JP2019035380A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、特に、選択還元型NOx触媒を備えた排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification apparatus provided with a selective reduction type NOx catalyst.
内燃機関の排気浄化装置として、排気中のNOxを還元して浄化する選択還元型NOx触媒(所謂SCR)を備えたものが公知である。NOx触媒の上流側では還元剤としての尿素水が噴射され、この尿素水が加水分解されてアンモニア(NH3)が生成される。アンモニアは、NOx触媒上でNOxと反応し、NOxを還元して浄化する。 2. Description of the Related Art An exhaust gas purification device for an internal combustion engine is known that includes a selective reduction type NOx catalyst (so-called SCR) that reduces and purifies NOx in exhaust gas. On the upstream side of the NOx catalyst, urea water as a reducing agent is injected, and the urea water is hydrolyzed to generate ammonia (NH 3 ). Ammonia reacts with NOx on the NOx catalyst to reduce and purify NOx.
NOx触媒はアンモニア吸着能を有し、多くのアンモニアを吸着する程、高いNOx浄化性能を発揮する。このため、NOx触媒のアンモニア吸着量を推定し、推定吸着量が目標吸着量に近づくよう、尿素水噴射量が制御される。 The NOx catalyst has an ammonia adsorption ability, and exhibits higher NOx purification performance as more ammonia is adsorbed. For this reason, the ammonia adsorption amount of the NOx catalyst is estimated, and the urea water injection amount is controlled so that the estimated adsorption amount approaches the target adsorption amount.
アンモニア吸着量推定誤差の拡大に起因して、尿素水噴射量が過剰となり、触媒下流側にアンモニアが流出するアンモニアスリップが起こることがある。従来、このアンモニアスリップが起こったとき、NOx触媒を昇温して推定吸着量をゼロに初期化することが提案されている(例えば特許文献1参照)。 Due to the expansion of the ammonia adsorption amount estimation error, the urea water injection amount may become excessive, and ammonia slip may occur in which ammonia flows out downstream of the catalyst. Conventionally, when this ammonia slip occurs, it has been proposed to raise the temperature of the NOx catalyst and initialize the estimated adsorption amount to zero (see, for example, Patent Document 1).
しかし、従来技術の方法だと、NOx触媒の昇温に追加の燃料噴射が必要なため、燃費が悪化する。またフィルタ再生等の機会を利用してNOx触媒を昇温することも可能であるが、こうした機会は限定的であるため、アンモニア吸着量推定誤差の拡大を早期に解消することが困難である。 However, according to the prior art method, additional fuel injection is required to raise the temperature of the NOx catalyst, resulting in a deterioration in fuel consumption. Although it is possible to raise the temperature of the NOx catalyst by using an opportunity such as filter regeneration, it is difficult to eliminate the expansion of the ammonia adsorption amount estimation error at an early stage because such an opportunity is limited.
そこで、本発明は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、燃費を悪化することなく、アンモニア吸着量推定誤差の拡大を早期に解消できる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can quickly eliminate an increase in an ammonia adsorption amount estimation error without deteriorating fuel consumption.
本発明の一の態様によれば、
排気通路に設けられた選択還元型NOx触媒と、
前記NOx触媒の上流側の前記排気通路に設けられた還元剤噴射弁と、
前記NOx触媒のアンモニア吸着量を推定する推定部と、
前記推定部によって推定されたアンモニア吸着量に基づき、前記還元剤噴射弁から噴射される還元剤噴射量を制御する制御部と、
前記NOx触媒にアンモニアスリップが起こっていることを判定する判定部と、
前記判定部によってアンモニアスリップが起こっていると判定されたとき、アンモニア吸着量の推定値を所定の基準値に変更する変更部と、を備え、
前記変更部は、アンモニア吸着量の推定値および目標値と、前記NOx触媒に流入する排気ガスの流量および温度と、前記NOx触媒に流入するNOx量とに基づき、前記基準値を算出する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A selective reduction type NOx catalyst provided in the exhaust passage;
A reducing agent injection valve provided in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst;
An estimation unit for estimating an ammonia adsorption amount of the NOx catalyst;
Based on the ammonia adsorption amount estimated by the estimation unit, a control unit for controlling the reducing agent injection amount injected from the reducing agent injection valve;
A determination unit for determining that ammonia slip is occurring in the NOx catalyst;
A change unit that changes the estimated value of the amount of adsorbed ammonia to a predetermined reference value when the determination unit determines that ammonia slip is occurring,
The changing unit calculates the reference value based on the estimated value and target value of the ammonia adsorption amount, the flow rate and temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and the NOx amount flowing into the NOx catalyst. An exhaust emission control device for an internal combustion engine is provided.
好ましくは、前記変更部は、アンモニア吸着量の推定値および目標値に基づき前記基準値のベース値を算出し、前記NOx触媒に流入する排気ガスの流量および温度に基づき第1補正係数を算出し、前記NOx触媒に流入するNOx量と前記NOx触媒に流入する排気ガスの温度とに基づき第2補正係数を算出し、ベース値に第1補正係数と第2補正係数を乗じて前記基準値を算出する。 Preferably, the changing unit calculates a base value of the reference value based on the estimated value and target value of the ammonia adsorption amount, and calculates a first correction coefficient based on the flow rate and temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst. The second correction coefficient is calculated based on the amount of NOx flowing into the NOx catalyst and the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and the base value is multiplied by the first correction coefficient and the second correction coefficient to obtain the reference value. calculate.
