JP2013199913A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2013199913A
JP2013199913A JP2012069902A JP2012069902A JP2013199913A JP 2013199913 A JP2013199913 A JP 2013199913A JP 2012069902 A JP2012069902 A JP 2012069902A JP 2012069902 A JP2012069902 A JP 2012069902A JP 2013199913 A JP2013199913 A JP 2013199913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
nox
value
nox sensor
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012069902A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kidokoro
徹 木所
Taiga Hagimoto
大河 萩本
Yuji Matsumoto
有史 松本
Kazuya Takaoka
一哉 高岡
Satoshi Endo
怜 遠藤
Yuki Terui
雄貴 照井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012069902A priority Critical patent/JP2013199913A/en
Publication of JP2013199913A publication Critical patent/JP2013199913A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine deterioration of a catalyst having oxidizing capabilities more accurately.SOLUTION: An exhaust emission control device for an internal combustion engine comprises a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having oxidizing capabilities and a NOx sensor provided downstream of the catalyst and detecting a NOx concentration in exhaust, wherein the exhaust emission control device comprises a determination means for determining that the catalyst is deteriorated when a length of a locus of a detection value of the NOx sensor in a predetermined period is equal to or more than a threshold.

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

特許文献1には、触媒よりも上流側と下流側とにNOxセンサを設け、NOxセンサの検出値に基づいて触媒の劣化を判定することが記載されている。   Patent Document 1 describes that NOx sensors are provided on the upstream side and the downstream side of the catalyst, and the deterioration of the catalyst is determined based on the detected value of the NOx sensor.

また、特許文献2には、酸化触媒の温度に基づいてNO比率を推定し、センサ値を補正することが記載されている。 Patent Document 2 describes that the NO 2 ratio is estimated based on the temperature of the oxidation catalyst and the sensor value is corrected.

しかし、NOxセンサを触媒よりも上流側と下流側とに夫々設けるとなると、コストアップとなる。また、NOxセンサが故障する場合もあるので、触媒が劣化しているのか、又はNOxセンサが故障しているのか判定する必要もある。   However, if NOx sensors are provided upstream and downstream of the catalyst, the cost increases. In addition, since the NOx sensor may fail, it is necessary to determine whether the catalyst has deteriorated or the NOx sensor has failed.

また、NOxセンサよりも上流に酸化触媒を備え、且つ、NOxセンサよりも下流側に選択還元型NOx触媒(以下、SCR触媒ともいう。)を備えている場合には、酸化触媒の劣化の度合いにより、SCR触媒に流入するNOx中のNOの比率が変化する。そして、SCR触媒に流入するNOx中のNOの比率に応じて、SCR触媒におけるNOxの反応速度も変化するので、NOxの浄化率が変化する。 Further, when the oxidation catalyst is provided upstream of the NOx sensor and the selective reduction type NOx catalyst (hereinafter also referred to as SCR catalyst) is provided downstream of the NOx sensor, the degree of deterioration of the oxidation catalyst. As a result, the ratio of NO 2 in NOx flowing into the SCR catalyst changes. Then, according to the ratio of NO 2 in NOx flowing into the SCR catalyst, since the change rate of reaction of NOx in the SCR catalyst, the purification rate of NOx changes.

例えば、SCR触媒においては、NO及びNOが存在する場合には、「NO+NO+2NH→2N+3HO」のような反応によって、Nに還元される。この反応速度は、比較的速い。一方、NOが存在しない場合には、「4NO+4NH+O→4N+6HO」のような反応によって、Nに還元される。この反応速度は、比較的遅い。したがって、排気中にNOが存在しているときのほうが、していないときよりも、NOxが還元される速度が速くなるので、NOx浄化率が高くなる。 For example, in the SCR catalyst, when NO and NO 2 are present, they are reduced to N 2 by a reaction such as “NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O”. This reaction rate is relatively fast. On the other hand, when NO 2 does not exist, it is reduced to N 2 by a reaction such as “4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O”. This reaction rate is relatively slow. Accordingly, when NO 2 is present in the exhaust gas, the rate at which NOx is reduced is faster than when NO 2 is not, so the NOx purification rate is increased.

このため、SCR触媒に供給する還元剤量、内燃機関に供給するEGRガス量、SCR触媒の故障判定時における閾値、などをNOの比率に応じて変更することがある。このため、SCR触媒に流入するNOx中のNOの比率を正確に求めたいという要求がある。ここで、排気が酸化触媒を通過するときにNOがNOに酸化されるが、この割合は、酸化触媒の劣化の度合いによって変わる。内燃機関から排出されるNOx中のNOの比率は、予め実験等により求めておくことができるので、SCR触媒よりも上流側の酸化触媒の劣化の度合いを正確に求めることができれば、SCR触媒に流入するNOx中のNOの比率を求めることができる。また、逆に、SCR触媒に流入するNOx中のNOの比率(酸化触媒から流出するNOx中のNOの比率としてもよい。)が分かれば、酸化触媒の劣化の度合いも分かる。 For this reason, the amount of reducing agent supplied to the SCR catalyst, the amount of EGR gas supplied to the internal combustion engine, the threshold value at the time of determining the failure of the SCR catalyst, and the like may be changed according to the NO 2 ratio. Therefore, there is a demand for accurately determine the ratio of NO 2 in NOx flowing into the SCR catalyst. Here, NO is oxidized to NO 2 when the exhaust gas passes through the oxidation catalyst, but this ratio varies depending on the degree of deterioration of the oxidation catalyst. Since the ratio of NO 2 in NOx discharged from the internal combustion engine can be obtained in advance by experiments or the like, if the degree of deterioration of the oxidation catalyst upstream of the SCR catalyst can be obtained accurately, the SCR catalyst The ratio of NO 2 in NOx flowing into the gas can be obtained. Conversely, if the ratio of NO 2 in NOx flowing into the SCR catalyst (which may be the ratio of NO 2 in NOx flowing out from the oxidation catalyst) is known, the degree of deterioration of the oxidation catalyst can also be known.

なお、HCの浄化率に基づいて酸化触媒の劣化を判定することも考えられるが、HCの浄化率が低下するよりも、NOがNOに酸化される能力が低下するほうが早く現れるため、NOの比率を正確に求めようとするのならば、不十分である。 Although it is conceivable to determine the deterioration of the oxidation catalyst based on the purification rate of HC, it appears earlier that the ability to oxidize NO to NO 2 is reduced rather than the reduction rate of HC. If we want to find the ratio of 2 accurately, it is not enough.

特開2011−058415号公報JP 2011-058415 A 特開2010−031761号公報JP 2010-031761 A

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、酸化能力を有する触媒の劣化をより高精度に判定することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to determine deterioration of a catalyst having oxidation ability with higher accuracy.

上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上の場合には、前記触媒が劣化していると判定する判定手段を備える。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention comprises:
In an exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxidizing ability; and a NOx sensor provided downstream of the catalyst and detecting NOx concentration in the exhaust gas.
A determination unit is provided that determines that the catalyst has deteriorated when the length of the locus of the detection value of the NOx sensor in a predetermined period is equal to or greater than a threshold value.

NOxセンサの検出値の軌跡の長さとは、例えば横軸を時間とし、縦軸を検出値として検出値の推移を図で表したときに、該検出値の推移を示す線の長さのことである。NOxセンサが時間を置いてNOxを検出している場合には、前回検出値と今回検出値とを結ぶ線の長さを毎回積算した値が、検出値の軌跡の長さとなる。   The length of the detected value locus of the NOx sensor is, for example, the length of a line indicating the transition of the detected value when the horizontal axis is time and the vertical axis is the detected value, and the transition of the detected value is illustrated in the figure. It is. When the NOx sensor detects NOx over time, a value obtained by integrating the length of the line connecting the previous detection value and the current detection value every time becomes the length of the locus of the detection value.

