JP2014118945A - Exhaust purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust purification device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2014118945A
JP2014118945A JP2012276988A JP2012276988A JP2014118945A JP 2014118945 A JP2014118945 A JP 2014118945A JP 2012276988 A JP2012276988 A JP 2012276988A JP 2012276988 A JP2012276988 A JP 2012276988A JP 2014118945 A JP2014118945 A JP 2014118945A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
concentration
urea water
exhaust gas
reduction catalyst
nox
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
JP2012276988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoka Tsunekawa
希代香 恒川
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.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors 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 Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2012276988A priority Critical patent/JP2014118945A/en
Publication of JP2014118945A publication Critical patent/JP2014118945A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust purification device, for an internal combustion engine, capable of diagnosing a concentration of urea water.SOLUTION: An exhaust purification device for an internal combustion engine: injects urea water through an urea water injector after a lapse of a predetermined time since a regeneration process of a diesel particulate filter is started and an exhaust gas temperature increases to not less than a predetermined temperature (S10 to S16); detects a NOx concentration in exhaust gas with a plurality of NOx sensors (S18); calculates NOx purification efficiency on the basis of detection results (S20); calculates a concentration of the urea water from the NOx purification efficiency (S22); and warns a driver that the concentration of the urea water is less than a predetermined value when the concentration of the urea water is less than the predetermined value, for example 32.5% (S24 to S26).

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくは、尿素水の品質診断に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine, and more particularly to quality diagnosis of urea water.

ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジンは、燃料と空気との混合気中に酸素が多く含まれることから排ガス中への窒素酸化物(NOx)の排出量が多くなる。
そこで、従来より、ディーゼルエンジンや希薄燃焼ガソリンエンジンでは、選択還元型触媒や、NOxトラップ触媒等を排気流路に設けている。特にディーゼルエンジンでは、高回転速度・高負荷運転時にNOxの排出量が多くなることから、尿素水を排気流路中の排ガスに添加して、尿素水が加水分解して発生したアンモニア(NH3)にてNOxを還元浄化する選択還元型触媒装置が用いられている。
In diesel engines and lean-burn gasoline engines, the amount of nitrogen oxide (NOx) discharged into the exhaust gas increases because the mixture of fuel and air contains a large amount of oxygen.
Therefore, conventionally, in a diesel engine or a lean burn gasoline engine, a selective reduction catalyst, a NOx trap catalyst, or the like is provided in the exhaust passage. Particularly in a diesel engine, the amount of NOx emission increases during high rotation speed and high load operation. Therefore, ammonia water (NH3) generated by adding urea water to the exhaust gas in the exhaust passage and hydrolyzing the urea water A selective catalytic reduction device that reduces and purifies NOx is used.

このような、選択還元型触媒装置では、選択還元型触媒の上下流にNOxセンサを配設し、当該NOxセンサの検出値に基づいて、選択還元型触媒やNOxセンサの異常を検出する技術が開発されている(特許文献1)。   In such a selective catalytic reduction apparatus, a NOx sensor is disposed upstream and downstream of the selective catalytic reduction catalyst, and a technology for detecting abnormalities in the selective catalytic reduction catalyst or the NOx sensor based on the detected value of the NOx sensor is known. It has been developed (Patent Document 1).

特許第4874364号公報Japanese Patent No. 4874364

上記特許文献1の内燃機関の排気浄化装置では、選択還元型触媒やNOxセンサの異常検出を行って、選択還元型触媒にてNOxを浄化している。
ところで、上記特許文献1の内燃機関の排気浄化装置では、尿素水の尿素濃度を検出する検出手段を有していないため、選択還元型触媒に尿素の濃度が適正でない尿素水が用いられると、選択還元型触媒やNOxセンサが正常に機能していたとしても、NOxの排出量に対してアンモニアの量が不足し、選択還元型触媒にて適切にNOxが還元浄化されずにNOxが排出されたり、また、NOxの排出量に対してアンモニアの量が多くなり選択還元型触媒にてNOxの還元浄化に全てのアンモニアが使用されずにアンモニアが排出されたりする虞がある。
In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1, abnormality is detected in the selective reduction catalyst and the NOx sensor, and NOx is purified by the selective reduction catalyst.
By the way, since the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of Patent Document 1 does not have detection means for detecting the urea concentration of urea water, when urea water whose urea concentration is not appropriate is used for the selective catalytic reduction catalyst, Even if the selective reduction catalyst and NOx sensor function normally, the amount of ammonia is insufficient relative to the NOx emission amount, and NOx is not properly reduced and purified by the selective reduction catalyst, but NOx is discharged. In addition, there is a possibility that the amount of ammonia increases with respect to the NOx emission amount, and ammonia is discharged without using all ammonia for NOx reduction purification in the selective reduction catalyst.

このように、NOxやアンモニアが大気に排出されることは好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、尿素水の濃度を診断することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
Thus, it is not preferable that NOx or ammonia is discharged into the atmosphere.
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can diagnose the concentration of urea water.

上記の目的を達成するために、請求項1の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水供給手段により供給される尿素水にて還元浄化する選択還元型触媒と、前記選択還元型触媒に流入する前記窒素酸化物の濃度を検出する第1濃度検出手段と、前記選択還元型触媒より流出する前記窒素酸化物の濃度を検出する第2濃度検出手段と、前記選択還元型触媒に吸着した炭化水素の脱離処理を行う炭化水素脱離手段と、前記炭化水素脱離手段による前記炭化水素の脱離処理の完了後に、前記第1濃度検出手段と前記第2濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記尿素水の濃度を判定する濃度判定手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, a selective reduction type that reduces and purifies nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the internal combustion engine with urea water supplied by urea water supply means. A catalyst, first concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrogen oxide flowing into the selective catalytic reduction catalyst, and second concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrogen oxide flowing out of the selective catalytic reduction catalyst. , Hydrocarbon desorption means for desorbing hydrocarbons adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst, and after completion of the hydrocarbon desorption processing by the hydrocarbon desorption means, the first concentration detection means and the Concentration determining means for determining the concentration of the urea water based on the detection result of the second concentration detecting means.

また、請求項2の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1において、前記炭化水素脱離手段は、前記選択還元型触媒に吸着されている前記炭化水素の吸着量に基づいて、前記炭化水素の脱離処理を行うことを特徴とする。
また、請求項3の内燃機関の排気浄化装置では、請求項1或いは2において、前記尿素水供給手段の上流に、前記排ガス中の微粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタを備え、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理は、前記炭化水素の脱離処理を兼ねることを特徴とする。
Further, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, the hydrocarbon desorption means according to claim 1, wherein the hydrocarbon desorption means is based on an adsorption amount of the hydrocarbon adsorbed on the selective reduction catalyst. The desorption treatment is performed.
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust purification apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, further comprising a diesel particulate filter for removing particulate matter in the exhaust gas upstream of the urea water supply means. The filter regeneration process also serves as the hydrocarbon desorption process.

