JP2019044707A - Control device for exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、NOx還元触媒を有する排気処理システムの制御装置、及び、排気処理システムに関する。 The present invention relates to a control device of an exhaust treatment system having a NOx reduction catalyst, and an exhaust treatment system.
従来、内燃機関の排気処理システムとして、内燃機関の排気通路に配置されたNOx還元触媒(SCR触媒)と、このNOx還元触媒よりも上流側の排気通路に配置されて、当該排気通路の排気中に尿素水を供給する尿素水供給弁と、この尿素水供給弁を制御する制御装置と、を有する排気処理システムが知られている(例えば特許文献1,2参照)。このような排気処理システムにおいては、尿素水供給弁から排気中に供給された尿素水が排気の熱で加水分解されて、アンモニア(NH3)が生成される。このアンモニアは、NOx還元触媒の触媒作用の下で排気中のNOxを還元させる。このようにして、排気中のNOxの浄化が図られている。また、このような排気処理システムの場合、一般に、NOx還元触媒よりも下流側の排気通路にNOxセンサが配置されている(例えば特許文献1,2参照)。 Conventionally, as an exhaust gas treatment system for an internal combustion engine, an NOx reduction catalyst (SCR catalyst) disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, and an exhaust passage upstream of the NOx reduction catalyst are disposed in the exhaust passage of the exhaust passage. There is known an exhaust treatment system having a urea aqueous solution supply valve for supplying urea aqueous solution and a controller for controlling the urea aqueous solution supply valve (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In such an exhaust treatment system, the urea water supplied from the urea water supply valve into the exhaust is hydrolyzed by the heat of the exhaust to generate ammonia (NH 3 ). The ammonia reduces the NOx in the exhaust under the catalytic action of the NOx reduction catalyst. In this way, purification of NOx in the exhaust is achieved. Moreover, in the case of such an exhaust treatment system, a NOx sensor is generally disposed in the exhaust passage downstream of the NOx reduction catalyst (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、近年では、所定の目標吸蔵量までアンモニアをNOx還元触媒に吸蔵させておくアンモニアストレージ制御も一般に行われている(例えば特許文献2参照)。 Further, in recent years, ammonia storage control is also generally performed in which ammonia is stored in the NOx reduction catalyst up to a predetermined target storage amount (see, for example, Patent Document 2).
NOx還元触媒は、その温度が高くなるほどNOx還元触媒が吸蔵できるアンモニア量(ストレージ容量)が低下する。このため、例えば車両が急加速した場合や、フィルタに堆積したPMを除去するPM再生処理が実行された場合のように、排気温度が急上昇した場合、これに伴ってNOx還元触媒の温度が急上昇して、NOx還元触媒のストレージ容量が急低下して、吸蔵されていたアンモニアが放出される可能性がある。このような場合において、仮に、尿素水供給弁から通常通りに尿素水が供給された場合、NOx還元触媒よりも下流に流出するアンモニアの量(すなわち、アンモニアスリップ量)が過大になるおそれがある。 As the temperature of the NOx reduction catalyst increases, the amount of ammonia (storage capacity) that can be stored in the NOx reduction catalyst decreases. For this reason, for example, when the exhaust gas temperature rises rapidly, as in the case where the vehicle accelerates rapidly, or when the PM regeneration processing for removing PM accumulated in the filter is performed, the temperature of the NOx reduction catalyst rapidly rises accordingly As a result, the storage capacity of the NOx reduction catalyst may drop sharply, and the stored ammonia may be released. In such a case, if urea water is supplied as usual from the urea water supply valve, the amount of ammonia (i.e., the amount of ammonia slip) flowing downstream downstream of the NOx reduction catalyst may become excessive. .
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、NOx還元触媒の温度が急上昇した場合にアンモニアスリップ量が過大になることを抑制できる排気処理システムの制御装置及び排気処理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 it is an object of the present invention to provide an exhaust treatment system control device and exhaust treatment that can suppress the ammonia slip amount from becoming excessive when the temperature of the NOx reduction catalyst rises rapidly. It is to provide a system.
