JP2012215143A - Catalyst deterioration determination device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst deterioration determination device which can properly distinguish and determine uniform deterioration or partial deterioration of an SCR catalyst.SOLUTION: The catalyst deterioration determination device determines deterioration of the SCR for carrying out exhaust emission control using a reducing agent added in an exhaust passage. In a deterioration determination means, a control is carried out in which the reducing agent is added in the exhaust passage so that an equivalent ratio between NOx and NHflowing into the SCR catalyst is changed, and the SCR catalyst is determined to be in either states of the uniform deterioration or the partial deterioration, on the basis of conversion efficiency by the SCR catalyst which is obtained upon the control. Thus, the uniform deterioration and the partial deterioration of the SCR catalyst can be properly distinguished and determined.

Description

本発明は、触媒の劣化判定装置の技術分野に関する。   The present invention relates to a technical field of a catalyst deterioration determination device.

従来から、排気通路中に添加された尿素などの還元剤を用いて排気浄化を行うNOx選択還元触媒(以下、適宜「SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒」と呼ぶ。)が知られている。例えば、特許文献1には、SCR触媒の劣化を判定する技術が記載されている。具体的には、SCR触媒に流入するNOx中のNO比率を推定し、浄化率がピークとなるときのNO比率を基準値と比較することで、SCR触媒の劣化を判定する技術が記載されている。 Conventionally, a NOx selective reduction catalyst (hereinafter referred to as “SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst” as appropriate) that performs exhaust purification using a reducing agent such as urea added to the exhaust passage is known. For example, Patent Document 1 describes a technique for determining deterioration of an SCR catalyst. Specifically, a technique for determining the deterioration of the SCR catalyst by estimating the NO 2 ratio in NOx flowing into the SCR catalyst and comparing the NO 2 ratio when the purification rate reaches a peak with a reference value is described. Has been.

特開2010−242728号公報JP 2010-242728 A

しかしながら、上記した特許文献1には、SCR触媒が劣化している場合に、SCR触媒が均一に劣化したのか、それとも部分的に劣化したのかを区別して判定することについては記載されていない。なお、以下では、SCR触媒が全体的に均一に劣化した状態を「均一劣化」と呼び、SCR触媒が部分的に劣化した状態を「部分劣化」と呼ぶ。   However, Patent Document 1 described above does not describe that when the SCR catalyst is deteriorated, the determination is made by distinguishing whether the SCR catalyst is uniformly deteriorated or partially deteriorated. In the following, the state where the SCR catalyst is uniformly deteriorated as a whole is referred to as “uniform deterioration”, and the state where the SCR catalyst is partially deteriorated is referred to as “partial deterioration”.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、SCR触媒の均一劣化と部分劣化とを適切に区別して判定することが可能な触媒の劣化判定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a catalyst deterioration determination device capable of appropriately distinguishing and determining uniform deterioration and partial deterioration of an SCR catalyst. Objective.

本発明の1つの観点では、排気通路中に添加された還元剤を用いて排気浄化を行うSCR触媒に対する劣化判定を行う触媒の劣化判定装置は、前記SCR触媒に流入するNOxとNHとの当量比が変化するように前記排気通路中に前記還元剤を添加した際の、前記SCR触媒によるNOx浄化率に基づいて、前記SCR触媒が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する劣化判定手段を備える。 In one aspect of the present invention, a catalyst deterioration determination device that performs deterioration determination on an SCR catalyst that performs exhaust purification using a reducing agent added in an exhaust passage includes NOx and NH 3 flowing into the SCR catalyst. Based on the NOx purification rate by the SCR catalyst when the reducing agent is added to the exhaust passage so that the equivalence ratio changes, it is determined whether the SCR catalyst is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state. Deterioration determination means for determining is provided.

上記の触媒の劣化判定装置は、排気通路中に添加された還元剤を用いて、NOxを選択的に還元するSCR触媒(NOx選択還元触媒)に対する劣化判定を行う。具体的には、劣化判定手段は、SCR触媒に流入するNOxとNHとの当量比が変化するように、排気通路中に還元剤を添加する制御を行う。そして、劣化判定手段は、当該制御を行った際に得られた、SCR触媒によるNOx浄化率(例えばSCR触媒の下流側に設けられたNOxセンサの出力に基づいて求められる)に基づいて、SCR触媒が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。劣化判定手段は、当量比の変化によるNOx浄化率の変化の態様が均一劣化の場合と部分劣化の場合とで異なることを利用して、SCR触媒の均一劣化と部分劣化とを判定する。これにより、SCR触媒の均一劣化と部分劣化とを適切に区別して判定することが可能となる。よって、SCR触媒の劣化時における還元剤添加制御を最適化することが可能となる。 The catalyst deterioration determination device performs deterioration determination on an SCR catalyst (NOx selective reduction catalyst) that selectively reduces NOx using a reducing agent added in the exhaust passage. Specifically, the deterioration determination means performs control to add a reducing agent into the exhaust passage so that the equivalent ratio of NOx and NH 3 flowing into the SCR catalyst changes. Then, the deterioration determination means is based on the SCR catalyst NOx purification rate obtained by performing the control (for example, obtained based on the output of the NOx sensor provided on the downstream side of the SCR catalyst). It is determined whether the catalyst is in a deterioration state of uniform deterioration or partial deterioration. The deterioration determination means determines whether the SCR catalyst is uniformly deteriorated or partially deteriorated by utilizing the fact that the mode of change in the NOx purification rate due to the change in the equivalence ratio differs between the case of uniform deterioration and the case of partial deterioration. Thereby, it becomes possible to distinguish and determine between uniform deterioration and partial deterioration of the SCR catalyst. Therefore, it is possible to optimize the reducing agent addition control when the SCR catalyst is deteriorated.

上記の触媒の劣化判定装置の一態様では、前記劣化判定手段は、前記NOxに対する前記NHの当量比を「1」から「0.5」の間で変化させた際の、前記NOx浄化率の変化の傾きに基づいて、前記SCR触媒が前記均一劣化及び前記部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。 In one aspect of the catalyst deterioration determination device, the deterioration determination unit is configured to change the NOx purification rate when the equivalent ratio of NH 3 to NOx is changed between “1” and “0.5”. Whether the SCR catalyst is in the uniform deterioration state or the partial deterioration state is determined based on the slope of the change.

この態様では、劣化判定手段は、当量比を「1」から「0.5」の間で変化させた場合におけるNOx浄化率の変化の傾き(変化勾配)が、均一劣化の場合と部分劣化の場合とで異なることを利用して、SCR触媒が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定することができる。   In this aspect, the deterioration determination means has a change gradient (change gradient) of the NOx purification rate when the equivalence ratio is changed between “1” and “0.5”. It is possible to determine whether the SCR catalyst is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state by utilizing the difference between the cases.

本実施形態に係る触媒の劣化判定装置が適用されたシステムの全体構成を示す。1 shows an overall configuration of a system to which a catalyst deterioration determination device according to an embodiment is applied. 当量比を「1.0」に設定した場合のNOx浄化率の具体例を示す。A specific example of the NOx purification rate when the equivalence ratio is set to “1.0” is shown. 当量比を「0.5」に設定した場合のNOx浄化率の具体例を示す。A specific example of the NOx purification rate when the equivalence ratio is set to “0.5” is shown. 第1実施形態に係る劣化判定方法を具体的に説明するための図を示す。The figure for demonstrating concretely the deterioration determination method which concerns on 1st Embodiment is shown. 第1実施形態に係るSCR触媒の劣化判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the deterioration determination process of the SCR catalyst which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例に係る劣化判定方法を具体的に説明するための図を示す。The figure for demonstrating concretely the deterioration determination method which concerns on the modification of 1st Embodiment is shown. NO比率を「50%」に設定した場合のNOx浄化率の具体例を示す。A specific example of the NOx purification rate when the NO 2 ratio is set to “50%” is shown. NO比率を「30%」に設定した場合のNOx浄化率の具体例を示す。A specific example of the NOx purification rate when the NO 2 ratio is set to “30%” is shown. 第2実施形態に係る劣化判定方法を具体的に説明するための図を示す。The figure for demonstrating concretely the deterioration determination method which concerns on 2nd Embodiment is shown. 第2実施形態に係るSCR触媒の劣化判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the deterioration determination process of the SCR catalyst which concerns on 2nd Embodiment.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<全体構成>
図1は、本実施形態に係る触媒の劣化判定装置が適用されたシステムの全体構成を示す概略図である。図1において、実線矢印は排気ガスの流れを示し、破線矢印は制御信号及び検出信号の入出力を示す。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a system to which a catalyst deterioration determination device according to this embodiment is applied. In FIG. 1, solid arrows indicate the flow of exhaust gas, and broken arrows indicate input / output of control signals and detection signals.

エンジン11は、供給された燃料と空気(吸気)との混合気を燃焼させることで車両の動力を発生する内燃機関である。例えば、エンジン11はディーゼルエンジンである。エンジン11から排出された排気ガスは、排気通路12を流れていく。   The engine 11 is an internal combustion engine that generates power for the vehicle by burning an air-fuel mixture of supplied fuel and air (intake air). For example, the engine 11 is a diesel engine. The exhaust gas discharged from the engine 11 flows through the exhaust passage 12.