本発明によれば、燃費を悪化することなく、アンモニア吸着量推定誤差の拡大を早期に解消できる。 According to the present invention, the expansion of the ammonia adsorption amount estimation error can be eliminated at an early stage without deteriorating the fuel consumption.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し本発明は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, it should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、本実施形態の排気浄化装置が適用された内燃機関を示す。内燃機関(エンジンともいう)1は、車両(図示せず)に搭載された多気筒エンジンである。本実施形態において、車両はトラック等の大型車両であり、これに搭載される車両動力源としてのエンジン1は直列4気筒ディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、形式、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジン1はガソリンエンジンであってもよい。
FIG. 1 shows an internal combustion engine to which the exhaust emission control device of this embodiment is applied. An internal combustion engine (also referred to as an engine) 1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle (not shown). In the present embodiment, the vehicle is a large vehicle such as a truck, and the
エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に接続された吸気通路3および排気通路4と、ターボチャージャ14と、燃料噴射装置5とを備える。エンジン本体2は、シリンダヘッド、シリンダブロック、クランクケース等の構造部品と、その内部に収容されたピストン、クランクシャフト、バルブ等の可動部品とを含む。
The
燃料噴射装置5は、コモンレール式燃料噴射装置からなり、各気筒に設けられた燃料噴射弁すなわちインジェクタ7と、インジェクタ7に接続されたコモンレール8とを備える。インジェクタ7は、シリンダ9内すなわち燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタである。コモンレール8は、インジェクタ7から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The fuel injection device 5 includes a common rail fuel injection device, and includes a fuel injection valve, that is, an injector 7 provided in each cylinder, and a
吸気通路3は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された吸気マニホールド10と、吸気マニホールド10の上流端に接続された吸気管11とにより主に画成される。吸気マニホールド10は、吸気管11から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管11には、上流側から順に、エアクリーナ12、エアフローメータ13、ターボチャージャ14のコンプレッサ14C、インタークーラ15、および電子制御式の吸気スロットルバルブ16が設けられる。エアフローメータ13は、エンジン1の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出するためのセンサであり、マスエアフロー(MAF)センサ等とも称される。
The
排気通路4は、エンジン本体2(特にシリンダヘッド)に接続された排気マニホールド20と、排気マニホールド20の下流側に接続された排気管21とにより主に画成される。排気マニホールド20は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合させる。排気管21、もしくは排気マニホールド20と排気管21の間には、ターボチャージャ14のタービン14Tが設けられる。タービン14Tより下流側の排気通路4には、上流側から順に、酸化触媒22、フィルタ23、選択還元型NOx触媒(SCR)24およびアンモニア酸化触媒26が設けられる。これらは排気後処理を実行する後処理部材をなす。フィルタ23とNOx触媒24の間の排気通路4には、還元剤としての尿素水を排気通路4内に噴射する還元剤噴射弁としての尿素インジェクタ25が設けられる。
The exhaust passage 4 is mainly defined by an
酸化触媒22は、排気中の未燃成分(炭化水素HCおよび一酸化炭素CO)を酸化して浄化すると共に、このときの反応熱で排気ガスを加熱昇温する。フィルタ23は、所謂連続再生式ディーゼルパティキュレートフィルタであり、排気中に含まれる粒子状物質(PMとも称す)を捕集すると共に、その捕集したPMを貴金属と反応させて連続的に燃焼除去する。フィルタ23には、ハニカム構造の基材の両端開口を互い違いに市松状に閉塞した所謂ウォールフロータイプのものが用いられる。
The
NOx触媒24は、尿素インジェクタ25から噴射された尿素水を加水分解して得られるアンモニアを、排気中のNOxと反応させて、NOxを還元浄化する。NOx触媒24は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にPtなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にCu等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ/バナジウム触媒(V2O5/WO3/TiO2)を担持させたもの等が例示できる。アンモニア酸化触媒26は、NOx触媒24から排出された余剰アンモニアを酸化して浄化する。
The
エンジン1はEGR装置30をも備える。EGR装置30は、排気通路4内(特に排気マニホールド20内)の排気ガスの一部(EGRガスという)を吸気通路3内(特に吸気マニホールド10内)に還流させるためのEGR通路31と、EGR通路31を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ32と、EGRガスの流量を調節するためのEGR弁33とを備える。EGR装置30は外部EGRを実行するためのものである。
The
また、本実施形態は、それぞれ排気通路4に設けられた電子制御式の排気スロットルバルブ37と、排気インジェクタ38とを備える。本実施形態において、これらはタービン14Tと酸化触媒22の間の排気通路4に設けられ、排気スロットルバルブ37より下流側に排気インジェクタ38が配置される。但しこれらの設置位置は変更可能である。排気スロットルバルブ37は排気流量を調節するためのバルブである。排気インジェクタ38は、主にフィルタ23の再生時に排気通路4内に燃料を噴射するためのインジェクタである。
Further, the present embodiment includes an electronically controlled
このエンジン1を制御するための制御装置が車両に搭載されている。制御装置は、制御ユニットもしくはコントローラをなす電子制御ユニット(ECUと称す)100を有する。ECU100はCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含む。ECU100は、筒内インジェクタ7、吸気スロットルバルブ16、尿素インジェクタ25、EGR弁33、排気スロットルバルブ37および排気インジェクタ38を制御するように構成され、プログラムされている。なお特に断らない限り、吸気スロットルバルブ16および排気スロットルバルブ37は全開に制御されているものとする。
A control device for controlling the
制御装置は、以下のセンサ類も有する。このセンサ類に関して、上述のエアフローメータ13の他、エンジンの回転速度、具体的には毎分当たりの回転数(rpm)を検出するための回転速度センサ40と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ41とが設けられる。また、酸化触媒22、フィルタ23およびNOx触媒24の上流側入口部には排気温度を検出するための排気温センサ42,43,44が設けられている。また、NOx触媒24の下流側出口部には排気温度を検出するための排気温センサ46が設けられている。また、フィルタ23の入口部および出口部の排気圧の差圧を検出するための差圧センサ45が設けられている。
The control device also has the following sensors. Regarding these sensors, in addition to the
また、NOx触媒24の上流側入口部と下流側出口部には、それぞれ、排気中のNOxを検出するための上流側NOxセンサ47および下流側NOxセンサ48が設けられている。これらNOxセンサ47,48は、排気ガスのNOx濃度に相関した出力を発する。但しNOxセンサ47,48はアンモニアも検出可能である。上流側NOxセンサ47は尿素インジェクタ25よりも上流側に設けられている。以上のセンサ類の出力信号はECU100に送られる。
Further, an upstream
次に、ECU100により実行される制御の内容について説明する。
Next, the contents of control executed by the
まず、尿素インジェクタ25から噴射される尿素水噴射量の制御の概要を説明する。尿素水噴射量Mは、概して後述する第1噴射量MAと第2噴射量MBと第3噴射量MCの和として表され、式:M=MA+MB+MCで表される。そしてECU100は、尿素水噴射量Mを算出すると共に、算出された尿素水噴射量Mに等しい量の尿素水を尿素インジェクタ25から噴射させる。
First, an outline of control of the urea water injection amount injected from the
第一に、NOx触媒24に流入するNOx量(流入NOx量Min)に見合った第1噴射量MAが算出される。流入NOx量Minは、上流側NOxセンサ47により検出されたNOx濃度と排気ガス流量の積で表される。排気ガス流量は、エアフローメータ13により検出された吸入空気量の値に基づいて算出される。例えば排気ガス流量は吸入空気量と等しい値として算出される。流入NOx量Minと第1噴射量MAとの間の予め定められた関係、具体的にはマップ(関数でもよい。以下同様)が、ECU100に記憶され、ECU100はこのマップを参照して流入NOx量Minに対応した第1噴射量MAを算出する。ここでは、流入NOxを還元浄化するのに必要な最小限の噴射量、言い換えれば流入NOx量Minに対し当量比が1となるような噴射量が第1噴射量MAとして算出される。
First, the first injection amount MA corresponding to the NOx amount flowing into the NOx catalyst 24 (inflow NOx amount Min) is calculated. The inflow NOx amount Min is represented by the product of the NOx concentration detected by the
なお、上流側NOxセンサ47は排気通路4のより上流側の位置に設けられてもよい。また流入NOx量は、エンジン運転状態(例えばエンジン回転数と筒内インジェクタ7の燃料噴射量)に基づいてECU100により推定してもよい。また排気ガス流量は、排気通路4に設けられた流量センサにより直接検出してもよい。
The
第二に、NOx触媒24のアンモニア吸着量を目標吸着量に近づけるための第2噴射量MBが算出される。すなわち、NOx触媒24はアンモニア吸着能を有し、多くのアンモニアを吸着する程、高いNOx浄化性能を発揮する。このため、NOx触媒24のアンモニア吸着量が推定されると共に、この推定吸着量と目標吸着量の差分に基づき、還元剤噴射量が制御される。アンモニア吸着量を推定する理由は、それを実測するのが困難だからである。
Second, a second injection amount MB for calculating the ammonia adsorption amount of the
図2には、NOx触媒24のアンモニア吸着特性を示す。線aは、実験等を通じて把握されるアンモニア吸着量の上限値もしくは吸着限界を示し、この上限値は、NOx触媒24の触媒温度が高くなる程、低くなる傾向がある。なお、実際のアンモニア吸着量が上限値のときにアンモニアが供給されると、そのアンモニアはNOx触媒24に吸着できないので、NOx触媒24の下流側に流出し、アンモニアスリップを生じさせる。
FIG. 2 shows the ammonia adsorption characteristics of the
線aより所定のマージンだけ低吸着量側の目標値が線bの如く定められ、この線bがマップの形でECU100に記憶されている。
A target value on the low adsorption amount side by a predetermined margin from the line a is determined as a line b, and this line b is stored in the
ECU100は、排気温センサ44,46の少なくとも一方の検出値に基づきNOx触媒24の触媒温度を推定する。例えば、いずれか一方の検出値を触媒温度とみなしてもよいし、両方の検出値の平均値を触媒温度とみなしてもよい。そして推定した触媒温度(図2のTc1)に対応したアンモニア吸着量の目標値Wt(図2のc点の値)をマップから算出する。なお触媒温度は直接検出してもよい。推定および検出を総称して取得という。
The
この目標吸着量Wtと推定吸着量Weの差分ΔWが式:ΔW=Wt−Weにより求められ、この差分ΔWに応じた第2噴射量MBが算出される。差分ΔWが大きい程、大きな第2噴射量MBが算出される。 A difference ΔW between the target adsorption amount Wt and the estimated adsorption amount We is obtained by an expression: ΔW = Wt−We, and a second injection amount MB corresponding to the difference ΔW is calculated. The larger the difference ΔW is, the larger the second injection amount MB is calculated.
