JP2012036858A - Device for diagnosing catalyst degradation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、尿素水を用いて排気中の窒素酸化物を還元する選択還元触媒の下流側に設けられる後段酸化触媒の劣化度を判定する触媒劣化診断装置に関する。 The present invention relates to a catalyst deterioration diagnosis apparatus that determines the degree of deterioration of a post-stage oxidation catalyst provided on the downstream side of a selective reduction catalyst that uses urea water to reduce nitrogen oxides in exhaust gas.
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で水及び窒素(N2)に還元するものである。選択還元触媒を用いた排気浄化システムは、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, urea water as a reducing agent is injected into the exhaust passage on the upstream side of the selective reduction catalyst, ammonia (NH 3 ) is generated by hydrolysis of urea, and NOx is converted into water and nitrogen (N 2 ) with NH 3. It is something to reduce. An exhaust purification 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.
このようなSCRシステムには、選択還元触媒の下流側にスリップしたNH3を除去するための後段酸化触媒を備えたものが存在する。後段酸化触媒は、例えばアンモニアスリップ触媒やCUC(Clean-up Catalyst)等と呼ばれている(例えば、特許文献1参照)。なお、一般的なSCRシステムで排気中に添加される尿素量は、選択還元触媒での還元反応に必要十分な量に制御される。したがって、本来は後段酸化触媒にNH3が到達することはなく、後段酸化触媒はNH3が万が一選択還元触媒からスリップした場合のフェイルセーフ装置として用いられる。 Some SCR systems include a post-stage oxidation catalyst for removing NH 3 slipped downstream of the selective reduction catalyst. The post-stage oxidation catalyst is called, for example, an ammonia slip catalyst, CUC (Clean-up Catalyst) or the like (see, for example, Patent Document 1). Note that the amount of urea added to the exhaust gas in a general SCR system is controlled to a necessary and sufficient amount for the reduction reaction with the selective reduction catalyst. Therefore, NH 3 does not normally reach the post-stage oxidation catalyst, and the post-stage oxidation catalyst is used as a fail-safe device in the event that NH 3 should slip from the selective reduction catalyst.
上記の後段酸化触媒にNH3が到達した場合、そのNH3は酸化触媒層上で酸化されてNOやNO2が生成される。また、これらのNOxをさらにN2に還元するための還元触媒層を備えた後段酸化触媒も開発されている。一方、酸化触媒層や還元触媒層に劣化が生じると、NH3の浄化作用が低下するため、その劣化の度合いは正確に把握する必要がある。
触媒の劣化判定に関して、例えば触媒の上流側及び下流側に排気温度センサを設けて触媒上での反応熱量を測定し、その反応熱量に基づいて劣化の有無を判定するようなことも考えられるが、この手法では劣化の度合いを判断することができない。
When NH 3 arrives at the latter stage oxidation catalyst, the NH 3 is oxidized on the oxidation catalyst layer to generate NO and NO 2 . Further, a post-stage oxidation catalyst having a reduction catalyst layer for further reducing these NOx to N 2 has been developed. On the other hand, if the oxidation catalyst layer or the reduction catalyst layer is deteriorated, the purification action of NH 3 is reduced, so the degree of deterioration needs to be accurately grasped.
Regarding catalyst deterioration determination, for example, exhaust temperature sensors may be provided on the upstream side and downstream side of the catalyst to measure the amount of reaction heat on the catalyst, and the presence or absence of deterioration may be determined based on the amount of reaction heat. In this method, the degree of deterioration cannot be determined.
本件は上記のような課題に鑑み創案されたもので、選択還元触媒の下流側に設けられる後段酸化触媒の触媒劣化の度合いを正確に診断することができるようにした触媒劣化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。
The present case has been devised in view of the above-described problems, and provides a catalyst deterioration diagnosis device that can accurately diagnose the degree of catalyst deterioration of a post-stage oxidation catalyst provided downstream of a selective reduction catalyst. For the purpose.
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)ここで開示する触媒劣化診断装置は、噴射装置,選択還元触媒及び後段酸化触媒を備える。噴射装置は、エンジンの排気通路に設けられ、排気中に尿素水を噴射するものである。選択還元触媒前記噴射装置よりも下流側に設けられ、前記尿素水が加水分解したアンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物を窒素に還元するものである。後段酸化触媒は、前記選択還元触媒よりも下流側に設けられ、前記選択還元触媒よりも下流側に流出した前記アンモニアを浄化するものである。
また、前記後段酸化触媒よりも下流側に設けられ、排気中の窒素酸化物の濃度を検出する排気センサと、前記選択還元触媒での還元に必要な量よりも多い量の前記尿素水を前記噴射装置から噴射させる噴射量増量手段と、を備える。
さらに、前記噴射量増量手段で前記尿素水の量が増量されたときに前記排気センサで検出された前記濃度に基づいて前記後段酸化触媒の劣化度を判定する判定手段を備える。
つまり、判定手段での判定に係る窒素酸化物の濃度は、選択還元触媒での還元に必要な量よりも多い余剰分の尿素が後段酸化触媒で酸化された結果として生じた濃度である。
(1) The catalyst deterioration diagnosis device disclosed here includes an injection device, a selective reduction catalyst, and a post-stage oxidation catalyst. The injection device is provided in the exhaust passage of the engine and injects urea water into the exhaust. The selective reduction catalyst is provided downstream of the injection device, and reduces the nitrogen oxide in the exhaust gas to nitrogen using ammonia hydrolyzed by the urea water as a reducing agent. The post-stage oxidation catalyst is provided downstream of the selective reduction catalyst, and purifies the ammonia that has flowed downstream of the selective reduction catalyst.