排気通路12上には、上流側から下流側に順に、第1触媒13、尿素添加弁16、SCR触媒14、第2触媒15、NOxセンサ18が設けられている。第1触媒13は、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)と呼ばれる酸化触媒と、DPF(Diesel Particulate Filter)と呼ばれるフィルタとを有し、排気浄化を行う。   On the exhaust passage 12, a first catalyst 13, a urea addition valve 16, an SCR catalyst 14, a second catalyst 15, and a NOx sensor 18 are provided in order from the upstream side to the downstream side. The first catalyst 13 includes an oxidation catalyst called DOC (Diesel Oxidation Catalyst) and a filter called DPF (Diesel Particulate Filter), and performs exhaust gas purification.

尿素添加弁16は、第1触媒13とSCR触媒14との間の排気通路12中に、還元剤としての尿素を添加(噴射)する弁である。尿素は、尿素タンク17に貯蔵されており、尿素供給通路17aを介して尿素添加弁16によって排気通路12中に供給される。尿素添加弁16は、ECU20から供給される制御信号S16によって制御される。   The urea addition valve 16 is a valve that adds (injects) urea as a reducing agent into the exhaust passage 12 between the first catalyst 13 and the SCR catalyst 14. Urea is stored in the urea tank 17 and is supplied into the exhaust passage 12 by the urea addition valve 16 through the urea supply passage 17a. The urea addition valve 16 is controlled by a control signal S16 supplied from the ECU 20.

SCR触媒14は、尿素等の還元剤存在のもと、NOx(窒素酸化物)を選択的に還元する低温活性型の触媒(NOx選択還元触媒)である。具体的には、尿素添加弁16によって添加された尿素は、排気ガスと反応することにより加水分解して、NH(アンモニア)が生成され、SCR触媒14は、生成されたNHを用いてNOxを還元する。なお、還元剤として尿素を用いることに限定はされない。 The SCR catalyst 14 is a low-temperature active catalyst (NOx selective reduction catalyst) that selectively reduces NOx (nitrogen oxide) in the presence of a reducing agent such as urea. Specifically, urea added by the urea addition valve 16 is hydrolyzed by reacting with exhaust gas to generate NH 3 (ammonia), and the SCR catalyst 14 uses the generated NH 3. NOx is reduced. In addition, it is not limited to using urea as a reducing agent.

第2触媒15は、上流側のSCR触媒14で反応しきれずに排出(スリップ)されたNHなどを浄化可能に構成された触媒(いわゆるASC(Ammonia Slip Catalyst))である。 The second catalyst 15 is a catalyst (so-called ASC (Ammonia Slip Catalyst)) configured to purify NH 3 or the like that has been exhausted (slipped) without being reacted by the upstream SCR catalyst 14.

NOxセンサ18は、第2触媒15の下流側に設けられ、排気ガス中のNOx濃度を検出する。NOxセンサ18は、検出したNOx濃度に対応する検出信号S18をECU20に供給する。   The NOx sensor 18 is provided on the downstream side of the second catalyst 15 and detects the NOx concentration in the exhaust gas. The NOx sensor 18 supplies a detection signal S18 corresponding to the detected NOx concentration to the ECU 20.

ECU(Electronic Control Unit)20は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備え、車両全体の制御を行う。本実施形態では、ECU20は、NOxセンサ18から供給される検出信号S18に対応するNOx濃度に基づいて、SCR触媒14に対する劣化判定を行う。具体的には、ECU20は、SCR触媒14が、全体的に均一に劣化した状態である「均一劣化」と、SCR触媒14が部分的に劣化した状態である「部分劣化」とのいずれの劣化状態にあるかを判定する。このように、ECU20は、本発明における「劣化判定手段」の一例に相当する。   The ECU (Electronic Control Unit) 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown) and controls the entire vehicle. In the present embodiment, the ECU 20 determines the deterioration of the SCR catalyst 14 based on the NOx concentration corresponding to the detection signal S18 supplied from the NOx sensor 18. Specifically, the ECU 20 determines any deterioration between “uniform deterioration” in which the SCR catalyst 14 is uniformly deteriorated as a whole and “partial deterioration” in which the SCR catalyst 14 is partially deteriorated. Determine if it is in a state. Thus, the ECU 20 corresponds to an example of “deterioration determination means” in the present invention.

なお、第1触媒13及び第2触媒15は必須の構成要素ではなく、第1触媒13及び/又は第2触媒15を用いてシステムを構成しなくても良い。   The first catalyst 13 and the second catalyst 15 are not essential components, and the system may not be configured using the first catalyst 13 and / or the second catalyst 15.

<第1実施形態>
以下では、第1実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定方法について説明する。第1実施形態では、ECU20は、SCR触媒14に流入するNOxとNHとの当量比を変化させた際のSCR触媒14によるNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。
<First Embodiment>
Below, the deterioration determination method of the SCR catalyst 14 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. In the first embodiment, the ECU 20 causes the SCR catalyst 14 to be uniformly deteriorated and partially deteriorated based on the NOx purification rate by the SCR catalyst 14 when the equivalent ratio of NOx and NH 3 flowing into the SCR catalyst 14 is changed. It is determined in which deterioration state.

ここで、「当量比」は、SCR触媒14に流入するNOx量に対するNH量の比率に相当する。例えば、当量比が「1.0」の場合には、NOx量とNH量とは等しく、当量比が「0.5」の場合には、NH量はNOx量の半分となる。このような当量比は、ECU20が尿素添加弁16より添加させる尿素の量などを制御することで変化される。 Here, the “equivalent ratio” corresponds to the ratio of the amount of NH 3 to the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 14. For example, when the equivalent ratio is “1.0”, the NOx amount and the NH 3 amount are equal, and when the equivalent ratio is “0.5”, the NH 3 amount is half of the NOx amount. Such an equivalence ratio is changed by controlling the amount of urea added by the ECU 20 from the urea addition valve 16.

他方で、「NOx浄化率」は、SCR触媒14に供給されたNOx量に対する、SCR触媒14によって浄化されたNOx量の比率に相当する。例えば、NOx浄化率が「100%」である場合には、供給されたNOxが完全に浄化されたことを示し、NOx浄化率が「50%」である場合には、供給されたNOxが半分だけ浄化されたことを示している。このようなNOx浄化率は、ECU20が、第1触媒13の下流側かつSCR触媒14の上流側における排気ガス中のNOx量と、第2触媒15の下流側における排気ガス中のNOx量とに基づいて求める。例えば、ECU20は、SCR触媒14の上流側におけるNOx量については、エンジン11の運転状態などに基づいて推定し、第2触媒15の下流側におけるNOx量については、NOxセンサ18から供給された検出信号S18に基づいて求める。こうして求められるNOx浄化率は、SCR触媒14のトータルでのNOxの浄化率を示すものとなる。なお、SCR触媒14の上流側にもNOxセンサを設けて、当該NOxセンサから供給された検出信号に基づいて、SCR触媒14の上流側におけるNOx量を求めても良い。   On the other hand, the “NOx purification rate” corresponds to the ratio of the NOx amount purified by the SCR catalyst 14 to the NOx amount supplied to the SCR catalyst 14. For example, when the NOx purification rate is “100%”, it indicates that the supplied NOx has been completely purified, and when the NOx purification rate is “50%”, the supplied NOx is half. It only shows that it has been purified. Such an NOx purification rate is determined by the ECU 20 between the NOx amount in the exhaust gas on the downstream side of the first catalyst 13 and the upstream side of the SCR catalyst 14 and the NOx amount in the exhaust gas on the downstream side of the second catalyst 15. Ask based. For example, the ECU 20 estimates the NOx amount on the upstream side of the SCR catalyst 14 based on the operating state of the engine 11 and the like, and detects the NOx amount on the downstream side of the second catalyst 15 supplied from the NOx sensor 18. Obtained based on the signal S18. The NOx purification rate thus obtained indicates the total NOx purification rate of the SCR catalyst 14. Note that a NOx sensor may also be provided on the upstream side of the SCR catalyst 14, and the NOx amount on the upstream side of the SCR catalyst 14 may be obtained based on the detection signal supplied from the NOx sensor.

次に、図2及び図3を参照して、上述したようにしてSCR触媒14の劣化判定を行う理由について説明する。   Next, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the reason for performing the deterioration determination of the SCR catalyst 14 as described above will be described.

図2は、当量比を「1.0」に設定した場合の、SCR触媒14のNOx浄化率の具体例を示している。図2では、説明の便宜上、SCR触媒14に供給されるNOx量を「100」とし、SCR触媒14に供給されるNH量を「100」としている。 FIG. 2 shows a specific example of the NOx purification rate of the SCR catalyst 14 when the equivalence ratio is set to “1.0”. In FIG. 2, for convenience of explanation, the amount of NOx supplied to the SCR catalyst 14 is “100”, and the amount of NH 3 supplied to the SCR catalyst 14 is “100”.

図2(a)は、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「100%」のNOx浄化能力を有する場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NOx量が「0」となり、NH量が「0」となる。よって、ECU20によって求められるNOx浄化率が「100%」となる。 FIG. 2A shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has a NOx purification capacity of “100%” is shown. In this case, the NOx amount is “0” and the NH 3 amount is “0” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “100%”.

なお、「1.0」の当量比は、正常なSCR触媒14の最適当量比に相当する。通常制御時においては、「1.0」の当量比となるように、尿素添加弁16より添加させる尿素の量などが制御される。   The equivalent ratio of “1.0” corresponds to the optimal equivalent ratio of the normal SCR catalyst 14. During normal control, the amount of urea to be added from the urea addition valve 16 is controlled so that the equivalent ratio of “1.0” is obtained.

