JP2019019793A - SCR system - Google Patents

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Abstract

To provide an SCR system capable of improving NOx elimination performance after a rise of an SCR catalyst temperature.SOLUTION: An SCR system 50 includes: an upstream side SCR catalyst 51 and a downstream side SCR catalyst 52; an urea water supply system 54 having an upstream side urea water supply section 55 and a downstream side urea water supply section 56; and a control device 10 having a control section 11 for controlling the urea water supply system. The control section executes engine start time control processing for starting urea water supply from the upstream side urea water supply section and the downstream side urea water supply section and making urea water supply quantity of the downstream side urea water supply section larger than that of the upstream side urea water supply section when a temperature of each of the upstream side SCR catalyst and the downstream side SCR catalyst becomes higher than a preset predetermined temperature at start of an engine.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明はSCRシステムに関する。   The present invention relates to an SCR system.

従来、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒を有するSCRシステムが知られている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。このようなSCRシステムは、SCR触媒が昇温してSCR触媒の温度が高温になった場合には、尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアを利用してエンジンから排出された排気中のNOxを還元させることで、NOxの浄化を図ることができる。また、エンジンの始動直後のように、SCR触媒の温度が低温の場合には、尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアと排気中のNOxとが反応して生成される硝酸アンモニウム(NHNO)をSCR触媒に吸着させることで、NOxの大気中への放出の抑制を図ることができる。 Conventionally, an SCR system having an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In such an SCR system, when the temperature of the SCR catalyst rises and the temperature of the SCR catalyst becomes high, NOx in exhaust discharged from the engine using ammonia generated by hydrolysis of urea water. NOx can be purified by reducing. Further, when the temperature of the SCR catalyst is low, such as immediately after starting the engine, ammonium nitrate (NH 4 NO 3) produced by the reaction of ammonia produced by hydrolysis of urea water and NOx in the exhaust gas. ) Is adsorbed by the SCR catalyst, and the release of NOx into the atmosphere can be suppressed.

国際公開第2014/073408号International Publication No. 2014/073408 特開2011−202620号公報JP 2011-202620 A

しかしながら、従来のSCRシステムでは、SCR触媒温度上昇後におけるNOx浄化性能は十分に高いとはいえなかった。   However, in the conventional SCR system, the NOx purification performance after the SCR catalyst temperature rises cannot be said to be sufficiently high.

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、SCR触媒温度上昇後におけるNOx浄化性能を向上させることができるSCRシステムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an SCR system capable of improving the NOx purification performance after the SCR catalyst temperature rises.

上記目的を達成するため、本発明に係るSCRシステムは、エンジンの排気通路に配置された上流側SCR触媒、及び前記上流側SCR触媒よりも下流側の前記排気通路に配置された下流側SCR触媒と、前記上流側SCR触媒よりも上流側の前記排気通路に尿素水を供給する上流側尿素水供給部、及び、前記上流側SCR触媒よりも下流側且つ前記下流側SCR触媒よりも上流側の前記排気通路に尿素水を供給する下流側尿素水供給部を有する尿素水供給システムと、前記尿素水供給システムを制御する制御部を有する制御装置と、を備え、前記制御部は、前記エンジンの始動時において前記上流側SCR触媒及び前記下流側SCR触媒の温度が予め設定された所定温度よりも高くなった場合に、前記上流側尿素水供給部及び前記下流側尿素水供給部からの尿素水供給を開始させるとともに、前記下流側尿素水供給部の尿素水供給量を前記上流側尿素水供給部の尿素水供給量よりも多くするエンジン始動時制御処理を実行する。   To achieve the above object, an SCR system according to the present invention includes an upstream SCR catalyst disposed in an exhaust passage of an engine, and a downstream SCR catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the upstream SCR catalyst. An upstream urea water supply unit that supplies urea water to the exhaust passage upstream of the upstream SCR catalyst, and a downstream side of the upstream SCR catalyst and an upstream side of the downstream SCR catalyst. A urea water supply system having a downstream urea water supply unit for supplying urea water to the exhaust passage, and a control device having a control unit for controlling the urea water supply system, the control unit comprising: When the temperature of the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst becomes higher than a predetermined temperature set in advance, the upstream urea water supply unit and the downstream urine are A start-up control process for starting the urea water supply from the water supply unit and increasing the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit more than the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit is executed. .

排気中のNOxは、上流側SCR触媒及び下流側SCR触媒のうち、最初に上流側SCR触媒に流入して、その少なくとも一部は上流側SCR触媒に残存したアンモニアと反応して硝酸アンモニウムになるため、下流側SCR触媒に流入するNOx量は上流側SCR触媒に流入するNOx量よりも少なくなる。このため、下流側SCR触媒の方が上流側SCR触媒よりも硝酸アンモニウムの生成量が少なく、硝酸アンモニウムの吸着量も少ない
。したがって、エンジンの始動後において上流側SCR触媒及び下流側SCR触媒の温度が所定温度よりも高くなった時点のNOx浄化性能は、下流側SCR触媒の方が高い。これに関して、本発明によれば、エンジンの始動時において上流側SCR触媒及び下流側SCR触媒の温度が所定温度よりも高くなった場合に、エンジン始動時制御処理を実行して、下流側尿素水供給部の尿素水供給量を上流側尿素水供給部の尿素水供給量よりも多くしている。これにより、NOx浄化性能の高い下流側SCR触媒に対して多くの尿素水を供給することができるので、SCR触媒温度上昇後におけるNOx浄化性能を向上させることができる。
NOx in the exhaust gas first flows into the upstream SCR catalyst out of the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst, and at least a part thereof reacts with the ammonia remaining in the upstream SCR catalyst to become ammonium nitrate. The amount of NOx flowing into the downstream SCR catalyst is smaller than the amount of NOx flowing into the upstream SCR catalyst. For this reason, the downstream SCR catalyst produces less ammonium nitrate and the ammonium nitrate adsorbs less than the upstream SCR catalyst. Therefore, the downstream SCR catalyst has higher NOx purification performance when the temperature of the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst becomes higher than the predetermined temperature after the engine is started. In this regard, according to the present invention, when the temperature of the upstream side SCR catalyst and the downstream side SCR catalyst becomes higher than a predetermined temperature at the time of starting the engine, the engine start time control process is executed, and the downstream urea water The urea water supply amount of the supply unit is set larger than the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit. As a result, a large amount of urea water can be supplied to the downstream SCR catalyst having a high NOx purification performance, so that the NOx purification performance after the SCR catalyst temperature rises can be improved.