この検出値の軌跡の長さ(以下、軌跡長ともいう。)は、NOx濃度が同じであったとしても、触媒の劣化の状態によって変化する。すなわち、触媒の劣化の度合いが高くなるほど、触媒が吸着するNOx量が減少するので、NOxが触媒を通り抜けやすくなる。このため、NOxセンサの検出値は、触媒よりも上流側のNOx濃度に近くなる。一方、触媒が新品に近いほど、触媒において吸着及び脱着するNOx量が増加するため、NOxセンサにNOxが到達するまでに時間がかかる。これにより、NOx濃度の変動が触媒により吸収されるので、触媒よりも下流側のNOx濃度の変動が小さくなる。   Even if the NOx concentration is the same, the length of the locus of the detected value (hereinafter also referred to as the locus length) varies depending on the state of deterioration of the catalyst. That is, as the degree of deterioration of the catalyst increases, the amount of NOx adsorbed by the catalyst decreases, so that NOx easily passes through the catalyst. For this reason, the detected value of the NOx sensor is close to the NOx concentration upstream of the catalyst. On the other hand, the closer the catalyst is to a new one, the more NOx is adsorbed and desorbed by the catalyst, so it takes time for NOx to reach the NOx sensor. Thereby, since the fluctuation | variation of NOx concentration is absorbed by the catalyst, the fluctuation | variation of NOx concentration downstream from a catalyst becomes small.

以上より、触媒の劣化の度合いが高いほど、NOxセンサの検出値の軌跡が長くなる。したがって、所定期間のNOxセンサの検出値の軌跡長を閾値と比較すれば、触媒が劣化しているか否か判定することができる。すなわち、所定期間におけるNOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上であれば、触媒が劣化していると判定することができる。なお、ここでいう所定期間は、NOxセンサの検出値の軌跡の長さが、触媒の劣化判定に必要な大きさになるまでに要する期間とすることができる。そして、この所定期間によって閾値も変わる。ここでいう閾値は、触媒が劣化しているときのNOxセンサの検出値の軌跡の長さの下限値である。また、NOxセンサの検出値の軌跡の長さが長いほど、触媒の劣化の度合いが高いと判定してもよい。なお、触媒が劣化しているとは、触媒の機能が新品時よりも劣っており、NOxセンサの検出値が触媒の新品時とは異なる状態のことをいう。また、触媒の劣化の度合いが許容範囲を超えたときに、触媒が劣化しているとしてもよい。また、触媒の劣化の度合いが所定値以上となっている場合に、触媒が劣化しているとしてもよい。これは、劣化の度合いが高いが、許容範囲内である場合を含むことができる。例えば、劣化の度合いが許容範囲を超える前に、触媒が劣化したと判定してもよい。また、新品には、まったく劣化していない状態の他に、劣化していたとしても浄化性能にほとんど影響がない場合も含むことができる。   From the above, the higher the degree of catalyst deterioration, the longer the locus of the detected value of the NOx sensor. Therefore, it is possible to determine whether or not the catalyst has deteriorated by comparing the locus length of the detected value of the NOx sensor for a predetermined period with the threshold value. That is, if the length of the locus of the detected value of the NOx sensor in the predetermined period is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the catalyst has deteriorated. Here, the predetermined period can be a period required until the length of the locus of the detected value of the NOx sensor becomes a size necessary for determining the deterioration of the catalyst. The threshold value also changes depending on the predetermined period. The threshold here is a lower limit value of the length of the locus of the detected value of the NOx sensor when the catalyst is deteriorated. Alternatively, it may be determined that the longer the locus of the detected value of the NOx sensor, the higher the degree of catalyst deterioration. Note that the catalyst is degraded means that the function of the catalyst is inferior to that of a new product, and the detected value of the NOx sensor is different from that of the new catalyst. Further, the catalyst may be deteriorated when the degree of deterioration of the catalyst exceeds an allowable range. Further, the catalyst may be deteriorated when the degree of deterioration of the catalyst is a predetermined value or more. This can include cases where the degree of degradation is high but within an acceptable range. For example, it may be determined that the catalyst has deteriorated before the degree of deterioration exceeds the allowable range. In addition, the new article can include not only a state where it is not deteriorated at all, but also a case where there is almost no influence on the purification performance even if it is deteriorated.

また、本発明においては、前記判定手段は、所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満の場合には、前記触媒が正常であると判定することができる。   In the present invention, the determination unit can determine that the catalyst is normal when the length of the locus of the detected value of the NOx sensor in a predetermined period is less than a threshold value.

ここで、所定期間におけるNOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満の場合には、触媒の酸化能力が高い場合と考えられる。すなわち、触媒がNOxを吸着する能力が高いために、NOxセンサの検出値の変動が抑えられていると考えられる。この場合、触媒が劣化していないか又は劣化していたとしても許容範囲内であると判定することができる。
すなわち、触媒が正常であると判定することができる。なお、触媒が正常であるとは、触媒が新品状態であるか、または、新品に近い状態であるとしてもよい。
Here, when the length of the locus of the detected value of the NOx sensor in the predetermined period is less than the threshold value, it is considered that the oxidation ability of the catalyst is high. That is, it is considered that the fluctuation of the detected value of the NOx sensor is suppressed because the catalyst has a high ability to adsorb NOx. In this case, even if the catalyst has not deteriorated or has deteriorated, it can be determined that it is within the allowable range.
That is, it can be determined that the catalyst is normal. Note that the normality of the catalyst may mean that the catalyst is in a new state or a state close to a new state.

また、本発明においては、前記判定手段は、所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満で、且つ、所定期間における前記NOxセンサの検出値の積算値が閾値以上の場合には、前記触媒が正常であると判定することができる。   Further, in the present invention, the determination unit is configured such that the length of the locus of the detection value of the NOx sensor in a predetermined period is less than a threshold value and the integrated value of the detection value of the NOx sensor in the predetermined period is equal to or greater than the threshold value. It can be determined that the catalyst is normal.

ここで、所定期間におけるNOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満であるときには、触媒が正常であるとも考えられるが、NOxセンサが故障しているとも考えられる。したがって、NOxセンサが故障しているか否か判定する必要がある。ここで、触媒が吸着するNOx量は、微量であるので、触媒が正常のときには、触媒に流入するNOxの総量と、触媒から流出するNOxの総量と、にはあまり差がない。なお、触媒においてNOがNOに酸化されるが、NO及びNOはどちらもNOxとして検出される。 Here, when the length of the locus of the detected value of the NOx sensor in the predetermined period is less than the threshold value, it is considered that the catalyst is normal, but it is also considered that the NOx sensor has failed. Therefore, it is necessary to determine whether or not the NOx sensor has failed. Here, since the amount of NOx adsorbed by the catalyst is very small, there is not much difference between the total amount of NOx flowing into the catalyst and the total amount of NOx flowing out from the catalyst when the catalyst is normal. Note that NO is oxidized to NO 2 in the catalyst, but both NO and NO 2 are detected as NOx.

すなわち、NOxセンサが正常であって触媒が正常の場合には、NOxセンサの検出値の積算値が比較的大きくなる。したがって、所定期間のNOxセンサの検出値の積算値を閾値と比較すれば、触媒が正常であるか否か判定することができる。すなわち、所定期間におけるNOxセンサの検出値の積算値が閾値以上であれば、触媒が劣化していない(正常である)と判定することができる。なお、ここでいう所定期間は、NOxセンサの検出値の積算値が、触媒の劣化判定に必要な大きさになるまでに要する期間とすることができる。そして、この所定期間によって閾値も変わる。ここでいう閾値は、触媒が正常であるときのNOxセンサの検出値の積算値の下限値である。   That is, when the NOx sensor is normal and the catalyst is normal, the integrated value of the detected values of the NOx sensor is relatively large. Therefore, if the integrated value of the detected values of the NOx sensor for a predetermined period is compared with a threshold value, it can be determined whether or not the catalyst is normal. That is, if the integrated value of the detected values of the NOx sensor in the predetermined period is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the catalyst has not deteriorated (is normal). The predetermined period referred to here can be a period required until the integrated value of the detected values of the NOx sensor reaches a magnitude necessary for determining deterioration of the catalyst. The threshold value also changes depending on the predetermined period. The threshold here is a lower limit value of the integrated value of the detected values of the NOx sensor when the catalyst is normal.