上記の目的を達成するため、本発明に係る排気処理システムの制御装置は、内燃機関の排気通路に配置されたNOx還元触媒と、前記NOx還元触媒よりも上流側の前記排気通路に配置された尿素水供給弁と、前記NOx還元触媒よりも下流側の前記排気通路に配置されたNOxセンサと、を有する排気処理システムに適用された制御装置であって、前記NOx還元触媒よりも上流側の排気中のNOx濃度である上流NOx濃度を取得する上流NOx濃度取得部と、前記NOxセンサの検出値である下流NOx濃度を取得する下流NOx濃度取得部と、前記NOx還元触媒の温度の上昇速度が予め設定された基準値より大
きくなった場合において、前記下流NOx濃度取得部によって取得された前記下流NOx濃度と前記上流NOx濃度取得部によって取得された前記上流NOx濃度との差が予め設定された閾値より大きくなったときに、前記尿素水供給弁からの尿素水の供給を停止させる、又は、前記尿素水供給弁からの尿素水の供給量を減少させる制御処理の実行を開始する制御部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control device of an exhaust treatment system according to the present invention comprises an NOx reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and the exhaust passage upstream of the NOx reduction catalyst. A control device applied to an exhaust treatment system having a urea water supply valve and a NOx sensor disposed in the exhaust passage downstream of the NOx reduction catalyst, the control device being upstream of the NOx reduction catalyst. An upstream NOx concentration acquisition unit that acquires an upstream NOx concentration that is a NOx concentration in exhaust gas, a downstream NOx concentration acquisition unit that acquires a downstream NOx concentration that is a detected value of the NOx sensor, and a temperature increase rate of the NOx reduction catalyst The downstream NOx concentration acquired by the downstream NOx concentration acquisition unit and the upstream NOx concentration acquisition when the value becomes larger than a preset reference value Supply of the aqueous urea solution from the aqueous urea solution supply valve is stopped when the difference between the upstream NOx concentration obtained by the above becomes larger than a preset threshold value, or the aqueous urea solution from the aqueous urea solution supply valve And a control unit that starts execution of a control process to reduce the supply amount of
また上記の目的を達成するため、本発明に係る排気処理システムは、内燃機関の排気通路に配置されたNOx還元触媒と、前記NOx還元触媒よりも上流側の前記排気通路に配置された尿素水供給弁と、前記NOx還元触媒よりも下流側の前記排気通路に配置されたNOxセンサと、上記の制御装置と、を備えることを特徴とする。 Further, to achieve the above object, an exhaust gas treatment system according to the present invention comprises an NOx reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and urea water disposed in the exhaust passage upstream of the NOx reduction catalyst. A supply valve, an NOx sensor disposed in the exhaust passage downstream of the NOx reduction catalyst, and the control device described above.
一般に、NOxセンサは、その濃度の検出原理上、排気中のNOx濃度のみならず、排気中のアンモニア濃度も検出する性質がある。したがって、NOxセンサの検出値である下流NOx濃度は、純粋なNOxのみならずアンモニアも含んだ濃度(NOx濃度+アンモニア濃度)である。このため、アンモニアスリップ量が多いほど、このNOxセンサの検出値である下流NOx濃度は高くなる傾向があり、この結果、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差は大きくなる傾向がある。したがって、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が予め設定された閾値より大きくなった場合、アンモニアスリップ量が増加したと判定することができる。 In general, the NOx sensor has a property of detecting not only the concentration of NOx in the exhaust gas but also the concentration of ammonia in the exhaust gas in principle of detecting the concentration. Therefore, the downstream NOx concentration, which is the detected value of the NOx sensor, is a concentration that includes not only pure NOx but also ammonia (NOx concentration + ammonia concentration). Therefore, as the ammonia slip amount increases, the downstream NOx concentration detected by the NOx sensor tends to increase, and as a result, the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration tends to increase. Therefore, when the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration becomes larger than the preset threshold value, it can be determined that the ammonia slip amount has increased.
そして、本発明によれば、NOx還元触媒の温度の上昇速度が予め設定された基準値より大きくなった場合において、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が予め設定された閾値より大きくなったとき、すなわち、NOx還元触媒の温度が急上昇して、アンモニアスリップ量が増加したときに、尿素水供給弁からの尿素水の供給を停止させる、又は、尿素水供給弁からの尿素水の供給量を減少させる制御処理の実行を開始しているので、NOx還元触媒の温度が急上昇した場合にアンモニアスリップ量が過大になることを抑制できる。 Then, according to the present invention, the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration becomes larger than the preset threshold when the temperature increase rate of the NOx reduction catalyst becomes larger than the preset reference value. When the temperature of the NOx reduction catalyst rises rapidly and the ammonia slip amount increases, the supply of urea water from the urea water supply valve is stopped, or the supply amount of urea water from the urea water supply valve Since the execution of the control process to reduce the value of .beta. Is started, it is possible to suppress the ammonia slip amount from becoming excessive when the temperature of the NOx reduction catalyst rapidly rises.
