JP3943044B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気中に還元剤を添加して、窒素酸化物還元触媒にて窒素酸化物を還元除去するエンジンの排気浄化装置において、特に、還元剤の添加量を最適に制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン等の機関から排出される排気中に含まれる窒素酸化物(NOx)を還元除去する排気浄化装置として、特開2002−250220号公報(特許文献1)に開示されるような排気浄化装置が提案されている。かかる排気浄化装置は、酸素過剰雰囲気で窒素酸化物を無害な窒素(N2)、酸素(O2)に還元除去すべく、エンジンの排気通路に窒素酸化物還元触媒が介装されている。また、窒素酸化物還元触媒における窒素酸化物の浄化効率を高めるべく、尿素((NH2)2CO)等の還元剤を搭載し、窒素酸化物還元触媒の上流側の排気通路に還元剤を添加する構成が採用されている。そして、排気中の窒素酸化物が充分に還元除去されるように、窒素酸化物の排出量に見合った量の還元剤を添加するようにしている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−250220号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、添加された還元剤は、その全てが窒素酸化物と反応するのではなく、反応しきれなかった還元剤の一部は窒素酸化物還元触媒に吸着されてしまう。そして、窒素酸化物還元触媒に吸着された還元剤の量が所定量を超えると、過渡運転状況下において、応答遅れによる還元剤の過剰な添加や、触媒温度の変化による還元剤の吸着能力の変化により、窒素酸化物還元触媒に吸着しきれなくなった還元剤の一部が窒素酸化物還元触媒の下流に排出されてしまう。
【0005】
なお、この還元剤は、アンモニア(NH3)や、炭化水素(HC)であるので、大気中に排出されることは好ましくない。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の吸着量を演算により推定し、これに応じて還元剤の添加量を制御することによって、窒素酸化物還元触媒に吸着しきれなくなった還元剤が窒素酸化物還元触媒の下流に排出されないようにするエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の発明は、エンジンの排気通路に介装され、還元剤を使用して排気中の窒素酸化物を還元除去する窒素酸化物還元触媒と、前記還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵手段と、前記還元剤貯蔵手段に貯蔵された還元剤を前記窒素酸化物還元触媒の上流側に添加する還元剤添加手段と、前記エンジンの運転状況に応じた還元剤の目標添加量を演算する目標添加量演算手段と、前記窒素酸化物還元触媒の上流側に実際に添加された還元剤の実添加量から前記目標添加量演算手段により演算された還元剤の目標添加量を減算した差を順次積算して、前記窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の推定吸着量を演算する推定吸着量演算手段と、前記推定吸着量演算手段により演算された還元剤の推定吸着量が上限閾値未満かつ下限閾値以上となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加量を制御する制御手段と、車両の走行距離を積算した積算走行距離が第1の所定値に達する毎、又は、エンジンの運転時間を積算した積算運転時間が第2の所定値に達する毎に、前記還元剤の推定吸着量を前記窒素酸化物還元触媒に吸着可能な限界吸着量に設定するリセット手段と、を含んでエンジンの排気浄化装置が構成されることを特徴とする。
【0007】
かかる構成によれば、還元剤の実添加量からエンジンの運転状況に応じた還元剤の目標添加量を減算した差を順次積算して、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の推定吸着量が求められる。そして、この推定吸着量が上限閾値未満かつ下限閾値以上となるように、還元剤の添加量が制御されるので、還元剤の吸着量に見合った適正な量の還元剤が窒素酸化物還元触媒の上流側に添加される。
このとき、車両の走行距離を積算した積算走行距離が第1の所定値に達する毎、又は、エンジンの運転時間を積算した積算運転時間が第2の所定値に達する毎に、還元剤の推定吸着量が限界吸着量に設定されるので、還元剤の添加が停止或いは減量され、窒素酸化物還元触媒に吸着された還元剤が強制的に消費される。そして、還元剤の推定吸着量が下限閾値に達したときには、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の吸着量は下限閾値以下になる。これにより、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の吸着量と還元剤の推定吸着量とが相違しても、所定の積算走行距離又は積算運転時間毎に、両者の差が下限閾値以下になる。
【0008】
