JP2015083783A - Ｓｃｒ触媒のｈｃ吸着被毒検出システム及びｓｃｒ触媒のｈｃ吸着被毒検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＣ濃度センサを使用することなく、内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒によるＳＣＲ触媒の劣化度合いを精度良く検出できるＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法を提供する。
【解決手段】ＳＣＲ触媒２３の触媒温度Ｔｃを指標する指標温度Ｔｇが予め設定された第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間にある場合に、尿素水の添加を停止して、上流側ＮＯｘ量Ｎｕと下流側ＮＯｘ量Ｎｄとの差Ｎｇが予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下となった場合に、尿素水の添加を再開し、設定時間ｔ１を経過した後に、下流側ＮＯｘ量（アンモニアも含む）Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超える場合は、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、そうでない場合は、ＨＣ吸着被毒をしていないと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒の検出精度を向上させることができるＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法に関する。

一般に、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ低減触媒の１つとして、尿素系の選択還元型触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）がある。このＳＣＲ触媒では、ＳＣＲ触媒の上流側で排気ガス中に尿素（（ＮＨ₂）₂ＣＯ）を供給し、この尿素を加水分解してアンモニア（ＮＨ₃）を生成してＳＣＲ触媒に吸着保持させ、この吸着保持したアンモニアとＳＣＲ触媒を通過する排気ガスに含有されているＮＯｘを反応させることで、ＮＯｘを還元して水（Ｈ₂Ｏ）と窒素（Ｎ₂）にしている。

このＳＣＲ触媒は、ゼオライト系触媒、特に、Ｆｅ−ゼオライト触媒が実用化され、酸化触媒と尿素水添加システムとＳＣＲ触媒の組み合わせでのディーゼル後処理システムが実用化されている。しかしながら、このＳＣＲ触媒に排気ガス中のＨＣが吸着すると、尿素から生成した還元剤であるアンモニアのＳＣＲ触媒への吸着ができなくなり、ＮＯｘ浄化性能が低下するというＨＣ吸着被毒の問題がある（図３参照）。

ＳＣＲ触媒の上流側に酸化触媒を配置し、この酸化触媒がＨＣ酸化活性を示す温度以上であれば、この酸化触媒で排気ガス中のＨＣは酸化除去されるため、ＳＣＲ触媒にＨＣが流入しないのでＨＣ吸着被毒は起こらない。

しかしながら、エンジンがアイドル条件等で、排気ガスの温度が低温度である状態が長時間続いた場合は、排気ガス中のＨＣが酸化触媒やＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）で浄化されず、ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒で劣化してしまう場合がある。

そのため、ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を適切に精度よく検出して、ＳＣＲ触媒に吸着したＨＣが脱離する温度以上にＳＣＲ触媒を昇温することにより、ＨＣを脱離させる処理であるＨＣ吸着被毒回復処理を実施する必要がある。

この問題に関連して、エンジン運転条件等から求めたエンジン排出ＨＣ量と排気管噴射燃料量と酸化触媒（ＤＯＣ）のＨＣ酸化速度からＳＣＲ触媒へのＨＣ流入量を推定したり、あるいは、ＳＣＲ触媒の上流のＨＣ濃度センサによるＨＣ測定濃度と吸入空気量等により求めた排気ガス量からＳＣＲ触媒へのＨＣ付着量を推定したりすることで、ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出し、推定されたＨＣ付着量が許容付着量を超えた場合に、ＨＣ吸着被毒と判定して、ＳＣＲ触媒温度を昇温してＨＣ脱離処理を行いＨＣ被毒再生を図る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この検出方法では、ＳＣＲ触媒へのＨＣ流入量を検出するために、エンジン運転条件等からＳＣＲ触媒へのＨＣ流入量を推定したり、あるいは、新規にＳＣＲ触媒の上流側にＨＣ濃度センサを配設したりする必要がある。