一方、NOxセンサの検出値の積算値が閾値未満の場合には、NOxセンサが故障していると判定してもよい。   On the other hand, when the integrated value of the detected values of the NOx sensor is less than the threshold value, it may be determined that the NOx sensor has failed.

また、本発明においては、前記判定手段は、前記閾値を、前記内燃機関から排出されるガス中のNOx濃度の推定値または検出値に基づいて設定することができる。   In the present invention, the determination means can set the threshold based on an estimated value or a detected value of the NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine.

内燃機関から排出されるガス中のNOx濃度は、内燃機関から触媒までの間の排気通路におけるNOx濃度としてもよく、触媒に流入するガス中のNOx濃度としてもよい。内燃機関から排出されるガス中のNOx濃度は、内燃機関の運転状態によって変化し、これにより、NOxセンサの検出値の軌跡の長さや積算値も変化する。この変化に応じて、閾値を変更することにより、判定精度を高めることができる。   The NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine may be the NOx concentration in the exhaust passage between the internal combustion engine and the catalyst, or the NOx concentration in the gas flowing into the catalyst. The NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine changes depending on the operating state of the internal combustion engine, and thereby the length of the detected value locus of the NOx sensor and the integrated value also change. In accordance with this change, the determination accuracy can be increased by changing the threshold value.

また、上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、前記触媒から流出するNOx中のNOの比率を推定する比率推定手段を備える。
In order to achieve the above object, an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
In an exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxidizing ability; and a NOx sensor provided downstream of the catalyst and detecting NOx concentration in the exhaust gas.
Ratio estimation means is provided for estimating the ratio of NO 2 in NOx flowing out of the catalyst based on the length of the locus of the detected value of the NOx sensor in a predetermined period.

ここで、触媒の劣化の度合いが高くなるほど、該触媒においてNOからNOへ酸化される割合が低下するので、NOx中のNO比率も低くなる。そして、NOxセンサの検出値の軌跡の長さと、触媒の劣化の度合いとには、相関関係がある。また、触媒の劣化の度合いと、NOがNOに酸化される比率と、にも相関関係がある。さらに、内燃機関から排出されるNOx中のNO比率は、内燃機関の運転状態に基づいて推定することができる。以上より、NOxセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、触媒で酸化されるNOの比率を推定することができる。すなわち、NOxセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、NOx中のNO比率を推定することができる。このNO比率は、触媒の劣化の度
合いに応じた値となるため、該NO比率に基づいて触媒の劣化判定を行うこともできる。
Here, the higher the degree of deterioration of the catalyst, the lower the ratio of oxidation from NO to NO 2 in the catalyst, so the NO 2 ratio in NOx also decreases. There is a correlation between the length of the locus of the detected value of the NOx sensor and the degree of deterioration of the catalyst. Moreover, the degree of degradation of the catalyst, NO is correlated to the ratio to be oxidized to NO 2. Furthermore, the NO 2 ratio in NOx discharged from the internal combustion engine can be estimated based on the operating state of the internal combustion engine. From the above, the ratio of NO oxidized by the catalyst can be estimated based on the length of the locus of the detected value of the NOx sensor. That is, the NO 2 ratio in NOx can be estimated based on the length of the locus of the detected value of the NOx sensor. Since the NO 2 ratio is a value corresponding to the degree of deterioration of the catalyst, it is possible to determine the deterioration of the catalyst based on the NO 2 ratio.

また、このNOx中のNO比率によって、NOxの浄化率が変化するので、NOx浄化率が高くなるように、還元剤量またはEGRガス量を調整してもよい。また、NOx中のNO比率によって、システムの故障を判定するときの閾値またはNOxセンサの補正値などを変更してもよい。 Further, since the NOx purification rate varies depending on the NO 2 ratio in the NOx, the amount of reducing agent or EGR gas may be adjusted so that the NOx purification rate becomes high. Further, the threshold value when determining a system failure or the correction value of the NOx sensor may be changed according to the NO 2 ratio in NOx.

本発明によれば、酸化能力を有する触媒の劣化をより高精度に判定することができる。   According to the present invention, deterioration of a catalyst having oxidation ability can be determined with higher accuracy.

実施例に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which concerns on an Example, and its exhaust system. NOxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed transition of the detected value of a NOx sensor. NOxセンサの検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed transition of the locus length of the detected value of the NOx sensor. NOxセンサの検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed transition of the integrated value of the detected value of a NOx sensor. NOxセンサの検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed transition of the locus length of the detected value of the NOx sensor. NOxセンサの検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。It is a time chart which showed transition of the integrated value of the detected value of a NOx sensor. NOxセンサの検出値の軌跡長と、推定軌跡長と、の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the locus | trajectory length of the detected value of a NOx sensor, and an estimated locus | trajectory length. NOxセンサの検出値の積算値と、推定積算値と、の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the integrated value of the detected value of a NOx sensor, and an estimated integrated value. 実施例に係る酸化触媒の劣化判定のフローを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of deterioration determination of the oxidation catalyst which concerns on an Example. 酸化触媒の温度と、SCR触媒に流入するNOx中のNO比率との関係を示した図である。And the temperature of the oxidation catalyst is a diagram showing the relationship between the NO 2 ratio in NOx flowing into the SCR catalyst.

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関1及びその排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、ディーゼルエンジンであっても、また、ガソリンエンジンであってもよい。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 and its exhaust system according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 may be a diesel engine or a gasoline engine.

内燃機関1には、排気通路2が接続されている。排気通路2には、酸化触媒31が設けられている。なお、酸化触媒31に代えて、酸化能力を備える他の触媒(例えば、三元触媒)を設けていてもよい。   An exhaust passage 2 is connected to the internal combustion engine 1. An oxidation catalyst 31 is provided in the exhaust passage 2. In addition, it may replace with the oxidation catalyst 31 and may provide the other catalyst (for example, three-way catalyst) provided with an oxidation capability.

酸化触媒31よりも下流の排気通路2には、排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサ4が設けられている。なお、NOxセンサ4よりも下流側にNOxを選択還元するSCR触媒32を設けていてもよい。ただし、酸化触媒31の劣化を判定するだけであれば、SCR触媒32を設ける必要はない。また、酸化触媒31は、パティキュレートフィルタに担持されていてもよく、酸化触媒31とNOxセンサ4との間にパティキュレートフィルタを備えていてもよい。また、NOxセンサ4よりも上流側に複数の酸化触媒を備えていてもよい。   A NOx sensor 4 that detects the NOx concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 2 downstream of the oxidation catalyst 31. An SCR catalyst 32 that selectively reduces NOx may be provided downstream of the NOx sensor 4. However, if only the deterioration of the oxidation catalyst 31 is determined, the SCR catalyst 32 need not be provided. In addition, the oxidation catalyst 31 may be carried on a particulate filter, and a particulate filter may be provided between the oxidation catalyst 31 and the NOx sensor 4. A plurality of oxidation catalysts may be provided upstream of the NOx sensor 4.

内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU5が併設されている。このECU5は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1を制御する。   The internal combustion engine 1 is provided with an ECU 5 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 5 controls the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.

また、ECU5には、NOxセンサ4の他、運転者がアクセルペダル6を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ7、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ8が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU5に入力される。   In addition to the NOx sensor 4, the ECU 5 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 6 by the driver, and an accelerator opening sensor 7 that detects the engine load, and a crank position that detects the engine speed. Sensors 8 are connected via electric wiring, and output signals from these various sensors are input to the ECU 5.