Further, an exhaust sensor that is provided downstream of the post-stage oxidation catalyst and detects the concentration of nitrogen oxides in the exhaust, and an amount of the urea water that is greater than the amount required for reduction by the selective reduction catalyst And an injection amount increasing means for injecting from the injection device.
Furthermore, it has a determination means for determining the degree of deterioration of the post-stage oxidation catalyst based on the concentration detected by the exhaust sensor when the amount of the urea water is increased by the injection amount increasing means.
That is, the concentration of nitrogen oxide according to the determination by the determination means is a concentration generated as a result of oxidation of excess urea more than the amount necessary for the reduction with the selective reduction catalyst by the post-stage oxidation catalyst.
(2)また、前記選択還元触媒に流入する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を備え、前記判定手段が、前記比率検出手段で検出された前記比と前記濃度とに基づいて前記後段酸化触媒の劣化度を判定することが好ましい。
(3)また、前記噴射量増量手段が、前記比率検出手段で検出された前記比がほぼ0.5であるときに、前記尿素水の量を増加させることが好ましい。
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となるため、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する。
(2) The apparatus further comprises ratio detection means for detecting a ratio of the amount of nitrogen dioxide to the total amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, and the determination means includes the ratio detection means. It is preferable to determine the degree of deterioration of the post-stage oxidation catalyst based on the ratio and the concentration detected in step (b).
(3) Further, it is preferable that the injection amount increasing means increases the amount of the urea water when the ratio detected by the ratio detecting means is approximately 0.5.
In this case, since the number of moles of nitrogen monoxide and the number of moles of nitrogen dioxide are substantially the same, the reduction reaction of nitrogen oxides with the selective reduction catalyst is promoted, and the purification rate of nitrogen oxides is improved.
(4)また、前記選択還元触媒よりも上流側に設けられ、排気中の成分に対する酸化能を持つ酸化触媒を備え、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することが好ましい。さらに、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0.5であることを検出することが好ましい。
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となる排気状態が、酸化触媒の内部の温度によって推定されることになる。なお、所定の熱解離温度は、例えば350〜450℃の範囲の温度であることが好ましい。
(4) An exhaust temperature that is provided upstream of the selective reduction catalyst and has an oxidation catalyst capable of oxidizing components in exhaust gas, and the ratio detection means estimates an exhaust temperature inside the oxidation catalyst. It is preferable to have an estimation means. Further, the ratio detection means detects that the ratio is approximately 0.5 when the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means is a predetermined thermal dissociation temperature (NO 2 → NO thermal dissociation temperature). It is preferable.
In this case, an exhaust state in which the number of moles of nitric oxide and the number of moles of nitrogen dioxide is approximately the same is estimated by the temperature inside the oxidation catalyst. In addition, it is preferable that predetermined | prescribed thermal dissociation temperature is the temperature of the range of 350-450 degreeC, for example.
(5)また、前記後段酸化触媒が、前記窒素酸化物を窒素に還元する還元層を有することが好ましい。
(6)また、前記噴射量増量手段が、前記エンジンの回転数及び前記エンジンの負荷に基づき、前記選択還元触媒での還元に必要な量を演算することが好ましい。
(7)また、前記判定手段による判定の結果を報知する報知手段を備えることが好ましい。
(5) Moreover, it is preferable that the said back | latter stage oxidation catalyst has a reduction layer which reduces the said nitrogen oxide to nitrogen.
(6) Further, it is preferable that the injection amount increasing means calculates an amount required for reduction by the selective reduction catalyst based on the engine speed and the engine load.
(7) Moreover, it is preferable to provide the alerting | reporting means which alert | reports the result of determination by the said determination means.
(1)開示の触媒劣化診断装置によれば、後段酸化触媒でのアンモニアの酸化能力を観察することで、後段酸化触媒の劣化度を正確に判定することができる。
(2)窒素酸化物の総物理量に対する二酸化窒素の物理量の比を参照することで、排気センサでの検出値を正確に補正することができ、後段酸化触媒の劣化度を正確に判定することができる。
(1) According to the disclosed catalyst deterioration diagnosis apparatus, the deterioration degree of the rear-stage oxidation catalyst can be accurately determined by observing the oxidation ability of ammonia in the rear-stage oxidation catalyst.
(2) By referring to the ratio of the physical quantity of nitrogen dioxide to the total physical quantity of nitrogen oxides, it is possible to accurately correct the detection value of the exhaust sensor, and to accurately determine the degree of deterioration of the post-stage oxidation catalyst. it can.
(3)選択還元触媒での窒素酸化物の浄化率が高い状況下では、窒素酸化物の未浄化による余剰分の窒素酸化物が排気センサで誤って検出されることがなく、おおむねアンモニアから変換された窒素酸化物のみを排気センサで検出することができる。したがって、後段酸化触媒よりも上流側の触媒の状態の影響を考慮する必要がなくなり、後段酸化触媒の劣化度を正確に判定することができる。 (3) Under conditions where the purification rate of nitrogen oxides at the selective reduction catalyst is high, excess nitrogen oxides due to unpurified nitrogen oxides are not detected by the exhaust sensor, and are generally converted from ammonia. Only the generated nitrogen oxide can be detected by the exhaust sensor. Therefore, it is not necessary to consider the influence of the state of the catalyst upstream of the rear-stage oxidation catalyst, and the degree of deterioration of the rear-stage oxidation catalyst can be accurately determined.
