JP2018178774A - Exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system.
従来、NOx触媒に流入する炭化水素の量に基づき、NOx触媒に被毒した被毒物質の量である被毒量を推定する排気浄化システムが知られている。例えば特許文献1の排気浄化システムでは、排気の温度が高いときほど、NOx触媒に流入する排気に含まれる被毒性炭化水素の被毒割合が高いものとして、NOx触媒への被毒物質の被毒量を推定している。
2. Description of the Related Art An exhaust gas purification system is known which estimates a poisoning amount, which is the amount of poisoned substance poisoned to the NOx catalyst, based on the amount of hydrocarbons flowing into the NOx catalyst. For example, in the exhaust gas purification system of
ところで、NOx触媒に流入する排気には、炭化水素の他にも窒素酸化物や硫黄酸化物等、様々な被毒物質が含まれている。特許文献1の排気浄化システムでは、NOx触媒に流入する炭化水素のみの量に基づき、他の被毒物質と独立して被毒量を推定している。そのため、特許文献1の排気浄化システムでは、実際にNOx触媒に被毒している様々な被毒物質の量を正確に推定するのは困難である。これにより、NOx触媒の被毒量を低減する再生制御を過剰に行うことによる燃費の悪化や、再生不足によるNOx触媒の性能の低下を招くおそれがある。
By the way, the exhaust flowing into the NOx catalyst contains various poisoning substances such as nitrogen oxides and sulfur oxides in addition to hydrocarbons. In the exhaust gas purification system of
本発明の目的は、NOx触媒への被毒物質の被毒量を高精度に推定可能な排気浄化システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system capable of accurately estimating the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst.
本発明は、内燃機関(10)からの排気を浄化する排気浄化システム(1)であって、NOx触媒(21)と炭化水素供給部(31)と被毒量推定部(41)とを備えている。
NOx触媒は、内燃機関の排気通路(12)に設けられる。
炭化水素供給部は、NOx触媒に炭化水素を供給する。
被毒量推定部は、NOx触媒に流入する排気の温度および流量、ならびに、NOx触媒に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質のうち排気に含まれる2種類以上の被毒物質の濃度に基づき、NOx触媒に被毒した被毒物質の量である被毒量を推定する。そのため、被毒量推定部は、NOx触媒への被毒物質の被毒量を高精度に推定することができる。
The present invention is an exhaust gas purification system (1) for purifying exhaust gas from an internal combustion engine (10), comprising a NOx catalyst (21), a hydrocarbon supply unit (31), and a poisoning amount estimation unit (41) ing.
The NOx catalyst is provided in the exhaust passage (12) of the internal combustion engine.
The hydrocarbon supply unit supplies hydrocarbons to the NOx catalyst.
The poisoning amount estimating unit includes two or more types of poisoning substances contained in the exhaust gas among the poisoning substances that are poisoning substances that cause poisoning by adsorbing to the NOx catalyst. Based on the concentration of the substance, the poisoning amount which is the amount of poisoning substance poisoned to the NOx catalyst is estimated. Therefore, the poisoning amount estimating unit can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst with high accuracy.
以下、本発明の複数の実施形態による排気浄化システムを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。
(第1実施形態)
第1実施形態による排気浄化システムを図1に示す。
排気浄化システム1は、図示しない車両に設けられ、車両の内燃機関(以下、「エンジン」という)10から排出される排気を浄化するのに用いられる。
Hereinafter, exhaust purification systems according to a plurality of embodiments of the present invention will be described based on the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a substantially the same structure site | part in several embodiment, and description is abbreviate | omitted. In addition, substantially the same components in the plurality of embodiments exhibit the same or similar effects.
First Embodiment
An exhaust gas purification system according to a first embodiment is shown in FIG.
The exhaust
車両は、エンジン10、燃料タンク2、吸気通路11、排気通路12、燃料噴射弁30、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)40等を備えている。
燃料タンク2には、燃料としての軽油が貯留されている。燃料噴射弁30は、エンジン10に設けられている。燃料噴射弁30は、燃料タンク2に貯留された軽油をエンジン10の燃焼室に噴射供給する。すなわち、本実施形態では、エンジン10は、ディーゼルエンジンである。
The vehicle includes an
In the
吸気通路11は、一端が大気に開放され、他端がエンジン10に接続するよう設けられている。吸気通路11は、吸気をエンジン10に導く。排気通路12は、一端がエンジン10に接続し、他端が大気に開放されている。排気通路12は、エンジン10の燃焼室で燃料が燃焼することで生じた排気をエンジン10から大気側へ導く。
The
吸気通路11には、図示しないスロットルバルブが設けられている。スロットルバルブは、吸気通路11を開閉し、吸気通路11を流れる吸気の量、すなわち、吸気量を制御可能である。
The
ECU40は、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROM、RAM、EEPROM、入出力手段としてのI/O等を有する小型のコンピュータである。ECU40は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ROM等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、ECU40は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
The
ECU40は、各種センサからの信号等の情報に基づき、スロットルバルブ、燃料噴射弁30等の作動を制御可能である。
ECU40は、スロットルバルブの作動を制御することにより、エンジン10に供給される吸気の量を制御可能である。また、ECU40は、燃料噴射弁30の作動を制御することにより、エンジン10の燃焼室に噴射供給される燃料の量を制御可能である。
