JP2018178774A - Exhaust emission control system - Google Patents

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賢吾 古川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system capable of highly accurately estimating poisoning amount of substances poisoning an NOx catalyst.SOLUTION: An exhaust emission control system 1 for purifying exhaust gas from an engine 10 includes an NOx catalyst 21, a hydrocarbon supply section 31 and a poisoning amount estimation section 41. The NOx catalyst 21 is provided in an exhaust passage 12 of the engine 10. The hydrocarbon supply section 31 supplies hydrocarbon to the NOx catalyst 21. Based on a temperature and flow rate of exhaust gas flowing into the NOx catalyst 21 and concentrations of two types of poisoning substances included in the exhaust gas out of poisoning substances that are substances causing poisoning through adsorption to the NOx catalyst 21, the poisoning amount estimation section 41 estimates poisoning amount that is the amount of poisoning substances poisoning the NOx catalyst 21.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 Patent Document 1, the higher the exhaust gas temperature, the higher the poisoning ratio of poisoned hydrocarbons contained in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and The quantity is estimated.

特許第3712314号公報Patent No. 3712314

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 Patent Document 1, the poisoning amount is estimated independently of other poisoning substances based on the amount of only hydrocarbons flowing into the NOx catalyst. Therefore, in the exhaust gas purification system of Patent Document 1, it is difficult to accurately estimate the amounts of various poisoning substances which are actually poisoned to the NOx catalyst. As a result, the fuel efficiency may be deteriorated due to the excessive regeneration control for reducing the poisoning amount of the NOx catalyst, or the performance of the NOx catalyst may be deteriorated due to the insufficient regeneration.

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.

第1実施形態による排気浄化システムを示す模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows the exhaust gas purification system by 1st Embodiment. (A)はNOx触媒の触媒の初期状態を示す図、(B)はNOx触媒の触媒が被毒した状態を示す図、(C)は比較例により推定される、NOx触媒の触媒が被毒した状態を示す図。(A) shows the initial state of the NOx catalyst, (B) shows the poisoned state of the NOx catalyst, (C) shows the poisoned catalyst of the NOx catalyst estimated according to the comparative example FIG. (A)はNOx触媒の触媒の初期状態と被毒後の状態における被毒物質によるサイトの占有率を示す図、(B)は比較例により推定される、NOx触媒の触媒の初期状態と被毒後の状態における被毒物質によるサイトの占有率を示す図。(A) is a figure which shows the occupancy rate of the site by the poisoning substance in the initial state of the catalyst of NOx catalyst and the state after poisoning, (B) is the initial state of catalyst of NOx catalyst and to be covered estimated by a comparative example. The figure which shows the occupancy rate of the site by the poisoning substance in the state after poisoning. (A)は低温時のNOx触媒の触媒の初期状態と被毒後の状態における被毒物質によるサイトの占有率を示す図、(B)は比較例により推定される、低温時のNOx触媒の触媒の初期状態と被毒後の状態における被毒物質によるサイトの占有率を示す図。(A) is a diagram showing the occupancy of the site by the poisoning substance in the initial state of the catalyst of the NOx catalyst at low temperature and the state after poisoning; (B) is the NOx catalyst at low temperature estimated by the comparative example The figure which shows the occupancy rate of the site by the poisoning substance in the initial state of a catalyst, and the state after poisoning. 第1実施形態の排気浄化システムによるNOx触媒への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理を示すフロー図。FIG. 7 is a flow chart showing processing concerning estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst and the like by the exhaust gas purification system of the first embodiment. 第1実施形態の排気浄化システムが被毒量を推定するときに用いる吸着係数を示すマップ。The map which shows the adsorption coefficient used when the exhaust gas purification system of 1st Embodiment estimates poisoning amount. 第1実施形態の排気浄化システムが被毒量を推定するときに用いる脱離係数を示すマップ。The map which shows the desorption coefficient used when the exhaust gas purification system of 1st Embodiment estimates the amount of poisonings. 第1実施形態の排気浄化システムによる再生制御に関する処理を示すフロー図。FIG. 7 is a flow chart showing processing concerning regeneration control by the exhaust gas purification system of the first embodiment. 第2実施形態による排気浄化システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the exhaust gas purification system by 2nd Embodiment. 第2実施形態の排気浄化システムによるNOx触媒への被毒物質の被毒量の推定等に関する処理を示すフロー図。FIG. 7 is a flow chart showing processing concerning estimation of the poisoning amount of a poisoning substance to the NOx catalyst, etc. by the exhaust gas purification system of the second embodiment. 第2実施形態の排気浄化システムが被毒量を推定するときに用いる吸着係数を示すマップ。The map which shows the adsorption coefficient used when the exhaust gas purification system of 2nd Embodiment estimates poisoning amount. 第2実施形態の排気浄化システムが被毒量を推定するときに用いる脱離係数を示すマップ。The map which shows the desorption coefficient used when the exhaust gas purification system of a 2nd embodiment estimates the amount of poisoning. 第2実施形態の排気浄化システムによる再生制御に関する処理を示すフロー図。FIG. 7 is a flow chart showing processing concerning regeneration control by the exhaust gas purification system of the second embodiment. 第2実施形態の排気浄化システムによる目標温度設定に関する処理を示すフロー図。The flowchart which shows the process regarding the target temperature setting by the exhaust gas purification system of 2nd Embodiment. 第2実施形態の排気浄化システムが目標温度設定をするときに用いる被毒物質リストを示すマップ。The map which shows the poisoning substance list which is used when the exhaust gas purification system of a 2nd embodiment sets up target temperature. 第3実施形態による排気浄化システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the exhaust gas purification system by 3rd Embodiment. 第4実施形態による排気浄化システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the exhaust gas purification system by 4th Embodiment. 第5実施形態の排気浄化システムが被毒量を推定するときに用いる吸着係数を示すマップ。The map which shows the adsorption coefficient used when the exhaust gas purification system of 5th Embodiment estimates poisoning amount. 第5実施形態の排気浄化システムが被毒量を推定するときに用いる吸着係数を示すマップ。The map which shows the adsorption coefficient used when the exhaust gas purification system of 5th Embodiment estimates poisoning amount.

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 gas purification system 1 is provided in a vehicle (not shown) and is used to purify the exhaust gas discharged from an internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine") 10 of the vehicle.

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 engine 10, a fuel tank 2, an intake passage 11, an exhaust passage 12, a fuel injection valve 30, an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU") 40, and the like.
In the fuel tank 2, light oil as fuel is stored. The fuel injection valve 30 is provided in the engine 10. The fuel injection valve 30 injects and supplies light oil stored in the fuel tank 2 to the combustion chamber of the engine 10. That is, in the present embodiment, the engine 10 is a diesel engine.

