JP2014084731A

JP2014084731A - Sensor learning apparatus

Info

Publication number: JP2014084731A
Application number: JP2012232121A
Authority: JP
Inventors: Ken Shirasawa; 健白澤; Masato Ogiso; 誠人小木曽
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-05-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further enhance learning (correction) accuracy of a sensor capable of detecting ammonia.SOLUTION: A sensor learning apparatus for detecting ammonia at a downstream of a selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst) includes: ammonia adsorption quantity estimation means for estimating ammonia quantity adsorbed by the SCR catalyst; temperature detection means for detecting or estimating a temperature of the SCR catalyst; ammonia concentration estimation means for estimating an ammonia concentration in exhaust air flowing out from the SCR catalyst on the basis of the ammonia quantity estimated by the ammonia adsorption quantity estimation means and a rise speed of the temperature detected or estimated by the temperature detection means; and learning means which when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimation means is larger than a threshold, executes learning of a sensor output value on the basis of the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimation means.

Description

本発明は、センサの学習装置に関する。 The present invention relates to a sensor learning device.

内燃機関の排気通路に排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを備えることがある。そして、このＮＯｘセンサは、経年変化等により出力値が変化することがある。これに対し、内燃機関の燃料カット時またはアイドル時に、ＮＯｘセンサの出力値と、運転条件に応じて予め設定された基準出力値との差に基づき、ＮＯｘセンサの出力を補正（学習）することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。 A NOx sensor that detects the NOx concentration in the exhaust gas may be provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. The output value of this NOx sensor may change due to changes over time. On the other hand, the output of the NOx sensor is corrected (learned) based on the difference between the output value of the NOx sensor and the reference output value set in advance according to the operating conditions when the internal combustion engine is cut or idle. Is known (for example, see Patent Document 1).

ここで、ＮＯｘセンサの出力値にずれがある場合、ＮＯｘセンサの出力値が大きくなるほど、出力値のずれの程度が大きくなる。このため、ＮＯｘセンサの出力値が大きなときに出力値を学習させれば、より精度の高い学習が可能となる。しかし、ＮＯｘセンサよりも上流に選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）が設けられていると、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘが浄化されるため、該ＮＯｘセンサの出力値は比較的小さくなる。このような状態では、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきの影響が大きくなり、学習の精度が低くなる虞がある。なお、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘと同様にアンモニア（ＮＨ_３）を検知する。 Here, when there is a deviation in the output value of the NOx sensor, the degree of deviation of the output value increases as the output value of the NOx sensor increases. For this reason, if the output value is learned when the output value of the NOx sensor is large, more accurate learning is possible. However, if a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter also referred to as an SCR catalyst) is provided upstream of the NOx sensor, the NOx is purified in the SCR catalyst, and the output value of the NOx sensor is relatively small. . In such a state, the influence of variations in the output value of the NOx sensor becomes large, and the learning accuracy may be lowered. The NOx sensor detects ammonia (NH ₃ ) in the same manner as NOx.

特開２００９−１２７５５２号公報JP 2009-127552 A 特開２００９−１８５７５４号公報JP 2009-185754 A 特開２００６−１６２３２５号公報JP 2006-162325 A 特開２００４−２７０４６８号公報JP 2004-270468 A

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンモニアを検知可能なセンサの学習精度をより高めることにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to further improve the learning accuracy of a sensor capable of detecting ammonia.

上記課題を達成するために本発明によるセンサの学習装置は、
アンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元させる選択還元型ＮＯｘ触媒が配置される内燃機関の排気通路の該選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流で排気中のアンモニアを検知するセンサの学習装置において、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着しているアンモニア量を推定するアンモニア吸着量推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記アンモニア吸着量推定手段により推定されるアンモニア量及び前記温度検出手段により検出または推定される温度の上昇速度に基づいて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のアンモニア濃度を推定するアンモニア濃度推定手段と、
前記アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度が閾値よりも大きな場合に、前記アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度に基づいて、前記センサの出力値の学習を実施する学習手段と、
を備える。 In order to achieve the above object, a sensor learning device according to the present invention comprises:
In a sensor learning device for detecting ammonia in exhaust gas downstream of the selective reduction type NOx catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine in which a selective reduction type NOx catalyst for reducing NOx using ammonia as a reducing agent is disposed,
Ammonia adsorption amount estimation means for estimating the amount of ammonia adsorbed by the selective reduction type NOx catalyst;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the selective reduction type NOx catalyst;
Ammonia concentration for estimating the ammonia concentration in the exhaust gas flowing out from the selective reduction type NOx catalyst based on the ammonia amount estimated by the ammonia adsorption amount estimating means and the temperature increase rate detected or estimated by the temperature detecting means An estimation means;
Learning means for learning the output value of the sensor based on the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is larger than a threshold;
Is provided.