エンジン運転条件等からＨＣ流入量を推定する場合は、エンジンのアイドル条件等では、ＨＣ排出量の変動が比較的大きく精度良く求めることが困難であり、更に、上流の酸化触媒でのＨＣ酸化速度も特に低温の排気ガスの条件下では、温度、排気ガス流量、ガス組成等が変動するため、正確に求めることは困難であり、ＳＣＲ触媒へのＨＣ流入量を精度よく推定することは困難である。

一方、ＨＣ濃度センサを配設する場合は、現状の排ガス測定用ＨＣ濃度センサでは十分な検出精度を得ることが難しい上に、新たにＨＣ濃度センサを必要とするためコストアップとなるという問題がある。

さらに、精度良くＳＣＲ触媒へのＨＣ流入量を精度よく推定できたとしても、排気ガス中のＨＣは単一成分ではなく、多成分ＨＣにより構成され、また、ＨＣの構成割合も各種条件により大きく変動する。その上、ＨＣ種が異なれば、ＳＣＲ触媒への付着及び吸着特性、脱離特性が異なり、分子量が大きいＨＣ種程ＳＣＲ触媒への付着量が大きく、また、アンモニア吸着阻害の影響が大きい傾向があるなど、ＨＣ吸着被毒への影響度合いも異なる（図４、図５参照、ＨＣ種２の分子量＞ＨＣ種１の分子量）。従って、上記の検出方法では、ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を適切に検出することは難しいという問題がある。

特開２００９−４１４３７号公報

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ＨＣ濃度センサを使用することなく、内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒による劣化度合いを精度良く検出できるＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システムは、内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出システムにおいて、前記排気通路に上流側から順に、上流側ＮＯｘ量検出装置、尿素水添加装置、前記ＳＣＲ触媒、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持つ下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置を配設して、前記ＳＣＲ触媒の触媒温度を指標する指標温度を検出する温度検出装置を設けると共に、さらに、前記尿素水添加装置の制御と前記ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒判定を行う制御装置を設け、該制御装置が、前記温度検出装置が検出した指標温度が予め設定された第１設定温度と第２設定温度の間にある場合に、前記ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出制御を行うと共に、このＨＣ吸着被毒検出制御では、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止する制御を行い、この尿素水の添加を停止した後に、前記上流側ＮＯｘ量検出装置が検出した上流側ＮＯｘ量と前記下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置が検出した下流側ＮＯｘ量との差が予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値以下となった場合に、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を再開する制御を行い、この尿素水の添加を再開して予め設定された設定時間を経過した後に、前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えるか否かを判定し、前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えている場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量以下である場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていないと判定する制御を行うように構成される。

このＳＣＲ触媒の触媒温度を指標する指標温度を検出する温度検出装置とは、ＳＣＲ触媒に温度センサを設けて直接ＳＣＲ触媒の触媒温度を測定する場合には、この温度センサが温度検出装置となり、この温度センサで検出された触媒温度がＳＣＲ触媒の温度を指標する温度となるが、一般的には、触媒温度を直接測定することは困難であり、ＳＣＲ触媒に流入する排気ガスの温度で代用することが多い、この場合は、ＳＣＲ触媒の触媒温度を指標する指標温度は、排気ガスの温度であり、この排気ガスの温度を検出する温度センサが温度検出装置となる。

また、アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置とは、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持つ検出センサであり、ＮＯｘのみではなく、アンモニアに対しても検出感度を持つため（図６参照）、このアンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置が検出する下流側ＮＯｘ量としては、アンモニアスリップに対応する量が含まれ、ＳＣＲ触媒出口のＮＯｘ量とアンモニア量の合計として検出されることになる。このアンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置を用いることにより、ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒の判定をより精度良く行うことができる。

次に、上記のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法における、ＨＣ吸着被毒検出の原理について説明する。

