JP2020045796A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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健 白澤
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Abstract

To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine, for enabling accurate deterioration determination processing even when the temperature of a selective reduction type NOx catalyst changes.SOLUTION: The exhaust emission control device for the internal combustion engine includes: an SCR catalyst; a reductant supply device for supplying a precursor of ammonia or the ammonia as reductant to the upstream of the SCR catalyst; a sensor for detecting ammonia slip concentration; and a determination device for determining that the SCR catalyst has deteriorated when the detected ammonia slip concentration exceeds a determination threshold value, while supplying the SCR catalyst with the reductant whose amount is enough for ammonia slip to develop at the time of catalyst deterioration. The determination device executes the deterioration determination processing when determination conditions that a normal concentration upper limit value falls below a deterioration concentration lower limit value are established. The determination threshold value is equal to or greater the normal concentration upper limit value and smaller than the deterioration concentration lower limit value.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

この発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳細には、内燃機関の排気通路に選択還元型NOx触媒を備える排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly, to an exhaust gas purification device having a selective reduction type NOx catalyst in an exhaust passage of an internal combustion engine.

例えば、特許文献1には、内燃機関の排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置は、排気通路に配置された選択還元型NOx触媒と、NOxの還元剤としてのアンモニアの前駆体である尿素水を選択還元型NOx触媒の上流に供給する還元剤供給装置とを備えている。そして、排気浄化装置は、選択還元型NOx触媒の劣化判定処理を実行する。   For example, Patent Document 1 discloses an exhaust gas purification device for an internal combustion engine. This exhaust gas purification apparatus includes a selective reduction type NOx catalyst disposed in an exhaust passage, and a reducing agent supply device for supplying urea water, which is a precursor of ammonia as a NOx reducing agent, upstream of the selective reduction type NOx catalyst. Have. Then, the exhaust gas purification device performs a deterioration determination process of the selective reduction type NOx catalyst.

具体的には、上記の劣化判定処理では、選択還元型NOx触媒におけるNOxの浄化に必要な消費アンモニア量と、選択還元型NOx触媒の下流を流れる排気中のアンモニア量であるアンモニアスリップ量とが算出される。そして、消費アンモニア量とアンモニアスリップ量との比較結果に基づいて、選択還元型NOx触媒の劣化の有無が判定される。   Specifically, in the above-described deterioration determination process, the amount of ammonia consumed for purifying NOx in the selective reduction NOx catalyst and the amount of ammonia slip, which is the amount of ammonia in exhaust flowing downstream of the selective reduction NOx catalyst, are determined. Is calculated. Then, based on the comparison result between the consumed ammonia amount and the ammonia slip amount, it is determined whether or not the selective reduction type NOx catalyst has deteriorated.

特開2013−227930号公報JP 2013-227930 A 特開2011−220142号公報JP 2011-220142 A

選択還元型NOx触媒の温度が高い場合には、触媒が正常であっても、アンモニアスリップが生じ易くなる。逆に、触媒の温度が低い場合には、触媒の劣化が進んでいたとしても、アンモニアスリップは生じにくくなる。このように、アンモニアスリップの発現の仕方は、選択還元型NOx触媒の温度によって変化する。しかしながら、特許文献1に記載の劣化判定処理には、選択還元型NOx触媒の温度が判定に与える影響が考慮されていない。このため、当該触媒の温度次第では、触媒の劣化の有無を誤判定してしまう可能性がある。   When the temperature of the selective reduction type NOx catalyst is high, ammonia slip easily occurs even if the catalyst is normal. Conversely, when the temperature of the catalyst is low, ammonia slip is unlikely to occur even if the catalyst has deteriorated. Thus, the manner in which the ammonia slip appears varies depending on the temperature of the NOx selective reduction catalyst. However, the influence of the temperature of the selective reduction type NOx catalyst on the determination is not considered in the deterioration determination process described in Patent Document 1. For this reason, depending on the temperature of the catalyst, there is a possibility that the presence or absence of deterioration of the catalyst is erroneously determined.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、選択還元型NOx触媒の温度が変化する場合であっても劣化判定処理を精度良く行えるようにした内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that is capable of accurately performing a deterioration determination process even when the temperature of a selective reduction type NOx catalyst changes. The purpose is to provide.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置され、アンモニアによって排気中のNOxを還元する選択還元型NOx触媒と、前記選択還元型NOx触媒よりも上流側において前記排気通路に配置され、前記排気通路内にアンモニアの前駆体又はアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、前記選択還元型NOx触媒よりも下流を流れる排気中のアンモニア濃度であるアンモニアスリップ濃度を検出するセンサと、前記選択還元型NOx触媒が劣化している場合にアンモニアスリップが発現する量の前記還元剤を前記選択還元型NOx触媒に供給しつつ、前記センサにより検出される前記アンモニアスリップ濃度が判定閾値を超える場合に前記選択還元型NOx触媒が劣化していると判定する劣化判定処理を実行する判定装置と、を備える。
前記判定装置は、前記選択還元型NOx触媒が正常であると仮定したときに前記選択還元型NOx触媒の温度を考慮して推定される前記アンモニアスリップ濃度の上限値を正常時濃度上限値と称し、前記選択還元型NOx触媒が所定の劣化度で劣化していると仮定したときに前記選択還元型NOx触媒の温度を考慮して推定される前記アンモニアスリップ濃度の下限値を劣化時濃度下限値と称した場合、前記正常時濃度上限値が前記劣化時濃度下限値を下回るという判定条件が成立するときに前記劣化判定処理を実行する。
前記判定閾値は、前記正常時濃度上限値以上、かつ、前記劣化時濃度下限値未満である。
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, and selectively reduces NOx in the exhaust gas with ammonia. A reducing agent supply device that is disposed in the passage and supplies an ammonia precursor or ammonia as a reducing agent into the exhaust passage; and an ammonia slip concentration that is an ammonia concentration in the exhaust flowing downstream of the selective reduction type NOx catalyst. A sensor to be detected and the ammonia slip concentration detected by the sensor while supplying the reducing agent to the selective reduction NOx catalyst in an amount that causes ammonia slip when the selective reduction NOx catalyst is deteriorated. When the value exceeds the determination threshold, the degradation determination process for determining that the selective reduction type NOx catalyst is deteriorated is performed. And a determination device rows for.
The determination device refers to the upper limit of the ammonia slip concentration estimated in consideration of the temperature of the selective reduction NOx catalyst assuming that the selective reduction NOx catalyst is normal, as a normal concentration upper limit. The lower limit of the ammonia slip concentration estimated in consideration of the temperature of the selective reduction type NOx catalyst when it is assumed that the selective reduction type NOx catalyst has deteriorated at a predetermined degree of degradation is the lower limit of the concentration at the time of deterioration. When the condition is satisfied, the deterioration determination process is executed when a determination condition that the upper limit value of the normal concentration is lower than the lower limit value of the deterioration concentration is satisfied.
The determination threshold value is equal to or higher than the normal concentration upper limit value and smaller than the deterioration concentration lower limit value.

本発明によれば、選択還元型NOx触媒の劣化判定処理は、正常時濃度上限値が劣化時濃度下限値を下回るという判定条件が成立する場合に実行される。つまり、劣化判定処理は、仮に選択還元型NOx触媒が劣化しているとしたならば、正常触媒想定時に生じ得るアンモニアスリップ濃度の上限値(正常時濃度上限値)よりも高いアンモニアスリップ濃度が得られると考えられる状況下において実行されることになる。また、正常時濃度上限値及び劣化時濃度下限値は、それぞれ、選択還元型NOx触媒の温度を考慮して推定されている。   According to the present invention, the process for determining the deterioration of the selective reduction type NOx catalyst is executed when the determination condition that the upper limit value of the normal concentration is lower than the lower limit value of the concentration when deteriorated is satisfied. That is, in the deterioration determination process, if the selective reduction type NOx catalyst is deteriorated, an ammonia slip concentration higher than the upper limit of the ammonia slip concentration (normal concentration upper limit) that can occur when a normal catalyst is assumed is obtained. It will be performed under the circumstances considered to be performed. Further, the normal concentration upper limit value and the deteriorated concentration lower limit value are respectively estimated in consideration of the temperature of the selective reduction type NOx catalyst.

