JP2020143631A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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池田 正俊
Masatoshi Ikeda
正俊 池田
須沢 匠
Takumi Suzawa
匠 須沢
秀行 高木
Hideyuki Takagi
秀行 高木
大 村田
Masaru Murata
大 村田
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Abstract

To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine capable of accurately detecting deterioration of a selective reduction type catalyst.SOLUTION: An exhaust emission control device includes: a selective reduction type catalyst 44 provided in an exhaust passage of an internal combustion engine; acquisition sections 11, 62 acquiring an ammonia concentration in exhaust gas on the upstream side and downstream side of the selective reduction type catalyst 44; and a determination section 11 determining whether the selective reduction type catalyst 44 has deteriorated. The determination section 11 determines whether the selective reduction type catalyst 44 has deteriorated on the basis of an ammonia concentration on the upstream side and an ammonia concentration on the downstream side when a temperature of the selective reduction type catalyst 44 is a first temperature and an ammonia concentration on the upstream side and an ammonia concentration on the downstream side when the temperature of the selective reduction type catalyst 44 is a second temperature higher than the first temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は内燃機関の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.

内燃機関から発生する排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化するために、例えば選択型還元型触媒(SCR触媒:Selective Catalytic Reduction)などの触媒が用いられている。内燃機関の排気通路には、添加剤(尿素水)を添加する添加弁、および添加弁よりも下流側に位置するSCR触媒が設けられる。添加弁から排気に尿素水を添加し、尿素水からアンモニア(NH)が発生する。SCR触媒はNOxを吸着し、アンモニアと還元反応させることで窒素と水に分解し、NOxを浄化する。アンモニアの一部はSCR触媒から下流側に流出する。SCR触媒から流出するアンモニアおよびNOxの量からSCR触媒の劣化を判定する技術が知られている(特許文献1)。 In order to purify nitrogen oxides (NOx) in the exhaust generated from the internal combustion engine, for example, a catalyst such as a selective reduction catalyst (SCR catalyst: Selective Catalytic Reduction) is used. An addition valve for adding an additive (urea water) and an SCR catalyst located downstream of the addition valve are provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. Urea water is added to the exhaust gas from the addition valve, and ammonia (NH 3 ) is generated from the urea water. The SCR catalyst adsorbs NOx and decomposes it into nitrogen and water by reducing it with ammonia to purify NOx. Part of the ammonia flows downstream from the SCR catalyst. A technique for determining deterioration of an SCR catalyst from the amount of ammonia and NOx flowing out of the SCR catalyst is known (Patent Document 1).

特開2015−197086号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-97086

しかし触媒の劣化判定において誤判定が発生する恐れがある。そこで、選択還元型触媒の劣化を精度高く検出することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 However, there is a risk that an erroneous judgment will occur in the deterioration judgment of the catalyst. Therefore, it is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine capable of detecting deterioration of a selective reduction catalyst with high accuracy.

上記目的は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元型触媒と、前記選択還元型触媒の上流側および下流側における排気中のアンモニアの濃度を取得する取得部と、前記選択還元型触媒が劣化しているか否か判定する判定部と、を具備し、前記判定部は、前記選択還元型触媒の温度が第1の温度である場合における前記上流側のアンモニアの濃度および前記下流側のアンモニアの濃度、ならびに前記選択還元型触媒の温度が前記第1の温度よりも高い第2の温度である場合における前記上流側のアンモニアの濃度および前記下流側のアンモニアの濃度に基づき前記選択還元型触媒が劣化しているか否か判定する内燃機関の排気浄化装置によって達成できる。 The purpose of the above is to provide a selective reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, an acquisition unit for acquiring the concentration of ammonia in the exhaust on the upstream side and the downstream side of the selective reduction catalyst, and the selective reduction catalyst. A determination unit for determining whether or not the catalyst has deteriorated is provided, and the determination unit includes the concentration of ammonia on the upstream side and the ammonia on the downstream side when the temperature of the selective reduction catalyst is the first temperature. And the selective reduction catalyst based on the concentration of ammonia on the upstream side and the concentration of ammonia on the downstream side when the temperature of the selective reduction catalyst is a second temperature higher than the first temperature. This can be achieved by an exhaust purification device of an internal combustion engine that determines whether or not the catalyst is deteriorated.