ＳＣＲ触媒の触媒温度が一定範囲の温度域にある場合に、尿素水の添加を停止すると、ＳＣＲ触媒に吸着保持されていたアンモニア（ＮＨ₃）がＳＣＲ触媒を通過する排気ガスのＮＯｘ浄化に使われ、やがて、ＳＣＲ触媒に吸着保持されていたアンモニアが少なくなり、ＮＯｘ浄化が殆ど起こらなくなる。そのため、ＳＣＲ触媒入口の上流側ＮＯｘ量と出口側の下流側ＮＯｘ量がほぼ等しくなる。つまり、上流側ＮＯｘ量と下流側ＮＯｘ量との差が予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値以下となる。

この状況下で、尿素水の添加を再開すると、ＳＣＲ触媒へのアンモニアの供給が再開されるが、ＳＣＲ触媒にはアンモニアが殆ど吸着していないため、ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていない場合には、ＳＣＲ触媒にアンモニアが吸着していき、ＮＯｘ浄化反応が進行し、アンモニアスリップも起こらず、排気ガスのＮＯｘが低減されるため、下流側ＮＯｘ量が上流側ＮＯｘ量以下となる。一方、ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしている場合には、ＳＣＲ触媒にアンモニアが殆ど吸着しないため、ＮＯｘ浄化反応が進行せず、アンモニアスリップが発生し、排気ガスのＮＯｘも低減されない。そのため、下流側ＮＯｘ量が上流側ＮＯｘ量を超える。従って、上記により、ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしているか否かを判定できる。

また、上記の目的を達成するための本発明のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法は、内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出方法において、前記排気通路に上流側から順に、上流側ＮＯｘ量検出装置、尿素水添加装置、前記ＳＣＲ触媒、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持つ下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置を配設して、前記ＳＣＲ触媒の触媒温度を指標する指標温度を検出する温度検出装置を設け、前記温度検出装置が検出した指標温度が予め設定された第１設定温度と第２設定温度の間にある場合に、前記ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出を行うと共に、このＨＣ吸着被毒検出では、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止し、この尿素水の添加を停止した後に、前記上流側ＮＯｘ量検出装置が検出した上流側ＮＯｘ量と前記下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置が検出した下流側ＮＯｘ量との差が予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値以下となった場合に、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を再開し、この尿素水の添加を再開して予め設定された設定時間を経過した後に、前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えるか否かを判定し、前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えている場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量以下である場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていないと判定することを特徴とする方法である。

この方法によれば、上記のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システムと同様な効果を奏することができる。

本発明のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法によれば、ＨＣ濃度センサを使用することなく、内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒による劣化度合いを精度良く検出できる。特に、ＨＣ濃度センサを排気通路に別途配設する必要がないためコストアップを抑制することができる。

本発明に係る実施の形態のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システムの構成の一例を示す図である。 本発明に係る実施の形態のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法の制御フローの一例を示す図である。 ＳＣＲ触媒のＮＨ₃吸着量とＮＯｘ浄化率の関係を示す図である。 ＳＣＲ触媒のＨＣ種によるＨＣ吸着量の違いを示す図である。 ＳＣＲ触媒へのＨＣ種によるＮＨ₃吸着への影響の違いを示す図である。 ＮＯｘセンサにおけるＮＯｘ、ＮＨ₃の感度をイメージ的に示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、エンジン（内燃機関）１０の排気通路１１に排気ガス後処理装置２０が設けられて、排気ガス浄化システム２が構成されている。この排気ガス後処理装置２０には、排気ガスＧの流れで上流側より順に、酸化触媒（以下ＤＯＣ）２１、ＰＭ捕集フィルター（以下ＤＰＦ）２２、尿素水インジェクタ（尿素水添加装置）３１、ＳＣＲ触媒２３、アンモニア（ＮＨ₃）スリップ触媒２４が配設され、ＤＰＦ２２でＰＭを、ＳＣＲ触媒２３でＮＯｘをそれぞれ浄化処理している。