そして、ECU5は、酸化触媒31の劣化を判定する。ここで、NOxセンサ4の検出値は、酸化触媒31の劣化の度合いに影響を受ける。   Then, the ECU 5 determines the deterioration of the oxidation catalyst 31. Here, the detected value of the NOx sensor 4 is affected by the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31.

図2は、NOxセンサ4の検出値の推移を示したタイムチャートである。新品触媒とは、新品状態または新品に近い状態のときの酸化触媒31であり、劣化していない触媒である。また、劣化触媒とは、劣化の度合いが比較的高い酸化触媒31である。劣化触媒は、劣化の度合いが閾値以上となっているときの酸化触媒31としてもよい。また、劣化触媒は、酸化能力が新品触媒よりも劣ってはいるが、正常といえる範囲内の触媒としてもよい。車速は、内燃機関1が搭載される車両の速度である。劣化触媒及び新品触媒におけるNOxセンサ4の検出値は、同じ車速のときの検出値である。   FIG. 2 is a time chart showing the transition of the detected value of the NOx sensor 4. The new catalyst is an oxidation catalyst 31 in a new state or a state close to a new state, and is a catalyst that has not deteriorated. Moreover, the deterioration catalyst is the oxidation catalyst 31 having a relatively high degree of deterioration. A deterioration catalyst is good also as the oxidation catalyst 31 when the degree of deterioration is more than a threshold value. Further, the deteriorated catalyst may be a catalyst within a range that can be said to be normal, although the oxidation ability is inferior to that of a new catalyst. The vehicle speed is the speed of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted. The detected value of the NOx sensor 4 in the deteriorated catalyst and the new catalyst is a detected value at the same vehicle speed.

酸化触媒31が新品触媒の場合には、より多くのNOxが酸化触媒31に吸着され、その後に脱着する。このため、NOxセンサ4の検出値の極大値が比較的小さくなる。すなわち、内燃機関1からNOxが排出されてから、NOxセンサ4に到達するまでの時間が長くなり(応答性が低くなり)、酸化触媒31よりも下流側の排気中のNOx濃度が平均に近付く。これにより、酸化触媒31が新品触媒のときには、NOxセンサ4の検出値の変動幅が小さい。このため、酸化触媒31を通過するときに、NOx濃度が変化しやすい。   When the oxidation catalyst 31 is a new catalyst, more NOx is adsorbed on the oxidation catalyst 31 and then desorbed. For this reason, the maximum value of the detected value of the NOx sensor 4 becomes relatively small. That is, the time from when NOx is discharged from the internal combustion engine 1 until it reaches the NOx sensor 4 becomes longer (the responsiveness becomes lower), and the NOx concentration in the exhaust downstream of the oxidation catalyst 31 approaches the average. . Thereby, when the oxidation catalyst 31 is a new catalyst, the fluctuation range of the detected value of the NOx sensor 4 is small. For this reason, the NOx concentration tends to change when passing through the oxidation catalyst 31.

一方、酸化触媒31が劣化触媒の場合には、酸化触媒31に吸着されるNOxが少なくなるので、内燃機関1からNOxが排出されてから、NOxセンサ4に到達するまでの時間が短くなる(応答性が高くなる)。このため、酸化触媒31よりも下流側の排気中のNOx濃度が、内燃機関1から排出されるガス中のNOx濃度に近くなり、検出値の極大値も大きくなる。このため、NOxセンサ4の検出値の変動幅が大きい。このように、酸化触媒31が劣化触媒の場合には、排気が酸化触媒31を通過するときに、NOx濃度が変化し難い。   On the other hand, when the oxidation catalyst 31 is a deteriorated catalyst, the amount of NOx adsorbed to the oxidation catalyst 31 is reduced, so the time from when NOx is exhausted from the internal combustion engine 1 until it reaches the NOx sensor 4 is shortened ( Responsiveness increases). For this reason, the NOx concentration in the exhaust downstream of the oxidation catalyst 31 becomes close to the NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine 1, and the maximum value of the detected value also increases. For this reason, the fluctuation range of the detected value of the NOx sensor 4 is large. Thus, when the oxidation catalyst 31 is a deteriorated catalyst, the NOx concentration hardly changes when the exhaust gas passes through the oxidation catalyst 31.

ここで、図3は、NOxセンサ4の検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。また、図4は、NOxセンサ4の検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。NOxセンサ4の検出値の軌跡長とは、図2に示したようなNOxセンサ4の検出値の推移を示す線の長さである。また、NOxセンサ4の検出値の積算値とは、NOxセンサ4の検出値を例えば所定時間毎に積算した値であり、例えば図2に示したようなNOxセンサ4の検出値の推移を示す線よりも下側の面積である。   Here, FIG. 3 is a time chart showing the transition of the locus length of the detection value of the NOx sensor 4. FIG. 4 is a time chart showing the transition of the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4. The locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is the length of a line indicating the transition of the detected value of the NOx sensor 4 as shown in FIG. Further, the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is a value obtained by integrating the detected value of the NOx sensor 4 for every predetermined time, for example, and shows the transition of the detected value of the NOx sensor 4 as shown in FIG. The area below the line.

新品触媒の場合には、劣化触媒の場合よりも、NOxセンサ4の検出値の変動幅が小さくなる。このため、新品触媒における軌跡長は、劣化触媒における軌跡長よりも短くなる。そして、劣化触媒の軌跡長に対する、新品触媒の軌跡長の比は、例えば40%程度となる。   In the case of a new catalyst, the fluctuation range of the detected value of the NOx sensor 4 is smaller than in the case of a deteriorated catalyst. For this reason, the trajectory length of the new catalyst is shorter than the trajectory length of the deteriorated catalyst. The ratio of the trajectory length of the new catalyst to the trajectory length of the deteriorated catalyst is, for example, about 40%.

一方、図4に示されるNOxセンサ4の検出値の積算値では、新品触媒と劣化触媒との差が小さい。ここで、酸化触媒31が吸着するNOx量は微量であるため、NOxセンサ4に到達するNOx量は、新品触媒と劣化触媒とで、あまり差がない。そして、劣化触媒の積算値に対する、新品触媒の積算値の比は、例えば90%程度となる。   On the other hand, in the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 shown in FIG. 4, the difference between the new catalyst and the deteriorated catalyst is small. Here, since the amount of NOx adsorbed by the oxidation catalyst 31 is very small, the amount of NOx reaching the NOx sensor 4 is not so different between the new catalyst and the deteriorated catalyst. The ratio of the integrated value of the new catalyst to the integrated value of the deteriorated catalyst is, for example, about 90%.

以上より、内燃機関1から排出されるガス中のNOx濃度の軌跡長と、NOxセンサ4の検出値の軌跡長と、の差が大きく、且つ、内燃機関1から排出されるガス中のNOx濃度の積算値と、NOxセンサ4の検出値の積算値と、の差が小さい場合には、酸化触媒31が新品触媒であり、且つ、NOxセンサ4は正常であると考えられる。また、所定期間におけるNOxセンサ4の検出値の軌跡長と、閾値と、を比較することで、酸化触媒31が新品触媒であるか否か判定することもできる。さらに、所定期間におけるNOxセンサ4の検出値の積算値と、閾値と、を比較することで、酸化触媒31が新品触媒であるか否か判定することもできる。   As described above, the difference between the locus length of the NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine 1 and the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is large, and the NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine 1 is large. When the difference between the integrated value of NO and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is small, it is considered that the oxidation catalyst 31 is a new catalyst and the NOx sensor 4 is normal. It is also possible to determine whether or not the oxidation catalyst 31 is a new catalyst by comparing the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 in a predetermined period with a threshold value. Further, it is possible to determine whether or not the oxidation catalyst 31 is a new catalyst by comparing the integrated value of the detected values of the NOx sensor 4 during a predetermined period with a threshold value.