実施形態に係るエンジンシステムの全体構成を模式的に示す概略図である。It is a schematic diagram showing typically the whole composition of the engine system concerning an embodiment. エンジンの始動時におけるSCRシステムの制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of control of the SCR system at the time of engine starting.

図1は本実施形態に係るエンジンシステム1の全体構成を模式的に示す概略図である。このエンジンシステム1は車両に搭載されている。車両の具体的な種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例として、バスやトラック等の商用車両を用いている。エンジンシステム1は、エンジン2、エンジン2に吸入される吸気が通過する吸気通路3、及びエンジン2から排出された排気が通過する排気通路4を備えている。エンジン2の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例としてディーゼルエンジンを用いている。   FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an overall configuration of an engine system 1 according to the present embodiment. The engine system 1 is mounted on a vehicle. Although the specific kind of vehicle is not specifically limited, In this embodiment, commercial vehicles, such as a bus and a truck, are used as an example. The engine system 1 includes an engine 2, an intake passage 3 through which intake air taken into the engine 2 passes, and an exhaust passage 4 through which exhaust exhausted from the engine 2 passes. Although the kind of engine 2 is not specifically limited, In this embodiment, the diesel engine is used as an example.

また、エンジンシステム1は、制御装置10、EGRシステム(EGR通路20、EGRバルブ21及びEGRクーラ22)、酸化触媒30、フィルター40、及びSCRシステム50を備えている。なお、本実施形態に係る制御装置10は、エンジンシステム1を統合的に制御する制御装置であるとともに、SCRシステム50の制御装置(すなわち、SCRシステム50の構成要素の一部)でもある。   The engine system 1 also includes a control device 10, an EGR system (EGR passage 20, EGR valve 21 and EGR cooler 22), an oxidation catalyst 30, a filter 40, and an SCR system 50. The control device 10 according to the present embodiment is a control device that controls the engine system 1 in an integrated manner, and is also a control device of the SCR system 50 (that is, part of the components of the SCR system 50).

制御装置10は、各種の制御処理等を実行するCPU11と、このCPU11の動作に用いられる各種情報やプログラム等を記憶する記憶部12とを有するマイクロコンピュータを備えている。なお、記憶部12としては、例えばROM、RAM等を用いることができる。制御装置10は、後述するSCRシステム50の尿素水供給システム54を制御するとともに、エンジン2の燃料噴射時期、燃料噴射量や、EGRバルブ21の動作等を制御することでエンジンシステム1を統合的に制御する。   The control device 10 includes a microcomputer having a CPU 11 that executes various control processes and the like, and a storage unit 12 that stores various information, programs, and the like used for the operation of the CPU 11. As the storage unit 12, for example, a ROM, a RAM, or the like can be used. The control device 10 controls the urea water supply system 54 of the SCR system 50, which will be described later, and also integrates the engine system 1 by controlling the fuel injection timing, the fuel injection amount, the operation of the EGR valve 21 and the like of the engine 2. To control.

EGR通路20は、排気通路4の排気の一部を吸気通路3に導入するための通路であり、本実施形態においては、排気通路4の排気マニホールドの部分から分岐して吸気通路3の吸気マニホールドの部分に合流している。このEGR通路20を通過する排気をEGRガスと称する。EGRバルブ21及びEGRクーラ22はEGR通路20の途中に配置されている。EGRバルブ21は制御装置10の指示を受けて開閉することで、EGRガスの流量を調整する。EGRクーラ22は、冷媒との熱交換によってEGRガスを冷却する熱交換器である。   The EGR passage 20 is a passage for introducing a part of the exhaust gas from the exhaust passage 4 into the intake passage 3. In the present embodiment, the EGR passage 20 branches from the exhaust manifold portion of the exhaust passage 4 and branches to the intake manifold of the intake passage 3. It joins the part. The exhaust gas passing through the EGR passage 20 is referred to as EGR gas. The EGR valve 21 and the EGR cooler 22 are arranged in the middle of the EGR passage 20. The EGR valve 21 is opened and closed in response to an instruction from the control device 10 to adjust the flow rate of the EGR gas. The EGR cooler 22 is a heat exchanger that cools the EGR gas by exchanging heat with the refrigerant.

酸化触媒30は、排気通路4の排気マニホールドよりも下流側の所定箇所に配置されている。フィルター40は、酸化触媒30よりも下流側の排気通路4に配置されており、排気中のPMを捕集する。酸化触媒30は、排気が通過可能なフィルターに、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の貴金属触媒が担持された構成を有している。酸化触媒30は、その貴金属触媒の酸化触媒作用によって、排気中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO)に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が所定温度以上になった場合、この酸化触媒30において生成された二酸化窒素によって、フィルター40に捕集されたPMを燃焼させて、二酸化炭素(CO)として排出させることができる。 The oxidation catalyst 30 is disposed at a predetermined location downstream of the exhaust manifold in the exhaust passage 4. The filter 40 is disposed in the exhaust passage 4 on the downstream side of the oxidation catalyst 30 and collects PM in the exhaust. The oxidation catalyst 30 has a configuration in which a noble metal catalyst such as platinum (Pt) or palladium (Pd) is supported on a filter through which exhaust gas can pass. The oxidation catalyst 30 promotes an oxidation reaction that changes nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas to nitrogen dioxide (NO 2 ) by the oxidation catalytic action of the noble metal catalyst. When the exhaust temperature becomes a predetermined temperature or higher, the PM collected by the filter 40 can be burned by the nitrogen dioxide generated in the oxidation catalyst 30 and discharged as carbon dioxide (CO 2 ).