このＤＯＣ２１は、未燃ＨＣ、ＣＯを酸化除去するのみでなく、ＤＰＦ２２に堆積したＰＭを再生処理するときに、エンジン１０の燃料噴射制御等で増量した排気ガス中のＨＣを酸化することにより、ＤＰＦ２２を再生可能温度まで昇温する役割も担っている。また、ＤＰＦ２２は、酸化触媒をコートしたものでも良く、酸化触媒付きとすることでＰＭの燃焼温度を低下させたり、再生時のＣＯ、ＨＣスリップを防止したりする効果が得られる。

また、ＳＣＲ触媒２３は、Ｆｅゼオライト等のゼオライト触媒が実用化されており、尿素が加水分解して生成するアンモニアを吸着保持する特性を有しているが、ゼオライトＳＣＲ触媒へのＨＣ吸着が起こるとアンモニア吸着が阻害され、これによりＮＯｘ浄化性能が低下するＨＣ吸着被毒が発生する。なお、このＨＣ吸着被毒は、吸着ＨＣがＳＣＲ触媒２３から離脱する温度以上にＳＣＲ触媒２３の温度を上げることにより、ＨＣ吸着被毒を解消することができ、再生処理することが可能である。

更に、各種のセンサとして、ＤＰＦ２２と尿素水インジェクタ（尿素水添加装置）３１の間に、ＳＣＲ触媒２３に流入する排気ガスＧのＮＯｘ量Ｎｕを検出する上流側ＮＯｘ量センサ（上流側ＮＯｘ量検出装置）３０が、尿素水インジェクタ（尿素水添加装置）３１とＳＣＲ触媒２３の間に、ＳＣＲ触媒２３に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇを検出する温度センサ（温度検出装置）３２が、ＳＣＲ触媒２３とＮＨ₃スリップ触媒２４の間に、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持ち、ＳＣＲ触媒２３より流出した排気ガスＧのＮＯｘ量Ｎｄを検出する下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量センサ（下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置）３３がそれぞれ配設される。

このアンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３は、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持つ検出センサであり、図６に例示するように、ＮＯｘのみではなく、アンモニアに対しても検出感度を持つ。そのため、このアンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置が検出する下流側ＮＯｘ量としては、アンモニアスリップに対応する量が含まれ、ＳＣＲ触媒出口のＮＯｘ量とアンモニア量の合計として検出される。

つまり、排気通路１１に上流側から順に、上流側ＮＯｘ量センサ３０、尿素水インジェクタ３１、ＳＣＲ触媒２３、下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３を配設して、ＳＣＲ触媒２３の温度を指標する温度センサ３２が設けられて構成される。

なお、ＳＣＲ触媒２３に温度センサを設けて直接ＳＣＲ触媒２３の温度Ｔｃを測定する場合には、この温度センサが温度検出装置となり、この温度センサで検出された温度がＳＣＲ触媒２３の温度Ｔｃを指標する温度となるが、一般的には、ＳＣＲ触媒２３の温度Ｔｃを直接測定することは困難であるので、ここでは、ＳＣＲ触媒２３の温度Ｔｃを指標する指標温度Ｔａとして、温度センサ（温度検出装置）３２で検出したＳＣＲ触媒２３に流入する排気ガスＧの温度Ｔｇを採用する。

また、尿素水インジェクタ３１の動作制御とＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒判定を行う制御装置４１が設けられる。この制御装置４１は、通常は、エンジン１０の全般の制御やエンジン１０を搭載した車両の全般の制御を行う全体システム制御装置４０に組み込まれて構成される。

本発明に係るＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒検出システム１では、この制御装置４１が、温度センサ３２が検出した温度Ｔｇが予め設定された第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間にある場合に、ＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出制御を行うように構成される。この第１設定温度Ｔ１は尿素水加水分解が進行する下限温度に設定され、第２設定温度Ｔ２はＳＣＲ触媒２３に吸着したＨＣの脱離が起こらず、ＮＯｘ浄化反応速度が一定以下である温度に設定される。