選択還元型触媒の劣化を精度高く検出することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供できる。 It is possible to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine capable of detecting deterioration of a selective reduction catalyst with high accuracy.

図1は排気浄化装置を例示する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an exhaust gas purification device. 図2(a)および図2(b)はアンモニアスリップ率を示す図である。2 (a) and 2 (b) are diagrams showing the ammonia slip ratio. 図3(a)はアンモニアスリップ率と触媒温度との関係を示す図である。図3(b)はNOxスリップ率と触媒温度との関係を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the ammonia slip ratio and the catalyst temperature. FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the NOx slip ratio and the catalyst temperature. 図4(a)および図4(b)はECUが実行する制御を例示するフローチャートである。4 (a) and 4 (b) are flowcharts illustrating the control executed by the ECU. 図5はECUが実行する制御を例示するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating the control executed by the ECU.

以下、図面を参照して本実施形態の内燃機関の排気浄化装置について説明する。図1は排気浄化装置100を例示する模式図である。図1は排気浄化装置100を例示する模式図である。図1に示すように、排気浄化装置100はエンジン10(内燃機関)に適用され、ECU11、酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)40および48、フィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)42、SCR触媒44、添加弁50、分散板54、温度センサ60、およびガスセンサ62を備える。 Hereinafter, the exhaust gas purification device for the internal combustion engine of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view illustrating the exhaust gas purification device 100. FIG. 1 is a schematic view illustrating the exhaust gas purification device 100. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 100 is applied to an engine 10 (internal combustion engine), and includes an ECU 11, an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 40 and 48, a filter (DPF: Diesel Particulate Filter) 42, and an SCR catalyst 44. , Addition valve 50, dispersion plate 54, temperature sensor 60, and gas sensor 62.

エンジン10は例えば4つの気筒#1〜#4を有する四気筒のディーゼルエンジンであり、車両に搭載される。エンジン10の気筒#1〜#4はインテークマニホールド22およびエキゾーストマニホールド24に接続されている。インテークマニホールド22の上流側には吸気通路20が接続されている。エキゾーストマニホールド24の下流側に排気通路26が接続されている。 The engine 10 is, for example, a four-cylinder diesel engine having four cylinders # 1 to # 4, and is mounted on a vehicle. Cylinders # 1 to # 4 of the engine 10 are connected to the intake manifold 22 and the exhaust manifold 24. An intake passage 20 is connected to the upstream side of the intake manifold 22. The exhaust passage 26 is connected to the downstream side of the exhaust manifold 24.

吸気通路20には、上流側から順に、エアフロ―メータ21、ターボチャージャ36のコンプレッサ36a、インタークーラ25およびスロットルバルブ30が設けられている。エアフロ―メータ21は吸入される空気量を測定する。コンプレッサ36aが回転することで吸気を過給する。インタークーラ25は吸気を冷却する。スロットルバルブ30の開度により吸気の流量を調整する。吸気はインテークマニホールド22を通じて気筒#1〜#4に導入される。 The intake passage 20 is provided with an air flow meter 21, a turbocharger 36 compressor 36a, an intercooler 25, and a throttle valve 30 in this order from the upstream side. The air flow meter 21 measures the amount of air taken in. The intake air is supercharged by the rotation of the compressor 36a. The intercooler 25 cools the intake air. The flow rate of intake air is adjusted by the opening degree of the throttle valve 30. The intake air is introduced into cylinders # 1 to # 4 through the intake manifold 22.