図2(b)は、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「50%」のNOx浄化能力しか有しない場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NOx量が「50」となり、NH量が「50」となる。よって、図2(b)に示すような均一劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 2B shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has only “50%” NOx purification capacity is shown. In this case, the NOx amount is “50” and the NH 3 amount is “50” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, in the case of uniform degradation as shown in FIG. 2B, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図2(c)は、SCR触媒14が部分劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14の半分は「100%」のNOx浄化能力を有しており、SCR触媒14のもう半分はNOx浄化能力を全く有しない場合(NOx浄化能力が「0%」の場合)における、NOx浄化率を示している。図2(c)は、説明の便宜上、SCR触媒14の半分ごとに、「50」のNOx量と「50」のNH量とが供給されるような図を示している。この場合には、NOx浄化能力が「0%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNOx量が「50」となり、NH量が「50」となる。これに対して、NOx浄化能力が「100%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNOx量が「0」となり、NH量が「0」となる。よって、図2(c)に示すような部分劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 2C shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state. Specifically, half of the SCR catalyst 14 has a NOx purification capacity of “100%”, and the other half of the SCR catalyst 14 has no NOx purification capacity (the NOx purification capacity is “0%”). NOx purification rate in the case). FIG. 2 (c) shows a diagram in which a “50” NOx amount and a “50” NH 3 amount are supplied for each half of the SCR catalyst 14 for convenience of explanation. In this case, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “0%”, the downstream side NOx amount becomes “50” and the NH 3 amount becomes “50”. On the other hand, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “100%”, the downstream side NOx amount is “0” and the NH 3 amount is “0”. Therefore, in the case of the partial deterioration as shown in FIG. 2C, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図2(b)及び(c)より、当量比が「1.0」である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合と部分劣化の状態にある場合とで、得られるNOx浄化率が等しくなる。そのため、当量比を「1.0」に設定した場合には、NOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化の状態にあるのか、それとも部分劣化の状態にあるのかを区別することができないと言える。なお、当量比を「1.0」に設定した場合には、SCR触媒14が正常である場合と劣化している場合(均一劣化及び部分劣化の両方を含む)とでNOx浄化率が異なるため、SCR触媒14が正常であるか否か(言い換えるとSCR触媒14が劣化しているか否か)については、適切に判断することができると言える。   2 (b) and 2 (c), when the equivalence ratio is “1.0”, NOx obtained when the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration and in a state of partial deterioration. The purification rate becomes equal. Therefore, when the equivalence ratio is set to “1.0”, it cannot be distinguished whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state based on the NOx purification rate. It can be said. Note that when the equivalence ratio is set to “1.0”, the NOx purification rate differs depending on whether the SCR catalyst 14 is normal or deteriorated (including both uniform deterioration and partial deterioration). It can be said that it can be appropriately determined whether or not the SCR catalyst 14 is normal (in other words, whether or not the SCR catalyst 14 is deteriorated).

図3は、当量比を「0.5」に設定した場合の、SCR触媒14のNOx浄化率の具体例を示している。図3では、説明の便宜上、SCR触媒14に供給されるNOx量を「100」とし、SCR触媒14に供給されるNH量を「50」としている。 FIG. 3 shows a specific example of the NOx purification rate of the SCR catalyst 14 when the equivalence ratio is set to “0.5”. In FIG. 3, for convenience of explanation, the NOx amount supplied to the SCR catalyst 14 is “100”, and the NH 3 amount supplied to the SCR catalyst 14 is “50”.

図3(a)は、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「100%」のNOx浄化能力を有する場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NOx量が「50」となり、NH量が「0」となる。よって、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 3A shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has a NOx purification capacity of “100%” is shown. In this case, the NOx amount is “50” and the NH 3 amount is “0” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図3(b)は、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「50%」のNOx浄化能力しか有しない場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NOx量が「50」となり、NH量が「0」となる。よって、図3(b)に示すような均一劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 3B shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a state of uniform degradation. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has only “50%” NOx purification capacity is shown. In this case, the NOx amount is “50” and the NH 3 amount is “0” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, in the case of uniform degradation as shown in FIG. 3B, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図3(c)は、SCR触媒14が部分劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14の半分は「100%」のNOx浄化能力を有し、SCR触媒14のもう半分はNOx浄化能力を全く有しない場合(NOx浄化能力が「0%」の場合)のNOx浄化率を示している。図3(c)は、説明の便宜上、SCR触媒14の半分ごとに、「50」のNOx量と「25」のNH量とが供給されるような図を示している。この場合には、NOx浄化能力が「0%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNOx量が「50」となり、NH量が「25」となる。これに対して、NOx浄化能力が「100%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNOx量が「25」となり、NH量が「0」となる。よって、図3(c)に示すような部分劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「25%」となる。 FIG. 3C shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state. Specifically, half of the SCR catalyst 14 has “100%” NOx purification capacity, and the other half of the SCR catalyst 14 has no NOx purification capacity (when the NOx purification capacity is “0%”). The NOx purification rate is shown. FIG. 3C shows a diagram in which “50” NOx amount and “25” NH 3 amount are supplied for each half of the SCR catalyst 14 for convenience of explanation. In this case, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “0%”, the downstream NOx amount is “50” and the NH 3 amount is “25”. On the other hand, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “100%”, the downstream side NOx amount is “25” and the NH 3 amount is “0”. Therefore, in the case of partial deterioration as shown in FIG. 3C, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “25%”.

図3(b)及び(c)より、当量比が「0.5」である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合と部分劣化の状態にある場合とで、得られるNOx浄化率が異なる。そのため、当量比を「0.5」に設定した場合には、NOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化の状態にあるのか、それとも部分劣化の状態にあるのかを適切に区別することができると言える。   3 (b) and 3 (c), when the equivalence ratio is “0.5”, the NOx obtained when the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state and in a partial deterioration state is obtained. The purification rate is different. Therefore, when the equivalence ratio is set to “0.5”, whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state is appropriately distinguished based on the NOx purification rate. Can be said.

以上のことから、第1実施形態では、ECU20は、NOx量に対するNH量の当量比を変化させた際に得られるNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。具体的には、ECU20は、当量比が変化するように尿素添加弁16に対して尿素を添加させる制御を行い、この際のSCR触媒14によるNOx浄化率の変化の態様に基づいて、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。 From the above, in the first embodiment, ECU 20, based on the amount of NH 3 NOx purification rate obtained when the equivalent ratio is changed in respect to the NOx amount, SCR catalyst 14 is either uniform degradation and partial degradation Determine if it is in a degraded state. Specifically, the ECU 20 performs control to add urea to the urea addition valve 16 so that the equivalence ratio changes, and based on the mode of change in the NOx purification rate by the SCR catalyst 14 at this time, the SCR catalyst It is determined whether 14 is in a deterioration state of uniform deterioration or partial deterioration.

図4を参照して、第1実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定方法について具体的に説明する。図4は、横軸に、SCR触媒14に供給されるNOx量に対するNH量の当量比を示し、縦軸に、ECU20によって求められるNOx浄化率を示している。 With reference to FIG. 4, the deterioration determination method of the SCR catalyst 14 according to the first embodiment will be specifically described. In FIG. 4, the horizontal axis represents the equivalent ratio of the NH 3 amount to the NOx amount supplied to the SCR catalyst 14, and the vertical axis represents the NOx purification rate obtained by the ECU 20.

グラフ51(実線で示す)は、正常なSCR触媒14における当量比とNOx浄化率との関係の一例を示している。グラフ52(破線で示す)は、均一劣化の状態にあるSCR触媒14における当量比とNOx浄化率との関係の一例を示している。グラフ53(一点鎖線で示す)は、部分劣化の状態にあるSCR触媒14における当量比とNOx浄化率との関係の一例を示している。当量比A1は、正常なSCR触媒14の最適当量比であり、当量比A2は、正常なSCR触媒14のNOx浄化率が所定値Bとなる当量比である。所定値Bは、SCR触媒14が正常であるか劣化しているかを判定するための閾値(以下、適宜「劣化判定値」と呼ぶ。)に相当する。例えば、当量比A1は「1.0」であり、当量比A2は「0.5」である。   A graph 51 (shown by a solid line) shows an example of the relationship between the equivalence ratio and the NOx purification rate in the normal SCR catalyst 14. A graph 52 (shown by a broken line) shows an example of the relationship between the equivalence ratio and the NOx purification rate in the SCR catalyst 14 in the state of uniform deterioration. A graph 53 (shown by an alternate long and short dash line) shows an example of the relationship between the equivalence ratio and the NOx purification rate in the SCR catalyst 14 in a partially deteriorated state. The equivalence ratio A1 is an optimum equivalence ratio of the normal SCR catalyst 14, and the equivalence ratio A2 is an equivalence ratio at which the NOx purification rate of the normal SCR catalyst 14 becomes a predetermined value B. The predetermined value B corresponds to a threshold value for determining whether the SCR catalyst 14 is normal or deteriorated (hereinafter referred to as “degradation determination value” as appropriate). For example, the equivalent ratio A1 is “1.0”, and the equivalent ratio A2 is “0.5”.

