JP6677154B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、選択還元型の触媒(SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒)を用いた内燃機関の排気浄化装置に関し、具体的には、該触媒の劣化推定に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine using a selective reduction type catalyst (SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst), and more specifically, to estimation of deterioration of the catalyst.
内燃機関、例えば車両に搭載されるディーゼルエンジンの排気は、大気汚染の原因となる窒素化合物(NOx)を含んでいる。このため、ディーゼルエンジンが搭載された自動車は、排気を浄化する排気浄化装置を備えている。例えば、かかる排気浄化装置は、有害物質であるNOxを無害な窒素と水に分解し、排気中のNOxを低減させている。具体的には、排気の流路に選択還元型の触媒(以下、選択還元型触媒という)を配置するとともに、選択還元型触媒よりも上流で排気に尿素水を噴射、添加する。これにより、尿素水が加水分解して生じたアンモニア(NH3)でNOxを還元反応させ、窒素(N2)と水(H2O)に分解処理している。 The exhaust of an internal combustion engine, for example, a diesel engine mounted on a vehicle, contains nitrogen compounds (NOx) that cause air pollution. For this reason, vehicles equipped with a diesel engine are provided with an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas. For example, such an exhaust gas purification device decomposes NOx which is a harmful substance into harmless nitrogen and water to reduce NOx in exhaust gas. Specifically, a selective reduction catalyst (hereinafter, referred to as a selective reduction catalyst) is disposed in an exhaust passage, and urea water is injected and added to the exhaust upstream of the selective reduction catalyst. Thus, NOx is reduced with ammonia (NH 3 ) generated by hydrolysis of the urea water to be decomposed into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O).
その一方、このようなNOxの分解処理においては、選択還元型触媒の劣化が進むにつれて、アンモニアスリップ(アンモニアがNOxを還元させることなく選択還元型触媒を通過する現象)が生じる。このため、選択還元型触媒の劣化(より詳しくはその度合)を推定して、排気へ噴射する尿素水量を減少させることが必要となる。 On the other hand, in such NOx decomposition processing, as the degradation of the selective reduction catalyst progresses, ammonia slip (a phenomenon in which ammonia passes through the selective reduction catalyst without reducing NOx) occurs. Therefore, it is necessary to estimate the deterioration (more specifically, the degree of the deterioration) of the selective reduction catalyst and reduce the amount of urea water injected into the exhaust gas.
選択還元型触媒の劣化を推定する方法として、いくつかの方法が挙げられる。例えば、そのうちの一つとして、排気の流路における選択還元型触媒の上流側だけでなく、下流側にもNOxセンサをそれぞれ配置し、これらのセンサで排気中のNOx含有量(NOx濃度)を検出する方法が知られている(特許文献1および特許文献2参照)。この方法では、選択還元型触媒の上流側と下流側におけるNOxの減少率(浄化率)に基づいて、選択還元型触媒の劣化が推定されている。 There are several methods for estimating the deterioration of the selective reduction catalyst. For example, as one of them, NOx sensors are arranged not only on the upstream side but also on the downstream side of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and the NOx content (NOx concentration) in the exhaust gas is measured by these sensors. A detection method is known (see Patent Literature 1 and Patent Literature 2). In this method, deterioration of the selective reduction catalyst is estimated based on the NOx reduction rates (purification rates) on the upstream side and the downstream side of the selective reduction catalyst.
しかしながら、NOxセンサは高価であるがゆえ、NOxセンサを増設することなく、選択還元型触媒の劣化を推定する方法も求められる。 However, since the NOx sensor is expensive, there is also a need for a method for estimating the deterioration of the selective catalytic reduction catalyst without increasing the NOx sensor.
このための方法の一つとして、排気の流路における選択還元型触媒の上流側および下流側に温度センサをそれぞれ配置し、これらのセンサで選択還元型触媒の発熱量を検出する方法が知られている(特許文献3参照)。この方法では、選択還元型触媒の吸着材(一例として、ゼオライト)が水分の吸着により発熱することを利用し、吸着材の発熱量に基づいて、選択還元型触媒の劣化が推定されている。 As one of the methods for this, there is known a method in which temperature sensors are respectively arranged on the upstream side and the downstream side of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and the calorific value of the selective reduction catalyst is detected by these sensors. (See Patent Document 3). In this method, the deterioration of the selective reduction catalyst is estimated based on the calorific value of the adsorbent, utilizing the fact that the adsorbent (zeolite, for example) of the selective reduction catalyst generates heat due to the adsorption of moisture.
一方で、このような温度センサによる選択還元型触媒の劣化の推定において、推定直前の選択還元型触媒は、水分吸着量が所定値以下であることが前提となる。そうでなければ、選択還元型触媒の劣化を正確に推定することができない。理想的には、水分吸着量はゼロ(選択還元型触媒から水分が完全に失われている状態)であることが好ましい。 On the other hand, in estimating the deterioration of the selective reduction catalyst by such a temperature sensor, it is premised that the selective reduction catalyst immediately before the estimation has a water adsorption amount of a predetermined value or less. Otherwise, the deterioration of the selective reduction catalyst cannot be accurately estimated. Ideally, the amount of adsorbed water is preferably zero (a state in which water is completely lost from the selective reduction catalyst).
したがって、かかる選択還元型触媒の劣化の推定では、劣化推定される際の選択還元型触媒の水分吸着量を確実に所定値以下とすることが求められる。 Therefore, in estimating the deterioration of the selective reduction catalyst, it is required to ensure that the water adsorption amount of the selective reduction catalyst at the time of the deterioration estimation is set to a predetermined value or less.
本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その目的は、選択還元型触媒を用いた排気浄化装置において、該選択還元型触媒の劣化の推定精度の向上を図ることにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to improve the accuracy of estimating deterioration of a selective reduction catalyst in an exhaust gas purification device using the selective reduction catalyst.
本発明の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、排気通路における選択還元型触媒の上流側で排気に還元剤を添加する還元剤添加部と、内燃機関を始動させた際に、選択還元型触媒の上昇温度に基づいて選択還元型触媒の劣化を推定する劣化推定部と、内燃機関が停止された後、再始動されるまでの時間を測定する時間測定部と、時間測定部により測定された測定時間に基づいて、内燃機関が停止している間に選択還元型触媒に吸着される水分吸着量を推定する水分推定部と、水分推定部により推定された選択還元型触媒の水分吸着量に基づいて、内燃機関の始動時に選択還元型触媒の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する劣化推定可否判定部とを備える。劣化推定部は、劣化推定可否判定部の判定結果に基づいて、選択還元型触媒の劣化推定を実行する。 An exhaust gas purification device of the present invention includes a selective reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, a reducing agent addition unit that adds a reducing agent to exhaust gas upstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and an internal combustion engine. A deterioration estimating unit for estimating the deterioration of the selective catalytic reduction catalyst based on the temperature rise of the selective catalytic reduction catalyst when the engine is started; and a time measurement for measuring a time from when the internal combustion engine is stopped to when it is restarted. A moisture estimating unit for estimating the amount of moisture adsorbed on the selective reduction catalyst while the internal combustion engine is stopped, based on the measurement time measured by the time measuring unit, and a moisture estimating unit. A deterioration estimation availability determination unit that determines whether deterioration of the selective reduction catalyst can be estimated when the internal combustion engine is started, based on the amount of water adsorption of the selective reduction catalyst. The deterioration estimating unit performs deterioration estimation of the selective catalytic reduction catalyst based on the determination result of the deterioration estimating possibility determining unit.
