JP6436074B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
浄化率であって前記フィルタに粒子状物質が堆積していないときのNOx浄化率を基準NOx浄化率として記憶する記憶部と、前記フィルタに堆積している粒子状物質の量以外の条件が同じ場合において、前記検出部により検出されるNOx浄化率と、前記基準NOx浄化率と、の差が、増加量閾値よりも大きな場合には、前記増加量閾値以下の場合よりも、前記還元剤供給装置から供給する還元剤量を少なくする補正部と、を備える。
図1は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、内燃機関1はガソリンエンジンであってもよい。内燃機関1には排気通路2が接続されている。排気通路2には、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒3
1(以下、「NOx触媒31」という。)を担持したフィルタ3が設けられている。フィルタ3は、排気中のPMを捕集するウォールフロー型のフィルタである。また、NOx触媒31は、アンモニアを吸着し、該アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元する。
を浄化するために消費されたアンモニア量(以下、アンモニア消費量ともいう。)と、NOx触媒31から脱離してNOxを浄化することなく減少したアンモニア量(以下、アンモニア脱離量ともいう。)と、を補うことでNOx触媒31のアンモニア吸着量が目標吸着量となるように、添加弁4から添加する還元剤量(以下、還元剤供給量ともいう。)を算出する。このため、ECU10は、フィルタ3に流入するNOx量(以下、流入NOx量ともいう。)、NOx触媒31の温度(以下、触媒温度ともいう。)、NOx触媒31における目標吸着量に基づいて、供給間隔中に含まれる複数の演算周期毎に繰り返し還元剤供給量を算出し、供給間隔中に算出された還元剤供給量を積算していく。そして、還元剤の供給開始時点における還元剤供給量の積算値が、ECU10から添加弁4へ与えられる指令値となる。この還元剤供給量の指令値は、実際に添加弁4から供給するべき還元剤量である。還元剤供給量と添加弁4の開弁時間とには相関関係があるため、この関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、算出された還元剤供給量から添加弁4の開弁時間を決定することができる。ECU10は、還元剤供給量に応じた時間だけ添加弁4を開弁させることにより、還元剤を供給する。
フィルタ3の隔壁の表面上に堆積しているPM量(以下、表層PM堆積量ともいう。)と飽和吸着量との関係を示した図である。PMがフィルタ3の隔壁内に堆積している途中では、壁内PM堆積量が増加するにしたがって飽和吸着量も増加するが、PMがフィルタ3の隔壁の表面上に堆積している途中では、表層PM堆積量が増加したとしても飽和吸着量は増加しない。なお、PMがフィルタ3に堆積するときには、まずは隔壁内に堆積し、隔壁内へのPMの堆積が終了した後に、隔壁の表面上に堆積することが判明している。したがって、PMが隔壁内に堆積している途中では、PMの堆積量が増加するにしたがって飽和吸着量が増加するが、隔壁内へのPMの堆積が終了してPMが隔壁の表面上に堆積するようになると、PMの堆積量が増加しても飽和吸着量は増加しない。
BよりもGAのほうが大きい。このため、触媒温度がTAからTBに変化したときには、フィルタ3の隔壁内にPMが堆積している場合の方が、PMが堆積していない場合よりも、飽和吸着量の減少量が大きくなるため、NOx触媒31からのアンモニア脱離量が大きくなり易い。
ができる。増加量閾値は、フィルタ3の隔壁内のPMの堆積が終了したときの基準NOx浄化率からの増加量、若しくは、フィルタ3の隔壁内のPMの堆積が終了するPM堆積量よりも余裕を持たせた少ないPM堆積量のときの基準NOx浄化率からの増加量として予め実験またはシミュレーション等により求めてECU10に記憶させておくことができる。なお、NOx浄化率は、NOx触媒31に流入する排気中のNOx濃度に対する、NOx触媒31で減少するNOx濃度の比率であり、上流側NOxセンサ11及び下流側NOxセンサ12により検出することができる。