SCRシステム50は、上流側SCR触媒51、下流側SCR触媒52、アンモニアスリップ触媒53、及び尿素水供給システム54を備えている。上流側SCR触媒51は、フィルター40よりも下流側の排気通路4に配置されている。下流側SCR触媒52は、上流側SCR触媒51よりも下流側の排気通路4に配置されている。上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52は、尿素水の加水分解によって生成されたアンモニア(NH)を用いて排気中のNOxを選択的に還元させる触媒である。この触媒の具体的な種類は特に限定されるものではなく、例えば、バナジウム、モリブデン、タングステン、ゼオライト等のような、公知のSCR触媒を用いることができる。 The SCR system 50 includes an upstream SCR catalyst 51, a downstream SCR catalyst 52, an ammonia slip catalyst 53, and a urea water supply system 54. The upstream SCR catalyst 51 is disposed in the exhaust passage 4 on the downstream side of the filter 40. The downstream SCR catalyst 52 is disposed in the exhaust passage 4 on the downstream side of the upstream SCR catalyst 51. The upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52 are catalysts that selectively reduce NOx in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ) generated by hydrolysis of urea water. The specific kind of this catalyst is not specifically limited, For example, well-known SCR catalysts, such as vanadium, molybdenum, tungsten, a zeolite, can be used.

アンモニアスリップ触媒53は、下流側SCR触媒52よりも下流側の排気通路4に配置されている。アンモニアスリップ触媒53は、下流側SCR触媒52を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒である。   The ammonia slip catalyst 53 is disposed in the exhaust passage 4 on the downstream side of the downstream SCR catalyst 52. The ammonia slip catalyst 53 is an oxidation catalyst that oxidizes ammonia that has passed through the downstream SCR catalyst 52.

尿素水供給システム54は、排気通路4に尿素水を供給するシステムである。具体的には尿素水供給システム54は、上流側SCR触媒51よりも上流側且つフィルター40よりも下流側の排気通路4の排気に尿素水を供給する上流側尿素水供給部55と、上流側SCR触媒51よりも下流側且つ下流側SCR触媒52よりも上流側の排気通路4の排気に尿素水を供給する下流側尿素水供給部56と、を含んで構成されている。上流側尿素水供給部55及び下流側尿素水供給部56の一例として、本実施形態では、制御装置10の指示を受けて尿素水を噴射する尿素水噴射弁を用いている。   The urea water supply system 54 is a system that supplies urea water to the exhaust passage 4. Specifically, the urea water supply system 54 includes an upstream urea water supply unit 55 that supplies urea water to the exhaust gas in the exhaust passage 4 upstream from the upstream SCR catalyst 51 and downstream from the filter 40, and an upstream side. A downstream urea water supply unit 56 that supplies urea water to the exhaust gas in the exhaust passage 4 downstream from the SCR catalyst 51 and upstream from the downstream SCR catalyst 52. As an example of the upstream urea water supply unit 55 and the downstream urea water supply unit 56, a urea water injection valve that injects urea water in response to an instruction from the control device 10 is used in the present embodiment.

なお、これ以降の説明において、上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52を総称して「SCR触媒」と称し、上流側尿素水供給部55及び下流側尿素水供給部56を総称して「尿素水供給部」と称する。   In the following description, the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52 are collectively referred to as “SCR catalyst”, and the upstream urea water supply unit 55 and the downstream urea water supply unit 56 are collectively referred to as “ This is referred to as a “urea water supply unit”.

SCR触媒が触媒活性温度以上になった後において尿素水供給部から尿素水が噴射された場合、この噴射された尿素水中の尿素は加水分解され、この結果、アンモニアが生成される。このアンモニアは、SCR触媒の触媒作用の下で、NOxを還元させる。この結果、窒素及び水が生成される。このようにして、SCRシステム50は、排気中のNOxの低減(すなわち、NOxの浄化)を図っている。また本実施形態によれば、アンモニアスリップ触媒53を備えているので、アンモニアがエンジンシステム1の外部に排出されることが効果的に抑制されている。   When urea water is injected from the urea water supply unit after the SCR catalyst reaches the catalyst activation temperature or higher, urea in the injected urea water is hydrolyzed, and as a result, ammonia is generated. This ammonia reduces NOx under the catalytic action of the SCR catalyst. As a result, nitrogen and water are generated. In this way, the SCR system 50 reduces NOx in the exhaust (that is, purifies NOx). Further, according to the present embodiment, since the ammonia slip catalyst 53 is provided, the ammonia is effectively suppressed from being discharged outside the engine system 1.

なお、SCRシステム50は、上流側SCR触媒51及びフィルター40に代えて、この上流側SCR触媒51とフィルター40とが一体化した部材(すなわち、SCR触媒付フィルター)を備えていてもよい。この場合、上流側尿素水供給部55は、このSCR触媒付フィルターよりも上流側の排気通路4、より具体的には、SCR触媒付フィルターよりも上流側且つ酸化触媒30よりも下流側の排気通路4に、尿素水を噴射すればよい。   The SCR system 50 may include a member in which the upstream SCR catalyst 51 and the filter 40 are integrated (that is, a filter with an SCR catalyst) instead of the upstream SCR catalyst 51 and the filter 40. In this case, the upstream-side urea water supply unit 55 is connected to the exhaust passage 4 upstream of the filter with SCR catalyst, more specifically, the exhaust gas upstream of the filter with SCR catalyst and downstream of the oxidation catalyst 30. It is only necessary to inject urea water into the passage 4.