(4)酸化触媒の内部の排気温度に基づいて正確に比を検出することができ、排気センサでの検出値がアンモニアから変換された窒素酸化物のみとなる状態を正確に把握することができる。したがって、排気センサでの検出値の信頼性を向上させることができ、後段酸化触媒の劣化度を正確に判定することができる。
(5)後段酸化触媒で生成された窒素酸化物を窒素に還元することで、後段酸化触媒の劣化度を判定しつつ、排気浄化性能をさらに向上させることができる。
(4) It is possible to accurately detect the ratio based on the exhaust temperature inside the oxidation catalyst, and to accurately grasp the state in which the detected value of the exhaust sensor is only nitrogen oxide converted from ammonia. . Therefore, the reliability of the detection value in the exhaust sensor can be improved, and the deterioration degree of the post-stage oxidation catalyst can be accurately determined.
(5) By reducing the nitrogen oxides generated by the post-stage oxidation catalyst to nitrogen, it is possible to further improve the exhaust purification performance while determining the degree of deterioration of the post-stage oxidation catalyst.
(6)エンジンから排出される窒素酸化物の濃度を検出するためのセンサが不要となり、コストを削減することができる。
(7)後段酸化触媒の劣化度を例えばドライバーや乗員等に報知することで、早期のメンテナンスを促すことができ、排気浄化性能が高い状態を維持しやすくすることができる。
(6) A sensor for detecting the concentration of nitrogen oxides discharged from the engine becomes unnecessary, and the cost can be reduced.
(7) By notifying the degree of deterioration of the rear-stage oxidation catalyst to, for example, a driver or an occupant, early maintenance can be promoted, and it is possible to easily maintain a high exhaust purification performance state.
以下、図面を参照して開示の触媒劣化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, the disclosed catalyst deterioration diagnosis apparatus 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]
本実施形態の触媒劣化診断装置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。
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。
[1. Constitution]
[1-1. overall structure]
The catalyst
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。
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(噴射装置)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。
The
A urea injector 11 (injection device) is provided between the
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。また、SCR装置4の下流側には、排気中に含まれるNOxの濃度C1を検出するNOxセンサ9(排気センサ)が設けられる。これらの各センサで検出された圧力PE,酸素濃度CE,排気温度T1及びNOx濃度C1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が劣化や被毒を受けると低温での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。
また、フィルタ3の表面では、排気中のNO2等を酸化剤として排気微粒子が連続的に焼却される。このようなPMの除去方式を連続再生方式と呼ぶ。この方式は、車両の通常走行時にフィルタを浄化再生させたい場合に用いて好適である。なお、PMの燃焼反応を促進すること等を目的として、フィルタに触媒層を設けたもの(コーテッドDPF)も開発されている。
The filter 3 is a porous filter (for example, a ceramic filter) that collects PM. The interior of the filter 3 is divided into a plurality along the flow direction of the exhaust gas by a porous wall. A large number of pores having a size commensurate with the particulates of PM are formed in the wall. When exhaust passes near or inside the wall, PM is collected on the wall and on the wall surface, and the exhaust is filtered.
On the surface of the filter 3, exhaust particulates are continuously incinerated using NO 2 or the like in the exhaust as an oxidizing agent. Such a PM removal method is called a continuous reproduction method. This method is suitable for use in purifying and regenerating the filter during normal driving of the vehicle. For the purpose of promoting the combustion reaction of PM, etc., a filter provided with a catalyst layer (coated DPF) has been developed.
また、本実施形態のフィルタ3では、連続再生方式の再生制御だけでなく、フィルタ3の温度を上昇させることによってPMを強制的に燃焼させる強制再生方式の再生制御も実施される。フィルタ3の温度を上昇させる手法は任意であり、例えば、DOC触媒2に炭化水素(未燃燃料,HC)等を供給して酸化熱を発生させることで排気温度を上昇させる手法や、フィルタ3をヒーター等で加熱する手法等を採用することができる。強制再生方式の再生制御時にフィルタ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。
Further, in the filter 3 of the present embodiment, not only continuous regeneration type regeneration control but also forced regeneration type regeneration control in which PM is forcibly burned by raising the temperature of the filter 3 is performed. The method for raising the temperature of the filter 3 is arbitrary. For example, a method for raising the exhaust temperature by supplying hydrocarbons (unburned fuel, HC) or the like to the
これらのようなフィルタ3の再生制御は、後述するコントローラ7によって制御される。再生制御によってフィルタ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。なお、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。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。
C + 2NO2 → 2NO + CO2 ・・・(式2)
C + O2 → CO2 ・・・(式3)
Such regeneration control of the filter 3 is controlled by a
C + 2NO 2 → 2NO + CO 2 (Formula 2)
C + O 2 → CO 2 ... (Formula 3)
[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触媒6(後段酸化触媒)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、上流側のユリアインジェクタ11から供給される尿素水を受けてNH3を生成し、その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機能を持つ。
[1-3. SCR device]
The SCR device 4 incorporates an SCR catalyst 5 (selective reduction catalyst) disposed on the upstream side and a CUC catalyst 6 (post-stage oxidation catalyst) disposed on the downstream side thereof.