排気浄化装置は、排気通路に流れる排気の温度を上昇させることで選択還元型触媒の水分吸着量を減少させる水分調整部をさらに備える。劣化推定可否判定部は、内燃機関が停止されるまでの所定時間内に水分調整部により選択還元型触媒の水分吸着量が減少された場合に、選択還元型触媒の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する。 The exhaust gas purification device further includes a moisture adjusting unit that increases the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to reduce the amount of moisture adsorbed by the selective reduction catalyst. The deterioration estimation possibility determination unit is configured to determine whether the deterioration of the selective reduction catalyst can be estimated when the moisture adjustment unit reduces the water adsorption amount of the selective reduction catalyst within a predetermined time until the internal combustion engine is stopped. It is determined whether or not there is.
また、水分調整部は、排気温度を所定温度以上に保つべく、所定時間以上に亘って連続して内燃機関を稼働させる。 In addition, the moisture adjustment unit operates the internal combustion engine continuously for a predetermined time or more to maintain the exhaust gas temperature at or above the predetermined temperature.
そして、劣化推定可否判定部は、推定された水分吸着量が所定値未満の際に、選択還元型触媒の劣化推定が可能であると判定する。 Then, the deterioration estimation possibility determination section determines that deterioration estimation of the selective catalytic reduction catalyst is possible when the estimated moisture adsorption amount is less than the predetermined value.
本発明の排気浄化装置によれば、選択還元型触媒の劣化の推定精度の向上を図ることができる。具体的には、選択還元型触媒が推定可能な状態となっている場合にのみ、劣化推定を行うことで、選択還元型触媒の劣化を適正に推定することが可能となり、結果として、推定の精度を高めることができる。 According to the exhaust emission control device of the present invention, it is possible to improve the accuracy of estimating the deterioration of the selective reduction catalyst. Specifically, by performing the deterioration estimation only when the selective reduction catalyst is in a state that can be estimated, it is possible to appropriately estimate the deterioration of the selective reduction catalyst, and as a result, Accuracy can be increased.
以下、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置について、図1から図10を参照して説明する。本実施形態の排気浄化装置は、内燃機関、例えば車両に搭載されたディーゼルエンジンの排気を浄化する装置である。具体的には、ディーゼルエンジンの排気に尿素水を添加し、尿素水が加水分解して生じたアンモニア(NH3)を還元剤として排気中の窒素化合物(以下、NOxという)を還元反応させ、窒素(N2)と水(H2O)に分解処理して低減させる装置である。本実施形態の排気浄化装置が搭載される車両は、自家用の乗用自動車、あるいはトラックやバスなどの事業用自動車のいずれであってもよく、用途や車種は特に問わない。 Hereinafter, an exhaust emission control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The exhaust gas purification device of the present embodiment is a device that purifies exhaust gas of an internal combustion engine, for example, a diesel engine mounted on a vehicle. Specifically, urea water is added to the exhaust of a diesel engine, and a nitrogen compound (hereinafter referred to as NOx) in the exhaust is reduced by using ammonia (NH 3 ) generated by hydrolysis of the urea water as a reducing agent. This is a device that decomposes and reduces nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). The vehicle on which the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment is mounted may be a private passenger car or a commercial vehicle such as a truck or a bus, and the use and the type of the vehicle are not particularly limited.
図1は、本実施形態に係る排気浄化装置1の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、排気浄化装置1は、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)2の燃焼室21から排出される排気を浄化する構成となっている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust gas purification device 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification device 1 is configured to purify exhaust gas discharged from a
