン20から排出されたNOx量の推定値とSCR触媒4の下流側のNOx量の積算値との比較によりNOx浄化率を算出し、このNOx浄化率と所定の閾値とを比較する構成としてもよい。
In the above embodiment, the concentration C 1 of the NOx is determined whether is less than the predetermined concentration C 0 at step A100 of FIG. That is, here, the NOx value detected by the
また、上述の実施形態では、コントローラ7の内部で熱解離温度TEを演算するものを例示したが、例えばエンジン20の特性等により排気圧PEや酸素濃度CEの変動範囲が既知である場合には、熱解離温度TEの変動範囲を予め予想することができる。そこで、DOC触媒2の排気温度TGが所定の温度範囲内にあることを以て、NO2比率が0.5であるとみなす制御構成としてもよい。この場合、例えば排気温度TGが400[℃]付近であるときに、NO2比率が0.5であるとみなすことが考えられる。あるいは、排気温度TGが350〜450[℃]付近であるときに、NO2比率が0.5であるとみなしてもよい。
このような構成により、排気中のNOとNO2との比率が一対一となる環境を簡便に把握することができるほか、上述の実施形態の構成から排気圧センサ12及び酸素濃度センサ13を省略することができ、装置構成及び制御構成をより簡素にすることができる。
Further, in the above-described embodiment, an example of calculating the thermal dissociation temperature T E inside the
With such a configuration, it is possible to easily grasp the environment in which the ratio of NO to NO 2 in the exhaust gas is one to one, and the
また、上述の実施形態では、排気温度TGに基づいてNO2比率が0.5となる排気状態を把握するものを例示したが、NO2比率の検出手法はこれに限定されない。例えば、NOのみの濃度を検出するNOセンサと、NO及びNO2の濃度をともに検出するNOxセンサとを用いてNO2比率を推定,算出してもよい。または、NO2分析計を用いてNO2比率を把握する構成としてもよい。排気中のNO2比率を把握することで、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, in the above-described embodiment, an example of grasping the exhaust state in which the NO 2 ratio becomes 0.5 based on the exhaust temperature TG is illustrated, but the detection method of the NO 2 ratio is not limited to this. For example, the NO 2 ratio may be estimated and calculated using a NO sensor that detects the concentration of only NO and a NOx sensor that detects both the concentrations of NO and NO 2 . Or it may be configured to grasp the NO 2 ratio with NO 2 analyzer. By grasping the NO 2 ratio in the exhaust, it is possible to obtain the same effect as in the above-described embodiment.
また、上述の実施形態では、尿素水濃度の低下とDOC触媒2の劣化とを切り分けて診断することを例に挙げて説明したが、本発明に係る診断で切り分けられる触媒の劣化はDOC触媒2のみに限定されず、他の触媒の劣化との切り分けに応用することが可能である。
なお、上述の実施形態の排気浄化装置10は、DPF装置1及びSCR装置4を排気通路16上に直列配置したものを例示したが、少なくともDOC触媒2,ユリアインジェクタ11,SCR触媒4及びNOxセンサ9を備えた吸排気システムであれば上記の技術効果を奏する装置を実現することが可能である。
また、上述の実施形態ではディーゼルエンジンの排気系に本発明を適用したものが例示したが、ガソリンエンジンの排気系への適用も可能である。
In the above-described embodiment, the description has been given by taking as an example the diagnosis of the decrease in the urea water concentration and the deterioration of the
In addition, although the
Moreover, although what applied this invention to the exhaust system of the diesel engine illustrated in the above-mentioned embodiment, the application to the exhaust system of a gasoline engine is also possible.
[7.付記]
以上の実施形態および変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。
[7. Addendum]
The following supplementary notes are further disclosed with respect to the above embodiments and modifications.