センサは、アンモニアを検知可能なものであればよく、例えばＮＯｘセンサ、または、アンモニアセンサとすることができる。ここで、ＳＣＲ触媒の温度が上昇するにしたがって、ＳＣＲ触媒からアンモニアが脱着する。このため、ＳＣＲ触媒の温度が上昇するときに、該ＳＣＲ触媒からアンモニアが流出し得る。そして、ＳＣＲ触媒から流出する排気中のアンモニア濃度は、アンモニア吸着量推定手段により推定されるアンモニア量、及び温度検出手段により検出または推定される温度の上昇速度と相関関係がある。したがって、アンモニア濃度推定手段は、アンモニア吸着量推定手段により推定されるアンモニア量及び温度検出手段により検出または推定される温度の上昇速度に基づいて、ＳＣＲ触媒から流出する排気中のアンモニア濃度を推定することができる。アンモニア濃度推定手段は、アンモニア吸着量推定手段により推定されるアンモニア量及び温度検出手段により検出または推定される温度の上昇速度と、ＳＣＲ触媒から流出する排気中のアンモニア濃度と、の関係を予め記憶しておいてもよい。 The sensor may be any sensor that can detect ammonia, and may be, for example, a NOx sensor or an ammonia sensor. Here, as the temperature of the SCR catalyst increases, ammonia is desorbed from the SCR catalyst. For this reason, when the temperature of the SCR catalyst rises, ammonia can flow out from the SCR catalyst. The ammonia concentration in the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst has a correlation with the ammonia amount estimated by the ammonia adsorption amount estimating means and the temperature increase rate detected or estimated by the temperature detecting means. Therefore, the ammonia concentration estimation means estimates the ammonia concentration in the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst based on the ammonia amount estimated by the ammonia adsorption amount estimation means and the temperature increase rate detected or estimated by the temperature detection means. be able to. The ammonia concentration estimating means stores in advance the relationship between the ammonia amount estimated by the ammonia adsorption amount estimating means and the temperature rise rate detected or estimated by the temperature detecting means and the ammonia concentration in the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst. You may keep it.

そして、ＳＣＲ触媒からアンモニアが流出すれば、センサの出力値が大きくなる。したがって、このときにセンサの出力値を学習すれば、学習精度をより高めることができる。なお、閾値は、ＳＣＲ触媒からアンモニアが流出しているか否かを判定するために設定される値であり、例えば０としてもよい。また、閾値を、センサに検出されるか否かの境にあるときのアンモニア濃度としてもよい。さらに、センサの出力値が大きくなるほど、学習精度が向上するため、閾値を、センサの出力値の学習精度が要求される精度となるアンモニア濃度としてもよい。そして、学習は、例えば、アンモニア濃度推定手段による推定されるアンモニア濃度が、そのときのセンサの出力値に対応していることを記憶することにより実施される。 And if ammonia flows out from an SCR catalyst, the output value of a sensor will become large. Therefore, learning accuracy can be further improved by learning the output value of the sensor at this time. Note that the threshold value is a value set to determine whether ammonia is flowing out of the SCR catalyst, and may be 0, for example. Further, the threshold value may be the ammonia concentration when the sensor is detected or not. Furthermore, since the learning accuracy improves as the sensor output value increases, the threshold value may be an ammonia concentration that provides an accuracy that requires learning accuracy of the sensor output value. Then, learning is performed, for example, by storing that the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means corresponds to the output value of the sensor at that time.

なお、センサの出力値が、アンモニア濃度推定手段による推定されるアンモニア濃度となるように、該センサの出力値を補正するようにしてもよい。また、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒に吸着可能なアンモニア量が減少するため、温度の上昇に伴いＳＣＲ触媒からアンモニアが脱着し易くなる。このため、ＳＣＲ触媒の温度が、所定温度以上のときに学習を実施してもよい。また、「アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度が閾値よりも大きな場合」を、「ＳＣＲ触媒の温度が所定温度以上の場合」に置き換えてもよい。所定温度は、温度の上昇に伴いＳＣＲ触媒からアンモニアが脱着する温度としてもよい。 Note that the output value of the sensor may be corrected so that the output value of the sensor becomes the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means. Further, as the temperature of the SCR catalyst increases, the amount of ammonia that can be adsorbed on the SCR catalyst decreases, so that ammonia easily desorbs from the SCR catalyst as the temperature increases. For this reason, learning may be performed when the temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. Further, “when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is larger than the threshold value” may be replaced with “when the temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature”. The predetermined temperature may be a temperature at which ammonia desorbs from the SCR catalyst as the temperature rises.

また、本発明においては、前記アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度が閾値以下の場合には、閾値よりも大きな場合よりも、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に供給するアンモニア量を多くすることができる。 In the present invention, when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is less than or equal to the threshold value, the amount of ammonia supplied to the selective reduction type NOx catalyst may be larger than when the ammonia concentration is larger than the threshold value. it can.

ＳＣＲ触媒に供給するアンモニア量を多くすることにより、ＳＣＲ触媒からアンモニアが流出したり、ＳＣＲ触媒から流出するアンモニア量が多くなったりするため、前記アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア量が、閾値よりも大きくなり得る。これにより、センサの出力値の学習精度を高くすることができる。 Increasing the amount of ammonia supplied to the SCR catalyst causes ammonia to flow out of the SCR catalyst or increase in the amount of ammonia flowing out of the SCR catalyst. Therefore, the amount of ammonia estimated by the ammonia concentration estimating means is a threshold value. Can be larger. Thereby, the learning accuracy of the output value of the sensor can be increased.