The
The ECU 40 can control the amount of intake air supplied to the
排気浄化システム1は、NOx触媒21、炭化水素供給部31、被毒量推定部41、再生制御部42、NOx濃度取得部43、温度センサ51、流量センサ52、濃度センサ53等を備えている。
NOx触媒21は、排気通路12に設けられている。NOx触媒21は、例えばアルミナ等からなる担体、および、担体に担持された金属触媒を有している。例えば金属触媒は、Ag2O(酸化銀)が挙げられる。金属触媒は、微粒粉の状態で担体の表面に設けられている。NOx触媒21は、排気通路12を流れる排気に含まれるNOx(窒素酸化物)を還元し浄化可能である。
The
The
炭化水素供給部31は、排気通路12においてエンジン10とNOx触媒21との間、すなわち、NOx触媒21に対し排気流れの上流側に設けられている。炭化水素供給部31は、燃料タンク2に貯留された燃料、すなわち、炭化水素(HC)を排気通路12に噴射しNOx触媒21に供給可能である。
The
炭化水素供給部31からNOx触媒21に供給された炭化水素は、還元剤として働き、NOx触媒21によるNOxの浄化作用を促進する。ECU40は、炭化水素供給部31の作動を制御することにより、NOx触媒21に供給される炭化水素の量を制御可能である。
The hydrocarbon supplied from the
図2(A)に示すように、NOx触媒21の初期状態においては、触媒(Cat.)のサイトには、物質が吸着しておらず空の状態である。NOx触媒21による排気の浄化が開始され、所定期間経過すると、触媒のサイトには、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、硫黄(S)等、触媒に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質が吸着した状態となる(図2(B)参照)。図3(A)に示すように、NOx触媒21の被毒後、触媒のサイトが炭化水素やその他の物質により埋まることで、NOx触媒21の性能が大きく低下する。
As shown in FIG. 2A, in the initial state of the
また、図4(A)に示すように、触媒活性の無い低温時には、触媒のサイトに窒素酸化物(NOx)が吸着(吸蔵)される。そのため、触媒が初期の状態であっても、触媒のサイトには、ある程度の窒素酸化物が吸着した状態となることがある。その後、NOx触媒21の温度が、触媒活性の無い低温の状態から還元領域である高温状態に移行すると、触媒のサイトに窒素酸化物および炭化水素(HC)が吸着する。NOx触媒21の被毒後、触媒のサイトが炭化水素や窒素酸化物により埋まると、NOx触媒21の性能が大きく低下する。
また、NOx触媒21は、高温の環境下に長期間置かれること等により熱劣化することがある。NOx触媒21は、熱劣化によっても性能が低下する。
Further, as shown in FIG. 4A, at the low temperature where there is no catalytic activity, nitrogen oxide (NOx) is adsorbed (occluded) on the site of the catalyst. Therefore, even if the catalyst is in the initial state, a certain amount of nitrogen oxides may be adsorbed on the catalyst site. Thereafter, when the temperature of the
In addition, the
図1に示すように、被毒量推定部41、再生制御部42、NOx濃度取得部43は、機能部としてECU40に設けられている。ここで、ECU40が実行する機能の一部または全部(機能部)を、1つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。つまり、ECU40が提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせによって提供することができる。
As shown in FIG. 1, the poisoning
温度センサ51は、NOx触媒21に設けられている。温度センサ51は、NOx触媒21に流入する排気の温度を検出可能である。温度センサ51は、検出した温度に対応する信号をECU40に伝送する。
流量センサ52は、吸気通路11に設けられている。流量センサ52は、エンジン10に吸入される吸気の流量を検出可能である。流量センサ52は、検出した流量に対応する信号をECU40に伝送する。なお、エンジン10に吸入される吸気の流量とNOx触媒21に流入する排気の流量とは、概ね同じである。
The
The
濃度センサ53は、排気通路12においてNOx触媒21に対しエンジン10とは反対側、すなわち、NOx触媒21に対し排気流れの下流側に設けられている。濃度センサ53は、NOx触媒21から流出した排気の窒素酸化物(NOx)の濃度を検出可能である。濃度センサ53は、検出した窒素酸化物の濃度に対応する信号をECU40に伝送する。
The
被毒量推定部41は、温度センサ51、流量センサ52から伝送された信号等に基づき、NOx触媒21への被毒物質の被毒量を推定可能である。被毒量推定部41の処理については、後に詳述する。
再生制御部42は、被毒量推定部41により推定した被毒量に基づき、NOx触媒21の被毒量を低減しNOx触媒21を再生可能な再生制御を行う。
NOx濃度取得部43は、濃度センサ53から伝送された信号に基づき、NOx触媒21に対し排気流れの下流側における窒素酸化物の濃度を取得する。
The poisoning
The
The NOx
次に、ECU40によるNOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理について、図5に基づき説明する。
図5に示す一連の処理S100は、例えば車両のイグニッションキーがオンされECU40が起動し、NOx濃度取得部43により取得したNOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上になると、実行される。処理S100は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定、および、NOx触媒21の被毒量を低減しNOx触媒21の性能を回復、すなわち、NOx触媒21を再生する被毒再生制御に関する処理である。
Next, processing relating to the estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the
For example, when the ignition key of the vehicle is turned on and the
S101では、ECU40は、NOx触媒21の状態を取得する。具体的には、ECU40は、温度センサ51、流量センサ52から伝送された信号に基づき、NOx触媒21に流入する排気の温度(T)および空間速度(SV)を取得する。なお、空間速度(SV:Space Velocity)は、流量(Q1)から算出される値である。S101の後、処理は、S102へ移行する。
In S101, the
S102では、ECU40は、NOx触媒21の被毒状態の前回値を取得する。具体的には、ECU40は、前回の処理S100で算出したNOx触媒21への窒素酸化物の吸着量(ΣNOx)、および、炭化水素の吸着量(ΣHC)を取得する。なお、NOx触媒21の被毒状態の前回値は、例えばECU40のRAMまたはEEPROM等に記憶されている。S102の後、処理は、S103へ移行する。
In S102, the
S103では、ECU40は、NOx触媒21に流入する排気中のガス濃度を取得する。具体的には、ECU40は、エンジン10の制御情報、すなわち、エンジン10の運転条件毎のマップ、理論式、モデル等に基づき、NOx触媒21に流入する排気中の窒素酸化物の濃度(NOx)および炭化水素の濃度(HC)を算出し取得する。S103の後、処理は、S104へ移行する。
In S103, the
S104では、ECU40は、NOx触媒21への炭化水素および窒素酸化物の吸着量の変化量を算出する。具体的には、ECU40は、吸着係数α1、α2、脱離係数β1、β2等に基づき、NOx触媒21への炭化水素および窒素酸化物の吸着量の変化量(ΔHC、ΔNOx)を算出する。ここで、吸着係数α1は、NOx触媒21への炭化水素の吸着のし易さに相関する係数である。吸着係数α2は、NOx触媒21への窒素酸化物の吸着のし易さに相関する係数である。また、吸着係数α1、α2は、NOx触媒21に流入する排気の空間速度(流量)およびガス組成毎に記憶されたマップ値であり、温度が高いときほど小さな値となる0から1までの値である(図6参照)。脱離係数β1は、NOx触媒21からの炭化水素の脱離のし易さに相関する係数である。脱離係数β2は、NOx触媒21からの窒素酸化物の脱離のし易さに相関する係数である。また、脱離係数β1、β2は、NOx触媒21に流入する排気の空間速度(流量)およびガス組成毎に記憶されたマップ値であり、温度が高いときほど大きな値となる0から1までの値である(図7参照)。ECU40は、上記マップ、および、S101で取得した温度(T)および空間速度(SV)または流量(Q1)に基づき、吸着係数α1、α2、脱離係数β1、β2を設定する。