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、触媒温度が所定の温度TC以上(例えば、400℃程度以上)になると、ほぼ完全にNH3吸着がなくなる。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。本触媒劣化診断装置10では、式8の反応が生じやすい環境でのNOx濃度を参照して、CUC触媒6の劣化の度合い(劣化度)を判定する。
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。CUC触媒6は、NH3を酸化させる酸化触媒層と、NH3の酸化によって生じたNOxを還元する還元触媒層(還元層)とを有する。酸化触媒層におけるNH3の酸化反応の化学反応式を以下に例示する。また、還元触媒層における還元反応例としては、上記の式6〜式8に示すものが挙げられる。CUC触媒6の酸化触媒層で発生したNOxは還元触媒層でNH3と反応してN2となる。
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O ・・・(式9)
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O ・・・(式10)
4NH3 + 7O2 → 4NO2+ 6H2O ・・・(式11)
The
4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (Formula 9)
4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Formula 10)
4NH 3 + 7O 2 → 4NO 2 + 6H 2 O (Formula 11)
CUC触媒6の触媒温度とNH3浄化率との関係を図4(a)に示す。NH3浄化率は、触媒温度の上昇に伴って増大し、触媒温度が所定温度以上のときにはほぼ一定の浄化率を示す。一方、CUC触媒6が劣化すると酸化触媒層におけるNH3の酸化力が低下し、NH3浄化率のグラフが図4(a)中に白抜き矢印で示すように、高温側へとシフトする。同一のNH3浄化率を得るために必要な触媒温度は、CUC触媒6の劣化によって上昇する。なお、CUC触媒6がたとえ劣化したとしても触媒温度が高温になれば、劣化前と同等の一定の浄化率が得られる。
The relationship between the catalyst temperature of the
続いて、CUC触媒6の触媒温度とCUC触媒6の下流側でのN2発生率との関係を図4(b)に示す。N2発生率は、触媒温度が所定の温度範囲であるときに増大し、触媒温度がその温度範囲より低い場合や高い場合に減少する特性を持つ。
ここで、最も高いN2発生率となる触媒の温度をTJとする。CUC触媒6が劣化したとき、触媒温度が所定温度TJよりも低い場合には、酸化触媒層におけるNH3の酸化力が低下により、NH3の生成量が減少し、N2発生率も減少する。このとき、N2発生率のグラフは、図4(b)中に白抜き矢印で示すように、高温側かつN2発生率の減少側へとシフトする。
Subsequently, the relationship between the catalyst temperature of the
Here, the temperature of the catalyst that gives the highest N 2 generation rate is T J. When the
また、触媒温度が所定温度TJよりも高い場合には、還元触媒層におけるNOxとNH3との反応性の低下により、N2発生率が減少する。このとき、N2発生率のグラフは、図4(b)中に黒矢印で示すように、低温側かつN2発生率の減少側へとシフトする。このように、CUC触媒6が劣化するとN2発生率が減少し、かつ、N2が発生する触媒温度範囲が狭まる。
このように、CUC触媒6の劣化時において、触媒温度が低温であるときには、酸化触媒層での酸化反応も、還元触媒層での還元反応もともに低下する。しかしながら、触媒温度が高温であるときには、酸化反応が還元反応よりも優先的に進行する。したがって、触媒温度が高温であるほど、CUC触媒6で生成されるNOx量に対して、そのN2への還元が追いつかなくなり、相対的にNOx量が増大する。
On the other hand, when the catalyst temperature is higher than the predetermined temperature T J , the N 2 generation rate decreases due to a decrease in the reactivity between NOx and NH 3 in the reduction catalyst layer. At this time, the graph of N 2 generation rate, as indicated by the black arrow in FIG. 4 (b), the shift to the decreasing side of the low temperature side and N 2 generation rate. As described above, when the
Thus, when the
例えば、CUC触媒6の触媒温度とCUC触媒6の下流側でのNOx発生率との関係を図4(c)に示す。NOx発生率は、触媒温度の上昇に伴って増大する。触媒温度が高温であるほどNH3の酸化反応がNOxの還元反応よりも優先的に進行し、触媒温度が所定温度以上のときにはほぼ一定となる。一方、CUC触媒6が劣化すると、上述の通りN2発生量が減少し、NOx発生率が増加する。そのため、同一の触媒温度であるときにCUC触媒6の下流側で検出されるNOx濃度は、触媒の劣化に伴って増大する。また、同一のNOx濃度が検出される触媒温度は触媒の劣化に伴って低下し、図4(c)中に白抜き矢印で示すように、低温側へとシフトする。
このように、CUC触媒6の劣化が進行するほどNOxとNH3との反応性が低下し、NOxの発生量が増大する。
For example, the relationship between the catalyst temperature of the
Thus, as the deterioration of the
[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5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。
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5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。
FIG. 5 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
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. 5 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6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5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. 6, 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6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5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、本触媒劣化診断装置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。
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. 5 will vary 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
図7にSCR触媒5の触媒温度(DOC触媒2の下流側における排気温度),NO2比率及びSCR触媒5でのNOx浄化率の関係の一例を図示する。この三次元グラフでは、NO2比率が0.5近傍であれば、SCR触媒5の触媒温度に関わらず高いNOx浄化率が得られることが示されている。つまり、SCR触媒5に流入する排気のNO2比率がほぼ0.5であるときには、適正量の尿素水を供給することでエンジン20から排出されたほぼ全てのNOxがN2に還元される。
FIG. 7 shows an example of the relationship between the catalyst temperature of the SCR catalyst 5 (exhaust temperature on the downstream side of the DOC catalyst 2), the NO 2 ratio, and the NOx purification rate in 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,CUC触媒6の触媒劣化を診断する制御等が実施される。
[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劣化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 filter 3 by forcibly burning the PM collected by the filter 3. The starting conditions for this control are, for example, that the vehicle travel distance has exceeded a predetermined distance (for example, 500 [km]) since the previous filter regeneration control was performed, and that the estimated amount of PM accumulated on the filter 3 Is over a predetermined amount.