そのうえで、本発明に係る劣化判定処理では、上記の判定条件が成立する場合において、検出されるアンモニアスリップ濃度が正常時濃度上限値以上かつ劣化時濃度下限値未満である判定閾値を超える場合に、選択還元型NOx触媒が劣化していると判定される。このような処理によれば、正常時濃度上限値よりも高いアンモニアスリップ濃度が検出されない限り、選択還元型NOx触媒が正常である場合に劣化判定がなされないようにすることができる。また、劣化時濃度下限値以上のアンモニアスリップ濃度が検出されない限り、選択還元型NOx触媒が劣化している場合に正常判定がなされないようにすることができる。   In addition, in the deterioration determination process according to the present invention, when the above-described determination condition is satisfied, when the detected ammonia slip concentration exceeds a determination threshold value that is equal to or higher than the normal concentration upper limit value and smaller than the deterioration concentration lower limit value, It is determined that the selective reduction type NOx catalyst has deteriorated. According to such processing, unless the ammonia slip concentration higher than the normal concentration upper limit is detected, it is possible to prevent the deterioration determination from being performed when the selective reduction type NOx catalyst is normal. In addition, unless the ammonia slip concentration equal to or higher than the lower limit value at the time of deterioration is detected, it is possible to prevent the normal determination from being performed when the selective reduction type NOx catalyst is deteriorated.

したがって、本発明に係る劣化判定処理によれば、選択還元型NOx触媒の温度変化を考慮しつつ、適切な判定時期において適切な判定閾値を用いて選択還元型NOx触媒の劣化の有無を判定できるようになる。このため、選択還元型NOx触媒の温度が変化する場合であっても劣化判定処理を精度良く行えるようになる。   Therefore, according to the deterioration determination processing of the present invention, it is possible to determine the presence or absence of deterioration of the selective reduction NOx catalyst using an appropriate determination threshold at an appropriate determination time while considering the temperature change of the selective reduction NOx catalyst. Become like For this reason, even if the temperature of the selective reduction type NOx catalyst changes, the deterioration determination process can be performed accurately.

本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置のシステム構成例を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration example of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 正常触媒のSCR床温とNH吸着量との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the SCR bed temperature and NH 3 adsorption of normal catalyst. 劣化触媒のSCR床温とNH吸着量との関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between the SCR bed temperature and NH 3 adsorption amount of deteriorated catalyst. NH吸着量の推定手法の一例を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for explaining an example of a technique of estimating the amount of NH 3 adsorption. 通常時におけるOBDアクティブ添加の実施に伴うNHスリップ濃度の挙動の一例を表したタイムチャートである。5 is a time chart showing an example of the behavior of the NH 3 slip concentration accompanying the execution of the OBD active addition in a normal state. OBDアクティブ添加の実施後にSCR床温が変化する状況下におけるNHスリップ濃度の挙動の一例を表したタイムチャートである。OBD active SCR bed temperature after performing the addition is a time chart showing an example of the behavior of NH 3 slip concentration in situations that change. 本発明の実施の形態に係る劣化判定処理の特徴部(判定時期の選定及び判定閾値の算出方法)を説明するためのタイムチャートである。5 is a time chart for explaining a characteristic portion (a method of selecting a determination time and calculating a determination threshold) of the deterioration determination process according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る選択還元型NOx触媒の劣化判定処理に関するルーチンを示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a routine related to a process for determining deterioration of the selective reduction type NOx catalyst according to the embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, when referring to the number, quantity, amount, range, etc. of each element, the stated number is used, unless otherwise specified or specified in principle. However, the present invention is not limited to this. In addition, structures, steps, and the like described in the embodiments described below are not necessarily essential to the present invention, unless otherwise specified or clearly specified in principle.

1.システム構成例
図1は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置のシステム構成例を説明するための図である。図1に示すシステムは、一例として圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)10を備えている。内燃機関10は、例えば、車両に搭載される。内燃機関10の各気筒には、排気通路12が連通している。排気通路12には、上流側から順に、ディーゼル酸化触媒(DOC)14、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)16、及び選択還元型NOx触媒(SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒)18が配置されている。
1. 1. System Configuration Example FIG. 1 is a diagram for describing a system configuration example of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine) 10 as an example. The internal combustion engine 10 is mounted on, for example, a vehicle. An exhaust passage 12 communicates with each cylinder of the internal combustion engine 10. In the exhaust passage 12, a diesel oxidation catalyst (DOC) 14, a diesel particulate filter (DPF) 16, and a selective reduction NOx catalyst (SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst) 18 are arranged in this order from the upstream side.

DOC14は、排気中の未燃焼ガスであるHC等を酸化処理するように構成されている。DPF16は、排気中の粒子状物質(PM)を捕集する部材であって、例えば多孔質セラミックで構成されている。DPF16には、PMの酸化を促進するための触媒が担持されている。DOC14の上流(排気マニホールド)には、DOC14及びDPF16に未燃燃料を供給するための燃料添加弁20が設置されている。   The DOC 14 is configured to oxidize unburned gas such as HC in the exhaust gas. The DPF 16 is a member that traps particulate matter (PM) in exhaust gas, and is made of, for example, porous ceramic. The DPF 16 carries a catalyst for promoting PM oxidation. A fuel addition valve 20 for supplying unburned fuel to the DOC 14 and the DPF 16 is provided upstream of the DOC 14 (exhaust manifold).

DPF16の下流側かつSCR触媒18の上流側の排気通路12には、「還元剤供給装置」の一例である尿素添加弁22が設置されている。尿素添加弁22は、アンモニア(NH)の前駆体である尿素水を排気通路12内に供給する添加弁であり、図示しない尿素水タンクに接続されている。尿素添加弁22から排気通路12に噴射された尿素水は、加水分解されてNHとなり、SCR触媒18に供給される。SCR触媒18は、供給された尿素水由来のNHを還元剤として、排気中の窒素酸化物(NOx)を還元する。なお、NOxの還元のために、尿素水に代えてアンモニア自体が添加されてもよい。 In the exhaust passage 12 downstream of the DPF 16 and upstream of the SCR catalyst 18, a urea addition valve 22 which is an example of a "reducing agent supply device" is provided. The urea addition valve 22 is an addition valve that supplies urea water, which is a precursor of ammonia (NH 3 ), into the exhaust passage 12, and is connected to a urea water tank (not shown). Urea water injected from the urea addition valve 22 into the exhaust passage 12 is hydrolyzed into NH 3 and supplied to the SCR catalyst 18. The SCR catalyst 18 reduces nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas by using the supplied urea water-derived NH 3 as a reducing agent. In order to reduce NOx, ammonia itself may be added instead of urea water.

DOC14よりも上流側の排気通路12には、第1NOxセンサ24が設置されている。また、DPF16よりも下流側かつSCR触媒18よりも上流側の排気通路12には、第2NOxセンサ26と排気温度センサ28とが設置されている。NOxセンサ24、26は、それぞれ、各気筒から排出された排気中のNOx濃度、及びSCR触媒18に流入する排気中のNOx濃度を検出するためのセンサの一例として用いられる。排気温度センサ28は、排気の温度に応じた信号を出力し、本実施形態ではSCR触媒18の温度(以下、「SCR床温」とも称する)を推定するためのセンサの一例として用いられる。   A first NOx sensor 24 is provided in the exhaust passage 12 upstream of the DOC 14. Further, a second NOx sensor 26 and an exhaust gas temperature sensor 28 are provided in the exhaust passage 12 downstream of the DPF 16 and upstream of the SCR catalyst 18. The NOx sensors 24 and 26 are used as examples of sensors for detecting the NOx concentration in the exhaust gas discharged from each cylinder and the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 18, respectively. The exhaust gas temperature sensor 28 outputs a signal corresponding to the exhaust gas temperature, and is used as an example of a sensor for estimating the temperature of the SCR catalyst 18 (hereinafter also referred to as “SCR bed temperature”) in the present embodiment.