グラフ52、53より、当量比A1以下の範囲において、当量比の変化に対するNOx浄化率の変化の態様が、均一劣化と部分劣化とで異なることがわかる。例えば、当量比A1と当量比A2との間では、均一劣化の場合にはNOx浄化率がほとんど変化していないのに対して、部分劣化の場合にはNOx浄化率が変化していることがわかる。そのため、1つの例では、ECU20は、当量比A1と当量比A2との間で当量比を変化させた際の、変化前後におけるNOx浄化率の差(絶対値を用いるものとする。以下同様とする。)に基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、当量比の変化前後におけるNOx浄化率の差が所定値未満である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定し、当量比の変化前後におけるNOx浄化率の差が所定値以上である場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。   From the graphs 52 and 53, it can be seen that the mode of change in the NOx purification rate with respect to the change in the equivalence ratio differs between the uniform degradation and the partial degradation in the range of the equivalence ratio A1 or less. For example, between the equivalence ratio A1 and the equivalence ratio A2, the NOx purification rate hardly changes in the case of uniform deterioration, whereas the NOx purification rate changes in the case of partial deterioration. Recognize. Therefore, in one example, the ECU 20 uses the difference (absolute value) of the NOx purification rate before and after the change when the equivalent ratio is changed between the equivalent ratio A1 and the equivalent ratio A2. Based on the above, a uniform deterioration and a partial deterioration are discriminated. In this example, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform degradation when the difference in the NOx purification rate before and after the change in the equivalence ratio is less than a predetermined value, and performs the NOx purification before and after the change in the equivalence ratio. When the difference in rate is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state.

他の例では、ECU20は、上記のようなNOx浄化率の差を用いる代わりに、当量比A1と当量比A2との間で当量比を変化させた際におけるNOx浄化率の変化の傾き(言い換えると変化勾配)に基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、NOx浄化率の変化の傾きが所定値未満である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定し、NOx浄化率の変化の傾きが所定値以上である場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。   In another example, instead of using the difference in the NOx purification rate as described above, the ECU 20 changes the slope of the change in the NOx purification rate when the equivalent ratio is changed between the equivalent ratio A1 and the equivalent ratio A2 (in other words, And uniform degradation and partial degradation based on the change gradient). In this example, when the slope of the change in the NOx purification rate is less than a predetermined value, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a uniformly deteriorated state, and the slope of the change in the NOx purification rate is greater than or equal to the predetermined value. If there is, it is determined that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state.

他方で、グラフ51、52より、均一劣化の場合には、当量比A2以下の範囲で正常の場合のNOx浄化率と重なることがわかる。これに対して、グラフ51、53より、部分劣化の場合には、当量比A2以下の範囲で正常の場合のNOx浄化率と重ならないことがわかる。そのため、更に他の例では、ECU20は、上記のようなNOx浄化率の差及び変化の傾きを用いる代わりに、当量比A2以下の範囲で得られるNOx浄化率が、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率と重なるか否かによって、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、当量比A2以下の範囲で得られるNOx浄化率が、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率と重なる場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定する。これに対して、ECU20は、当量比A2以下の範囲で得られるNOx浄化率が、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率と重ならない場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。   On the other hand, it can be seen from the graphs 51 and 52 that in the case of uniform deterioration, the NOx purification rate in the normal case overlaps within the range of the equivalent ratio A2 or less. On the other hand, it can be seen from the graphs 51 and 53 that in the case of partial deterioration, the NOx purification rate in the normal case does not overlap within the range of the equivalent ratio A2 or less. Therefore, in yet another example, instead of using the difference in NOx purification rate and the gradient of change as described above, the ECU 20 has a normal NOx purification rate within a range equal to or less than the equivalent ratio A2, and the SCR catalyst 14 is normal. The uniform deterioration and the partial deterioration are determined depending on whether or not the NOx purification rate overlaps. In this example, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration when the NOx purification rate obtained in the range of the equivalence ratio A2 or less overlaps with the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. judge. On the other hand, when the NOx purification rate obtained within the equivalence ratio A2 or less does not overlap with the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal, the ECU 20 causes the SCR catalyst 14 to be in a partially deteriorated state. Judge that there is.

(処理フロー)
次に、図5を参照して、第1実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定処理について説明する。図5は、第1実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。当該処理は、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
(Processing flow)
Next, the deterioration determination process for the SCR catalyst 14 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the deterioration determination process for the SCR catalyst 14 according to the first embodiment. This process is repeatedly executed by the ECU 20 at a predetermined cycle.

まず、ステップS101では、ECU20は、NOx量に対するNH量の当量比を最適当量比(図4に示した当量比A1)に設定した際の、SCR触媒14によるNOx浄化率(以下、適宜「通常NOx浄化率」と呼ぶ。)を求める。例えば、ECU20は、エンジン11の運転状態などに基づいて、SCR触媒14の上流側におけるNOx量を推定すると共に、NOxセンサ18から供給される検出信号S18に基づいて、第2触媒15の下流側におけるNOx量を求めて、これらのNOx量に基づいて通常NOx浄化率を求める。そして、処理はステップS102に進む。 First, in step S101, ECU 20 is most suitable amount ratio equivalent ratio of NH 3 amount to the NOx amount when set to (equivalent ratio A1 of FIG. 4), NOx purification rate by the SCR catalyst 14 (hereinafter, as " Usually referred to as “NOx purification rate”). For example, the ECU 20 estimates the NOx amount on the upstream side of the SCR catalyst 14 based on the operating state of the engine 11, and the downstream side of the second catalyst 15 based on the detection signal S18 supplied from the NOx sensor 18. NOx amount is obtained, and the normal NOx purification rate is obtained based on these NOx amounts. Then, the process proceeds to step S102.

ステップS102では、ECU20は、通常NOx浄化率が劣化判定値以下であるか否かを判定する。ここでは、SCR触媒14が正常であるか否か、言い換えるとSCR触媒14が劣化しているか否かを判定している。   In step S102, the ECU 20 determines whether or not the normal NOx purification rate is equal to or less than the deterioration determination value. Here, it is determined whether or not the SCR catalyst 14 is normal, in other words, whether or not the SCR catalyst 14 has deteriorated.

通常NOx浄化率が劣化判定値以下である場合(ステップS102;Yes)、処理はステップS103に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が劣化しているものと判断し、ステップS103以降で、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定するための処理を行う。これに対して、通常NOx浄化率が劣化判定値よりも大きい場合(ステップS102;No)、処理はステップS108に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が正常であると判定する(ステップS108)。そして、処理は終了する。   When the normal NOx purification rate is equal to or less than the deterioration determination value (step S102; Yes), the process proceeds to step S103. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 has deteriorated, and performs a process for determining whether the SCR catalyst 14 is in a deteriorated state of uniform deterioration or partial deterioration after step S103. Do. On the other hand, when the normal NOx purification rate is larger than the deterioration determination value (step S102; No), the process proceeds to step S108. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is normal (step S108). Then, the process ends.

ステップS103では、ECU20は、NOx量に対するNH量の当量比を、最適当量比から低下させる制御を行う。具体的には、ECU20は、NOx量に対するNH量の当量比を、最適当量比から、正常なSCR触媒14のNOx浄化率が劣化判定値となる当量比以上の所定の当量比(例えば図4に示した当量比A2)へと低下させるべく、尿素添加弁16より添加させる尿素の量などを制御する。そして、処理はステップS104に進む。 In step S103, the ECU 20 performs control to reduce the equivalent ratio of the NH 3 amount to the NOx amount from the optimum equivalent ratio. Specifically, the ECU 20 changes the equivalent ratio of the NH 3 amount relative to the NOx amount from a predetermined equivalent ratio that is equal to or higher than the equivalent ratio at which the NOx purification rate of the normal SCR catalyst 14 becomes the deterioration determination value from the optimal equivalent ratio (for example, FIG. The amount of urea added from the urea addition valve 16 is controlled so as to reduce the equivalent ratio A2) shown in FIG. Then, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、ECU20は、当量比を低下させた後のSCR触媒14によるNOx浄化率を求める。例えば、ECU20は、エンジン11の運転状態などに基づいて、SCR触媒14の上流側におけるNOx量を推定すると共に、NOxセンサ18から供給される検出信号S18に基づいて、第2触媒15の下流側におけるNOx量を求めて、これらのNOx量に基づいて当量比低下後のNOx浄化率を求める。そして、処理はステップS105に進む。   In step S104, ECU20 calculates | requires the NOx purification rate by the SCR catalyst 14 after reducing an equivalence ratio. For example, the ECU 20 estimates the NOx amount on the upstream side of the SCR catalyst 14 based on the operating state of the engine 11, and the downstream side of the second catalyst 15 based on the detection signal S18 supplied from the NOx sensor 18. NOx amount is obtained, and the NOx purification rate after reduction of the equivalence ratio is obtained based on these NOx amounts. Then, the process proceeds to step S105.

ステップS105では、ECU20は、通常NOx浄化率と当量比低下後のNOx浄化率との差(絶対値を用いるものとする)が所定値以上であるか否かを判定する。ここでは、ECU20は、SCR触媒14が均一劣化の状態にあるのか、それとも部分劣化の状態にあるのかを判定している。当該判定に用いる所定値は、予め設定された値が用いられる。SCR触媒14が均一劣化の状態にあるならば、基本的には、通常NOx浄化率と当量比低下後のNOx浄化率との差は概ね「0」となるが、当該所定値は、ある程度のマージンを設けて、例えば「0」よりも大きな値に設定される。   In step S105, the ECU 20 determines whether or not the difference between the normal NOx purification rate and the NOx purification rate after the reduction of the equivalent ratio (the absolute value is used) is equal to or greater than a predetermined value. Here, the ECU 20 determines whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state. As the predetermined value used for the determination, a preset value is used. If the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration, basically, the difference between the normal NOx purification rate and the NOx purification rate after the equivalent ratio reduction is substantially “0”, but the predetermined value is a certain amount. A margin is provided and set to a value larger than “0”, for example.