In S104, the
ECU40は、下記式1、2により、NOx触媒21への炭化水素および窒素酸化物の吸着量の変化量(ΔHC、ΔNOx)を算出する。
ΔHC=α1*HC−β1*ΣHC ・・・式1
ΔNOx=α2*NOx−β2*ΣNOx ・・・式2
なお、NOx触媒21への物質の吸着、NOx触媒21からの物質の脱離のバランスによっては、ΔHC、ΔNOxは、負の値をとり得る。S104の後、処理は、S105へ移行する。
The
ΔHC = α1 * HC−β1 *
ΔNOx = α2 * NOx-β2 *
Note that ΔHC and ΔNOx can take negative values depending on the balance of the adsorption of the substance to the
S105では、ECU40は、NOx触媒21への現在の炭化水素、窒素酸化物の吸着量を算出する。具体的には、ECU40は、下記式3、4により、NOx触媒21への現在の炭化水素、窒素酸化物の吸着量(ΣHC、ΣNOx)を算出する。
ΣHC=ΣHC+ΔHC ・・・式3
ΣNOx=ΣNOx+ΔNOx ・・・式4
ここで、式3の右辺のΣHCは、S102で取得したNOx触媒21への炭化水素の吸着量(ΣHC)の前回値である。また、式3の右辺のΔHCは、S104で算出したNOx触媒21への炭化水素の吸着量の変化量(ΔHC)である。また、式4の右辺のΣNOxは、S102で取得したNOx触媒21への窒素酸化物の吸着量(ΣNOx)の前回値である。また、式4の右辺のΔNOxは、S104で算出したNOx触媒21への窒素酸化物の吸着量の変化量(ΔNOx)である。
なお、S105で算出したNOx触媒21への現在の炭化水素、窒素酸化物の吸着量(ΣHC、ΣNOx)は、ECU40のRAMまたはEEPROM等に記憶され、次回の処理S100におけるS102で利用される。S105の後、処理は、S106へ移行する。
At S105, the
HCHC = ΣHC +
NOxNOx = ΣNOx + ΔNOx Equation 4
Here, ΣHC on the right side of
The present amounts of adsorption of hydrocarbons and nitrogen oxides to the
S106では、ECU40は、NOx触媒21が所定量以上被毒したか否かを判断する。具体的には、ECU40は、まず、被毒量推定部41として機能し、下記式5により、NOx触媒21への被毒物質(炭化水素、窒素酸化物)の被毒量を推定する。
ΣHC+γ*ΣNOx ・・・式5
ここで、式5のΣHC、ΣNOxは、S105で算出したNOx触媒21への現在の炭化水素、窒素酸化物の吸着量である。また、式5のγは、例えば0より大きな任意の定数である。炭化水素の吸着量と窒素酸化物の吸着量とがNOx触媒21での排気の浄化に与える影響が1対1とは限らないため、式5のようにγを用いてNOx触媒21の被毒量を推定する。
In S106, the
HCHC + γ *
Here, HCHC and ΣNOx in the
続いて、ECU40は、推定したNOx触媒21の被毒量が所定の被毒閾値Pt以上か否かを判断する。NOx触媒21の被毒量は被毒閾値Pt以上であると判断した場合(S106:YES)、処理はS120へ移行する。一方、NOx触媒21の被毒量は被毒閾値Ptより小さいと判断した場合(S106:NO)、ECU40は、一連の処理S100を終了する。
Subsequently, the
S120では、ECU40は、再生制御部42として機能し、被毒再生制御を行う。被毒再生制御に関する一連の処理S120を図8に示す。
S121では、ECU40は、現在、NOx触媒21が昇温中か否か、すなわち、NOx触媒21の昇温制御を行っているか否かを判断する。NOx触媒21は昇温中であると判断した場合(S121:YES)、処理はS123へ移行する。一方、NOx触媒21は昇温中ではないと判断した場合(S121:NO)、処理はS122へ移行する。
In S120, the
In S121, the
S122では、ECU40は、NOx触媒21の昇温制御を開始する。具体的には、ECU40は、例えば燃料噴射弁30からエンジン10に供給する燃料の量を通常運転時よりも増大し、エンジン10における燃焼熱を増大させる。これにより、エンジン10から排出される排気の温度が上昇する。その結果、NOx触媒21の温度が上昇する。S122の後、ECU40は、一連の処理S120を終了する。
In S122, the
S123では、ECU40は、現在のNOx触媒21の被毒量Xを取得する。具体的には、S106で推定したNOx触媒21の被毒量(ΣHC+γ*ΣNOx)を、現在のNOx触媒21の被毒量Xとして取得する。S123の後、処理はS124へ移行する。
In S123, the
S124では、ECU40は、現在のNOx触媒21の被毒量が所定の再生閾値以上か否かを判断する。具体的には、ECU40は、S123で取得した被毒量Xが再生閾値X1以上か否かを判断する。ここで、再生閾値X1は、例えばNOx触媒21への被毒物質の被毒量として許容できる最大の値に設定されている。被毒量Xは再生閾値X1以上である、つまり、NOx触媒21の被毒再生は完了していないと判断した場合(S124:YES)、ECU40は、一連の処理S120を終了する。一方、被毒量Xは再生閾値X1より小さい、つまり、NOx触媒21の被毒再生は完了したと判断した場合(S124:NO)、処理はS125へ移行する。
In S124, the
S125では、ECU40は、NOx触媒21の昇温制御を停止する。具体的には、燃料噴射弁30からエンジン10に供給する燃料の量を通常運転時の量に戻す。これにより、NOx触媒21の温度の上昇が停止する。S125の後、ECU40は、一連の処理S120を終了する。
In S125, the
ECU40は、S106でNOと判断した後、S122の後、S124でYESと判断した後、または、S125の後、一連の処理S100を終了し、NOx濃度取得部43により取得したNOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上の場合、再び処理S100を開始する。このように、処理S100、S120は、NOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上のとき、繰り返し実行される処理である。
The
このように、ECU40は、S106で被毒量推定部41として機能し、NOx触媒21に流入する排気の温度(T)および流量(Q1)、ならびに、NOx触媒21に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質のうち排気に含まれる2種類の被毒物質(炭化水素、窒素酸化物)の濃度(HC、NOx)に基づき、NOx触媒21に被毒した被毒物質の量である被毒量(ΣHC+γ*ΣNOx)を推定する。
As described above, the
また、ECU40は、S120で再生制御部42として機能し、被毒量推定部41により推定した被毒量(ΣHC+γ*ΣNOx)に基づき、NOx触媒21の被毒量を低減しの触媒を再生可能な再生制御を行う。再生制御において、NOx触媒21の温度が所定の温度以上になると、NOx触媒21に吸着した炭化水素および窒素酸化物がNOx触媒21から脱離する。これにより、NOx触媒21の被毒量が低減する。なお、窒素酸化物が触媒から脱離するのに必要な温度は、炭化水素が触媒から脱離するのに必要な温度より低い。
Further, the
次に、比較例によるNOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定の仕方を説明することで、本実施形態の効果を明らかにする。
比較例は、上述した特許文献1(特許第3712314号公報)の排気浄化システムのように、NOx触媒21の触媒には炭化水素のみが吸着すると推定し(図2(C)参照)、NOx触媒21に流入する炭化水素のみの量に基づき、被毒量を推定する。そのため、本来、触媒のサイトが炭化水素やその他の物質により埋まるとNOx触媒21の性能が大きく低下するところ(図3(A)参照)、比較例は、図3(B)に示すように、炭化水素の被毒量のみ推定するため、触媒のサイトが所定量以上埋まったと判断するまでに時間がかかるおそれがある。そのため、必要なタイミングで被毒再生制御を行えず、NOx触媒21の性能が低下するおそれがある。一方、本実施形態では、上述のように、排気に含まれる2種類の被毒物質(炭化水素、窒素酸化物)の濃度(HC、NOx)に基づき、NOx触媒21への被毒物質の被毒量を推定するため、被毒量を高精度に推定でき(図3(A)参照)、触媒のサイトが被毒物質により所定量以上埋まったことを正確に判断することができる。そのため、本実施形態は、比較例と比べ、適切なタイミングで被毒再生制御を行うことができ、NOx触媒21の性能の低下を抑制することができる。