ここで、NOxセンサ4の故障には、ゲインずれ又はオフセットずれが考えられる。ゲインずれが発生している場合には、NOx濃度に対するセンサ出力の比(傾き)が、正常なNOxセンサ4と異なる。そして、ゲインずれのみが発生している場合には、実際のNOx濃度が0となれば、NOxセンサ4の検出値も0となる。   Here, as the failure of the NOx sensor 4, a gain deviation or an offset deviation can be considered. When the gain deviation occurs, the ratio (slope) of the sensor output to the NOx concentration is different from that of the normal NOx sensor 4. When only a gain deviation occurs, if the actual NOx concentration becomes zero, the detection value of the NOx sensor 4 also becomes zero.

一方、オフセットずれが発生している場合には、NOx濃度に対するセンサ検出値の比(傾き)は、正常なNOxセンサ4と同じになるが、正常なNOxセンサ4の検出値と一定量のずれが生じる。オフセットずれのみが発生している場合には、実際のNOx濃度が0となっても、NOxセンサ4の検出値は0とはならない。また、オフセットずれが発生しても、NOxセンサ4の検出値の軌跡長は変化しない。   On the other hand, when an offset deviation occurs, the ratio (inclination) of the sensor detection value to the NOx concentration is the same as that of the normal NOx sensor 4, but a certain amount of deviation from the detection value of the normal NOx sensor 4 occurs. Occurs. When only the offset deviation occurs, the detected value of the NOx sensor 4 does not become 0 even if the actual NOx concentration becomes 0. Even if an offset deviation occurs, the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 does not change.

ここで、図5は、NOxセンサ4の検出値の軌跡長の推移を示したタイムチャートである。また、図6は、NOxセンサ4の検出値の積算値の推移を示したタイムチャートである。「ゲイン50%センサ」とは、酸化触媒31が劣化触媒であって且つNOxセンサ4にゲインずれが発生しており、NOxセンサ4の検出値が実際のNOx濃度の50%になっている場合を示している。   Here, FIG. 5 is a time chart showing the transition of the locus length of the detection value of the NOx sensor 4. FIG. 6 is a time chart showing the transition of the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4. “Gain 50% sensor” refers to a case where the oxidation catalyst 31 is a deteriorated catalyst and a gain deviation occurs in the NOx sensor 4 and the detected value of the NOx sensor 4 is 50% of the actual NOx concentration. Is shown.

図5,6によれば、「ゲイン50%センサ」の場合には、NOxセンサ4の検出値の軌跡長及び積算値が、劣化触媒と比較して小さい。すなわち、NOxセンサ4にゲインずれが発生すると、軌跡長及び積算値が変化する。   5 and 6, in the case of the “gain 50% sensor”, the locus length and integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 are smaller than those of the deteriorated catalyst. That is, when a gain deviation occurs in the NOx sensor 4, the trajectory length and the integrated value change.

そして、本実施例では、軌跡長及び積算値をこれらの推定値または閾値と比較することで、酸化触媒31の劣化判定を実施する。   In this embodiment, the deterioration of the oxidation catalyst 31 is determined by comparing the trajectory length and the integrated value with these estimated values or threshold values.

なお、NOxセンサ4の検出値の軌跡長の推定値(以下、推定軌跡長という。)は、内燃機関1の運転状態から推定される酸化触媒31よりも上流側のガス中のNOx濃度の軌跡長である。この推定軌跡長は、酸化触媒31を備えていないと仮定した場合であって、NOxセンサ4が正常の場合における、該NOxセンサ4の検出値の軌跡長としてもよく、内燃機関1から排出されるガス中のNOx濃度を検出または推定した場合の該NOx濃度の軌跡長としてもよい。   The estimated value of the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 (hereinafter referred to as the estimated locus length) is the locus of the NOx concentration in the gas upstream of the oxidation catalyst 31 estimated from the operating state of the internal combustion engine 1. It is long. This estimated trajectory length is a case where it is assumed that the oxidation catalyst 31 is not provided, and may be a trajectory length of a detected value of the NOx sensor 4 when the NOx sensor 4 is normal, and is discharged from the internal combustion engine 1. Alternatively, the NOx concentration locus length when the NOx concentration in the detected gas is detected or estimated may be used.

また、NOxセンサ4の検出値の積算値(以下、推定積算値という。)は、内燃機関1の運転状態から推定される酸化触媒31よりも上流側のガス中のNOx濃度の積算値である。この推定積算値は、酸化触媒31を備えていないと仮定した場合であって、NOxセンサ4が正常の場合における、該NOxセンサ4の検出値の積算値としてもよく、内燃機関1から排出されるガス中のNOx濃度を検出または推定した場合の該NOx濃度の積算値としもよい。以下、特に断らない限り、軌跡長及び積算値、推定軌跡長、推定積算値は、所定期間における値とする。   The integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 (hereinafter referred to as an estimated integrated value) is an integrated value of the NOx concentration in the gas upstream of the oxidation catalyst 31 estimated from the operating state of the internal combustion engine 1. . This estimated integrated value is a case where it is assumed that the oxidation catalyst 31 is not provided, and may be an integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 when the NOx sensor 4 is normal, and is discharged from the internal combustion engine 1. The integrated value of the NOx concentration when the NOx concentration in the detected gas is detected or estimated may be used. Hereinafter, unless otherwise specified, the trajectory length, integrated value, estimated trajectory length, and estimated integrated value are values in a predetermined period.

そして、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が推定軌跡長と略等しく、且つ、NOxセンサ4の検出値の積算値が推定積算値と略等しい場合には、NOxの吸着能及びNOの酸化
能の低下が大きいので、酸化触媒31の劣化の度合いが大きいと判定できる。このような場合には、NOx中のNOの比率が低くなる。
When the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is approximately equal to the estimated locus length and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is approximately equal to the estimated integrated value, the NOx adsorption ability and the NO oxidizing ability Therefore, it can be determined that the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31 is large. In such a case, the ratio of NO 2 in NOx becomes low.

一方、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が推定軌跡長よりも短く、且つ、NOxセンサ4の検出値の積算値が推定積算値と略等しい場合には、酸化触媒31におけるNOxの吸着能が高く且つNOの酸化能が高いので、酸化触媒31の劣化の度合いが小さいか又は劣化していないと判定できる。すなわち、酸化触媒31は、新品触媒である(正常であるとしてもよい。)と判定できる。このような場合には、NOx中のNOの比率が高くなる。 On the other hand, when the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is shorter than the estimated locus length and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is substantially equal to the estimated integrated value, the NOx adsorption capacity of the oxidation catalyst 31 is increased. Since it is high and the oxidation ability of NO is high, it can be determined that the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31 is small or has not deteriorated. That is, it can be determined that the oxidation catalyst 31 is a new catalyst (may be normal). In such a case, the ratio of NO 2 in NOx increases.

また、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が推定軌跡長と大きく違い、且つ、NOxセンサ4の検出値の積算値が推定積算値と大きく違う場合には、NOxセンサ4の故障と判定できる。   Further, if the trajectory length of the detected value of the NOx sensor 4 is significantly different from the estimated trajectory length, and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is greatly different from the estimated integrated value, it can be determined that the NOx sensor 4 has failed.

ここで、図7は、NOxセンサ4の検出値の軌跡長と、推定軌跡長と、の関係を示した図である。また、図8は、NOxセンサ4の検出値の積算値と、推定積算値と、の関係を示した図である。   Here, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the trajectory length of the detected value of the NOx sensor 4 and the estimated trajectory length. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 and the estimated integrated value.

「排出NOx」は、NOxセンサ4の検出値が内燃機関1から排出されるNOx濃度と等しいと仮定したときの値を示している。すなわち、図7においては、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が推定軌跡長と等しいときであり、図8においては、NOxセンサ4の検出値の積算値が推定積算値と等しいときである。「センサ故障」は、NOxセンサ4が故障している場合を示している。   “Exhaust NOx” indicates a value when it is assumed that the detected value of the NOx sensor 4 is equal to the NOx concentration exhausted from the internal combustion engine 1. That is, in FIG. 7, the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is equal to the estimated locus length, and in FIG. 8, the accumulated value of the detected value of the NOx sensor 4 is equal to the estimated accumulated value. “Sensor failure” indicates a case where the NOx sensor 4 has failed.