例えば図2のd点のように、推定吸着量Weが目標吸着量Wtよりも少ない場合、差分ΔWが正であるため、噴射量増大側の正の第2噴射量MBが算出され、この第2噴射量MBが噴射されることにより、推定吸着量Weが増大し、目標吸着量Wtに徐々に近づいていく。他方、例えば図2のe点のように、推定吸着量Weが目標吸着量Wtよりも多い場合、差分ΔWが負であるため、ゼロまたは負の第2噴射量MBが算出される。これにより、NOx触媒24に吸着したアンモニアがNOxの還元に消費され、推定吸着量Weが減少し、目標吸着量Wtに徐々に近づいていく。
For example, when the estimated amount of adsorption We is smaller than the target amount of adsorption Wt, as shown at point d in FIG. 2, the difference ΔW is positive, so a positive second injection amount MB on the injection amount increasing side is calculated. By injecting the two injection amounts MB, the estimated adsorption amount We increases and gradually approaches the target adsorption amount Wt. On the other hand, when the estimated adsorption amount We is larger than the target adsorption amount Wt, for example, as shown at point e in FIG. 2, the difference ΔW is negative, and therefore the zero or negative second injection amount MB is calculated. As a result, the ammonia adsorbed on the
アンモニア吸着量の推定方法については、公知方法を含め、様々な方法が採用可能である。本実施形態では、NOx触媒24におけるアンモニアとNOxの反応を表す化学反応式に基づいて数学モデルを構築し、当該モデルに基づいてアンモニア吸着量をECU100により精度良く推定するようになっている。この際、ECU100は、尿素水噴射量M、NOx触媒24の触媒温度、排気ガス流量、上下流側NOxセンサ47,48の検出値、エンジン運転状態を表すエンジンパラメータ(エンジン回転数、燃料噴射量等)等のパラメータに基づいて、アンモニア吸着量を推定する。
Various methods including a publicly known method can be adopted as a method for estimating the ammonia adsorption amount. In this embodiment, a mathematical model is constructed based on a chemical reaction formula representing the reaction between ammonia and NOx in the
第三に、NOx触媒24から流出したNOx量(流出NOx量)に見合った第3噴射量MCが算出される。具体的には、下流側NOxセンサ48の出力(センサ出力)Vが所定の上限値Vup以下のときには、流出NOx量が許容範囲内であるとして、ゼロの第3噴射量MCが算出される。他方、センサ出力Vが上限値Vupを超えたときには、流出NOx量が許容範囲外であるため、尿素水噴射量を増やして流出NOx量を抑制すべく、正の第3噴射量MCが算出される。 Third, a third injection amount MC commensurate with the amount of NOx flowing out from the NOx catalyst 24 (outflow NOx amount) is calculated. Specifically, when the output (sensor output) V of the downstream NOx sensor 48 is equal to or less than a predetermined upper limit value Vup, the third injection amount MC that is zero is calculated assuming that the outflow NOx amount is within the allowable range. On the other hand, when the sensor output V exceeds the upper limit value Vup, since the outflow NOx amount is outside the allowable range, the positive third injection amount MC is calculated in order to increase the urea water injection amount and suppress the outflow NOx amount. The
このとき、センサ出力Vと上限値Vupの差分ΔV(=V−Vup)が算出され、この差分ΔVに応じた第3噴射量MCが算出される。こうして尿素水噴射量Mは、センサ出力Vに基づきフィードバック制御あるいはフィードバック補正されることとなる。 At this time, a difference ΔV (= V−Vup) between the sensor output V and the upper limit value Vup is calculated, and a third injection amount MC corresponding to the difference ΔV is calculated. Thus, the urea water injection amount M is feedback-controlled or feedback-corrected based on the sensor output V.
ここで本実施形態では、第3噴射量MCは補正係数K(≧1)によって表される。つまり前式M=MA+MB+MCは本実施形態の場合、M=K×MA+MB(=MA+MB+(K−1)×MA)で表され、MC=(K−1)×MAとされる。図3に示すようなマップがECU100に記憶され、差分ΔVがゼロから大きくなる程、1より大きな補正係数Kが算出される。また差分ΔVがリミット値ΔV1(>0)以上になったとき、補正係数Kはその上昇が抑制されてリミット値K1(>1)に制限される。差分ΔVがゼロ以下のとき補正係数Kは1である。
Here, in the present embodiment, the third injection amount MC is represented by a correction coefficient K (≧ 1). That is, in the case of the present embodiment, the previous equation M = MA + MB + MC is represented by M = K × MA + MB (= MA + MB + (K−1) × MA), and MC = (K−1) × MA. A map as shown in FIG. 3 is stored in the
センサ出力Vが上限値Vupを超えたとき、差分ΔVに応じた補正係数K(>1)が算出され、ベース噴射量である第1噴射量MAが補正係数Kによって増量補正され、その結果、尿素水噴射量Mが増量補正される。 When the sensor output V exceeds the upper limit value Vup, a correction coefficient K (> 1) corresponding to the difference ΔV is calculated, and the first injection amount MA that is the base injection amount is increased and corrected by the correction coefficient K. As a result, The urea water injection amount M is corrected to increase.
なお、ここでは単純なフィードバック制御の例を示したが、フィードバック制御は周知のPID制御等の手法を用いたより複雑なものであってもよい。また差分ΔVに応じて第1噴射量MAと無関係な加算項である第3噴射量MCを算出し、式M=MA+MB+MCにより尿素水噴射量Mを算出してもよい。 Although an example of simple feedback control is shown here, the feedback control may be more complicated using a known technique such as PID control. Alternatively, the third injection amount MC, which is an addition term irrelevant to the first injection amount MA, may be calculated according to the difference ΔV, and the urea water injection amount M may be calculated by the equation M = MA + MB + MC.
ところで、下流側NOxセンサ48は、NOxだけでなく、アンモニアも検出可能であり、両者を区別して検出できない。このため、尿素水噴射量に対するNOx触媒下流側の流出NOx量と、下流側NOxセンサ48のセンサ出力と、NOx触媒下流側に流出したアンモニア量(流出アンモニア量)との関係は、図4に示すようになる。 By the way, the downstream side NOx sensor 48 can detect not only NOx but also ammonia, and cannot detect both of them separately. For this reason, the relationship between the NOx catalyst downstream NOx amount with respect to the urea water injection amount, the sensor output of the downstream NOx sensor 48, and the ammonia amount (outflow ammonia amount) flowing out downstream of the NOx catalyst is shown in FIG. As shown.