また、エンジンシステム1は、各種の情報を検出するセンサ類として、排気中のNOxの濃度を検出するNOxセンサ60と、上流側SCR触媒51の温度を検出する温度センサ61aと、下流側SCR触媒52の温度を検出する温度センサ61bとを備えている。これらのセンサの検出結果は制御装置10に伝えられる。   Further, the engine system 1 includes, as sensors for detecting various types of information, a NOx sensor 60 that detects the concentration of NOx in the exhaust, a temperature sensor 61a that detects the temperature of the upstream SCR catalyst 51, and a downstream SCR catalyst. The temperature sensor 61b which detects the temperature of 52 is provided. The detection results of these sensors are transmitted to the control device 10.

続いて制御装置10の制御の詳細について説明する。まず、制御装置10は、エンジン2の始動時において、上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52の温度が予め設定された所定温度よりも高くなった場合に、上流側尿素水供給部55及び下流側尿素水供給
部56からの尿素水供給を開始させるとともに、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量(mm/min)を上流側尿素水供給部55の尿素水供給量(mm/min)よりも多くする制御処理を実行する。この制御処理を「エンジン始動時制御処理」と称する。
Next, details of the control of the control device 10 will be described. First, when the temperature of the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52 becomes higher than a predetermined temperature set in advance when the engine 2 is started, the control device 10 While the urea water supply from the downstream urea water supply unit 56 is started, the urea water supply amount (mm 3 / min) of the downstream urea water supply unit 56 is changed to the urea water supply amount (mm) of the upstream urea water supply unit 55. 3 / min) is executed. This control process is referred to as “engine start time control process”.

また制御装置10は、エンジンの始動時制御処理の実行終了後においては(すなわち、エンジンの通常運転時においては)、上流側尿素水供給部55の尿素水供給量を下流側尿素水供給部56の尿素水供給量よりも多くする制御処理を実行する。この制御処理を「通常時制御処理」と称する。   Further, the control device 10 sets the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55 to the downstream urea water supply unit 56 after the completion of the engine start time control process (that is, during normal operation of the engine). A control process for increasing the amount of urea water supplied is executed. This control process is referred to as “normal control process”.

図2はエンジン2の始動時におけるSCRシステム50の制御の一例を示すフローチャートであり、具体的には、エンジン始動時制御処理を含む一連の制御処理の一例を示している。なお、図2の各ステップは、制御装置10の具体的にはCPU11が実行する。また、制御装置10は、エンジン2の始動開始と同時に、図2のフローチャートの実行をスタートさせる。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of the control of the SCR system 50 when the engine 2 is started. Specifically, it shows an example of a series of control processes including an engine start time control process. Note that each step of FIG. 2 is specifically executed by the CPU 11 of the control device 10. Further, the control device 10 starts execution of the flowchart of FIG. 2 simultaneously with the start of the engine 2.

ステップS10において、制御装置10は、エンジン2の始動時(本実施形態では、この一例としてエンジン2のスタートスイッチがONにされた時を用いている)において、SCR触媒に吸着しているアンモニアの吸着量(アンモニア吸着量(A1))を取得する。   In step S10, the control device 10 determines the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst when the engine 2 is started (in this embodiment, the start switch of the engine 2 is used as an example). An adsorption amount (ammonia adsorption amount (A1)) is acquired.

このステップS10の一例として、本実施形態に係る制御装置10は、前回のエンジン2の停止時のSCRシステム50の状態に基づいて上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52にそれぞれ吸着しているアンモニア吸着量を推定し、この推定されたアンモニア吸着量をステップS10のアンモニア吸着量(A1)として取得する。なお、このステップS10に係るアンモニア吸着量の取得手法自体は、公知の技術(例えば、特許文献1に記載されているアンモニア吸着量の算出手法等)を適用できるので、これ以上詳細な説明は省略する。   As an example of this step S10, the control device 10 according to the present embodiment adsorbs to the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52 based on the state of the SCR system 50 when the engine 2 was stopped last time. The ammonia adsorption amount is estimated, and the estimated ammonia adsorption amount is acquired as the ammonia adsorption amount (A1) in step S10. Note that the technique for obtaining the ammonia adsorption amount according to step S10 itself can be applied with a known technique (for example, the method for calculating the ammonia adsorption amount described in Patent Document 1, etc.), and thus a more detailed description is omitted. To do.

次いで、制御装置10は、SCR触媒の温度(SCR触媒温度:TSCR)が予め設定された所定温度(T1)よりも高いか否かを判定する(ステップS20)。本実施形態においては、この所定温度(T1)の一例として、SCR触媒の触媒活性温度を用いている。この所定温度(T1)は予め記憶部12に記憶させておく(すなわち、制御装置10に設定しておく)。 Next, the control device 10 determines whether or not the temperature of the SCR catalyst (SCR catalyst temperature: T SCR ) is higher than a predetermined temperature (T1) set in advance (step S20). In the present embodiment, the catalytic activation temperature of the SCR catalyst is used as an example of the predetermined temperature (T1). The predetermined temperature (T1) is stored in advance in the storage unit 12 (that is, set in the control device 10).