請求項2記載の発明は、吸気流量とエンジン回転速度と燃料供給量とに基づいて、窒素酸化物の排出量を演算する排出量演算手段と、前記窒素酸化物還元触媒の温度に基づいて、窒素酸化物還元触媒における窒素酸化物の浄化率を演算する浄化率演算手段と、を備え、前記目標添加量演算手段は、前記窒素酸化物の排出量及び浄化率に基づいて、前記還元剤の目標添加量を演算することを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、吸気流量とエンジン回転速度と燃料供給量とに基づいて演算された窒素酸化物の排出量と、窒素酸化物還元触媒の温度に基づいて演算された窒素酸化物の浄化率と、により、還元剤の目標添加量が演算されるので、エンジンの運転状況に応じた還元剤の目標添加量が求められる。
【0010】
請求項3記載の発明は、前記窒素酸化物還元触媒の触媒温度に基づいて、前記上限閾値及び下限閾値を夫々設定する閾値設定手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
かかる構成によれば、窒素酸化物還元触媒の触媒温度に応じて上限閾値及び下限閾値が夫々設定されるため、触媒温度の変化による還元剤の吸着能力の変化に対応可能となる。
【0012】
請求項4記載の発明は、前記窒素酸化物還元触媒の触媒温度に基づいて、前記限界吸着量を設定する限界吸着量設定手段を備えたことを特徴とする。
【0013】
かかる構成によれば、窒素酸化物還元触媒の触媒温度に応じて限界吸着量が設定されるため、触媒温度の変化による還元剤の吸着能力の変化に対応可能となる。
【0014】
請求項5記載の発明は、前記推定吸着量演算手段は、前記推定吸着量を0〜限界吸着量の範囲内で演算することを特徴とする。
【0015】
かかる構成によれば、推定吸着量は、0〜限界吸着量の範囲内で演算される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図1は、本発明に係るエンジンの排気浄化装置の構成を示すブロック図である。
【0017】
ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジン等のように、酸素が過剰な条件で運転されるエンジン1の排気通路2には、窒素酸化物を還元除去する窒素酸化物還元触媒3が介装されている。
【0018】
窒素酸化物還元触媒3は、セラミックのコーディライトやFe−Cr−Al系の耐熱鋼からなるハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの触媒担体に、例えば、ゼオライト系の活性成分が担持された構成をなす。そして、触媒担体に担持された活性成分は、アンモニア、炭化水素等の還元剤の供給を受けて活性化し、窒素酸化物を効果的に無害物質に転化させる。
【0019】
更に、還元剤を貯蔵する還元剤タンク4(還元剤貯蔵手段)が設けられている。そして、還元剤タンク4内に貯蔵された還元剤は、還元剤添加装置5(還元剤添加手段)にて、ポンプ6により圧縮された空気と混合し、窒素酸化物還元触媒3の上流側の排気通路2内に添加される。
【0020】
ところで、エンジン1には、マイクロコンピュータを内蔵し、運転制御を行うエンジンコントローラ7が設けられている。このエンジンコントローラ7からは、吸気流量及びエンジン回転速度、燃料供給量及び走行距離の信号が出力可能になっている。更に、窒素酸化物還元触媒3の触媒温度を直接的又は間接的に検出する触媒温度センサ8が設けられている。また、還元剤添加装置5には、実際に排気通路2に添加された還元剤の実添加量を検出する添加流量センサ9が設けられている。なお、この還元剤の実添加量は還元剤添加装置5及びポンプ6の制御値より演算から求めてもよい。
【0021】
排気浄化装置には、マイクロコンピュータを内蔵し、ソフトウエア的に目標添加量演算手段、推定吸着量演算手段、制御手段、リセット手段、排出量演算手段、浄化率演算手段、閾値設定手段及び限界吸着量設定手段を実現する還元剤添加コントローラ10が設けられている。
【0022】
還元剤添加コントローラ10は、エンジンコントローラ7から入力した吸気流量、エンジン回転速度、燃料供給量及び走行距離と、触媒温度センサ8により検出された触媒温度と、添加流量センサ9により検出された実添加量と、に基づいて、ポンプ6及び還元剤添加装置5を制御する。
【0023】
ここで、図2を用いて、還元剤添加コントローラ10における制御方法を詳述する。まず、還元剤添加コントローラ10は、キースイッチ等の電源スイッチONにて電源が供給され、制御を開始する。始めにステップ1(図ではS1と表記する、以下同様)では、エンジンコントローラ7から出力された吸気流量と、エンジン回転速度と、燃料供給量と、に基づいて窒素酸化物の排出量を演算する。この演算は、あらかじめ還元剤添加コントローラ10に、吸気流量、エンジン回転速度及び燃料供給量に対応した窒素酸化物の排出量を表したマップを記憶させておき、このマップから、吸気流量、エンジン回転速度及び燃料供給量に対応した窒素酸化物の排出量を読み出すことによって行われる。なお、ステップ1の処理は排出量演算手段に該当する。
【0024】