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 intake passage 11 is provided such that one end is open to the atmosphere and the other end is connected to the engine 10. The intake passage 11 guides intake air to the engine 10. One end of the exhaust passage 12 is connected to the engine 10, and the other end is open to the atmosphere. The exhaust passage 12 guides the exhaust generated by the combustion of fuel in the combustion chamber of the engine 10 from the engine 10 to the atmosphere side.

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 intake passage 11 is provided with a throttle valve (not shown). The throttle valve opens and closes the intake passage 11, and can control the amount of intake flowing through the intake passage 11, that is, the amount of intake.

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 ECU 40 is a small computer having a CPU as an operation means, a ROM as a storage means, a RAM, an EEPROM, an I / O as an input / output means, and the like. The ECU 40 executes an operation according to a program stored in the ROM or the like based on information such as signals from various sensors provided in each part of the vehicle, and controls the operation of various devices and devices of the vehicle. Thus, the ECU 40 executes the program stored in the non-transitional tangible storage medium. By executing this program, a method corresponding to the program is executed.

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 ECU 40 can control the operation of the throttle valve, the fuel injection valve 30, and the like based on information such as signals from various sensors.
The ECU 40 can control the amount of intake air supplied to the engine 10 by controlling the operation of the throttle valve. Further, the ECU 40 can control the amount of fuel injected and supplied to the combustion chamber of the engine 10 by controlling the operation of the fuel injection valve 30.

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 exhaust purification system 1 includes an NOx catalyst 21, a hydrocarbon supply unit 31, a poisoning amount estimation unit 41, a regeneration control unit 42, an NOx concentration acquisition unit 43, a temperature sensor 51, a flow sensor 52, a concentration sensor 53, and the like. .
The NOx catalyst 21 is provided in the exhaust passage 12. The NOx catalyst 21 has a carrier made of alumina, for example, and a metal catalyst carried on the carrier. For example, the metal catalyst includes Ag 2 O (silver oxide). The metal catalyst is provided on the surface of the carrier in the form of fine powder. The NOx catalyst 21 can reduce and purify NOx (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 12.

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 hydrocarbon supply unit 31 is provided between the engine 10 and the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 12, that is, on the upstream side of the exhaust flow with respect to the NOx catalyst 21. The hydrocarbon supply unit 31 can inject fuel, ie, hydrocarbon (HC) stored in the fuel tank 2 into the exhaust passage 12 and supply it to the NOx catalyst 21.

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 hydrocarbon supply unit 31 to the NOx catalyst 21 acts as a reducing agent, and promotes the NOx purification action of the NOx catalyst 21. The ECU 40 can control the amount of hydrocarbons supplied to the NOx catalyst 21 by controlling the operation of the hydrocarbon supply unit 31.

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 NOx catalyst 21, no substance is adsorbed on the site of the catalyst (Cat.) And the catalyst is empty. Purification of the exhaust by the NOx catalyst 21 is started, and after a predetermined period, poisoning of the catalyst site is achieved by adsorbing hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx), sulfur (S), etc. to the catalyst. It will be in the state which the poisoning substance which is a substance made to produce adsorb | suck (refer FIG. 2 (B)). As shown in FIG. 3A, after the NOx catalyst 21 is poisoned, the performance of the NOx catalyst 21 is greatly reduced by filling the sites of the catalyst with hydrocarbons and other substances.

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 NOx catalyst 21 shifts from a low temperature state without catalytic activity to a high temperature state which is a reduction region, nitrogen oxides and hydrocarbons (HC) are adsorbed at the sites of the catalyst. If the catalyst site is filled with hydrocarbons or nitrogen oxides after the NOx catalyst 21 is poisoned, the performance of the NOx catalyst 21 is greatly reduced.
In addition, the NOx catalyst 21 may be thermally deteriorated by being placed in a high temperature environment for a long time. The performance of the NOx catalyst 21 is also degraded by thermal degradation.

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 amount estimation unit 41, the regeneration control unit 42, and the NOx concentration acquisition unit 43 are provided in the ECU 40 as a functional unit. Here, part or all (functional parts) of the functions executed by the ECU 40 may be configured as hardware by one or a plurality of ICs or the like. That is, the functions provided by the ECU 40 can be provided by software stored in a substantial memory device and a computer that executes the software, only software, only hardware, or a combination thereof.

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 temperature sensor 51 is provided to the NOx catalyst 21. The temperature sensor 51 can detect the temperature of the exhaust flowing into the NOx catalyst 21. The temperature sensor 51 transmits a signal corresponding to the detected temperature to the ECU 40.
The flow rate sensor 52 is provided in the intake passage 11. The flow rate sensor 52 can detect the flow rate of intake air taken into the engine 10. The flow rate sensor 52 transmits a signal corresponding to the detected flow rate to the ECU 40. The flow rate of intake air taken into the engine 10 and the flow rate of exhaust gas flowing into the NOx catalyst 21 are substantially the same.

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 concentration sensor 53 is provided on the exhaust passage 12 on the opposite side of the NOx catalyst 21 to the engine 10, that is, on the downstream side of the exhaust gas flow to the NOx catalyst 21. The concentration sensor 53 can detect the concentration of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst 21. The concentration sensor 53 transmits a signal corresponding to the detected concentration of nitrogen oxide to the ECU 40.

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 amount estimating unit 41 can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 based on the signals transmitted from the temperature sensor 51 and the flow rate sensor 52. The process of the poisoning amount estimating unit 41 will be described in detail later.
The regeneration control unit 42 reduces the poisoning amount of the NOx catalyst 21 based on the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimating unit 41 and performs regeneration control capable of regenerating the NOx catalyst 21.
The NOx concentration acquisition unit 43 acquires the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the exhaust gas flow with respect to the NOx catalyst 21 based on the signal transmitted from the concentration sensor 53.

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 NOx catalyst 21 by the ECU 40 will be described based on FIG.
For example, when the ignition key of the vehicle is turned on and the ECU 40 is activated and the concentration of nitrogen oxides on the downstream side of the NOx catalyst 21 acquired by the NOx concentration acquisition unit 43 becomes equal to or higher than a predetermined concentration, a series of processes S100 shown in FIG. , Is executed. The process S100 estimates the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21, and reduces the poisoning amount of the NOx catalyst 21 to restore the performance of the NOx catalyst 21, that is, the poisoning regeneration that regenerates the NOx catalyst 21. It is a process related to control.

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 ECU 40 acquires the state of the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 obtains the temperature (T) and the space velocity (SV) of the exhaust flowing into the NOx catalyst 21 based on the signals transmitted from the temperature sensor 51 and the flow rate sensor 52. The space velocity (SV: Space Velocity) is a value calculated from the flow rate (Q1). After S101, the process proceeds to S102.