図の左端付近のように、尿素水噴射量が比較的少なく流入NOx量に対して不足する場合、NOx触媒24が流入NOxを全て還元できないため、NOx触媒下流側にNOxが流出するNOxスリップが起こる。そして流出NOx量は多くなり、NOxセンサ出力も大きくなる。そして尿素水噴射量が増加するにつれ、尿素水噴射量が流入NOx量に対して徐々に見合うようになって行くため、流出NOx量が徐々に減少し、NOxセンサ出力も徐々に減少する。
As shown in the vicinity of the left end of the figure, when the urea water injection amount is relatively small and insufficient with respect to the inflow NOx amount, the
しかし、更に尿素水噴射量を増加すると、尿素水噴射量が流入NOx量に対して過剰となり、NOx触媒24から余剰のアンモニアが流出するアンモニアスリップが起こる。尿素水噴射量を増加するにつれ、流出アンモニア量も増加する。NOxセンサ48はこのアンモニアを検出するため、尿素水噴射量を増加するにつれ、NOxセンサ出力は徐々に増加していくこととなる。
However, when the urea water injection amount is further increased, the urea water injection amount becomes excessive with respect to the inflow NOx amount, and an ammonia slip in which excess ammonia flows out from the
NOxスリップとアンモニアスリップがバランスするバランス点、すなわち、流出NOx量と流出アンモニア量の両者をできるだけ最小化できる尿素水噴射量の値を図中Mhで示す。Mhより小噴射量側をNOxスリップ領域、Mhより大噴射量側をアンモニアスリップ領域とする。 A balance point at which the NOx slip and the ammonia slip are balanced, that is, the urea water injection amount that can minimize both the outflow NOx amount and the outflow ammonia amount as much as possible is indicated by Mh in the figure. A small injection amount side from Mh is defined as a NOx slip region, and a large injection amount side from Mh is defined as an ammonia slip region.
NOxセンサ出力は、バランス点で極小値となる曲線を描く。よって、NOxセンサ出力のみによっては、NOxセンサ出力がNOxスリップ領域にあるのか(NOxスリップが起こっているのか)、アンモニアスリップ領域にあるのか(アンモニアスリップが起こっているのか)を判別することができない。 The NOx sensor output draws a curve that has a minimum value at the balance point. Therefore, it is impossible to determine whether the NOx sensor output is in the NOx slip region (whether NOx slip is occurring) or in the ammonia slip region (whether ammonia slip is occurring) only by the NOx sensor output. .
他方、尿素水噴射量を強制的に増加または減少し、それに応じてNOxセンサ出力が大小どちら側に変化するかを検出し、その結果に基づいて、NOxセンサ出力がいずれの領域にあるかを判別することが可能である。例えば、尿素水噴射量を増量したときにNOxセンサ出力が減少した場合はNOxスリップ領域にある(NOxスリップが起こっている)と判定し、尿素水噴射量を増量したときにNOxセンサ出力が増加した場合はアンモニアスリップ領域にある(アンモニアスリップが起こっている)と判定する。 On the other hand, the urea water injection amount is forcibly increased or decreased, and it is detected whether the NOx sensor output changes in accordance with the increase or decrease, and based on the result, it is determined in which region the NOx sensor output is located. It is possible to determine. For example, if the NOx sensor output decreases when the urea water injection amount is increased, it is determined that the NOx slip region is present (NOx slip is occurring), and the NOx sensor output increases when the urea water injection amount is increased. If it is, it is determined that it is in the ammonia slip region (ammonia slip is occurring).
ところで、NOxスリップもアンモニアスリップも、ともに尿素水噴射量制御が好適に実行されていないために起こる結果である。本発明者はそれらの原因の一つが、アンモニア吸着量推定誤差の拡大であることに思い至り、NOxスリップとアンモニアスリップの解消に好適な尿素水噴射量制御を創案するに至った。そこで以下に、本実施形態の尿素水噴射量制御を詳細に説明する。 Incidentally, both the NOx slip and the ammonia slip are the results that occur because the urea water injection amount control is not suitably executed. The present inventor has come to think that one of those causes is an increase in the ammonia adsorption amount estimation error, and has come up with a urea water injection amount control suitable for eliminating NOx slip and ammonia slip. Therefore, the urea water injection amount control of this embodiment will be described in detail below.
図5に、本実施形態の尿素水噴射量制御を実行した場合のタイムチャートを示す。なおかかる制御はECU100によって実行される。図中、(A)は下流側NOxセンサ48のセンサ出力V、(B)は補正係数K、(C)はECU100によって推定されたNOx触媒24のアンモニア吸着量(推定吸着量We)、(D)は尿素水噴射量Mを示す。
FIG. 5 shows a time chart when the urea water injection amount control of the present embodiment is executed. Such control is executed by the
時刻t1より前では、センサ出力Vが上限値Vup未満で上昇中であり、差分ΔV(=V−Vup)は負、補正係数Kは1である(図3参照)。時刻t1において、センサ出力Vが上限値Vupに達し、それ以降、センサ出力Vが増加する。これに伴い、差分ΔVも正の値で増加し、補正係数Kは1より徐々に大きくなっていく。 Before time t1, the sensor output V is increasing below the upper limit value Vup, the difference ΔV (= V−Vup) is negative, and the correction coefficient K is 1 (see FIG. 3). At time t1, the sensor output V reaches the upper limit value Vup, and thereafter the sensor output V increases. Along with this, the difference ΔV also increases with a positive value, and the correction coefficient K gradually increases from 1.
時刻t2において、差分ΔVがリミット値ΔV1に達し、補正係数Kもリミット値K1に達する。それ以降もセンサ出力Vおよび差分ΔVが増加するが、補正係数Kはリミット値K1に制限され保持される。 At time t2, the difference ΔV reaches the limit value ΔV1, and the correction coefficient K also reaches the limit value K1. Thereafter, the sensor output V and the difference ΔV increase, but the correction coefficient K is limited to and held by the limit value K1.
センサ出力Vに基づくフィードバック制御により尿素水噴射量を増量補正したので、実際にNOxスリップが起こっていれば、それがやがて解消し、破線aで示す如く、センサ出力Vが上限値Vup以下に低下する可能性がある。しかし図示例では、それが解消していない。 Since the urea water injection amount is corrected to be increased by feedback control based on the sensor output V, if NOx slip actually occurs, it will eventually disappear, and the sensor output V will drop below the upper limit value Vup as shown by the broken line a. there's a possibility that. However, this is not solved in the illustrated example.
センサ出力Vが上限値Vupを超えた時点(t1直後)から、第1経過時間がカウントされる。そしてこの第1経過時間が所定の第1閾値時間Δts1に達した時点t4でも、未だセンサ出力Vが上限値Vup以下に低下しない場合、推定吸着量Weの推定誤差が予想以上に拡大しているとみなし、推定吸着量Weの値が変更され、あるいは切り替えられる。つまり、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第1閾値時間Δts1の間継続したとき、推定吸着量Weの値が変更される。 The first elapsed time is counted from the time when the sensor output V exceeds the upper limit value Vup (immediately after t1). If the sensor output V has not yet decreased below the upper limit value Vup even at the time t4 when the first elapsed time has reached the predetermined first threshold time Δts1, the estimation error of the estimated adsorption amount We has increased more than expected. Therefore, the value of the estimated adsorption amount We is changed or switched. That is, when the state where the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the first threshold time Δts1, the value of the estimated adsorption amount We is changed.
このとき、推定吸着量Weの値は、変更直前のWe1から、より小さい所定の減少側基準値We2に、強制的かつステップ状に変更され、切り替えられ、あるいはリセットされる。We1からWe2への減少量は比較的大きい。これにより尿素水噴射量Mは、フィードバック補正の場合よりも大きく変更され、変更直前のM1からM2へと大きく増加される。 At this time, the value of the estimated adsorption amount We is forcibly and stepwise changed from We1 immediately before the change to a smaller predetermined decrease side reference value We2, and is switched or reset. The amount of decrease from We1 to We2 is relatively large. As a result, the urea water injection amount M is changed more greatly than in the case of feedback correction, and is greatly increased from M1 immediately before the change to M2.