エンジン2の燃焼室21には、吸気弁22を開いて吸気通路3aから吸気が吸入される。燃焼室21への吸気量は、吸気絞り弁23の開閉によって調整される。次いで、加熱圧縮された吸気に燃料噴射ノズル(燃料インジェクタ)24から燃料(軽油)が噴射されると、燃料が発火し、空気と燃料を含む混合気が燃焼室21で燃焼する。混合気の燃焼により、燃焼室21内でピストン25が往復運動し、ピストン25に連結されたクランクシャフト26が回転する。燃焼後の混合気(排気)は、排気弁27を開いて燃焼室21から排気通路3bを通して排出され、排気浄化装置1で浄化された後に大気中へ放出される。
The
エンジン2は、排気通路3bから分岐して排気を燃焼室21へ循環させる排気循環路3cを有している。循環気(EGRガス)は、排気循環路3cに設けられたEGRクーラ(図示省略)などを経由し、EGR弁(図示省略)の開閉によって吸気通路3aの最下流などに導入される。また、吸気通路3aには、エアクリーナ(図示省略)、ターボチャージャ4、インタークーラ(図示省略)などを経由し、吸気絞り弁23の上流に吸気(新気)が供給される。
The engine 2 has an
排気浄化装置1は、排気通路3bに設けられており、第1の浄化装置1aと、第2の浄化装置1bと、還元剤添加部(還元剤添加装置)1cとを含んで構成されている。これらの浄化装置1a,1bは、排気通路3bにおいて第1の浄化装置1aが上流側、第2の浄化装置1bが下流側にそれぞれ配置されている。還元剤添加装置1cは、第1の浄化装置1aと第2の浄化装置1bの間に配置され、第2の浄化装置1bの上流で排気中に還元剤を添加している。
The exhaust gas purification device 1 is provided in the
第1の浄化装置1aは、本体部11と、酸化触媒12と、排気フィルタ(例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ)13とを備えている。本体部11は、排気を通流させる通気路11aを内部に有する略筒状の構造体であり、燃焼室21と繋がる排気通路3bの途中に配置され、排気通路3bの一部を構成している。酸化触媒12と排気フィルタ13は、燃焼室21から排出された排気に含まれる微粒子(Particulate Matter;以下、PMという)を除去して排気を浄化するための部材であり、酸化触媒12を排気の流れの上流側、排気フィルタ13を下流側に位置付けてそれぞれ通気路11aに配置されている。PMは、炭素成分(Carbon)と可溶性有機成分(Soluble Organic Fraction)を主な成分とする粒子状物質の総称である。なお、酸化触媒12は、排気中の被酸化成分を酸化する。排気フィルタ13は、排気中のPMを捕集して燃焼、除去する。
The
第2の浄化装置1bは、本体部14と、選択還元型触媒15と、第1および第2の温度測定部16,17とを備えている。本体部14は、排気を通流させる通気路14aを内部に有する略筒状の構造体であり、本体部11とともに排気通路3bの一部を構成している。通気路14aは、本体部11の通気路11aよりも下流側の排気通路3bであり、酸化触媒12および排気フィルタ13を通過して浄化された排気を通流させる。
The second purification device 1b includes a
選択還元型触媒15は、例えばアンモニアなどの極性分子を選択的に吸着し、吸着したアンモニアなどを還元剤として排気中のNOxを還元する触媒である。選択還元型触媒15と接することで、排気が浄化される。本実施形態では一例として、選択還元型触媒15は、ゼオライトで構成された吸着材を備えている。ゼオライトとしては、例えば金属イオン(CuやFeなど)を含むゼオライト、つまりルイス酸点を有するゼオライトを適用できる。このようなゼオライトが粉末状やペースト状にされ、網状や枠状などの担体に塗布され、選択還元型触媒15が構成されている。ゼオライトは、雰囲気(大気や排気)中から水分を吸着して発熱する性質を有する。図2には、ゼオライトの水分吸着量と発熱量との関係を示す。図2に示すように、ゼオライトは、水分吸着量に比例して発熱量が増大する。なお、NOxを還元反応させるアンモニアは、還元剤添加装置1cから排気に添加された尿素水が加水分解されて生成される。
The
第1および第2の温度測定部16,17は、排気の温度を測定するためのセンサである。これらの温度測定部16,17は、排気通路3bにおいて第1の温度測定部16が選択還元型触媒15よりも上流側、第2の温度測定部17が下流側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、第1の温度測定部16が通気路14aの入口近傍、第2の温度測定部17が通気路14aの出口近傍で、それぞれ排気温度を測定している。したがって、第2の温度測定部17が測定する排気温度は、選択還元型触媒15の温度(より具体的にはNOxを還元反応させた選択還元型触媒15の温度)にほぼ相当する。このため、選択還元型触媒15自体の温度を直接的に測定する温度センサを別途設けなくとも、選択還元型触媒15の温度を間接的に測定することができる。なお、以下の説明では、第1の温度測定部16を入口温度測定部16、第2の温度測定部17を出口温度測定部17という。
The first and second
還元剤添加装置1cは、選択還元型触媒15と接する排気に還元剤(本実施形態では、アンモニアに加水分解される尿素水)を添加する装置である。還元剤添加装置1cは、尿素水噴射ノズル(尿素水インジェクタ)18と、尿素水タンク19を備えている。尿素水インジェクタ18は、排気中に尿素水をミスト状に噴射(噴霧)する。尿素水インジェクタ18は、第1の浄化装置1aと第2の浄化装置1bとを繋ぐ排気通路3bの内部へ、噴射口を向けて配置されている。具体的には、排気通路3bにおいて、選択還元型触媒15の上流側、さらには入口温度測定部16よりも上流側に尿素水インジェクタ18が配置されている。
The reducing agent addition device 1c is a device that adds a reducing agent (in this embodiment, urea water that is hydrolyzed to ammonia) to the exhaust gas in contact with the
尿素水は、尿素水タンク19に蓄えられ、尿素水タンク19から供給路を通して尿素水インジェクタ18に供給されている。なお、尿素水インジェクタ18の噴射口の位置、換言すれば、排気中への尿素水の噴射位置は、噴射された尿素水が加水分解されてアンモニアを生じさせるまでに必要な距離以上に設定することが好ましい。これにより、尿素水インジェクタ18から噴射された尿素水は、選択還元型触媒15に到達するまでに加水分解され、アンモニアを生じさせる。
The urea water is stored in a
また、本実施形態において、排気浄化装置1は、さらにNOx濃度測定部1dを含んで構成されている。NOx濃度測定部1dは、排気通路3bにおける排気中のNOxの濃度を測定するセンサである。NOx濃度測定部1dは、排気通路3bにおいて尿素水インジェクタ18の噴射口よりも上流側に配置されている。本実施形態では、通気路11aの出口から尿素水インジェクタ18の噴射口に至るまでの間で、NOx濃度測定部1dがNOx濃度を測定している。NOx濃度測定部1dによって測定された排気のNOx濃度に基づいて、尿素水インジェクタ18から排気中に噴射される尿素水の噴射量が調整されている。例えば、NOx濃度測定部1dによって測定されたNOx濃度が上昇した場合、生成されるアンモニア(還元剤)が増すように、尿素水インジェクタ18から排気中への尿素水の噴射量を増加させる。一方、NOx濃度測定部1dによって測定されたNOx濃度が低下した場合、生成されるアンモニアが減るように、尿素水の噴射量を減少させる。
Further, in the present embodiment, the exhaust gas purification device 1 is further configured to include a NOx concentration measurement unit 1d. The NOx concentration measuring unit 1d is a sensor that measures the concentration of NOx in the exhaust gas in the