また、請求項4の内燃機関の排気浄化装置では、請求項3において、前記濃度判定手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理中であって、該再生処理の開始から所定時間経過後に前記尿素水の濃度判定を実施することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect, wherein the concentration determining means is in the regeneration process of the diesel particulate filter and the urea is filtered after a lapse of a predetermined time from the start of the regeneration process. It is characterized by carrying out water concentration determination.

請求項1の発明によれば、選択還元型触媒に吸着した炭化水素の脱離処理を行った後に、第1濃度検出手段と第2濃度検出手段の検出結果に基づいて、尿素水供給手段により供給される尿素水の濃度を判定している。
このように、尿素水の濃度判定前に、選択還元型触媒に吸着している炭化水素を脱離することで、炭化水素の吸着による窒素酸化物の浄化効率の低下を防止することができる。
According to the first aspect of the present invention, after the desorption treatment of the hydrocarbons adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst is performed, the urea water supply means is used based on the detection results of the first concentration detection means and the second concentration detection means. The concentration of the supplied urea water is determined.
Thus, by desorbing the hydrocarbons adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst prior to the determination of the urea water concentration, it is possible to prevent a reduction in the purification efficiency of nitrogen oxides due to the adsorption of hydrocarbons.

したがって、尿素水の濃度判定時に、選択還元型触媒での窒素酸化物の浄化効率を安定させることができるので、精度良く尿素水の濃度を判定することができる。
請求項2の発明によれば、炭化水素脱離手段は、選択還元型触媒の炭化水素の吸着量に基づいて、炭化水素の脱離処理を行うようにしている。
したがって、例えば、選択還元型触媒に吸着されている炭化水素の吸着量が多い場合には、炭化水素の脱離処理の時間を長くすることで、確実に炭化水素を脱離することができる。
Therefore, when the concentration of urea water is determined, the nitrogen oxide purification efficiency of the selective catalytic reduction catalyst can be stabilized, so that the concentration of urea water can be accurately determined.
According to the second aspect of the invention, the hydrocarbon desorption means performs the hydrocarbon desorption process based on the hydrocarbon adsorption amount of the selective catalytic reduction catalyst.
Therefore, for example, when the adsorption amount of the hydrocarbon adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst is large, the hydrocarbon can be surely desorbed by lengthening the hydrocarbon desorption treatment time.

よって、尿素水の濃度判定前に、確実に選択還元型触媒に吸着している炭化水素を脱離することができるので、精度良く尿素水の濃度を判定することができる。
また、請求項3の発明によれば、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理が選択還元型触媒に吸着している炭化水素の脱離処理を兼ねている。
即ち、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理での排ガス温度は、選択還元型触媒から炭化水素が離脱する温度以上となるので、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理は、選択還元型触媒に吸着している炭化水素の脱離処理を兼ねることが可能である。
Therefore, since the hydrocarbon adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst can be desorbed before the urea water concentration is determined, the urea water concentration can be determined with high accuracy.
According to the invention of claim 3, the regeneration process of the diesel particulate filter also serves as the desorption process of the hydrocarbon adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst.
That is, the exhaust gas temperature in the regeneration process of the diesel particulate filter is equal to or higher than the temperature at which the hydrocarbons are desorbed from the selective reduction catalyst. Therefore, the regeneration process of the diesel particulate filter is performed by the carbonization adsorbed on the selective reduction catalyst. It can also serve as a hydrogen desorption process.

したがって、選択還元型触媒に吸着している炭化水素の吸着量に基づいて、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理を行うことで、確実に炭化水素の脱離を行うことができ、精度良く尿素水の濃度を判定することができる。
また、請求項4の発明によれば、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理中であって、該再生処理の開始から所定時間経過後に尿素水の濃度判定を実施している。
Therefore, by performing the regeneration process of the diesel particulate filter based on the adsorption amount of the hydrocarbon adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst, the hydrocarbon can be desorbed reliably and the urea water can be accurately obtained. The concentration can be determined.
According to the invention of claim 4, during the regeneration process of the diesel particulate filter, the concentration of urea water is determined after a lapse of a predetermined time from the start of the regeneration process.

ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理中は、ディーゼルパティキュレートフィルタ内の微粒子状物質を燃焼させるために排ガスの温度が高温となっている。当該排ガスの温度は、一般的に尿素水を加水分解してアンモニアの生成を開始する温度よりも高くなっている。
したがって、尿素水よりアンモニアが生成される量が多くなる、即ち、アンモニア生成率が高くなる。
During the regeneration process of the diesel particulate filter, the temperature of the exhaust gas is high in order to burn the particulate matter in the diesel particulate filter. The temperature of the exhaust gas is generally higher than the temperature at which urea water is hydrolyzed and ammonia production starts.
Therefore, the amount of ammonia produced is greater than that of urea water, that is, the ammonia production rate is increased.

よって、尿素水からのアンモニア生成率が高く、尿素水が加水分解されずに選択還元型触媒より排出されることを抑制することができるので、第2濃度検出手段にて選択還元型触媒より排出される窒素酸化物の排出量のみを正確に検出することができる。
また、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理中は、排ガスの温度を高温としているために窒素酸化物の排出量が多くなる。
Therefore, the ammonia production rate from the urea water is high, and it is possible to suppress the urea water from being discharged from the selective catalytic reduction catalyst without being hydrolyzed, so that the second concentration detection means discharges from the selective catalytic reduction catalyst. Only the amount of nitrogen oxide discharged can be accurately detected.
Further, during the regeneration process of the diesel particulate filter, the exhaust gas temperature is kept high, and thus the amount of nitrogen oxide discharged increases.

したがって、選択還元型触媒に流入する窒素酸化物の流入量が多いので、選択還元型触媒での窒素酸化物の浄化効率の変化を容易に判定することができる。
よって、第1濃度検出手段と第2濃度検出手段の検出結果に基づいて、選択還元型触媒での窒素酸化物の浄化効率を算出して、当該浄化効率より尿素水の濃度を判定することで、精度良く尿素水の濃度を判定することができる。
Therefore, since the amount of nitrogen oxide flowing into the selective reduction catalyst is large, it is possible to easily determine the change in the purification efficiency of nitrogen oxide in the selective reduction catalyst.
Therefore, the nitrogen oxide purification efficiency of the selective reduction catalyst is calculated based on the detection results of the first concentration detection means and the second concentration detection means, and the concentration of urea water is determined from the purification efficiency. The concentration of urea water can be accurately determined.

また、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理開始から所定時間経過後に尿素水の濃度判定を実施することで、尿素水濃度判定前までに選択還元型触媒に吸着している炭化水素の脱離を確実に行うことができる。   In addition, by determining the urea water concentration after a predetermined time from the start of the regeneration process of the diesel particulate filter, the desorption of hydrocarbons adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst is ensured before the urea water concentration determination. It can be carried out.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied. 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニットが実行する尿素濃度判定の制御フローチャートである。It is a control flowchart of the urea concentration determination which the engine control unit of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention performs.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジン1の概略構成図である。
図1に示すように、図示しない車両に搭載されるエンジン(内燃機関)1は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関(例えばコモンレール式ディーゼルエンジン)であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル2に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル2から各気筒の燃焼室3内に噴射可能な構成を成している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is applied.
As shown in FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 1 mounted on a vehicle (not shown) is a multi-cylinder direct injection internal combustion engine (for example, a common rail type diesel engine), and more specifically, pressure is accumulated on the common rail. High pressure fuel is supplied to the fuel injection nozzle 2 of each cylinder, and can be injected from the fuel injection nozzle 2 into the combustion chamber 3 of each cylinder at an arbitrary injection timing and injection amount.