なお、アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度が閾値以下となっている時間が所定時間以上の場合、または、アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度が閾値以下の状態での走行距離が所定距離以上の場合に、ＳＣＲ触媒に供給するアンモニア量を多くしてもよい。そうすると、少なくとも所定時間が経過したときや、所定距離を走行したときにセンサの出力値を学習することができる。所定時間は、車両の走行距離に応じて設定されてもよい。すなわち、所定の距離を走行するのに要する時間を所定時間としてもよい。所定時間（所定距離）は、センサの出力値の学習を実施しなければ、該センサの検出値の精度が低下する時間（距離）とすることができる。また、「アンモニア濃度推定手段により推定されるアンモニア濃度が閾値以下となっている時間」は、セ
ンサの出力値の学習の要求がなされてからの時間に限ってもよい。 Note that when the time during which the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is equal to or less than the threshold is equal to or longer than a predetermined time, or the travel distance when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is equal to or less than the threshold is predetermined. When the distance is longer than the distance, the amount of ammonia supplied to the SCR catalyst may be increased. Then, the sensor output value can be learned at least when a predetermined time has elapsed or when traveling a predetermined distance. The predetermined time may be set according to the travel distance of the vehicle. That is, the time required to travel a predetermined distance may be set as the predetermined time. The predetermined time (predetermined distance) can be a time (distance) during which the accuracy of the detection value of the sensor is reduced unless learning of the output value of the sensor is performed. Further, the “time during which the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is equal to or less than the threshold value” may be limited to the time after the request for learning of the output value of the sensor is made.

本発明によれば、アンモニアを検知可能なセンサの学習精度をより高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the learning precision of the sensor which can detect ammonia can be improved more.

実施例に係る内燃機関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. ＳＣＲ触媒の昇温速度と、ＳＣＲ触媒よりも下流のアンモニア濃度と、の関係を、アンモニア吸着量毎に示した図である。It is the figure which showed the relationship between the temperature increase rate of an SCR catalyst, and the ammonia concentration downstream from an SCR catalyst for every ammonia adsorption amount. 実施例に係る第二ＮＯｘセンサの学習のフローを示した図である。It is the figure which showed the flow of learning of the 2nd NOx sensor which concerns on an Example.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関であるが、ガソリン機関であってもよい。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。 <Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine, but may be a gasoline engine. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle, for example.

内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、該吸気通路２を流通する吸気の量を検出するエアフローメータ１１が設けられている。一方、排気通路３には、排気の流れ方向の上流側から順に、噴射弁４と、選択還元型ＮＯｘ触媒５（以下、ＳＣＲ触媒５という。）と、が設けられている。 An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1. An air flow meter 11 that detects the amount of intake air flowing through the intake passage 2 is provided in the intake passage 2. On the other hand, the exhaust passage 3 is provided with an injection valve 4 and a selective reduction NOx catalyst 5 (hereinafter referred to as SCR catalyst 5) in order from the upstream side in the exhaust flow direction.

噴射弁４は、還元剤を噴射するときに開き、還元剤の噴射を停止するときに閉じる。還元剤には、アンモニア（ＮＨ_３）が用いられる。なお、噴射弁４は、アンモニアを噴射してもよく、尿素水を噴射してもよい。ここで、噴射弁４から噴射された尿素水は、ＳＣＲ触媒５において加水分解されてアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒５により吸着される。すなわち、噴射弁４からは、アンモニアを供給してもよく、最終的にアンモニアに変化する物質を供給してもよい。また、還元剤は、固体、液体、気体の何れの状態で供給してもよい。 The injection valve 4 is opened when the reducing agent is injected, and is closed when the injection of the reducing agent is stopped. Ammonia (NH ₃ ) is used as the reducing agent. In addition, the injection valve 4 may inject ammonia and may inject urea water. Here, the urea water injected from the injection valve 4 is hydrolyzed in the SCR catalyst 5 to become ammonia and is adsorbed by the SCR catalyst 5. That is, ammonia may be supplied from the injection valve 4 or a substance that eventually changes to ammonia may be supplied. Further, the reducing agent may be supplied in any state of solid, liquid, and gas.

また、ＳＣＲ触媒５は、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する。したがって、ＳＣＲ触媒５に還元剤としてアンモニアを予め吸着させておけば、このアンモニアによりＮＯｘを還元させることができる。 The SCR catalyst 5 selectively reduces NOx with the reducing agent that has been adsorbed. Therefore, if ammonia is adsorbed in advance as a reducing agent on the SCR catalyst 5, NOx can be reduced by this ammonia.