また、SCR触媒18よりも下流側の排気通路12には、第3NOxセンサ30が設置されている。第3NOxセンサ30は、SCR触媒18の下流を流れる排気中のNOx濃度に応じた信号を出力し、本実施形態ではSCR触媒18の下流を流れる排気中のNH濃度を検出するためのセンサ(本発明に係る「センサ」に相当)の一例として用いられる。このNH濃度は、第3NOxセンサ30に代え、NHセンサを用いて検出されてもよい。さらに、内燃機関10の吸気通路32の入口付近には、エアフローセンサ34が設置されている。エアフローセンサ34は、吸気通路32を流れる空気の流量に応じた信号を出力し、本実施形態ではSCR触媒18を通過する排気の流量を検出するためのセンサの一例として用いられる。 Further, a third NOx sensor 30 is provided in the exhaust passage 12 downstream of the SCR catalyst 18. The third NOx sensor 30 outputs a signal corresponding to the NOx concentration in the exhaust gas flowing downstream of the SCR catalyst 18, and in the present embodiment, a sensor for detecting the NH 3 concentration in the exhaust gas flowing downstream of the SCR catalyst 18 ( This is used as an example of the “sensor” according to the present invention). This NH 3 concentration may be detected using an NH 3 sensor instead of the third NOx sensor 30. Further, an air flow sensor 34 is provided near the inlet of the intake passage 32 of the internal combustion engine 10. The air flow sensor 34 outputs a signal corresponding to the flow rate of air flowing through the intake passage 32, and is used as an example of a sensor for detecting the flow rate of exhaust gas passing through the SCR catalyst 18 in the present embodiment.

図1に示すシステムは、さらに電子制御ユニット(ECU)40を備えている。ECU40には、NOxセンサ24、26、30、排気温度センサ28及びエアフローセンサ34とともに、内燃機関10に搭載された各種センサ(図示省略)が電気的に接続されている。また、ECU40には、燃料添加弁20及び尿素添加弁22とともに、内燃機関10の運転を制御するための各種アクチュエータ(図示省略)が電気的に接続されている。   The system shown in FIG. 1 further includes an electronic control unit (ECU) 40. Various sensors (not shown) mounted on the internal combustion engine 10 are electrically connected to the ECU 40 together with the NOx sensors 24, 26, 30, the exhaust gas temperature sensor 28, and the air flow sensor 34. The ECU 40 is electrically connected to various actuators (not shown) for controlling the operation of the internal combustion engine 10 together with the fuel addition valve 20 and the urea addition valve 22.

ECU40は、プロセッサ40aとメモリ40bとを有する。メモリ40bには、上記
の各種アクチュエータを制御するためのプログラム及びマップが記憶されている。また、ECU40には、上記の各種センサから様々な情報が入力される。プロセッサ40aは、これらの情報を利用しつつ、プログラムをメモリから読み出して実行することにより、各アクチュエータの操作量を決定する。その結果、ECU40は、内燃機関10の制御装置として機能する。
The ECU 40 has a processor 40a and a memory 40b. The memory 40b stores programs and maps for controlling the various actuators described above. Further, various information is input to the ECU 40 from the various sensors described above. The processor 40a reads the program from the memory and executes the program while using the information to determine the operation amount of each actuator. As a result, the ECU 40 functions as a control device for the internal combustion engine 10.

2.SCR触媒の劣化判定処理
2−1.劣化判定処理の基本構成
上述のECU40は、SCR触媒18に関する「劣化判定処理」を行う「判定装置」の一例としても機能する。すなわち、ECU40は、SCR触媒18の劣化の有無を自己診断するOBD(On-Board Diagnostics)機能を有する。図2は、正常触媒のSCR床温とNH吸着量との関係を示す図であり、図3は、劣化触媒のSCR床温とNH吸着量との関係を示す図である。ここでいう「正常触媒」とは、新品の(すなわち、浄化性能の劣化が生じていない)SCR触媒を意味し、「劣化触媒」とは、所定の検出目標の劣化度で浄化性能に劣化が生じているSCR触媒を意味する。
2. SCR catalyst deterioration determination process 2-1. Basic Configuration of Deterioration Determination Process The above-described ECU 40 also functions as an example of a “determination device” that performs “deterioration determination process” for the SCR catalyst 18. That is, the ECU 40 has an OBD (On-Board Diagnostics) function of self-diagnosing whether or not the SCR catalyst 18 has deteriorated. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the SCR bed temperature of the normal catalyst and the NH 3 adsorption amount, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the SCR bed temperature of the deteriorated catalyst and the NH 3 adsorption amount. Here, the “normal catalyst” means a new SCR catalyst (that is, the purification performance has not deteriorated), and the “deteriorated catalyst” means that the purification performance deteriorates at a predetermined detection target deterioration degree. The resulting SCR catalyst is meant.

図2中に実線で示す曲線は、正常触媒が吸着可能なNHの上限値である最大吸着量を表している。一方、図3中に実線で示す曲線は、劣化触媒が吸着可能なNH吸着量の上限値である最大吸着量を示している。NHがSCR触媒18から脱離する現象であるNHスリップは、正常触媒又は劣化触媒のそれぞれにおいてNH吸着量が上記曲線を超える場合に発現すると考えられる。 The curve shown by the solid line in FIG. 2 represents the maximum amount of adsorption, which is the upper limit of NH 3 that can be adsorbed by the normal catalyst. On the other hand, the curve shown by the solid line in FIG. 3 indicates the maximum adsorption amount, which is the upper limit of the NH 3 adsorption amount that can be adsorbed by the deteriorated catalyst. NH 3 slip NH 3 is a phenomenon desorbed from the SCR catalyst 18, NH 3 adsorption is considered to be expressed when exceeding the curve in each of the normal catalyst or deteriorated catalyst.

劣化判定処理では、ECU40は、SCR触媒18が劣化している場合にのみNHスリップが発現するように決定された量(以下、「アクティブ供給NH量A」と称する)でNHをSCR触媒18に対して供給する「OBDアクティブ添加」を実行する。そして、ECU40は、このOBDアクティブ添加を行った結果としてNHスリップが発現するか否かに基づいて、SCR触媒18の劣化の有無を判定する。 In the deterioration determination process, the ECU 40 converts the NH 3 into the SCR at an amount determined to cause NH 3 slip only when the SCR catalyst 18 is deteriorated (hereinafter, referred to as “active supply NH 3 amount A”). “OBD active addition” supplied to the catalyst 18 is executed. Then, the ECU 40 determines whether or not the SCR catalyst 18 has deteriorated based on whether or not NH 3 slip appears as a result of performing the OBD active addition.

より具体的には、OBDアクティブ添加によるNHの供給量であるアクティブ供給NH量Aは、NOxの浄化を目的として供給されるNH量よりも多い(余剰な)量である。また、図2、3に示すようにNH吸着量はSCR床温に応じて変化するため、アクティブ供給NH量Aは、SCR床温に応じた値として算出される。なお、本実施形態では、OBDアクティブ添加は、一例として、アクティブ供給NH量Aを満足する量の尿素水の供給によって実行される。 More specifically, the active supply NH 3 amount A, which is the supply amount of NH 3 by the OBD active addition, is a larger (excess) amount than the NH 3 amount supplied for the purpose of purifying NOx. Also, as shown in FIGS. 2 and 3 , the NH 3 adsorption amount changes according to the SCR bed temperature, so the active supply NH 3 amount A is calculated as a value corresponding to the SCR bed temperature. In the present embodiment, the OBD active addition is performed, for example, by supplying an amount of urea water that satisfies the active supply NH 3 amount A.