また、本実施形態に係る制御装置10は、ステップS20でSCR触媒温度を取得するにあたり、具体的には、温度センサ61aの検出した上流側SCR触媒51の温度及び温度センサ61bの検出した下流側SCR触媒52の温度を取得する。そして、制御装置10は、このようにして取得された上流側SCR触媒51の温度及び下流側SCR触媒52の温度が共に所定温度(T1)よりも高いか否かを判定する。   In addition, when acquiring the SCR catalyst temperature in step S20, the control device 10 according to the present embodiment specifically includes the temperature of the upstream SCR catalyst 51 detected by the temperature sensor 61a and the downstream side detected by the temperature sensor 61b. The temperature of the SCR catalyst 52 is acquired. And the control apparatus 10 determines whether the temperature of the upstream SCR catalyst 51 acquired in this way and the temperature of the downstream SCR catalyst 52 are both higher than predetermined temperature (T1).

ステップS20はYESと判定されるまで繰り返し実行される。ステップS20でYESと判定された場合、制御装置10は、エンジン2の始動開始後においてSCR触媒で生成された硝酸アンモニウムの生成量(硝酸アンモニウム生成量(A2))を取得する(ステップS30)。   Step S20 is repeatedly executed until it is determined as YES. When it determines with YES by step S20, the control apparatus 10 acquires the production amount (ammonium nitrate production amount (A2)) of the ammonium nitrate produced | generated by the SCR catalyst after the start-up of the engine 2 (step S30).

このステップS30の一例として、本実施形態に係る制御装置10は、エンジン2の始動開始後におけるエンジン運転状態に基づいて上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52でそれぞれ生成された硝酸アンモニウム生成量を推定し、この推定された硝酸アンモニウム生成量をステップS30の硝酸アンモニウム生成量(A2)として取得する。なお、このステップS30に係る硝酸アンモニウム生成量の推定手法は、公知の技術(例え
ば、特許文献1に記載されている硝酸アンモニウム生成量の推定手法等)を適用することができるので、これ以上詳細な説明は省略する。
As an example of this step S30, the control device 10 according to the present embodiment calculates the ammonium nitrate production amounts respectively generated in the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52 based on the engine operating state after the start of the engine 2. The estimated ammonium nitrate production amount is acquired as the ammonium nitrate production amount (A2) in step S30. In addition, since the well-known technique (For example, the estimation method of the ammonium nitrate production amount etc. which are described in patent document 1 etc.) can be applied to the estimation method of the ammonium nitrate production amount which concerns on this step S30, more detailed description is more than this. Is omitted.

ここで、硝酸アンモニウムはSCR触媒温度がSCR触媒の触媒活性温度以下の場合に生成される性質がある。このため、本実施形態のようにステップS20でYESと判定された場合にステップS30を実行することによって、エンジン2の始動開始後に生成された硝酸アンモニウムの量(具体的には、エンジン2の始動開始後からSCR触媒温度が触媒活性温度よりも高くなるまでに生成された硝酸アンモニウムの量)を精度良く取得することができる。   Here, ammonium nitrate has a property of being generated when the SCR catalyst temperature is equal to or lower than the catalyst activation temperature of the SCR catalyst. For this reason, the amount of ammonium nitrate generated after the start of the engine 2 (specifically, the start of the start of the engine 2) is executed by executing step S30 when it is determined YES in step S20 as in the present embodiment. Thereafter, the amount of ammonium nitrate produced until the SCR catalyst temperature becomes higher than the catalyst activation temperature can be obtained with high accuracy.

ステップS30の後に制御装置10は、ステップS10で取得されたアンモニア吸着量(A1)からステップS30で取得された硝酸アンモニウム生成量(A2)を減算することで、現時点において上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52にそれぞれ吸着しているアンモニアの量(現状吸着アンモニア量(A3))を取得する(ステップS40)。   After step S30, the control device 10 subtracts the ammonium nitrate production amount (A2) acquired in step S30 from the ammonia adsorption amount (A1) acquired in step S10, so that the upstream side SCR catalyst 51 and the downstream side at the present time are subtracted. The amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst 52 (currently adsorbed ammonia amount (A3)) is acquired (step S40).

次いで制御装置10は、エンジン始動時制御処理の実行を開始する(ステップS50)。このエンジン始動時制御処理において、制御装置10は、上流側尿素水供給部55及び下流側尿素水供給部56からの尿素水の供給を開始させる。また、制御装置10は、上流側尿素水供給部55及び下流側尿素水供給部56から尿素水を供給させる場合に、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量(mm/min)を上流側尿素水供給部55の尿素水供給量(mm/min)よりも多く制御する。 Next, the control device 10 starts executing the engine start time control process (step S50). In this engine start time control process, the control device 10 starts supply of urea water from the upstream urea water supply unit 55 and the downstream urea water supply unit 56. In addition, when the control device 10 supplies urea water from the upstream urea water supply unit 55 and the downstream urea water supply unit 56, the control device 10 sets the urea water supply amount (mm 3 / min) of the downstream urea water supply unit 56. More than the urea water supply amount (mm 3 / min) of the upstream urea water supply unit 55 is controlled.

すなわち、制御装置10は、エンジン2の始動時において、SCR触媒の温度が予め設定された所定温度よりも高くなった場合(ステップS20でYESの場合)に、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量(尿素水の噴射量)が上流側尿素水供給部55の尿素水供給量(尿素水の噴射量)よりも多くなるような尿素水供給態様で、上流側尿素水供給部55及び下流側尿素水供給部56からの尿素水供給を開始させている。   That is, when the temperature of the SCR catalyst becomes higher than a predetermined temperature set in advance at the time of starting the engine 2 (when YES in step S20), the control device 10 causes the urea in the downstream urea water supply unit 56 to In the urea water supply mode in which the water supply amount (injection amount of urea water) is greater than the urea water supply amount (urea water injection amount) of the upstream urea water supply unit 55, the upstream urea water supply unit 55 and The urea water supply from the downstream urea water supply unit 56 is started.