このように、推定吸着量Weを減少することにより尿素水噴射量Mは増加される。こうする理由は、まずは、真の吸着量よりかなり多い推定吸着量Weが算出されている(つまり推定吸着量Weが過大である)可能性があると疑い、その誤差を抑制するためである。推定吸着量Weが過大であると、必然的に尿素水噴射量Mは少なめとなるため、尿素水噴射量Mが不足し、NOxスリップの傾向が強まる。よってこの段階では、第1閾値時間Δts1内にNOxスリップが起こっていると実質的に判定され、推定吸着量Weを減少することにより尿素水噴射量Mが増加される。第1閾値時間Δts1内に実際にNOxスリップが起こっているのであれば、ここでの尿素水噴射量増加制御により、NOxスリップを確実に抑制することができる。 Thus, the urea water injection amount M is increased by decreasing the estimated adsorption amount We. The reason for this is to suspect that there is a possibility that an estimated adsorption amount We that is considerably larger than the true adsorption amount is calculated (that is, the estimated adsorption amount We is excessive), and to suppress the error. If the estimated adsorption amount We is excessively large, the urea water injection amount M is inevitably small, so the urea water injection amount M is insufficient and the tendency of NOx slip increases. Therefore, at this stage, it is substantially determined that the NOx slip occurs within the first threshold time Δts1, and the urea water injection amount M is increased by decreasing the estimated adsorption amount We. If the NOx slip actually occurs within the first threshold time Δts1, the NOx slip can be reliably suppressed by the urea water injection amount increase control here.
減少側基準値We2は目標吸着量Wt(図2参照)よりも比較的低い値である。これにより、目標吸着量Wtと推定吸着量Weの差分ΔWが大きくなり、第2噴射量MBが大きくなり、尿素水噴射量Mが増加される。 The decrease side reference value We2 is a value that is relatively lower than the target adsorption amount Wt (see FIG. 2). Thereby, the difference ΔW between the target adsorption amount Wt and the estimated adsorption amount We increases, the second injection amount MB increases, and the urea water injection amount M increases.
もし仮に、推定吸着量Weの過大が原因で(NOxスリップが原因で)第1閾値時間Δts1内にセンサ出力Vが低下しなかったのであれば(上記の疑いが正しかったのであれば)、上記の尿素水噴射量増加措置によって、破線bで示す如く、センサ出力Vが上限値Vup以下に低下する(NOxスリップが解消する)。しかし図示例では、それが低下していない。 If the sensor output V did not decrease within the first threshold time Δts1 (due to NOx slip) due to an excessive amount of the estimated adsorption amount We (if the above suspicion was correct), the above As a result of the urea water injection amount increase measure, the sensor output V decreases to the upper limit value Vup or less (NOx slip is eliminated) as shown by the broken line b. However, in the illustrated example, it is not lowered.
従って、次に、推定吸着量Weの過小を疑う。すなわち、推定吸着量Weを減少した時点t4から、第2経過時間がカウントされる。そしてこの第2経過時間が所定の第2閾値時間Δts2に達した時点t5でも、未だセンサ出力Vが上限値Vup以下に低下しない場合、今度は、真の吸着量よりかなり少ない推定吸着量Weが算出されている(つまり推定吸着量Weが過小である)可能性があると疑い、その誤差を抑制するため、推定吸着量Weの値が増加される。このように、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第2閾値時間Δts2の間継続したときにも、推定吸着量Weの値が変更される。推定吸着量Weが過小であると、必然的に尿素水噴射量Mは多めとなるため、尿素水噴射量Mが過剰となり、アンモニアスリップの傾向が強まる。よってこの段階では、第1閾値時間Δts1内にアンモニアスリップが起こっていると実質的に判定され、推定吸着量Weを増加することにより尿素水噴射量Mが減少される。実際にアンモニアスリップが起こっているのであれば、ここでの尿素水噴射量減少により、アンモニアスリップを確実に抑制することができる。 Therefore, next, the estimated adsorption amount We is suspected to be too small. That is, the second elapsed time is counted from the time point t4 when the estimated adsorption amount We is decreased. If the sensor output V still does not fall below the upper limit value Vup even at the time t5 when the second elapsed time reaches the predetermined second threshold time Δts2, the estimated adsorption amount We is now considerably smaller than the true adsorption amount. It is suspected that there is a possibility of being calculated (that is, the estimated adsorption amount We is too small), and the value of the estimated adsorption amount We is increased in order to suppress the error. Thus, the value of the estimated adsorption amount We is also changed when the sensor output V exceeds the upper limit value Vup for the second threshold time Δts2. If the estimated adsorption amount We is too small, the urea water injection amount M inevitably becomes larger, so the urea water injection amount M becomes excessive and the tendency of ammonia slip increases. Therefore, at this stage, it is substantially determined that ammonia slip occurs within the first threshold time Δts1, and the urea water injection amount M is decreased by increasing the estimated adsorption amount We. If ammonia slip actually occurs, the ammonia slip can be reliably suppressed by reducing the urea water injection amount here.
このとき、推定吸着量Weの値は、変更直前の値We2’から、これよりも大きく、かつ推定吸着量減少前の値We1よりも大きい所定の増加側基準値We3に、強制的かつステップ状に変更され、切り替えられ、あるいはリセットされる。We1からWe3への増加量も比較的大きい。これにより、尿素水噴射量Mは、フィードバック補正の場合よりも大きく変更され、変更直前の値M2’から、これよりも少なく、かつM1よりも少ないM3へと大きく減少される。 At this time, the value of the estimated adsorption amount We is forced and stepped from a value We2 ′ immediately before the change to a predetermined increase-side reference value We3 that is larger than this and is larger than the value We1 before the estimated adsorption amount is decreased. Changed to, switched or reset. The amount of increase from We1 to We3 is also relatively large. As a result, the urea water injection amount M is changed to be larger than that in the case of feedback correction, and is greatly reduced from the value M2 'immediately before the change to M3 smaller than this and smaller than M1.
増加側基準値We3は目標吸着量Wt(図2参照)よりも高い値である。これにより、目標吸着量Wtと推定吸着量Weの差分ΔWがマイナスとなり、第2噴射量MBはゼロもしくはマイナスとされ、尿素水噴射量Mが減少される。 The increase side reference value We3 is a value higher than the target adsorption amount Wt (see FIG. 2). As a result, the difference ΔW between the target adsorption amount Wt and the estimated adsorption amount We is negative, the second injection amount MB is zero or negative, and the urea water injection amount M is decreased.
もし仮に、推定吸着量Weの過小が原因で(アンモニアスリップが原因で)第1閾値時間Δts1内にセンサ出力Vが低下しなかったのであれば(つまり上記の疑いが正しかったのであれば)、上記の尿素水噴射量減量措置によって、破線cで示す如く、センサ出力Vが上限値Vup以下に低下する(アンモニアスリップが解消する)はずである。しかし図示例では、それが低下していない。 If the sensor output V did not decrease within the first threshold time Δts1 (because the above suspicion was correct) if the estimated adsorption amount We was too small (due to ammonia slip), As a result of the urea water injection amount reduction measure, the sensor output V should be reduced to the upper limit value Vup or less (ammonia slip is eliminated) as shown by the broken line c. However, in the illustrated example, it is not lowered.