Next, the effect of the present embodiment will be clarified by explaining how to estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the
In the comparative example, as in the exhaust gas purification system of Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3712314) described above, it is estimated that only the hydrocarbon is adsorbed to the catalyst of the NOx catalyst 21 (see FIG. 2C). The poisoning amount is estimated based on the amount of hydrocarbons flowing into 21 only. Therefore, originally, if the catalyst site is filled with hydrocarbons or other substances, the performance of the
また、本来、NOx触媒21の温度が、ある程度の窒素酸化物が吸着した低温の状態から還元領域である高温状態に移行すると、触媒のサイトに窒素酸化物および炭化水素が吸着し、触媒のサイトが炭化水素や窒素酸化物により埋まると、NOx触媒21の性能が大きく低下するところ(図4(A)参照)、比較例は、図4(B)に示すように、炭化水素の被毒量のみ推定し、触媒のサイトが炭化水素のみにより埋まったと判断するため、必要以上に被毒再生制御を行うおそれがある。必要以上に被毒再生制御を行うと、燃費が悪化するおそれがある。一方、本実施形態では、上述のように、排気に含まれる2種類の被毒物質(炭化水素、窒素酸化物)の濃度(HC、NOx)に基づき、NOx触媒21への被毒物質の被毒量を推定するため、被毒量を高精度に推定でき(図4(A)参照)、必要以上に被毒再生制御を行うことを抑制できる。そのため、本実施形態は、比較例と比べ、被毒再生制御に伴う燃費の悪化を抑制することができる。
Also, originally, when the temperature of the
以上説明したように、(1)本実施形態は、エンジン10からの排気を浄化する排気浄化システム1であって、NOx触媒21と炭化水素供給部31と被毒量推定部41とを備えている。
NOx触媒21は、エンジン10の排気通路12に設けられる。
炭化水素供給部31は、NOx触媒21に炭化水素を供給する。
被毒量推定部41は、NOx触媒21に流入する排気の温度および流量、ならびに、NOx触媒21に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質のうち排気に含まれる2種類の被毒物質(炭化水素、窒素酸化物)の濃度に基づき、NOx触媒21に被毒した被毒物質の量である被毒量を推定する。そのため、被毒量推定部41は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量を高精度に推定することができる。
As described above, (1) the present embodiment is the exhaust
The
The
The poisoning
また、(2)本実施形態では、被毒量推定部41は、排気に含まれる被毒物質のうち炭化水素および窒素酸化物の濃度に基づき、被毒量を推定する。
(2) In the present embodiment, the poisoning
また、(8)本実施形態は、再生制御部42をさらに備えている。再生制御部42は、被毒量推定部41により推定した被毒量に基づき、NOx触媒21の被毒量を低減可能な再生制御を行う。上述のように、被毒量推定部41は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量を高精度に推定することができる。そのため、再生制御部42は、適切なタイミングで再生制御を行うことができ、NOx触媒21の性能の低下を抑制することができる。また、再生制御部42が必要以上に再生制御を行うことを抑制でき、再生制御に伴う燃費の悪化を抑制することができる。
(8) The present embodiment further includes a
また、(10)本実施形態は、NOx濃度取得部43をさらに備えている。NOx濃度取得部43は、NOx触媒21に対し排気流れの下流側における窒素酸化物の濃度を取得する。再生制御部42は、NOx濃度取得部43により取得した濃度が所定濃度以上で、かつ、被毒量推定部41により推定した被毒量が所定量以上のとき(S106:YES)、再生制御(S120)を行う。ところで、熱劣化等、被毒以外の要因でNOx触媒21の性能(排気浄化率)が低下した場合、再生制御を行ってもNOx触媒21の再生は困難である。本実施形態では、熱劣化等、被毒以外の要因でNOx触媒21の性能(排気浄化率)が低下した場合、NOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上となるためS100は実行されるものの、S106でNOx触媒21への被毒量は所定値より小さいと判断されるため(S106:NO)、再生制御部42による被毒再生制御(S120)は実行されない。このように、本実施形態では、NOx触媒21の性能の低下の要因が被毒によるものか、他の要因によるものかを判別し、被毒によりNOx触媒21の性能が低下した場合に限り再生制御を行う。そのため、無駄に再生制御を行うことを抑制し、再生制御に伴う燃費の悪化を抑制することができる。
(10) The present embodiment further includes the NOx
(第2実施形態)
第2実施形態による排気浄化システムを図9に示す。第2実施形態は、排気浄化システム1の構成等が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、排気浄化システム1は、改質器25、ヒータ26、濃度情報取得部44、温度センサ54、濃度センサ55等をさらに備えている。
Second Embodiment
An exhaust gas purification system according to a second embodiment is shown in FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in the configuration and the like of the exhaust
In the second embodiment, the exhaust
本実施形態では、車両は、改質通路13をさらに備えている。改質通路13は、一端が排気通路12に接続し、他端が一端より下流側の排気通路12に接続している。ここで、改質通路13の他端は、NOx触媒21の上流側に位置している。そのため、排気通路12を流れる排気は、一部が改質通路13の一端および他端を経由して再び排気通路12に流入し、NOx触媒21に流入する。
In the present embodiment, the vehicle further includes the reforming
改質器25は、改質通路13に設けられている。ヒータ26は、改質器25に設けられている。ヒータ26は、改質器25を加熱可能である。ECU40は、ヒータ26の作動を制御可能である。炭化水素供給部31は、改質通路13において改質器25に対し排気流れの上流側に設けられている。そのため、炭化水素供給部31から噴射された炭化水素(HC)は、改質器25に流入する。
The
炭化水素供給部31から噴射された炭化水素が、ヒータ26により加熱された改質器25を通過すると、還元剤としての炭化水素は、アルデヒド等の高活性還元剤に改質される。改質器25により改質された炭化水素をNOx触媒21に供給することにより、NOx触媒21の性能を向上することができる。ECU40は、炭化水素供給部31およびヒータ26の作動を制御することにより、NOx触媒21に供給する改質された炭化水素の量および種類を調整することができる。
When the hydrocarbon injected from the
濃度情報取得部44は、機能部としてECU40に設けられている。濃度情報取得部44は、ECU40による炭化水素供給部31およびヒータ26の制御情報、すなわち、改質器制御情報に基づき、改質器25により改質される主要な炭化水素種の濃度に関する情報を取得する。
The concentration
本実施形態では、流量センサ52は、排気通路12において改質通路13の一端に対し排気流れの上流側に設けられている。流量センサ52は、エンジン10から排出される排気の流量を検出可能である。流量センサ52は、検出した流量に対応する信号をECU40に伝送する。なお、エンジン10から排出される排気の流量とNOx触媒21に流入する排気の流量とは、概ね同じである。