図7における「閾値」は、劣化触媒における軌跡長の下限値である。この閾値は、「排出NOx」の値と略等しい、または、「排出NOx」の値に近いとすることのできる範囲の境界としてもよい。すなわち、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が閾値以上(図7における閾値から上側の領域)であれば、劣化触媒であると判定できる。この閾値は、推定軌跡長に対して所定の割合となる値としてもよい。また、閾値を、推定軌跡長に基づいて設定してもよい。   “Threshold” in FIG. 7 is a lower limit value of the trajectory length in the deteriorated catalyst. This threshold value may be a boundary of a range that can be substantially equal to the value of “exhaust NOx” or close to the value of “exhaust NOx”. That is, if the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is equal to or longer than the threshold value (region above the threshold value in FIG. 7), it can be determined that the catalyst is a deteriorated catalyst. This threshold value may be a value that is a predetermined ratio to the estimated trajectory length. Further, the threshold value may be set based on the estimated trajectory length.

また、図8における「閾値」は、新品触媒における積算値の下限値である。この閾値は、「排出NOx」の値と略等しい、または、「排出NOx」の値に近いとすることのできる範囲の境界としてもよい。すなわち、NOxセンサ4の検出値の積算値が閾値以上(閾値から上側の領域)であれば、新品触媒または劣化触媒であって、NOxセンサ4は正常であると判定できる。この閾値は、推定積算値に対して所定の割合となる値としてもよい。また、閾値を、推定積算値に基づいて設定してもよい。   Further, the “threshold value” in FIG. 8 is a lower limit value of the integrated value in the new catalyst. This threshold value may be a boundary of a range that can be substantially equal to the value of “exhaust NOx” or close to the value of “exhaust NOx”. That is, if the integrated value of the detected values of the NOx sensor 4 is equal to or greater than the threshold value (region above the threshold value), it can be determined that the NOx sensor 4 is normal because it is a new catalyst or a deteriorated catalyst. This threshold value may be a value that is a predetermined ratio with respect to the estimated integrated value. Further, the threshold value may be set based on the estimated integrated value.

すなわち、図7に示すように、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が推定軌跡長に近いのは、劣化触媒の場合であると分かる。また、図8に示すように、NOxセンサ4の検出値の積算値が推定積算値に近いのは、劣化触媒及び新品触媒の場合であると分かる。そして、軌跡長が推定軌跡長に近くなく、且つ、積算値が推定積算値に近くないのは、NOxセンサ4が故障している場合であると分かる。   That is, as shown in FIG. 7, it can be understood that the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 is close to the estimated locus length in the case of the deteriorated catalyst. Further, as shown in FIG. 8, it can be understood that the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is close to the estimated integrated value in the case of a deteriorated catalyst and a new catalyst. Then, it is understood that the locus length is not close to the estimated locus length and the integrated value is not close to the estimated integrated value is a case where the NOx sensor 4 is out of order.

図9は、本実施例に係る酸化触媒31の劣化判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ECU5により所定の時間毎に繰り返し実行される。なお、本実施例においては、図9に示すルーチンを処理するECU5が、本発明における判定手段に相当する。   FIG. 9 is a flowchart showing a flow for determining deterioration of the oxidation catalyst 31 according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed by the ECU 5 every predetermined time. In this embodiment, the ECU 5 that processes the routine shown in FIG. 9 corresponds to the determination means in the present invention.

ステップS101では、酸化触媒31の劣化判定の前提条件が成立しているか否か判定
される。例えば、内燃機関1の冷却水温度が、酸化触媒31の劣化判定に適した温度となっており、且つ、NOxセンサ4が活性状態にあるときに前提条件が成立していると判定される。さらに、推定軌跡長が、劣化判定に必要となる所定値以上となっているときに前提条件が成立していると判定してもよい。
In step S101, it is determined whether a precondition for determining the deterioration of the oxidation catalyst 31 is satisfied. For example, it is determined that the precondition is satisfied when the coolant temperature of the internal combustion engine 1 is a temperature suitable for determining the deterioration of the oxidation catalyst 31 and the NOx sensor 4 is in the active state. Furthermore, it may be determined that the precondition is satisfied when the estimated trajectory length is equal to or greater than a predetermined value required for the deterioration determination.

ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には劣化判定を行うことができないため本ルーチンを終了させる。   If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, the deterioration determination cannot be performed, and thus this routine is terminated.

ステップS102では、推定軌跡長と、NOxセンサ4の検出値の軌跡長と、の差が大きいか否か判定される。   In step S102, it is determined whether or not the difference between the estimated trajectory length and the trajectory length of the detected value of the NOx sensor 4 is large.

本ステップでは、酸化触媒31が劣化触媒でないか否か判定している。そして、推定軌跡長と、軌跡長と、の差の絶対値が閾値以上であれば、推定軌跡長と、軌跡長と、の差が大きいと判定される。この閾値は、酸化触媒31が劣化触媒のときの推定軌跡長と、軌跡長と、の差の絶対値の下限値である。また、本ステップでは、NOxセンサ4の検出値の軌跡長が、閾値未満であるか否か判定してもよい。この閾値は、酸化触媒31が劣化触媒のときの軌跡長の下限値である。   In this step, it is determined whether the oxidation catalyst 31 is not a deteriorated catalyst. If the absolute value of the difference between the estimated trajectory length and the trajectory length is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the difference between the estimated trajectory length and the trajectory length is large. This threshold value is the lower limit value of the absolute value of the difference between the estimated trajectory length when the oxidation catalyst 31 is a deteriorated catalyst and the trajectory length. Further, in this step, it may be determined whether the trajectory length of the detected value of the NOx sensor 4 is less than a threshold value. This threshold is the lower limit value of the locus length when the oxidation catalyst 31 is a deteriorated catalyst.

なお、推定軌跡長は、酸化触媒31よりも上流側の実際のNOx濃度の推移を示す線の長さとしてもよい。推定軌跡長は、酸化触媒31よりも上流側にNOxセンサを取り付けて、該NOxセンサの検出値の軌跡長としてもよい。また、内燃機関1の運転状態(機関回転数及び機関負荷)と、NOx濃度と、には相関関係があるため、内燃機関1の運転状態とNOx濃度との関係を実験等により求めてマップ化しておいてもよい。そして、このマップと、検出される内燃機関1の運転状態とから、NOx濃度を算出し、この値の推移を示す線の長さを推定軌跡長としてもよい。   Note that the estimated trajectory length may be the length of a line indicating the transition of the actual NOx concentration upstream of the oxidation catalyst 31. The estimated trajectory length may be the trajectory length of the detected value of the NOx sensor by attaching a NOx sensor upstream of the oxidation catalyst 31. Further, since there is a correlation between the operating state (engine speed and engine load) of the internal combustion engine 1 and the NOx concentration, the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the NOx concentration is obtained by experimentation and mapped. You may keep it. Then, the NOx concentration may be calculated from this map and the detected operating state of the internal combustion engine 1, and the length of the line indicating the transition of this value may be used as the estimated trajectory length.

ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップS106へ進む。   If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S106.

次に、ステップS103では、推定積算値と、NOxセンサ4の検出値の積算値と、の差が大きいか否か判定される。   Next, in step S103, it is determined whether or not the difference between the estimated integrated value and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 is large.