ステップ2では、触媒温度センサ8により検出された触媒温度から、窒素酸化物還元触媒3における窒素酸化物の浄化率を演算する。この演算は、あらかじめ還元剤添加コントローラ10に、窒素酸化物還元触媒3の触媒温度に対応した窒素酸化物の浄化率を表したマップを記憶させておき、このマップから触媒温度に対応した窒素酸化物の浄化率を読み出すことによって行われる。なお、ステップ2の処理は浄化率演算手段に該当する。
【0025】
ステップ3では、窒素酸化物の排出量と窒素酸化物の浄化率とを乗算することにより、窒素酸化物還元触媒3にて還元除去可能な窒素酸化物の量を求める。
ステップ4では、還元除去可能な窒素酸化物の量より、還元剤の目標添加量を演算する。この演算は、あらかじめ還元剤添加コントローラ10に、還元除去可能な窒素酸化物の量に対応した還元剤の目標添加量を表したマップを記憶させておき、このマップから還元可能な窒素酸化物の量に対応した還元剤の目標添加量を読み出すことによって行ってもよいし、還元除去可能な窒素酸化物の量から直接算出してもよい。なお、ステップ1〜4の一連の処理は目標添加量演算手段に該当する。
【0026】
ステップ5では、還元剤の目標添加量を窒素酸化物還元触媒3の上流側の排気通路2に添加するように、還元剤添加装置5及びポンプ6を作動制御する。
ステップ6では、添加流量センサ9により検出された還元剤の実添加量から還元剤の目標添加量を減算した差を求め、この差を順次積算して、還元剤の推定吸着量を求める。但し、窒素酸化物還元触媒3に吸着されている還元剤の吸着量はマイナス或いは窒素酸化物還元触媒3に吸着可能な還元剤の限界吸着量を超えることはないので、この還元剤の推定吸着量がマイナスとなってしまった場合は0にし、限界吸着量を超えた場合には限界吸着量に設定する。なお、ステップ5の処理は推定吸着量演算手段に該当する。
【0027】
ステップ7では、エンジンコントローラ7から出力された走行距離を順次積算し、積算走行距離を求める。
ステップ8では、積算走行距離が距離設定値(第1の所定値)以上か否かを判定する。積算走行距離が、距離設定値以上である場合は、ステップ9へ進む(YES)。積算走行距離が距離設定値未満である場合は、ステップ11へ進む(NO)。なお、この距離設定値は、任意に設定可能とする。
【0028】
ステップ9では、還元剤の推定吸着量を、窒素酸化物還元触媒3に吸着可能な還元剤の限界吸着量にする。
ステップ10では、積算走行距離を0にする。そして、ステップ12へ進む。
【0029】
ステップ11では、触媒温度センサ8により検出された触媒温度から、上限閾値を演算する。この演算は、あらかじめ還元剤添加コントローラ10に図3の実線で示すような触媒温度に対応した上限閾値を表したマップを記憶させておき、このマップから触媒温度に対応した上限閾値を読み出すことによって行われる。上限閾値は、触媒温度に対応した窒素酸化物還元触媒3での還元剤の限界吸着量の略70%に相当する値である。そして、還元剤の推定吸着量が上限閾値以上か否かを判定する。還元剤の推定吸着量が上限閾値以上である場合は、ステップ12へ進む(YES)。還元剤の推定吸着量が上限閾値未満である場合は、ステップ1へ戻る(NO)。
【0030】
ステップ12では、還元剤の添加量が0になるように還元剤添加装置5及びポンプ6を作動制御する。または、還元剤の添加量が目標添加量より少なくなるように還元剤添加装置5及びポンプ6を作動制御する。
【0031】
ステップ13では、添加流量センサ9により検出された還元剤の実添加量を入力し、ステップ1〜4の一連の制御と同様にして求めた還元剤の目標添加量から還元剤の実添加量を減算して差を求める。そして、この差を窒素酸化物還元触媒3に吸着した還元剤のうち消費された分の還元剤量として、還元剤の推定吸着量から減算する。
【0032】
ステップ14では、触媒温度センサ8により検出された触媒温度から、下限閾値を演算する。この演算は、あらかじめ還元剤添加コントローラ10に図3の破線で示すような触媒温度に対応した下限閾値を表わしたマップを記憶させておき、このマップから触媒温度に対応した下限閾値を読み出すことによって行われる。下限閾値は、触媒温度に対応した窒素酸化物還元触媒3での還元剤の限界吸着量の略30%に相当する値である。そして、ステップ13にて減算された還元剤の推定吸着量が下限閾値未満であるか否かを判定する。還元剤の推定吸着量が下限閾値未満である場合は、ステップ1へ戻る(YES)。還元剤の推定吸着量が下限閾値以上の場合は、ステップ12へ戻る(NO)。なお、ステップ7〜14の一連の制御は制御手段に該当する。
【0033】
以上のようにして、窒素酸化物の排出量と窒素酸化物還元触媒3における窒素酸化物の浄化率とにより、窒素酸化物を還元除去するために必要な還元剤の目標添加量を演算し、この還元剤の目標添加量を窒素酸化物還元触媒3の上流側の排気通路2に添加して、窒素酸化物還元触媒3にて排気中の窒素酸化物を還元除去する。
【0034】
そして、還元剤の実添加量から還元剤の目標添加量を減算した差を順次積算して、窒素酸化物還元触媒3に吸着された還元剤の推定吸着量を演算する。還元剤の推定吸着量が上限閾値以上である場合は、還元剤の添加を停止或いは減量させるとともに、還元剤の推定吸着量が下限閾値未満である場合は、還元剤の添加の停止或いは減量を中止し、窒素酸化物の排出量に基づく還元剤の添加を再開させるので、窒素酸化物還元触媒3に吸着された還元剤の吸着量は上限閾値及び下限閾値の間に保持される。
【0035】