エンジン1の各気筒には、上下摺動可能なピストン4が設けられている。そして、当該ピストン4は、コンロッド5を介してクランクシャフト6に連結されている。また、クランクシャフト6の一端部にはフライホイールが設けられている。
燃焼室3には、インテークポート7とエキゾーストポート8とが連通されている。
インテークポート7には、燃焼室3と当該インテークポート7との連通と遮断を行うインテークバルブ9が設けられている。また、エキゾーストポート8には、燃焼室3と当該エキゾーストポート8との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ10が設けられている。
Each cylinder of the engine 1 is provided with a piston 4 that can slide up and down. The piston 4 is connected to the crankshaft 6 via a connecting rod 5. A flywheel is provided at one end of the crankshaft 6.
An intake port 7 and an exhaust port 8 are communicated with the combustion chamber 3.
The intake port 7 is provided with an intake valve 9 that communicates and shuts off the combustion chamber 3 and the intake port 7. Further, the exhaust port 8 is provided with an exhaust valve 10 for performing communication between the combustion chamber 3 and the exhaust port 8 and shutting off.

インテークポート7の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド11が連通するように設けられている。そして、エキゾーストポート8の下流には、各気筒から排出される排ガスをまとめるエキゾーストマニフォールド12が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド11の各気筒に吸入空気を分配するための分岐の上流のインテークマニフォールド11には、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ13がセンサ部をインテークマニフォールド11内に突出するように設けられている。また、空燃比センサ13の下流には、燃焼室3に吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ14がインテークマニフォールド11内に突出するように設けられている。
An intake manifold 11 that distributes the sucked air to each cylinder is provided upstream of the intake port 7 so as to communicate therewith. Further, an exhaust manifold 12 that collects exhaust gas discharged from each cylinder is provided downstream of the exhaust port 8.
The intake manifold 11 upstream of the branch for distributing the intake air to each cylinder of the intake manifold 11 is provided with an oxygen concentration sensor 13 for detecting the oxygen concentration so that the sensor portion projects into the intake manifold 11. . Further, an intake air temperature sensor 14 for detecting the temperature of intake air taken into the combustion chamber 3 is provided downstream of the air-fuel ratio sensor 13 so as to protrude into the intake manifold 11.

インテークマニフォールド11とエキゾーストマニフォールド12には、それぞれが連通するように高温・高圧の排ガスの一部を吸気へ戻す、即ち高温・高圧の排気還流ガスを吸気に導入する高圧排気還流通路15が設けられている。また、高圧排気還流通路15は、酸素濃度センサ13の上流のインテークマニフォールド11に、高温・高圧の排ガスが吸気に戻る量、即ち排気還流ガスの流量を調整する排気還流バルブ16を介して接続されている。また、高圧排気還流通路15には、インテークマニフォールド11に導入する排ガスを冷却する排気還流クーラ17が設けられている。   The intake manifold 11 and the exhaust manifold 12 are provided with a high-pressure exhaust gas recirculation passage 15 for returning a part of the high-temperature and high-pressure exhaust gas to the intake air, that is, for introducing the high-temperature and high-pressure exhaust gas recirculation gas into the intake air so as to communicate with each other. ing. The high-pressure exhaust gas recirculation passage 15 is connected to the intake manifold 11 upstream of the oxygen concentration sensor 13 via an exhaust gas recirculation valve 16 that adjusts the amount of high-temperature, high-pressure exhaust gas returning to the intake air, that is, the flow rate of the exhaust gas recirculation gas. ing. Further, the high-pressure exhaust gas recirculation passage 15 is provided with an exhaust gas recirculation cooler 17 that cools the exhaust gas introduced into the intake manifold 11.

インテークマニフォールド11の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ18と、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ20と、新気の流量を調整しつつ、後述する低圧排気還流通路41より導入される低圧の排気還流ガスの流量を調整するための電子制御スロットルバルブ39と、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ19の図示しないコンプレッサハウジングとが吸気管21を介してインテークマニフォールド11に接続されている。また、高圧排気還流通路15より導入される排気還流ガスの流量を調整するための電子制御スロットルバルブ22は、インテークマニフォールド11と吸気管21との間に配設されている。電子制御スロットルバルブ22,39には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ23,40が備えられている。   Upstream of the intake manifold 11, an air cleaner 18 that removes fresh dust sucked from the uppermost stream, an intercooler 20 that cools the compressed fresh air, and a flow rate of the fresh air are adjusted. An electronic control throttle valve 39 for adjusting the flow rate of low-pressure exhaust gas recirculation gas introduced from a low-pressure exhaust gas recirculation passage 41, which will be described later, and a turbocharger 19 that compresses fresh air sucked in using exhaust energy. The compressor housing that is not connected is connected to the intake manifold 11 via the intake pipe 21. An electronically controlled throttle valve 22 for adjusting the flow rate of the exhaust gas recirculation gas introduced from the high-pressure exhaust gas recirculation passage 15 is disposed between the intake manifold 11 and the intake pipe 21. The electronically controlled throttle valves 22 and 39 are provided with throttle position sensors 23 and 40 for detecting the degree of opening of the throttle valve.

吸気管21のエアークリーナ18とターボチャージャ19のコンプレッサハウジングとの間の吸気管21には、吸入される空気の温度を検出する吸気温度センサ38が吸気管21内に突出するように設けられている。
エキゾーストマニフォールド12の下流には、ターボチャージャ19に排ガスを導入する図示しないタービンハウジングと、排気管24とが連通するように設けられている。
The intake pipe 21 between the air cleaner 18 of the intake pipe 21 and the compressor housing of the turbocharger 19 is provided with an intake temperature sensor 38 that detects the temperature of the intake air so as to protrude into the intake pipe 21. Yes.
Downstream of the exhaust manifold 12, a turbine housing (not shown) for introducing exhaust gas into the turbocharger 19 and an exhaust pipe 24 are provided so as to communicate with each other.

排気管24には、上流から順番に排ガス中の被酸化成分を酸化する酸化触媒25と、排ガス中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ26と、排ガス中の窒素酸化物(以下、NOx)をアンモニアを用いて還元浄化する選択還元型触媒28とが連通するように設けられている。なお、酸化触媒25とディーゼルパティキュレートフィルタ26は、ケーシング29内に配設されている。また、選択還元型触媒28は、ケーシング30内に配設されている。   The exhaust pipe 24 includes an oxidation catalyst 25 that sequentially oxidizes components to be oxidized in the exhaust gas from the upstream side, a diesel particulate filter 26 that collects and burns particulate matter mainly composed of graphite in the exhaust gas, and exhaust gas. A selective reduction catalyst 28 for reducing and purifying nitrogen oxide (hereinafter referred to as NOx) therein using ammonia is provided so as to communicate therewith. Note that the oxidation catalyst 25 and the diesel particulate filter 26 are disposed in a casing 29. The selective reduction catalyst 28 is disposed in the casing 30.