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 ECU 40 acquires the previous value of the poisoned state of the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 acquires the adsorption amount (ΣNOx) of nitrogen oxides to the NOx catalyst 21 calculated in the previous processing S100 and the adsorption amount (ΣHC) of hydrocarbons. The previous value of the poisoning state of the NOx catalyst 21 is stored in, for example, the RAM or the EEPROM of the ECU 40. After S102, the process proceeds to S103.

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 ECU 40 acquires the gas concentration in the exhaust flowing into the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 controls the concentration of nitrogen oxides in the exhaust flowing into the NOx catalyst 21 (NOx) based on control information of the engine 10, that is, a map for each operating condition of the engine 10, a theoretical formula, a model, etc. Calculate and obtain the concentration of hydrocarbons (HC). After S103, the process proceeds to S104.

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 ECU 40 calculates the amount of change in the amount of adsorption of hydrocarbons and nitrogen oxides on the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 calculates the amount of change (ΔHC, ΔNOx) of the adsorption amount of hydrocarbon and nitrogen oxide on the NOx catalyst 21 based on the adsorption coefficients α1 and α2, the desorption coefficients β1 and β2, and the like. Here, the adsorption coefficient α1 is a coefficient that correlates with the ease of adsorption of hydrocarbons on the NOx catalyst 21. The adsorption coefficient α2 is a coefficient that correlates with the ease of adsorption of nitrogen oxides on the NOx catalyst 21. The adsorption coefficients α1 and α2 are space velocities (flow rates) of exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and map values stored for each gas composition, and the values from 0 to 1 decrease as the temperature increases. (See FIG. 6). The desorption coefficient β1 is a coefficient correlating to the ease of desorption of hydrocarbons from the NOx catalyst 21. The desorption coefficient β2 is a coefficient that correlates with the ease of nitrogen oxide desorption from the NOx catalyst 21. The desorption coefficients β1 and β2 are space velocities (flow rates) of exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and map values stored for each gas composition, and become larger values as the temperature is higher, from 0 to 1. It is a value (see FIG. 7). The ECU 40 sets the adsorption coefficients α1 and α2 and the desorption coefficients β1 and β2 based on the above map and the temperature (T) and space velocity (SV) or flow rate (Q1) acquired in S101.

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 ECU 40 calculates the amount of change (ΔHC, ΔNOx) of the amount of adsorption of hydrocarbons and nitrogen oxides on the NOx catalyst 21 according to the following formulas 1 and 2.
ΔHC = α1 * HC−β1 * ΣHC formula 1
ΔNOx = α2 * NOx-β2 * ΣNOx Formula 2
Note that ΔHC and ΔNOx can take negative values depending on the balance of the adsorption of the substance to the NOx catalyst 21 and the desorption of the substance from the NOx catalyst 21. After S104, the process proceeds to S105.

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 ECU 40 calculates the present amount of adsorption of hydrocarbon and nitrogen oxide on the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 calculates the present amounts of adsorption of hydrocarbons and nitrogen oxides to the NOx catalyst 21 (ΣHC, NOxNOx) according to the following formulas 3 and 4.
HCHC = ΣHC + ΔHC formula 3
NOxNOx = ΣNOx + ΔNOx Equation 4
Here, ΣHC on the right side of Formula 3 is the previous value of the amount of adsorption (ΣHC) of hydrocarbons to the NOx catalyst 21 acquired in S102. Further, ΔHC on the right side of Formula 3 is a change amount (ΔHC) of the amount of adsorption of hydrocarbons to the NOx catalyst 21 calculated in S104. Further, ΣNOx on the right side of Formula 4 is the previous value of the adsorption amount (ΣNOx) of the nitrogen oxide to the NOx catalyst 21 acquired in S102. Further, ΔNOx on the right side of the equation 4 is the change amount (ΔNOx) of the adsorption amount of nitrogen oxide to the NOx catalyst 21 calculated in S104.
The present amounts of adsorption of hydrocarbons and nitrogen oxides to the NOx catalyst 21 calculated in S105 (ΣHC, NOxNOx) are stored in the RAM, EEPROM or the like of the ECU 40 and used in S102 in the next processing S100. After S105, the process proceeds to S106.

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 ECU 40 determines whether the NOx catalyst 21 has been poisoned by a predetermined amount or more. Specifically, the ECU 40 first functions as the poisoning amount estimating unit 41, and estimates the poisoning amount of the poisoning substance (hydrocarbon, nitrogen oxide) to the NOx catalyst 21 according to the following equation 5.
HCHC + γ * ΣNOx Equation 5
Here, HCHC and ΣNOx in the equation 5 are the present adsorption amounts of hydrocarbon and nitrogen oxide on the NOx catalyst 21 calculated in S105. Further, γ in Equation 5 is an arbitrary constant larger than 0, for example. Since the influence of the amount of adsorption of hydrocarbons and the amount of adsorption of nitrogen oxides on the purification of exhaust gas by the NOx catalyst 21 is not limited to 1: 1, poisoning of the NOx catalyst 21 is performed using γ as shown in equation 5. Estimate the quantity.

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 ECU 40 determines whether the estimated poisoning amount of the NOx catalyst 21 is equal to or greater than a predetermined poisoning threshold value Pt. If it is determined that the poisoning amount of the NOx catalyst 21 is the poisoning threshold Pt or more (S106: YES), the process proceeds to S120. On the other hand, when it is determined that the poisoning amount of the NOx catalyst 21 is smaller than the poisoning threshold value Pt (S106: NO), the ECU 40 ends the series of processing S100.

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 ECU 40 functions as the regeneration control unit 42 and performs poisoned regeneration control. A series of processes S120 related to the poisoning regeneration control is shown in FIG.
In S121, the ECU 40 determines whether the temperature of the NOx catalyst 21 is currently being increased, that is, whether the temperature of the NOx catalyst 21 is being controlled. If it is determined that the temperature of the NOx catalyst 21 is rising (S121: YES), the process proceeds to S123. On the other hand, when it is determined that the temperature of the NOx catalyst 21 is not rising (S121: NO), the process proceeds to S122.

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 ECU 40 starts temperature increase control of the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 increases, for example, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 30 to the engine 10 as compared to that during normal operation, and increases the combustion heat in the engine 10. Thereby, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 rises. As a result, the temperature of the NOx catalyst 21 rises. After S122, the ECU 40 ends a series of processing S120.

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 ECU 40 acquires the present poisoning amount X of the NOx catalyst 21. Specifically, the poisoning amount (ΣHC + γ * ΣNOx) of the NOx catalyst 21 estimated in S106 is acquired as the poisoning amount X of the current NOx catalyst 21. After S123, the process proceeds to S124.