ＳＣＲ触媒５よりも上流側の排気通路３には、排気の温度を検出する温度センサ１２が設けられている。温度センサ１２は、ＳＣＲ触媒５に流入する排気の温度を検出する。そして、この排気の温度に基づいて、ＳＣＲ触媒５の温度を推定することができる。なお、温度センサ１２の測定値を、ＳＣＲ触媒５の温度としてもよい。また、ＳＣＲ触媒５よりも下流側に温度センサを取り付けて、該温度センサの測定値をＳＣＲ触媒５の温度としてもよい。また、ＳＣＲ触媒５に温度センサを直接取り付けて、該ＳＣＲ触媒５の温度を測定してもよい。また、内燃機関１の運転条件に基づいて、ＳＣＲ触媒５の温度を推定することもできる。例えば、機関回転数、燃料噴射量、及び吸入空気量と、ＳＣＲ触媒５の温度と、には相関関係があるため、これらの関係を予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。なお、本実施例においては温度センサ１２が、本発明における温度検出手段
に相当する。 A temperature sensor 12 that detects the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust passage 3 upstream of the SCR catalyst 5. The temperature sensor 12 detects the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 5. The temperature of the SCR catalyst 5 can be estimated based on the exhaust temperature. Note that the measured value of the temperature sensor 12 may be the temperature of the SCR catalyst 5. Further, a temperature sensor may be attached on the downstream side of the SCR catalyst 5, and the measured value of the temperature sensor may be used as the temperature of the SCR catalyst 5. Further, a temperature sensor may be directly attached to the SCR catalyst 5 and the temperature of the SCR catalyst 5 may be measured. Further, the temperature of the SCR catalyst 5 can be estimated based on the operating conditions of the internal combustion engine 1. For example, since the engine speed, the fuel injection amount, the intake air amount, and the temperature of the SCR catalyst 5 are correlated, these relationships may be obtained in advance through experiments or the like and mapped. In this embodiment, the temperature sensor 12 corresponds to the temperature detection means in the present invention.

また、ＳＣＲ触媒５よりも上流側の排気通路３には、排気中のＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ１３が設けられている。また、ＳＣＲ触媒５よりも下流側の排気通路３には、排気中のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ１４が設けられている。第一ＮＯｘセンサ１３によれば、ＳＣＲ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度を測定することができる。なお、内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数及び機関負荷）と、ＳＣＲ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度と、には相関関係があるため、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＳＣＲ触媒５に流入する排気中のＮＯｘ濃度を推定することもできる。また、第二ＮＯｘセンサ１４によれば、ＳＣＲ触媒５から流出する排気中のＮＯｘ濃度を測定することができる。なお、第一ＮＯｘセンサ１３及び第二ＮＯｘセンサ１４は、ＮＯｘと同様にアンモニアも検知する。そして、本実施例においては第二ＮＯｘセンサ１４が、本発明におけるセンサに相当する。なお、第二ＮＯｘセンサ１４を、アンモニア濃度を測定するアンモニアセンサとしてもよい。 A first NOx sensor 13 that detects the NOx concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 3 upstream of the SCR catalyst 5. Further, a second NOx sensor 14 that detects the NOx concentration in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 3 downstream of the SCR catalyst 5. According to the first NOx sensor 13, the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 5 can be measured. Note that there is a correlation between the operating state of the internal combustion engine 1 (for example, the engine speed and the engine load) and the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 5, and therefore, based on the operating state of the internal combustion engine 1, The NOx concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 5 can also be estimated. Further, the second NOx sensor 14 can measure the NOx concentration in the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst 5. In addition, the 1st NOx sensor 13 and the 2nd NOx sensor 14 detect ammonia similarly to NOx. In the present embodiment, the second NOx sensor 14 corresponds to the sensor in the present invention. The second NOx sensor 14 may be an ammonia sensor that measures the ammonia concentration.

なお、噴射弁４よりも上流側の排気通路３に、酸化触媒やパティキュレートフィルタを備えていてもよい。 Note that an oxidation catalyst or a particulate filter may be provided in the exhaust passage 3 upstream of the injection valve 4.

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

ＥＣＵ１０には、上記センサの他、アクセルペダルの踏込量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５、及び、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁４が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁４が制御される。 In addition to the above sensors, the ECU 10 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal to detect an engine load and an accelerator opening sensor 15 capable of detecting an engine load, and a crank position sensor 16 for detecting an engine rotational speed are electrically wired. And the outputs of these sensors are input to the ECU 10. On the other hand, the injection valve 4 is connected to the ECU 10 via electric wiring, and the injection valve 4 is controlled by the ECU 10.

そして、ＥＣＵ１０は、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を学習する。なお、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を補正する補正値を求めるようにしてもよい。以下において「学習」といった場合には、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値の学習を示す。 Then, the ECU 10 learns the output value of the second NOx sensor 14. Note that a correction value for correcting the output value of the second NOx sensor 14 may be obtained. In the following, “learning” indicates learning of the output value of the second NOx sensor 14.