排気浄化装置1は、制御装置10によってその動作が制御されている。制御装置10は、CPU、メモリ、入出力回路、タイマなどを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置10は、各種データを入出力回路により読み込み、メモリから読み出したプログラムを用いてCPUで演算処理する。そして、処理結果に基づいて、制御装置10は、第1の浄化装置1a、第2の浄化装置1b(入口温度測定部16および出口温度測定部17)、還元剤添加装置1c(尿素水インジェクタ18)、およびNOx濃度測定部1dの動作をそれぞれ制御する。この場合、制御装置10は、例えばエンジンコントロールユニット(ECU)に含めた構成とすることができる。あるいは、ECUとは別途に、排気浄化装置1の一部として制御装置10を構成してもよい。
The operation of the exhaust gas purification device 1 is controlled by the
本実施形態において、制御装置10は、選択還元型触媒15の劣化を推定する。一例として、制御装置10は、エンジン2を始動(再始動)させた際に、選択還元型触媒15(より具体的には、その吸着材)の上昇温度に基づいて、選択還元型触媒15の劣化を推定する。選択還元型触媒15の劣化を推定する前に、制御装置10は、エンジン2が停止された後、再始動されるまでの間における選択還元型触媒15(より具体的には、その吸着材)の水分吸着量と、エンジン2の始動(再始動)時の選択還元型触媒15の発熱量との関係に基づいて、選択還元型触媒15の劣化の推定可否を判定する。
In the present embodiment, the
これらの具体的な制御を実行するため、制御装置10は、水分調整部10aと、時間測定部10bと、水分推定部10cと、劣化推定可否判定部10dと、劣化推定部10eとを含んで構成されている。水分調整部10a、時間測定部10b、水分推定部10c、劣化推定可否判定部10d、および劣化推定部10eは、例えばプログラムとしてメモリにそれぞれ格納されている。なお、これらのプログラムをクラウド上に格納し、制御装置10をクラウドと適宜通信させて所望のプログラムを利用可能とする構成であってもよい。この場合、制御装置10は、クラウドとの通信モジュールなどを備えた構成とする。また、水分調整部10a、時間測定部10b、水分推定部10c、劣化推定可否判定部10d、および劣化推定部10eは、例えばそれぞれ独立したマイクロコンピュータとして構成してもよい。
In order to execute these specific controls, the
水分調整部10aは、エンジン2を制御して選択還元型触媒15の水分吸着量を減少させる。その際、水分調整部10aは、出口温度測定部17により測定された排気温度に基づいて、エンジン2の稼働を制御する。出口温度測定部17が測定する排気温度は、選択還元型触媒15の温度にほぼ相当するため、水分調整部10aは、選択還元型触媒15の温度に基づいて、選択還元型触媒15の水分吸着量を所定量(以下、基準吸着量という)以下まで減少させる。基準吸着量は、選択還元型触媒15の水分吸着量が飽和水分吸着量に達することなく、選択還元型触媒15がまだ十分に水分を吸着可能な状態である最小水分吸着量として設定されている。飽和水分吸着量は、選択還元型触媒15が吸着可能な最大水分量である。飽和水分吸着量に達すると、選択還元型触媒15は、それ以上、水分を吸着することができなくなる。本実施形態では一例として、基準吸着量をほぼゼロ(選択還元型触媒15から水分がほぼ完全に蒸発している状態)に設定している。基準吸着量をゼロに設定した場合、選択還元型触媒15は、飽和水分吸着量に相当する水分吸着の余力を有することになる。
The
水分調整部10aは、選択還元型触媒15の水分吸着量を基準吸着量以下まで減少させるために、選択還元型触媒15の温度を上昇させる。このため、水分調整部10aは、所定条件(以下、水分蒸発モードという)でエンジン2を稼働させて、選択還元型触媒15に吸着されている水分を蒸発させる。
The
水分蒸発モードにおいて、水分調整部10aは、排気温度を所定温度以上に保つべく、所定時間以上に亘って連続してエンジン2を稼働させる。本実施形態では一例として、排気温度を150℃以上に保った状態で10分間以上、エンジン2を稼働させる。このような水分蒸発モードでエンジン2を稼働させることで、選択還元型触媒15を150℃以上の排気が通過する。これにより、選択還元型触媒15から水分を蒸発させ、選択還元型触媒15の水分吸着量をほぼゼロとすることが可能となる。例えば、エンジン2の始動後、エンジン2を停止させる前に水分蒸発モードで稼働させることで、車両が走行していた間(アイドリング時も含む)に選択還元型触媒15に吸着した水分をほぼ完全に蒸発させることができる。特に、エンジン2が停止されるまでの所定時間内に、選択還元型触媒15に吸着した水分を蒸発させることが好ましい。
In the moisture evaporation mode, the
水分蒸発モードにおいて、排気温度が150℃以上に保たれていることは、入口温度測定部16により測定される排気温度によって水分調整部10aが確認する。なお、水分蒸発モードにおける排気温度の所定温度(一例として150℃)は、後述する劣化推定可否判定部10dが選択還元型触媒15の劣化の推定可否判定に用いる高温閾値に対応している。
In the moisture evaporation mode, the
排気温度を所定温度(一例として150℃)以上に保つためには、例えば、燃料のポスト噴射や吸気絞りなどを行えばよい。この場合、水分調整部10aは、燃料インジェクタ24や吸気絞り弁23などの動作を制御することで、通気路14aへの燃料の送り量や燃焼室21への吸気量などを適宜調整する。また例えば、水分調整部10aは、EGR弁などの動作を制御し、EGRガスを適宜導入して酸素濃度の調整を行う。なお、水分調整部10aは、エンジン2の稼働時間を測定する独自のタイマ機能を有していてもよいし、このようなタイマ機能を時間測定部10bに持たせてもよい。かかるタイマ機能により、水分調整部10aは、所定時間(一例として10分間)以上、エンジン2を稼働させる。
In order to maintain the exhaust temperature at or above a predetermined temperature (for example, 150 ° C.), for example, post-injection of fuel or intake throttle may be performed. In this case, the
時間測定部10bは、エンジン2が停止された後、再始動されるまでの時間を測定する。すなわち、時間測定部10bが測定する時間は、直近においてエンジン2の停止状態が継続されていた時間(以下、エンジン2の停止時間という)に相当する。例えば、時間測定部10bは、直近のエンジン2の停止時刻から、その後のエンジン2の再始動時刻までの経過時間(ソーク時間)を算出する。なお、エンジン2の停止時間には、アイドリングがストップされていた時間も含まれる。 The time measuring unit 10b measures the time from when the engine 2 is stopped to when it is restarted. That is, the time measured by the time measuring unit 10b corresponds to a time during which the stopped state of the engine 2 has been continued most recently (hereinafter, referred to as a stopped time of the engine 2). For example, the time measuring unit 10b calculates the elapsed time (soak time) from the latest stop time of the engine 2 to the subsequent restart time of the engine 2. Note that the stop time of the engine 2 includes a time during which idling is stopped.