従ってこの場合には、推定吸着量Weの推定誤差拡大以外の原因による異常が考えられるため、装置に異常がある旨の異常判定を行う。すなわち、推定吸着量Weを増加した時点t5から、第3経過時間がカウントされる。そしてこの第3経過時間が所定の第3閾値時間Δts3に達した時点t6でも、未だセンサ出力Vが上限値Vup以下に低下しない場合、異常判定を行い、図示しない警告装置(チェックランプ等)を起動させ、ユーザーに点検整備を促す。このように、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第3閾値時間Δts3の間継続したときには、異常判定が行われる。 Therefore, in this case, an abnormality due to a cause other than the estimation error expansion of the estimated adsorption amount We is considered, and thus an abnormality determination that the apparatus is abnormal is performed. That is, the third elapsed time is counted from the time t5 when the estimated adsorption amount We is increased. Even when the third elapsed time reaches a predetermined third threshold time Δts3, if the sensor output V still does not fall below the upper limit value Vup, an abnormality is determined and a warning device (check lamp or the like) not shown is used. Start and prompt the user for inspection and maintenance. Thus, when the state where the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the third threshold time Δts3, abnormality determination is performed.
なお、推定吸着量のWe2への減少により破線bの如くセンサ出力Vが低下した場合には、推定吸着量の過剰誤差拡大およびNOxスリップが解消したものとして、減少後の値から引き続き推定吸着量の計算が実行される。また、推定吸着量のWe3への増加により破線cの如くセンサ出力Vが低下した場合には、推定吸着量の過小誤差拡大およびアンモニアスリップが解消したものとして、増加後の値から引き続き推定吸着量の計算が実行される。 When the sensor output V decreases as shown by the broken line b due to the decrease in the estimated adsorption amount to We2, it is assumed that the excessive error increase in the estimated adsorption amount and NOx slip have been eliminated, and the estimated adsorption amount continues from the value after the decrease. Is calculated. Further, when the sensor output V decreases as indicated by the broken line c due to the increase in the estimated adsorption amount to We3, it is assumed that the underestimated error expansion and ammonia slip of the estimated adsorption amount are eliminated, and the estimated adsorption amount continues from the increased value. Is calculated.
第1〜第3閾値時間Δts1〜Δts3は、任意に設定可能であり、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。但し、センサ出力Vが上限値Vupを超えている状態が徒に長続きしないよう適度な長さに設定する必要がある。 The first to third threshold times Δts1 to Δts3 can be arbitrarily set, and may be the same value or different values. However, it is necessary to set the sensor output V to an appropriate length so that the state where the sensor output V exceeds the upper limit value Vup does not continue for a long time.
他方、本実施形態において、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第2閾値時間Δts2の間継続したときには、アンモニアスリップが起こっていると実質的に判定され、推定吸着量Weの値が増加側基準値We3に変更される。この際、増加側基準値We3は、各状態量に基づいて適切に設定される。具体的には、増加側基準値We3は、推定吸着量Weおよび目標吸着量Wtと、NOx触媒24に流入する排気ガスの流量および温度と、NOx触媒24に流入するNOx量とに基づき、最適に設定される。
On the other hand, in this embodiment, when the state in which the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the second threshold time Δts2, it is substantially determined that ammonia slip has occurred, and the value of the estimated adsorption amount We is It is changed to the increase side reference value We3. At this time, the increase side reference value We3 is appropriately set based on each state quantity. Specifically, the increase side reference value We3 is optimal based on the estimated adsorption amount We and the target adsorption amount Wt, the flow rate and temperature of the exhaust gas flowing into the
より詳細には、ECU100には、図7(A)に示すようなベースマップと、図7(B)に示すような第1マップと、図7(C)に示すような第2マップとが予め記憶されている。そしてECU100は、推定吸着量Weおよび目標吸着量Wtに基づき、ベースマップから、増加側基準値We3のベース値Bを算出する。
More specifically, the
またECU100は、吸入空気量の値に基づいて算出される排気ガス流量Geと、排気温センサ44により検出された排気温度Tinとに基づき、第1マップから第1補正係数F1を算出する。またECU100は、流入NOx量Minと排気温度Tinとに基づき、第2マップから第2補正係数F2を算出する。
Further, the
ECU100は、ベース値Bに第1補正係数F1と第2補正係数F2を乗じて増加側基準値We3を算出する。
The
このように推定吸着量Weを増加側基準値We3に変更もしくはリセットするに際し、NOx触媒24の昇温や追加の燃料噴射が不要なため、燃費の悪化を回避することができる。また、フィルタ再生等の機会とは無関係に変更を行うため、アンモニア吸着量推定誤差の拡大を早期に解消することが可能である。
In this way, when the estimated adsorption amount We is changed or reset to the increase side reference value We3, it is not necessary to raise the temperature of the
なお、減少側基準値We2は一定値であってもよいが、増加側基準値We3と同様に可変設定してもよい。 The decrease side reference value We2 may be a constant value, but may be variably set similarly to the increase side reference value We3.
このように本実施形態では、アンモニアスリップが起こっていると判定されたとき、推定吸着量Weを増加側基準値We3に変更すると共に、増加側基準値We3を、推定吸着量Weおよび目標吸着量Wtと、排気ガス流量Geおよび排気温度Tinと、流入NOx量M1とに基づき算出する。このため、燃費を悪化することなく、アンモニア吸着量推定誤差の拡大を早期に解消できる。 As described above, in this embodiment, when it is determined that ammonia slip is occurring, the estimated adsorption amount We is changed to the increase side reference value We3, and the increase side reference value We3 is changed to the estimated adsorption amount We and the target adsorption amount. Calculation is made based on Wt, the exhaust gas flow rate Ge, the exhaust temperature Tin, and the inflow NOx amount M1. For this reason, the expansion of the ammonia adsorption amount estimation error can be eliminated at an early stage without deteriorating the fuel consumption.
また本実施形態では、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が閾値時間(第1閾値時間Δts1または第2閾値時間Δts2)の間継続したとき、推定吸着量Weを変更(減少または増加)することにより還元剤噴射量Mを変更(増加または減少)する(t4またはt5)ので、アンモニア吸着量推定誤差の拡大に起因したNOxスリップおよびアンモニアスリップを好適に解消することが可能である。また同時に、推定吸着量Weの推定誤差を縮小して推定吸着量Weを真の吸着量に近づけることができ、尿素水噴射量制御を適切に修正してNOxエミッション(大気へのNOx排出量)を抑制することが可能となる。こうした推定誤差拡大状態を放置しても、なかなかそれは解消しないが、本実施形態のように強制的に推定吸着量Weを変更する手段を設けることで、推定誤差拡大を早期に解消することが可能である。 In this embodiment, when the state in which the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the threshold time (first threshold time Δts1 or second threshold time Δts2), the estimated adsorption amount We is changed (decreased or increased). As a result, the reducing agent injection amount M is changed (increased or decreased) (t4 or t5), so that NOx slip and ammonia slip due to the expansion of the ammonia adsorption amount estimation error can be suitably eliminated. At the same time, the estimation error of the estimated adsorption amount We can be reduced to bring the estimated adsorption amount We close to the true adsorption amount, and the urea water injection amount control is appropriately corrected to NOx emission (NOx emission amount to the atmosphere). Can be suppressed. Even if such an estimated error expansion state is left unattended, it is not easily resolved, but it is possible to eliminate the estimation error expansion at an early stage by providing a means for forcibly changing the estimated adsorption amount We as in this embodiment. It is.
また本実施形態では、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第1閾値時間Δts1の間継続したとき(t4)、推定吸着量Weを減少することにより尿素水噴射量Mを増加させる。その後、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第2閾値時間Δts2の間継続したとき(t5)、推定吸着量Weを増加することにより還元剤噴射量Mを減少させる。 In this embodiment, when the state where the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the first threshold time Δts1 (t4), the urea water injection amount M is increased by decreasing the estimated adsorption amount We. Thereafter, when the state in which the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the second threshold time Δts2 (t5), the reducing agent injection amount M is decreased by increasing the estimated adsorption amount We.