ここで、第二ＮＯｘセンサ１４は、ＮＯｘと同様にアンモニアを検出してしまう。したがって、第二ＮＯｘセンサ１４の周辺の排気中にアンモニアが多く含まれていると、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値が大きくなる。そして、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値が大きいときに、該第二ＮＯｘセンサ１４の出力値の学習を実施することにより、学習精度を高めることができる。そして、ＥＣＵ１０は、推定されるアンモニア濃度と、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値と、の関係を求めて記憶することで学習を実施する。 Here, the second NOx sensor 14 detects ammonia similarly to NOx. Therefore, if a large amount of ammonia is contained in the exhaust gas around the second NOx sensor 14, the output value of the second NOx sensor 14 increases. Then, when the output value of the second NOx sensor 14 is large, learning accuracy can be improved by performing learning of the output value of the second NOx sensor 14. Then, the ECU 10 performs learning by obtaining and storing the relationship between the estimated ammonia concentration and the output value of the second NOx sensor 14.

本実施例では、ＳＣＲ触媒５から流出する排気中のアンモニア濃度が閾値よりも大きなときに学習を実施することにより、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値が十分に大きな状態で学習を実施する。 In this embodiment, learning is performed when the concentration of ammonia in the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst 5 is larger than the threshold value, so that learning is performed with the output value of the second NOx sensor 14 being sufficiently large.

図２は、ＳＣＲ触媒５の昇温速度と、ＳＣＲ触媒５よりも下流のアンモニア濃度と、の関係を、アンモニア吸着量毎に示した図である。ＳＣＲ触媒５の昇温速度とは、単位時間当たりのＳＣＲ触媒５の温度の上昇量である。アンモニア吸着量は、ＳＣＲ触媒５が吸着しているアンモニア量である。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the temperature increase rate of the SCR catalyst 5 and the ammonia concentration downstream of the SCR catalyst 5 for each ammonia adsorption amount. The rate of temperature increase of the SCR catalyst 5 is the amount of increase in the temperature of the SCR catalyst 5 per unit time. The ammonia adsorption amount is the ammonia amount adsorbed by the SCR catalyst 5.

図２に示されるように、ＳＣＲ触媒５の昇温速度が大きくなるほど、ＳＣＲ触媒５よりも下流のアンモニア濃度が高くなる。すなわち、ＳＣＲ触媒５の温度が上昇すると、ＳＣ
Ｒ触媒５からアンモニアが脱着し易くなる。この傾向は、昇温速度が大きいほど、より顕著になり、ＳＣＲ触媒５から脱着するアンモニア量がより多くなる。また、図２に示されるように、ＳＣＲ触媒５が吸着しているアンモニア量が多いほど、ＳＣＲ触媒５よりも下流のアンモニア濃度が高くなる。 As shown in FIG. 2, the ammonia concentration downstream of the SCR catalyst 5 increases as the rate of temperature increase of the SCR catalyst 5 increases. That is, when the temperature of the SCR catalyst 5 rises, SC
Ammonia is easily desorbed from the R catalyst 5. This tendency becomes more remarkable as the rate of temperature increase increases, and the amount of ammonia desorbed from the SCR catalyst 5 increases. Further, as shown in FIG. 2, the more the amount of ammonia adsorbed by the SCR catalyst 5, the higher the ammonia concentration downstream from the SCR catalyst 5.

図２に示した関係を、予め実験又はシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておけば、ＳＣＲ触媒５の昇温速度と、ＳＣＲ触媒５が吸着しているアンモニア量と、からＳＣＲ触媒５よりも下流の排気中のアンモニア濃度を推定することができる。このアンモニア濃度の推定値と、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を比較することで、学習を実施することができる。そして、本実施例においては図２に示した関係に従ってＳＣＲ触媒５よりも下流の排気中のアンモニア濃度を推定するＥＣＵ１０が、本発明におけるアンモニア濃度推定手段に相当する。 If the relationship shown in FIG. 2 is obtained in advance through experiments or simulations and stored in the ECU 10, the temperature rise rate of the SCR catalyst 5 and the amount of ammonia adsorbed by the SCR catalyst 5 are calculated from the SCR catalyst 5. Can also estimate the ammonia concentration in the downstream exhaust. Learning can be performed by comparing the estimated value of the ammonia concentration with the output value of the second NOx sensor 14. In this embodiment, the ECU 10 that estimates the ammonia concentration in the exhaust downstream of the SCR catalyst 5 according to the relationship shown in FIG. 2 corresponds to the ammonia concentration estimating means in the present invention.