選択還元型触媒28は、尿素水インジェクタ36より噴射された尿素水が加水分解を起こして発生したアンモニアが供給され排ガス中のNOxを還元浄化するものである。
排気管24のターボチャージャ19とケーシング29との間には、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ31が排気管24内に突出するように設けられている。
ケーシング29の酸化触媒25の上流には、酸化触媒25に流入する排ガスの温度を検出する排気温度センサ32がケーシング29内に突出するように設けられている。また、ケーシング29の酸化触媒25とディーゼルパティキュレートフィルタ26との間には、酸化触媒25から流出する排ガスの温度を検出する排気温度センサ33がケーシング29内に突出するように設けられている。そして、ケーシング29のディーゼルパティキュレートフィルタ26の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ26から流出する排ガスの温度を検出する排気温度センサ34がケーシング29内に突出するように設けられている。
The selective catalytic reduction catalyst 28 is supplied with ammonia generated by hydrolysis of urea water injected from the urea water injector 36 to reduce and purify NOx in the exhaust gas.
Between the turbocharger 19 of the exhaust pipe 24 and the casing 29, an oxygen concentration sensor 31 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided so as to protrude into the exhaust pipe 24.
An exhaust gas temperature sensor 32 that detects the temperature of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst 25 is provided upstream of the oxidation catalyst 25 in the casing 29 so as to protrude into the casing 29. An exhaust temperature sensor 33 that detects the temperature of the exhaust gas flowing out from the oxidation catalyst 25 is provided between the oxidation catalyst 25 of the casing 29 and the diesel particulate filter 26 so as to protrude into the casing 29. An exhaust gas temperature sensor 34 that detects the temperature of the exhaust gas flowing out from the diesel particulate filter 26 is provided downstream of the diesel particulate filter 26 in the casing 29 so as to project into the casing 29.

排気管24のディーゼルパティキュレートフィルタ26と選択還元型触媒28との間、即ち排気管24のケーシング29とケーシング30との間には、排ガス内のNOxの濃度を検出するNOxセンサ(第1濃度検出手段)35が排気管24内に突出するように設けられている。そして、排気管24のNOxセンサ35とケーシング30との間には、尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)36が排気管24内に突出するように設けられている。なお、NOxセンサ35の検出値は、センサの特性上、アンモニアに影響されるものである。即ち、NOxセンサ35の検出値は、排ガス中のNOxの濃度が一定であっても、アンモニアの濃度が濃くなると、高い検出値(NOx濃度)を出力する。   Between the diesel particulate filter 26 and the selective reduction catalyst 28 in the exhaust pipe 24, that is, between the casing 29 and the casing 30 of the exhaust pipe 24, a NOx sensor (first concentration) that detects the concentration of NOx in the exhaust gas. Detection means) 35 is provided so as to protrude into the exhaust pipe 24. A urea water injector (urea water supply means) 36 is provided between the NOx sensor 35 of the exhaust pipe 24 and the casing 30 so as to protrude into the exhaust pipe 24. Note that the detection value of the NOx sensor 35 is influenced by ammonia due to the characteristics of the sensor. That is, the detected value of the NOx sensor 35 outputs a high detected value (NOx concentration) when the concentration of ammonia becomes high even if the concentration of NOx in the exhaust gas is constant.

尿素水インジェクタ36は、選択還元型触媒28にアンモニアを供給するための尿素水を排気管24内に噴射するものである。なお、尿素水は、外部に設けられた図示しない尿素水タンクより供給される。そして、尿素水インジェクタ36から選択還元型触媒28までの距離は、尿素水インジェクタ36から噴射された尿素水が加水分解されアンモニアを発生するまでに必要な距離以上に設定されている。したがって、尿素水インジェクタ36より噴射された尿素水は、選択還元型触媒28に到達するまでに加水分解を起こしアンモニアを発生する。   The urea water injector 36 injects urea water for supplying ammonia to the selective reduction catalyst 28 into the exhaust pipe 24. The urea water is supplied from a urea water tank (not shown) provided outside. The distance from the urea water injector 36 to the selective catalytic reduction catalyst 28 is set to be longer than the distance necessary for the urea water injected from the urea water injector 36 to be hydrolyzed to generate ammonia. Therefore, the urea water injected from the urea water injector 36 undergoes hydrolysis and generates ammonia before reaching the selective reduction catalyst 28.

排気管24の選択還元型触媒28の下流、即ちケーシング30の下流には、選択還元型触媒28から流出する排ガス内のNOxの濃度を検出するNOxセンサ(第2濃度検出手段)37が排気管24内に突出するように設けられている。なお、NOxセンサ37は、NOxセンサ35と同様に、センサの特性上、アンモニアに影響されるものである。即ち、NOxセンサ37の検出値は、排ガス中にNOxの濃度が一定であっても、アンモニアの濃度が濃くなると、高い検出値(NOx濃度)を出力する。   A NOx sensor (second concentration detection means) 37 that detects the concentration of NOx in the exhaust gas flowing out from the selective reduction catalyst 28 is disposed downstream of the selective reduction catalyst 28 in the exhaust pipe 24, that is, downstream of the casing 30. It is provided so as to protrude into 24. Similar to the NOx sensor 35, the NOx sensor 37 is affected by ammonia due to the characteristics of the sensor. That is, the detection value of the NOx sensor 37 outputs a high detection value (NOx concentration) when the concentration of ammonia becomes high even if the concentration of NOx in the exhaust gas is constant.

電子制御スロットルバルブ39とターボチャージャ19との間の吸気管21と、ディーゼルパティキュレートフィルタ29の下流の排気管24には、それぞれが連通するように低温・低圧の排ガスの一部を吸気へ戻す、即ち低温・低圧の排気還流ガスを吸気に導入する低圧排気還流通路41が設けられている。また、低圧排気還流通路41には、排気が吸気に戻る量、即ち排気還流ガスの流量を調整する排気還流バルブ42と、吸気へ戻す排気を冷やす排気還流クーラ43と、吸気に戻す排ガスから異物を取り除く排気還流フィルタ44とが設けられている。   A part of the low-temperature and low-pressure exhaust gas is returned to the intake air so that the intake pipe 21 between the electronically controlled throttle valve 39 and the turbocharger 19 and the exhaust pipe 24 downstream of the diesel particulate filter 29 communicate with each other. That is, a low-pressure exhaust gas recirculation passage 41 is provided for introducing low-temperature and low-pressure exhaust gas recirculation gas into the intake air. The low-pressure exhaust gas recirculation passage 41 includes an exhaust gas recirculation valve 42 that adjusts the amount of exhaust gas that returns to the intake air, that is, the flow rate of the exhaust gas recirculation gas, an exhaust gas recirculation cooler 43 that cools the exhaust gas that is returned to the intake air, And an exhaust gas recirculation filter 44 for removing water.