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 filter 3 is equal to or higher than the predetermined regeneration temperature T F , and the state is a predetermined time (for example, several 10 seconds) and so on. Therefore, in the filter regeneration control, the exhaust gas temperature is adjusted so that the temperature of the filter 3 is maintained at the regeneration temperature T F or higher for a predetermined time. In the filter regeneration control, the higher the oxygen concentration in the exhaust, the better the PM combustion state.
尿素水添加制御とは、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。この制御では、SCR触媒5で還元させたいNOx量に基づいて尿素水の添加量が算出される。
例えば、車両の運転状態によりエンジン20のシリンダから排出されるNOx量が多い状況下では尿素水の添加量が増量され、反対にエンジン20のシリンダから排出されるNOx量が少ない状況下では尿素水の添加量が減量される。つまり、エンジン20から排出されるNOx量に応じて尿素水の噴射量が演算される。尿素水添加制御の実施条件としては、SCR触媒5の触媒温度が第二活性温度TB以上であること等が挙げられる。
The urea water addition control is control for appropriately injecting urea water from the
For example, when the amount of NOx discharged from the cylinder of the
劣化診断制御とは、CUC触媒6の触媒劣化を診断する制御である。この制御は、尿素水添加制御に付随して実施される制御であり、尿素水添加制御で演算される尿素水の添加量に微量の診断用添加量を加算して噴射させる機能と、加算分の尿素水によって生じたアンモニアがCUC触媒6でどの程度処理されるかを判定することでCUC触媒6の触媒劣化の度合いを診断する機能とを持つ。ここでは、以下の条件が全て成立したときに、CUC触媒6が劣化したと判断される。
〔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以上である
The deterioration diagnosis control is control for diagnosing catalyst deterioration of 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 It is a predetermined value C 0 or the detected value C 1 of the [condition D] NOx sensor
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、CUC触媒6の触媒劣化によるものか否かを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)の原因がCUC触媒6の触媒劣化にあることを特定する。
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。
コントローラ7には、再生制御部7a,尿素水添加制御部7b,比率検出部7c及び劣化診断制御部8が設けられる。
[3. Controller functions]
Functions programmed as software or hardware circuits inside the
The
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機能を持つ。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
尿素水添加制御部7b(噴射量増量手段)は、尿素水添加制御を実施するものである。尿素水添加制御部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)を推定演算し、これに応じた量P1の尿素水をユリアインジェクタ11から噴射させる機能を持つ。ここで演算される尿素水の量P1は、SCR触媒5でのNOxの還元に必要な量である。
The urea water
図8に示すように、尿素水添加制御部7b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。尿素水添加制御部7b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。
As shown in FIG. 8, the urea water
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8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
また、尿素水添加制御部7bは、上記の〔条件B〕が成立する前後で、尿素水の添加量を僅かに増大させる機能を持つ。尿素水の添加量の増分ΔPは、CUC触媒6での劣化判定に用いられ、上述の量P1と比較してごく微量である。
The urea water
比率検出部7c(比率検出手段)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り、排気温度推定部7d及び熱解離温度推定部7eを備える。排気温度推定部7d(排気温度推定手段)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もよいし、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7e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12〜式14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。
劣化診断制御部8(判定手段)は劣化診断制御を実施し、CUC触媒6の触媒が劣化しているか否か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CUC触媒6が劣化したと判定し、報知装置15を制御してその劣化を乗員に報知する。
From
The deterioration diagnosis control unit 8 (determination means) performs deterioration diagnosis control and determines whether or not the catalyst of the
上記の〔条件B〕の排気状態は、熱解離温度推定部7eで推定された熱解離温度TEと排気温度推定部7d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。
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。
The exhaust state of [Condition B] is determined by comparing the thermal dissociation temperature T E estimated by the thermal dissociation
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.