各気筒には燃料噴射弁12およびグロープラグ14が設けられている。燃料噴射弁12はコモンレール18に接続されている。ポンプ16からコモンレール18へと高圧の燃料が供給され、燃料噴射弁12が開弁すると燃料が気筒内に噴射される。気筒内で圧縮された燃料と空気との混合気が点火する。燃焼で発生する排気はエキゾーストマニホールド24および排気通路26を通じて排出される。排気が流れることでタービン36bおよびコンプレッサ36aが回転する。 Each cylinder is provided with a fuel injection valve 12 and a glow plug 14. The fuel injection valve 12 is connected to the common rail 18. High-pressure fuel is supplied from the pump 16 to the common rail 18, and when the fuel injection valve 12 is opened, the fuel is injected into the cylinder. The air-fuel mixture compressed in the cylinder ignites. The exhaust generated by combustion is discharged through the exhaust manifold 24 and the exhaust passage 26. The turbine 36b and the compressor 36a rotate as the exhaust gas flows.

インテークマニホールド22とエキゾーストマニホールド24とはEGR通路28により接続されている。排気の一部はEGR通路28を通りインテークマニホールド22内の吸入空気に合流する。EGR通路28にはEGRバルブ32およびEGRクーラ34が設けられている。EGRバルブ32の開度を調整することでEGR通路28内の排気の循環量が調整される。EGRクーラ34はEGR通路28内の排気の温度を低下させる。 The intake manifold 22 and the exhaust manifold 24 are connected by an EGR passage 28. A part of the exhaust gas passes through the EGR passage 28 and joins the intake air in the intake manifold 22. The EGR passage 28 is provided with an EGR valve 32 and an EGR cooler 34. By adjusting the opening degree of the EGR valve 32, the circulation amount of the exhaust gas in the EGR passage 28 is adjusted. The EGR cooler 34 lowers the temperature of the exhaust gas in the EGR passage 28.

排気通路26には上流側から順にターボチャージャ36のタービン36b、空燃比センサ51、酸化触媒40、フィルタ42、添加弁50、温度センサ60、分散板54、SCR触媒44、ガスセンサ62、および酸化触媒48が設けられている。 In the exhaust passage 26, the turbine 36b of the turbocharger 36, the air-fuel ratio sensor 51, the oxidation catalyst 40, the filter 42, the addition valve 50, the temperature sensor 60, the dispersion plate 54, the SCR catalyst 44, the gas sensor 62, and the oxidation catalyst are arranged in this order from the upstream side. 48 is provided.

酸化触媒40は排気中のHCを酸化する。フィルタ42は例えば多孔質のセラミックなどで排気中のPM(微粒子物質)を捕集する。フィルタ42にはPMの酸化を促進する触媒が担持されてもよい。排気の温度を上昇させることで、フィルタ42の再生処理が可能である。 The oxidation catalyst 40 oxidizes HC in the exhaust gas. The filter 42 collects PM (fine particle substances) in the exhaust with, for example, a porous ceramic. The filter 42 may carry a catalyst that promotes the oxidation of PM. By raising the temperature of the exhaust gas, the filter 42 can be regenerated.

フィルタ42より下流側にSCR触媒44および酸化触媒48が設けられている。SCR触媒44は例えば銅ゼオライト触媒であり、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元浄化する。 The SCR catalyst 44 and the oxidation catalyst 48 are provided on the downstream side of the filter 42. The SCR catalyst 44 is, for example, a copper zeolite catalyst, and uses ammonia as a reducing agent to reduce and purify NOx in the exhaust gas.