In the present embodiment, the
温度センサ54は、流量センサ52と同様、排気通路12において改質通路13の一端に対し排気流れの上流側に設けられている。温度センサ54は、エンジン10から排出される排気の温度を検出可能である。温度センサ54は、検出した温度に対応する信号をECU40に伝送する。
The
濃度センサ55は、流量センサ52と同様、排気通路12において改質通路13の一端に対し排気流れの上流側に設けられている。濃度センサ55は、エンジン10から排出される排気の酸素濃度を検出可能である。濃度センサ55は、検出した酸素濃度に対応する信号をECU40に伝送する。
The
次に、ECU40によるNOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理について、図10に基づき説明する。
図10に示す一連の処理S200は、例えば車両のイグニッションキーがオンされECU40が起動し、NOx濃度取得部43により取得したNOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上になると、実行される。処理S200は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定、および、NOx触媒21を再生する被毒再生制御に関する処理である。
Next, processing relating to the estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the
In the series of processes S200 shown in FIG. 10, for example, when the ignition key of the vehicle is turned on and the
S201では、ECU40は、NOx触媒21の状態を取得する。具体的には、ECU40は、温度センサ51、流量センサ52から伝送された信号に基づき、NOx触媒21に流入する排気の温度(T)および流量(Q1)を取得する。S201の後、処理は、S202へ移行する。
In S201, the
S202では、ECU40は、NOx触媒21の被毒状態の前回値を取得する。具体的には、ECU40は、前回の処理S200で算出したNOx触媒21への各被毒物質の吸着量(ΣPn)を取得する。ここで、吸着量を取得する各被毒物質は、例えば、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)である。S202の後、処理は、S203へ移行する。
In S202, the
S203では、ECU40は、NOx触媒21に流入する排気中の各被毒物質の濃度を取得する。具体的には、ECU40は、エンジン10の制御情報、すなわち、エンジン10の運転条件毎のマップ、理論式、モデル、流量センサ52、温度センサ54、濃度センサ55からの信号等に基づき、NOx触媒21に流入する排気中の各被毒物質の濃度(Pn)を算出し取得する。S203の後、処理は、S204へ移行する。
In S203, the
S204では、ECU40は、濃度情報取得部44として機能し、改質器制御情報に基づき、改質器25により改質される主要な炭化水素種の濃度に関する情報を取得する。具体的には、ECU40は、アルデヒド等、炭素数および官能基が同じ炭化水素種毎に濃度(Pn、HCn)を取得する。S204の後、処理はS205へ移行する。
In S204, the
S205では、ECU40は、NOx触媒21への各被毒物質の吸着量の変化量を算出する。具体的には、ECU40は、NOx触媒21への各被毒物質の吸着のし易さに相関する吸着係数αn(n=1、2、3・・・)、NOx触媒21からの各被毒物質の脱離のし易さに相関する脱離係数βn(n=1、2、3・・・)等に基づき、NOx触媒21への各被毒物質の吸着量の変化量(ΔPn)を算出する。ここで、吸着係数αnは、NOx触媒21に流入する排気の空間速度(流量)およびガス組成毎に記憶されたマップ値であり、温度が高いときほど小さな値となる0から1までの値である(図11参照)。脱離係数βnは、NOx触媒21に流入する排気の空間速度(流量)およびガス組成毎に記憶されたマップ値であり、温度が高いときほど大きな値となる0から1までの値である(図12参照)。ECU40は、上記マップ、および、S201で取得した温度(T)および流量(Q1)に基づき、吸着係数αn、脱離係数βnを設定する。
In S205, the
ECU40は、下記式6により、NOx触媒21への各被毒物質の吸着量の変化量(ΔPn)を算出する。
ΔPn=αn*Pn−βn*ΣPn ・・・式6
なお、NOx触媒21への物質の吸着、NOx触媒21からの物質の脱離のバランスによっては、ΔPnは、負の値をとり得る。S205の後、処理は、S206へ移行する。
The
ΔPn = αn * Pn−βn * ΣPn equation 6
Note that ΔPn can take a negative value depending on the balance of the adsorption of the substance to the
S206では、ECU40は、NOx触媒21への現在の各被毒物質の吸着量を算出する。具体的には、ECU40は、下記式7により、NOx触媒21への現在の各被毒物質の吸着量(ΣPn)を算出する。
ΣPn=ΣPn+ΔPn ・・・式7
ここで、式7の右辺のΣPnは、S202で取得したNOx触媒21への各被毒物質の吸着量(ΣPn)の前回値である。また、式7の右辺のΔPnは、S205で算出したNOx触媒21への各被毒物質の吸着量の変化量(ΔPn)である。
なお、S206で算出したNOx触媒21への現在の各被毒物質の吸着量(ΣPn)は、ECU40のRAMまたはEEPROM等に記憶され、次回の処理S200におけるS202で利用される。S206の後、処理は、S207へ移行する。
At S206, the
Σ P n = P P n + Δ P n Expression 7
Here, ΣPn on the right side of Formula 7 is the previous value of the amount of adsorption (PPn) of each poisoning substance to the
The present adsorption amount (量 Pn) of each poisoning substance to the
S207では、ECU40は、NOx触媒21が所定量以上被毒したか否かを判断する。具体的には、ECU40は、まず、被毒量推定部41として機能し、下記式8により、NOx触媒21への各被毒物質(炭化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物)の被毒量を推定する。
Σ(γn*ΣPn) ・・・式8
ここで、式8のΣPnは、S206で算出したNOx触媒21への現在の各被毒物質の吸着量である。また、式8のγn(n=1,2,3・・・)は、例えば0より大きな任意の定数である。炭素数および官能基が異なる炭化水素の吸着量、窒素酸化物の吸着量、硫黄酸化物の吸着量がNOx触媒21での排気の浄化に与える影響が1対1とは限らないため、式8のようにγnを用いてNOx触媒21の被毒量を推定する。より詳細には、下記式9により、NOx触媒21への各被毒物質(炭化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物)の被毒量を推定する。
(γn*Σ(HCn))+γn*ΣNOx+γn*ΣSOx ・・・式9
式9のΣ(HCn)は、NOx触媒21への現在の炭化水素の吸着量である。式9のΣNOxは、NOx触媒21への現在の窒素酸化物の吸着量である。式9のΣSOxは、NOx触媒21への現在の硫黄酸化物の吸着量である。
In S207, the
Σ (γ n * P P n) equation 8
Here, PPn of the equation 8 is the present adsorption amount of each poisoning substance to the
(Γn * Σ (HCn)) + γn * ΣNOx + γn * ΣSOx equation 9
Σ (HCn) of the equation 9 is the present amount of adsorption of hydrocarbons on the
続いて、ECU40は、推定したNOx触媒21の被毒量が所定の被毒閾値Pt以上か否かを判断する。NOx触媒21の被毒量は被毒閾値Pt以上であると判断した場合(S207:YES)、処理はS220へ移行する。一方、NOx触媒21の被毒量は被毒閾値Ptより小さいと判断した場合(S207:NO)、ECU40は、一連の処理S200を終了する。
Subsequently, the
S220では、ECU40は、再生制御部42として機能し、被毒再生制御を行う。被毒再生制御に関する一連の処理S220を図13に示す。
S221では、ECU40は、現在、NOx触媒21が昇温中か否かを判断する。NOx触媒21は昇温中であると判断した場合(S221:YES)、処理はS223へ移行する。一方、NOx触媒21は昇温中ではないと判断した場合(S221:NO)、処理はS240へ移行する。