(実施形態)
以下、本発明の実施形態に係る排気処理システム10、及び、この排気処理システム10に適用された制御装置20について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る車両1の一部の構成を模式的に示す構成図である。車両1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、車両1の一例として、トラック、バス等の大型の商用車両を用いている。
(Embodiment)
Hereinafter, an
車両1は、内燃機関2、排気通路4、及び、排気処理システム10を備えている。本実施形態では、内燃機関2の一例として、軽油を燃料とするディーゼル機関(ディーゼルエンジン)を用いている。排気通路4は、内燃機関2の気筒3から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部が分岐して各気筒3の排気ポートに接続している。
The vehicle 1 includes an internal combustion engine 2, an exhaust passage 4, and an
排気処理システム10は、酸化触媒11と、フィルタ12と、尿素水供給弁13と、NOx還元触媒14と、アンモニアスリップ触媒15と、各種のセンサ類と、制御装置20とを備えている。なお、図1においては、センサ類として、上流NOxセンサ16、下流
NOxセンサ17、及び、温度センサ18が例示されている。酸化触媒11、フィルタ12、NOx還元触媒14、及び、アンモニアスリップ触媒15は、排気流動方向で見た場合に、この順序で排気通路4に配置されている。また、尿素水供給弁13は、NOx還元触媒14よりも上流側、且つ、フィルタ12よりも下流側の排気通路4に配置されている。
The
フィルタ12は、排気中のPM(粒子状物質)を捕集する機能を有している。酸化触媒11は、排気が通過可能な担持体に、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11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(NO2)に変化させる酸化反応を促進させる。排気温度が酸化触媒11の活性温度以上になった場合、この酸化触媒11において生成された二酸化窒素によって、フィルタ12に捕集されたPMを燃焼させて、二酸化炭素(CO2)として排出させることができる。
The
尿素水供給弁13は、配管(図示せず)を介して尿素水供給装置(図示せず)に接続されており、尿素水供給装置から供給された尿素水を排気中に供給する弁体である。NOx還元触媒14は、尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアを用いて、排気中のNOxを選択的に還元させる触媒(すなわち、SCR触媒(選択還元型触媒))である。なお、NOx還元触媒14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(V)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ゼオライト等のような、公知のNOx還元触媒を用いることができる。
The urea
尿素水供給弁13は、制御装置20の指示を受けて、NOx還元触媒14が活性温度以上になった後に、NOx還元触媒14よりも上流側の排気中に尿素水を供給する。この排気中に供給された尿素水中の尿素は、排気の熱によって加水分解され、この結果、アンモニア(NH3)が生成される。このアンモニアは、NOx還元触媒14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、排気中のNOxの浄化(低減)が図られている。
The urea
アンモニアスリップ触媒15は、NOx還元触媒14を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒である。本実施形態のように排気処理システム10がアンモニアスリップ触媒15を備えることで、アンモニアの大気への放出を効果的に抑制することができる。但し、アンモニアスリップ触媒15は本実施形態に必須の構成というわけではない。このため、排気処理システム10はアンモニアスリップ触媒15を備えていなくてもよい。
The
上流NOxセンサ16は、NOx還元触媒14よりも上流側の排気中のNOx濃度(以下、「上流NOx濃度」と称する)を検出して、検出値を制御装置20に伝える。なお、本実施形態に係る上流NOxセンサ16は、一例として、NOx還元触媒14よりも上流側で、さらに尿素水供給弁13よりも上流側の排気中のNOx濃度を検出している。
The
下流NOxセンサ17は、NOx還元触媒14よりも下流側の排気通路4に配置されたNOxセンサである。この下流NOxセンサ17の検出値としての濃度を「下流NOx濃度」と称する。なお、本実施形態に係る下流NOxセンサ17は、さらにアンモニアスリップ触媒15よりも下流側に配置されているので、本実施形態に係る下流NOx濃度は、アンモニアスリップ触媒15よりも下流側の排気中の濃度値となっている。下流NOxセンサ17は、検出値を制御装置20に伝える。
The downstream NOx sensor 17 is a NOx sensor disposed in the exhaust passage 4 downstream of the
なお、この下流NOxセンサ17は、一般的な排気処理システムにおいて、NOx還元触媒よりも下流側の排気通路の部分に配置されているNOxセンサ(すなわち、既存のNOxセンサ)を、本実施形態に活用したものである。 In the general exhaust gas treatment system, the downstream NOx sensor 17 is a NOx sensor (that is, an existing NOx sensor) disposed in the portion of the exhaust passage downstream of the NOx reduction catalyst in the present embodiment. It was used.