上記の〔条件D〕に係る所定濃度C0とは、上記のΔPの尿素水の加水分解によって生じるアンモニアがCUC触媒6上で酸化して得られるNOx濃度の判定閾値である。例えば、SCR触媒5でのNOx浄化率がほぼ100[%]である排気状態であれば、NOxセンサ9で検出されるNOx濃度の検出値C1は、上記のΔPの尿素水のみによってCUC触媒6上で生じたNOx濃度に対応する値となる。本実施形態ではこのような特性を利用してCUC触媒6の触媒劣化の度合いを判定する。
The predetermined concentration C 0 according to the above [Condition D] is a determination threshold value of the NOx concentration obtained by oxidizing the ammonia produced by the hydrolysis of the ΔP urea water on the
[4.フローチャート]
図9は、触媒劣化診断装置10での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. 9 is a flowchart for explaining an example of control in the catalyst
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。
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。
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
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7d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7e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
続くステップA41では、排気温度推定部7d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。ここで排気温度TG>噴射温度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、排気温度TG≦噴射温度THである場合にはステップA42へ進む。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。
In subsequent step A41, it is determined whether or not the exhaust gas temperature T G estimated by the exhaust gas
ステップA42では、例えば図8に示すマップに基づき、尿素水添加制御部7bにおいてエンジンアウトNOx量の推定演算が実施される。また、続くステップA43では、ステップA42で推定された量のNOxを還元するのに必要な尿素水の量P1が演算される。
続くステップA44では、尿素水添加制御が実施される。ここでは、ステップA41で排気温度TG≦噴射温度THであると判定されているため、まもなく上記の条件Bが成立するものとみなされて、尿素水の添加量を僅かに増大させる制御が通常の尿素水添加制御に付加される。例えば、前ステップで得られた量P1に所定の増分ΔPが加算された量の尿素水をユリアインジェクタ11から噴射させる制御信号が尿素水添加制御部7bから出力され、尿素水が排気中に噴射される。
In step A42, for example, based on the map shown in FIG. 8, the urea water
In the subsequent step A44, urea water addition control is performed. Here, since it is determined in step A41 that the exhaust gas temperature T G ≦ the injection temperature T H, it is assumed that the above condition B will be satisfied soon, and control for slightly increasing the amount of urea water added is performed. This is added to normal urea water addition control. For example, a control signal for injecting from the
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。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。
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 A70, the urea water
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A45からの経過時間が判定される。
In step A <b> 80, the concentration C 1 detected by the
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。
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。ここで、C1<C0である場合にはステップA110に進み、CUC触媒6には触媒劣化が見受けられないと判定される。
The predetermined time set in this step is a time for preventing misdiagnosis immediately after the urea water addition control is performed, and may be set arbitrarily (for example, 0 to several tens of seconds). Until the predetermined time elapses, step A80 is repeatedly executed, and when the predetermined time elapses, the control proceeds to step A100.
At step A100, the determining unit 8d, the concentration C 1 of the NOx is equal to or less than the predetermined concentration C 0 is determined. Here, if C 1 <C 0 , the process proceeds to step A110, where it is determined that no catalyst deterioration is observed in the
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、ほぼ100[%]に近いNOx浄化率が得られる。一方、ステップA45ではNOxの浄化に必要な量P1よりも僅かに多い量(P1+ΔP)の尿素水が添加されるため、CUC触媒6に流入する排気中にはΔPの尿素水に対応する量のNH3が含まれることになる。したがって、CUC触媒6におけるNH3の浄化率,NOx浄化率は、ΔPの尿素水に対応するNH3量を基準として演算することができる。また、CUC触媒6の触媒劣化が生じていない限り、検出されるNOxの濃度C1は所定濃度C0未満となる。
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CUC触媒6でのNH3,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、CUC触媒6に触媒劣化が生じていると判定される。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、触媒劣化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CUC触媒6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 NH 3 and NOx purification action in the
[5.作用,効果]
図10に、上記の触媒劣化診断装置10による診断時の尿素水噴射量とNOx濃度C1との経時変動を示す。図中の時刻t1は、上記のフローチャートのステップA45での尿素水添加制御の開始時刻に対応する。また、図中の太実線はCUC触媒6が劣化していない場合にNOxセンサ9で検出されるNOx濃度C1であり、細実線はCUC触媒6が劣化した場合にNOxセンサ9で検出されるNOx濃度C1である。
[5. Action, effect]
FIG. 10 shows temporal variation of the urea water injection amount and the NOx concentration C 1 at the time of diagnosis by the catalyst
時刻t1に尿素水噴射制御が実施されると、その尿素水はSCR触媒5上でNH3に加水分解される。このとき排気中に添加される尿素水の量には、NOxの還元に必要な量P1だけでなく増分ΔPが含まれている。したがって、NH3は排気中のNOxの還元に消費されない余剰分のNH3がCUC触媒6に流入する。
When urea water injection control is performed at time t 1 , the urea water is hydrolyzed to NH 3 on the