In S220, the
In S221, the
S240では、ECU40は、昇温制御の目標温度を設定する。昇温制御の目標温度の設定に関する一連の処理S240を図14に示す。
S241では、ECU40は、ある温度Tnまで昇温したときのNOx触媒21の被毒量(ΣMn)が被毒許容量Yより大きくなる場合のnの最小値n_minを算出する。ここで、被毒許容量Yとは、NOx触媒21の排気浄化に関する性能を発揮できるNOx触媒21の被毒量として許容可能な被毒量である。
At S240, the
In S241, the
具体的には、ECU40は、図15に示す被毒物質リストに基づき、最小値n_minを算出する。図15に示す被毒物質リストのP1、P2、P3・・・Pnは、それぞれ、各被毒物質に対応している。被毒物質リストのT1、T2、T3・・・Tnは、それぞれ、各被毒物質(P1、P2、P3・・・Pn)をNOx触媒21から脱離させる、すなわち、再生するのに必要な温度に対応している。被毒物質リストのM1、M2、M3・・・Mnは、それぞれ、S207で推定した各被毒物質(P1、P2、P3・・・Pn)の現在の被毒量Σ(γn*ΣPn)に対応している。
Specifically, the
図15に示す被毒物質リストにおいて、各項目は、T1>T2>T3>・・・>Tnとなるよう整理されている。ECU40は、例えばM1、M2のようにリストの左側から被毒量を加算し、ΣMnが被毒許容量Yより大きくなったときのnを最小値n_minとして算出する。S241の後、処理はS242へ移行する。
In the poisoning substance list shown in FIG. 15, each item is organized such that T1> T2> T3>...> Tn. The
S242では、ECU40は、昇温制御の目標温度をTn_minに設定する。具体的には、ECU40は、S241で算出したn_minに対応する温度Tn_minを目標温度として設定する。例えばS241で算出されたn_minが3であった場合、目標温度はT3となる。S242の後、ECU40は処理S240を終了し、S220のS222へ移行する。
In S242, the
S222では、ECU40は、NOx触媒21の昇温制御を開始する。具体的には、ECU40は、例えば燃料噴射弁30からエンジン10に供給する燃料の量を通常運転時よりも増大し、エンジン10における燃焼熱を増大させる。これにより、エンジン10から排出される排気の温度が上昇する。その結果、NOx触媒21の温度が上昇する。ここで、ECU40は、S242で設定した目標温度Tn_minになるまでNOx触媒21の温度を上昇させる。S222の後、ECU40は、一連の処理S220を終了する。
In S222, the
S223では、ECU40は、現在のNOx触媒21の被毒量Xを取得する。具体的には、S207で推定したNOx触媒21の被毒量Σ(γn*ΣPn)を、現在のNOx触媒21の被毒量Xとして取得する。S223の後、処理はS224へ移行する。
In S223, the
S224では、ECU40は、現在のNOx触媒21の被毒量が所定の再生閾値以上か否かを判断する。具体的には、ECU40は、S223で取得した被毒量Xが再生閾値X1以上か否かを判断する。被毒量Xは再生閾値X1以上である、つまり、NOx触媒21の被毒再生は完了していないと判断した場合(S224:YES)、ECU40は、一連の処理S220を終了する。一方、被毒量Xは再生閾値X1より小さい、つまり、NOx触媒21の被毒再生は完了したと判断した場合(S224:NO)、処理はS225へ移行する。
In S224, the
S225では、ECU40は、NOx触媒21の昇温制御を停止する。具体的には、燃料噴射弁30からエンジン10に供給する燃料の量を通常運転時の量に戻す。これにより、NOx触媒21の温度の上昇が停止する。S225の後、ECU40は、一連の処理S220を終了する。
In S225, the
ECU40は、S207でNOと判断した後、S222の後、S224でYESと判断した後、または、S225の後、一連の処理S200を終了し、NOx濃度取得部43により取得したNOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上の場合、再び処理S200を開始する。このように、処理S200、S220は、NOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上のとき、繰り返し実行される処理である。
The
このように、ECU40は、S207で被毒量推定部41として機能し、NOx触媒21に流入する排気の温度(T)および流量(Q1)、ならびに、NOx触媒21に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質のうち排気に含まれる2種類以上の被毒物質(炭化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物)の濃度(HC、NOx、SOx)に基づき、NOx触媒21に被毒した被毒物質の量である被毒量(Σ(γn*ΣPn))を推定する。
As described above, the
また、ECU40は、S220で再生制御部42として機能し、被毒量推定部41により推定した被毒量(Σ(γn*ΣPn))に基づき、NOx触媒21の被毒量を低減しNOx触媒21を再生可能な再生制御を行う。再生制御において、NOx触媒21の温度が目標温度Tn_minになると、NOx触媒21に吸着したPn_minからPnまでの被毒物質がNOx触媒21から脱離する。これにより、NOx触媒21の被毒量、すなわち、再生後の被毒量である再生後被毒量ΣMnが被毒許容量Y以下となるまで低減する。
Further, the
以上説明したように、(3)本実施形態では、被毒量推定部41は、排気に含まれる被毒物質のうち炭化水素、窒素酸化物および硫黄酸化物の濃度に基づき、被毒量を推定する。そのため、被毒量推定部41は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量をより高精度に推定することができる。
As described above, (3) In the present embodiment, the poisoning
また、(6)本実施形態は、改質器25と濃度情報取得部44とをさらに備えている。
改質器25は、NOx触媒21に供給される炭化水素を改質可能である。これにより、NOx触媒21による排気浄化率を向上することができる。濃度情報取得部44は、改質器25により改質される主要な炭化水素種の濃度に関する情報を取得する。被毒量推定部41は、濃度情報取得部44により取得した情報に基づき、被毒量を推定する。そのため、被毒量推定部41は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量をより一層高精度に推定することができる。
(6) The present embodiment further includes a
The
また、(7)本実施形態では、被毒量推定部41は、炭素数および官能基が同じ炭化水素種毎に被毒量を算出し、NOx触媒21への被毒量を推定する。そのため、被毒量推定部41は、NOx触媒21への被毒物質の被毒量をより一層高精度に推定することができる。
(7) In the present embodiment, the poisoning
また、(11)本実施形態では、再生制御部42は、NOx触媒21の温度を上昇させることで被毒量を低減しNOx触媒21を再生可能である。また、再生制御部42は、再生後の被毒量である再生後被毒量ΣMnが被毒許容量Y以下になると推定される温度のうち最低の温度Tn_minを目標温度Tn_minとして設定する。そして、再生制御部42は、目標温度Tn_minになるまでNOx触媒21の温度を上昇させる。これにより、再生制御において、NOx触媒21の温度が目標温度Tn_minになると、NOx触媒21に吸着したPn_minからPnまでの被毒物質がNOx触媒21から脱離する。これにより、NOx触媒21の再生後被毒量ΣMnが被毒許容量Y以下となるまで低減する。このように、再生制御部42は、NOx触媒21の温度を必要以上に上昇させることなく、NOx触媒21を再生することができる。したがって、再生制御に伴う燃費の悪化を抑制することができる。
(11) In the present embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態による排気浄化システムを図16に示す。第3実施形態は、排気浄化システム1の構成等が第2実施形態と異なる。
第3実施形態では、車両は、改質通路13を備えていない。改質器25は、排気通路12のエンジン10とNOx触媒21との間、すなわち、排気通路12においてNOx触媒21に対し排気流れの上流側に設けられている。ヒータ26は、改質器25に設けられている。
Third Embodiment
An exhaust gas purification system according to a third embodiment is shown in FIG. The third embodiment differs from the second embodiment in the configuration and the like of the exhaust