温度センサ18は、NOx還元触媒14の温度を検出して、検出値を制御装置20に伝える。
The
制御装置20は、マイクロコンピュータを備えており、このマイクロコンピュータは、各種の制御処理を実行するCPU21と、このCPU21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22と、を備えている。なお、記憶部22としては、例えばROM、RAM等を用いることができる。制御装置20は、内燃機関2の燃料噴射時期、燃料噴射量等を制御する。また、制御装置20は、尿素水供給弁13の尿素水供給時期、尿素水供給量等を制御することで、排気処理システム10の動作を制御する。すなわち、本実施形態においては、内燃機関2の動作を統合的に制御する制御装置20が、尿素水供給弁13を制御する制御装置としての機能を兼務している。但し、車両1の制御システムの構成はこれに限定されるものではなく、例えば、内燃機関2の動作を統合的に制御する制御装置とは別に、尿素水供給弁13を制御する制御装置を備えていてもよい。
The
続いて、制御装置20による尿素水供給弁13の制御の詳細について説明する。制御装置20は、内燃機関2の始動後において、NOx還元触媒14が活性温度以上になった場合に、尿素水供給弁13に尿素水を供給させる制御処理(以下、「通常時制御処理」と称する)の実行を開始する。
Subsequently, details of control of the urea
この通常時制御処理において、制御装置20は、予め設定された所定の目標吸蔵量(目標ストレージ量)までアンモニアをNOx還元触媒14に吸蔵させるストレージ制御処理を実行する。そして、制御装置20は、このNOx還元触媒14に吸蔵されたアンモニア量を加味して、内燃機関2から排出されるNOx量を還元可能なアンモニア量を算出し、この算出されたアンモニア量のアンモニアを生成できる尿素水量を算出する。制御装置20は、この算出された尿素水量の尿素水が排気中に定期的に供給されるように、尿素水供給弁13を制御する。なお、この通常時制御処理は、排気処理システムを備える車両において一般に行われているものであり、公知技術の範疇の事項であるため、これ以上詳細な説明は省略する。
In the normal state control process, the
一方、制御装置20は、NOx還元触媒14の温度の上昇速度が予め設定された基準値より大きくなった場合(すなわちNOx還元触媒14の温度が急上昇した場合)において、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が予め設定された閾値より大きくなったときには、尿素水供給弁13からの尿素水の供給を停止させる、又は、尿素水供給弁13からの尿素水の供給量を減少させる制御処理(以下、「アンモニアスリップ抑制制御処理」と称する)の実行を開始する。このアンモニアスリップ抑制制御処理について、フローチャートを用いて説明すると、次のようになる。
On the other hand, when the temperature increase rate of the
図2は、アンモニアスリップ抑制制御処理を説明するためのフローチャートの一例である。図2の最初のスタート時において、既に通常時制御処理が実行されているものとする。また図2の各ステップは、制御装置20の具体的にはCPU21が実行する。
FIG. 2 is an example of a flowchart for explaining the ammonia slip suppression control process. It is assumed that the normal control process has already been executed at the first start of FIG. Further, specifically, each step of FIG. 2 is executed by the
ステップS10において、制御装置20は、NOx還元触媒14の温度の上昇速度(以下、「触媒温度上昇速度」と称する)が予め設定された基準値より大きくなったか否かを判定する。このステップS10の詳細は以下のとおりである。
In step S10, the
まず、ステップS10の基準値としては、例えば、触媒温度上昇速度がこの基準値より大きくなった場合(つまり、NOx還元触媒14の温度が急上昇した場合)に、NOx還元触媒14のストレージ容量が急低下してしまい、これに起因して、NOx還元触媒14から所定値よりも多量のアンモニアが放出されてしまうと考えられる値を用いることがで
きる。この基準値は、予め実験、数値シミュレーション等を行うことで適切な値を求めておき、記憶部22に記憶させておく(すなわち予め設定しておく)。
First, as the reference value in step S10, for example, when the catalyst temperature increase speed becomes larger than this reference value (that is, when the temperature of the
なお、本実施形態においては、少なくとも車両1が急加速した時(アクセルペダルが急に踏み込まれた時)、又は、PM再生処理(フィルタ12よりも上流側の排気温度を強制的に上昇させることでフィルタ12に堆積したPMを除去する制御処理)が実行された時に、ステップS10でYESと判定されるように、ステップS10の基準値は予め設定されている。すなわち、本実施形態の場合、少なくとも車両1が急加速した時、又は、PM再生処理が実行された時に、ステップS10はYESと判定される。
In the present embodiment, at least when the vehicle 1 accelerates suddenly (when the accelerator pedal is suddenly depressed), or the PM regeneration process (forced increase of the exhaust temperature upstream of the filter 12) The reference value in step S10 is set in advance so that when the control process of removing the PM deposited on the
また、本実施形態に係る制御装置20は、ステップS10の触媒温度上昇速度について、温度センサ18の検出結果に基づいて、これを取得する。そして、制御装置20は、このようにして取得された触媒温度上昇速度が記憶部22の基準値よりも大きいか否かを判定することで、ステップS10を実行している。
Further, the
但し、ステップS10の具体的な実行手法は上記手法に限定されるものではない。例えば、制御装置20は、ステップS10で触媒温度上昇速度を取得するにあたり、NOx還元触媒14の温度と相関を有するパラメータ(排気温度や、内燃機関2の運転状態等)に基づいて、この触媒温度上昇速度を推定してもよい。
However, the specific execution method of step S10 is not limited to the above method. For example, when acquiring the catalyst temperature increase rate in step S10, the