SCR触媒18が正常触媒である場合には、図2に示されるように、最大吸着量が大きいため、現在の推定NH吸着量と最大吸着量との差が大きくなる。このため、アクティブ供給NH量AのNHが供給された場合であっても、図2に例示されるように最大吸着量を超える事態は起こりにくく、NHスリップは発現しないと考えられる。一方、SCR触媒18が劣化触媒である場合には、図3に示されるように、最大吸着量が小さいため、現在の推定NH吸着量と最大吸着量との差が小さくなる。このため、NOxの浄化で消費されるNH量よりも多いNHが供給されれば、NHスリップが生じ易い。このため、図3に例示されるように、OBDアクティブ添加によってアクティブ供給NH量AのNHが供給されると、劣化触媒のNH吸着量が最大吸着量に達し、NHスリップが発現する。このように、OBDアクティブ添加を行った結果としてSCR触媒18の下流でNHスリップが発現するか否かに基づいて、SCR触媒18の劣化の有無を判定できる。 When the SCR catalyst 18 is a normal catalyst, as shown in FIG. 2, since the maximum adsorption amount is large, the difference between the current estimated NH 3 adsorption amount and the maximum adsorption amount becomes large. Therefore, even if the NH 3 active supply NH 3 amount A is supplied, a situation exceeding the maximum adsorption amount as illustrated in FIG. 2 is unlikely to occur, NH 3 slip is considered not expressed. On the other hand, when the SCR catalyst 18 is a deteriorated catalyst, as shown in FIG. 3, since the maximum adsorption amount is small, the difference between the current estimated NH 3 adsorption amount and the maximum adsorption amount is small. For this reason, if NH 3 is supplied in an amount larger than the amount of NH 3 consumed in NOx purification, NH 3 slip is likely to occur. Therefore, as illustrated in FIG. 3, OBD by the active addition when the NH 3 active supply NH 3 amount A is supplied, NH 3 adsorption amount of deteriorated catalyst reaches the maximum amount of adsorption, NH 3 slip expression I do. As described above, whether or not the SCR catalyst 18 has deteriorated can be determined based on whether or not NH 3 slip occurs downstream of the SCR catalyst 18 as a result of performing the OBD active addition.

NHスリップが発現すると、スリップしたNHは、SCR触媒18の下流側に流出することになる。このため、NHスリップの発現の有無は、SCR触媒18の下流側に排出される排気中のNH濃度(NHスリップ濃度)が判定閾値よりも高いか否かに基づいて判定できる。 When the NH 3 slip occurs, the slipped NH 3 flows out downstream of the SCR catalyst 18. Therefore, presence or absence of expression of the NH 3 slip, NH 3 concentration in exhaust gas discharged to the downstream side of the SCR catalyst 18 (NH 3 slip concentration) can be determined based on whether greater than the determination threshold value.

付け加えると、図2、3に示すように、SCR床温が高くなるとNH吸着量が減少する。したがって、同一量のNHを供給した場合、SCR床温が高い環境である場合ほど、SCR触媒18下流へのNHスリップが発現し易くなる。また、図2、3を比較すると分かるように、SCR床温の変化に応じたNH吸着量の変化の大きさは、劣化触媒よりも正常触媒の方が大きくなる。 In addition, as shown in FIGS. 2 and 3, as the SCR bed temperature increases, the NH 3 adsorption amount decreases. Therefore, when the same amount of NH 3 is supplied, the NH 3 slip toward the downstream of the SCR catalyst 18 is more likely to occur in an environment where the SCR bed temperature is higher. As can be seen by comparing FIGS. 2 and 3, the magnitude of the change in the NH 3 adsorption amount according to the change in the SCR bed temperature is larger in the normal catalyst than in the deteriorated catalyst.

2−2.OBDアクティブ添加の実行条件
図2中に破線で示す曲線は、SCR触媒18が正常である場合にNHスリップが発現しないNH吸着量の下限値に相当する。より詳細には、この下限値は、正常触媒において生じ得る誤差を加味した場合に得られる最大吸着量(実線)の下限値に相当する。したがって、SCR触媒18が正常であれば、NHスリップは、この下限値を上回らない限り発現しないと考えられる。
2-2. Execution Condition of OBD Active Addition The curve shown by the broken line in FIG. 2 corresponds to the lower limit of the NH 3 adsorption amount at which the NH 3 slip does not appear when the SCR catalyst 18 is normal. More specifically, this lower limit corresponds to the lower limit of the maximum adsorption amount (solid line) obtained when an error that can occur in a normal catalyst is taken into account. Therefore, if the SCR catalyst 18 is normal, it is considered that the NH 3 slip does not occur unless the value exceeds the lower limit.

図3中に破線で示す曲線は、SCR触媒18が劣化している場合にNHスリップが確実に発現するNH吸着量の上限値に相当する。より詳細には、この上限値は、劣化触媒において生じ得る誤差を加味した場合に得られる最大吸着量(実線)の上限値に相当する。上述のアクティブ供給NH量Aは、現在の推定NH吸着量と上記の上限値(破線)との差分よりも確実に大きくなる値に設定される。これにより、SCR触媒18が劣化している場合にOBDアクティブ添加によって確実にNHスリップを生じさせることができる。 The curve shown by the broken line in FIG. 3 corresponds to the upper limit value of the NH 3 adsorption amount at which the NH 3 slip surely appears when the SCR catalyst 18 is deteriorated. More specifically, this upper limit value corresponds to the upper limit value of the maximum adsorption amount (solid line) obtained when an error that may occur in the deteriorated catalyst is added. The above-mentioned active supply NH 3 amount A is set to a value that is surely larger than the difference between the current estimated NH 3 adsorption amount and the upper limit value (broken line). Thereby, when the SCR catalyst 18 has deteriorated, NH 3 slip can be reliably generated by the OBD active addition.

図2中の「限界アクティブ供給NH量B」は、現在のSCR床温T1におけるNH吸着量と上記の下限(破線)との差分に相当する。この限界アクティブ供給NH量Bは、SCR触媒18が正常であればNHスリップが発現せずに正常判定がなされるアクティブ供給NH量Aの範囲内の上限値を意味する。換言すると、限界アクティブ供給NH量Bよりも多くのNHが供給された場合には、正常触媒であってもNHスリップが発現する可能性がある。したがって、本実施形態の劣化判定処理では、アクティブ供給NH量Aが限界アクティブ供給NH量Bよりも多いこと(アクティブ供給NH量A<限界アクティブ供給NH量B)がOBDアクティブ添加の実行条件とされる。これにより、SCR触媒18が正常である場合に、劣化が生じていると誤判定されることを回避できる。 Figure "limit active supply NH 3 amount B" in 2 corresponds to the difference between the adsorbed NH 3 amount and the lower limit at the current SCR bed temperature T1 (broken line). The limit active supply NH 3 amount B means an upper limit value within the range of the active supply NH 3 amount A where normal determination is made without occurrence of NH 3 slip if the SCR catalyst 18 is normal. In other words, when more NH 3 is supplied than the limit active supply NH 3 amount B, NH 3 slip may occur even with a normal catalyst. Therefore, in the deterioration determination process of the present embodiment, the fact that the active supply NH 3 amount A is larger than the limit active supply NH 3 amount B (active supply NH 3 amount A <limit active supply NH 3 amount B) is the reason for the OBD active addition. Execution condition. Thereby, when the SCR catalyst 18 is normal, it is possible to avoid erroneous determination that deterioration has occurred.

2−3.NH吸着量の推定手法
上述したOBDアクティブ添加の実行条件(アクティブ供給NH量A<限界アクティブ供給NH量B)の成立の有無の判断のためには、SCR触媒18のNH吸着量を把握する必要がある。NH吸着量の算出(推定)は、オンボードでECU40によって行われる。
2-3. Method for Estimating NH 3 Adsorption Amount In order to determine whether or not the above-described execution conditions of OBD active addition (active supply NH 3 amount A <limit active supply NH 3 amount B) are satisfied, the NH 3 adsorption amount of the SCR catalyst 18 is determined. Need to figure out. The calculation (estimation) of the NH 3 adsorption amount is performed on-board by the ECU 40.