これにより、排気中の窒素酸化物と反応しきれなかった還元剤があったとしても、窒素酸化物還元触媒3に吸着して、下流に還元剤が排出されることが防止される。更に、窒素酸化物還元触媒3において還元剤が不足してしまった場合でも、窒素酸化物還元触媒3に吸着されている還元剤が用いられて窒素酸化物の還元除去が効率よく行なわれる。
【0036】
また、還元剤添加コントローラ10は、所定の積算走行距離毎に、還元剤の推定吸着量を還元剤の限界吸着量に設定するので、還元剤の添加が停止或いは減量され、窒素酸化物還元触媒3に吸着された還元剤が強制的に消費される。そして、還元剤の推定吸着量が下限閾値に達して還元剤の添加の停止或いは減量が中止されたときには、窒素酸化物還元触媒3に吸着されている還元剤の吸着量は下限閾値以下になる。これにより、窒素酸化物還元触媒3に吸着されている還元剤の吸着量と還元剤の推定吸着量とが相違しても、所定の積算走行距離毎に、窒素酸化物還元触媒3に吸着されている還元剤の吸着量と還元剤の推定吸着量との差は下限閾値以下になる。
【0037】
なお、本実施例では、還元剤添加コントローラ10における制御方法のステップ8において、積算走行距離が距離設定値以上か否かを判定したが、積算走行距離ではなく、エンジンの運転時間を順次積算した積算運転時間で判定してもよい。この場合、エンジンの積算運転時間が時間設定値(第2の所定値)以上である場合は、ステップ9に進み、エンジンの積算運転時間が時間設定値未満である場合はステップ11へ進むように制御する。
【0038】
また、本実施例では、還元剤添加コントローラ10における制御方法のステップ14において、下限閾値を触媒温度に対応した窒素酸化物還元触媒3での還元剤の限界吸着量の略30%に相当する値に設定したが、下限閾値を0に設定してもよい。この場合、還元剤の吸着量が0である場合はステップ1に戻り、還元剤の吸着量が0でない場合はステップ12に戻るように制御する。これにより、所定の積算走行距離毎に窒素酸化物還元触媒3に吸着されている還元剤の吸着量と還元剤の推定吸着量との差が0になる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の推定吸着量が上限閾値未満かつ下限閾値以上となるように、還元剤の添加量が制御されるので、最適な量の還元剤が窒素酸化物還元触媒の上流側に添加される。これにより、窒素酸化物還元触媒において窒素酸化物を還元除去する際に還元剤が余剰となることがなく、還元剤が窒素酸化物還元触媒の下流に排出されることがない。また、窒素酸化物還元触媒において窒素酸化物が還元除去される際に還元剤が不足することもなく、窒素酸化物の還元除去を効率よく行える。
このとき、車両の走行距離を積算した積算走行距離が第1の所定値に達する毎、又は、エンジンの運転時間を積算した積算運転時間が第2の所定値に達する毎に、窒素酸化物還元触媒に吸着された還元剤が強制的に消費される。そして、還元剤の推定吸着量が下限閾値に達したときには、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の吸着量は下限閾値以下になるので、還元剤の推定吸着量と窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の吸着量との差が下限閾値以下になる。例えば、下限閾値を0にすると、還元剤の推定吸着量と窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の吸着量との差がなくなる。また、還元剤の推定吸着量が上限閾値未満かつ下限閾値以上となるように還元剤の添加量が制御されるので、排気中の窒素酸化物と反応しきれなかった還元剤があったとしても窒素酸化物還元触媒に吸着されるとともに、窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤により還元剤の一時的な不足があった場合にも還元剤を補うことができる。
【0040】
請求項2記載の発明によれば、吸気流量とエンジン回転速度と燃料供給量とに基づいて演算された窒素酸化物の排出量と、窒素酸化物還元触媒の温度に基づいて演算された窒素酸化物の浄化率と、により、還元剤の目標添加量が演算されるので、エンジンの運転状況に応じた還元剤の目標添加量が求められる。
【0041】
請求項3記載の発明によれば、窒素酸化物還元触媒の触媒温度に応じて上限閾値及び下限閾値が夫々設定されるため、触媒温度の変化による還元剤の吸着能力の変化に対応することができる。
【0042】
請求項4記載の発明によれば、窒素酸化物還元触媒の触媒温度に応じて限界吸着量が設定されるため、触媒温度の変化による還元剤の吸着能力の変化に対応することができる。
【0043】
請求項5記載の発明によれば、推定吸着量を0〜限界吸着量の範囲内で演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のエンジンの排気浄化装置の構成を示すブロック図
【図2】 還元剤添加コントローラにおける制御内容を示すフローチャート
【図3】 触媒温度に対応する上限及び下限閾値を示すマップの説明図
【符号の説明】
1 エンジン
3 窒素酸化物還元触媒
4 還元剤タンク
5 還元剤添加装置
7 エンジンコントローラ
8 触媒温度センサ
9 添加流量センサ