ステップS10でYESと判定された場合、制御装置20は、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する(ステップS20)。具体的には制御装置20は、下流NOxセンサ17の検出したNOx濃度を、ステップS20の「下流NOx濃度」として取得する。また制御装置20は、上流NOxセンサ16の検出したNOx濃度を、ステップS20の「上流NOx濃度」として取得する。そして制御装置20は、このようにして取得された下流NOx濃度と上流NOx濃度との差を演算し、この差の値が、記憶部22に記憶されている閾値より大きいか否かを判定することで、ステップS20を実行している。
If it is determined YES in step S10, the
ここで、一般に、NOxセンサは、その濃度の検出原理上、排気中のNOx濃度のみならず、排気中のアンモニア濃度も検出する性質がある。このため、下流NOxセンサ17の検出値である「下流NOx濃度」は、純粋なNOxのみならずアンモニアも含んだ濃度(NOx濃度+アンモニア濃度)となっている。このため、アンモニアスリップ量が多いほど、下流NOxセンサ17によって検出された下流NOx濃度は高くなる傾向があり、この結果、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差は大きくなる傾向がある。したがって、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が閾値よりも大きくなった場合、アンモニアスリップ量が増加したと判定することができる。 Here, in general, the NOx sensor has a property of detecting not only the concentration of NOx in the exhaust gas but also the concentration of ammonia in the exhaust gas in principle of detection of its concentration. Therefore, the “downstream NOx concentration” that is the detection value of the downstream NOx sensor 17 is a concentration that includes not only pure NOx but also ammonia (NOx concentration + ammonia concentration). Therefore, the downstream NOx concentration detected by the downstream NOx sensor 17 tends to increase as the ammonia slip amount increases, and as a result, the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration tends to increase. Therefore, when the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration becomes larger than the threshold value, it can be determined that the ammonia slip amount has increased.
なお、このステップS20の閾値は、後述するステップS30を実行するか否かを切り分けるための「下流NOx濃度と上流NOx濃度との差の値」に相当するものである。この閾値は、ゼロよりも大きい値であれば、その具体的な値は特に限定されるものではないが、例えば以下の観点に基づいて設定することが好ましい。 The threshold value of step S20 corresponds to "the value of the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration" for determining whether to execute step S30 to be described later. The specific value of the threshold is not particularly limited as long as it is a value larger than zero, but is preferably set based on, for example, the following aspects.
まず、ステップS20の閾値が小さいほど、ステップS20でYESと判定され易くなり、この結果、後述するステップS30が実行され易くなる傾向がある(すなわち、ステップS30の実行頻度が高くなる傾向がある)。したがって、ステップS20の閾値を適切に設定することで、ステップS30の実行頻度を調整することができる。そこで、ステップS30の実行頻度が適切な値になるように、閾値を設定することが好ましい。 First, the smaller the threshold in step S20, the easier it is to be determined as YES in step S20, and as a result, there is a tendency for step S30 to be described later to be performed more easily. . Therefore, the execution frequency of step S30 can be adjusted by setting the threshold value of step S20 appropriately. Therefore, it is preferable to set the threshold so that the execution frequency of step S30 becomes an appropriate value.
また、ステップS20の閾値が小さいほど、ステップS10でYESと判定されてから
ステップS30が実行されるまでの経過時間が短くなる傾向がある。すなわち、ステップS20の閾値の大きさによって、ステップS10でYESと判定されてからステップS30が実行されるまでの経過時間を調整することもできる。そこで、ステップS10でYESと判定されてからステップS30が実行されるまでの経過時間が適切な値になるように、閾値を設定することが好ましい。
Also, the smaller the threshold in step S20, the shorter the elapsed time from when it is determined YES in step S10 to when step S30 is performed. That is, it is also possible to adjust the elapsed time from the determination of YES in step S10 to the execution of step S30 depending on the size of the threshold in step S20. Therefore, it is preferable to set the threshold so that the elapsed time from when it is determined as YES in step S10 to when step S30 is performed becomes an appropriate value.