水分推定部10cは、時間測定部10bにより測定された測定時間に基づいて、エンジン2が停止している間に選択還元型触媒15に吸着される水分吸着量を推定する。上述したように、ゼオライトを吸着材とする選択還元型触媒15は、アンモニアとNOxとの還元反応を促進させることに加え、雰囲気(大気や排気)中の水分を吸着させる性質を有する。すなわち、水分推定部10cが推定する水分吸着量は、直近においてエンジン2の停止状態が継続されていた間(つまりエンジン2の停止時間)に、選択還元型触媒15が雰囲気中から吸着させた水分量(以下、選択還元型触媒15の自然水分吸着量という)に相当する。
The
図3には、エンジン2の停止時間と、選択還元型触媒15の自然水分吸着量との関係を示す。図3に示すように、選択還元型触媒15は、エンジン2の停止時間が短いほど自然水分吸着量が少ない。そして、エンジン2の停止時間が長くなるにつれて、急激に自然水分吸着量が増加し、その後は緩やかに自然水分吸着量が飽和水分吸着量に近づいていく。水分推定部10cは、図3に示すテーブルを参照し、時間測定部10bにより測定されたエンジン2の停止時間に対応する選択還元型触媒15の自然水分吸着量を推定する。図3に示すテーブルは、制御装置10のメモリに格納され、水分推定部10cによって適宜参照される。
FIG. 3 shows the relationship between the stop time of the engine 2 and the amount of natural moisture adsorbed by the
なお、本実施形態では、選択還元型触媒15の自然水分吸着量を推定する際、エンジン2の停止時間のみを要素としているが、この他に、例えば湿度や気圧などを要素として加えてもよい。これにより、例えば天候や停車場所などによる選択還元型触媒15の自然水分吸着量の相違を加味することができ、自然水分吸着量の推定精度をより高めることが可能となる。
In the present embodiment, when estimating the natural moisture adsorption amount of the
劣化推定可否判定部10dは、水分推定部10cにより推定された選択還元型触媒15の自然水分吸着量に基づいて、選択還元型触媒15の劣化を推定するか否か、換言すれば、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する。劣化推定可否判定部10dは、かかる選択還元型触媒15の劣化の推定可否判定をエンジン2の始動時に行う。
The deterioration estimation
選択還元型触媒15の劣化の推定可否判定にあたって、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の自然水分吸着量を所定値(以下、吸着量閾値という)と比較する。吸着量閾値は、後続する劣化推定部10eで選択還元型触媒15の劣化を推定することが可能な最低限の発熱量を生じさせ得る水分量を吸着可能な状態にある選択還元型触媒15の自然水分吸着量の値として設定されている。つまり、吸着量閾値は、選択還元型触媒15の水分吸着の余力が十分であるかを示す指標である。
In determining whether or not the deterioration of the
したがって、かかる余力(飽和水分吸着量に達するまでに吸着可能な水分量)によって生ずる発熱量に基づいて、劣化推定部10eで選択還元型触媒15の劣化推定を行うことが可能となる。吸着量閾値は、選択還元型触媒15の劣化推定を行うことが可能な最低限の発熱量を生じさせる自然水分吸着量を、飽和水分吸着量から減じた値として算出できる。吸着量閾値は、理想的にはゼロ(選択還元型触媒15は、飽和水分吸着量に相当する水分吸着の余力を有する状態)である。なお、選択還元型触媒15の自然水分吸着量は、水分推定部10cにより推定されている。
Therefore, the
また、かかる推定可否判定にあたって、劣化推定可否判定部10dは、エンジン2の排気温度、具体的には出口温度測定部17により測定された排気温度を、2つの所定値(以下、高温閾値と低温閾値という)と比較する。出口温度測定部17が測定する排気温度は、選択還元型触媒15の温度にほぼ相当するため、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の温度を高温閾値および低温閾値とそれぞれ比較する。高温閾値は、選択還元型触媒15に吸着された水分がほぼ完全に蒸発され、水分吸着量をほぼゼロとすることが可能な所定温度(一例として、150℃)に設定されている。一方、低温閾値は、エンジン2の冷態始動時に想定される選択還元型触媒15の温度として、外気温(一般的には、−10℃から40℃程度)に設定されている。
In determining whether or not the estimation is possible, the deterioration estimation
劣化推定可否判定部10dは、水分調整部10aにより、選択還元型触媒15の自然水分吸着量が吸着量閾値以下まで減少された場合、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する。換言すれば、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の温度(出口温度測定部17により測定された排気温度)が高温閾値以上となり、その後低温閾値以下となれば、劣化推定部10eによる選択還元型触媒15の劣化の推定が可能と判定する。この場合、水分調整部10aは、エンジン2が始動されてから停止されるまでの所定時間内に水分蒸発モードでエンジン2を稼働させることで、選択還元型触媒15の水分吸着量を基準吸着量(一例として、ほぼゼロ)以下まで減少させればよい。すなわち、水分蒸発モードでエンジン2を稼働させた後、選択還元型触媒15の自然水分吸着量が吸着量閾値以下に保たれていれば、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する。
The deterioration estimation
劣化推定部10eは、劣化推定可否判定部10dによる選択還元型触媒15の劣化推定可否の判定結果に基づいて、選択還元型触媒15の劣化推定を実行する。すなわち、選択還元型触媒15の劣化の推定が可能と判定された場合、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15の劣化を推定し、選択還元型触媒15が排気中のNOxの還元反応に有効に寄与しているか否かを判定する。
The
劣化推定部10eは、エンジン2の冷態始動時における選択還元型触媒15の上昇温度、つまり発熱量(エンジン2が始動されてから推定時までの発熱量;以下、始動時発熱量という)に基づいて、選択還元型触媒15の劣化を推定する。かかる劣化の推定にあたって、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15の温度(出口温度測定部17により測定された排気温度)に対応する選択還元型触媒15の始動時発熱量を推定する。始動時発熱量の推定は、任意の方法によって行うことが可能である。本実施形態では一例として、図4に示すような発熱しない触媒担体の温度推定モデルを用いて、選択還元型触媒15の始動時発熱量を推定する。図4には、発熱しない触媒担体の温度推定モデルおよび選択還元型触媒15のエンジン2の冷態始動後における温度変化の態様を示す。
The
劣化推定部10eは、発熱しない触媒担体の温度推定モデルの温度と、選択還元型触媒15の温度(出口温度測定部17により測定された排気温度)を比較し、その温度差から始動時発熱量を推定する。その際、劣化推定部10eは、図4に示すテーブルを参照し、発熱しない触媒担体の温度推定モデルの温度軌跡と、選択還元型触媒15の温度軌跡との乖離面積により、始動時発熱量を算出する。図4に示すテーブルは、制御装置10のメモリに格納されて、劣化推定部10eによって適宜参照される。
The
図4に示すテーブルにおいて、太線(L1)は、発熱しない担体温度推定モデル、細線(L2)は、選択還元型触媒15が新品時、破線(L3)は、選択還元型触媒15が劣化し始めた状態、一点鎖線(L4)は、選択還元型触媒15の劣化が進んだ状態における温度軌跡の一例をそれぞれ示す。図4に示すように、選択還元型触媒15が新品である場合、選択還元型触媒15は、エンジン2の冷態始動時に排気中のNOxの還元反応を活性化させ、直ちに温度上昇する。一方、選択還元型触媒15が劣化している場合、選択還元型触媒15は、排気中のNOxの還元反応にあまり寄与せず、エンジン2の冷態始動時にほとんど温度上昇しない。
In the table shown in FIG. 4, the thick line (L1) is a carrier temperature estimation model that does not generate heat, the thin line (L2) is when the
なお、選択還元型触媒15を通過する前の排気の温度(入口温度測定部16により測定された排気温度)と、選択還元型触媒15の担体の熱収支は、以下の数式(1)に従う。
Note that the temperature of the exhaust gas before passing through the selective reduction catalyst 15 (the exhaust gas temperature measured by the inlet temperature measuring unit 16) and the heat balance of the carrier of the
(ρcAcCpc)×(dTc/dt) = −h(Tc−Tg) …(1)
数式(1)において、ρc:選択還元型触媒15の担体密度、Ac:選択還元型触媒15の伝熱面積、Cpc:選択還元型触媒15の担体比熱、Tc:選択還元型触媒15の担体温度、Tg:選択還元型触媒15の入口側の排気温度、h:伝熱係数である。このうち、ρc,Ac,Cpc,hは、いずれも定数である。選択還元型触媒15の担体温度(Tc)は、通気路14aの出口近傍の排気温度として、出口温度測定部17により測定される変数である。選択還元型触媒15の入口側の排気温度(Tg)は、通気路14aの入口近傍の排気温度として、入口温度測定部16により測定される変数である。
(Ρ c A c C pc) × (dT c / dt) = -h (T c -T g) ... (1)
In the formula (1), ρ c : carrier density of the