このＨＣ吸着被毒検出制御では、尿素水インジェクタ３１からの尿素水の添加を停止する制御を行い、この尿素水の添加を停止した後に、上流側ＮＯｘ量センサ３０が検出した上流側ＮＯｘ量Ｎｕと下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３が検出した下流側ＮＯｘ量（アンモニアも含む）Ｎｄとの差Ｎｇ（＝Ｎｕ−Ｎｄ）が予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下となって、ＮＯｘ吸着が飽和になっている場合に、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を再開する制御を行い、この尿素水の添加を再開して予め設定された設定時間ｔ１を経過した後に、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超えるか否かを判定し、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超えている場合は、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕ以下である場合は、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていないと判定する制御を行うように構成される。

次に、このＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム１におけるＨＣ吸着被毒検出方法について、図２に示す制御フローの一例を参照しながら説明する。このＨＣ吸着被毒検出は、定期的に常時実施する必要はなく、ＳＣＲ触媒２３の上流側の排気通路１１に配設したＤＯＣ２１又はＤＰＦ２２がＨＣ浄化性能を示さない低温の排気ガス条件下で、一定の時間が積算され、ＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒の影響が一定レベル以上になりうる場合に実施するのが望ましい。

この図２の制御フローは、ＨＣ吸着被毒検出を行うとの判断が上級の制御フローで下された場合に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、尿素水インジェクタ３１の動作制御とＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒判定、必要に応じてＨＣ吸着被毒回復処理を実施して、上級の制御フローに戻り、これを繰り返し、また、エンジン１０が運転停止になったりすると、割り込みにより、上級の制御フローに戻り、上級の制御フローの終了とともに終了するものとして示してある。

この図２の制御フローが上級の制御フローから呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で、ＳＣＲ触媒２３の触媒温度Ｔｃを指標する指標温度Ｔａを検出する。ここでは、温度センサ３２の検出値である排気ガスＧの温度Ｔｇを指標温度Ｔａとする。

次のステップＳ１２で、指標温度Ｔａが、第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間にあるか否かを判定する。言い換えれば、第１設定温度Ｔ１より高く、且つ、第２設定温度Ｔ２未満の予め設定した設定温度域（Ｔ１＜Ｔａ＜Ｔ２）にあるかどうかを判定する。この判定で、指標温度Ｔａが温度域にない場合（ＮＯ）は、予め設定した制御時間を経過した後ステップＳ１１に戻り、何回か繰り返したら、ＨＣ吸着被毒判定を実施できないとして、リターンに行き、上級フローに戻る。

一方、ステップＳ１２の判定で、指標温度Ｔａが設定温度域にある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１３に進み、尿素水インジェクタ３１からの尿素水の添加を停止した後、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４で、上流側ＮＯｘ量センサ３０で上流側ＮＯｘ量Ｎｕを、下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３で下流側ＮＯｘ量（アンモニアも含む）Ｎｄをそれぞれ検出して、この差Ｎｇ（＝Ｎｕ−Ｎｄ）を算出した後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５で、差Ｎｇが、予め実験等により設定されているＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下となったかどうかを判定する。この判定で、差Ｎｇが、ＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１より大きい場合（ＮＯ）は、ステップＳ１４に戻り、差Ｎｇが、ＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下となるまで、ステップＳ１４〜ステップＳ１５を繰り返す。

つまり、尿素水の添加を停止することで、ＳＣＲ触媒２３に吸着保持されていたアンモニアがＳＣＲ触媒２３を通過する排気ガスＧのＮＯｘ浄化に使われるので、時間が経過すると、ＳＣＲ触媒２３に吸着保持されていたアンモニアが少なくなり、ＮＯｘ浄化が殆ど起こらなくなる。この状態になったことを検出するため、ＳＣＲ触媒２３における入口側の上流側ＮＯｘ量Ｎｕと出口側の下流側ＮＯｘ量Ｎｄとがほぼ等しくなり、ＮＯｘ量の差Ｎｇが予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下なったかどうかを判定する。