具体的には、NOx還元触媒14からのアンモニア放出(アンモニアスリップ)は、NOx還元触媒14の温度が急上昇してから、少し遅れて開始される傾向がある。すなわち、NOx還元触媒14からのアンモニアスリップは、ステップS10でYESと判定されてから、所定の時間(これを「アンモニアスリップ開始応答遅れ時間」と称する)が経過した後に開始される。そこで、ステップS10でYESと判定されてからアンモニアスリップ開始応答遅れ時間以上の時間が経過した後にステップS20でYESと判定されてステップS30が実行されるように、ステップS20の閾値の大きさを設定することが好ましい。
Specifically, the release of ammonia (ammonia slip) from the
なお、ステップS20の閾値の具体的な数値例として、例えば50ppm〜150ppmの範囲内の値を用いれば、ステップS30の実行頻度を適切にしつつ、ステップS10でYESと判定されてからステップS30が実行されるまでの経過時間をアンモニアスリップ開始応答遅れ時間以上にすることができると考えられる。そこで、本実施形態においては、ステップS20の閾値の一例として、この数値範囲から選択された値(具体的には100ppm)を用いることとする。但し、この数値はあくまでも一例に過ぎず、これに限定されるものではない。 If, for example, a value within the range of 50 ppm to 150 ppm is used as a specific numerical example of the threshold in step S20, step S30 is performed after the determination in step S10 is YES while the execution frequency of step S30 is appropriate. It is thought that the elapsed time until it is made can be made more than ammonia slip start response delay time. Therefore, in the present embodiment, a value (specifically, 100 ppm) selected from this numerical range is used as an example of the threshold value in step S20. However, this numerical value is just an example and is not limited to this.
ステップS20でYESと判定された場合、制御装置20は、アンモニアスリップ抑制制御処理の実行を開始する(ステップS30)。具体的には制御装置20は、尿素水供給弁13からの尿素水の供給を停止させる、又は、尿素水供給弁13からの尿素水の供給量(mm3/s)をステップS20でYESと判定された時点の供給量(これは、通常時制御処理のときの尿素水の供給量である)よりも減少させる。
When it determines with YES by step S20, the
なお、本実施形態に係る制御装置20は、このステップS30の具体例として、尿素水の供給を停止させるものとする。
In addition, the
ステップS30に係るアンモニアスリップ抑制制御処理は、ステップS20でNOと判定されるまで継続して実行される。すなわち、本実施形態に係るアンモニアスリップ抑制制御処理は、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が閾値以上になるまで継続して実行されている。 The ammonia slip suppression control process according to step S30 is continuously performed until it is determined as NO in step S20. That is, the ammonia slip suppression control process according to the present embodiment is continuously executed until the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration becomes equal to or more than the threshold.
ステップS10でNOと判定された場合、又は、ステップS20でNOと判定された場合、制御装置20は、通常時制御処理を実行する(ステップS40)。具体的には制御装置20は、ステップS40の実行前に通常時制御処理が既に実行されている場合には、ステップS40において通常時制御処理の実行を継続し、ステップS40の実行前に通常時制御処理が実行されていない場合(アンモニアスリップ抑制制御処理が実行されている場合)には、ステップS40においてアンモニアスリップ抑制制御処理の実行を終了して、通常時制御処理の実行を開始する。ステップS40の後に制御装置20は、フローチャートをスタートから再度実行する(リターン)。
When it is determined as NO in step S10 or when it is determined as NO in step S20, the
なお、ステップS20において、上流NOx濃度を取得する制御装置20のCPU21及び下流側NOx濃度を取得する制御装置20のCPU21は、それぞれ、「上流NOx濃度取得部」及び「下流NOx濃度取得部」としての機能を有する部材の一例である。ステップS30を実行する制御装置20のCPU21は、尿素水供給弁13からの尿素水の
供給を停止させる、又は、尿素水供給弁13からの尿素水の供給量を減少させる制御処理(アンモニアスリップ抑制制御処理)の実行を開始する「制御部」としての機能を有する部材の一例である。
Note that, in step S20, the
以上説明したような本実施形態によれば、NOx還元触媒14の温度の上昇速度が予め設定された基準値より大きくなった場合において、下流NOx濃度と上流NOx濃度との差が予め設定された閾値よりも大きくなったとき、すなわち、NOx還元触媒14の温度が急上昇して、アンモニアスリップ量が増加したときに、尿素水供給弁13からの尿素水の供給を停止させる、又は、尿素水供給弁13からの尿素水の供給量を減少させることができる。これにより、NOx還元触媒14の温度が急上昇した場合にアンモニアスリップ量が過大になることを抑制できる。
According to the present embodiment as described above, the difference between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration is preset when the temperature increase rate of the