すなわち、先に、NOxスリップを疑って推定吸着量減少による尿素水噴射量増加を行い、次に、アンモニアスリップを疑って推定吸着量増加による尿素水噴射量減少を行う。仮にこの順番が逆だと、実際にNOxスリップが起こっている場合、先に推定吸着量増加による尿素水噴射量減少を行ってしまうため、益々流出NOx量が増えてNOxエミッションが悪化する。そこで本実施形態ではまず推定吸着量減少による尿素水噴射量増加を行い、NOxスリップでないことを担保した上で、アンモニアスリップを疑って推定吸着量増加による尿素水噴射量減少を行う。これにより、NOxスリップおよびアンモニアスリップを解消する際のNOxエミッション悪化を効果的に抑制することができる。 That is, first, the urea water injection amount is increased by suspecting NOx slip and the estimated adsorption amount is decreased, and then the urea water injection amount is decreased by suspecting the ammonia slip and the estimated adsorption amount is increased. If this order is reversed, if the NOx slip actually occurs, the urea water injection amount is decreased by increasing the estimated adsorption amount first, so that the outflow NOx amount increases and NOx emission deteriorates. Therefore, in this embodiment, first, the urea water injection amount is increased by decreasing the estimated adsorption amount, and after ensuring that the NOx slip is not occurred, the urea water injection amount is decreased by increasing the estimated adsorption amount by suspecting ammonia slip. Thereby, NOx emission deterioration at the time of eliminating NOx slip and ammonia slip can be effectively suppressed.
また本実施形態では、尿素水噴射量を減少させた後(t5の後)、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第3閾値時間Δts3の間継続したとき(t6)、異常判定を行う。すなわち、推定吸着量Weを大きく変更させて還元剤噴射量Mを大きく変更させてもなおセンサ出力Vが低下しない場合には、推定吸着量Weの推定誤差拡大以外の原因による異常が装置に生じていると考えられるため、異常判定を行ってユーザーに点検整備を促す。これにより、異常状態を確実に検出すると共に、その早期解消を図ることができる。 In the present embodiment, after the urea water injection amount is decreased (after t5), when the state where the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the third threshold time Δts3 (t6), the abnormality determination is performed. Do. That is, if the sensor output V does not decrease even when the estimated adsorption amount We is changed greatly and the reducing agent injection amount M is changed greatly, an abnormality occurs due to a cause other than the estimation error increase of the estimated adsorption amount We. Therefore, the user is judged to be abnormal and prompts the user to perform maintenance. Thereby, while detecting an abnormal condition reliably, the early resolution can be aimed at.
次に、図6を参照して、上記制御を具現化する本実施形態の制御ルーチンを説明する。図示するルーチンはECU100により所定の演算周期τ(例えば10msec)毎に繰り返し実行される。なお、後述する第1〜第3フラグF1〜F3は初期状態でオフ(OFF)である。
Next, with reference to FIG. 6, the control routine of the present embodiment for realizing the above control will be described. The illustrated routine is repeatedly executed by the
ステップS101では第1フラグF1がオン(ON)か否かが判断され、オンでないとき(オフのとき)はステップS102に進み、オンのときはステップS108に進む。 In step S101, it is determined whether or not the first flag F1 is on (ON). When the flag is not on (off), the process proceeds to step S102, and when it is on, the process proceeds to step S108.
ステップS102では第2フラグF2がオンか否かが判断され、オンでないときはステップS103に進み、オンのときはステップS112に進む。 In step S102, it is determined whether or not the second flag F2 is on. If not, the process proceeds to step S103. If it is on, the process proceeds to step S112.
ステップS103では第3フラグF2がオンか否かが判断され、オンでないときはステップS104に進み、オンのときはステップS115に進む。 In step S103, it is determined whether or not the third flag F2 is on. If not, the process proceeds to step S104. If it is on, the process proceeds to step S115.
ステップS104では、センサ出力Vが上限値Vupを超えている(V>Vup)か否かが判断され、超えていればステップS105に進み、超えてなければ今回のルーチンが終了される。 In step S104, it is determined whether or not the sensor output V exceeds the upper limit value Vup (V> Vup). If so, the process proceeds to step S105, and if not, the current routine is terminated.
ステップS105では、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第1閾値時間Δts1の間継続したか否かが判断される。継続した場合はステップS106に進み、継続してない場合はルーチンが終了される。 In step S105, it is determined whether or not the state in which the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the first threshold time Δts1. If it continues, the process proceeds to step S106, and if it does not continue, the routine ends.
ステップS106では、第1フラグF1がオンされる。次いでステップS107において、推定吸着量Weが減少され、これにより還元剤噴射量Mが増加される。こうしてルーチンが終了される。 In step S106, the first flag F1 is turned on. Next, in step S107, the estimated adsorption amount We is decreased, and thereby the reducing agent injection amount M is increased. Thus, the routine ends.
ステップS108では、センサ出力Vが上限値Vupを超えている(V>Vup)か否かが判断され、超えていればステップS109に進み、超えてなければステップS108Aに進む。 In step S108, it is determined whether or not the sensor output V exceeds the upper limit value Vup (V> Vup). If so, the process proceeds to step S109, and if not, the process proceeds to step S108A.
ステップS108Aでは、第1フラグF1がオフされ、その後ルーチンが終了される。 In step S108A, the first flag F1 is turned off, and then the routine is terminated.
ステップS109では、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第2閾値時間Δts2の間継続したか否かが判断される。継続した場合はステップS110に進み、継続してない場合はルーチンが終了される。 In step S109, it is determined whether or not the state in which the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the second threshold time Δts2. If it continues, the process proceeds to step S110, and if it does not continue, the routine ends.
ステップS110では、第2フラグF2がオンされると共に、第1フラグF1がオフされる。次いでステップS111において、推定吸着量Weが増加され、これにより還元剤噴射量Mが減少される。こうしてルーチンが終了される。 In step S110, the second flag F2 is turned on and the first flag F1 is turned off. Next, in step S111, the estimated adsorption amount We is increased, and thereby the reducing agent injection amount M is decreased. Thus, the routine ends.
ステップS112では、センサ出力Vが上限値Vupを超えている(V>Vup)か否かが判断され、超えていればステップS113に進み、超えてなければステップS112Aに進む。 In step S112, it is determined whether or not the sensor output V exceeds the upper limit value Vup (V> Vup). If so, the process proceeds to step S113, and if not, the process proceeds to step S112A.
ステップS112Aでは、第2フラグF2がオフされ、その後ルーチンが終了される。 In step S112A, the second flag F2 is turned off, and then the routine is terminated.
ステップS113では、センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第3閾値時間Δts3の間継続したか否かが判断される。継続した場合はステップS114に進み、継続してない場合はルーチンが終了される。 In step S113, it is determined whether or not the state in which the sensor output V exceeds the upper limit value Vup continues for the third threshold time Δts3. If it is continued, the process proceeds to step S114. If it is not continued, the routine is terminated.
ステップS114では、第3フラグF3がオンされると共に、第2フラグF2がオフされる。次いでステップS115において、異常判定がなされる。こうしてルーチンが終了される。 In step S114, the third flag F3 is turned on and the second flag F2 is turned off. Next, in step S115, an abnormality determination is made. Thus, the routine ends.
この制御ルーチンを実行した場合、始めのうちは第1〜第3フラグF1〜F3がオフなので、ステップS104に進み、やがてステップS104,S105がイエスになると、ステップS106で第1フラグF1がオンされ、ステップS107で推定吸着量Weが減少され、還元剤噴射量Mが増加される。 When this control routine is executed, since the first to third flags F1 to F3 are initially off, the process proceeds to step S104. When steps S104 and S105 become yes, the first flag F1 is turned on in step S106. In step S107, the estimated adsorption amount We is decreased, and the reducing agent injection amount M is increased.