通常NOx浄化率と当量比低下後のNOx浄化率との差が所定値以上である場合(ステップS105;Yes)、処理はステップS106に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する(ステップS106)。そして、処理は終了する。これに対して、通常NOx浄化率と当量比低下後のNOx浄化率との差が所定値未満である場合(ステップS105;No)、処理はステップS107に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定する(ステップS107)。そして、処理は終了する。   When the difference between the normal NOx purification rate and the NOx purification rate after the equivalent ratio reduction is equal to or greater than a predetermined value (step S105; Yes), the process proceeds to step S106. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state (step S106). Then, the process ends. On the other hand, when the difference between the normal NOx purification rate and the NOx purification rate after the equivalent ratio reduction is less than the predetermined value (step S105; No), the process proceeds to step S107. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration (step S107). Then, the process ends.

以上説明した第1実施形態によれば、当量比を変化させた際のNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14の均一劣化と部分劣化とを適切に区別して判定することが可能となる。これにより、SCR触媒14の劣化時における尿素添加制御を最適化することが可能となる。   According to the first embodiment described above, it is possible to appropriately distinguish and determine uniform degradation and partial degradation of the SCR catalyst 14 based on the NOx purification rate when the equivalence ratio is changed. This makes it possible to optimize urea addition control when the SCR catalyst 14 is deteriorated.

なお、上記した処理フローでは、当量比を最適当量比に設定した際に得られる通常NOx浄化率を用いて判定を行う例を示したが、これに限定はされない。最適当量比でなくても、正常なSCR触媒14のNOx浄化率が劣化判定値となる当量比以上の当量比であれば、その当量比に設定した際に得られるNOx浄化率を用いて判定を行っても良い。   In the above processing flow, an example is shown in which the determination is performed using the normal NOx purification rate obtained when the equivalence ratio is set to the optimum equivalence ratio. However, the present invention is not limited to this. Even if it is not the optimum equivalence ratio, if the NOx purification rate of the normal SCR catalyst 14 is an equivalence ratio equal to or higher than the equivalence ratio that becomes the deterioration judgment value, the determination is made using the NOx purification rate obtained when the equivalent ratio is set. May be performed.

(第1実施形態の変形例)
ここでは、上記した第1実施形態の変形例について説明する。変形例は、SCR触媒14の下流側に第2触媒15が設けられていない場合に行う、SCR触媒14の劣化判定方法に関する。この場合には、SCR触媒14で反応しきれずに排出(スリップ)されたNHの影響を受けるため、上記した第1実施形態と異なる劣化判定方法を行う。
(Modification of the first embodiment)
Here, a modified example of the first embodiment will be described. The modification relates to a deterioration determination method for the SCR catalyst 14 that is performed when the second catalyst 15 is not provided on the downstream side of the SCR catalyst 14. In this case, since it is influenced by NH 3 discharged (slipped) without being reacted by the SCR catalyst 14, a deterioration determination method different from that in the first embodiment described above is performed.

図6は、第1実施形態の変形例に係るSCR触媒14の劣化判定方法を具体的に説明するための図を示す。図6は、横軸に、SCR触媒14に供給されるNOx量に対するNH量の当量比を示し、縦軸に、ECU20によって求められるNOx浄化率を示している。 FIG. 6 is a diagram for specifically explaining the deterioration determination method for the SCR catalyst 14 according to a modification of the first embodiment. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the equivalent ratio of the NH 3 amount to the NOx amount supplied to the SCR catalyst 14, and the vertical axis indicates the NOx purification rate obtained by the ECU 20.

グラフ61(実線で示す)は、正常なSCR触媒14における当量比とNOx浄化率との関係の一例を示している。グラフ62(破線で示す)は、均一劣化の状態にあるSCR触媒14における当量比とNOx浄化率との関係の一例を示している。グラフ63(一点鎖線で示す)は、部分劣化の状態にあるSCR触媒14における当量比とNOx浄化率との関係の一例を示している。当量比A1は、正常なSCR触媒14の最適当量比であり、例えば「1.0」である。図6と図4とを比較すると、第2触媒15が設けられていない場合と第2触媒15が設けられている場合とで、当量比の変化に対するNOx浄化率の変化の態様が異なることがわかる。これは、NHのスリップによる影響に起因する。 A graph 61 (shown by a solid line) shows an example of the relationship between the equivalence ratio and the NOx purification rate in the normal SCR catalyst 14. A graph 62 (shown by a broken line) shows an example of the relationship between the equivalence ratio and the NOx purification rate in the SCR catalyst 14 in the state of uniform deterioration. A graph 63 (shown by a one-dot chain line) shows an example of the relationship between the equivalent ratio and the NOx purification rate in the SCR catalyst 14 in a partially deteriorated state. The equivalence ratio A1 is the optimum equivalence ratio of the normal SCR catalyst 14, and is, for example, “1.0”. Comparing FIG. 6 and FIG. 4, the change in the NOx purification rate with respect to the change in the equivalence ratio is different between the case where the second catalyst 15 is not provided and the case where the second catalyst 15 is provided. Recognize. This is due to the effect of NH 3 slip.

グラフ62、63より、当量比A1以下の範囲において、当量比の変化に対するNOx浄化率の変化の態様が、均一劣化と部分劣化とで異なることがわかる。例えば、当量比A1以下の範囲において、部分劣化の場合にはNOx浄化率がほとんど変化していないのに対して(NOx浄化率が概ね「0」となっている)、均一劣化の場合にはNOx浄化率が変化していることがわかる。そのため、1つの例では、ECU20は、当量比A1以下の範囲で当量比を変化させた際の、変化前後におけるNOx浄化率の差(絶対値を用いるものとする)に基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、当量比の変化前後におけるNOx浄化率の差が所定値未満である場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定し、当量比の変化前後におけるNOx浄化率の差が所定値以上である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定する。   From the graphs 62 and 63, it can be seen that the mode of change of the NOx purification rate with respect to the change of the equivalence ratio is different between the uniform deterioration and the partial deterioration in the range of the equivalence ratio A1 or less. For example, in the range of the equivalence ratio A1 or less, the NOx purification rate hardly changes in the case of partial deterioration (the NOx purification rate is generally “0”), whereas in the case of uniform deterioration. It can be seen that the NOx purification rate is changing. Therefore, in one example, the ECU 20 determines that the uniform deterioration is based on the difference in the NOx purification rate before and after the change (assuming that an absolute value is used) when the equivalent ratio is changed in the range of the equivalent ratio A1 or less. Discriminated from partial deterioration. In this example, when the difference in the NOx purification rate before and after the change in the equivalence ratio is less than a predetermined value, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state, and the NOx purification before and after the change in the equivalence ratio. When the difference in rate is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration.

また、グラフ62、63より、当量比A1以下の範囲において、均一劣化の場合にはNOx浄化率のピークが存在するが、部分劣化の場合にはそのようなNOx浄化率のピークが存在しないことがわかる。そのため、他の例では、ECU20は、当量比A1以下の範囲で当量比を変化させた際に、NOx浄化率のピークが存在するか否かに基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、NOx浄化率のピークが存在する場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定し、NOx浄化率のピークが存在しない場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。   Further, from the graphs 62 and 63, in the range of the equivalence ratio A1 or less, the NOx purification rate peak exists in the case of uniform deterioration, but such NOx purification rate peak does not exist in the case of partial deterioration. I understand. Therefore, in another example, when the equivalent ratio is changed within a range equal to or less than the equivalent ratio A1, the ECU 20 discriminates between uniform deterioration and partial deterioration based on whether or not the peak of the NOx purification rate exists. . In this example, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration when the peak of the NOx purification rate exists, and if the peak of the NOx purification rate does not exist, the ECU 20 Determined to be in a degraded state.

更に、グラフ61、62、63より、当量比A1以下において、均一劣化の場合には正常の場合のNOx浄化率と重なる当量比の範囲が存在するが、部分劣化の場合には正常の場合のNOx浄化率と重なる当量比の範囲が存在しないことがわかる。そのため、更に他の例では、ECU20は、当量比A1以下の範囲で当量比を変化させた際に、SCR触媒14が正常である場合に得られるNOx浄化率と重なる当量比の範囲が存在するか否かに基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、正常の場合のNOx浄化率と重なる当量比の範囲が存在する場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定し、正常の場合のNOx浄化率と重なる当量比の範囲が存在しない場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。   Further, from the graphs 61, 62, and 63, in the equivalence ratio A1 or less, there is a range of equivalence ratio that overlaps the NOx purification rate in the normal case in the case of uniform degradation, but in the case of normal in the case of partial degradation It can be seen that there is no equivalent ratio range overlapping the NOx purification rate. Therefore, in yet another example, when the ECU 20 changes the equivalence ratio within the equivalence ratio A1 or less, there is an equivalence ratio range that overlaps with the NOx purification rate obtained when the SCR catalyst 14 is normal. Based on whether or not, uniform deterioration and partial deterioration are discriminated. In this example, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration when there is an equivalent ratio range that overlaps with the normal NOx purification rate, and overlaps with the normal NOx purification rate. When the equivalence ratio range does not exist, it is determined that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state.