SCR触媒44に還元剤を供給するために、添加弁50が用いられる。添加弁50にはタンク52から尿素水が供給される。添加弁50は、排気通路26のSCR触媒44より上流側に尿素水を噴射する。尿素水は分散板54に衝突し、分散される。尿素水が排気の熱により加水分解されることでアンモニアが発生する。アンモニアは下流側のSCR触媒44に吸着される。アンモニアを還元剤としてNOxは還元浄化され、窒素(N)および水(HO)に分解される。アンモニアは分散板54により霧化するため、SCR触媒44の浄化効率が向上する。酸化触媒48は排気中のアンモニアを酸化する。このためアンモニアの大気への放出は抑制される。 An add-on valve 50 is used to supply the reducing agent to the SCR catalyst 44. Urea water is supplied to the addition valve 50 from the tank 52. The addition valve 50 injects urea water upstream of the SCR catalyst 44 in the exhaust passage 26. Urea water collides with the dispersion plate 54 and is dispersed. Ammonia is generated by hydrolyzing urea water by the heat of the exhaust gas. Ammonia is adsorbed on the SCR catalyst 44 on the downstream side. NOx is reduced and purified using ammonia as a reducing agent, and decomposed into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). Since ammonia is atomized by the dispersion plate 54, the purification efficiency of the SCR catalyst 44 is improved. The oxidation catalyst 48 oxidizes the ammonia in the exhaust gas. Therefore, the release of ammonia into the atmosphere is suppressed.

空燃比センサ51は空燃比を検出し、かつ排気中のNOx濃度を検出する。温度センサ60は排気の温度を測定する。ガスセンサ62は、SCR触媒44よりも下流側における排気中のアンモニア濃度およびNOx濃度を検出する。 The air-fuel ratio sensor 51 detects the air-fuel ratio and also detects the NOx concentration in the exhaust gas. The temperature sensor 60 measures the temperature of the exhaust gas. The gas sensor 62 detects the ammonia concentration and the NOx concentration in the exhaust gas on the downstream side of the SCR catalyst 44.

ECU(Electronic Control Unit)11は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の記憶装置を備え、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ECU11は燃料噴射、添加弁50からの尿素水の噴射、スロットルバルブ30およびEGRバルブ32の開度を制御する。 The ECU (Electronic Control Unit) 11 includes a storage device such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and various controls are performed by executing a program stored in the storage device. I do. The ECU 11 controls fuel injection, urea water injection from the addition valve 50, and opening degrees of the throttle valve 30 and the EGR valve 32.

ECU11は、エアフロ―メータ21から吸気の流量を取得し、温度センサ60から排気温度を取得し、排気温度に基づきSCR触媒44の温度を推定する。ECU11は、ガスセンサ62からSCR触媒44より下流側における排気中のアンモニア濃度およびNOx濃度を取得する。ECU11は、エアフロ―メータ21が検出する空気量に基づき排気の流量を取得し、排気の流量および尿素水の添加量に基づいてSCR触媒44より上流側のアンモニア濃度を取得する。 The ECU 11 acquires the flow rate of the intake air from the air flow meter 21, acquires the exhaust temperature from the temperature sensor 60, and estimates the temperature of the SCR catalyst 44 based on the exhaust temperature. The ECU 11 acquires the ammonia concentration and the NOx concentration in the exhaust gas downstream from the SCR catalyst 44 from the gas sensor 62. The ECU 11 acquires the flow rate of the exhaust gas based on the amount of air detected by the air flow meter 21, and acquires the ammonia concentration on the upstream side of the SCR catalyst 44 based on the flow rate of the exhaust gas and the amount of urea water added.

前述のようにSCR触媒44においてアンモニアは排気中のNOxと反応するが、アンモニアの一部はSCR触媒44の下流側に流出し、また別の一部は酸化してNOxになり下流側に流出する。ECU11はガスセンサ62からアンモニア濃度およびNOx濃度を取得し、それらに基づき以下の式(1)を用いてアンモニアスリップ率を算出し、式(2)を用いてNOxスリップ率を算出する。
アンモニアスリップ率=(SCR触媒44の下流側のアンモニア濃度)/(SCR触媒44の上流側のアンモニア濃度)×100 (1)
NOxスリップ率=(SCR触媒44の下流側のNOx濃度)/(SCR触媒44の上流側のアンモニア濃度)×100 (2)
As described above, in the SCR catalyst 44, ammonia reacts with NOx in the exhaust gas, but a part of the ammonia flows out to the downstream side of the SCR catalyst 44, and another part is oxidized to NOx and flows out to the downstream side. To do. The ECU 11 acquires the ammonia concentration and the NOx concentration from the gas sensor 62, calculates the ammonia slip ratio using the following formula (1) based on them, and calculates the NOx slip ratio using the formula (2).
Ammonia slip ratio = (ammonia concentration on the downstream side of the SCR catalyst 44) / (ammonia concentration on the upstream side of the SCR catalyst 44) × 100 (1)
NOx slip ratio = (NOx concentration on the downstream side of the SCR catalyst 44) / (Ammonia concentration on the upstream side of the SCR catalyst 44) × 100 (2)