また、警報装置50は、車室内に配設され、尿素水タンクに貯留された尿素水の濃度が異常であることを音声の発話や警告灯の点灯等によって、運転者に警告を促すものである。
そして、燃料噴射ノズル2、酸素濃度センサ13,31、吸気温度センサ14,38、排気還流バルブ16,42、電子制御スロットルバルブ22,39、スロットルポジションセンサ23,40、排気温度センサ32,33,34、NOxセンサ35,37、尿素水インジェクタ36、警報装置50及びエンジン1の運転状態を検出する各種センサやエンジン1が搭載される車両の運転者が操作するアクセルペダルの操作度合いを検出するアクセルポジションセンサ等の各種装置は、エンジン1の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、タイマ及び中央演算処理装置(CPU)等を含んで構成されるエンジンコントロールユニット(炭化水素脱離手段、濃度判定手段)60と電気的に接続されている。当該エンジンコントロールユニット60は、各種センサ類からの各情報に基づき各種装置の作動を制御して、エンジン1の運転を制御するものである。
The warning device 50 is arranged in the passenger compartment and urges the driver to warn that the concentration of the urea water stored in the urea water tank is abnormal by uttering a voice or lighting a warning light. is there.
The fuel injection nozzle 2, oxygen concentration sensors 13, 31, intake air temperature sensors 14, 38, exhaust gas recirculation valves 16, 42, electronically controlled throttle valves 22, 39, throttle position sensors 23, 40, exhaust gas temperature sensors 32, 33, 34, NOx sensors 35 and 37, urea water injector 36, alarm device 50, various sensors for detecting the operating state of the engine 1, and an accelerator for detecting the degree of operation of an accelerator pedal operated by a driver of the vehicle on which the engine 1 is mounted. Various devices such as a position sensor are control devices for performing overall control of the engine 1, and are input / output devices, storage devices (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), timers, and a central processing unit (CPU). Engine control unit (hydrocarbon desorption means, concentration determination means) 6 It is electrically connected to the. The engine control unit 60 controls the operation of the engine 1 by controlling the operation of various devices based on information from various sensors.

エンジンコントロールユニット60の入力側には、酸素濃度センサ13,31、吸気温度センサ14,38、スロットルポジションセンサ23,40、排気温度センサ32,33,34、NOxセンサ35,37、及びアクセルポジションセンサ等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、エンジンコントロールユニット60の出力側には、燃料噴射ノズル2、排気還流バルブ16,42、電子制御スロットルバルブ22,39、尿素水インジェクタ36及び警報装置50が電気的に接続されている。
On the input side of the engine control unit 60, oxygen concentration sensors 13, 31, intake temperature sensors 14, 38, throttle position sensors 23, 40, exhaust temperature sensors 32, 33, 34, NOx sensors 35, 37, and accelerator position sensor. Sensors such as these are electrically connected, and detection information from these various devices and various sensors is input.
On the other hand, on the output side of the engine control unit 60, the fuel injection nozzle 2, the exhaust gas recirculation valves 16, 42, the electronic control throttle valves 22, 39, the urea water injector 36, and the alarm device 50 are electrically connected.

そして、エンジンコントロールユニット60は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル2からのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の燃料噴射量、噴射時期と、排気還流バルブ16,42や電子制御スロットルバルブ22,39の開度と尿素水インジェクタ36からの尿素水の噴射量等を最適に制御し、エンジン1を高精度に制御する。
また、エンジンコントロールユニット60は、図示しない圧力センサにて検出されるディーゼルパティキュレートフィルタ26の上流と下流の排ガスの圧力より、圧力差を算出し所定圧力差となった場合や、運転者の操作によって図示しない強制再生ボタン等が操作された場合に、燃料噴射ノズル2からの燃料の噴射量や噴射時期を制御して、ディーゼルパティキュレートフィルタ26内に堆積した微粒子状物質を燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ再生処理を実施する。
The engine control unit 60 then determines the fuel injection amounts and injection timings of the pre-injection, main injection, and after-injection from the fuel injection nozzle 2 and the exhaust recirculation valves 16 and 42 and the electronically controlled throttle valve based on the detection values of the sensors. The opening degree of 22, 39 and the injection amount of urea water from the urea water injector 36 are optimally controlled, and the engine 1 is controlled with high accuracy.
The engine control unit 60 calculates a pressure difference from the pressure of exhaust gas upstream and downstream of the diesel particulate filter 26 detected by a pressure sensor (not shown), and when the pressure difference becomes a predetermined pressure difference, When a forced regeneration button (not shown) or the like is operated by the control, the diesel particulates which control the fuel injection amount and the injection timing from the fuel injection nozzle 2 and burn the particulate matter deposited in the diesel particulate filter 26 Perform filter regeneration processing.

更にエンジンコントロールユニット60は、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理時に、尿素水インジェクタ36より尿素水を噴射し、NOxセンサ35とNOxセンサ37の検出値に基づいて、選択還元型触媒28でのNOxの浄化効率であるNOx浄化効率を算出して、当該NOx浄化効率と尿素水の噴射量と排ガス温度に基づいて、尿素水の尿素の濃度、即ち尿素水濃度を算出する。そして、エンジンコントロールユニット60は、当該尿素水濃度に基づいて、使用している尿素水の尿素水濃度が規定の尿素水濃度であるか、否かを判定する尿素濃度判定を実施する。なお、尿素水濃度は、予め実験や解析等に基づいてNOx浄化効率と尿素水の噴射量と排ガス温度と尿素水濃度との関係をマップ化してエンジンコントロールユニット60に記憶させ、当該マップより算出される。   Further, the engine control unit 60 injects urea water from the urea water injector 36 during regeneration processing of the diesel particulate filter, and based on the detection values of the NOx sensor 35 and the NOx sensor 37, the NOx of the selective catalytic reduction catalyst 28 is reduced. The NOx purification efficiency which is the purification efficiency is calculated, and the urea concentration of the urea water, that is, the urea water concentration is calculated based on the NOx purification efficiency, the urea water injection amount and the exhaust gas temperature. Then, the engine control unit 60 performs urea concentration determination for determining whether or not the urea aqueous solution concentration being used is a prescribed urea aqueous solution concentration based on the urea aqueous solution concentration. The urea water concentration is calculated from the map by storing the relationship between the NOx purification efficiency, the urea water injection amount, the exhaust gas temperature, and the urea water concentration in the engine control unit 60 based on experiments and analysis in advance. Is done.

次に本発明に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット60での尿素濃度判定について説明する。
図2は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置のエンジンコントロールユニット60での尿素濃度判定の制御フローチャートである。
図2に示すように、ステップS10では、再生処理が開始されているか、否かを判別する。詳しくは、ディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理が開始されているか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)でディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理が開始されていれば、ステップS12に進む。また、判別結果が否(No)でディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理が開始されていなければ、本ルーチンをリターンする。
Next, urea concentration determination in the engine control unit 60 of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a control flowchart of urea concentration determination in the engine control unit 60 of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
As shown in FIG. 2, in step S10, it is determined whether or not the reproduction process is started. Specifically, it is determined whether or not the regeneration process of the diesel particulate filter 26 is started. If the determination result is true (Yes) and the regeneration process of the diesel particulate filter 26 is started, the process proceeds to step S12. If the determination result is NO (No) and the regeneration process of the diesel particulate filter 26 has not been started, the routine returns.