以上説明した第1実施形態の変形例によれば、SCR触媒14の下流側に第2触媒15が設けられていない場合に、SCR触媒14の均一劣化と部分劣化とを適切に区別して判定することが可能となる。   According to the modification of the first embodiment described above, when the second catalyst 15 is not provided on the downstream side of the SCR catalyst 14, the uniform degradation and the partial degradation of the SCR catalyst 14 are appropriately distinguished and determined. It becomes possible.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定方法について説明する。第1実施形態では、SCR触媒14に流入するNOxとNHとの当量比を変化させた際のNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定していた。これに対して、第2実施形態では、当量比の代わりに、SCR触媒14に流入するNO(一酸化窒素)とNO(二酸化窒素)との比率を示すNO比率を変化させ、この際に得られるNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。
Second Embodiment
Next, a method for determining the deterioration of the SCR catalyst 14 according to the second embodiment will be described. In the first embodiment, based on the NOx purification rate when the equivalent ratio of NOx and NH 3 flowing into the SCR catalyst 14 is changed, whether the SCR catalyst 14 is in a deterioration state of uniform deterioration or partial deterioration. Was judged. In contrast, in the second embodiment, instead of the equivalent ratio, the NO 2 ratio indicating the ratio of NO (nitrogen monoxide) and NO 2 (nitrogen dioxide) flowing into the SCR catalyst 14 is changed. Whether the SCR catalyst 14 is in a deteriorated state, that is, a uniform deterioration or a partial deterioration, is determined based on the NOx purification rate obtained.

ここで、「NO比率」は、SCR触媒14に流入するNOx量(NO及びNOの両方を含む量)に対するNO量の比率に相当する。例えば、NO比率が「50%」の場合には、NO量とNO量との比率が「1:1」となり、NO比率が「30%」の場合には、NO量とNO量との比率が「7:3」となる。このようなNO比率は、例えば、ECU20がエンジン11の運転状態などを制御することで変化される。 Here, the “NO 2 ratio” corresponds to the ratio of the NO 2 amount to the NO x amount (an amount including both NO and NO 2 ) flowing into the SCR catalyst 14. For example, when the NO 2 ratio is “50%”, the ratio between the NO amount and the NO 2 amount is “1: 1”, and when the NO 2 ratio is “30%”, the NO amount and the NO 2 The ratio to the amount is “7: 3”. Such a NO 2 ratio is changed, for example, by the ECU 20 controlling the operating state of the engine 11 and the like.

なお、以下では、SCR触媒14の下流側に第2触媒15が設けられている場合に行う、SCR触媒14の劣化判定方法を説明する。   In the following, a method for determining the deterioration of the SCR catalyst 14 performed when the second catalyst 15 is provided on the downstream side of the SCR catalyst 14 will be described.

図7及び図8を参照して、上述したようにしてSCR触媒14の劣化判定を行う理由について説明する。   With reference to FIGS. 7 and 8, the reason for performing the deterioration determination of the SCR catalyst 14 as described above will be described.

図7は、NO比率を「50%」に設定した場合の、SCR触媒14のNOx浄化率の具体例を示している。図7では、説明の便宜上、SCR触媒14に供給されるNO量を「50」とし、SCR触媒14に供給されるNO量を「50」としている。また、図7では、ハッチング領域内に示した線分によって、SCR触媒14内でのNOx量変化(言い換えるとNOx濃度変化)を模式的に表している。このNOx量変化は、NO量及びNO量の両方の変化を示している(図7に示す例では、NO量変化とNO量変化とが同様になるからである)。 FIG. 7 shows a specific example of the NOx purification rate of the SCR catalyst 14 when the NO 2 ratio is set to “50%”. In FIG. 7, for convenience of explanation, the NO amount supplied to the SCR catalyst 14 is “50”, and the NO 2 amount supplied to the SCR catalyst 14 is “50”. Further, in FIG. 7, the NOx amount change (in other words, NOx concentration change) in the SCR catalyst 14 is schematically represented by the line segment shown in the hatched region. This change in the NOx amount indicates a change in both the NO amount and the NO 2 amount (because the NO amount change and the NO 2 amount change are the same in the example shown in FIG. 7).

図7(a)は、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「100%」のNOx浄化能力を有する場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NO量が「0」となり、NO量が「0」となる。よって、ECU20によって求められるNOx浄化率が「100%」となる。 FIG. 7A shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has a NOx purification capacity of “100%” is shown. In this case, the NO amount becomes “0” and the NO 2 amount becomes “0” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “100%”.

なお、「50%」のNO比率は、正常なSCR触媒14の最適NO比率に相当する。通常制御時においては、「50%」のNO比率となるように制御が行われる。基本的には、SCR触媒14によるNOx浄化は、NO量とNO量との比率が「1:1」で浄化する反応のみであり、NO単独やNO単独での浄化反応は起こらない。 Note that the NO 2 ratio of “50%” corresponds to the optimum NO 2 ratio of the normal SCR catalyst 14. During normal control, control is performed so that the NO 2 ratio is “50%”. Basically, the NOx purification by the SCR catalyst 14 is only a reaction for purification when the ratio of the NO amount to the NO 2 amount is “1: 1”, and no purification reaction with NO alone or NO 2 alone occurs.

図7(b)は、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「50%」のNOx浄化能力しか有しない場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NO量が「25」となり、NO量が「25」となる。よって、図7(b)に示すような均一劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 7B shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a state of uniform degradation. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has only “50%” NOx purification capacity is shown. In this case, the NO amount becomes “25” and the NO 2 amount becomes “25” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, in the case of uniform degradation as shown in FIG. 7B, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図7(c)は、SCR触媒14が部分劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14の半分は「100%」のNOx浄化能力を有しており、SCR触媒14のもう半分はNOx浄化能力を全く有しない場合(NOx浄化能力が「0%」の場合)における、NOx浄化率を示している。図7(c)は、説明の便宜上、SCR触媒14の半分ごとに、「25」のNO量と「25」のNO量とが供給されるような図を示している。この場合には、NOx浄化能力が「0%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNO量が「25」となり、NO量が「25」となる。これに対して、NOx浄化能力が「100%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNO量が「0」となり、NO量が「0」となる。よって、図7(c)に示すような部分劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 7C shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state. Specifically, half of the SCR catalyst 14 has a NOx purification capacity of “100%”, and the other half of the SCR catalyst 14 has no NOx purification capacity (the NOx purification capacity is “0%”). NOx purification rate in the case). FIG. 7 (c) shows a diagram in which a “25” NO amount and a “25” NO 2 amount are supplied for each half of the SCR catalyst 14 for convenience of explanation. In this case, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “0%”, the downstream side NO amount is “25” and the NO 2 amount is “25”. On the other hand, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “100%”, the downstream side NO amount is “0” and the NO 2 amount is “0”. Therefore, in the case of the partial deterioration as shown in FIG. 7C, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図7(b)及び(c)より、NO比率が「50%」である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合と部分劣化の状態にある場合とで、得られるNOx浄化率が等しくなる。そのため、NO比率を「50%」に設定した場合には、NOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化の状態にあるのか、それとも部分劣化の状態にあるのかを区別することができないと言える。なお、NO比率を「50%」に設定した場合には、SCR触媒14が正常である場合と劣化している場合(均一劣化及び部分劣化の両方を含む)とでNOx浄化率が異なるため、SCR触媒14が正常であるか否か(言い換えるとSCR触媒14が劣化しているか否か)については、適切に判断することができると言える。 7B and 7C, when the NO 2 ratio is “50%”, the NOx obtained when the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state and in a partial deterioration state is obtained. The purification rate becomes equal. Therefore, when the NO 2 ratio is set to “50%”, it cannot be distinguished whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state based on the NOx purification rate. It can be said. When the NO 2 ratio is set to “50%”, the NOx purification rate differs between when the SCR catalyst 14 is normal and when it is deteriorated (including both uniform deterioration and partial deterioration). It can be said that it can be appropriately determined whether or not the SCR catalyst 14 is normal (in other words, whether or not the SCR catalyst 14 is deteriorated).

図8は、NO比率を「30%」に設定した場合の、SCR触媒14のNOx浄化率の具体例を示している。図8では、説明の便宜上、SCR触媒14に供給されるNO量を「70」とし、SCR触媒14に供給されるNO量を「30」としている。また、図8では、ハッチング領域内に示した線分によって、SCR触媒14内でのNOx量変化(言い換えるとNOx濃度変化)を模式的に表している。具体的には、破線はNO量変化を示しており、実線はNO量変化を示している。 FIG. 8 shows a specific example of the NOx purification rate of the SCR catalyst 14 when the NO 2 ratio is set to “30%”. In FIG. 8, for convenience of explanation, the amount of NO supplied to the SCR catalyst 14 is “70”, and the amount of NO 2 supplied to the SCR catalyst 14 is “30”. Further, in FIG. 8, the NOx amount change (in other words, NOx concentration change) in the SCR catalyst 14 is schematically represented by the line segment shown in the hatched region. Specifically, the broken line indicates a change in NO amount, and the solid line indicates a change in NO 2 amount.

図8(a)は、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「100%」のNOx浄化能力を有する場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NO量が「40」となり、NO量が「0」となる。よって、ECU20によって求められるNOx浄化率が「60%」となる。 FIG. 8A shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has a NOx purification capacity of “100%” is shown. In this case, the NO amount is “40” and the NO 2 amount is “0” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “60%”.

図8(b)は、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14が全体として「50%」のNOx浄化能力しか有しない場合のNOx浄化率を示している。この場合には、SCR触媒14の下流側において、NO量が「45」となり、NO量が「5」となる。よって、図8(b)に示すような均一劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「50%」となる。 FIG. 8B shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a state of uniform degradation. Specifically, the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 as a whole has only “50%” NOx purification capacity is shown. In this case, the NO amount is “45” and the NO 2 amount is “5” on the downstream side of the SCR catalyst 14. Therefore, in the case of uniform deterioration as shown in FIG. 8B, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “50%”.