アンモニアスリップ率およびNOxスリップ率は、温度およびSCR触媒44の状態に応じて変化する。ECU11は、アンモニアスリップ率に基づきSCR触媒44が劣化しているか否か判定する判定部として機能する。 Ammonia slip ratio and NOx slip ratio vary depending on the temperature and the state of the SCR catalyst 44. The ECU 11 functions as a determination unit for determining whether or not the SCR catalyst 44 has deteriorated based on the ammonia slip ratio.

図2(a)および図2(b)はアンモニアスリップ率を示す図であり、図2(a)は触媒温度がT1の例であり、図2(b)は触媒温度がT1より例えば100℃高いT2の例である。それぞれの図において、左から順に、新品のSCR触媒44、正常なSCR触媒44、劣化したSCR触媒44におけるアンモニアスリップ率を示す。なお、正常なSCR触媒44とは、排気の浄化が可能なものである。劣化したSCR触媒44とは、排気の浄化が困難な程度にまで劣化した、異常な触媒(NG品)である。 2 (a) and 2 (b) are diagrams showing the ammonia slip ratio, FIG. 2 (a) is an example in which the catalyst temperature is T1, and FIG. 2 (b) is a diagram in which the catalyst temperature is, for example, 100 ° C. than T1. This is an example of high T2. In each figure, the ammonia slip ratio in the new SCR catalyst 44, the normal SCR catalyst 44, and the deteriorated SCR catalyst 44 is shown in order from the left. The normal SCR catalyst 44 is capable of purifying the exhaust gas. The deteriorated SCR catalyst 44 is an abnormal catalyst (NG product) that has deteriorated to the extent that it is difficult to purify the exhaust gas.

図2(a)に示すように、温度T1において、新品のアンモニアスリップ率はX1であり、正常なSCR触媒44のアンモニアスリップ率はX2でありX1より高い。劣化したSCR触媒44のアンモニアスリップ率はX3でありX2より高い。X2およびX3は例えばX1の5倍以上である。 As shown in FIG. 2A, at the temperature T1, the new ammonia slip ratio is X1, and the ammonia slip ratio of the normal SCR catalyst 44 is X2, which is higher than X1. The ammonia slip ratio of the deteriorated SCR catalyst 44 is X3, which is higher than that of X2. X2 and X3 are, for example, five times or more of X1.

図2(b)に示すように、温度T2において、新品のアンモニアスリップ率はX4であり、例えば図2(a)のX1と同程度である。正常なSCR触媒44のアンモニアスリップ率はX5でありX4より高く、図2(a)のX2より低い。劣化したSCR触媒44のアンモニアスリップ率はX6でありX4よりわずかに高く、X5の1/5程度である。 As shown in FIG. 2B, at the temperature T2, the new ammonia slip ratio is X4, which is about the same as X1 in FIG. 2A, for example. The ammonia slip ratio of the normal SCR catalyst 44 is X5, which is higher than X4 and lower than X2 in FIG. 2 (a). The ammonia slip ratio of the deteriorated SCR catalyst 44 is X6, which is slightly higher than that of X4, and is about 1/5 of that of X5.