また、本実施形態によれば、NOx還元触媒14よりも下流側の下流NOxセンサ17(すなわち既存のNOxセンサ)の検出値を活用してアンモニアスリップ抑制制御処理を実行しているので、アンモニアスリップ量の増加を検出するために、別途、アンモニアセンサをNOx還元触媒14よりも下流側に配置する必要がない。この点において、コストの増加が抑制されている。すなわち、本実施形態によれば、コストの増加をできるだけ抑制しつつ、NOx還元触媒14の温度が急上昇した場合にアンモニアスリップ量が過大になることを抑制できる。
Further, according to the present embodiment, since the ammonia slip suppression control process is executed utilizing the detection value of the downstream NOx sensor 17 (that is, the existing NOx sensor) downstream of the
(実施形態の変形例1)
続いて、上記の実施形態の変形例1について説明する。本変形例に係る制御装置20は、ステップS20の上流NOx濃度を取得するにあたり、上流NOxセンサ16の検出値を取得する代わりに、内燃機関2の運転状態に基づいて上流NOx濃度を推定する。
(Modification 1 of Embodiment)
Then, the modification 1 of said embodiment is demonstrated. The
具体的には、本変形例においては、内燃機関2の運転状態を示すパラメータの一例として、内燃機関2の回転数及び負荷を用いる。制御装置20は、この内燃機関2の回転数及び負荷に基づいて上流NOx濃度を推定し、この推定された上流NOx濃度をステップS20の「上流NOx濃度」として取得する。
Specifically, in the present modification, the rotation speed and load of the internal combustion engine 2 are used as an example of the parameter indicating the operating state of the internal combustion engine 2. The
より具体的には、本変形例に係る制御装置20の記憶部22には、内燃機関2の回転数(rpm)及び負荷(一例として燃料噴射量)に基づいて上流NOx濃度を算出するためのマップが予め記憶されている。制御装置20は、ステップS20において内燃機関2の回転数及び負荷を取得し、この取得された内燃機関2の回転数及び負荷と記憶部22のマップとを用いて上流NOx濃度を算出し(すなわち推定し)、この算出された上流NOx濃度をステップS20の上流NOx濃度として取得する。
More specifically, the
なお、制御装置20は、上記のマップから算出されたNOx濃度について、さらに冷却水の温度に基づいて補正したものをステップS20に係る上流NOx濃度として用いてもよい。また、制御装置20は、内燃機関2の運転状態が過渡状態の場合には、上述した手法で推定された上流NOx濃度をさらに補正したものをステップS20に係る上流NOx濃度として取得してもよい。
The
本変形例においても、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また本変形例によれば、上流NOxセンサ16を備えなくてもよい点において、前述した実施形態に比較して、排気処理システム10の製造コストの低減を図ることができる。
Also in this modification, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained. Further, according to the present modification, the manufacturing cost of the
(実施形態の変形例2)
続いて、上記の実施形態の変形例2について説明する。本変形例に係る排気処理システム10は、上流NOxセンサ16が、NOx還元触媒14よりも上流側、且つ、尿素水供
給弁13よりも下流側の排気通路4の部分に配置されている点において、前述した実施形態と異なっている。本変形例においても、前述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(Modification 2 of the embodiment)
Then, the modification 2 of said embodiment is demonstrated. In the
但し、本変形例のように、上流NOxセンサ16が尿素水供給弁13よりも下流側に配置されている場合、この上流NOxセンサ16は、排気中のNOx濃度のみならず、尿素水供給弁13から排気中に供給された尿素水の加水分解によって生じたアンモニアの濃度も上流NOx濃度として検出してしまう。そこで、本変形例の制御装置20は、ステップS20において、尿素水供給弁13から供給された尿素水の加水分解によって生じるアンモニア濃度を推定し、このアンモニア濃度を上流NOxセンサ16の検出値から差し引く補正をし、この補正された値を「上流NOx濃度」として取得することが好ましい。これにより、NOx還元触媒14よりも上流側のNOx濃度を精度良く取得することができる。
However, when the
なお、制御装置20は、尿素水供給弁13から供給された尿素水の加水分解によって生じるアンモニア濃度を推定するにあたり、予め設定されたマップデータ(例えば尿素水の供給量と排気温度とからアンモニア濃度を推定するマップデータ)を用いて、このアンモニア濃度を推定すればよい。
Note that the
あるいは、上記のように上流NOxセンサ16の検出値を補正するのではなく、ステップS20の「閾値」を変更してもよい。具体的には、尿素水供給弁13よりも下流側に配置された上流NOxセンサ16の検出値は、尿素水供給弁13よりも上流側に配置された上流NOxセンサ16の検出値よりも、尿素水の加水分解によって生じるアンモニアの濃度を含む分だけ、大きな値になる傾向がある。そこで、上流NOxセンサ16が尿素水供給弁13よりも下流側に配置されている場合には、上流NOxセンサ16が尿素水供給弁13よりも上流側に配置されている場合に比較して、ステップS20の「閾値」として、より小さい値を使用することが好ましい。なお、この閾値は、実験、数値シミュレーション等によって、アンモニア濃度の影響をキャンセルできるような適切な値を設定すればよい。
Alternatively, instead of correcting the detection value of the