本ステップでは、NOxセンサ4が故障しているか否か判定している。そして、推定積算値と、積算値と、の差の絶対値が閾値以上であれば、推定積算値と、積算値と、の差が大きいと判定される。この閾値は、NOxセンサ4が故障しているときの推定積算値と、積算値と、の差の絶対値の下限値である。また、本ステップでは、NOxセンサ4の検出値の積算値が、閾値未満であるか否か判定してもよい。この閾値は、酸化触媒31が新品触媒のときの積算値の下限値である。   In this step, it is determined whether or not the NOx sensor 4 has failed. If the absolute value of the difference between the estimated integrated value and the integrated value is greater than or equal to the threshold value, it is determined that the difference between the estimated integrated value and the integrated value is large. This threshold value is the lower limit value of the absolute value of the difference between the estimated integrated value when the NOx sensor 4 is malfunctioning and the integrated value. Further, in this step, it may be determined whether or not the integrated value of the detected values of the NOx sensor 4 is less than a threshold value. This threshold is a lower limit value of the integrated value when the oxidation catalyst 31 is a new catalyst.

なお、推定積算値は、酸化触媒31よりも上流側の実際のNOx濃度の積算値としてもよい。推定積算値は、酸化触媒31よりも上流側にNOxセンサを取り付けて、該NOxセンサにより検出した値の積算値としてもよい。また、内燃機関1の運転状態とNOx濃度との関係を実験等により求めてマップ化しておき、このマップと、検出される内燃機関1の運転状態とから、NOx濃度を算出し、この値を積算してもよい。   The estimated integrated value may be an integrated value of the actual NOx concentration upstream of the oxidation catalyst 31. The estimated integrated value may be an integrated value of a value detected by the NOx sensor attached to the upstream side of the oxidation catalyst 31. Further, the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the NOx concentration is obtained by experimentation or the like and mapped, and the NOx concentration is calculated from this map and the detected operating state of the internal combustion engine 1, and this value is calculated. You may accumulate.

ここで、ステップS102で肯定判定がなされた場合には、図7に示されるように、酸化触媒31が新品触媒であるか又はNOxセンサ4が故障していると考えられる。一方、図8によれば、NOxセンサ4が正常であり且つ酸化触媒31が新品触媒であれば、推定積算値と、NOxセンサ4の検出値の積算値と、の差が小さくなる。したがって、推定積算値と、NOxセンサ4の検出値の積算値と、を比較することにより、酸化触媒31が新
品触媒であるか、又はNOxセンサ4が故障しているか判定することができる。
Here, when an affirmative determination is made in step S102, it is considered that the oxidation catalyst 31 is a new catalyst or the NOx sensor 4 has failed as shown in FIG. On the other hand, according to FIG. 8, if the NOx sensor 4 is normal and the oxidation catalyst 31 is a new catalyst, the difference between the estimated integrated value and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4 becomes small. Therefore, by comparing the estimated integrated value and the integrated value of the detected value of the NOx sensor 4, it can be determined whether the oxidation catalyst 31 is a new catalyst or whether the NOx sensor 4 has failed.

そして、ステップS103で肯定判定がなされた場合には、ステップS104へ進んで、NOxセンサ4が故障していると判定される。一方、ステップS103で否定判定がなされた場合には、ステップS105へ進んで、酸化触媒31が新品触媒(正常な触媒)であると判定される。なお、他の周知技術によりNOxセンサ4が故障していないと判定することができれば、ステップS102で肯定判定がなされたときに、ステップS105へ進んでもよい。すなわち、ステップS103及びステップS104は必要ない。   If an affirmative determination is made in step S103, the process proceeds to step S104, where it is determined that the NOx sensor 4 has failed. On the other hand, if a negative determination is made in step S103, the process proceeds to step S105, where it is determined that the oxidation catalyst 31 is a new catalyst (normal catalyst). If it can be determined that the NOx sensor 4 has not failed by other known techniques, the process may proceed to step S105 when an affirmative determination is made in step S102. That is, step S103 and step S104 are not necessary.

一方、ステップS102で否定判定がなされた場合には、ステップS106へ進んで、酸化触媒31が劣化触媒であると判定される。すなわち、ステップS102で否定判定がなされた場合には、図7に示されるように、酸化触媒31が劣化触媒であると考えられる。   On the other hand, if a negative determination is made in step S102, the process proceeds to step S106, where it is determined that the oxidation catalyst 31 is a deteriorated catalyst. That is, when a negative determination is made in step S102, it is considered that the oxidation catalyst 31 is a deterioration catalyst as shown in FIG.

このようにして、酸化触媒31の劣化判定を実施することができる。なお、酸化触媒31が新品触媒か又は劣化触媒かに応じて、SCR触媒32におけるNOx浄化率が変わるので、これに応じて、SCR触媒32へ供給する還元剤量、EGRガス量、SCRシステムの故障を判定するときの閾値、NOxセンサ4の補正値、などを変更してもよい。たとえば、新品触媒及び劣化触媒の夫々に対応した制御を予めECU5に記憶させておいてもよい。   In this way, the deterioration determination of the oxidation catalyst 31 can be performed. In addition, since the NOx purification rate in the SCR catalyst 32 changes depending on whether the oxidation catalyst 31 is a new catalyst or a deteriorated catalyst, the amount of reducing agent supplied to the SCR catalyst 32, the amount of EGR gas, the SCR system You may change the threshold value at the time of determining a failure, the correction value of the NOx sensor 4, and the like. For example, control corresponding to each of the new catalyst and the deteriorated catalyst may be stored in the ECU 5 in advance.

また、NOxセンサ4の検出値の軌跡長に基づいて、SCR触媒32に流入するNOx中のNO比率を推定してもよい。 Further, the ratio of NO 2 in NOx flowing into the SCR catalyst 32 may be estimated based on the locus length of the detected value of the NOx sensor 4.

ここで、図10は、酸化触媒31の温度と、SCR触媒32に流入するNOx中のNO比率との関係を示した図である。このように、新品触媒と比較すると、劣化触媒のNO比率は低い。すなわち、酸化触媒31の劣化の度合いに応じて、NOからNOへ酸化される割合が低下するので、NOx中のNO比率も低くなる。そして、NOxセンサ4の検出値の軌跡長と、酸化触媒31の劣化の度合いと、には相関関係がある。また、酸化触媒31の劣化の度合いと、NOがNOに酸化される比率と、にも相関関係がある。さらに、内燃機関1から排出されるNOx中のNO比率は、内燃機関1の運転状態に基づいて推定することができる。以上より、酸化触媒31に流入するNOx中のNOの比率を推定し、さらに、該酸化触媒31で酸化されるNOの比率を推定することができる。すなわち、NOxセンサ4の検出値の軌跡長に基づいて、SCR触媒32に流入するNOx中のNO比率を推定することができる。 Here, FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the temperature of the oxidation catalyst 31 and the NO 2 ratio in NOx flowing into the SCR catalyst 32. Thus, the NO 2 ratio of the deteriorated catalyst is lower than that of the new catalyst. That is, since the rate of oxidation from NO to NO 2 decreases according to the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31, the NO 2 ratio in NOx also decreases. There is a correlation between the locus length of the detection value of the NOx sensor 4 and the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31. Moreover, the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31, NO is correlated to the ratio to be oxidized to NO 2. Further, the NO 2 ratio in NOx discharged from the internal combustion engine 1 can be estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1. From the above, the ratio of NO 2 in NOx flowing into the oxidation catalyst 31 can be estimated, and further, the ratio of NO oxidized by the oxidation catalyst 31 can be estimated. That is, the NO 2 ratio in the NOx flowing into the SCR catalyst 32 can be estimated based on the locus length of the detected value of the NOx sensor 4.