10 還元剤添加コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine exhaust gas purification apparatus in which a reducing agent is added to exhaust gas and nitrogen oxides are reduced and removed by a nitrogen oxide reduction catalyst, and more particularly to a technique for optimally controlling the amount of reducing agent added.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-250220 (Patent Document 1) discloses an exhaust gas purification device that reduces and removes nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas discharged from engines such as diesel engines and lean burn gasoline engines. Such exhaust purification devices have been proposed. In such an exhaust purification apparatus, a nitrogen oxide reduction catalyst is interposed in the exhaust passage of the engine in order to reduce and remove nitrogen oxides to harmless nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ) in an oxygen-excess atmosphere. In order to improve the nitrogen oxide purification efficiency in the nitrogen oxide reduction catalyst, a reducing agent such as urea ((NH 2 ) 2 CO) is mounted, and the reducing agent is placed in the exhaust passage upstream of the nitrogen oxide reduction catalyst. The composition to add is adopted. An amount of reducing agent commensurate with the amount of nitrogen oxide discharged is added so that the nitrogen oxide in the exhaust gas is sufficiently reduced and removed.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-250220
[Problems to be solved by the invention]
However, all of the added reducing agent does not react with the nitrogen oxide, and a part of the reducing agent that cannot be reacted is adsorbed by the nitrogen oxide reduction catalyst. When the amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst exceeds a predetermined amount, excessive addition of the reducing agent due to a response delay or the reducing agent adsorption capacity due to a change in the catalyst temperature under transient operation conditions. Due to the change, a part of the reducing agent that can no longer be adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst is discharged downstream of the nitrogen oxide reduction catalyst.
[0005]
Since the reducing agent is ammonia (NH 3 ) or hydrocarbon (HC), it is not preferable to be discharged into the atmosphere.
Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention estimates the amount of reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst by calculation, and controls the amount of reducing agent added accordingly. Thus, an object of the present invention is to provide an engine exhaust purification device that prevents the reducing agent that cannot be adsorbed by the nitrogen oxide reduction catalyst from being discharged downstream of the nitrogen oxide reduction catalyst.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the invention according to claim 1 is provided in the exhaust passage of the engine and uses a reducing agent to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas, and a reducing agent that stores the reducing agent. A reductant storage means, a reductant addition means for adding the reductant stored in the reductant storage means to the upstream side of the nitrogen oxide reduction catalyst, and a target addition amount of the reductant according to the operating condition of the engine. The target addition amount calculating means for calculating, and the target addition amount of the reducing agent calculated by the target addition amount calculating means is subtracted from the actual addition amount of the reducing agent actually added upstream of the nitrogen oxide reduction catalyst. sequentially accumulating the difference, the estimated adsorbed amount of the nitrogen oxides and the estimated adsorbed amount calculating means for calculating an estimated amount of adsorption of the reducing agent adsorbed on the reduction catalyst, the estimated adsorbed amount calculating means by the calculated reducing agent Is less than upper threshold and lower threshold As the above, the control means for controlling the addition amount of the reducing agent by the reducing agent adding means, each accumulated running distance obtained by accumulating the running distance of the vehicle reaches a first predetermined value, or the engine operating time of the Resetting means for setting the estimated adsorption amount of the reducing agent to a limit adsorption amount that can be adsorbed to the nitrogen oxide reduction catalyst every time the accumulated operation time obtained by integrating the above reaches a second predetermined value . An exhaust emission control device is configured.
[0007]
According to such a configuration, the difference obtained by subtracting the target addition amount of the reducing agent according to the operating condition of the engine from the actual addition amount of the reducing agent is sequentially integrated to estimate the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst. The amount of adsorption is required. And since the addition amount of a reducing agent is controlled so that this estimated adsorption amount is less than the upper threshold value and more than the lower threshold value , an appropriate amount of the reducing agent corresponding to the adsorption amount of the reducing agent is a nitrogen oxide reduction catalyst. To the upstream side.
At this time, every time the cumulative travel distance obtained by integrating the travel distance of the vehicle reaches the first predetermined value or every time the cumulative operation time obtained by integrating the engine operation time reaches the second predetermined value, the reducing agent is estimated. Since the adsorption amount is set to the limit adsorption amount, the addition of the reducing agent is stopped or reduced, and the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst is forcibly consumed. Then, when the estimated adsorption amount of the reducing agent reaches the lower threshold value, the adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst becomes equal to or lower than the lower threshold value. As a result, even if the adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst is different from the estimated adsorption amount of the reducing agent, the difference between the two becomes the lower threshold value for each predetermined cumulative travel distance or cumulative operation time. It becomes the following.
[0008]
The invention according to
[0009]
According to this configuration, the nitrogen oxide emission amount calculated based on the intake air flow rate, the engine rotation speed, and the fuel supply amount, and the nitrogen oxide purification rate calculated based on the temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst Thus, since the target addition amount of the reducing agent is calculated, the target addition amount of the reducing agent corresponding to the operating condition of the engine is obtained.
[0010]
The invention described in claim 3 is characterized by comprising threshold setting means for setting the upper limit threshold and the lower limit threshold based on the catalyst temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst .
[0011]
According to such a configuration, since the upper limit threshold and the lower limit threshold are respectively set according to the catalyst temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst, it is possible to cope with a change in the reducing agent adsorption capacity due to a change in the catalyst temperature.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a limit adsorption amount setting means for setting the limit adsorption amount based on a catalyst temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst .
[0013]
According to this configuration, since the limit adsorption amount is set according to the catalyst temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst, it is possible to cope with a change in the reducing agent adsorption capacity due to a change in the catalyst temperature.
[0014]
The invention according to
[0015]
According to this configuration, the estimated adsorption amount is calculated within the range of 0 to the limit adsorption amount .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an exhaust emission control device for an engine according to the present invention.
[0017]
A nitrogen oxide reduction catalyst 3 for reducing and removing nitrogen oxides is interposed in an
[0018]
The nitrogen oxide reduction catalyst 3 has a configuration in which, for example, a zeolite-based active component is supported on a monolith type catalyst carrier having a honeycomb-shaped cross section made of ceramic cordierite or Fe-Cr-Al heat-resistant steel. Make. Then, the active component supported on the catalyst carrier is activated by receiving a reducing agent such as ammonia or hydrocarbon, and effectively converts nitrogen oxides into harmless substances.
[0019]
Furthermore, a reducing agent tank 4 (reducing agent storage means) for storing the reducing agent is provided. Then, the reducing agent stored in the reducing agent tank 4 is mixed with the air compressed by the
[0020]
By the way, the engine 1 is provided with an engine controller 7 that incorporates a microcomputer and performs operation control. The engine controller 7 can output signals of intake air flow rate, engine rotation speed, fuel supply amount, and travel distance. Furthermore, a
[0021]
The exhaust purification device has a built-in microcomputer, and the target addition amount calculation means, estimated adsorption amount calculation means, control means, reset means, emission amount calculation means, purification rate calculation means, threshold setting means, and limit adsorption in software A reducing
[0022]
The reducing
[0023]
Here, the control method in the reducing
[0024]
In
[0025]
In step 3, the amount of nitrogen oxides that can be reduced and removed by the nitrogen oxide reduction catalyst 3 is determined by multiplying the nitrogen oxide emission amount by the nitrogen oxide purification rate.