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 ECU 40 determines whether the present poisoning amount of the NOx catalyst 21 is equal to or greater than a predetermined regeneration threshold. Specifically, the ECU 40 determines whether the poisoning amount X acquired in S123 is equal to or greater than the regeneration threshold value X1. Here, the regeneration threshold value X1 is set to, for example, the maximum value that can be tolerated as the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21. If it is determined that the poisoning amount X is equal to or greater than the regeneration threshold value X1, that is, the poisoning regeneration of the NOx catalyst 21 is not completed (S124: YES), the ECU 40 ends a series of processes S120. On the other hand, when it is determined that the poisoning amount X is smaller than the regeneration threshold value X1, that is, it is determined that the poisoning regeneration of the NOx catalyst 21 is completed (S124: NO), the process proceeds to S125.

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 ECU 40 stops the temperature increase control of the NOx catalyst 21. Specifically, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 30 to the engine 10 is returned to the amount at normal operation. As a result, the temperature rise of the NOx catalyst 21 is stopped. After S125, the ECU 40 ends the series of processing S120.

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 ECU 40 determines NO at S106, and after S122 determines YES at S124 after S122 or ends S125 of a series of processes after S125, and the downstream of the NOx catalyst 21 acquired by the NOx concentration acquisition unit 43. If the concentration of nitrogen oxides on the side is equal to or higher than the predetermined concentration, the process S100 is started again. Thus, the processes S100 and S120 are processes that are repeatedly executed when the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the NOx catalyst 21 is equal to or higher than a predetermined concentration.

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 ECU 40 functions as the poisoning amount estimating unit 41 in S106 and adsorbs the temperature (T) and the flow rate (Q1) of the exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and the NOx catalyst 21 by adsorbing the poison. The amount of poisoned substances poisoned to the NOx catalyst 21 based on the concentrations (HC, NOx) of two kinds of poisoned substances (hydrocarbons and nitrogen oxides) contained in the exhaust among the poisoned substances which are substances to be produced The poisoning amount (ΣHC + γ * ΣNOx), which is

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 ECU 40 functions as the regeneration control unit 42 in S120, and can regenerate the catalyst by reducing the poisoning amount of the NOx catalyst 21 based on the poisoning amount (ΣHC + γ * ΣNOx) estimated by the poisoning amount estimating unit 41. Control playback. In the regeneration control, when the temperature of the NOx catalyst 21 reaches a predetermined temperature or more, hydrocarbons and nitrogen oxides adsorbed to the NOx catalyst 21 are desorbed from the NOx catalyst 21. Thereby, the poisoning amount of the NOx catalyst 21 is reduced. The temperature required for nitrogen oxides to desorb from the catalyst is lower than the temperature required for hydrocarbons to desorb from the catalyst.

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 NOx catalyst 21 according to the comparative example.
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 NOx catalyst 21 is greatly reduced (see FIG. 3A), and as shown in FIG. Since only the poisoning amount of hydrocarbon is estimated, it may take time to determine that the catalyst site has been filled up with a predetermined amount or more. Therefore, the poisoning regeneration control can not be performed at a necessary timing, and the performance of the NOx catalyst 21 may be degraded. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the poisoning substance may be poisoned on the NOx catalyst 21 based on the concentrations (HC, NOx) of the two kinds of poisoning substances (hydrocarbons and nitrogen oxides) contained in the exhaust gas. Since the poisoning amount can be estimated, the poisoning amount can be estimated with high accuracy (see FIG. 3A), and it can be accurately determined that the catalyst site is filled with the poisoning substance by a predetermined amount or more. Therefore, in the present embodiment, the poisoning regeneration control can be performed at an appropriate timing as compared with the comparative example, and the deterioration of the performance of the NOx catalyst 21 can be suppressed.

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 NOx catalyst 21 shifts from a low temperature state where nitrogen oxides are adsorbed to a certain degree to a high temperature state which is a reduction region, nitrogen oxides and hydrocarbons are adsorbed at the sites of the catalyst, and the sites of the catalyst When the catalyst is filled with hydrocarbons or nitrogen oxides, the performance of the NOx catalyst 21 is greatly reduced (see FIG. 4A). As shown in FIG. 4B, the poisoning amount of hydrocarbons is shown in the comparative example. In order to judge only that the catalyst site is filled with only hydrocarbons, there is a possibility that the poisoning regeneration control may be performed more than necessary. If the poisoning regeneration control is performed more than necessary, fuel consumption may be deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the poisoning substance may be poisoned on the NOx catalyst 21 based on the concentrations (HC, NOx) of the two kinds of poisoning substances (hydrocarbons and nitrogen oxides) contained in the exhaust gas. Since the poisoning amount can be estimated, the poisoning amount can be estimated with high accuracy (see FIG. 4A), and it is possible to suppress performing the poisoning regeneration control more than necessary. Therefore, compared with the comparative example, the present embodiment can suppress the deterioration of the fuel efficiency caused by the poisoning regeneration control.

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 gas purification system 1 for purifying the exhaust gas from the engine 10, including the NOx catalyst 21, the hydrocarbon supply unit 31, and the poisoning amount estimation unit 41. There is.
The NOx catalyst 21 is provided in the exhaust passage 12 of the engine 10.
The hydrocarbon supply unit 31 supplies hydrocarbons to the NOx catalyst 21.
The poisoning amount estimation unit 41 includes two types of temperature and flow rate of exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and two types of exhaust gases contained in the exhaust that are poisoning substances that cause poisoning by adsorbing to the NOx catalyst 21. The poisoning amount which is the amount of the poisoning substance poisoned to the NOx catalyst 21 is estimated based on the concentration of the poisoning substance (hydrocarbon, nitrogen oxide). Therefore, the poisoning amount estimating unit 41 can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 with high accuracy.

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 amount estimation unit 41 estimates the poisoning amount based on the concentrations of hydrocarbons and nitrogen oxides among poisoning substances contained in the exhaust gas.

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 reproduction control unit 42. The regeneration control unit 42 performs regeneration control that can reduce the poisoning amount of the NOx catalyst 21 based on the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimating unit 41. As described above, the poisoning amount estimating unit 41 can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 with high accuracy. Therefore, the regeneration control unit 42 can perform regeneration control at an appropriate timing, and can suppress the deterioration of the performance of the NOx catalyst 21. In addition, it is possible to suppress that the regeneration control unit 42 performs regeneration control more than necessary, and it is possible to suppress the deterioration of the fuel efficiency caused by the regeneration control.