ステップS12では、排ガス温度が所定温度(例えば400℃)以上であるか、否かを判別する。詳しくは、排気温度センサ34にて検出されるディーゼルパティキュレートフィルタ26から排出される排ガスの温度に基づいて、尿素水インジェクタ36と選択還元型触媒28との間の排ガス温度を推定し、推定された当該排ガス温度が所定温度以上であるか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で推定された当該排ガス温度が所定温度以上であれば、ステップS14に進む。また、判別結果が否(No)で推定された当該排ガス温度が所定温度以上でなければ、本ルーチンをリターンする。なお、所定温度は、選択還元型触媒28に吸着した炭化水素(HC)を脱離可能な温度以上であって、且つ尿素水インジェクタ36より噴射される尿素水が加水分解されてアンモニアとなる温度以上に設定される。   In step S12, it is determined whether or not the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 400 ° C.). Specifically, the exhaust gas temperature between the urea water injector 36 and the selective reduction catalyst 28 is estimated and estimated based on the temperature of the exhaust gas discharged from the diesel particulate filter 26 detected by the exhaust gas temperature sensor 34. Whether the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature is determined. If the exhaust gas temperature estimated with the determination result being true (Yes) is equal to or higher than the predetermined temperature, the process proceeds to step S14. If the exhaust gas temperature estimated as a result of the determination is NO (No) is not equal to or higher than a predetermined temperature, this routine is returned. The predetermined temperature is equal to or higher than the temperature at which the hydrocarbon (HC) adsorbed on the selective reduction catalyst 28 can be desorbed, and the urea water injected from the urea water injector 36 is hydrolyzed to become ammonia. Set as above.

ステップS14では、所定時間経過したか、否かを判別する。詳しくは、ディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理が開始されており、排ガス温度が所定温度以上となってから、所定時間経過したか、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で所定時間経過していれば、ステップS16に進む。また、判別結果が否(No)で所定時間経過していなければ、本ルーチンをリターンする。なお、所定時間は、選択還元型触媒28に吸着されるHCの吸着量に基づいて、選択還元型触媒28に吸着したHCを完全に脱離することのできる時間以上に設定される。即ち、排ガス温度が所定温度以上となって、所定時間経過することで、選択還元型触媒28に吸着したHCを完全に脱離することができる。また、選択還元型触媒28に吸着されるHCの吸着量は、予め実験や解析等によって、ディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理のインターバルにおける排ガス温度が所定温度(例えば、200℃や300℃)以下である時間の累積値に対する選択還元型触媒28に吸着されるHCの吸着量を算出してマップ化して記憶しておき、当該マップと実際のディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理のインターバルにおける排ガス温度が所定温度以下である時間の累積値とに基づき、実際の選択還元型触媒28へのHCの吸着量が算出される。   In step S14, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. Specifically, it is determined whether or not the regeneration process of the diesel particulate filter 26 has been started and a predetermined time has elapsed after the exhaust gas temperature has become equal to or higher than the predetermined temperature. If the determination result is true (Yes) and a predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S16. If the determination result is NO (No) and the predetermined time has not elapsed, this routine is returned. The predetermined time is set to be equal to or longer than the time during which HC adsorbed on the selective reduction catalyst 28 can be completely desorbed based on the amount of HC adsorbed on the selective reduction catalyst 28. That is, HC adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst 28 can be completely desorbed when the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature and a predetermined time elapses. Further, the amount of HC adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst 28 is determined in advance through experiments, analyzes, etc., when the exhaust gas temperature in the regeneration processing interval of the diesel particulate filter 26 is below a predetermined temperature (for example, 200 ° C. or 300 ° C.). The amount of adsorption of HC adsorbed by the selective catalytic reduction catalyst 28 with respect to the accumulated value of time is calculated and stored as a map, and the exhaust gas temperature in the interval between the map and the actual regeneration process of the diesel particulate filter 26 is stored. The actual amount of HC adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst 28 is calculated based on the accumulated value of the time during which the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature.

ステップS16では、尿素水インジェクタ36から尿素水の噴射を開始する。即ち、尿素水インジェクタ36から尿素水を噴射して、尿素水が加水分解されて発生するアンモニアを選択還元型触媒28に供給し、選択還元型触媒28にてNOxの浄化を行う。そして、ステップS18に進む。
ステップS18では、NOxセンサ35及びNOxセンサ37にて、排ガス中のNOx濃度をそれぞれ検出する。そして、ステップS20に進む。
In step S16, urea water injection from the urea water injector 36 is started. That is, urea water is injected from the urea water injector 36, ammonia generated by hydrolysis of the urea water is supplied to the selective reduction catalyst 28, and NOx is purified by the selective reduction catalyst 28. Then, the process proceeds to step S18.
In step S18, the NOx sensor 35 and the NOx sensor 37 detect the NOx concentration in the exhaust gas. Then, the process proceeds to step S20.

ステップS20では、NOx浄化効率を算出する。詳しくは、NOxセンサ35にて検出されたNOx濃度からNOxセンサ37にて検出されたNOx濃度を減算して、NOx濃度差を算出する。そして、算出されたNOx濃度差をNOxセンサ35にて検出されたNOx濃度にて除算し、更に100を乗算してNOx浄化効率を算出する。そして、ステップS22に進む。   In step S20, NOx purification efficiency is calculated. More specifically, the NOx concentration difference is calculated by subtracting the NOx concentration detected by the NOx sensor 37 from the NOx concentration detected by the NOx sensor 35. Then, the calculated NOx concentration difference is divided by the NOx concentration detected by the NOx sensor 35 and further multiplied by 100 to calculate the NOx purification efficiency. Then, the process proceeds to step S22.

ステップS22では、尿素水濃度を算出する。詳しくは、ステップS20にて検出されたNOx浄化効率と、尿素水インジェクタ36からの総尿素水噴射量と、排ガス温度より尿素水インジェクタ36から噴射された尿素水の尿素の濃度である尿素水濃度を算出する。そして、ステップS24に進む。なお、ここでの尿素水濃度は、予め実験や解析等より、総尿素水噴射量と排ガス温度とを変数とした尿素水濃度とNOx浄化効率の関係をマップ化して記憶させ、当該マップに基づいて算出する。また、総尿素水噴射量とは、NOx浄化効率算出時に噴射された尿素水の積算値である。   In step S22, the urea water concentration is calculated. Specifically, the NOx purification efficiency detected in step S20, the total urea water injection amount from the urea water injector 36, and the urea water concentration that is the urea concentration of urea water injected from the urea water injector 36 from the exhaust gas temperature. Is calculated. Then, the process proceeds to step S24. Note that the urea water concentration here is preliminarily stored as a map of the relationship between the urea water concentration and the NOx purification efficiency with the total urea water injection amount and the exhaust gas temperature as variables, through experiments and analysis, and the like. To calculate. The total urea water injection amount is an integrated value of the urea water injected when calculating the NOx purification efficiency.