めることができる。NOx触媒31におけるアンモニア吸着量の演算周期毎の増加量は、添加弁4から添加される演算周期毎の還元剤量(図11の「供給NH3量」)とすることができる。また、NOx触媒31におけるアンモニア吸着量の演算周期毎の減少量は、NOx触媒31で消費される演算周期毎の還元剤量(図11の「消費NH3量」)、及び、NOx触媒31から脱離する演算周期毎の還元剤量(図11の「脱離NH3量」)とすることができる。そして、NOx触媒31におけるアンモニア吸着量の演算周期毎の変化量を積算することにより、現時点におけるアンモニア吸着量(図11の「吸着量」)を算出する。
本ステップS101では、アンモニア吸着量の増加に応じてNOx浄化率が高くなる状態であるか否か判定している。これは、NOx触媒31において十分なNOx浄化性能を発揮できる状態であるか否か判定しているといえる。NOx触媒31において十分なNOx浄化性能を発揮できる状態でなければ、基準NOx浄化率からのNOx浄化率の増加量DNOxと、壁内PM堆積量との相関関係が変化してしまうため、補正係数を適正な値に設定することが困難となる。したがって、このような場合に算出されるNOx浄化率は、補正係数を設定するときには用いない。NOx浄化率は、触媒温度、排気流量、アンモニア吸着量に応じて変化するため、触媒温度、排気流量、アンモニア吸着量の何れもが予め定めておいた範囲内の場合に、NOx浄化率の算出条件が成立していると判定される。なお、アンモニア吸着量には、図11で説明した推定吸着量が用いられる。ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。
算出する。これは、ステップS107が一度実施された後は、次回のフィルタ3の再生処理が終了するまで、本フローチャートのステップS107のみを繰り返し実施するともいえる。
媒温度が上昇した場合の流出アンモニア濃度を示している。
AD:NOx触媒31でのアンモニア吸着量
DD:アンモニア脱離量
SA:NOx触媒31におけるアンモニアの飽和吸着量
K1:平衡定数
少なくなる。また、触媒温度が高いほど平衡定数K1は小さくなる。そして、アンモニア脱離量DDとNOx触媒31でのアンモニア吸着量ADとの間に上記式2で示すような相関関係が成立し、また、NOx触媒31の飽和吸着量SAおよび平衡定数K1のそれぞれと、触媒温度と、が上記の相関関係を有することから、触媒温度およびNOx触媒31でのアンモニア吸着量のそれぞれと、アンモニア脱離量との相関関係を夫々求めることができる。
AD:NOx触媒31でのアンモニア吸着量
DD:アンモニア脱離量
SA:NOx触媒31の飽和吸着量
K1:平衡定数
SA0:補正係数
2 排気通路
3 フィルタ
4 添加弁
6 吸気通路
7 スロットル
10 ECU
11 上流側NOxセンサ
12 下流側NOxセンサ
13 温度センサ
14 クランクポジションセンサ
15 アクセル開度センサ
16 エアフローメータ
17 差圧センサ
31 選択還元型NOx触媒
Claims (1)
- 内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路内にアンモニアの前駆体また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、
前記還元剤供給装置よりも下流の排気通路に設けられ、還元剤によりNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒を担持し、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記選択還元型NOx触媒におけるNOx浄化率を検出する検出部と、
前記検出部により検出されるNOx浄化率であって前記フィルタに粒子状物質が堆積していないときのNOx浄化率を基準NOx浄化率として記憶する記憶部と、
前記フィルタに堆積している粒子状物質の量以外の条件が同じ場合において、前記検出部により検出されるNOx浄化率と、前記基準NOx浄化率と、の差が、増加量閾値よりも大きな場合には、前記増加量閾値以下の場合よりも、前記還元剤供給装置から供給する還元剤量を少なくする補正部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
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