In the third embodiment, the vehicle does not include the reforming
炭化水素供給部31は、排気通路12のエンジン10と改質器25との間、すなわち、排気通路12において改質器25に対し排気流れの上流側に設けられている。そのため、炭化水素供給部31から噴射された炭化水素(HC)は、改質器25に流入する。改質器25により改質された炭化水素は、下流のNOx触媒21に供給される。
第3実施形態は、上述した点以外の構成、および、NOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理については、第2実施形態と同様である。
The
The third embodiment is the same as the second embodiment in the configuration other than the above-described point and processing regarding estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the
(第4実施形態)
第4実施形態による排気浄化システムを図17に示す。第4実施形態は、排気浄化システム1の構成等が第2実施形態と異なる。
第4実施形態では、車両は、改質通路13に代えて新気通路14を備えている。新気通路14は、一端が大気に開放され、他端が排気通路12に接続している。ここで、新気通路14の他端は、NOx触媒21の上流側に位置している。そのため、新気通路14の一端から流入した新気は、新気通路14を流れ、排気通路12で排気と合流し、NOx触媒21に流入する。
Fourth Embodiment
An exhaust gas purification system according to a fourth embodiment is shown in FIG. The fourth embodiment differs from the second embodiment in the configuration and the like of the exhaust
In the fourth embodiment, the vehicle is provided with a
改質器25は、新気通路14に設けられている。ヒータ26は、改質器25に設けられている。炭化水素供給部31は、新気通路14において改質器25に対し新気流れの上流側に設けられている。そのため、炭化水素供給部31から噴射された炭化水素(HC)は、改質器25に流入する。改質器25により改質された炭化水素は、下流のNOx触媒21に供給される。
第4実施形態は、上述した点以外の構成、および、NOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理については、第2実施形態と同様である。
The
The fourth embodiment is the same as the second embodiment in the configuration other than the above-described point and the processing regarding estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the
(第5実施形態)
第5実施形態による排気浄化システムについて図18に基づき説明する。第5実施形態は、被毒量推定部41による被毒量の推定の仕方が第1実施形態と異なる。
第5実施形態では、ECU40は、S104においてNOx触媒21への炭化水素および窒素酸化物の吸着量の変化量を算出するとき、吸着係数α1、α2を、下記の通り設定する。すなわち、このとき、吸着係数α1、α2を、NOx触媒21への被毒物質の被毒量(NOx触媒21の被毒状態の前回値)が多いときほど、図18に破線で示すように、NOx触媒21への被毒物質の被毒量が少ない場合(実線)と比べて小さく設定する。吸着係数α1は、NOx触媒21への炭化水素の吸着のし易さに相関する係数である。吸着係数α2は、NOx触媒21への窒素酸化物の吸着のし易さに相関する係数である。
第5実施形態は、構成、および、上述した点以外のNOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理については、第1実施形態と同様である。
Fifth Embodiment
An exhaust gas purification system according to a fifth embodiment will be described based on FIG. The fifth embodiment is different from the first embodiment in the method of estimating the poisoning amount by the poisoning
In the fifth embodiment, the
The fifth embodiment is the same as the first embodiment in the configuration and processing regarding estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the
以上説明したように、(4)本実施形態では、被毒量推定部41は、NOx触媒21への被毒物質の吸着のし易さに相関する吸着係数α1、α2を、NOx触媒21への被毒物質の被毒量が多いときほど、NOx触媒21への被毒物質の被毒量が少ない場合と比べて小さく設定する。そのため、NOx触媒21への被毒物質の接触確率の変化を加味し、NOx触媒21への被毒物質の被毒量をより高精度に推定することができる。
As described above, (4) In the present embodiment, the poisoning
(第6実施形態)
第6実施形態による排気浄化システムについて図19に基づき説明する。第6実施形態は、被毒量推定部41による被毒量の推定の仕方が第1実施形態と異なる。
第6実施形態では、ECU40は、S104においてNOx触媒21への炭化水素および窒素酸化物の吸着量の変化量を算出するとき、排気中に炭化水素と窒素酸化物とが共存している場合、NOx触媒21への窒素酸化物の吸着のし易さに相関するNOx吸着係数α2を、高温のときほど、図18に破線で示すように、排気中に炭化水素と窒素酸化物とが共存していない場合(実線)と比べて大きく設定する。
第6実施形態は、構成、および、上述した点以外のNOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理については、第1実施形態と同様である。
Sixth Embodiment
An exhaust gas purification system according to a sixth embodiment will be described based on FIG. The sixth embodiment is different from the first embodiment in the method of estimating the poisoning amount by the poisoning
In the sixth embodiment, when the
The sixth embodiment is the same as the first embodiment in the configuration and processing regarding estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the
以上説明したように、(5)本実施形態では、被毒量推定部41は、排気中に炭化水素と窒素酸化物とが共存している場合、NOx触媒21への窒素酸化物の吸着のし易さに相関するNOx吸着係数α2を、高温のときほど、排気中に炭化水素と窒素酸化物とが共存していない場合と比べて大きく設定する。このように、炭化水素と共存することで窒素酸化物が触媒に吸着し易くなる温度域(高温域)を被毒量の推定の処理に反映させることで、NOx触媒21への被毒物質の被毒量をより高精度に推定することができる。
As described above, (5) In the present embodiment, the poisoning
(他の実施形態)
上述の実施形態では、ECU40は、推定したNOx触媒21の被毒量が所定の被毒閾値Pt以上であった場合、再生制御を行う例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、NOx触媒21の熱劣化が進行するに従い被毒閾値Ptを小さく設定することとしてもよい。つまり、(9)この実施形態では、再生制御部42は、被毒量推定部41により推定した被毒量が所定の被毒閾値Pt以上となったとき再生制御を開始し、NOx触媒21の熱劣化が進行するに従い被毒閾値Ptを小さく設定する。そのため、NOx触媒21の熱劣化が進行し被毒許容量が低減した場合でも、適切なタイミングで再生制御を開始することができる。