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 concentration acquisition unit 43. The NOx concentration acquisition unit 43 acquires the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the exhaust gas flow with respect to the NOx catalyst 21. The regeneration control unit 42 controls the regeneration control (S106: YES) when the concentration acquired by the NOx concentration acquisition unit 43 is a predetermined concentration or more and the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimation unit 41 is a predetermined amount or more (S106: YES). Perform S120). By the way, when the performance (exhaust gas purification rate) of the NOx catalyst 21 is reduced due to factors such as thermal deterioration and the like other than poisoning, the regeneration of the NOx catalyst 21 is difficult even if regeneration control is performed. In the present embodiment, when the performance (exhaust gas purification rate) of the NOx catalyst 21 decreases due to factors other than poisoning, such as thermal deterioration, the concentration of nitrogen oxides on the downstream side of the NOx catalyst 21 becomes equal to or higher than a predetermined concentration. Although S100 is executed, it is determined that the poisoning amount to the NOx catalyst 21 is smaller than the predetermined value in S106 (S106: NO), the poisoning regeneration control (S120) by the regeneration control unit 42 is not executed. As described above, in the present embodiment, it is determined whether the cause of the performance degradation of the NOx catalyst 21 is due to poisoning or other factors, and regeneration is performed only when the performance of the NOx catalyst 21 is degraded due to poisoning. Take control. Therefore, it is possible to suppress wasteful regeneration control, and to suppress deterioration in fuel consumption associated with the regeneration control.

(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 gas purification system 1.
In the second embodiment, the exhaust gas purification system 1 further includes a reformer 25, a heater 26, a concentration information acquisition unit 44, a temperature sensor 54, a concentration sensor 55, and the like.

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 passage 13. One end of the reforming passage 13 is connected to the exhaust passage 12 and the other end is connected to the exhaust passage 12 on the downstream side of the one end. Here, the other end of the reforming passage 13 is located upstream of the NOx catalyst 21. Therefore, part of the exhaust flowing through the exhaust passage 12 flows again into the exhaust passage 12 via one end and the other end of the reforming passage 13 and flows into the NOx catalyst 21.

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 reformer 25 is provided in the reforming passage 13. The heater 26 is provided to the reformer 25. The heater 26 can heat the reformer 25. The ECU 40 can control the operation of the heater 26. The hydrocarbon supply unit 31 is provided on the upstream side of the exhaust flow with respect to the reformer 25 in the reforming passage 13. Therefore, the hydrocarbon (HC) injected from the hydrocarbon supply unit 31 flows into the reformer 25.

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 hydrocarbon supply unit 31 passes through the reformer 25 heated by the heater 26, the hydrocarbon as the reducing agent is reformed into a highly active reducing agent such as an aldehyde. By supplying the hydrocarbon reformed by the reformer 25 to the NOx catalyst 21, the performance of the NOx catalyst 21 can be improved. The ECU 40 can adjust the amount and type of reformed hydrocarbon supplied to the NOx catalyst 21 by controlling the operation of the hydrocarbon supply unit 31 and the heater 26.

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 information acquisition unit 44 is provided in the ECU 40 as a functional unit. The concentration information acquisition unit 44 is based on control information of the hydrocarbon supply unit 31 and the heater 26 by the ECU 40, that is, information on the concentration of the main hydrocarbon species to be reformed by the reformer 25 based on the reformer control information. get.

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 flow rate sensor 52 is provided on the upstream side of the exhaust flow with respect to one end of the reforming passage 13 in the exhaust passage 12. The flow rate sensor 52 can detect the flow rate of the exhaust gas discharged from the engine 10. The flow rate sensor 52 transmits a signal corresponding to the detected flow rate to the ECU 40. The flow rate of the exhaust gas discharged from the engine 10 and the flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 21 are substantially the same.

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 temperature sensor 54 is provided on the upstream side of the exhaust flow with respect to one end of the reforming passage 13 in the exhaust passage 12 as in the case of the flow rate sensor 52. The temperature sensor 54 can detect the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10. The temperature sensor 54 transmits a signal corresponding to the detected temperature to the ECU 40.

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 concentration sensor 55 is provided on the upstream side of the exhaust flow with respect to one end of the reforming passage 13 in the exhaust passage 12, similarly to the flow rate sensor 52. The concentration sensor 55 can detect the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the engine 10. The concentration sensor 55 transmits a signal corresponding to the detected oxygen concentration to the ECU 40.

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 NOx catalyst 21 by the ECU 40 will be described based on FIG.
In the series of processes S200 shown in FIG. 10, for example, when the ignition key of the vehicle is turned on and the ECU 40 is activated, the concentration of nitrogen oxides downstream of the NOx catalyst 21 acquired by the NOx concentration acquisition unit 43 becomes a predetermined concentration or more , Is executed. The process S200 is a process related to the estimation of the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 and the poisoning regeneration control for regenerating the NOx catalyst 21.

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 ECU 40 acquires the state of the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 obtains the temperature (T) and the flow rate (Q1) of the exhaust flowing into the NOx catalyst 21 based on the signals transmitted from the temperature sensor 51 and the flow rate sensor 52. After S201, the process proceeds to S202.

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 ECU 40 acquires the previous value of the poisoned state of the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 acquires the adsorption amount (ΣPn) of each poisoning substance to the NOx catalyst 21 calculated in the previous processing S200. Here, each poisoning substance which acquires the adsorption amount is, for example, hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx), sulfur oxide (SOx). After S202, the process proceeds to S203.

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 ECU 40 acquires the concentration of each poisoning substance in the exhaust flowing into the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 controls the NOx catalyst based on control information of the engine 10, that is, a map for each operating condition of the engine 10, a theoretical formula, a model, signals from the flow sensor 52, the temperature sensor 54, the concentration sensor 55, etc. The concentration (Pn) of each poisoning substance in the exhaust flowing into 21 is calculated and acquired. After S203, the process proceeds to S204.

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 ECU 40 functions as the concentration information acquisition unit 44, and acquires information on the concentration of the main hydrocarbon species to be reformed by the reformer 25 based on the reformer control information. Specifically, the ECU 40 obtains the concentration (Pn, HCn) for each hydrocarbon type having the same carbon number and functional group, such as aldehyde. After S204, the process proceeds to S205.

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 ECU 40 calculates the amount of change in the amount of adsorption of each poisoning substance to the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 determines the adsorption coefficient α n (n = 1, 2, 3...) Correlating with the ease of adsorption of each poisoning substance to the NOx catalyst 21, and poisoning from the NOx catalyst 21. The amount of change (ΔPn) in the amount of adsorption of each poisoning substance to the NOx catalyst 21 is calculated based on the desorption coefficient βn (n = 1, 2, 3...) Which correlates to the ease of substance desorption. calculate. Here, the adsorption coefficient α n is a space velocity (flow rate) of exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and a map value stored for each gas composition, and is a value from 0 to 1, which becomes smaller as the temperature is higher. (See FIG. 11). The desorption coefficient β n is a space value (flow rate) of the exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and a map value stored for each gas composition, and is a value from 0 to 1 which becomes larger as the temperature is higher ( See Figure 12). The ECU 40 sets the adsorption coefficient α n and the desorption coefficient β n based on the map and the temperature (T) and flow rate (Q1) acquired in S201.

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 ECU 40 calculates the change amount (ΔPn) of the adsorption amount of each poisoning substance to the NOx catalyst 21 by the following equation 6.
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 NOx catalyst 21 and the desorption of the substance from the NOx catalyst 21. After S205, the process proceeds to S206.