そして、このNOx中のNO比率によって、NOxの浄化率が変化するので、NOx浄化率が高くなるように、SCR触媒32へ供給する還元剤量またはEGRガス量を調整してもよい。また、NOx中のNO比率によって、SCRシステムの故障を判定するときの閾値またはNOxセンサ4の補正値などを変更してもよい。さらに、推定されるNO比率に基づいて、酸化触媒31の劣化の度合いを推定することもできる。すなわち、NO比率が低いほど、酸化触媒31の劣化の度合いが高いと推定できる。なお、本実施例においては、所定期間におけるNOxセンサ4の検出値の軌跡長に基づいて酸化触媒31から流出するNOx中のNOの比率を推定するECU5が、本発明における比率推定手段に相当する。 Then, the NO 2 proportion in the in NOx, since the NOx cleaning ratio is changed, so the NOx purification rate increases, may adjust the amount of reducing agent or the amount of EGR gas supplied to the SCR catalyst 32. Further, the threshold value when determining the failure of the SCR system or the correction value of the NOx sensor 4 may be changed according to the NO 2 ratio in NOx. Further, the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31 can be estimated based on the estimated NO 2 ratio. That is, it can be estimated that the lower the NO 2 ratio, the higher the degree of deterioration of the oxidation catalyst 31. In this embodiment, the ECU 5 that estimates the ratio of NO 2 in NOx flowing out from the oxidation catalyst 31 based on the locus length of the detected value of the NOx sensor 4 in a predetermined period corresponds to the ratio estimating means in the present invention. To do.

1 内燃機関
2 排気通路
4 NOxセンサ
5 ECU
6 アクセルペダル
7 アクセル開度センサ
8 クランクポジションセンサ
31 酸化触媒
32 選択還元型NOx触媒(SCR触媒)
1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 4 NOx sensor 5 ECU
6 Accelerator pedal 7 Accelerator opening sensor 8 Crank position sensor 31 Oxidation catalyst 32 Selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst)

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値以上の場合には、前記触媒が劣化していると判定する判定手段を備える内燃機関の排気浄化装置。
In an exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxidizing ability; and a NOx sensor provided downstream of the catalyst and detecting NOx concentration in the exhaust gas.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: determination means for determining that the catalyst has deteriorated when the length of the locus of the detection value of the NOx sensor in a predetermined period is equal to or greater than a threshold value.
前記判定手段は、所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満の場合には、前記触媒が正常であると判定する請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the determination unit determines that the catalyst is normal when a length of a locus of a detection value of the NOx sensor in a predetermined period is less than a threshold value. 前記判定手段は、所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さが閾値未満で、且つ、所定期間における前記NOxセンサの検出値の積算値が閾値以上の場合には、前記触媒が正常であると判定する請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The determination means determines that the catalyst is normal when the length of the locus of the detected value of the NOx sensor in a predetermined period is less than the threshold and the integrated value of the detected value of the NOx sensor in the predetermined period is equal to or greater than the threshold. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is determined to be. 前記判定手段は、前記閾値を、前記内燃機関から排出されるガス中のNOx濃度の推定値または検出値に基づいて設定する請求項1から3の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust gas purification of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the determination unit sets the threshold value based on an estimated value or a detected value of a NOx concentration in the gas discharged from the internal combustion engine. apparatus. 内燃機関の排気通路に設けられ酸化能力を有する触媒と、該触媒よりも下流側に設けられ排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサと、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
所定期間における前記NOxセンサの検出値の軌跡の長さに基づいて、前記触媒から流出するNOx中のNOの比率を推定する比率推定手段を備える内燃機関の排気浄化装置。
In an exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and having an oxidizing ability; and a NOx sensor provided downstream of the catalyst and detecting NOx concentration in the exhaust gas.
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising ratio estimating means for estimating a ratio of NO 2 in NOx flowing out from the catalyst based on a length of a locus of a detected value of the NOx sensor in a predetermined period.
JP2012069902A 2012-03-26 2012-03-26 Exhaust emission control device for internal combustion engine Pending JP2013199913A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012069902A JP2013199913A (en) 2012-03-26 2012-03-26 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012069902A JP2013199913A (en) 2012-03-26 2012-03-26 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013199913A true JP2013199913A (en) 2013-10-03

Family

ID=49520330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012069902A Pending JP2013199913A (en) 2012-03-26 2012-03-26 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013199913A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092169A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Device for post-treating exhaust gases of a combustion engine
WO2016092170A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Device for post-treating exhaust gases of a combustion engine
FR3029970A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa EXHAUST GAS POST-TREATMENT DEVICE OF A COMBUSTION ENGINE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09125936A (en) * 1995-10-30 1997-05-13 Toyota Motor Corp Detecting device for deterioration of catalyst in internal combustion engine
JP2003106184A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Hitachi Ltd Control system for compression ignition engine
JP2009156206A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Denso Corp NOx SENSOR ABNORMALITY DETECTION DEVICE AND EXHAUST EMISSION CONTROL SYSTEM USING IT
WO2010113269A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ自動車株式会社 Equipment and method for determining catalyst deterioration
JP2011058415A (en) * 2009-09-09 2011-03-24 Isuzu Motors Ltd Device and method for detecting deterioration of no oxidation catalyst
JP2012036858A (en) * 2010-08-09 2012-02-23 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Device for diagnosing catalyst degradation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09125936A (en) * 1995-10-30 1997-05-13 Toyota Motor Corp Detecting device for deterioration of catalyst in internal combustion engine
JP2003106184A (en) * 2001-09-28 2003-04-09 Hitachi Ltd Control system for compression ignition engine
JP2009156206A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Denso Corp NOx SENSOR ABNORMALITY DETECTION DEVICE AND EXHAUST EMISSION CONTROL SYSTEM USING IT
WO2010113269A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ自動車株式会社 Equipment and method for determining catalyst deterioration
JP2011058415A (en) * 2009-09-09 2011-03-24 Isuzu Motors Ltd Device and method for detecting deterioration of no oxidation catalyst
JP2012036858A (en) * 2010-08-09 2012-02-23 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Device for diagnosing catalyst degradation

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092169A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Device for post-treating exhaust gases of a combustion engine
WO2016092170A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Device for post-treating exhaust gases of a combustion engine
FR3029969A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa EXHAUST GAS POST-TREATMENT DEVICE OF A COMBUSTION ENGINE
FR3029970A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa EXHAUST GAS POST-TREATMENT DEVICE OF A COMBUSTION ENGINE
FR3029968A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-17 Peugeot Citroen Automobiles Sa EXHAUST GAS POST-TREATMENT DEVICE OF A COMBUSTION ENGINE
CN107002534A (en) * 2014-12-10 2017-08-01 标致雪铁龙集团 The after-treatment device of the discharge gas of burning type engine
CN107002533A (en) * 2014-12-10 2017-08-01 标致雪铁龙集团 The after-treatment device of the discharge gas of burning type engine
CN107002533B (en) * 2014-12-10 2020-02-07 标致雪铁龙集团 Exhaust gas aftertreatment device for combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5120464B2 (en) Exhaust purification device abnormality detection device and exhaust purification device abnormality detection method
US9604177B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
JP5949954B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
AU2011372591B2 (en) Exhaust purification apparatus for internal combustion engine
US20150192048A1 (en) Abnormality diagnosis device and exhaust gas purification device of internal combustion engine
WO2011033620A1 (en) Exhaust gas purifying device and method for internal combustion engine
JP2011226293A (en) Failure detecting device of exhaust gas purification device
JP5673803B2 (en) Selective reduction type NOx catalyst deterioration detection device
JP5915516B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
WO2013161032A1 (en) System for determining abnormality in exhaust emission control device for internal combustion engine
WO2019172356A1 (en) Exhaust purification device, vehicle, and exhaust purification control device
US10364727B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine
JP2013199913A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2016079856A (en) Abnormality determination system of exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2018189056A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP5344096B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5888282B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2006348905A (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP5783099B2 (en) Sensor failure determination device
JP3969417B2 (en) An exhaust purification system for an internal combustion engine.
JP4799495B2 (en) Internal combustion engine catalyst deterioration judgment system
US9238985B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
JP4665830B2 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2013238164A (en) Exhaust emission control apparatus of internal combustion engine
JP2020045796A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140326

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150303

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150416

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20151027