図3(a)はアンモニアスリップ率と触媒温度との関係を示す図である。横軸は触媒温度を表しT0からT3にかけて高温になる。縦軸はアンモニアスリップ率を表す。円は新品のSCR触媒44、四角は正常なSCR触媒44、三角は劣化したSCR触媒44、それぞれにおけるアンモニアスリップ率を示す。 FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the ammonia slip ratio and the catalyst temperature. The horizontal axis represents the catalyst temperature, and the temperature rises from T0 to T3. The vertical axis represents the ammonia slip ratio. The circles indicate the new SCR catalyst 44, the squares indicate the normal SCR catalyst 44, and the triangles indicate the deteriorated SCR catalyst 44, respectively.

図3(a)に示すように、いずれのSCR触媒でも、アンモニアスリップ率は温度が高くなるほど低下する。劣化したSCR触媒44のアンモニアスリップ率は、正常なSCR触媒44に比べ、温度上昇に伴い大幅に低下し、特に温度T1からT2にかけて急激に低下する。 As shown in FIG. 3A, the ammonia slip ratio of any SCR catalyst decreases as the temperature increases. The ammonia slip ratio of the deteriorated SCR catalyst 44 decreases significantly with increasing temperature as compared with the normal SCR catalyst 44, and particularly sharply decreases from the temperature T1 to T2.

図3(b)はNOxスリップ率と触媒温度との関係を示す図である。横軸は触媒温度を表し、縦軸はNOxスリップ率を表す。円は新品のSCR触媒44、四角は正常なSCR触媒44、三角は劣化したSCR触媒44、それぞれにおけるNOxスリップ率を示す。図3(b)に示すように、新品のSCR触媒44のNOxスリップ率はどの温度でも同程度である。正常なSCR触媒44および劣化したSCR触媒44のNOxスリップ率は、温度とともに上昇する。劣化したSCR触媒44のNOxスリップ率は、正常なSCR触媒44に比べ、温度上昇に伴い大きく増加する。劣化したSCR触媒44では、正常なSCR触媒44に比べて、高温において多くのアンモニアが酸化されてNOxになり、こうしたNOxがSCR触媒44から流出すると考えられる。このため、アンモニアスリップ率が低下しNOxスリップ率が上昇する。 FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the NOx slip ratio and the catalyst temperature. The horizontal axis represents the catalyst temperature, and the vertical axis represents the NOx slip ratio. The circles indicate the new SCR catalyst 44, the squares indicate the normal SCR catalyst 44, and the triangles indicate the deteriorated SCR catalyst 44, respectively, indicating the NOx slip ratio. As shown in FIG. 3B, the NOx slip ratio of the new SCR catalyst 44 is about the same at any temperature. The NOx slip ratio of the normal SCR catalyst 44 and the deteriorated SCR catalyst 44 increases with temperature. The NOx slip ratio of the deteriorated SCR catalyst 44 increases significantly with increasing temperature as compared with the normal SCR catalyst 44. It is considered that in the deteriorated SCR catalyst 44, a large amount of ammonia is oxidized to NOx at a high temperature as compared with the normal SCR catalyst 44, and such NOx flows out from the SCR catalyst 44. Therefore, the ammonia slip rate decreases and the NOx slip rate increases.

図4(a)および図4(b)はECU11が実行する制御を例示するフローチャートであり、図4(a)はアンモニアスリップ率算出の制御、図4(b)はSCR触媒44の劣化判定の制御である。ECU11は、例えば図3(a)のT0〜T3などのように複数の温度において図4(a)の制御を行うことでアンモニアスリップ率を算出した後、図4(b)の制御により劣化判定を行う。 4 (a) and 4 (b) are flowcharts illustrating the control executed by the ECU 11, FIG. 4 (a) is the control for calculating the ammonia slip ratio, and FIG. 4 (b) is for determining the deterioration of the SCR catalyst 44. It is control. The ECU 11 calculates the ammonia slip ratio by controlling FIG. 4A at a plurality of temperatures, for example, T0 to T3 in FIG. 3A, and then determines deterioration by controlling FIG. 4B. I do.