(Other embodiments)
In the above-mentioned embodiment, ECU40 showed the example which performs regeneration control, when the poisoning amount of
また、上述の実施形態では、NOx濃度取得部43により取得したNOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度が所定の濃度以上のときに限り、NOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定、および、NOx触媒21を再生する被毒再生制御に関する処理を行う例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、NOx濃度取得部43により取得したNOx触媒21の下流側における窒素酸化物の濃度に関係なく、NOx触媒21への被毒物質の被毒量の推定、および、NOx触媒21を再生する被毒再生制御に関する処理を行うこととしてもよい。この場合、NOx触媒21の下流の濃度センサ53を省略してもよい。
In the above embodiment, the poisoning amount of the poisoning substance to the
また、上述の実施形態では、再生制御部42が昇温制御をするとき、燃料噴射弁30からエンジン10に供給する燃料の量を通常運転時よりも増大し、エンジン10における燃焼熱を増大させて、NOx触媒21を昇温する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、再生制御部42は、昇温制御をするとき、例えば、EGR率を変更しエンジン10の排気温度を上昇させることでNOx触媒21を昇温してもよい。また、このとき、NOx触媒21の上流に設けた酸化触媒(DOC)への燃料の投入による反応熱によってNOx触媒21を昇温してもよい。さらに、このとき、NOx触媒21に設けたヒータやバーナー等によりNOx触媒21を昇温してもよい。
また、上述の実施形態では、触媒としてAg2Oを担体に担持させる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、例えばゼオライト等を担体として、白金等の活性金属を触媒として用いてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
Further, in the above embodiment, when the
Further, in the embodiment described above, the Ag 2 O as a catalyst an example to be supported on a carrier. On the other hand, in another embodiment of the present invention, for example, zeolite or the like may be used as a carrier, and an active metal such as platinum may be used as a catalyst.
Thus, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with various forms in the range which does not deviate from the summary.
1 排気浄化システム、10 内燃機関、12 排気通路、21 NOx触媒、31 炭化水素供給部、41 被毒量推定部 1 exhaust purification system, 10 internal combustion engine, 12 exhaust passage, 21 NOx catalyst, 31 hydrocarbon supply unit, 41 poisoning amount estimation unit
Claims (11)
前記内燃機関の排気通路(12)に設けられるNOx触媒(21)と、
前記NOx触媒に炭化水素を供給する炭化水素供給部(31)と、
前記NOx触媒に流入する排気の温度および流量、ならびに、前記NOx触媒に吸着することにより被毒を生じさせる物質である被毒物質のうち排気に含まれる2種類以上の被毒物質の濃度に基づき、前記NOx触媒に被毒した被毒物質の量である被毒量を推定する被毒量推定部(41)と、
を備える排気浄化システム。 An exhaust gas purification system (1) for purifying exhaust gas from an internal combustion engine (10), comprising
An NOx catalyst (21) provided in an exhaust passage (12) of the internal combustion engine;
A hydrocarbon supply unit (31) for supplying a hydrocarbon to the NOx catalyst;
The temperature and flow rate of the exhaust flowing into the NOx catalyst, and the concentration of two or more poisoning substances contained in the exhaust among the poisoning substances that are poisoning substances that cause the NOx catalyst to adsorb. A poisoning amount estimating unit (41) for estimating a poisoning amount which is an amount of the poisoning substance poisoned to the NOx catalyst;
Exhaust purification system comprising.
前記改質器により改質される主要な炭化水素種の濃度に関する情報を取得する濃度情報取得部(44)と、をさらに備え、
前記被毒量推定部は、前記濃度情報取得部により取得した情報に基づき、被毒量を推定する請求項1〜5のいずれか一項に記載の排気浄化システム。 A reformer (25) capable of reforming hydrocarbons supplied to the NOx catalyst;
The concentration information acquisition unit (44) for acquiring information on the concentration of the main hydrocarbon species to be reformed by the reformer,
The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein the poisoning amount estimating unit estimates the poisoning amount based on the information acquired by the concentration information acquiring unit.
前記再生制御部は、前記NOx濃度取得部により取得した濃度が所定濃度以上で、かつ、前記被毒量推定部により推定した被毒量が所定量以上のとき、前記再生制御を行う請求項8または9に記載の排気浄化システム。 It further comprises a NOx concentration acquisition unit (43) for acquiring the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the exhaust flow relative to the NOx catalyst,
The regeneration control unit performs the regeneration control when the concentration acquired by the NOx concentration acquisition unit is a predetermined concentration or more and the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimation unit is a predetermined amount or more. Or 9 exhaust purification system.
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