ステップＳ１５の判定で、差Ｎｇが、ＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下である場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１６に進み、尿素水インジェクタ３１からの尿素水の添加を再開して、予め実験等により設定されている設定時間ｔ１を経過した後に、ステップＳ１７に進む。この状況下では、尿素水の添加を再開して、ＳＣＲ触媒２３へのアンモニアの供給を再開しても、ＳＣＲ触媒２３にはアンモニアが殆ど吸着していない状態になっている。

ステップＳ１７では、ステップＳ１４と同様に、上流側ＮＯｘ量Ｎｕと下流側ＮＯｘ量Ｎｄを検出して、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超えているかどうかを判定する。ステップＳ１８で、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超える場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１９に進み、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていると判定する。つまり、設定時間ｔ１が経過すると、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしている場合には、ＳＣＲ触媒２３にアンモニアが殆ど吸着しないため、ＮＯｘ浄化反応が進行せず、アンモニアスリップが発生し、排気ガスＧのＮＯｘも低減されない。その結果、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超える。

また、ステップＳ１８で、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕ以下である場合（ＮＯ）は、ステップＳ２１に進み、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒していないと判定する。つまり、設定時間ｔ１が経過すると、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていない場合には、ＳＣＲ触媒２３にアンモニアが吸着していき、ＮＯｘ浄化反応が進行し、アンモニアスリップも起こらず、排気ガスＧのＮＯｘが低減される。その結果、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕ以下となる。

なお、図６に示すように、アンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３がＮＯｘのみではなく、アンモニアに対しても検出感度を持つのでアンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３が検出する下流側ＮＯｘ量Ｎｄには、ＮＯｘの分のみならずアンモニアに反応した分も含まれる。そのため、アンモニアスリップが生じると、ＳＣＲ触媒２３出口のＮＯｘ量とアンモニアスリップに対応する量の合計で検出される下流側ＮＯｘ量ＮｄがＳＣＲ触媒２３入口のＮＯｘ量で検出される上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超えるので、より明確に判断することができる。したがって、このアンモニア成分にも反応するアンモニア対応型ＮＯｘ量センサ３３の採用で、ＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒の検出精度を向上させることができる。

このステップＳ１９の判定後は、ステップＳ２０に進み、ＳＣＲ触媒２３を昇温してＨＣ脱離処理する再生処理をすることにより、ＨＣ吸着被毒を解消する。このＨＣ吸着被毒回復処理を実施した後、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。また、ステップ２２の判定の後は、リターンに行き、上級の制御フローに戻る。上級の制御フローに戻っている間で、エンジン１０が運転停止した場合は、この上級の制御フローの終了と共に、この制御フローを終了する。また、この図２の制御フローの途中で、エンジン１０が運転停止した場合は、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、この上級の制御フローの終了と共に、この制御フローを終了する。

この制御により、上記のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム１における、ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法において、温度センサ３２が検出した指標温度Ｔａが予め設定された第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２の間にある場合に、ＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出を行うことができる。

そして、このＨＣ吸着被毒検出では、尿素水インジェクタ３１からの尿素水の添加を停止し、この尿素水の添加を停止した後に、上流側ＮＯｘ量センサ３０が検出した上流側ＮＯｘ量Ｎｕと下流側アンモニア対応ＮＯｘ量センサ３３が検出した下流側ＮＯｘ量Ｎｄとの差Ｎｇが予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値Ｎ１以下となった場合に、尿素水インジェクタ３１からの尿素水の添加を再開し、この尿素水の添加を再開して予め設定された設定時間ｔ１を経過した後に、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超えるか否かを判定し、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕを超えている場合は、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、下流側ＮＯｘ量Ｎｄが上流側ＮＯｘ量Ｎｕ以下である場合は、ＳＣＲ触媒２３がＨＣ吸着被毒をしていないと判定することができる。