CUC触媒6では余剰分のNH3が浄化される。そのため、NOxセンサ9で検出されるNOx濃度は、CUC触媒6でのNH3の浄化反応の過程で生じたNOxのみの濃度となる。したがって、CUC触媒6に触媒劣化が生じていない場合には、図10中に太実線で示すように、NH3及びNOxが適切に浄化され、NOx濃度の変動が安定した時刻t2には所定濃度C0未満の検出値CXが得られる。なお、CUC触媒6の劣化度が低い(新品に近い)ほど、検出値CXが0に近い微小な値となる。また、上記のフローチャートのステップA90での判定に係る所定時間は、図10中の時刻t1からNOx濃度の変動が安定する時刻t2までの時間に対応する。
The
一方、CUC触媒6に触媒劣化が生じている場合には、例えば上記の式10,式11に示すように、NH3が酸化された結果として生じるNOxがNOxセンサ9で検出されることになり、図10中に細実線で示すように、時刻t2には所定濃度C0以上の検出値CYが得られる。CUC触媒6の劣化度が高い(劣化が激しい)ほど、検出値CYが増大する。
なお、検出値CYの最大値は尿素水の増分ΔPに対応する量となる。つまり、仮にCUC触媒6が劣化した状態であったとしても、増分ΔPを十分に小さく設定すれば、排気性能にほとんど影響を与えることなくCUC触媒6の劣化を診断することができる。
On the other hand, when catalyst deterioration occurs in the
The maximum value of the detected values C Y becomes an amount corresponding to the increment ΔP of the urea water. That is, even if the
このように、上記の触媒劣化診断装置10によれば、SCR触媒5でのNOx浄化率がほぼ100[%]となる排気状態のときに尿素水を僅かに多めに供給することで、CUC触媒6でのNH3の触媒能力を適切に観察することができ、CUC触媒6の触媒劣化の度合いを正確に判定することができる。
As described above, according to the catalyst
また、上記の触媒劣化診断装置10では、上記の〔条件B〕、すなわち、NO2比率がほぼ0.5となる排気状態で触媒劣化の度合いを判定している。このNO2比率がほぼ0.5となる排気状態では、SCR触媒5よりも下流側に流出する未浄化分のNOxが極めて少ないため、NOxセンサ9での検出値はCUC触媒6での反応のみによって生じたNOxの濃度に対応するものとなる。したがって、CUC触媒6よりも上流側の触媒の状態の影響を考慮する必要がなくなり、CUC触媒6の劣化度を正確に判定することができる。
Further, in the catalyst
また、上記の触媒劣化診断装置10では、上記の「NO2比率がほぼ0.5となる排気状態」を把握するに際し、NO2からNOへの熱解離特性を考慮して、酸化触媒2の内部の排気温度を参照している。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となる。また、例えばNOセンサやNO2センサ,排気成分分析機といった高価なセンサ類を用いる必要がなく、適切な排気状態を低コストで把握することが可能となる。
Further, in the above-described catalyst
つまり、NOxセンサ9での検出値がNH3から変換されたNOxのみとなる状態を正確に把握することができる。したがって、NOxセンサ9での検出値の信頼性を向上させることができ、CUC触媒6の劣化度を正確に判定することができる。
さらに、上記の触媒劣化診断装置10では、CUC触媒6が酸化触媒層及び還元触媒層を備えている。このように、CUC触媒6の酸化触媒層で生成されうるNOxを還元触媒層でN2に還元することで、CUC触媒6の劣化度を判定しつつ、排気浄化性能をさらに向上させることができる。
That is, it is possible to accurately grasp the state in which the detected value at the
Further, in the catalyst
特に、上記の触媒劣化診断装置10では、CUC触媒6の劣化判定に際し、排気温度を強いて昇温させるのではなく、フィルタ再生制御で昇温した状態を利用している。これにより、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に吸蔵されていたNH3が脱離するため、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 above-described catalyst
また、上記の触媒劣化診断装置10では、排気通路16の酸素濃度CE及び排気圧PEに基づいて平衡温度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平衡温度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、CUC触媒6の診断精度をさらに向上させることができる。
また、上述の触媒劣化診断装置10では、吸気量Q,アクセル開度θAC及びエンジン回転数Neに基づくマップを用いてエンジンアウトNOx量を演算している。これにより、例えばエンジン20のエキゾーストマニホールド等に別途、NOxセンサを設ける必要がなくなり、コストをさらに低減させることができる。
さらに、CUC触媒6が劣化した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、即座にCUC触媒6の点検,交換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。
Moreover, the catalyst
Moreover, the catalyst
Further, when it is diagnosed that 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、NO2比率がほぼ0.5となる排気状態のみでCUC触媒6の触媒劣化を診断するものを例示したが、触媒劣化を診断するための環境条件はこれに限定されない。例えば、図7に示すようなSCR触媒5でのNOx浄化率,NO2比率及び触媒温度の相関関係を用いれば、NO2比率がほぼ0.5となる排気状態以外であっても、SCR触媒5で浄化されずにCUC触媒6側に流入するNOx量を把握することが可能である。
このように、NO2比率を用いてSCR触媒5側からの流入分の影響をNOxセンサ9での検出値から減じることにより、CUC触媒6のみでの触媒反応を観察することができる。したがって、NOxセンサ9での検出値を正確に補正することができ、CUC触媒6の劣化度を正確に判定することができる。
In the above-described embodiment, an example in which the catalyst deterioration of the
As described above, by using the NO 2 ratio to reduce the influence of the inflow from the
また、上述の実施形態では、図9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 embodiment described above, 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
なお、上述の実施形態では、CUC触媒6の劣化状態を二値的に判定するものを例示したが、実際のCUC触媒6の劣化は、図4(a)〜(c)に示すように徐々に進行するものと考えられるため、劣化の度合いを数値化して乗員に提示するような手法を適用してもよい。
例えば、新品のCUC触媒6を用いた触媒反応で生成又は消費される物質量を基準として、当該物質の生成量又は消費量が減少したときの減少の割合(百分率)をその触媒の「劣化度」と定義する。
In the above-described embodiment, an example in which the deterioration state of the
For example, on the basis of the amount of a substance produced or consumed in a catalytic reaction using a
この場合、図9中に示すNOx濃度C1の最大値は、上記の劣化度が大きいほど増大する。したがって、NOxセンサ9で検出されたNOx濃度C1が大きいほど劣化度が大きいと診断してもよい。
より正確には、NOxセンサ9で検出されたNOx濃度C1から推定されるNOx量は、CUC触媒6に流入したNH3及びNOxの量から推定されるNOx量のうち、浄化されずに残った量と考えられる。したがって、後者に対する前者の割合(百分率)はCUC触媒6の劣化度に対応するものと考えることができ、このようにして得られた劣化度を診断結果としてもよい。
In this case, the maximum value of the NOx concentration C 1 shown in FIG. 9 increases as the degree of deterioration increases. Therefore, the degree of deterioration may be diagnosed as the NOx concentration C 1 detected by the
More precisely, the amount of NOx estimated from the NOx concentration C 1 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.