ステップS24では、尿素水が異常であるか、否かを判別する。詳しくは、ステップS22にて算出した尿素水濃度が規定値(例えば32.5%)未満か、否かを判別する。判別結果が真(Yes)で尿素水濃度が規定値(例えば32.5%)未満であれば、ステップS26に進む。また、判別結果が否(No)で尿素水濃度が規定値(例えば32.5%)未満でなければ、本ルーチンをリターンする。   In step S24, it is determined whether or not the urea water is abnormal. Specifically, it is determined whether or not the urea water concentration calculated in step S22 is less than a specified value (for example, 32.5%). If the determination result is true (Yes) and the urea water concentration is less than a specified value (for example, 32.5%), the process proceeds to step S26. If the determination result is NO (No) and the urea aqueous solution concentration is not less than a specified value (for example, 32.5%), this routine is returned.

ステップS26では、尿素水濃度が規定値未満である旨を警報装置50により運転者に警告する。そして、本ルーチンをリターンする。
このように本発明の内燃機関の排気浄化装置では、ディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理が開始され、排ガス温度が所定温度以上となってから、所定時間経過すると、尿素水インジェクタ36から尿素水を噴射して、尿素水が加水分解されて発生するアンモニアを選択還元型触媒28に供給し、選択還元型触媒28にてNOxの浄化を行う。そして、NOxセンサ35及びNOxセンサ37にて、排ガス中のNOx濃度をそれぞれ検出し、当該検出結果に基づいてNOx浄化効率を算出する。そして、当該NOx浄化効率より尿素水濃度を算出し、当該尿素水濃度が規定値(例えば32.5%)未満であると、尿素水濃度が規定値未満である旨を警報装置50により運転者に警告するようにしている。
In step S26, the warning device 50 warns the driver that the urea water concentration is less than the specified value. Then, this routine is returned.
As described above, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the regeneration process of the diesel particulate filter 26 is started and the exhaust gas temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the urea water is supplied from the urea water injector 36 when a predetermined time elapses. The ammonia generated by the injection and hydrolysis of the urea water is supplied to the selective reduction catalyst 28, and the selective reduction catalyst 28 purifies NOx. The NOx sensor 35 and the NOx sensor 37 respectively detect the NOx concentration in the exhaust gas, and calculate the NOx purification efficiency based on the detection result. Then, the urea water concentration is calculated from the NOx purification efficiency, and if the urea water concentration is less than a specified value (for example, 32.5%), the warning device 50 informs the driver that the urea water concentration is less than the specified value. I am trying to warn you.

尿素水の濃度判定前に、ディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理が開始され、所定温度以上の排ガス温度を所定時間維持することで、選択還元型触媒28に吸着している炭化水素(HC)を脱離することができる。
したがって、選択還元型触媒28にHCが吸着することによる窒素酸化物(NOx)の浄化効率の低下を防止することができる。
Before determining the concentration of urea water, the regeneration process of the diesel particulate filter 26 is started, and the exhaust gas temperature not lower than a predetermined temperature is maintained for a predetermined time, so that the hydrocarbon (HC) adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst 28 is removed. It can be detached.
Therefore, it is possible to prevent a reduction in nitrogen oxide (NOx) purification efficiency due to adsorption of HC to the selective reduction catalyst 28.

よって、尿素水の濃度判定時に、選択還元型触媒28でのNOxの浄化効率を安定させることができるので、精度良く尿素水の濃度を判定することができる。
また、所定時間を選択還元型浄化触媒28に吸着されているHCの吸着量に基づいて設定しているので、例えばHCの吸着量が多い場合にはディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理の時間を長くすることで、選択還元型浄化触媒28から確実にHCを脱離することができる。
Therefore, when the concentration of urea water is determined, the NOx purification efficiency of the selective catalytic reduction catalyst 28 can be stabilized, so that the concentration of urea water can be accurately determined.
Further, since the predetermined time is set based on the adsorption amount of HC adsorbed on the selective reduction purification catalyst 28, for example, when the adsorption amount of HC is large, the regeneration processing time of the diesel particulate filter 26 is set. By increasing the length, HC can be reliably desorbed from the selective reduction purification catalyst 28.

また、ディーゼルパティキュレートフィルタ26の再生処理中は、ディーゼルパティキュレートフィルタ26内の微粒子状物質(PM)を燃焼させるために排ガス温度が尿素水を加水分解してアンモニアの生成を開始する温度よりも高くなっている。
したがって、尿素水よりアンモニアが生成される量が多くなる、即ち、アンモニア生成率が高くなる。
Further, during the regeneration process of the diesel particulate filter 26, in order to burn the particulate matter (PM) in the diesel particulate filter 26, the exhaust gas temperature is higher than the temperature at which the urea water is hydrolyzed and generation of ammonia is started. It is high.
Therefore, the amount of ammonia produced is greater than that of urea water, that is, the ammonia production rate is increased.

よって、尿素水からのアンモニア生成率が高く、尿素水が加水分解されずに選択還元型触媒28より排出されることを抑制することができるので、NOxセンサ37にて選択還元型触媒28より排出されるNOxの排出量のみを正確に検出することができる。
また、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理中は、排ガス温度を高温としているためにNOxの排出量が多くなる。
Therefore, the ammonia production rate from the urea water is high, and it is possible to suppress the urea water from being discharged from the selective reduction catalyst 28 without being hydrolyzed, so that the NOx sensor 37 discharges from the selective reduction catalyst 28. Only the amount of NOx emitted can be detected accurately.
Further, during the regeneration process of the diesel particulate filter, the exhaust gas temperature is high, and thus the amount of NOx emission increases.

したがって、選択還元型触媒28に流入するNOxの流入量が多いので、選択還元型触媒28でのNOxの浄化効率の変化を容易に判定することができる。
よって、NOxセンサ35とNOxセンサ37の検出結果に基づいて、選択還元型触媒28でのNOxの浄化効率を算出して、当該浄化効率より尿素水の濃度を判定することで、精度良く尿素水の濃度を判定することができる。
Therefore, since the inflow amount of NOx flowing into the selective reduction catalyst 28 is large, it is possible to easily determine the change in the NOx purification efficiency in the selective reduction catalyst 28.
Therefore, by calculating the NOx purification efficiency of the selective reduction catalyst 28 based on the detection results of the NOx sensor 35 and the NOx sensor 37, and determining the concentration of the urea water from the purification efficiency, the urea water can be accurately obtained. Can be determined.

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、エンジン1を高圧排気還流通路15と低圧排気還流通路41等の排気を吸気に再循環させる排気再循環装置を備えているが、これに限定されるものではなく、もちろんそれらの排気再循環装置の一方のみを備える内燃機関、或いはいずれの排気再循環装置も備えない内燃機関にも適用可能であることはいうまでもない。
Although the description of the embodiment of the invention is finished as above, the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment.
In the above embodiment, the engine 1 is provided with the exhaust gas recirculation device that recirculates the exhaust of the high pressure exhaust gas recirculation passage 15 and the low pressure exhaust gas recirculation passage 41 to the intake air. Needless to say, the present invention is also applicable to an internal combustion engine having only one of the exhaust gas recirculation devices, or an internal combustion engine not equipped with any exhaust gas recirculation device.