In step 4, the target addition amount of the reducing agent is calculated from the amount of nitrogen oxide that can be reduced and removed. In this calculation, the reducing
[0026]
In
In
[0027]
In step 7, the travel distances output from the engine controller 7 are sequentially integrated to obtain the integrated travel distance.
In
[0028]
In step 9, the estimated adsorption amount of the reducing agent is set to a limit adsorption amount of the reducing agent that can be adsorbed to the nitrogen oxide reduction catalyst 3.
In
[0029]
In step 11, an upper limit threshold value is calculated from the catalyst temperature detected by the
[0030]
In step 12, the operation of the reducing
[0031]
In step 13, the actual addition amount of the reducing agent detected by the addition flow sensor 9 is input, and the actual addition amount of the reducing agent is calculated from the target addition amount of the reducing agent obtained in the same manner as the series of controls in steps 1 to 4. Subtract to find the difference. Then, this difference is subtracted from the estimated adsorption amount of the reducing agent as the amount of reducing agent consumed for the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst 3.
[0032]
In step 14, a lower limit threshold value is calculated from the catalyst temperature detected by the
[0033]
As described above, the target addition amount of the reducing agent necessary for reducing and removing nitrogen oxides is calculated based on the nitrogen oxide emission amount and the nitrogen oxide purification rate in the nitrogen oxide reduction catalyst 3, The target addition amount of this reducing agent is added to the
[0034]
Then, the difference obtained by subtracting the target addition amount of the reducing agent from the actual addition amount of the reducing agent is sequentially integrated to calculate the estimated adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst 3. When the estimated adsorption amount of the reducing agent is equal to or higher than the upper threshold, the addition of the reducing agent is stopped or reduced, and when the estimated adsorption amount of the reducing agent is less than the lower threshold, the addition or reduction of the reducing agent is stopped. Since it is stopped and the addition of the reducing agent based on the nitrogen oxide emission amount is resumed, the adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst 3 is maintained between the upper threshold value and the lower threshold value.
[0035]
As a result, even if there is a reducing agent that could not react with the nitrogen oxide in the exhaust, it is prevented from being adsorbed to the nitrogen oxide reducing catalyst 3 and being discharged downstream. Further, even when the nitrogen oxide reduction catalyst 3 runs short of the reducing agent, the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst 3 is used to efficiently reduce and remove the nitrogen oxide.
[0036]
Moreover, since the reducing
[0037]
In this embodiment, in
[0038]
Further, in this embodiment, in step 14 of the control method in the reducing
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the amount of reducing agent added is set so that the estimated adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst is less than the upper threshold and equal to or greater than the lower threshold. As controlled, an optimal amount of reducing agent is added upstream of the nitrogen oxide reduction catalyst. Accordingly, when the nitrogen oxide is reduced and removed in the nitrogen oxide reduction catalyst, the reducing agent is not excessive, and the reducing agent is not discharged downstream of the nitrogen oxide reduction catalyst. Further, when the nitrogen oxide is reduced and removed in the nitrogen oxide reduction catalyst, the reducing agent can be efficiently reduced and removed without a shortage of the reducing agent.
At this time, every time the cumulative travel distance obtained by integrating the travel distance of the vehicle reaches the first predetermined value or every time the cumulative operation time obtained by integrating the operation time of the engine reaches the second predetermined value, nitrogen oxide reduction The reducing agent adsorbed on the catalyst is forcibly consumed. When the estimated amount of adsorption of the reducing agent reaches the lower threshold, the amount of adsorption of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst falls below the lower threshold, so the estimated amount of reducing agent adsorption and nitrogen oxide reduction The difference from the adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the catalyst is equal to or less than the lower limit threshold. For example, when the lower threshold is set to 0, there is no difference between the estimated adsorption amount of the reducing agent and the adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst. In addition, since the amount of reducing agent added is controlled so that the estimated amount of reducing agent adsorption is less than the upper threshold and greater than or equal to the lower threshold, even if there is a reducing agent that could not react with the nitrogen oxides in the exhaust. The reducing agent can be supplemented even when there is a temporary shortage of the reducing agent due to the reducing agent adsorbed on the nitrogen oxide reduction catalyst and also on the nitrogen oxide reduction catalyst.