(付記1)
エンジンの排気通路に設けられ、排気中の成分に対する酸化能を持つ酸化触媒と、
前記酸化触媒よりも下流側に設けられ、排気中に尿素水を添加する尿素水添加装置と、
前記尿素水添加装置よりも下流側に設けられ、排気中の窒素酸化物を窒素に還元する選択還元触媒と、
前記選択還元触媒よりも下流側で前記窒素酸化物の濃度を検出する排気センサと、
前記酸化触媒の下流の排気中に含まれる窒素酸化物の総物質量に対する二酸化窒素の物質量の比を検出する比率検出手段と、
前記比率検出手段で検出された前記比、及び、前記排気センサで検出された前記窒素酸化物の濃度に基づき、前記尿素水添加装置から添加された前記尿素水の濃度が適正であるか否かを判定する判定手段と、を備えた
ことを特徴とする、排気浄化装置の診断装置。
(Appendix 1)
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the engine and capable of oxidizing components in the exhaust;
A urea water addition device that is provided downstream of the oxidation catalyst and adds urea water into the exhaust;
A selective reduction catalyst that is provided downstream of the urea water addition device and reduces nitrogen oxides in the exhaust gas to nitrogen;
An exhaust sensor that detects the concentration of the nitrogen oxides downstream of the selective reduction catalyst;
A ratio detection means for detecting a ratio of the amount of nitrogen dioxide to the total amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst;
Whether or not the concentration of the urea water added from the urea water addition device is appropriate based on the ratio detected by the ratio detection means and the concentration of the nitrogen oxide detected by the exhaust sensor A diagnostic device for an exhaust gas purification apparatus, comprising: a determination means for determining
(付記2)
前記判定手段は、
前記比率検出手段で検出された前記比がほぼ0.5であり、かつ、前記尿素水添加装置から前記尿素水が添加され、かつ、前記排気センサで検出された前記窒素酸化物の濃度が所定濃度未満であるときに、前記尿素水の濃度が適正であると判定する
ことを特徴とする、付記1記載の排気浄化装置の診断装置。
(Appendix 2)
The determination means includes
The ratio detected by the ratio detection means is approximately 0.5, the urea water is added from the urea water addition device, and the concentration of the nitrogen oxides detected by the exhaust sensor is less than a predetermined concentration When it is, it determines with the density | concentration of the said urea water being appropriate, The diagnostic apparatus of the exhaust gas purification apparatus of
(付記3)
前記比率検出手段が、前記酸化触媒の内部の排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が所定の熱解離温度であるときに前記比がほぼ0.5であることを検出する
ことを特徴とする、付記2記載の排気浄化装置の診断装置。
(Appendix 3)
The ratio detection means includes exhaust temperature estimation means for estimating the exhaust temperature inside the oxidation catalyst, and the ratio is calculated when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means is a predetermined thermal dissociation temperature. The diagnostic apparatus for an exhaust gas purification apparatus according to
(付記4)
前記比率検出手段は、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が、前記熱解離温度よりも高温である状態から低下して前記熱解離温度になったときに、前記比がほぼ0.5であることを検出する
ことを特徴とする、付記3記載の排気浄化装置の診断装置。
(Appendix 4)
The ratio detection means is configured such that the ratio is approximately 0.5 when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means decreases from the temperature higher than the thermal dissociation temperature to the thermal dissociation temperature. The diagnostic apparatus for an exhaust gas purification apparatus according to
(付記5)
前記酸化触媒よりも下流側かつ前記選択還元触媒よりも上流側に設けられ、排気中に含まれるパティキュレートを捕集するとともに、捕集した前記パティキュレートを燃焼させる触媒フィルタを備え、
前記比率検出手段は、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が、前記触媒フィルタでの前記パティキュレートの燃焼温度以上となった状態から低下して前記熱解離温度になったときに、前記比がほぼ0.5であることを検出する
ことを特徴とする、付記4記載の排気浄化装置の診断装置。
(Appendix 5)
Provided on the downstream side of the oxidation catalyst and the upstream side of the selective reduction catalyst, and includes a catalyst filter that collects the particulates contained in the exhaust and burns the collected particulates,
When the exhaust gas temperature estimated by the exhaust gas temperature estimating unit decreases from the state where the exhaust gas temperature is equal to or higher than the combustion temperature of the particulates in the catalytic filter and reaches the thermal dissociation temperature, The diagnostic apparatus for an exhaust emission control device according to appendix 4, wherein the ratio is detected to be approximately 0.5.