そして、推定した始動時発熱量が所定値(以下、劣化指標値という)以下であれば、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15が劣化しているものと推定する。
If the estimated heating value at start-up is equal to or less than a predetermined value (hereinafter, referred to as a deterioration index value), the
図5には、選択還元型触媒15の自然水分吸着量と、選択還元型触媒15の始動時発熱量との関係を示す。図5に示す実線は、選択還元型触媒15が新品時の自然水分吸着量と始動時発熱量の関係、破線は、選択還元型触媒15が劣化した状態の前記両者の関係をそれぞれ示す。図5に示すように、選択還元型触媒15は、自然水分吸着量の値と始動時発熱量の値が反比例している。新品時と比べた場合、劣化した選択還元型触媒15は、自然水分吸着量に関わらず、自然水分吸着量に対応する始動時発熱量が小さい。すなわち、新品時の選択還元型触媒15は、NOxの還元反応を活性化させる一方で、排気中の水分を活発に吸着させるので発熱量も大きくなる。これに対し、劣化した選択還元型触媒15は、NOxの還元反応の活性化にあまり寄与しなくなるとともに、排気中の水分をあまり吸着させなくなるので発熱量が小さくなる。
FIG. 5 shows the relationship between the amount of natural moisture adsorbed by the
したがって、選択還元型触媒15の劣化指標値は、新品時の始動時発熱量より小さな所定値(図5に示す破線上の値)に設定されている。劣化推定部10eは、図5に示すテーブルを参照し、選択還元型触媒15の自然水分吸着量に対応する始動時発熱量を推定する。これにより、劣化推定部10eは、推定した始動時発熱量が、対応する自然水分吸着量における劣化指標値以下であるかを判定する。なお、選択還元型触媒15の自然水分吸着量は、水分推定部10cにより推定されている。図5に示すテーブルは、制御装置10のメモリに格納され、劣化推定部10eによって適宜参照される。
Therefore, the deterioration index value of the
図6から図9には、本実施形態において、排気浄化装置1の制御装置10によって行われる制御(選択還元型触媒15の劣化推定)のフローを示す。以下、図6から図9に示すフローに従って、制御装置10による制御とその作用について説明する。
6 to 9 show a flow of control (deterioration estimation of the selective reduction catalyst 15) performed by the
図6に示すように、制御装置10は、選択還元型触媒15の劣化を推定するにあたって、劣化推定可否判定処理(S601)、劣化推定処理(S603)をそれぞれ行う。すなわち、劣化推定可否判定処理は、劣化推定処理に先んじて行われ、劣化推定処理は、劣化推定可否判定処理で劣化推定可能と判定された場合にのみ、行われる(S602)。例えば、制御装置10は、劣化推定可否判定処理で劣化推定可能と判定された場合、フラグ(以下、劣化推定可否判定フラグという)をONに設定する。そして、劣化推定可否判定フラグがONである場合にのみ、制御装置10は、劣化推定処理を行う。
As shown in FIG. 6, when estimating the deterioration of the
劣化推定可否判定処理は、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定するための処理である。劣化推定可否判定処理にあたってはまず、図7に示すように、選択還元型触媒15の水分吸着量を減少させる前処理を行う。前処理は、水分調整部10aが行う。前処理において、水分調整部10aは、選択還元型触媒15の水分吸着量を減少させる。このため、水分調整部10aは、エンジン2を水分蒸発モードで稼働させ、水分蒸発モードでのエンジン2の稼働が正常になされたか否かを判定する(S701)。判定結果は、劣化推定可否判定部10dに通知される。
The deterioration estimation availability determination process is a process for determining whether or not the deterioration of the
水分蒸発モードでのエンジン2の稼働が正常になされた場合、劣化推定可否判定部10dは、劣化推定可否判定フラグをONに設定する(S702)。この場合、選択還元型触媒15の水分吸着量は、基準吸着量(一例として、ほぼゼロ)以下まで減少されている。すなわち、選択還元型触媒15は、吸着されていた水分がほぼ完全に蒸発され、水分吸着量がほぼゼロの状態となっている。
When the operation of the engine 2 in the water evaporation mode is normally performed, the deterioration estimation
これに対し、水分蒸発モードでのエンジン2の稼働が正常になされなかった場合、劣化推定可否判定部10dは、劣化推定可否判定フラグをOFFに設定する(S703)。水分蒸発モードでのエンジン2の稼働が正常になされなかった場合としては、例えば排気温度を所定温度(一例として、150℃)以上に保った状態で、所定時間(一例として、10分間)以上、エンジン2を稼働させられなかった場合などが該当する。
On the other hand, when the operation of the engine 2 in the water evaporation mode is not performed normally, the deterioration estimation
なお、このような前処理は、劣化推定可否判定処理を行う条件(前提)として、エンジン2が始動される前後の少なくともいずれかで行われる。例えば、前回の車両の走行時(エンジン2の稼働時)にエンジン2を停止させる前に(つまり、前回エンジン稼働時の後処理として)、エンジン2を水分蒸発モードで稼働させればよい。ただし、エンジン2の停止は、自動で行われるアイドリングストップによるごく短時間の停止を除き、運転者の意思で行われる。このため、例えば車両の走行中、任意のタイミングでエンジン2を水分蒸発モードで稼働させてもよい。その後、出口温度測定部17により測定された排気温度が所定温度(一例として150℃)よりもわずかに低温に保たれた状態でエンジン2が停止されれば、選択還元型触媒15の水分吸着量は、基準吸着量以下まで減少されていると推定できる。
Note that such preprocessing is performed at least before or after the engine 2 is started as a condition (premise) for performing the deterioration estimation possibility determination processing. For example, the engine 2 may be operated in the moisture evaporation mode before the engine 2 is stopped during the previous traveling of the vehicle (when the engine 2 is operating) (that is, as a post-process when the engine was last operating). However, the stop of the engine 2 is performed by the driver's intention except for a very short stop due to the idling stop which is automatically performed. Therefore, for example, the engine 2 may be operated in the moisture evaporation mode at an arbitrary timing while the vehicle is running. Thereafter, if the engine 2 is stopped in a state where the exhaust gas temperature measured by the outlet
図10には、このようなエンジン2の稼働態様のタイムチャートの一例を示す。図10に示すように、エンジン2が始動された後、車速および排気温度はいずれも上昇する。一方、エンジン2の始動後、選択還元型触媒15の水分吸着量は減少していく。そして、車両の走行中、任意のタイミングでエンジン2が水分蒸発モードで稼働される。水分蒸発モードでは、車速および排気温度がいずれもほぼ一定に保たれる。水分蒸発モードでエンジン2が稼働されると、選択還元型触媒15の水分吸着量は、基準吸着量(一例として、ほぼゼロ)以下まで減少される。その後、車速がゼロとなるとともに、それに伴って排気温度が低下し、エンジン2が停止される。
FIG. 10 shows an example of a time chart of such an operation mode of the engine 2. As shown in FIG. 10, after the engine 2 is started, both the vehicle speed and the exhaust temperature increase. On the other hand, after the engine 2 is started, the amount of water adsorbed by the
この他、車両の前回の走行時にエンジン2を停止させた後、今回の走行時にエンジン2を再始動させた際、前処理を行う(エンジン2を水分蒸発モードで稼働させる)ことも可能である。 In addition, after the engine 2 is stopped during the previous traveling of the vehicle, when the engine 2 is restarted during the current traveling, it is also possible to perform a pre-process (operate the engine 2 in the moisture evaporation mode). .