[0040]
According to the second aspect of the present invention, the nitrogen oxide emission amount calculated based on the intake air flow rate, the engine rotational speed, and the fuel supply amount, and the nitrogen oxidation calculated based on the temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst. Since the target addition amount of the reducing agent is calculated based on the purification rate of the object, the target addition amount of the reducing agent corresponding to the operating condition of the engine is obtained.
[0041]
According to the third aspect of the present invention, since the upper limit threshold and the lower limit threshold are respectively set according to the catalyst temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst, it is possible to cope with a change in the reducing agent adsorption capacity due to a change in the catalyst temperature. it can.
[0042]
According to the fourth aspect of the present invention, since the limit adsorption amount is set according to the catalyst temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst, it is possible to cope with a change in the reducing agent adsorption capacity due to a change in the catalyst temperature.
[0043]
According to the fifth aspect of the present invention, the estimated adsorption amount can be calculated within the range of 0 to the limit adsorption amount .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an exhaust emission control device for an engine of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing the contents of control in a reducing agent addition controller. FIG. 3 is an explanation of a map showing upper and lower thresholds corresponding to catalyst temperature. Figure [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 3 Nitrogen oxide reduction catalyst 4
Claims (5)
前記還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵手段と、
前記還元剤貯蔵手段に貯蔵された還元剤を前記窒素酸化物還元触媒の上流側に添加する還元剤添加手段と、
前記エンジンの運転状況に応じた還元剤の目標添加量を演算する目標添加量演算手段と、
前記窒素酸化物還元触媒の上流側に実際に添加された還元剤の実添加量から前記目標添加量演算手段により演算された還元剤の目標添加量を減算した差を順次積算して、前記窒素酸化物還元触媒に吸着されている還元剤の推定吸着量を演算する推定吸着量演算手段と、
前記推定吸着量演算手段により演算された還元剤の推定吸着量が上限閾値未満かつ下限閾値以上となるように、前記還元剤添加手段による還元剤の添加量を制御する制御手段と、
車両の走行距離を積算した積算走行距離が第1の所定値に達する毎、又は、エンジンの運転時間を積算した積算運転時間が第2の所定値に達する毎に、前記還元剤の推定吸着量を前記窒素酸化物還元触媒に吸着可能な限界吸着量に設定するリセット手段と、
を含んで構成されることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。A nitrogen oxide reduction catalyst that is interposed in the exhaust passage of the engine and uses a reducing agent to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust;
Reducing agent storage means for storing the reducing agent;
Reducing agent addition means for adding the reducing agent stored in the reducing agent storage means to the upstream side of the nitrogen oxide reduction catalyst;
Target addition amount calculating means for calculating a target addition amount of the reducing agent according to the operating state of the engine;
The difference obtained by subtracting the target addition amount of the reducing agent calculated by the target addition amount calculating means from the actual addition amount of the reducing agent actually added to the upstream side of the nitrogen oxide reduction catalyst is sequentially integrated, and the nitrogen An estimated adsorption amount calculating means for calculating an estimated adsorption amount of the reducing agent adsorbed on the oxide reduction catalyst;
Control means for controlling the addition amount of the reducing agent by the reducing agent addition means so that the estimated adsorption amount of the reducing agent calculated by the estimated adsorption amount calculation means is less than the upper limit threshold and equal to or more than the lower limit threshold ;
Each time the cumulative travel distance obtained by integrating the travel distance of the vehicle reaches a first predetermined value, or every time the cumulative operation time obtained by integrating the operation time of the engine reaches a second predetermined value, the estimated adsorption amount of the reducing agent Reset means for setting a limit adsorption amount that can be adsorbed to the nitrogen oxide reduction catalyst,
An exhaust emission control device for an engine characterized by comprising:
前記窒素酸化物還元触媒の温度に基づいて、窒素酸化物還元触媒における窒素酸化物の浄化率を演算する浄化率演算手段と、
を備え、
前記目標添加量演算手段は、前記窒素酸化物の排出量及び浄化率に基づいて、前記還元剤の目標添加量を演算することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。A discharge amount calculating means for calculating a discharge amount of nitrogen oxides based on the intake flow rate, the engine rotation speed, and the fuel supply amount;
Based on the temperature of the nitrogen oxide reduction catalyst, a purification rate calculating means for calculating a nitrogen oxide purification rate in the nitrogen oxide reduction catalyst;
With
2. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the target addition amount calculating means calculates a target addition amount of the reducing agent based on a discharge amount and a purification rate of the nitrogen oxides.
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