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 ECU 40 calculates the present adsorption amount of each poisoning substance to the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 calculates the present adsorption amount (ΣPn) of each poisoning substance on the NOx catalyst 21 by the following equation 7.
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 NOx catalyst 21 acquired in S202. Further, ΔPn on the right side of Formula 7 is a change amount (ΔPn) of the adsorption amount of each poisoning substance to the NOx catalyst 21 calculated in S205.
The present adsorption amount (量 Pn) of each poisoning substance to the NOx catalyst 21 calculated in S206 is stored in the RAM, EEPROM or the like of the ECU 40, and is used in S202 in the next processing S200. After S206, the process proceeds to S207.

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 ECU 40 determines whether the NOx catalyst 21 has been poisoned by a predetermined amount or more. Specifically, the ECU 40 first functions as the poisoning amount estimating unit 41, and according to the following equation 8, the poisoning amount of each poisoning substance (hydrocarbon, nitrogen oxide, sulfur oxide) to the NOx catalyst 21 Estimate
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 NOx catalyst 21 calculated in S206. Further, γ n (n = 1, 2, 3...) In Expression 8 is an arbitrary constant larger than 0, for example. The amount of adsorption of hydrocarbons having different carbon numbers and functional groups, the amount of adsorption of nitrogen oxides, and the amount of adsorption of sulfur oxides have an effect on purification of exhaust gas by the NOx catalyst 21 is not necessarily 1: 1. As described above, the poisoning amount of the NOx catalyst 21 is estimated using γn. More specifically, the poisoning amount of each poisoning substance (hydrocarbon, nitrogen oxide, sulfur oxide) to the NOx catalyst 21 is estimated by the following equation 9.
(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 NOx catalyst 21. The ΣNOx of the equation 9 is the present adsorption amount of nitrogen oxide on the NOx catalyst 21. ΣSO x of the equation 9 is the present adsorption amount of sulfur oxide on the NOx catalyst 21.

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 ECU 40 determines whether the estimated poisoning amount of the NOx catalyst 21 is equal to or greater than a predetermined poisoning threshold value Pt. If it is determined that the poisoning amount of the NOx catalyst 21 is equal to or greater than the poisoning threshold Pt (S207: YES), the process proceeds to S220. On the other hand, when it is determined that the poisoning amount of the NOx catalyst 21 is smaller than the poisoning threshold value Pt (S207: NO), the ECU 40 ends the series of processing S200.

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 ECU 40 functions as the regeneration control unit 42 and performs poisoned regeneration control. A series of processes S220 related to the poisoning regeneration control is shown in FIG.
In S221, the ECU 40 determines whether the temperature of the NOx catalyst 21 is currently rising. If it is determined that the temperature of the NOx catalyst 21 is rising (S221: YES), the process proceeds to S223. On the other hand, when it is determined that the temperature of the NOx catalyst 21 is not rising (S221: NO), the process proceeds to S240.

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 ECU 40 sets a target temperature for temperature increase control. A series of processes S240 relating to setting of a target temperature for temperature increase control are shown in FIG.
In S241, the ECU 40 calculates the minimum value n_min of n when the poisoning amount (ΣMn) of the NOx catalyst 21 when the temperature is raised to a certain temperature Tn becomes larger than the poisoning allowable amount Y. Here, the poisoning allowable amount Y is a poisoning amount that is acceptable as the poisoning amount of the NOx catalyst 21 that can exhibit the performance of the NOx catalyst 21 with respect to exhaust gas purification.

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 ECU 40 calculates the minimum value n_min based on the poisoning substance list shown in FIG. P 1, P 2, P 3... P n in the poisoning substance list shown in FIG. 15 correspond to the respective poisoning substances. The poisoning substance list T1, T2, T3... Tn is necessary for desorbing the respective poisoning substances (P1, P2, P3... Pn) from the NOx catalyst 21, ie, regenerating them. It corresponds to the temperature. The poisoning substance list M1, M2, M3... Mn are respectively added to the current poisoning amounts Σ (γn * nPn) of the poisoning substances (P1, P2, P3... Pn) estimated in S207. It corresponds.

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 ECU 40 adds the poisoning amount from the left side of the list, as in M1 and M2, for example, and calculates n as the minimum value n_min when MnMn becomes larger than the poisoning allowable amount Y. After S241, the process proceeds to S242.

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 ECU 40 sets the target temperature of the temperature increase control to Tn_min. Specifically, the ECU 40 sets the temperature Tn_min corresponding to n_min calculated in S241 as the target temperature. For example, when n_min calculated in S241 is 3, the target temperature is T3. After S242, the ECU 40 ends the process S240 and proceeds to S222 of S220.

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 ECU 40 starts temperature increase control of the NOx catalyst 21. Specifically, the ECU 40 increases, for example, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 30 to the engine 10 as compared to that during normal operation, and increases the combustion heat in the engine 10. Thereby, the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 10 rises. As a result, the temperature of the NOx catalyst 21 rises. Here, the ECU 40 raises the temperature of the NOx catalyst 21 until the target temperature Tn_min set in S242 is reached. After S222, the ECU 40 ends a series of processing S220.

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 ECU 40 acquires the present poisoning amount X of the NOx catalyst 21. Specifically, the poisoning amount Σ (γn * ΣPn) of the NOx catalyst 21 estimated in S207 is acquired as the poisoning amount X of the current NOx catalyst 21. After S223, the process proceeds to S224.

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 ECU 40 determines whether the present poisoning amount of the NOx catalyst 21 is equal to or greater than a predetermined regeneration threshold. Specifically, the ECU 40 determines whether the poisoning amount X acquired in S223 is equal to or greater than the regeneration threshold X1. If it is determined that the poisoning amount X is equal to or greater than the regeneration threshold value X1, that is, the poisoning regeneration of the NOx catalyst 21 is not completed (S224: YES), the ECU 40 ends a series of process S220. On the other hand, when it is determined that the poisoning amount X is smaller than the regeneration threshold value X1, that is, it is determined that the poisoning regeneration of the NOx catalyst 21 is completed (S224: NO), the process proceeds to S225.

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 ECU 40 stops the temperature increase control of the NOx catalyst 21. Specifically, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 30 to the engine 10 is returned to the amount at normal operation. As a result, the temperature rise of the NOx catalyst 21 is stopped. After S225, the ECU 40 ends a series of processing S220.

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 ECU 40 determines NO at S207, and after S222 determines YES at S224 after S222, or ends S200 of a series of processes after S225, and the downstream of the NOx catalyst 21 acquired by the NOx concentration acquisition unit 43. If the concentration of nitrogen oxides on the side is equal to or higher than the predetermined concentration, the process S200 is started again. As described above, the processes S200 and S220 are processes that are repeatedly executed when the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the NOx catalyst 21 is equal to or higher than a predetermined concentration.