図4は、NH吸着量の推定手法の一例を説明するためのブロック図である。本推定手法によれば、以下の(1)式に示すように、NH吸着量は、供給NH量から消費NH量及び脱離NH量を減じることにより算出される。
NH吸着量=供給NH量−消費NH量−脱離NH量 ・・・(1)
FIG. 4 is a block diagram for explaining an example of a technique for estimating the NH 3 adsorption amount. According to the present estimation method, the NH 3 adsorption amount is calculated by subtracting the consumed NH 3 amount and the desorbed NH 3 amount from the supplied NH 3 amount as shown in the following equation (1).
Adsorbed NH 3 amount = supply NH 3 amount - consumed amount of NH 3 - desorption amount of NH 3 (1)

まず、(1)式中の供給NH量は、尿素添加弁22による尿素水の添加量に応じた値として算出される。尿素水の添加量は、SCR触媒18を用いてNOxを浄化させる場合にはNOxの浄化を目的として供給されるNH量に応じた値となるように決定され、OBDアクティブ添加を行う場合には上述のアクティブ供給NH量Aに応じた値となるように決定される。 First, the supply NH 3 amount in the equation (1) is calculated as a value corresponding to the amount of urea water added by the urea addition valve 22. The amount of urea water added is determined to be a value corresponding to the amount of NH 3 supplied for the purpose of purifying NOx when purifying NOx using the SCR catalyst 18. Is determined to be a value corresponding to the above-described active supply NH 3 amount A.

次に、消費NH量は、SCR流入NOx量とSCR触媒18によるNOx浄化率とに応じた値となるように算出される。SCR流入NOx量は、SCR触媒18に流入するNOxの量である。NOx浄化率は、例えば、空気量(SCR触媒18に流入する排気の流量)と、SCR床温と、NH吸着量(メモリ40bに記憶された前回値)とを引数とするNOx浄化率マップを用いて算出できる。 Next, the consumed NH 3 amount is calculated to be a value corresponding to the SCR inflow NOx amount and the NOx purification rate by the SCR catalyst 18. The SCR inflow NOx amount is the amount of NOx flowing into the SCR catalyst 18. NOx purification ratio is, for example, amount of air and (SCR flow rate of the exhaust gas flowing into the catalyst 18), and the SCR bed temperature, NH 3 adsorption (previous value stored in the memory 40b) and NOx purification rate map as arguments to Can be calculated using

より詳細には、NOx浄化率は、SCR触媒18が正常であるか劣化しているかに応じて異なる。そこで、本推定手法では、SCR触媒18が正常触媒である場合と劣化触媒である場合の両方が想定され、正常触媒及び劣化触媒のそれぞれの特性に応じてNOx浄化率のマップが個別に準備される。ECU40は、それぞれのマップを用いて、SCR触媒18が正常であると想定した場合の消費NH量と、それが劣化していると想定した場合の消費NH量とをそれぞれ算出する。 More specifically, the NOx purification rate differs depending on whether the SCR catalyst 18 is normal or deteriorated. Therefore, in the present estimation method, both the case where the SCR catalyst 18 is a normal catalyst and the case where the SCR catalyst 18 is a deteriorated catalyst are assumed, and maps of the NOx purification rates are individually prepared according to the characteristics of the normal catalyst and the deteriorated catalyst. You. ECU40 uses the respective maps, the consumption NH 3 amount when the SCR catalyst 18 is assumed to be normal, calculates it and consume NH 3 amount when assuming that the deteriorated respectively.

次に、脱離NH量(NHスリップ量)は、空気量と脱離NH濃度(NHスリップ濃度)とに応じた値となるように算出される。ここで、脱離NH濃度とSCR床温とNH吸着量とは相関を有している。より詳細には、NH吸着量が同一であれば、SCR床温が高いほど脱離NH濃度も多くなり、SCR床温が同一であれば、NH吸着量が多いほど脱離NH量も多くなる。具体的な相関関係は、予め実験等により求めることができる。ここでは、このような相関関係を一例として利用して、脱離NH量は、SCR床温と、NH吸着量(メモリ40bに記憶された前回値)とを引数とする脱離NH濃度マップを用いて算出される。そして、このように算出される脱離NH量に対して空気量を乗算することで、脱離NH量を算出できる。 Next, the desorbed NH 3 amount (NH 3 slip amount) is calculated to be a value corresponding to the air amount and the desorbed NH 3 concentration (NH 3 slip concentration). Here, the desorbed NH 3 concentration, the SCR bed temperature, and the NH 3 adsorption amount have a correlation. More specifically, if the NH 3 adsorption amount is the same, the desorbed NH 3 concentration increases as the SCR bed temperature increases, and if the SCR bed temperature is the same, the desorbed NH 3 increases as the NH 3 adsorption amount increases. The amount also increases. The specific correlation can be obtained in advance by an experiment or the like. Here, such a correlation by using as an example, the desorption amount of NH 3 is SCR and bed temperature, NH 3 adsorption desorption NH 3 that the (previous value stored in the memory 40b) as an argument It is calculated using the density map. Then, by multiplying the amount of air against desorbed NH 3 amount calculated in this manner, it is possible to calculate the desorbed NH 3 amount.

上述のNOx浄化率と同様に、脱離NH濃度も、SCR触媒18が正常であるか劣化しているかに応じて異なる。そこで、本推定手法では、SCR触媒18が正常触媒である場合と異常劣化触媒である場合の両方が想定され、正常触媒及び異常劣化触媒のそれぞれの特性に応じて脱離NH濃度マップが個別に準備される。ECU40は、それぞれのマップを用いて、SCR触媒18が正常であると想定した場合の脱離NH濃度と、それが劣化していると想定した場合の脱離NH濃度とをそれぞれ算出する。 Like the NOx purification rate described above, the desorbed NH 3 concentration also differs depending on whether the SCR catalyst 18 is normal or deteriorated. Therefore, in the present estimation method, both when the SCR catalyst 18 is when the abnormal deteriorated catalyst is normal catalyst is assumed, leaving NH 3 concentration map according to the specifics of each of the normal catalyst and abnormal deteriorated catalyst is individually Be prepared for. ECU40 uses the respective maps, SCR catalyst 18 is calculated respectively desorption NH 3 concentration of assuming to be normal, and a desorption NH 3 concentration when it is assumed to be degraded .

NH吸着量は、以上説明したように算出される供給NH量、消費NH量及び脱離NH量を上記(1)式に代入することにより算出される。本実施形態の劣化判定処理では、このように算出されるNH吸着量がNH吸着量の推定値として用いられる。 The NH 3 adsorption amount is calculated by substituting the supplied NH 3 amount, the consumed NH 3 amount, and the desorbed NH 3 amount calculated as described above into the above equation (1). In the deterioration determination process of the present embodiment, the calculated NH 3 adsorption amount is used as an estimated value of the NH 3 adsorption amount.

2−4.SCR触媒の劣化判定に関する課題
上述のように、本実施形態の「劣化判定処理」は、SCR触媒18が劣化している場合にのみNHスリップが発現するように実行されるOBDアクティブ添加を利用して、NHスリップ濃度が判定閾値を超えたか否かに基づいて実行される。ここで、以下に図5、6を参照して例示するように、NHスリップの発現の仕方は、SCR床温(より詳細には、劣化判定のためのOBDアクティブ添加の実行後のSCR床温の変化)によって変化する。
2-4. Problems Regarding Deterioration Determination of SCR Catalyst As described above, the “deterioration determination process” of the present embodiment uses the OBD active addition that is performed so that NH 3 slip appears only when the SCR catalyst 18 has deteriorated. Then, it is executed based on whether or not the NH 3 slip concentration has exceeded the determination threshold value. Here, as exemplified below with reference to FIGS. 5 and 6, the manner in which NH 3 slip occurs depends on the SCR bed temperature (more specifically, the SCR bed after execution of the OBD active addition for deterioration determination). Temperature change).

図5は、通常時(SCR床温の変化が比較的緩やかな条件)におけるOBDアクティブ添加の実施に伴うNHスリップ濃度の挙動の一例を表したタイムチャートである。図5に示す例では、OBDアクティブ添加は、OBDアクティブ添加実施フラグがONとなっている時に実行される。OBDアクティブ添加による尿素水の添加量(アクティブ供給NH量A)は、このOBDアクティブ添加実施フラグがONとなった時のSCR床温及び推定NH吸着量に基づいて算出される。 FIG. 5 is a time chart showing an example of the behavior of the NH 3 slip concentration accompanying the execution of the OBD active addition in a normal state (a condition where the change in the SCR bed temperature is relatively gentle). In the example shown in FIG. 5, the OBD active addition is executed when the OBD active addition execution flag is ON. The amount of urea water added by OBD active addition (active supply NH 3 amount A) is calculated based on the SCR bed temperature when the OBD active addition execution flag is turned ON and the estimated NH 3 adsorption amount.