1 エンジン(内燃機関)
26 ディーゼルパティキュレートフィルタ
28 選択還元型触媒
35 NOxセンサ(第1濃度検出手段)
36 尿素水インジェクタ(尿素水供給手段)
37 NOxセンサ(第2濃度検出手段)
60 エンジンコントロールユニット(炭化水素脱離手段、濃度判定手段)
1 engine (internal combustion engine)
26 Diesel particulate filter 28 Selective reduction catalyst 35 NOx sensor (first concentration detection means)
36 Urea water injector (urea water supply means)
37 NOx sensor (second concentration detection means)
60 Engine control unit (hydrocarbon desorption means, concentration determination means)

Claims (4)

内燃機関の排ガスに含まれる窒素酸化物を尿素水供給手段により供給される尿素水にて還元浄化する選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒に流入する前記窒素酸化物の濃度を検出する第1濃度検出手段と、
前記選択還元型触媒より流出する前記窒素酸化物の濃度を検出する第2濃度検出手段と、
前記選択還元型触媒に吸着した炭化水素の脱離処理を行う炭化水素脱離手段と、
前記炭化水素脱離手段による前記炭化水素の脱離処理の完了後に、前記第1濃度検出手段と前記第2濃度検出手段の検出結果に基づいて算出される前記窒素酸化物の浄化効率に基づき、前記尿素水の濃度を判定する濃度判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A selective reduction catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas of an internal combustion engine with urea water supplied by urea water supply means;
First concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrogen oxide flowing into the selective catalytic reduction catalyst;
Second concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrogen oxide flowing out from the selective catalytic reduction catalyst;
Hydrocarbon desorption means for desorbing hydrocarbons adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst;
After completion of the hydrocarbon desorption process by the hydrocarbon desorption means, based on the purification efficiency of the nitrogen oxides calculated based on the detection results of the first concentration detection means and the second concentration detection means, An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: concentration determination means for determining the concentration of the urea water.
前記炭化水素脱離手段は、前記選択還元型触媒に吸着されている前記炭化水素の吸着量に基づいて、前記炭化水素の脱離処理を行うことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the hydrocarbon desorption unit performs the hydrocarbon desorption process based on the adsorption amount of the hydrocarbon adsorbed on the selective catalytic reduction catalyst. Engine exhaust purification system. 前記尿素水供給手段の上流に、前記排ガス中の微粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタを備え、
ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理は、前記炭化水素の脱離処理を兼ねることを特徴とする、請求項1或いは2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
An upstream of the urea water supply means, comprising a diesel particulate filter that removes particulate matter in the exhaust gas,
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the regeneration process of the diesel particulate filter also serves as a desorption process of the hydrocarbon.
前記濃度判定手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの再生処理中であって、該再生処理の開始から所定時間経過後に前記尿素水の濃度判定を実施することを特徴とする、請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。   4. The concentration determination unit according to claim 3, wherein the concentration determination unit performs the concentration determination of the urea water during a regeneration process of the diesel particulate filter and after a predetermined time has elapsed since the start of the regeneration process. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
JP2012276988A 2012-12-19 2012-12-19 Exhaust purification device for internal combustion engine Pending JP2014118945A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012276988A JP2014118945A (en) 2012-12-19 2012-12-19 Exhaust purification device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012276988A JP2014118945A (en) 2012-12-19 2012-12-19 Exhaust purification device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014118945A true JP2014118945A (en) 2014-06-30

Family

ID=51173980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012276988A Pending JP2014118945A (en) 2012-12-19 2012-12-19 Exhaust purification device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014118945A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016142155A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005538291A (en) * 2002-09-05 2005-12-15 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー Exhaust mechanism for lean burn engine
JP2009041437A (en) * 2007-08-08 2009-02-26 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of compression ignition type internal combustion engine
JP2009079584A (en) * 2007-09-05 2009-04-16 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2009133285A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Denso Corp Nox sensor abnormality detection device and exhaust emission control system using it
JP2010116858A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Exhaust gas treatment device and exhaust gas treatment method
JP2010163967A (en) * 2009-01-15 2010-07-29 Toyota Motor Corp Exhaust gas control device of internal combustion engine
JP2010261328A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Hino Motors Ltd Method for detecting abnormality in reducing agent
JP2010261327A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Hino Motors Ltd Method for detecting abnormality in reducing agent

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005538291A (en) * 2002-09-05 2005-12-15 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー Exhaust mechanism for lean burn engine
JP2009041437A (en) * 2007-08-08 2009-02-26 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of compression ignition type internal combustion engine
JP2009079584A (en) * 2007-09-05 2009-04-16 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2009133285A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Denso Corp Nox sensor abnormality detection device and exhaust emission control system using it
JP2010116858A (en) * 2008-11-13 2010-05-27 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Exhaust gas treatment device and exhaust gas treatment method
JP2010163967A (en) * 2009-01-15 2010-07-29 Toyota Motor Corp Exhaust gas control device of internal combustion engine
JP2010261328A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Hino Motors Ltd Method for detecting abnormality in reducing agent
JP2010261327A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Hino Motors Ltd Method for detecting abnormality in reducing agent

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016142155A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 トヨタ自動車株式会社 Exhaust emission control device for internal combustion engine
CN105840282A (en) * 2015-01-30 2016-08-10 丰田自动车株式会社 Exhaust purifying apparatus for internal combustion engine
CN105840282B (en) * 2015-01-30 2018-09-07 丰田自动车株式会社 The emission-control equipment of internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3051089B1 (en) Exhaust purifying apparatus for internal combustion engine
WO2007026809A1 (en) Method for regenerating particulate filter
KR20060021301A (en) Exhaust purifying apparatus and exhaust purifying method for internal combustion engine
EP2940280B1 (en) Fuel-cetane-number estimation method and apparatus
JP6358191B2 (en) Control device for internal combustion engine
US20140208722A1 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
JP5338993B1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP5846300B2 (en) Control device for internal combustion engine
CN108571364B (en) Determination of Selective catalytic reduction efficiency
JP2010249076A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP5983937B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP6061078B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2007064182A (en) Exhaust emission control device
JP2007071142A (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP2013104346A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion device
JP5354214B2 (en) Catalyst deterioration judgment device
JP2014118945A (en) Exhaust purification device for internal combustion engine
JP4868908B2 (en) Control device for engine with selective reduction type NOx catalyst
JP6071636B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
US20190292961A1 (en) Method for estimating exhaust gas state of engine, method for determining abnormality of catalyst, and catalyst abnormality determination device for an engine
JP4893493B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2013227887A (en) Exhaust control device and method for internal combustion engine
JP2019116876A (en) Sensor diagnostic system
JP2017044147A (en) Poisoning determination device
JP6264554B2 (en) Exhaust purification system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160518

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160518

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160711

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161116