図4(a)に示すように、ECU11は、温度センサ60が検出する排気温度に基づきSCR触媒44の温度を取得する(ステップS10)。ECU11は、添加弁50から尿素水を噴射し、排気の流量および尿素水の添加量に基づいてSCR触媒44の上流側のアンモニア濃度を取得し、さらにガスセンサ62からSCR触媒44の下流側のアンモニア濃度を取得する(ステップS12)。ECU11は、上述の式(1)を用いてアンモニアスリップ率を算出し(ステップS14)、温度と関連付けて記憶する。以上で制御は終了する。 As shown in FIG. 4A, the ECU 11 acquires the temperature of the SCR catalyst 44 based on the exhaust temperature detected by the temperature sensor 60 (step S10). The ECU 11 injects urea water from the addition valve 50, acquires the ammonia concentration on the upstream side of the SCR catalyst 44 based on the flow rate of the exhaust gas and the amount of urea water added, and further, the ammonia on the downstream side of the SCR catalyst 44 from the gas sensor 62. Acquire the concentration (step S12). The ECU 11 calculates the ammonia slip ratio using the above equation (1) (step S14), and stores it in association with the temperature. This completes the control.

図4(b)に示すように、ECU11は、異なる温度におけるアンモニアスリップ率の差としてアンモニアスリップ率の変化量ΔXを算出する(ステップS20)。ECU11は、変化量ΔXが所定値Xth以上であるか否かを判定する(ステップS22)。否定判定(No)の場合、ECU11はSCR触媒44が正常であると判定する(ステップS24)。肯定判定(Yes)の場合、ECU11はSCR触媒44が劣化していると判定する(ステップS26)。 As shown in FIG. 4B, the ECU 11 calculates the amount of change ΔX in the ammonia slip ratio as the difference in the ammonia slip ratio at different temperatures (step S20). The ECU 11 determines whether or not the amount of change ΔX is equal to or greater than a predetermined value Xth (step S22). In the case of a negative determination (No), the ECU 11 determines that the SCR catalyst 44 is normal (step S24). In the case of affirmative determination (Yes), the ECU 11 determines that the SCR catalyst 44 has deteriorated (step S26).

例えば、ECU11は、温度T1とT2とにおいてアンモニアスリップ率を取得し、これらの差(変化量ΔX)を算出する。図3(a)の四角で示すように温度間での変化量ΔXが小さければ、ECU11はSCR触媒44が正常と判定する。図3(a)の三角で示すように変化量ΔXが大きければ、ECU11はSCR触媒44が劣化したと判定する。 For example, the ECU 11 acquires the ammonia slip ratio at the temperatures T1 and T2, and calculates the difference (change amount ΔX) between them. If the amount of change ΔX between temperatures is small as shown by the square in FIG. 3A, the ECU 11 determines that the SCR catalyst 44 is normal. If the amount of change ΔX is large as shown by the triangle in FIG. 3A, the ECU 11 determines that the SCR catalyst 44 has deteriorated.

本実施形態によれば、ECU11は、複数の温度におけるSCR触媒44の上流側および下流側のアンモニア濃度に基づき、SCR触媒44が劣化しているか否か判定する。具体的に、ECU11は、低温における上流側および下流側のアンモニア濃度の比率(アンモニアスリップ率)と、高温におけるアンモニアスリップ率との間の変化量が大きければSCR触媒44が劣化していると判定する。温度変化に伴うアンモニアスリップ率の変化を用いることで、SCR触媒44の劣化を精度高く検出することが可能である。 According to the present embodiment, the ECU 11 determines whether or not the SCR catalyst 44 has deteriorated based on the ammonia concentrations on the upstream side and the downstream side of the SCR catalyst 44 at a plurality of temperatures. Specifically, the ECU 11 determines that the SCR catalyst 44 has deteriorated if the amount of change between the ratio of the ammonia concentration on the upstream side and the downstream side at low temperature (ammonia slip ratio) and the ammonia slip ratio at high temperature is large. To do. By using the change in the ammonia slip ratio with the temperature change, it is possible to detect the deterioration of the SCR catalyst 44 with high accuracy.