図2、3を参照して既述したように、SCR触媒18のNH吸着量はSCR床温によって変化する。このため、NHスリップが発現するNH吸着量は、SCR床温によって変化する。図5に示す例では、OBDアクティブ添加による尿素水の添加量の算出の前後における車速の変化は比較的緩やかであり、その結果、SCR床温の変化も比較的緩やかなものとなっている。このようにSCR床温が安定している状況下では、SCR触媒18が正常であればNHスリップが発現せず、一方、SCR触媒18が劣化しているとNHスリップが発現すると考えられる。このため、本実施形態の劣化判定処理により、SCR触媒18の劣化の有無を正確に判定できる。 As described above with reference to FIGS. 2 and 3, the amount of NH 3 adsorbed on the SCR catalyst 18 changes depending on the SCR bed temperature. For this reason, the amount of NH 3 adsorption expressed by the NH 3 slip changes depending on the SCR bed temperature. In the example shown in FIG. 5, the change in vehicle speed before and after the calculation of the amount of urea water added by OBD active addition is relatively gradual, and as a result, the change in the SCR bed temperature is also relatively gradual. Under circumstances in this way is SCR bed temperature is stable, is considered when the normal SCR catalyst 18 without NH 3 slip expression, whereas, NH 3 slip express the SCR catalyst 18 is deteriorated . Therefore, the presence or absence of deterioration of the SCR catalyst 18 can be accurately determined by the deterioration determination processing of the present embodiment.

図6は、OBDアクティブ添加の実施後にSCR床温が変化する状況下におけるNHスリップ濃度の挙動の一例を表したタイムチャートである。より詳細には、図6に示す例では、OBDアクティブ添加の実施後に急加速に伴ってSCR床温が急上昇している。このような例では、OBDアクティブ添加実施フラグがONとなった時のSCR床温に応じた尿素水の添加量(アクティブ供給NH量A)が用いられると、SCR床温の急上昇後にNHスリップが発現し易くなる。このため、図6に示す例では、SCR触媒18が劣化している場合だけでなく、それが正常である場合であっても、NHスリップが発現してしまっている。このような例では、SCR触媒18が正常であっても、SCR触媒18が劣化しているという誤判定がなされてしまう。 FIG. 6 is a time chart showing an example of the behavior of the NH 3 slip concentration under the situation where the SCR bed temperature changes after the OBD active addition is performed. More specifically, in the example shown in FIG. 6, the SCR bed temperature sharply rises with the rapid acceleration after the OBD active addition is performed. In such an example, if the addition amount of urea water (active supply NH 3 amount A) according to the SCR bed temperature at the time when the OBD active addition execution flag is turned ON is used, after the SCR bed temperature sharply rises, NH 3 is used. Slip easily occurs. For this reason, in the example shown in FIG. 6, not only when the SCR catalyst 18 has deteriorated, but also when it is normal, NH 3 slip has developed. In such an example, even if the SCR catalyst 18 is normal, an erroneous determination that the SCR catalyst 18 has deteriorated is made.

また、図6に示す例とは逆にOBDアクティブ添加の実行後にSCR床温が急低下した状況下では、SCR触媒18が劣化している場合であっても、NHスリップが発現しなくなることがある。このような例では、SCR触媒18が劣化していても、SCR触媒18が正常であるという誤判定がなされてしまう。 Further, contrary to the example shown in FIG. 6, under the situation where the SCR bed temperature suddenly drops after the execution of the OBD active addition, the NH 3 slip does not appear even if the SCR catalyst 18 is deteriorated. There is. In such an example, even if the SCR catalyst 18 has deteriorated, an erroneous determination that the SCR catalyst 18 is normal is made.

2−5.劣化判定処理の特徴部
図7は、本発明の実施の形態に係る劣化判定処理の特徴部(判定時期の選定及び判定閾値の算出方法)を説明するためのタイムチャートである。図7には、OBDアクティブ添加がなされる状況下(OBDアクティブ添加実施フラグON)における5つの推定NHスリップ濃度の波形1〜5が表されている。
2-5. FIG. 7 is a time chart for explaining a characteristic portion (a method of selecting a determination time and calculating a determination threshold) of the deterioration determination process according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 shows five estimated NH 3 slip concentration waveforms 1 to 5 in a situation where the OBD active addition is performed (OBD active addition execution flag ON).

波形1は、所定の検出目標の劣化度を有する劣化触媒を対象として、「生じ得る誤差」を考慮していない場合の推定NHスリップ濃度の波形に相当する。このような波形1は、劣化触媒用のマップを利用しつつ図4に示す推定手法を用いて推定NHスリップ濃度を算出することにより得られる。なお、ここでいう「生じ得る誤差」とは、具体的には、尿素添加弁22による尿素水の添加量の誤差、及びSCR流入NOx量の誤差等を意味する。 Waveform 1 corresponds to a waveform of the estimated NH 3 slip concentration when a “probable error” is not taken into consideration for a deteriorated catalyst having a predetermined detection target deterioration degree. Such a waveform 1 is obtained by calculating the estimated NH 3 slip concentration using the estimation method shown in FIG. 4 while using the map for the deteriorated catalyst. Here, the “possible error” specifically means an error in the amount of urea water added by the urea addition valve 22, an error in the NOx amount flowing into the SCR, and the like.

波形2は、上記の劣化触媒を対象として、「生じ得る誤差」を考慮した場合に確実に生じ得る推定NHスリップ濃度の下限値の波形に相当する。このような波形2は、劣化触媒用のマップを利用しつつ図4に示す推定手法により算出される推定NHスリップ濃度を「生じ得る誤差」に基づく所定の補正量によって補正することにより得られる。この波形2のNHスリップ濃度は、本発明に係る「劣化時濃度下限値」の一例に相当する。 Waveform 2 corresponds to the waveform of the lower limit value of the estimated NH 3 slip concentration that can surely occur when the “probable error” is considered for the deteriorated catalyst. Such a waveform 2 is obtained by correcting the estimated NH 3 slip concentration calculated by the estimation method shown in FIG. 4 by a predetermined correction amount based on the “possible error” while using the map for the deteriorated catalyst. . The NH 3 slip concentration of this waveform 2 corresponds to an example of the “concentration lower limit at the time of deterioration” according to the present invention.

波形3は、正常触媒を対象として、「生じ得る誤差」を考慮していない場合の推定NHスリップ濃度の波形に相当する。このような波形3は、正常触媒用のマップを利用しつつ図4に示す推定手法を用いて推定NHスリップ濃度を算出することにより得られる。したがって、当該推定NHスリップ濃度は実質的にゼロとなる。 Waveform 3 corresponds to a waveform of the estimated NH 3 slip concentration when a “probable error” is not taken into consideration for a normal catalyst. Such a waveform 3 is obtained by calculating the estimated NH 3 slip concentration using the estimation method shown in FIG. 4 while using the map for the normal catalyst. Therefore, the estimated NH 3 slip concentration becomes substantially zero.

波形4は、正常触媒を対象として、「生じ得る誤差」を考慮した場合に生じ得る推定NHスリップ濃度の上限値の波形に相当する。このような波形4は、正常触媒用のマップを利用しつつ図4に示す推定手法により算出される推定NHスリップ濃度を「生じ得る誤差」に基づく所定の補正量によって補正することにより得られる。この波形4のNHスリップ濃度は、本発明に係る「正常時濃度上限値」の一例に相当する。 Waveform 4 corresponds to the waveform of the upper limit of the estimated NH 3 slip concentration that can occur when a “probable error” is considered for a normal catalyst. Such a waveform 4 is obtained by correcting the estimated NH 3 slip concentration calculated by the estimation method shown in FIG. 4 by a predetermined correction amount based on the “possible error” using a map for a normal catalyst. . The NH 3 slip concentration of this waveform 4 corresponds to an example of the “normal concentration upper limit value” according to the present invention.