なお、制御装置10は、例えば、下流側尿素水供給部56の単位時間当たりの開弁時間を上流側尿素水供給部55の単位時間当たりの開弁時間よりも長くする等の手法によって、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量を上流側尿素水供給部55の尿素水供給量よりも多くしている。   Note that the control device 10 uses, for example, a method in which the valve opening time per unit time of the downstream urea water supply unit 56 is made longer than the valve opening time per unit time of the upstream urea water supply unit 55. The urea water supply amount of the side urea water supply unit 56 is made larger than the urea water supply amount of the upstream side urea water supply unit 55.

このように下流側尿素水供給部56の尿素水供給量が上流側尿素水供給部55の尿素水供給量よりも多くなることで、下流側SCR触媒52に実際に供給されるアンモニア量は上流側SCR触媒51に実際に供給されるアンモニア量よりも多くなる。   As described above, the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit 56 is larger than the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55, so that the ammonia amount actually supplied to the downstream SCR catalyst 52 is upstream. The amount of ammonia actually supplied to the side SCR catalyst 51 becomes larger.

また、ステップS50において本実施形態に係る制御装置10は、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量と上流側尿素水供給部55の尿素水供給量との比率を、ステップS40で取得された現状吸着アンモニア量(A3)に基づいて決定する。   In step S50, the control device 10 according to the present embodiment acquires the ratio of the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit 56 and the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55 in step S40. It is determined based on the current amount of adsorbed ammonia (A3).

具体的には、制御装置10は、現状吸着アンモニア量(A3)が多いほど(すなわち、SCR触媒によるNOx浄化性能が高いほど)、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量(X)を相対的に少なくし、上流側尿素水供給部55の尿素水供給量(X)を相対的に多くする。この結果、上流側SCR触媒51の現状吸着アンモニア量と下流側SCR触媒52の現状吸着アンモニア量の合計値が多いほど、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量(X)に対する上流側尿素水供給部55の尿素水供給量(X)の比率(X/X)は大きくなる(但し、この場合でも、下流側の供給量の方が上流側の供給量よりも多いことに変わりはない)。 Specifically, the control device 10 increases the urea water supply amount (X 1 ) of the downstream urea water supply unit 56 as the current amount of adsorbed ammonia (A3) increases (that is, the NOx purification performance by the SCR catalyst increases). Is relatively decreased, and the urea water supply amount (X 2 ) of the upstream urea water supply unit 55 is relatively increased. As a result, as the total value of the current amount of adsorbed ammonia of the upstream SCR catalyst 51 and the amount of current adsorbed ammonia of the downstream SCR catalyst 52 increases, the upstream side of the urea water supply amount (X 1 ) of the downstream urea water supply unit 56 increases. The ratio (X 2 / X 1 ) of the urea water supply amount (X 2 ) of the urea water supply unit 55 is large (however, even in this case, the downstream supply amount is larger than the upstream supply amount). Will not change).

ステップS50の後に制御装置10は、SCR触媒で生成された硝酸アンモニウムが熱によって分解されたか否かを判定する(ステップS60)。具体的には制御装置10は、ステップS30で取得された硝酸アンモニウム生成量(A2)の硝酸アンモニウムが熱によって分解されたか否かを判定する。   After step S50, the control device 10 determines whether or not ammonium nitrate produced by the SCR catalyst has been decomposed by heat (step S60). Specifically, the control device 10 determines whether or not the ammonium nitrate production amount (A2) obtained in Step S30 has been decomposed by heat.

より具体的には、本実施形態に係る制御装置10は、ステップS50の実行開始からの経過時間(Tp)が基準時間(Td)よりも長くなった場合に、硝酸アンモニウムが分解された(YES)と判定する。なお、この基準時間(Td)は、予め適当な定数を設定しておいてもよく、あるいは、算出してもよい(この場合Tdは変数になる)。この基準時間(Td)の算出手法の一例は次のとおりである。   More specifically, in the control device 10 according to the present embodiment, when the elapsed time (Tp) from the start of execution of step S50 is longer than the reference time (Td), ammonium nitrate is decomposed (YES). Is determined. The reference time (Td) may be set in advance as an appropriate constant or may be calculated (in this case, Td becomes a variable). An example of a method for calculating the reference time (Td) is as follows.

まず、制御装置10は、SCR触媒の温度とSCR触媒に流入する排気流量とを取得し、これらの値から所定の演算式を用いて硝酸アンモニウムの分解速度を算出する。そして、制御装置10は、硝酸アンモニウム生成量(A2)をこの硝酸アンモニウムの分解速度で割り算することで、硝酸アンモニウムの分解時間を算出する。制御装置10は、このように算出された分解時間を基準時間(Td)として用いればよい。   First, the control device 10 acquires the temperature of the SCR catalyst and the exhaust flow rate flowing into the SCR catalyst, and calculates the decomposition rate of ammonium nitrate from these values using a predetermined arithmetic expression. And the control apparatus 10 calculates the decomposition time of ammonium nitrate by dividing the ammonium nitrate production amount (A2) by the decomposition rate of this ammonium nitrate. The control device 10 may use the decomposition time calculated in this way as the reference time (Td).

なお、制御装置10は、上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52のそれぞれについて、硝酸アンモニウムが分解されたか否かを判定することが好ましく、実際、本実施形態に係る制御装置10はこのようにしている。ステップS60はYESと判定されるまで繰り返し実行される。   The control device 10 preferably determines whether or not ammonium nitrate has been decomposed for each of the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52. In fact, the control device 10 according to the present embodiment does this way. ing. Step S60 is repeatedly executed until it is determined as YES.