1 DPF装置
2 DOC触媒
3 フィルタ
4 SCR装置
5 SCR触媒
6 CUC触媒
7 コントローラ
7a 再生制御部
7b 尿素水添加制御部
7c エンジン排出NOx量推定部
7d NH3吸着量演算部
8 濃度判定制御部
8a 比率検出部
8b 排気温度推定部
8c 熱解離温度推定部
8d 判定部
9 NOxセンサ
10 排気浄化装置の診断装置
11 ユリアインジェクタ
12 排気圧センサ
13 酸素濃度センサ
14 温度センサ
15 報知装置
20 エンジン
1
Claims (8)
前記酸化触媒よりも下流側に設けられ、排気中に尿素水を添加する尿素水添加装置と、
前記尿素水添加装置よりも下流側に設けられ、排気中の窒素酸化物を窒素に還元する選択還元触媒と、
前記選択還元触媒よりも下流側で前記窒素酸化物の濃度を検出する排気センサと、
前記酸化触媒の下流の排気中に含まれる一酸化窒素の物質量に対する二酸化窒素の物質量の比を検出する比率検出手段と、
前記比率検出手段で検出された前記比、及び、前記排気センサで検出された前記窒素酸化物の濃度に基づき、前記尿素水添加装置から添加された前記尿素水の濃度が適正であるか否かを判定する判定手段と、を備えた
ことを特徴とする、排気浄化装置の診断装置。 An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the engine and capable of oxidizing components in the exhaust;
A urea water addition device that is provided downstream of the oxidation catalyst and adds urea water into the exhaust;
A selective reduction catalyst that is provided downstream of the urea water addition device and reduces nitrogen oxides in the exhaust gas to nitrogen;
An exhaust sensor that detects the concentration of the nitrogen oxides downstream of the selective reduction catalyst;
A ratio detecting means for detecting a ratio of the amount of nitrogen dioxide to the amount of nitrogen monoxide contained in the exhaust gas downstream of the oxidation catalyst;
Whether or not the concentration of the urea water added from the urea water addition device is appropriate based on the ratio detected by the ratio detection means and the concentration of the nitrogen oxide detected by the exhaust sensor A diagnostic device for an exhaust gas purification apparatus, comprising: a determination means for determining
前記比率検出手段で検出された前記比がほぼ一対一であり、かつ、前記尿素水添加装置から前記尿素水が添加され、かつ、前記排気センサで検出された前記窒素酸化物の濃度が所定濃度未満であるときに、前記尿素水の濃度が適正であると判定する
ことを特徴とする、請求項1記載の排気浄化装置の診断装置。 The determination means includes
The ratio detected by the ratio detecting means is approximately one-to-one, the urea water is added from the urea water adding device, and the concentration of the nitrogen oxide detected by the exhaust sensor is a predetermined concentration 2. The diagnostic apparatus for an exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein when it is less than, the concentration of the urea water is determined to be appropriate.
ことを特徴とする、請求項2記載の排気浄化装置の診断装置。 The ratio detection means includes exhaust temperature estimation means for estimating the exhaust temperature inside the oxidation catalyst, and the ratio is calculated when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means is a predetermined thermal dissociation temperature. 3. The exhaust gas purifying apparatus diagnosis apparatus according to claim 2, wherein it is detected that the ratio is approximately one to one.
ことを特徴とする、請求項3記載の排気浄化装置の診断装置。 The diagnostic apparatus for an exhaust gas purification apparatus according to claim 3, wherein the thermal dissociation temperature is in a range of 350 to 450 ° C.
前記酸化触媒の内部の排気圧を検出する排気圧検出手段と、を備え、
前記比率検出手段が、前記酸素濃度,前記排気圧,及び前記排気温度に基づき、前記熱解離温度を演算する
ことを特徴とする、請求項3又は4記載の排気浄化装置の診断装置。 Oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration inside the oxidation catalyst;
An exhaust pressure detecting means for detecting an exhaust pressure inside the oxidation catalyst,
The exhaust gas purifying apparatus diagnosis apparatus according to claim 3 or 4, wherein the ratio detection means calculates the thermal dissociation temperature based on the oxygen concentration, the exhaust pressure, and the exhaust temperature.
ことを特徴とする、請求項3〜5の何れか1項に記載の排気浄化装置の診断装置。 The ratio detection means is configured such that the ratio is approximately 1: 1 when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means decreases from a temperature higher than the thermal dissociation temperature to the thermal dissociation temperature. 6. The exhaust gas purifying apparatus diagnosis apparatus according to claim 3, wherein the exhaust gas purifying apparatus according to claim 3 is detected.
前記比率検出手段は、前記排気温度推定手段で推定された前記排気温度が、前記触媒フィルタでの前記パティキュレートの燃焼温度以上となった状態から低下して前記熱解離温度になったときに、前記比がほぼ一対一であることを検出する
ことを特徴とする、請求項6記載の排気浄化装置の診断装置。 Provided on the downstream side of the oxidation catalyst and the upstream side of the selective reduction catalyst, and includes a catalyst filter that collects the particulates contained in the exhaust and burns the collected particulates,
When the exhaust gas temperature estimated by the exhaust gas temperature estimating unit decreases from the state where the exhaust gas temperature is equal to or higher than the combustion temperature of the particulates in the catalytic filter and reaches the thermal dissociation temperature, The exhaust gas purifying apparatus diagnosis apparatus according to claim 6, wherein it is detected that the ratio is approximately 1: 1.
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の排気浄化装置の診断装置。 The diagnostic apparatus for an exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a notification unit that notifies a passenger of a result of the determination by the determination unit.
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