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 ECU 40 functions as the poisoning amount estimating unit 41 in S207, and adsorbs the temperature (T) and the flow rate (Q1) of the exhaust flowing into the NOx catalyst 21 and the NOx catalyst 21 thereby adsorbing the poison. Among the poisoning substances which are substances to be produced, the NOx catalyst 21 is subjected to the poisoning based on the concentration (HC, NOx, SOx) of two or more kinds of poisoning substances (hydrocarbons, nitrogen oxides, sulfur oxides) contained in exhaust gas. The poisoning amount (Σ (γn * ΣPn)), which is the amount of poisoned poison, is estimated.

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 ECU 40 functions as the regeneration control unit 42 in S220, and reduces the poisoning amount of the NOx catalyst 21 based on the poisoning amount (Σ (γn * ΣPn)) estimated by the poisoning amount estimating unit 41, 21. Reproducible playback control is performed. In the regeneration control, when the temperature of the NOx catalyst 21 reaches the target temperature Tn_min, the poisoned substances from Pn_min to Pn adsorbed to the NOx catalyst 21 are desorbed from the NOx catalyst 21. As a result, the poisoning amount of the NOx catalyst 21, that is, the poisoning amount after regeneration 量 Mn, which is the poisoning amount after regeneration, is reduced until the poisoning allowable amount Y becomes equal to or less than the poisoning allowable amount Y.

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 amount estimating unit 41 determines the poisoning amount based on the concentrations of hydrocarbon, nitrogen oxide, and sulfur oxide among poisoning substances contained in the exhaust gas. presume. Therefore, the poisoning amount estimation unit 41 can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 with higher accuracy.

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 reformer 25 and a concentration information acquisition unit 44.
The reformer 25 can reform the hydrocarbon supplied to the NOx catalyst 21. Thereby, the exhaust gas purification rate by the NOx catalyst 21 can be improved. The concentration information acquisition unit 44 acquires information on the concentration of the main hydrocarbon species to be reformed by the reformer 25. The poisoning amount estimating unit 41 estimates the poisoning amount based on the information acquired by the concentration information acquiring unit 44. Therefore, the poisoning amount estimating unit 41 can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 with higher accuracy.

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 amount estimating unit 41 calculates the poisoning amount for each hydrocarbon type having the same carbon number and the same functional group, and estimates the poisoning amount to the NOx catalyst 21. Therefore, the poisoning amount estimating unit 41 can estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 with higher accuracy.

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 regeneration control unit 42 can regenerate the NOx catalyst 21 by reducing the poisoning amount by raising the temperature of the NOx catalyst 21. Further, the regeneration control unit 42 sets the lowest temperature Tn_min among the temperatures estimated to be the poisoning allowable amount Y or less, which is the poisoning amount after regeneration, as the target temperature Tn_min. Then, the regeneration control unit 42 raises the temperature of the NOx catalyst 21 until the target temperature Tn_min is reached. Thereby, in the regeneration control, when the temperature of the NOx catalyst 21 reaches the target temperature Tn_min, the poisoning substances from Pn_min to Pn adsorbed to the NOx catalyst 21 are desorbed from the NOx catalyst 21. As a result, the post-regeneration poisoning amount MnMn of the NOx catalyst 21 is reduced to the poisoning allowable amount Y or less. Thus, the regeneration control unit 42 can regenerate the NOx catalyst 21 without raising the temperature of the NOx catalyst 21 more than necessary. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the fuel consumption caused by the regeneration control.

(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 gas purification system 1.
In the third embodiment, the vehicle does not include the reforming passage 13. The reformer 25 is provided between the engine 10 and the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 12, that is, on the upstream side of the exhaust flow with respect to the NOx catalyst 21 in the exhaust passage 12. The heater 26 is provided to the reformer 25.

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 hydrocarbon supply unit 31 is provided between the engine 10 and the reformer 25 of the exhaust passage 12, that is, on the upstream side of the exhaust flow with respect to the reformer 25 in the exhaust passage 12. Therefore, the hydrocarbon (HC) injected from the hydrocarbon supply unit 31 flows into the reformer 25. The hydrocarbon reformed by the reformer 25 is supplied to the NOx catalyst 21 downstream.
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 NOx catalyst 21 and the like.

(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 gas purification system 1.
In the fourth embodiment, the vehicle is provided with a fresh air passage 14 instead of the reforming passage 13. One end of the fresh air passage 14 is open to the atmosphere, and the other end is connected to the exhaust passage 12. Here, the other end of the fresh air passage 14 is located upstream of the NOx catalyst 21. Therefore, fresh air flowing in from one end of the fresh air passage 14 flows through the fresh air passage 14, joins with the exhaust gas in the exhaust passage 12, and flows into the NOx catalyst 21.

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 reformer 25 is provided in the fresh air passage 14. The heater 26 is provided to the reformer 25. The hydrocarbon supply unit 31 is provided upstream of the fresh air flow with respect to the reformer 25 in the fresh air passage 14. Therefore, the hydrocarbon (HC) injected from the hydrocarbon supply unit 31 flows into the reformer 25. The hydrocarbon reformed by the reformer 25 is supplied to the NOx catalyst 21 downstream.
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 NOx catalyst 21 and the like.

(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 amount estimating unit 41.
In the fifth embodiment, the ECU 40 sets the adsorption coefficients α1 and α2 as follows when calculating the amount of change in the adsorption amount of hydrocarbon and nitrogen oxide on the NOx catalyst 21 in S104. That is, at this time, as the adsorption coefficients α1 and α2 increase as the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 (previous value of the poisoning state of the NOx catalyst 21) increases, as shown by the broken line in FIG. The amount is set smaller than in the case where the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 is small (solid line). The adsorption coefficient α1 is a coefficient that correlates with the ease of adsorption of hydrocarbons on the NOx catalyst 21. The adsorption coefficient α2 is a coefficient that correlates with the ease of adsorption of nitrogen oxides on the NOx catalyst 21.
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 NOx catalyst 21 other than the points described above.

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 amount estimating unit 41 sets the adsorption coefficients α1 and α2 correlated with the ease of adsorption of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 to the NOx catalyst 21. The larger the poisoning amount of the poisoning substance, the smaller the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 than in the case where the poisoning amount of the poisoning substance is small. Therefore, it is possible to estimate the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 with higher accuracy, in consideration of the change in the contact probability of the poisoning substance to the NOx catalyst 21.

(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 amount estimating unit 41.
In the sixth embodiment, when the ECU 40 calculates the amount of change in the adsorption amount of hydrocarbon and nitrogen oxide on the NOx catalyst 21 in S104, if the hydrocarbon and nitrogen oxide coexist in the exhaust gas, As shown by the broken line in FIG. 18, as the NOx adsorption coefficient α2 correlated with the ease of adsorption of nitrogen oxides to the NOx catalyst 21 becomes higher at high temperatures, hydrocarbons and nitrogen oxides coexist in the exhaust gas. If not set (solid line), set larger.
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 NOx catalyst 21 other than the points described above.