すなわち、エンジン2が始動されてから停止されるまでの所定時間内に、水分調整部10aによって水分蒸発モードでエンジン2を稼働させ、選択還元型触媒15の水分吸着量を基準吸着量以下まで減少させればよい。
That is, within a predetermined time from when the engine 2 is started to when it is stopped, the engine 2 is operated in the water evaporation mode by the
前処理が行われた後、図8に示すように、制御装置10は劣化推定可否判定処理を行う。具体的には、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態となっているか否かを、劣化推定可否判定部10dが判定する。一例として、劣化推定可否判定部10dは、劣化推定可否判定フラグがONであるか否かを判定する(S801)。劣化推定可否判定フラグがONではない(OFFである)場合、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。
After the pre-processing is performed, as shown in FIG. 8, the
これに対し、劣化推定可否判定フラグがONである場合、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態であるものとして、以降の劣化推定可否判定処理を引き続き行う。この場合、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の温度を所定値(低温閾値;一例として、外気温)と比較する(S802)。選択還元型触媒15の温度は、エンジン2の排気温度として、出口温度測定部17により測定されている。出口温度測定部17は、測定した排気温度を劣化推定可否判定部10dに通知している。
On the other hand, when the deterioration estimation possibility determination flag is ON, the deterioration estimation
選択還元型触媒15の温度が所定値(低温閾値)を超えている場合、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。この場合、劣化推定可否判定部10dは、劣化推定可否判定フラグをOFFに設定する(S803)。
When the temperature of the
これに対し、選択還元型触媒15の温度が所定値(低温閾値)以下である場合、劣化推定可否判定部10dは、水分推定部10cに選択還元型触媒15の水分吸着量を推定させる(S804)。水分推定部10cは、エンジン2の停止時間に選択還元型触媒15が雰囲気(大気や排気)中から吸着させた水分量(自然水分吸着量)を推定する。エンジン2の停止時間は、直近のエンジン2の停止時刻から、その後のエンジン2の再始動時刻までの経過時間(ソーク時間)として、時間測定部10bにより算出されている。時間測定部10bは、算出したエンジン2の停止時間を水分推定部10cに通知している。水分推定部10cは、図3に示すテーブルを参照して、エンジン2の停止時間に対応する選択還元型触媒15の自然水分吸着量を推定する。
On the other hand, when the temperature of the
選択還元型触媒15の自然水分吸着量が推定されると、劣化推定可否判定部10dは、推定された自然水分吸着量を所定値(吸着量閾値)と比較する(S804)。これにより、劣化推定可否判定部10dは、劣化推定部10eで選択還元型触媒15の劣化を推定することが可能な最低限の発熱量を生じさせ得る水分量を吸着可能な状態にあるか否かを判定する。すなわち、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の水分吸着の余力が十分であるか否かを判定している。
When the natural water adsorption amount of the
選択還元型触媒15の自然水分吸着量が所定値(吸着量閾値)以上である場合、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態ではないものとして、以降の劣化推定可否判定処理、および劣化推定処理を行わない。この場合、劣化推定可否判定部10dは、劣化推定可否判定フラグをOFFに設定する(S803)。
When the natural moisture adsorption amount of the
これに対し、選択還元型触媒15の自然水分吸着量が所定値(吸着量閾値)未満である場合、劣化推定可否判定部10dは、選択還元型触媒15の劣化が推定可能な状態であるとして、劣化推定部10eに劣化推定処理を行わせる。この場合、劣化推定可否判定フラグは、ONに設定されたまま維持される。
On the other hand, when the natural moisture adsorption amount of the
選択還元型触媒15が劣化を推定可能な状態であると判定されると、図9に示すように、制御装置10は劣化推定処理を行う。具体的には、選択還元型触媒15が劣化しているか否かを、劣化推定部10eが判定する。なお、選択還元型触媒15が劣化を推定可能な状態であるか否かは、一例として、劣化推定可否判定フラグがONであるか否かにより判定する(図6のS602)。
When it is determined that the
劣化推定部10eは、選択還元型触媒15の自然水分吸着量に対応する劣化指標値を推定する(S901)。劣化指標値は、選択還元型触媒15が劣化している場合における自然水分吸収量に対する選択還元型触媒15の始動時発熱量である。始動時発熱量は、エンジン2の冷態始動時における選択還元型触媒15の発熱量である。選択還元型触媒15の自然水分吸着量は、水分推定部10cにより推定されている。水分推定部10cは、推定した自然水分吸着量を劣化推定部10eに通知している。劣化推定部10eは、図5に示すテーブルを参照して、選択還元型触媒15の自然水分吸着量に対応する劣化指標値を推定する。
The
また、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15の温度に対応する選択還元型触媒15の発熱量を推定する(S902)。選択還元型触媒15の温度は、エンジン2の排気温度として、出口温度測定部17により測定されている。出口温度測定部17は、測定した排気温度を劣化推定部10eに通知している。劣化推定部10eは、図4に示すテーブルを参照して、選択還元型触媒15の温度に対応する選択還元型触媒15の発熱量を推定する。
Further, the
劣化推定部10eは、選択還元型触媒15の発熱量を所定値(劣化指標値)と比較する(S903)。これにより、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15が劣化しているか否かを判定する。
The
選択還元型触媒15の発熱量が所定値(劣化指標値)を超えている場合、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15が劣化していないものとして、劣化推定処理を終了する。この場合、運転者に特段の注意喚起を促す必要はないが、例えば選択還元型触媒15が正常である(劣化していない)旨の表示灯の点灯などを行ってもよい。
If the calorific value of the
これに対し、選択還元型触媒15の発熱量が所定値(劣化指標値)以下である場合、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15が劣化しているものと推定する(S904)。この場合、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15が排気中のNOxの還元反応に有効に寄与していないものと判定する。
On the other hand, when the calorific value of the
したがって、劣化推定部10eは、選択還元型触媒15が劣化している旨の警告などを行い、運転者に注意喚起を促す。例えば、警告灯の点灯(点滅)、警告メッセージの表示、警告音の鳴動などの警告を発する。これにより、選択還元型触媒15の交換などの対応を迅速に行うことが可能となる。
Therefore, the
また、選択還元型触媒15が劣化している場合、排気中のNOxの還元反応の活性化にあまり寄与しなくなる。このため、選択還元型触媒15が劣化している状態で、新品時と同様に排気中に尿素水を噴射すると、NOxの還元反応に寄与しないアンモニアが排気通路3bから漏洩してしまうおそれがある。したがって、選択還元型触媒15が劣化している場合には、例えば尿素水インジェクタ18を制御し、排気中への尿素水の噴射量を適切に抑えることで、アンモニアの漏洩を防止することができる。