図8(c)は、SCR触媒14が部分劣化の状態にある場合のNOx浄化率を示している。具体的には、SCR触媒14の半分は「100%」のNOx浄化能力を有し、SCR触媒14のもう半分はNOx浄化能力を全く有しない場合(NOx浄化能力が「0%」の場合)のNOx浄化率を示している。図8(c)は、説明の便宜上、SCR触媒14の半分ごとに、「35」のNO量と「15」のNO量とが供給されるような図を示している。この場合には、NOx浄化能力が「0%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNO量が「35」となり、NH量が「15」となる。これに対して、NOx浄化能力が「100%」であるSCR触媒14の部分は、その下流側のNO量が「20」となり、NO量が「0」となる。よって、図8(c)に示すような部分劣化の場合には、ECU20によって求められるNOx浄化率が「30%」となる。 FIG. 8C shows the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state. Specifically, half of the SCR catalyst 14 has “100%” NOx purification capacity, and the other half of the SCR catalyst 14 has no NOx purification capacity (when the NOx purification capacity is “0%”). The NOx purification rate is shown. FIG. 8C shows a diagram in which the NO amount of “35” and the NO 2 amount of “15” are supplied for each half of the SCR catalyst 14 for convenience of explanation. In this case, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “0%”, the downstream side NO amount is “35” and the NH 3 amount is “15”. On the other hand, in the portion of the SCR catalyst 14 whose NOx purification capacity is “100%”, the downstream side NO amount is “20” and the NO 2 amount is “0”. Therefore, in the case of the partial deterioration as shown in FIG. 8C, the NOx purification rate obtained by the ECU 20 is “30%”.

図8(b)及び(c)より、NO比率が「30%」である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にある場合と部分劣化の状態にある場合とで、得られるNOx浄化率が異なる。そのため、NO比率を「30%」に設定した場合には、NOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化の状態にあるのか、それとも部分劣化の状態にあるのかを適切に区別することができると言える。 8B and 8C, when the NO 2 ratio is “30%”, the NOx obtained when the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state and in a partial deterioration state is obtained. The purification rate is different. Therefore, when the NO 2 ratio is set to “30%”, it is necessary to appropriately distinguish whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state based on the NOx purification rate. Can be said.

以上のことから、第2実施形態では、ECU20は、NO比率を変化させた際に得られるNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する。 From the above, in the second embodiment, the ECU 20 determines whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state based on the NOx purification rate obtained when the NO 2 ratio is changed. judge.

図9を参照して、第2実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定方法について具体的に説明する。図9は、横軸に、NO比率を示し、縦軸に、ECU20によって求められるNOx浄化率を示している。 With reference to FIG. 9, the deterioration determination method of the SCR catalyst 14 according to the second embodiment will be specifically described. FIG. 9 shows the NO 2 ratio on the horizontal axis and the NOx purification rate obtained by the ECU 20 on the vertical axis.

グラフ71(実線で示す)は、正常なSCR触媒14におけるNO比率とNOx浄化率との関係の一例を示している。グラフ72(破線で示す)は、均一劣化の状態にあるSCR触媒14におけるNO比率とNOx浄化率との関係の一例を示している。グラフ73(一点鎖線で示す)は、部分劣化の状態にあるSCR触媒14におけるNO比率とNOx浄化率との関係の一例を示している。NO比率C1は、正常なSCR触媒14の最適NO比率であり、例えば「50%」である。一方、NO比率C2は、正常なSCR触媒14のNOx浄化率が劣化判定値BとなるNO比率であり、例えば「50%」よりも小さい値である。 A graph 71 (shown by a solid line) shows an example of the relationship between the NO 2 ratio and the NOx purification rate in the normal SCR catalyst 14. A graph 72 (shown by a broken line) shows an example of the relationship between the NO 2 ratio and the NOx purification rate in the SCR catalyst 14 in a uniform deterioration state. A graph 73 (shown by a one-dot chain line) shows an example of the relationship between the NO 2 ratio and the NOx purification rate in the SCR catalyst 14 in the partially deteriorated state. The NO 2 ratio C1 is the optimum NO 2 ratio of the normal SCR catalyst 14, and is “50%”, for example. On the other hand, the NO 2 ratio C2 is a NO 2 ratio at which the NOx purification rate of the normal SCR catalyst 14 becomes the deterioration determination value B, for example, a value smaller than “50%”.

グラフ72、73より、NO比率の変化に対するNOx浄化率の変化の態様が、均一劣化と部分劣化とで異なることがわかる。例えば、NO比率C1とNO比率C2との間では、均一劣化の場合にはNOx浄化率がほとんど変化していないのに対して、部分劣化の場合にはNOx浄化率が変化していることがわかる。そのため、1つの例では、ECU20は、NO比率C1とNO比率C2との間でNO比率を変化させた際の、変化前後におけるNOx浄化率の差(絶対値を用いるものとする。以下同様とする。)に基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、NO比率の変化前後におけるNOx浄化率の差が所定値未満である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定し、NO比率の変化前後におけるNOx浄化率の差が所定値以上である場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。 From the graphs 72 and 73, it can be seen that the mode of change of the NOx purification rate with respect to the change of the NO 2 ratio differs between uniform deterioration and partial deterioration. For example, between the NO 2 ratio C1 and the NO 2 ratio C2, the NOx purification rate hardly changes in the case of uniform deterioration, whereas the NOx purification rate changes in the case of partial deterioration. I understand that. Therefore, in one example, ECU 20 is at the time of changing a NO 2 ratio between NO 2 ratio C1 and NO 2 ratio C2, and those using the difference (absolute value of the NOx purification rate before and after the change. The same shall apply hereinafter) to determine whether there is uniform deterioration or partial deterioration. In this example, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration when the difference in the NOx purification rate before and after the change in the NO 2 ratio is less than a predetermined value, and before and after the change in the NO 2 ratio. When the difference in the NOx purification rates is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state.

他の例では、ECU20は、上記のようなNOx浄化率の差を用いる代わりに、NO比率C1とNO比率C2との間でNO比率を変化させた際におけるNOx浄化率の変化の傾き(言い換えると変化勾配)に基づいて、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、NOx浄化率の変化の傾きが所定値未満である場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定し、NOx浄化率の変化の傾きが所定値以上である場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。 In another example, ECU 20, instead of using the difference between the NOx purification rate as described above, NO 2 ratio C1 and the NOx purification rate of change definitive when changing the NO 2 ratio between NO 2 ratio C2 Uniform deterioration and partial deterioration are discriminated based on the inclination (in other words, the change gradient). In this example, when the slope of the change in the NOx purification rate is less than a predetermined value, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a uniformly deteriorated state, and the slope of the change in the NOx purification rate is greater than or equal to the predetermined value. If there is, it is determined that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state.

他方で、グラフ71、72より、均一劣化の場合には、NO比率C2以下の範囲で正常の場合のNOx浄化率と重なることがわかる。これに対して、グラフ71、73より、部分劣化の場合には、NO比率C2以下の範囲で正常の場合のNOx浄化率と重ならないことがわかる。そのため、更に他の例では、ECU20は、上記のようなNOx浄化率の差及び変化の傾きを用いる代わりに、NO比率C2以下の範囲で得られるNOx浄化率が、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率と重なるか否かによって、均一劣化と部分劣化とを判別する。この例では、ECU20は、NO比率C2以下の範囲で得られるNOx浄化率が、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率と重なる場合には、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定する。これに対して、ECU20は、NO比率C2以下の範囲で得られるNOx浄化率が、SCR触媒14が正常である場合のNOx浄化率と重ならない場合には、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する。 On the other hand, it can be seen from the graphs 71 and 72 that in the case of uniform deterioration, the NOx purification rate overlaps with the normal case within the range of the NO 2 ratio C2 or less. On the other hand, it can be seen from the graphs 71 and 73 that in the case of the partial deterioration, the NOx purification rate does not overlap with the normal case within the range of the NO 2 ratio C2 or less. Therefore, in yet another example, instead of using the difference in NOx purification rate and the gradient of change as described above, the ECU 20 has a NOx purification rate obtained in a range of the NO 2 ratio C2 or less and the SCR catalyst 14 is normal. Uniform deterioration and partial deterioration are determined depending on whether or not the NOx purification rate overlaps in some cases. In this example, the ECU 20 indicates that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration when the NOx purification rate obtained in the range of the NO 2 ratio C2 or less overlaps with the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. Is determined. On the other hand, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state when the NOx purification rate obtained in the range of the NO 2 ratio C2 or less does not overlap with the NOx purification rate when the SCR catalyst 14 is normal. It is determined that

(処理フロー)
次に、図10を参照して、第2実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定処理について説明する。図10は、第2実施形態に係るSCR触媒14の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。当該処理は、ECU20によって、所定の周期で繰り返し実行される。
(Processing flow)
Next, with reference to FIG. 10, the deterioration determination process of the SCR catalyst 14 according to the second embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the deterioration determination process of the SCR catalyst 14 according to the second embodiment. This process is repeatedly executed by the ECU 20 at a predetermined cycle.