上述の課題に鑑み、本実施形態に係る劣化判定処理は、上述の「正常時濃度上限値」が「劣化時濃度下限値」を下回るという「判定条件」が成立する場合に実行される。図7中に示す「判定時期」は、OBDアクティブ添加の実行に伴い、波形2(劣化触媒;生じ得る誤差の考慮あり)の値(すなわち、劣化時濃度下限値)が波形4(正常触媒;生じ得る誤差の考慮あり)の値(すなわち、正常時濃度上限値)よりも大きくなる期間に相当する。したがって、劣化判定処理は、図7中の判定時期が到来した場合に実行されることになる。   In view of the above-described problem, the deterioration determination process according to the present embodiment is executed when the “determination condition” that the above “normal upper limit of concentration” is lower than the “lower limit of concentration during deterioration” is satisfied. In the “judgment time” shown in FIG. 7, the value of the waveform 2 (deterioration catalyst; considering possible errors) (that is, the lower concentration limit at the time of degradation) is changed to the waveform 4 (normal catalyst; This corresponds to a period in which the value is larger than the value of “consideration of a possible error” (that is, the upper limit value of the concentration at normal time). Therefore, the deterioration determination process is executed when the determination time in FIG. 7 has come.

また、図7中の波形5は、波形2の劣化時濃度下限値と波形4の正常時濃度上限値との平均値の波形に相当する。本実施形態では、上記判定時期における波形5のNHスリップ濃度の値(上記平均値)が、劣化判定処理の判定閾値として用いられる。そして、第3NOxセンサ30により検出された(実)NHスリップ濃度がこの判定閾値を超える場合に、SCR触媒18が劣化していると判定される。 Further, a waveform 5 in FIG. 7 corresponds to a waveform of an average value of the density lower limit value at the time of deterioration of the waveform 2 and the density upper limit value at the time of normality of the waveform 4. In the present embodiment, the value of the NH 3 slip concentration (the above average value) of the waveform 5 at the above determination time is used as a determination threshold value for the deterioration determination process. Then, if the (actual) NH 3 slip concentration detected by the third NOx sensor 30 exceeds this determination threshold, it is determined that the SCR catalyst 18 has deteriorated.

なお、OBDアクティブ添加の実施後のSCR床温の変化代が大きいために上記の判定時期が成立しない場合には、劣化判定処理は実施されない。   If the above determination time is not satisfied due to a large change in the SCR bed temperature after the execution of the OBD active addition, the deterioration determination processing is not performed.

2−6.判定装置(ECU)の処理
図8は、本発明の実施の形態に係るSCR触媒18の劣化判定処理に関するルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、内燃機関10の運転中に繰り返し実行される。
2-6. FIG. 8 is a flowchart showing a routine related to a deterioration determination process of the SCR catalyst 18 according to the embodiment of the present invention. This routine is repeatedly executed while the internal combustion engine 10 is operating.

図8に示すルーチンでは、まず、ECU40は、SCR触媒18の現在の(推定)NH吸着量を算出する(ステップS100)。具体的には、図4に示す推定手法を利用して、触媒正常想定時と触媒劣化想定時の双方についての推定NH吸着量を算出する。 In the routine shown in FIG. 8, first, ECU 40 calculates the current (estimated) NH 3 adsorption amount of the SCR catalyst 18 (step S100). Specifically, using the estimation method shown in FIG. 4, the estimated amount of adsorbed NH 3 is calculated both when the catalyst is normal and when the catalyst is deteriorated.

次に、ECU40は、OBDアクティブ添加の実施に関する予備条件が成立するか否かを判定する(ステップS102)。この予備条件は、劣化判定に関連する部品の異常が検出されていないこと、車両のバッテリ電圧がECU40の所定の必要電圧値以上であること、触媒制御モードが通常モードであること(PM再生実施中でないこと)、大気圧が劣化判定に用いられるセンサの信頼性の確保に必要な所定値以上であること、劣化判定に用いられるNOxセンサ26、30が活性状態にあること、及び、1トリップ内でOBDアクティブ添加及び劣化判定の何れも未実施であること(意図したNHスリップが劣化時に発現することを保証するため)を含む。 Next, the ECU 40 determines whether or not the preliminary condition regarding the execution of the OBD active addition is satisfied (step S102). This preliminary condition is that no abnormality of the components related to the deterioration determination is detected, the battery voltage of the vehicle is equal to or higher than a predetermined voltage value of the ECU 40, and the catalyst control mode is the normal mode (PM regeneration execution The atmospheric pressure is equal to or higher than a predetermined value necessary for ensuring the reliability of the sensor used for the deterioration determination, the NOx sensors 26 and 30 used for the deterioration determination are in an active state, and one trip is performed. And that the OBD active addition and the deterioration determination are not performed (to ensure that the intended NH 3 slip appears during the deterioration).

ステップS102の判定結果が否定的である場合には、ECU40は本ルーチンを終了する。一方、ECU40がステップS102において予備条件が成立すると判定した場合には、処理はステップS104に進む。   If the determination result of step S102 is negative, the ECU 40 ends this routine. On the other hand, if the ECU 40 determines that the preliminary condition is satisfied in step S102, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、ECU40は、OBDアクティブ添加の実施が可能であるか否かを判定する。具体的には、上述のOBDアクティブ添加の実行条件(アクティブ供給NH量A<限界アクティブ供給NH量B)の成立の有無が判定される。その結果、ステップS104の判定結果が否定的である場合には、ECU40は本ルーチンを終了する。 In step S104, the ECU 40 determines whether or not the OBD active addition can be performed. Specifically, it is determined whether or not the above-described execution conditions of the OBD active addition (active supply NH 3 amount A <limit active supply NH 3 amount B) are satisfied. If the result of the determination in step S104 is negative, the ECU 40 ends this routine.

ECU40がステップS104においてOBDアクティブ添加の実行条件が成立すると判定した場合には、処理はステップS106に進む。ステップS106では、ECU40は、上述のOBDアクティブ添加を実行する。   If the ECU 40 determines in step S104 that the execution condition of the OBD active addition is satisfied, the process proceeds to step S106. In step S106, the ECU 40 executes the above-described OBD active addition.

次に、ECU40は、上述の判定条件(正常時濃度上限値<劣化時濃度下限値)が成立するか否かを判定する(ステップS108)。その結果、ステップS108の判定結果が否定的である場合(つまり、図7に示す判定時期が到来していない場合)には、ECU40は本ルーチンを終了する。   Next, the ECU 40 determines whether or not the above-described determination condition (normal concentration upper limit value <deterioration concentration lower limit value) is satisfied (step S108). As a result, when the result of the determination in step S108 is negative (that is, when the determination time shown in FIG. 7 has not come), the ECU 40 ends this routine.

一方、ECU40がステップS108において判定条件が成立すると判定した場合(つまり、上記判定時期が到来している場合)には、処理はステップS110に進む。ステップS110では、ECU40は、(実)NHスリップ濃度が上述の判定閾値以下であるか否かを判定する。 On the other hand, when ECU 40 determines that the determination condition is satisfied in step S108 (that is, when the determination time has come), the process proceeds to step S110. In step S110, the ECU 40 determines whether the (actual) NH 3 slip concentration is equal to or less than the above-described determination threshold.

ステップS110の判定結果が肯定的である場合(NHスリップ濃度≦判定閾値)には、ECU40は、SCR触媒18が正常であると判定する(ステップS112)。一方、ステップS110の判定結果が否定的である場合(NHスリップ濃度>判定閾値)には、ECU40は、SCR触媒18が劣化していると判定する(ステップS114)。 If the determination result of step S110 is affirmative (NH 3 slip concentration ≦ determination threshold), the ECU 40 determines that the SCR catalyst 18 is normal (step S112). On the other hand, if the determination result of step S110 is negative (NH 3 slip concentration> determination threshold), the ECU 40 determines that the SCR catalyst 18 has deteriorated (step S114).