(変形例)
図5はECU11が実行する制御を例示するフローチャートであり、変形例におけるアンモニアスリップ率算出の制御を示す。図5に示すように、ECU11はフューエルカットを行い、燃料噴射弁12からの燃料噴射を停止する(ステップS9)。ECU11は、フューエルカット状態においてアンモニアスリップ率を算出する。図4(b)の劣化判定の制御は変形例でも実施される。
(Modification example)
FIG. 5 is a flowchart illustrating the control executed by the ECU 11, and shows the control for calculating the ammonia slip ratio in the modified example. As shown in FIG. 5, the ECU 11 performs a fuel cut and stops the fuel injection from the fuel injection valve 12 (step S9). The ECU 11 calculates the ammonia slip ratio in the fuel cut state. The control of the deterioration determination in FIG. 4B is also implemented in the modified example.

変形例によれば、フューエルカット時にアンモニアスリップ率を算出するため、排気中のNOx、COおよびHCなどのアンモニアスリップ率への影響を抑制することができる。したがって劣化判定の精度が向上する。 According to the modified example, since the ammonia slip ratio is calculated at the time of fuel cut, the influence of NOx, CO, HC and the like in the exhaust gas on the ammonia slip ratio can be suppressed. Therefore, the accuracy of deterioration determination is improved.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係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 embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 エンジン
11 ECU
12 燃料噴射弁
14 グロープラグ
16 ポンプ
18 コモンレール
20 吸気通路
22 インテークマニホールド
24 エキゾーストマニホールド
25 インタークーラ
26 排気通路
30 スロットルバルブ
32 EGRバルブ
34 EGRクーラ
36 ターボチャージャ
36a コンプレッサ
36b タービン
40、48 酸化触媒
42 フィルタ
44 SCR触媒
50 添加弁
51、60 温度センサ
52 タンク
54 分散板
62 ガスセンサ
100 排気浄化装置
10 engine 11 ECU
12 Fuel injection valve 14 Glow plug 16 Pump 18 Common rail 20 Intake passage 22 Intake manifold 24 Exhaust manifold 25 Intercooler 26 Exhaust passage 30 Throttle valve 32 EGR valve 34 EGR cooler 36 Turbocharger 36a Compressor 36b Turbine 40, 48 Oxidation catalyst 42 SCR catalyst 50 Add-on valve 51, 60 Temperature sensor 52 Tank 54 Dispersion plate 62 Gas sensor 100 Exhaust gas recirculation device

Claims (1)

内燃機関の排気通路に設けられた選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒の上流側および下流側における排気中のアンモニアの濃度を取得する取得部と、
前記選択還元型触媒が劣化しているか否か判定する判定部と、を具備し、
前記判定部は、前記選択還元型触媒の温度が第1の温度である場合における前記上流側のアンモニアの濃度および前記下流側のアンモニアの濃度、ならびに前記選択還元型触媒の温度が前記第1の温度よりも高い第2の温度である場合における前記上流側のアンモニアの濃度および前記下流側のアンモニアの濃度に基づき前記選択還元型触媒が劣化しているか否か判定する内燃機関の排気浄化装置。
A selective reduction catalyst provided in the exhaust passage of an internal combustion engine and
An acquisition unit for acquiring the concentration of ammonia in the exhaust gas on the upstream side and the downstream side of the selective reduction catalyst, and an acquisition unit.
A determination unit for determining whether or not the selective reduction catalyst has deteriorated is provided.
In the determination unit, when the temperature of the selective reduction catalyst is the first temperature, the concentration of ammonia on the upstream side and the concentration of ammonia on the downstream side, and the temperature of the selective reduction catalyst are the first. An exhaust purification device for an internal combustion engine that determines whether or not the selective reduction catalyst has deteriorated based on the concentration of ammonia on the upstream side and the concentration of ammonia on the downstream side when the second temperature is higher than the temperature.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024075265A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 日産自動車株式会社 Method and device for diagnosing deterioration of exhaust gas purification catalyst

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