なお、ＳＣＲ触媒５の昇温速度は、温度センサ１２により求めるか、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。ＳＣＲ触媒５が吸着しているアンモニア量は、供給したアンモニア量から、ＮＯｘの浄化のために消費されたアンモニア量及びＳＣＲ触媒５から流出したアンモニア量を減算することで求めることができる。ＮＯｘの浄化のために消費されたアンモニア量は、ＳＣＲ触媒５に流入したＮＯｘ量と相関関係にあるため、ＳＣＲ触媒５に流入したＮＯｘ量に基づいて算出することができる。また、ＳＣＲ触媒５から流出するアンモニア量は、ＳＣＲ触媒５の温度及び内燃機関１の吸入空気量と相関関係があるため、この関係に基づいて、ＳＣＲ触媒５から流出したアンモニア量を算出することができる。なお、ＳＣＲ触媒５の昇温速度、及びＳＣＲ触媒５が吸着しているアンモニア量は、周知の技術により求めてもよい。なお、本実施例においてはＳＣＲ触媒５が吸着しているアンモニア量を推定するＥＣＵ１０が、本発明におけるアンモニア吸着量推定手段に相当する。 The temperature increase rate of the SCR catalyst 5 can be obtained by the temperature sensor 12 or estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1. The ammonia amount adsorbed by the SCR catalyst 5 can be obtained by subtracting the ammonia amount consumed for NOx purification and the ammonia amount flowing out from the SCR catalyst 5 from the supplied ammonia amount. The amount of ammonia consumed for the purification of NOx has a correlation with the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 5, and can be calculated based on the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 5. Further, since the ammonia amount flowing out from the SCR catalyst 5 has a correlation with the temperature of the SCR catalyst 5 and the intake air amount of the internal combustion engine 1, the ammonia amount flowing out from the SCR catalyst 5 is calculated based on this relationship. Can do. In addition, you may obtain | require the temperature increase rate of the SCR catalyst 5, and the ammonia amount which the SCR catalyst 5 adsorb | sucks by a well-known technique. In this embodiment, the ECU 10 that estimates the ammonia amount adsorbed by the SCR catalyst 5 corresponds to the ammonia adsorption amount estimation means in the present invention.

図３は、本実施例に係る第二ＮＯｘセンサ１４の学習のフローを示した図である。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実施される。 FIG. 3 is a diagram illustrating a learning flow of the second NOx sensor 14 according to the present embodiment. This routine is executed every predetermined time by the ECU 10.

ステップＳ１０１では、第二ＮＯｘセンサ１４の学習要求があるか否か判定される。例えば、前回の学習から所定の時間が経過した場合、又は、前回の学習から車両が所定の距離を走行した場合に、第二ＮＯｘセンサ１４の学習要求があると判定される。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、本ルーチンを終了させる。 In step S101, it is determined whether there is a learning request for the second NOx sensor. For example, when a predetermined time has elapsed since the previous learning, or when the vehicle has traveled a predetermined distance from the previous learning, it is determined that there is a learning request for the second NOx sensor 14. 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, this routine is terminated.

ステップＳ１０２では、ＳＣＲ触媒５から流出する排気中のアンモニア濃度の推定値が閾値よりも大きいか否か判定される。なお、本ステップでは、ＳＣＲ触媒５からアンモニアが流出しているか否か判定してもよい。閾値は、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値の学習ができないアンモニア濃度の上限値である。なお、ＳＣＲ触媒５からアンモニアが流出していれば、学習が可能であると考えて、閾値を０に設定してもよい。また、アンモニア濃度が高いほど、学習精度が向上すると考えて、第二ＮＯｘセンサ１４の学習精度が許容範囲内又は要求される精度となるように閾値を設定してもよい。アンモニア濃度の推定値は、図２の関係に従って求められる。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。 In step S102, it is determined whether or not the estimated value of the ammonia concentration in the exhaust gas flowing out from the SCR catalyst 5 is larger than a threshold value. In this step, it may be determined whether ammonia is flowing out from the SCR catalyst 5. The threshold value is an upper limit value of the ammonia concentration where the output value of the second NOx sensor 14 cannot be learned. Note that the threshold may be set to 0 on the assumption that learning is possible if ammonia flows out of the SCR catalyst 5. Further, the higher the ammonia concentration, the better the learning accuracy, and the threshold may be set so that the learning accuracy of the second NOx sensor 14 is within an allowable range or required accuracy. The estimated value of the ammonia concentration is obtained according to the relationship of FIG. 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.

ステップＳ１０３では、ＳＣＲ触媒５よりも下流の排気中のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度の合計値が推定される。第二ＮＯｘセンサ１４では、ＮＯｘ及びアンモニアが検出されるため、これらの濃度の合計値に基づいて学習を実施する。なお、内燃機関１からＮＯｘが発生しない運転状態の場合には、アンモニア濃度だけを考えればよい。または、内燃機関１からＮＯｘが発生しない運転状態のときに限り学習を行うことで、ＮＯｘ濃度のこ
とを考えなくてもよい。ＳＣＲ触媒５よりも下流の排気中のアンモニア濃度は、ステップＳ１０２において得られる値である。ＳＣＲ触媒５よりも下流の排気中のＮＯｘ濃度は、ＳＣＲ触媒５よりも上流のＮＯｘ濃度と、ＳＣＲ触媒５におけるＮＯｘ浄化率と、に基づいて求められる。ＳＣＲ触媒５よりも上流のＮＯｘ濃度は、第一ＮＯｘセンサ１３により測定するか、内燃機関１の運転状態に基づいて算出することができる。また、ＳＣＲ触媒５におけるＮＯｘ浄化率は、例えば、ＳＣＲ触媒５の温度の履歴に応じて求められるＳＣＲ触媒５の劣化の度合いと、ＳＣＲ触媒５の温度と、に基づいて算出することができる。なお、ＳＣＲ触媒５よりも下流の排気中のＮＯｘ濃度は、周知の技術により求めてもよい。 In step S103, the total value of the NOx concentration and the ammonia concentration in the exhaust downstream of the SCR catalyst 5 is estimated. Since the second NOx sensor 14 detects NOx and ammonia, learning is performed based on the total value of these concentrations. In the case of an operating state where NOx is not generated from the internal combustion engine 1, only the ammonia concentration needs to be considered. Alternatively, it is not necessary to consider the NOx concentration by performing learning only in an operating state in which NOx is not generated from the internal combustion engine 1. The ammonia concentration in the exhaust gas downstream of the SCR catalyst 5 is a value obtained in step S102. The NOx concentration in the exhaust downstream of the SCR catalyst 5 is obtained based on the NOx concentration upstream of the SCR catalyst 5 and the NOx purification rate in the SCR catalyst 5. The NOx concentration upstream of the SCR catalyst 5 can be measured by the first NOx sensor 13 or can be calculated based on the operating state of the internal combustion engine 1. Further, the NOx purification rate in the SCR catalyst 5 can be calculated based on, for example, the degree of deterioration of the SCR catalyst 5 determined according to the temperature history of the SCR catalyst 5 and the temperature of the SCR catalyst 5. Note that the NOx concentration in the exhaust downstream of the SCR catalyst 5 may be obtained by a known technique.