上記のＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム１及びＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法によれば、ＨＣ濃度センサを使用することなく、エンジン１０の排気通路１１に設けたＳＣＲ触媒２３のＨＣ吸着被毒による劣化度合いを精度良く検出できる。特に、ＨＣ濃度センサを排気通路１１に別途配設する必要がないためコストアップを抑制することができる。

１ ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム
２ 排気ガス浄化システム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ 排気通路
２０ 排気ガス後処理装置
２１ 酸化触媒（ＤＯＣ）
２２ ＰＭ捕集フィルター（ＤＰＦ）
２３ ＳＣＲ触媒
２４ ＮＨ₃スリップ触媒
３０ 上流側ＮＯｘ量センサ（上流側ＮＯｘ量検出装置）
３１ 尿素水インジェクタ（尿素水添加装置）
３２ 温度センサ（温度検出装置）
３３ 下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量センサ（下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置）
４０ 全体システム制御装置
４１ 制御装置
Ｎ１ ＮＯｘ浄化終了閾値
Ｎｄ 下流側ＮＯｘ量
Ｎｇ 上流側ＮＯｘ量と下流側ＮＯｘ量の差
Ｎｕ 上流側ＮＯｘ量
Ｔ１ 第１設定温度
Ｔ２ 第２設定温度
Ｔａ 指標温度
Ｔｃ ＳＣＲ触媒の触媒温度
Ｔｇ 排気ガスの温度
ｔ１ 設定時間

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出システムにおいて、
   前記排気通路に上流側から順に、上流側ＮＯｘ量検出装置、尿素水添加装置、前記ＳＣＲ触媒、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持つ下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置を配設して、前記ＳＣＲ触媒の触媒温度を指標する指標温度を検出する温度検出装置を設けると共に、
   さらに、前記尿素水添加装置の制御と前記ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒判定を行う制御装置を設け、
   該制御装置が、
   前記温度検出装置が検出した指標温度が予め設定された第１設定温度と第２設定温度の間にある場合に、前記ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出制御を行うと共に、
   このＨＣ吸着被毒検出制御では、
   前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止する制御を行い、
   この尿素水の添加を停止した後に、前記上流側ＮＯｘ量検出装置が検出した上流側ＮＯｘ量と前記下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置が検出した下流側ＮＯｘ量との差が予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値以下となった場合に、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を再開する制御を行い、
   この尿素水の添加を再開して予め設定された設定時間を経過した後に、
   前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えるか否かを判定し、
   前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えている場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、
   前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量以下である場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていないと判定する制御を行うように構成したことを特徴とするＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出システム。
2. 内燃機関の排気通路に設けたＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出方法において、
   前記排気通路に上流側から順に、上流側ＮＯｘ量検出装置、尿素水添加装置、前記ＳＣＲ触媒、ＮＯｘとアンモニアの両方に対して検出感度を持つ下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置を配設して、前記ＳＣＲ触媒の触媒温度を指標する指標温度を検出する温度検出装置を設け、
   前記温度検出装置が検出した指標温度が予め設定された第１設定温度と第２設定温度の間にある場合に、前記ＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒を検出するＨＣ吸着被毒検出を行うと共に、
   このＨＣ吸着被毒検出では、
   前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を停止し、
   この尿素水の添加を停止した後に、前記上流側ＮＯｘ量検出装置が検出した上流側ＮＯｘ量と前記下流側アンモニア対応型ＮＯｘ量検出装置が検出した下流側ＮＯｘ量との差が予め設定されたＮＯｘ浄化終了閾値以下となった場合に、前記尿素水添加装置からの尿素水の添加を再開し、
   この尿素水の添加を再開して予め設定された設定時間を経過した後に、
   前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えるか否かを判定し、
   前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量を超えている場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていると判定し、
   前記下流側ＮＯｘ量が前記上流側ＮＯｘ量以下である場合は、前記ＳＣＲ触媒がＨＣ吸着被毒をしていないと判定することを特徴とするＳＣＲ触媒のＨＣ吸着被毒検出方法。

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