まず、ステップS201では、ECU20は、NO比率を最適NO比率(図9に示したNO比率C1)に設定した際の、SCR触媒14によるNOx浄化率(このNOx浄化率についても、以下では「通常NOx浄化率」と呼ぶ。)を求める。例えば、ECU20は、エンジン11の運転状態などに基づいて、SCR触媒14の上流側におけるNOx量を推定すると共に、NOxセンサ18から供給される検出信号S18に基づいて、第2触媒15の下流側におけるNOx量を求めて、これらのNOx量に基づいて通常NOx浄化率を求める。そして、処理はステップS202に進む。 First, in step S201, the ECU 20 sets the NO 2 ratio to the optimum NO 2 ratio (the NO 2 ratio C1 shown in FIG. 9). The NOx purification rate by the SCR catalyst 14 (this NOx purification rate is also described below). Then, it is called “normal NOx purification rate”). For example, the ECU 20 estimates the NOx amount on the upstream side of the SCR catalyst 14 based on the operating state of the engine 11, and the downstream side of the second catalyst 15 based on the detection signal S18 supplied from the NOx sensor 18. NOx amount is obtained, and the normal NOx purification rate is obtained based on these NOx amounts. Then, the process proceeds to step S202.

ステップS202では、ECU20は、通常NOx浄化率が劣化判定値以下であるか否かを判定する。ここでは、SCR触媒14が正常であるか否か、言い換えるとSCR触媒14が劣化しているか否かを判定している。   In step S202, the ECU 20 determines whether or not the normal NOx purification rate is equal to or less than the deterioration determination value. Here, it is determined whether or not the SCR catalyst 14 is normal, in other words, whether or not the SCR catalyst 14 has deteriorated.

通常NOx浄化率が劣化判定値以下である場合(ステップS202;Yes)、処理はステップS203に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が劣化しているものと判断し、ステップS203以降で、SCR触媒14が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定するための処理を行う。これに対して、通常NOx浄化率が劣化判定値よりも大きい場合(ステップS202;No)、処理はステップS208に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が正常であると判定する(ステップS208)。そして、処理は終了する。   When the normal NOx purification rate is equal to or less than the deterioration determination value (step S202; Yes), the process proceeds to step S203. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 has deteriorated, and performs a process for determining whether the SCR catalyst 14 is in a deteriorated state of uniform deterioration or partial deterioration after step S203. Do. On the other hand, when the normal NOx purification rate is larger than the deterioration determination value (step S202; No), the process proceeds to step S208. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is normal (step S208). Then, the process ends.

ステップS203では、ECU20は、設定するNO比率を、最適NO比率から変更する制御を行う。例えば、ECU20は、最適NO比率から、正常なSCR触媒14のNOx浄化率が劣化判定値となるNO比率以上の所定のNO比率(例えば図9に示したNO比率C2)へと低下させるべく、エンジン11の運転状態などを制御する。そして、処理はステップS204に進む。 In step S203, the ECU 20 performs control to change the set NO 2 ratio from the optimum NO 2 ratio. For example, the ECU 20 changes from the optimal NO 2 ratio to a predetermined NO 2 ratio (for example, the NO 2 ratio C2 shown in FIG. 9) that is equal to or higher than the NO 2 ratio at which the NOx purification rate of the normal SCR catalyst 14 becomes the deterioration determination value. The operating state of the engine 11 and the like are controlled so as to decrease the operating state. Then, the process proceeds to step S204.

ステップS204では、ECU20は、NO比率を変更した後のSCR触媒14によるNOx浄化率を求める。例えば、ECU20は、エンジン11の運転状態などに基づいて、SCR触媒14の上流側におけるNOx量を推定すると共に、NOxセンサ18から供給される検出信号S18に基づいて、第2触媒15の下流側におけるNOx量を求めて、これらのNOx量に基づいてNO比率変更後のNOx浄化率を求める。そして、処理はステップS205に進む。 In step S204, the ECU 20 obtains the NOx purification rate by the SCR catalyst 14 after changing the NO 2 ratio. For example, the ECU 20 estimates the NOx amount on the upstream side of the SCR catalyst 14 based on the operating state of the engine 11, and the downstream side of the second catalyst 15 based on the detection signal S18 supplied from the NOx sensor 18. NOx amount is obtained, and the NOx purification rate after changing the NO 2 ratio is obtained based on these NOx amounts. Then, the process proceeds to step S205.

ステップS205では、ECU20は、通常NOx浄化率とNO比率変更後のNOx浄化率との差(絶対値を用いるものとする)が所定値以上であるか否かを判定する。ここでは、ECU20は、SCR触媒14が均一劣化の状態にあるのか、それとも部分劣化の状態にあるのかを判定している。当該判定に用いる所定値は、予め設定された値が用いられる。SCR触媒14が均一劣化の状態にあるならば、基本的には、通常NOx浄化率とNO比率変更後のNOx浄化率との差は概ね「0」となるが、当該所定値は、ある程度のマージンを設けて、例えば「0」よりも大きな値に設定される。 In step S205, the ECU 20 determines whether or not the difference between the normal NOx purification rate and the NOx purification rate after changing the NO 2 ratio (assuming that an absolute value is used) is equal to or greater than a predetermined value. Here, the ECU 20 determines whether the SCR catalyst 14 is in a uniform deterioration state or a partial deterioration state. As the predetermined value used for the determination, a preset value is used. If the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration, basically, the difference between the normal NOx purification rate and the NOx purification rate after changing the NO 2 ratio is approximately “0”, but the predetermined value is somewhat Is set to a value larger than “0”, for example.

通常NOx浄化率とNO比率変更後のNOx浄化率との差が所定値以上である場合(ステップS205;Yes)、処理はステップS206に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が部分劣化の状態にあると判定する(ステップS206)。そして、処理は終了する。これに対して、通常NOx浄化率とNO比率変更後のNOx浄化率との差が所定値未満である場合(ステップS205;No)、処理はステップS207に進む。この場合には、ECU20は、SCR触媒14が均一劣化の状態にあると判定する(ステップS207)。そして、処理は終了する。 If the difference between the normal NOx purification rate and NO 2 ratio NOx purification rate after the change is equal to or larger than the predetermined value (step S205; Yes), the process proceeds to step S206. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a partially deteriorated state (step S206). Then, the process ends. In contrast, when the difference between the normal NOx purification rate and NO 2 ratio NOx purification rate after the change is smaller than the predetermined value (step S205; No), the process proceeds to step S207. In this case, the ECU 20 determines that the SCR catalyst 14 is in a state of uniform deterioration (step S207). Then, the process ends.

以上説明した第2実施形態によっても、NO比率を変化させた際のNOx浄化率に基づいて、SCR触媒14の均一劣化と部分劣化とを適切に区別して判定することが可能となる。これにより、SCR触媒14の劣化時における尿素添加制御を最適化することが可能となる。 Also according to the second embodiment described above, it is possible to appropriately distinguish and determine uniform deterioration and partial deterioration of the SCR catalyst 14 based on the NOx purification rate when the NO 2 ratio is changed. This makes it possible to optimize urea addition control when the SCR catalyst 14 is deteriorated.

なお、上記した処理フローでは、NO比率を最適NO比率に設定した際に得られる通常NOx浄化率を用いて判定を行う例を示したが、これに限定はされない。最適NO比率でなくても、正常なSCR触媒14のNOx浄化率が劣化判定値となるNO比率以上のNO比率であれば、そのNO比率に設定した際に得られるNOx浄化率を用いて判定を行っても良い。 In the process flow described above, an example in which determination is performed using a conventional NOx purification rate obtained when setting the NO 2 proportion in the optimum NO 2 ratio, limited to this are not. Even not optimal NO 2 ratio, if normal NO 2 ratio NOx purification rate becomes deterioration determination value NO 2 ratio or more of the SCR catalyst 14, NOx purification rate obtained when set to the NO 2 ratio The determination may be made using.

11 エンジン
12 排気通路
13 第1触媒
14 SCR触媒(NOx選択還元触媒)
15 第2触媒
16 尿素添加弁
18 NOxセンサ
20 ECU
11 Engine 12 Exhaust passage 13 First catalyst 14 SCR catalyst (NOx selective reduction catalyst)
15 Second catalyst 16 Urea addition valve 18 NOx sensor 20 ECU

Claims (2)

排気通路中に添加された還元剤を用いて排気浄化を行うSCR触媒に対する劣化判定を行う触媒の劣化判定装置であって、
前記SCR触媒に流入するNOxとNHとの当量比が変化するように前記排気通路中に前記還元剤を添加した際の、前記SCR触媒によるNOx浄化率に基づいて、前記SCR触媒が均一劣化及び部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する劣化判定手段を備えることを特徴とする触媒の劣化判定装置。
A catalyst deterioration determination device that performs deterioration determination on an SCR catalyst that performs exhaust purification using a reducing agent added in an exhaust passage,
Based on the NOx purification rate by the SCR catalyst when the reducing agent is added to the exhaust passage so that the equivalent ratio of NOx and NH 3 flowing into the SCR catalyst changes, the SCR catalyst is uniformly deteriorated And a deterioration determination device for a catalyst, comprising deterioration determination means for determining whether the deterioration state is partial deterioration or partial deterioration.
前記劣化判定手段は、前記NOxに対する前記NHの当量比を「1」から「0.5」の間で変化させた際の、前記NOx浄化率の変化の傾きに基づいて、前記SCR触媒が前記均一劣化及び前記部分劣化のいずれの劣化状態にあるかを判定する請求項1に記載の触媒の劣化判定装置。 The deterioration determining means, wherein the equivalent ratio of the NH 3 for NOx from "1" when changing between "0.5" based on the inclination of the change of the NOx purification rate, the SCR catalyst The catalyst deterioration determination device according to claim 1, wherein it is determined which of the uniform deterioration and the partial deterioration is present.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014094355A (en) * 2012-11-09 2014-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Exhaust gas denitrification system, and regeneration method and catalyst replacement method in exhaust gas denitrification device
JP2014211154A (en) * 2013-04-19 2014-11-13 株式会社豊田中央研究所 Internal combustion engine

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