ステップＳ１０４では、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値の学習が実施される。すなわち、第二ＮＯｘセンサ１４の現時点での出力値が、ステップＳ１０３で推定される濃度であると記憶される。 In step S104, the output value of the second NOx sensor 14 is learned. That is, the current output value of the second NOx sensor 14 is stored as the concentration estimated in step S103.

ステップＳ１０５では、車両の走行距離を示すカウンタｉを０とする。 In step S105, a counter i indicating the travel distance of the vehicle is set to zero.

なお、第二ＮＯｘセンサ１４の学習の要求があるにもかかわらず、ＳＣＲ触媒５から流出するアンモニア量が少ないと、学習を実施することができない。このような状態が長く続くと、第二ＮＯｘセンサ１４により検出されるＮＯｘ濃度の精度が低くなる虞がある。これに対して、所定距離を走行しても学習を実施することができない場合には、アンモニアの供給量を増加させる。このように、アンモニアの供給量を積極的に増加させることで、ＳＣＲ触媒５からアンモニアを流出させたり、ＳＣＲ触媒５から流出するアンモニア量を増加させたりすることができる。なお、所定時間が経過しても学習を実施できない場合に、アンモニアの供給量を増加させてもよい。また、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合に、直ちにアンモニアの供給量を増加させてもよい。 Note that learning cannot be performed if the amount of ammonia flowing out of the SCR catalyst 5 is small despite the demand for learning of the second NOx sensor 14. If such a state continues for a long time, the accuracy of the NOx concentration detected by the second NOx sensor 14 may be lowered. On the other hand, if learning cannot be performed even after traveling a predetermined distance, the supply amount of ammonia is increased. Thus, by actively increasing the supply amount of ammonia, it is possible to cause ammonia to flow out from the SCR catalyst 5 or to increase the amount of ammonia flowing out from the SCR catalyst 5. Note that the amount of ammonia supply may be increased when learning cannot be performed even after a predetermined time has elapsed. Further, when a negative determination is made in step S102, the ammonia supply amount may be immediately increased.

すなわち、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合に、ステップＳ１０６へ進み、ステップＳ１０６では、カウンタｉに所定値Ａが加算される。本ステップでは、車両の走行距離を積算している。すなわち、カウンタｉは、第二ＮＯｘセンサ１４の学習の要求がなされてからの車両の走行距離を示している。所定値Ａは前回のステップＳ１０６が処理されてから、今回のステップＳ１０６が処理されるまでに車両が走行した距離である。また、ステップＳ１０６が初めて処理される場合には、所定値Ａは、本ルーチン開始時からの走行距離である。 That is, when a negative determination is made in step S102, the process proceeds to step S106, and in step S106, the predetermined value A is added to the counter i. In this step, the travel distance of the vehicle is integrated. That is, the counter i indicates the travel distance of the vehicle after the learning request of the second NOx sensor 14 is made. The predetermined value A is a distance traveled by the vehicle after the previous step S106 is processed until the current step S106 is processed. When step S106 is processed for the first time, the predetermined value A is the travel distance from the start of this routine.

ステップＳ１０７では、カウンタｉが閾値以上であるか否か判定される。すなわち、第二ＮＯｘセンサ１４の学習要求がなされてからの走行距離が閾値以上となったか否か判定される。この閾値は、学習を実施しなければ第二ＮＯｘセンサ１４の検出精度が低下する虞のある走行距離である。なお、本実施例では、走行距離に基づいた判定を実施しているが、時間に基づいて判定を実施してもよい。すなわち、第二ＮＯｘセンサ１４の学習要求がなされてからの時間が閾値以上であるか否か判定してもよい。 In step S107, it is determined whether the counter i is greater than or equal to a threshold value. That is, it is determined whether or not the travel distance after the learning request of the second NOx sensor 14 has been made exceeds a threshold value. This threshold is a travel distance that may reduce the detection accuracy of the second NOx sensor 14 unless learning is performed. In this embodiment, the determination based on the travel distance is performed, but the determination may be performed based on time. That is, it may be determined whether or not the time after the learning request of the second NOx sensor 14 is made is equal to or greater than a threshold value.

ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。 If an affirmative determination is made in step S107, the process proceeds to step S108. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is terminated.

ステップＳ１０８では、アンモニアの供給量が増加される。本ステップでは、ステップＳ１０７で否定判定がなされたとき、又は、ステップＳ１０２で肯定判定がなされたときよりも、アンモニアの供給量を増加させる。また、現時点よりもアンモニアの供給量を増加させるとしてもよい。また、所定量または所定割合だけアンモニア添加量を増加させてもよい。このときの増加量は、予め実験等により求めておく。その後、ステップＳ１０２へ戻る。なお、ステップＳ１０６及び１０７を省略し、ステップＳ１０２で否定判定がな
された場合に、直ちにステップＳ１０８実施してもよい。 In step S108, the supply amount of ammonia is increased. In this step, the amount of ammonia supplied is increased when a negative determination is made in step S107 or when an affirmative determination is made in step S102. Further, the supply amount of ammonia may be increased from the current time. Further, the ammonia addition amount may be increased by a predetermined amount or a predetermined ratio. The amount of increase at this time is obtained in advance by experiments or the like. Then, it returns to step S102. It should be noted that steps S106 and 107 may be omitted, and step S108 may be performed immediately when a negative determination is made in step S102.

以上説明したように、本実施例によれば、ＳＣＲ触媒５からアンモニアが流出する状態のときに、推定されるアンモニアの濃度に基づいて、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を学習することができる。すなわち、ＳＣＲ触媒５においてＮＯｘが浄化されるとしても、ＳＣＲ触媒５からアンモニアを流出させることで、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を大きくすることができる。このように、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値が比較的大きな状態で学習を実施することで、学習精度を高くすることができる。 As described above, according to this embodiment, the output value of the second NOx sensor 14 can be learned based on the estimated ammonia concentration when ammonia is flowing out of the SCR catalyst 5. . That is, even if NOx is purified in the SCR catalyst 5, the output value of the second NOx sensor 14 can be increased by causing ammonia to flow out from the SCR catalyst 5. In this way, the learning accuracy can be increased by performing learning while the output value of the second NOx sensor 14 is relatively large.

なお、ＳＣＲ触媒５からのアンモニアの流出は、該ＳＣＲ触媒５の温度が高いほど顕著になるため、ＳＣＲ触媒５の温度が所定温度以上のときに、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を学習してもよい。 Note that the outflow of ammonia from the SCR catalyst 5 becomes more significant as the temperature of the SCR catalyst 5 becomes higher. Therefore, when the temperature of the SCR catalyst 5 is equal to or higher than a predetermined temperature, the output value of the second NOx sensor 14 is learned. May be.

また、本実施例では、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を学習しているが、これに代えて、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を補正する補正値を求めてもよい。すなわち、第二ＮＯｘセンサ１４の出力値が経年変化によりずれた場合に、ずれ量を補正する補正値を求め、該補正値を用いて第二ＮＯｘセンサ１４の出力値を補正してもよい。 In the present embodiment, the output value of the second NOx sensor 14 is learned. Instead, a correction value for correcting the output value of the second NOx sensor 14 may be obtained. That is, when the output value of the second NOx sensor 14 is shifted due to aging, a correction value for correcting the shift amount may be obtained and the output value of the second NOx sensor 14 may be corrected using the correction value.

１内燃機関
２吸気通路
３排気通路
４噴射弁
５選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
１０ＥＣＵ
１１エアフローメータ
１２温度センサ
１３第一ＮＯｘセンサ
１４第二ＮＯｘセンサ
１５アクセル開度センサ
１６クランクポジションセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 3 Exhaust passage 4 Injection valve 5 Selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst)
10 ECU
11 Air Flow Meter 12 Temperature Sensor 13 First NOx Sensor 14 Second NOx Sensor 15 Acceleration Opening Sensor 16 Crank Position Sensor

Claims

In a sensor learning device for detecting ammonia in exhaust gas downstream of the selective reduction type NOx catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine in which a selective reduction type NOx catalyst for reducing NOx using ammonia as a reducing agent is disposed,
Ammonia adsorption amount estimation means for estimating the amount of ammonia adsorbed by the selective reduction type NOx catalyst;
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the selective reduction type NOx catalyst;
Ammonia concentration for estimating the ammonia concentration in the exhaust gas flowing out from the selective reduction type NOx catalyst based on the ammonia amount estimated by the ammonia adsorption amount estimating means and the temperature increase rate detected or estimated by the temperature detecting means An estimation means;
Learning means for learning the output value of the sensor based on the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is larger than a threshold;
A sensor learning device comprising:

2. The sensor learning according to claim 1, wherein when the ammonia concentration estimated by the ammonia concentration estimating means is equal to or smaller than a threshold value, the amount of ammonia supplied to the selective reduction type NOx catalyst is increased as compared with a case where the ammonia concentration is larger than the threshold value. apparatus.