以降の演算時期では、第1フラグF1がオンなので、ステップS101からステップS108に進み、前記同様、ステップS108,S109がイエスになるのを待つ。ステップS108,S109がイエスになった場合、ステップS110で第2フラグF2がオン、第1フラグF1がオフされ、ステップS111で推定吸着量Weが増加され、還元剤噴射量Mが減少される。 At the subsequent calculation time, the first flag F1 is on, so that the process proceeds from step S101 to step S108 and waits for steps S108 and S109 to become yes as described above. If step S108 or S109 is YES, the second flag F2 is turned on and the first flag F1 is turned off in step S110, the estimated adsorption amount We is increased in step S111, and the reducing agent injection amount M is decreased.
以降の演算時期では、第1フラグF1がオフ、第2フラグF2がオンなので、ステップS102からステップS112に進み、前記同様、ステップS112,S113がイエスになるのを待つ。ステップS112,S113がイエスになった場合、ステップS114で第3フラグF3がオン、第2フラグF2がオフされ、ステップS115で異常判定がなされる。 Since the first flag F1 is turned off and the second flag F2 is turned on at the subsequent calculation timing, the process proceeds from step S102 to step S112 and waits for steps S112 and S113 to become yes as described above. If steps S112 and S113 are YES, the third flag F3 is turned on and the second flag F2 is turned off in step S114, and an abnormality is determined in step S115.
以降の演算時期では、第1および第2フラグF1,F2がオフ、第3フラグF3がオンなので、ステップS103からステップS115に進み、異常判定が継続される。 At the subsequent calculation time, the first and second flags F1 and F2 are off and the third flag F3 is on. Therefore, the process proceeds from step S103 to step S115, and the abnormality determination is continued.
上記の説明で理解されるように、本実施形態のECU100は特許請求の範囲にいう推定部、制御部、判定部および変更部に相当する。
As understood from the above description, the
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他にも様々な実施形態が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, various other embodiments of the present invention are possible.
(1)例えば、排気ガス流量Geおよび排気温度Tinに基づき第1補正量を算出すると共に、流入NOx量M1および排気温度Tinに基づき第2補正量を算出し、第1補正量と第2補正量をベース値Bに加算して増加側基準値We3を算出してもよい。また、他の状態量ないしパラメータを追加で用いて、ベース値Bや、ベース値Bを補正する補正値(第1および第2補正係数、または第1および第2補正量)を算出してもよい。 (1) For example, the first correction amount is calculated based on the exhaust gas flow rate Ge and the exhaust temperature Tin, and the second correction amount is calculated based on the inflow NOx amount M1 and the exhaust temperature Tin. The increase side reference value We3 may be calculated by adding the amount to the base value B. Further, the base value B and the correction value (the first and second correction coefficients or the first and second correction amounts) for correcting the base value B may be calculated by using other state quantities or parameters additionally. Good.
(2)アンモニアスリップの判定方法は他の方法も可能である。例えば、排気温度が上昇したときにNOxセンサ出力Vが増大したときは、NOx触媒温度の上昇により吸着されていたアンモニアが脱離し流出したとみなして、アンモニアスリップが起こったと判定してもよい。 (2) Other methods can be used for determining ammonia slip. For example, when the NOx sensor output V increases when the exhaust gas temperature rises, it may be determined that ammonia that has been adsorbed by the NOx catalyst temperature rises and flows out, and that ammonia slip has occurred.
(3)センサ出力Vが上限値Vupを超えた状態が第1閾値時間Δts1の間継続した場合の推定吸着量Weの減少および増加(すなわち尿素水噴射量Mの増加および減少)の順番を逆にし、先に推定吸着量Weの増加(尿素水噴射量Mの減少)を行い、次に推定吸着量Weの減少(尿素水噴射量Mの増加)を行ってもよい。例えばアンモニアスリップを優先的に止めたい場合、この方法は効果的である。 (3) Reverse the order of the decrease and increase in the estimated adsorption amount We (that is, increase and decrease in the urea water injection amount M) when the sensor output V exceeds the upper limit value Vup for the first threshold time Δts1. First, the estimated adsorption amount We may be increased (decrease in the urea water injection amount M), and then the estimated adsorption amount We may be decreased (increase in the urea water injection amount M). For example, this method is effective when ammonia slip is to be stopped preferentially.
(4)還元剤は、同等の機能を有するのであれば、尿素水以外のものであってもよい。 (4) The reducing agent may be other than urea water as long as it has an equivalent function.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関(エンジン)
4 排気通路
24 NOx触媒
25 尿素インジェクタ
100 電子制御ユニット(ECU)
1 Internal combustion engine
4
Claims (2)
前記NOx触媒の上流側の前記排気通路に設けられた還元剤噴射弁と、
前記NOx触媒のアンモニア吸着量を推定する推定部と、
前記推定部によって推定されたアンモニア吸着量に基づき、前記還元剤噴射弁から噴射される還元剤噴射量を制御する制御部と、
前記NOx触媒にアンモニアスリップが起こっていることを判定する判定部と、
前記判定部によってアンモニアスリップが起こっていると判定されたとき、アンモニア吸着量の推定値を所定の基準値に変更する変更部と、を備え、
前記変更部は、アンモニア吸着量の推定値および目標値と、前記NOx触媒に流入する排気ガスの流量および温度と、前記NOx触媒に流入するNOx量とに基づき、前記基準値を算出する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A selective reduction type NOx catalyst provided in the exhaust passage;
A reducing agent injection valve provided in the exhaust passage upstream of the NOx catalyst;
An estimation unit for estimating an ammonia adsorption amount of the NOx catalyst;
Based on the ammonia adsorption amount estimated by the estimation unit, a control unit for controlling the reducing agent injection amount injected from the reducing agent injection valve;
A determination unit for determining that ammonia slip is occurring in the NOx catalyst;
A change unit that changes the estimated value of the amount of adsorbed ammonia to a predetermined reference value when the determination unit determines that ammonia slip is occurring,
The changing unit calculates the reference value based on the estimated value and target value of the ammonia adsorption amount, the flow rate and temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and the NOx amount flowing into the NOx catalyst. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The changing unit calculates a base value of the reference value based on the estimated value and target value of the ammonia adsorption amount, calculates a first correction coefficient based on the flow rate and temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and the NOx A second correction coefficient is calculated based on the amount of NOx flowing into the catalyst and the temperature of exhaust gas flowing into the NOx catalyst, and the reference value is calculated by multiplying the base value by the first correction coefficient and the second correction coefficient. Item 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to Item 1.
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---|---|---|---|---|
JP2020137779A (en) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 株式会社大一商会 | Game machine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050282285A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-22 | Eaton Corporation | Strategy for controlling NOx emissions and ammonia slip in an SCR system using a nonselective NOx/NH3 |
US20100028230A1 (en) * | 2008-07-30 | 2010-02-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Dosing agent injection control for selective catalytic reduction catalysts |
JP2015214899A (en) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system |
JP2015222061A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | トヨタ自動車株式会社 | Abnormality diagnosis device for exhaust purification device |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050282285A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-22 | Eaton Corporation | Strategy for controlling NOx emissions and ammonia slip in an SCR system using a nonselective NOx/NH3 |
US20100028230A1 (en) * | 2008-07-30 | 2010-02-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Dosing agent injection control for selective catalytic reduction catalysts |
JP2015214899A (en) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | いすゞ自動車株式会社 | Exhaust emission control system |
JP2015222061A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | トヨタ自動車株式会社 | Abnormality diagnosis device for exhaust purification device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020137779A (en) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 株式会社大一商会 | Game machine |
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