ステップS60でYESと判定された場合、制御装置10は、エンジン始動時制御処理の実行を終了して、前述した通常時制御処理を実行する(ステップS70)。すなわち、本実施形態に係る制御装置10は、上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52で生成された硝酸アンモニウムが分解するまで、エンジン始動時制御処理を継続して実行している。なお、この通常時制御処理において制御装置10は、上流側尿素水供給部55の尿素水供給量を下流側尿素水供給部56の尿素水供給量よりも多くする。次いで制御装置10は、フローチャートの実行を終了する。   When it determines with YES by step S60, the control apparatus 10 complete | finishes execution of the engine start time control process, and performs the normal time control process mentioned above (step S70). That is, the control device 10 according to the present embodiment continues to execute the engine start-up control process until the ammonium nitrate generated by the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52 is decomposed. In this normal control process, the control device 10 makes the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55 larger than the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit 56. Next, the control device 10 ends the execution of the flowchart.

なお、本実施形態において、エンジン始動時制御処理及び通常時制御処理を実行する制御装置10のCPU11は、本発明に係る「制御部」としての機能を有する部材に相当する。ステップS10を実行する制御装置10のCPU11は、本発明に係る「アンモニア吸着量取得部」としての機能を有する部材に相当する。ステップS30を実行する制御装置10のCPU11は、本発明に係る「硝酸アンモニウム生成量取得部」としての機能を有する部材に相当する。ステップS40を実行する制御装置10のCPU11は、本発明に係る「現状吸着アンモニア量取得部」としての機能を有する部材に相当する。   In the present embodiment, the CPU 11 of the control device 10 that executes the engine start time control process and the normal time control process corresponds to a member having a function as a “control unit” according to the present invention. CPU11 of the control apparatus 10 which performs step S10 is corresponded to the member which has a function as an "ammonia adsorption amount acquisition part" which concerns on this invention. CPU11 of the control apparatus 10 which performs step S30 is corresponded to the member which has a function as "ammonium nitrate production amount acquisition part" which concerns on this invention. CPU11 of the control apparatus 10 which performs step S40 is corresponded to the member which has a function as the "currently-adsorbed ammonia amount acquisition part" which concerns on this invention.

続いて、本実施形態に係るSCRシステム50の作用効果について説明する。まず、排気中のNOxは、上流側SCR触媒51及び下流側SCR触媒52のうち、最初に上流側SCR触媒51に流入して、その少なくとも一部は上流側SCR触媒51に残存したアンモニアと反応して硝酸アンモニウムになるため、下流側SCR触媒52に流入するNOx量は上流側SCR触媒51に流入するNOx量よりも少なくなる。このため、下流側SCR触媒52の方が上流側SCR触媒51よりも硝酸アンモニウムの生成量が少なく、硝酸アンモニウムの吸着量も少ない。   Then, the effect of the SCR system 50 concerning this embodiment is demonstrated. First, NOx in the exhaust first flows into the upstream SCR catalyst 51 out of the upstream SCR catalyst 51 and the downstream SCR catalyst 52, and at least a part thereof reacts with ammonia remaining in the upstream SCR catalyst 51. Therefore, the amount of NOx flowing into the downstream SCR catalyst 52 is smaller than the amount of NOx flowing into the upstream SCR catalyst 51. For this reason, the downstream SCR catalyst 52 produces less ammonium nitrate and the ammonium nitrate adsorbs less than the upstream SCR catalyst 51.

ここで、硝酸アンモニウムがSCR触媒表面に吸着すると、SCR触媒はその触媒作用を十分に発揮できなくなり、この結果、その触媒作用によるNOx浄化性能は低下する。したがって、硝酸アンモニウムの吸着量の少ない下流側SCR触媒52の方が上流側SC
R触媒51よりも、SCR触媒の温度が所定温度(T1)よりも高くなった時点におけるNOx浄化性能は高い。
Here, when ammonium nitrate is adsorbed on the surface of the SCR catalyst, the SCR catalyst cannot sufficiently exhibit its catalytic action, and as a result, the NOx purification performance due to the catalytic action decreases. Therefore, the downstream SCR catalyst 52 having a smaller amount of adsorption of ammonium nitrate is more suitable for the upstream SC.
The NOx purification performance at the time when the temperature of the SCR catalyst becomes higher than the predetermined temperature (T1) is higher than that of the R catalyst 51.

これに関して、本実施形態によれば、エンジンの始動時においてSCR触媒の温度が所定温度(T1)よりも高くなった場合(ステップS20でYESの場合)において、ステップS50に係るエンジン始動時制御処理を実行して、下流側尿素水供給部56の尿素水供給量を上流側尿素水供給部55の尿素水供給量よりも多くしているので、NOx浄化性能の高い下流側SCR触媒52に対して多くの尿素水を供給することができる。これにより、SCR触媒温度上昇後におけるNOx浄化性能を向上させることができる。   In this regard, according to the present embodiment, when the temperature of the SCR catalyst becomes higher than the predetermined temperature (T1) at the time of engine start (in the case of YES at step S20), the engine start-time control process according to step S50. And the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit 56 is made larger than the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55, so that the downstream SCR catalyst 52 with high NOx purification performance is A lot of urea water can be supplied. Thereby, the NOx purification performance after the SCR catalyst temperature rises can be improved.

また、本実施形態によれば、エンジン始動時制御処理において下流側尿素水供給部56の尿素水供給量と上流側尿素水供給部55の尿素水供給量との比率を現状吸着アンモニア量に基づいて決定しているので、SCR触媒温度上昇後におけるNOx浄化性能をより効果的に向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, the ratio of the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit 56 and the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55 in the engine start time control process is based on the current adsorbed ammonia amount. Therefore, the NOx purification performance after the SCR catalyst temperature rises can be improved more effectively.