3.効果
以上説明したように、本実施形態の劣化判定処理は、上述の「正常時濃度上限値」が「劣化時濃度下限値」を下回るという「判定条件」が成立する場合に実行される。つまり、劣化判定処理は、仮にSCR触媒18が劣化しているとしたならば、正常触媒想定時に生じ得るNHスリップ濃度の上限値よりも高いNHスリップ濃度が得られると考えられる状況下において実行されることになる。また、正常時濃度上限値及び劣化時濃度下限値の算出の基礎とされる推定NHスリップ濃度の算出には、図4を参照して説明した推定手法の利用によってSCR床温の影響が逐次考慮される。
3. Effect As described above, the deterioration determination process of the present embodiment is executed when the “determination condition” that the above “normal upper limit of density” is lower than the “lower limit of density during deterioration” is satisfied. In other words, the deterioration determination process, if Once the SCR catalyst 18 is deteriorated, in a situation where a high NH 3 slip concentration than the upper limit value is considered to be obtained of the NH 3 slip concentrations that may occur during normal catalyst contemplated Will be executed. In calculating the estimated NH 3 slip concentration, which is the basis for calculating the normal concentration upper limit value and the degradation concentration lower limit value, the influence of the SCR bed temperature is sequentially determined by using the estimation method described with reference to FIG. Be considered.

そのうえで、本実施形態の劣化判定処理では、上記の「判定条件」が成立する場合において、(実)NHスリップ濃度が、劣化時濃度下限値と正常時濃度上限値との平均値である「判定閾値」を超える場合に、SCR触媒18が劣化していると判定される。このような処理によれば、正常時濃度上限値よりも大きな判定閾値が利用されるため、SCR触媒18が正常である場合に劣化判定がなされないようにすることができる。また、劣化時濃度下限値よりも小さな判定閾値が利用されるため、SCR触媒18が劣化している場合に正常判定がなされないようにすることができる。 In addition, in the deterioration determination process of the present embodiment, when the above “determination condition” is satisfied, the (actual) NH 3 slip concentration is an average value of the lower concentration limit during deterioration and the upper limit concentration during normal operation. If it exceeds the “determination threshold value”, it is determined that the SCR catalyst 18 has deteriorated. According to such processing, a determination threshold larger than the normal concentration upper limit value is used, so that it is possible to prevent the deterioration determination from being performed when the SCR catalyst 18 is normal. In addition, since a determination threshold smaller than the lower limit of the concentration at the time of deterioration is used, it is possible to prevent the normal determination from being performed when the SCR catalyst 18 is deteriorated.

したがって、本実施形態の劣化判定処理によれば、SCR床温の変化を考慮しつつ、適切な判定時期において適切な判定閾値を用いてSCR触媒18の劣化の有無を判定できるようになる。このため、SCR床温が変化する場合であっても劣化判定処理を精度良く行えるようになる。   Therefore, according to the deterioration determination process of the present embodiment, it is possible to determine the presence or absence of the deterioration of the SCR catalyst 18 using an appropriate determination threshold at an appropriate determination time while considering a change in the SCR bed temperature. Therefore, even if the SCR bed temperature changes, the deterioration determination process can be performed with high accuracy.

ところで、上述した実施の形態1においては、劣化判定処理で用いられる「判定閾値」の一例として、劣化時濃度下限値と正常時濃度上限値との平均値が用いられた。しかしながら、本発明に係る「判定閾値」は、正常時濃度上限値以上、かつ、劣化時濃度下限値未満となる範囲内の値であれば、上記の平均値以外の任意の値であってもよい。また、判定閾値は、例えば、次のように設定されてもよい。すなわち、車両の積算走行距離が短い場合(すなわち、SCR触媒18が新品に近い状態である場合)には、判定閾値として正常時濃度上限値が用いられ、積算走行距離が長くなるにつれ、劣化時濃度下限値に近づくように判定閾値が変更されてもよい。   By the way, in the above-described first embodiment, an average value of the lower limit value of the concentration at the time of deterioration and the upper limit value of the concentration at the normal time is used as an example of the “determination threshold value” used in the deterioration determination process. However, the “determination threshold value” according to the present invention may be any value other than the above average value as long as the value is within the range of being equal to or higher than the normal concentration upper limit value and less than the deterioration concentration lower limit value. Good. Further, the determination threshold may be set as follows, for example. That is, when the integrated traveling distance of the vehicle is short (that is, when the SCR catalyst 18 is in a state close to a new product), the normal concentration upper limit value is used as the determination threshold value. The determination threshold value may be changed so as to approach the lower density limit.

10 内燃機関
12 排気通路
18 選択還元型NOx触媒(SCR触媒)
22 尿素添加弁
24、26、30 NOxセンサ
28 排気温度センサ
34 エアフローセンサ
40 電子制御ユニット(ECU)
Reference Signs List 10 internal combustion engine 12 exhaust passage 18 selective reduction type NOx catalyst (SCR catalyst)
22 Urea addition valves 24, 26, 30 NOx sensor 28 Exhaust temperature sensor 34 Air flow sensor 40 Electronic control unit (ECU)

Claims (1)

内燃機関の排気通路に配置され、アンモニアによって排気中のNOxを還元する選択還元型NOx触媒と、
前記選択還元型NOx触媒よりも上流側において前記排気通路に配置され、前記排気通路内にアンモニアの前駆体又はアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
前記選択還元型NOx触媒よりも下流を流れる排気中のアンモニア濃度であるアンモニアスリップ濃度を検出するセンサと、
前記選択還元型NOx触媒が劣化している場合にアンモニアスリップが発現する量の前記還元剤を前記選択還元型NOx触媒に供給しつつ、前記センサにより検出される前記アンモニアスリップ濃度が判定閾値を超える場合に前記選択還元型NOx触媒が劣化していると判定する劣化判定処理を実行する判定装置と、
を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記判定装置は、
前記選択還元型NOx触媒が正常であると仮定したときに前記選択還元型NOx触媒の温度を考慮して推定される前記アンモニアスリップ濃度の上限値を正常時濃度上限値と称し、前記選択還元型NOx触媒が所定の劣化度で劣化していると仮定したときに前記選択還元型NOx触媒の温度を考慮して推定される前記アンモニアスリップ濃度の下限値を劣化時濃度下限値と称した場合、
前記正常時濃度上限値が前記劣化時濃度下限値を下回るという判定条件が成立するときに前記劣化判定処理を実行し、
前記判定閾値は、前記正常時濃度上限値以上、かつ、前記劣化時濃度下限値未満である
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 disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and reducing NOx in exhaust gas with ammonia;
A reducing agent supply device disposed in the exhaust passage upstream of the selective reduction type NOx catalyst, for supplying a precursor of ammonia or ammonia as a reducing agent into the exhaust passage;
A sensor for detecting an ammonia slip concentration that is an ammonia concentration in exhaust gas flowing downstream of the selective reduction type NOx catalyst;
The ammonia slip concentration detected by the sensor exceeds a determination threshold value while supplying the reducing agent to the selective reduction NOx catalyst in an amount that causes an ammonia slip when the selective reduction NOx catalyst is deteriorated. A determination device for performing a deterioration determination process for determining that the selective reduction type NOx catalyst has deteriorated in the case;
An exhaust purification device for an internal combustion engine comprising:
The determination device,
The upper limit value of the ammonia slip concentration estimated in consideration of the temperature of the selective reduction type NOx catalyst when it is assumed that the selective reduction type NOx catalyst is normal is referred to as a normal concentration upper limit value, When the lower limit value of the ammonia slip concentration estimated in consideration of the temperature of the selective reduction type NOx catalyst when assuming that the NOx catalyst has deteriorated at a predetermined deterioration degree is referred to as a lower concentration limit at the time of deterioration,
Performing the deterioration determination process when the determination condition that the normal concentration upper limit is lower than the deterioration concentration lower limit is satisfied;
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, wherein the determination threshold value is equal to or more than the normal concentration upper limit value and less than the deterioration concentration lower limit value.
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