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 amount estimating unit 41 determines that nitrogen oxide is adsorbed to the NOx catalyst 21 when hydrocarbon and nitrogen oxide coexist in the exhaust gas. The NOx adsorption coefficient α2 correlating to ease is set larger as the temperature is higher, as compared with the case where hydrocarbon and nitrogen oxide do not coexist in the exhaust gas. As described above, the temperature range (high temperature range) where nitrogen oxides are easily adsorbed to the catalyst by coexistence with hydrocarbon is reflected in the process of estimation of the poisoning amount, whereby the poisoning substance to the NOx catalyst 21 can be The poisoning amount can be estimated with higher accuracy.

(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 NOx catalyst 21 presumed is more than predetermined poisoning threshold value Pt. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the poisoning threshold value Pt may be set smaller as the thermal deterioration of the NOx catalyst 21 progresses. That is, (9) In this embodiment, the regeneration control unit 42 starts regeneration control when the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimating unit 41 becomes equal to or larger than a predetermined poisoning threshold value Pt. As the thermal deterioration progresses, the poisoning threshold value Pt is set smaller. Therefore, even when the thermal deterioration of the NOx catalyst 21 progresses and the poisoning allowance decreases, the regeneration control can be started at an appropriate timing.

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 NOx catalyst 21 is limited only when the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the NOx catalyst 21 acquired by the NOx concentration acquisition unit 43 is equal to or higher than the predetermined concentration. In the example, the process related to the poisoning regeneration control to regenerate the NOx catalyst 21 is performed. On the other hand, in another embodiment of the present invention, regardless of the concentration of nitrogen oxide on the downstream side of the NOx catalyst 21 acquired by the NOx concentration acquisition unit 43, the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst 21 is It is also possible to perform the estimation and the process related to the poisoning regeneration control to regenerate the NOx catalyst 21. In this case, the concentration sensor 53 downstream of the NOx catalyst 21 may be omitted.

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 regeneration control unit 42 performs temperature increase control, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 30 to the engine 10 is increased compared to that during normal operation, and the combustion heat in the engine 10 is increased. In the example, the temperature of the NOx catalyst 21 is increased. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the regeneration control unit 42 raises the temperature of the NOx catalyst 21 by, for example, changing the EGR rate and raising the exhaust temperature of the engine 10 when performing the temperature increase control. May be Further, at this time, the temperature of the NOx catalyst 21 may be raised by the heat of reaction caused by the injection of the fuel into the oxidation catalyst (DOC) provided upstream of the NOx catalyst 21. Further, at this time, the temperature of the NOx catalyst 21 may be raised by a heater, a burner or the like provided in the NOx catalyst 21.
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)

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、
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.
前記被毒量推定部は、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、被毒量を推定する請求項1に記載の排気浄化システム。   The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the poisoning amount estimation unit estimates the poisoning amount based on the concentration of hydrocarbon and nitrogen oxide among poisoning substances contained in the exhaust gas. 前記被毒量推定部は、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、被毒量を推定する請求項1に記載の排気浄化システム。   The exhaust gas purification system according to claim 1, wherein the poisoning amount estimating unit estimates the poisoning amount based on concentrations of hydrocarbon, nitrogen oxide and sulfur oxide among poisoning substances contained in the exhaust gas. 前記被毒量推定部は、前記NOx触媒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、前記NOx触媒への被毒物質の被毒量が多いときほど、前記NOx触媒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請求項1〜3のいずれか一項に記載の排気浄化システム。   The poisoning amount estimating unit has an adsorption coefficient (α1, α2) correlating with the ease of adsorption of the poisoning substance on the NOx catalyst as the poisoning amount of the poisoning substance on the NOx catalyst is larger. The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas purification system is set smaller than the case where the poisoning amount of the poisoning substance to the NOx catalyst is small. 前記被毒量推定部は、排気中に炭化水素と窒素酸化物とが共存している場合、前記NOx触媒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請求項1〜4のいずれか一項に記載の排気浄化システム。   When the hydrocarbon and the nitrogen oxide coexist in the exhaust gas, the poisoning amount estimation unit correlates the NOx adsorption coefficient (α2) with the ease of nitrogen oxide adsorption to the NOx catalyst, The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature is set larger as the temperature is higher than in the case where hydrocarbon and nitrogen oxide do not coexist in the exhaust gas. 前記NOx触媒に供給される炭化水素を改質可能な改質器(25)と、
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.
前記被毒量推定部は、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、前記NOx触媒への被毒量を推定する請求項6に記載の排気浄化システム。   The exhaust purification system according to claim 6, wherein the poisoning amount estimation unit calculates the poisoning amount for each hydrocarbon type having the same carbon number and functional group, and estimates the poisoning amount to the NOx catalyst. 前記被毒量推定部により推定した被毒量に基づき、前記NOx触媒の被毒量を低減し前記NOx触媒を再生可能な再生制御を行う再生制御部(42)をさらに備える請求項1〜7のいずれか一項に記載の排気浄化システム。   The regeneration control unit (42) for performing regeneration control capable of reducing the poisoning amount of the NOx catalyst and regenerating the NOx catalyst based on the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimating unit. The exhaust gas purification system according to any one of the preceding claims. 前記再生制御部は、前記被毒量推定部により推定した被毒量が所定の被毒閾値以上となったとき前記再生制御を開始し、前記NOx触媒の熱劣化が進行するに従い前記被毒閾値を小さく設定する請求項8に記載の排気浄化システム。   The regeneration control unit starts the regeneration control when the poisoning amount estimated by the poisoning amount estimating unit becomes equal to or more than a predetermined poisoning threshold, and the poisoning threshold is started as the thermal deterioration of the NOx catalyst progresses. The exhaust gas purification system according to claim 8, wherein the 前記NOx触媒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NOx濃度取得部(43)をさらに備え、
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.
前記再生制御部は、前記NOx触媒の温度を上昇させることで被毒量を低減し前記NOx触媒を再生可能であり、再生後の被毒量である再生後被毒量が被毒許容量以下になると推定される温度のうち最低の温度を目標温度として設定し、前記目標温度になるまで前記NOx触媒の温度を上昇させる請求項8〜10のいずれか一項に記載の排気浄化システム。   The regeneration control unit reduces the poisoning amount by raising the temperature of the NOx catalyst and can regenerate the NOx catalyst, and the poisoning amount after regeneration, which is the poisoning amount after regeneration, is less than the poisoning allowable amount. The exhaust gas purification system according to any one of claims 8 to 10, wherein the lowest temperature among the temperatures estimated to be set as a target temperature, and the temperature of the NOx catalyst is raised until the target temperature is reached.
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