また、前述した変形例1に係る「上流NOx濃度を推定する手法」で推定された上流NOx濃度は、アンモニア濃度を含まないNOx濃度(すなわち、純粋なNOx濃度)であるので、尿素水供給弁13よりも下流側に配置された上流NOxセンサ16の検出値(これはアンモニア濃度を含んでいる)は、この変形例1に係る上流NOx濃度の推定値よりも大きくなる傾向がある。そこで、上流NOxセンサ16が尿素水供給弁13よりも下流側に配置されている場合には、前述した変形例1のように上流NOx濃度を推定する場合よりも、ステップS20の「閾値」として、より小さい値を使用することが好ましい。
Further, the upstream NOx concentration estimated by the “method for estimating upstream NOx concentration” according to the first modification described above is the NOx concentration that does not include the ammonia concentration (that is, the pure NOx concentration). The detected value (which includes the ammonia concentration) of the
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 changes and modifications may be made within the scope of the present invention as set forth in the claims. Is possible.
1 車両
2 内燃機関
4 排気通路
10 排気処理システム
11 酸化触媒
12 フィルタ
13 尿素水供給弁
14 NOx還元触媒
15 アンモニアスリップ触媒
16 上流NOxセンサ
17 下流NOxセンサ
18 温度センサ
20 制御装置
21 CPU(上流NOx濃度取得部、下流NOx濃度取得部、制御部)
Reference Signs List 1 vehicle 2 internal combustion engine 4
Claims (3)
前記NOx還元触媒よりも上流側の排気中のNOx濃度である上流NOx濃度を取得する上流NOx濃度取得部と、
前記NOxセンサの検出値である下流NOx濃度を取得する下流NOx濃度取得部と、
前記NOx還元触媒の温度の上昇速度が予め設定された基準値より大きくなった場合において、前記下流NOx濃度取得部によって取得された前記下流NOx濃度と前記上流NOx濃度取得部によって取得された前記上流NOx濃度との差が予め設定された閾値より大きくなったときに、前記尿素水供給弁からの尿素水の供給を停止させる、又は、前記尿素水供給弁からの尿素水の供給量を減少させる制御処理の実行を開始する制御部と、を備えることを特徴とする排気処理システムの制御装置。 An NOx reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, a urea water supply valve disposed in the exhaust passage upstream of the NOx reduction catalyst, and an exhaust passage disposed downstream of the NOx reduction catalyst A control device applied to an exhaust gas treatment system having a NOx sensor,
An upstream NOx concentration acquisition unit configured to acquire an upstream NOx concentration that is a NOx concentration in exhaust upstream of the NOx reduction catalyst;
A downstream NOx concentration acquisition unit that acquires a downstream NOx concentration that is a detected value of the NOx sensor;
The downstream NOx concentration acquired by the downstream NOx concentration acquisition unit and the upstream acquired by the upstream NOx concentration acquisition unit when the temperature increase rate of the NOx reduction catalyst becomes larger than a preset reference value When the difference from the NOx concentration becomes larger than a preset threshold value, the supply of urea water from the urea water supply valve is stopped, or the amount of urea water supplied from the urea water supply valve is decreased. And a control unit for starting execution of control processing.
前記NOx還元触媒よりも上流側の前記排気通路に配置された尿素水供給弁と、
前記NOx還元触媒よりも下流側の前記排気通路に配置されたNOxセンサと、
請求項1又は2に記載の制御装置と、を備えることを特徴とする排気処理システム。 A NOx reduction catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine,
A urea water supply valve disposed in the exhaust passage upstream of the NOx reduction catalyst;
A NOx sensor disposed in the exhaust passage downstream of the NOx reduction catalyst;
An exhaust treatment system comprising: the control device according to claim 1.
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