なお、上述の実施形態の触媒劣化診断装置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、少なくともユリアインジェクタ9,SCR触媒5,CUC触媒6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 addition, although the catalyst
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.
1 DPF装置
2 DOC触媒(酸化触媒)
3 フィルタ
4 SCR装置
5 SCR触媒(選択還元触媒)
6 CUC触媒(後段酸化触媒)
7 コントローラ
7a 再生制御部
7b 尿素水添加制御部(噴射量増量手段)
7c 比率検出部(比率検出手段)
7d 排気温度推定部(排気温度推定手段)
7e 熱解離温度推定部
8 劣化診断制御部(判定手段)
9 NOxセンサ(排気センサ)
10 触媒劣化診断装置
11 ユリアインジェクタ(噴射装置)
15 報知装置(報知手段)
1
3 Filter 4
6 CUC catalyst (back-end oxidation catalyst)
7
7c Ratio detection unit (ratio detection means)
7d Exhaust temperature estimation unit (exhaust temperature estimation means)
7e Thermal dissociation
9 NOx sensor (exhaust sensor)
10 Catalyst
15 Notification device (notification means)
Claims (7)
前記噴射装置よりも下流側に設けられ、前記尿素水が加水分解したアンモニアを還元剤として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に設けられ、前記選択還元触媒よりも下流側に流出した前記アンモニアを浄化する後段酸化触媒と、
前記後段酸化触媒よりも下流側に設けられ、排気中の窒素酸化物の濃度を検出する排気センサと、
前記選択還元触媒での還元に必要な量よりも多い量の前記尿素水を前記噴射装置から噴射させる噴射量増量手段と、
前記噴射量増量手段で前記尿素水の量が増量されたときに前記排気センサで検出された前記濃度に基づいて前記後段酸化触媒の劣化度を判定する判定手段と、を備えた
を備えたことを特徴とする、触媒劣化診断装置。 An injection device that is provided in an exhaust passage of the engine and injects urea water into the exhaust;
A selective reduction catalyst that is provided downstream of the injection device and reduces the nitrogen oxide in the exhaust gas to nitrogen using ammonia hydrolyzed by the urea water as a reducing agent;
A downstream oxidation catalyst that is provided downstream of the selective reduction catalyst and purifies the ammonia that has flowed downstream of the selective reduction catalyst;
An exhaust sensor that is provided downstream of the rear-stage oxidation catalyst and detects the concentration of nitrogen oxides in the exhaust;
An injection amount increasing means for injecting an amount of the urea water from the injection device that is larger than an amount necessary for reduction by the selective reduction catalyst;
Determination means for determining the degree of deterioration of the post-stage oxidation catalyst based on the concentration detected by the exhaust sensor when the amount of the urea water is increased by the injection amount increasing means. A catalyst deterioration diagnosis device characterized by
前記判定手段が、前記比率検出手段で検出された前記比と前記濃度とに基づいて前記後段酸化触媒の劣化度を判定する
ことを特徴とする、請求項1記載の触媒劣化診断装置。 Comprising a ratio detection means for detecting the ratio of the amount of nitrogen dioxide to the total amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst;
2. The catalyst deterioration diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines a deterioration degree of the rear-stage oxidation catalyst based on the ratio and the concentration detected by the ratio detection unit.
ことを特徴とする、請求項2記載の触媒劣化診断装置。 3. The catalyst deterioration diagnosis device according to claim 2, wherein the injection amount increasing means increases the amount of the urea water when the ratio detected by the ratio detecting means is approximately 0.5.
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するとともに、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、請求項3記載の触媒劣化診断装置。 Provided on the upstream side of the selective reduction catalyst, comprising an oxidation catalyst having an oxidation ability for components in the exhaust,
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. 4. The catalyst deterioration diagnosis apparatus according to claim 3, wherein it is detected that the ratio is approximately 0.5.
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の触媒劣化診断装置。 The catalyst deterioration diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the rear-stage oxidation catalyst has a reduction layer that reduces the nitrogen oxides to nitrogen.
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の触媒劣化診断装置。 The said injection amount increase means calculates the quantity required for the reduction | restoration by the said selective reduction catalyst based on the rotation speed of the said engine, and the load of the said engine, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The catalyst deterioration diagnostic apparatus according to 1.
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の触媒劣化診断装置。 The catalyst deterioration diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising a notification unit that notifies a result of determination by the determination unit.
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