また、本実施形態によれば、エンジン始動時制御処理の実行終了後において、通常時制御処理を実行しており、この通常時制御処理において、上流側尿素水供給部55の尿素水供給量を下流側尿素水供給部56の尿素水供給量よりも多くしている。この構成によれば、エンジン始動時制御処理の実行によって硝酸アンモニウムが分解されてNOx浄化性能が回復したSCR触媒を用いて、NOxを浄化することができる。また、NOxの流入量の多い上流側SCR触媒51に対して多くの尿素水を供給しているので、SCR触媒温度上昇後におけるNOx浄化性能を効果的に向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, the normal time control process is executed after the completion of the engine start time control process, and in this normal time control process, the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit 55 is set. The amount of urea water supplied from the downstream urea water supply unit 56 is set larger. According to this configuration, it is possible to purify NOx by using the SCR catalyst in which ammonium nitrate is decomposed by the execution of the engine start time control process and the NOx purification performance is restored. Further, since a large amount of urea water is supplied to the upstream SCR catalyst 51 having a large inflow of NOx, the NOx purification performance after the SCR catalyst temperature rises can be effectively improved.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.

1 エンジンシステム
2 エンジン
3 吸気通路
4 排気通路
10 制御装置
11 CPU
12 記憶部
50 SCRシステム
51 上流側SCR触媒
52 下流側SCR触媒
54 尿素水供給システム
55 上流側尿素水供給部
56 下流側尿素水供給部
60 NOxセンサ
61a,61b 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine system 2 Engine 3 Intake passage 4 Exhaust passage 10 Controller 11 CPU
12 Storage Unit 50 SCR System 51 Upstream SCR Catalyst 52 Downstream SCR Catalyst 54 Urea Water Supply System 55 Upstream Urea Water Supply Unit 56 Downstream Urea Water Supply Unit 60 NOx Sensors 61a and 61b Temperature Sensor

Claims (4)

エンジンの排気通路に配置された上流側SCR触媒、及び前記上流側SCR触媒よりも下流側の前記排気通路に配置された下流側SCR触媒と、
前記上流側SCR触媒よりも上流側の前記排気通路に尿素水を供給する上流側尿素水供給部、及び、前記上流側SCR触媒よりも下流側且つ前記下流側SCR触媒よりも上流側の前記排気通路に尿素水を供給する下流側尿素水供給部を有する尿素水供給システムと、
前記尿素水供給システムを制御する制御部を有する制御装置と、を備え、
前記制御部は、前記エンジンの始動時において前記上流側SCR触媒及び前記下流側SCR触媒の温度が予め設定された所定温度よりも高くなった場合に、前記上流側尿素水供給部及び前記下流側尿素水供給部からの尿素水供給を開始させるとともに、前記下流側尿素水供給部の尿素水供給量を前記上流側尿素水供給部の尿素水供給量よりも多くするエンジン始動時制御処理を実行する、SCRシステム。
An upstream SCR catalyst disposed in the exhaust passage of the engine, and a downstream SCR catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the upstream SCR catalyst;
An upstream urea water supply unit for supplying urea water to the exhaust passage upstream of the upstream SCR catalyst, and the exhaust gas downstream of the upstream SCR catalyst and upstream of the downstream SCR catalyst A urea water supply system having a downstream urea water supply unit for supplying urea water to the passage;
A control device having a control unit for controlling the urea water supply system,
When the temperature of the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst becomes higher than a preset predetermined temperature at the time of starting the engine, the controller is configured to supply the upstream urea water supply unit and the downstream side. The engine start-time control process is executed to start the urea water supply from the urea water supply unit, and to make the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit larger than the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit SCR system.
前記制御装置は、
前記エンジンの始動時に、前記上流側SCR触媒及び前記下流側SCR触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を取得するアンモニア吸着量取得部と、
前記エンジンの始動開始後において前記上流側SCR触媒及び前記下流側SCR触媒で生成された硝酸アンモニウムの生成量を取得する硝酸アンモニウム生成量取得部と、
前記アンモニア吸着量取得部によって取得された前記アンモニアの吸着量から前記硝酸アンモニウム生成量取得部によって取得された前記硝酸アンモニウムの生成量を減算することで、現時点において前記上流側SCR触媒及び前記下流側SCR触媒に吸着しているアンモニアの量である現状吸着アンモニア量を取得する現状吸着アンモニア量取得部と、を有する請求項1記載のSCRシステム。
The control device includes:
An ammonia adsorption amount acquisition unit that acquires an adsorption amount of ammonia adsorbed on the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst when the engine is started;
An ammonium nitrate production amount obtaining unit for obtaining the production amount of ammonium nitrate produced by the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst after the start of the engine;
By subtracting the ammonium nitrate production amount acquired by the ammonium nitrate production amount acquisition unit from the ammonia adsorption amount acquired by the ammonia adsorption amount acquisition unit, the upstream SCR catalyst and the downstream SCR catalyst at the present time The SCR system according to claim 1, further comprising: a presently-adsorbed ammonia amount obtaining unit that obtains a presently-adsorbed ammonia amount that is an amount of ammonia adsorbed on the substrate.
前記制御部は、前記エンジン始動時制御処理において、前記下流側尿素水供給部の尿素水供給量と前記上流側尿素水供給部の尿素水供給量との比率を、前記現状吸着アンモニア量に基づいて決定する請求項2記載のSCRシステム。   In the engine start-up control process, the control unit determines a ratio between the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit and the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit based on the current adsorbed ammonia amount. The SCR system according to claim 2, wherein the SCR system is determined. 前記制御部は、前記エンジン始動時制御処理の実行終了後においては、前記上流側尿素水供給部の尿素水供給量を前記下流側尿素水供給部の尿素水供給量よりも多くする通常時制御処理を実行する請求項3記載のSCRシステム。   The control unit performs normal time control in which the urea water supply amount of the upstream urea water supply unit is larger than the urea water supply amount of the downstream urea water supply unit after the execution of the engine start time control process is completed. The SCR system according to claim 3, wherein the process is executed.
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