When the
このように、本実施形態の排気浄化装置1によれば、選択還元型触媒15の劣化推定処理を行う前に、劣化推定可否判定を行っている。このため、選択還元型触媒15が劣化を推定可能な状態となっているか否かを推定した上で、劣化推定可能な状態と推定された場合にのみ、選択還元型触媒15が劣化しているか否かを推定することができる。本実施形態では、エンジン2の停止時間に吸着された選択還元型触媒15の自然水分吸着量に基づいて、選択還元型触媒15が劣化しているか否かを推定している。具体的には、自然水分吸着量がほぼゼロの状態から水分吸着した選択還元型触媒15の発熱量に基づいて、劣化を推定することができる。自然水分吸着量がほぼゼロの状態からの水分吸着による発熱量は、その時点における選択還元型触媒15が有するNOxの還元反応の活性化能力に相当する。したがって、選択還元型触媒15の劣化を適正に推定することができ、推定の精度を高めることができる。
As described above, according to the exhaust emission control device 1 of the present embodiment, the deterioration estimation availability determination is performed before performing the deterioration estimation processing of the
また、本実施形態では、選択還元型触媒15の劣化を推定するために、NOxセンサなどのNOx濃度測定部を必要としない。したがって、排気通路3bにおける選択還元型触媒15の下流側にNOxセンサなどを増設する必要がない。このため、低コストかつ簡易に、選択還元型触媒15の劣化を推定することができる。なお、NOx濃度測定部1dは、尿素水インジェクタ18から排気中に噴射される尿素水の噴射量を調整するために用いられており、選択還元型触媒15の劣化を推定するためのものではない。
Further, in the present embodiment, a NOx concentration measurement unit such as a NOx sensor is not required to estimate the deterioration of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described. However, the above-described embodiments have been presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. Such a novel embodiment can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
1…排気浄化装置、1a…第1の浄化装置、1b…第2の浄化装置、1c…還元剤添加装置、1d…NOx濃度測定部、2…内燃機関(エンジン)、3b…排気通路、10…制御装置、10a…水分調整部、10b…時間測定部、10c…水分推定部、10d…劣化推定可否判定部、10e…劣化推定部、14…本体部、14a…通気路、15…選択還元型触媒、16…第1の温度センサ(入口温度測定部)、17…第2の温度センサ(出口温度測定部)、18…尿素水噴射ノズル(尿素水インジェクタ)、19…尿素水タンク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas purification device, 1a ... First purification device, 1b ... Second purification device, 1c ... Reducing agent addition device, 1d ... NOx concentration measurement part, 2 ... Internal combustion engine (engine), 3b ... Exhaust passage, 10 ... control device, 10a ... moisture adjusting unit, 10b ... time measuring unit, 10c ... moisture estimating unit, 10d ... deterioration estimation availability determination unit, 10e ... deterioration estimating unit, 14 ... body unit, 14a ... air passage, 15 ... selective reduction Type catalyst, 16: first temperature sensor (inlet temperature measuring unit), 17: second temperature sensor (outlet temperature measuring unit), 18: urea water injection nozzle (urea water injector), 19: urea water tank.
Claims (4)
前記排気通路における前記選択還元型触媒の上流側で排気に還元剤を添加する還元剤添加部と、
前記内燃機関を始動させた際に、前記選択還元型触媒の上昇温度に基づいて前記選択還元型触媒の劣化を推定する劣化推定部と、
前記内燃機関が停止された後、再始動されるまでの時間を測定する時間測定部と、
前記時間測定部により測定された測定時間に基づいて、前記内燃機関が停止している間に前記選択還元型触媒に吸着される水分吸着量を推定する水分推定部と、
前記水分推定部により推定された前記選択還元型触媒の水分吸着量に基づいて、前記内燃機関の始動時に前記選択還元型触媒の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する劣化推定可否判定部と、を備え、
前記劣化推定部は、
前記劣化推定可否判定部の判定結果に基づいて、前記選択還元型触媒の劣化推定を実行する
ことを特徴とする排気浄化装置。 A selective reduction catalyst arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine,
A reducing agent addition unit that adds a reducing agent to exhaust gas on the upstream side of the selective reduction catalyst in the exhaust passage;
When the internal combustion engine is started, a deterioration estimating unit that estimates deterioration of the selective reduction catalyst based on a temperature increase of the selective reduction catalyst,
After the internal combustion engine has been stopped, a time measurement unit that measures the time until the restart,
Based on the measurement time measured by the time measurement unit, a moisture estimating unit that estimates the amount of moisture adsorbed on the selective reduction catalyst while the internal combustion engine is stopped,
Deterioration estimation based on the moisture adsorption amount of the selective reduction catalyst estimated by the moisture estimator to determine whether deterioration of the selective reduction catalyst is in a state where estimation of the selective reduction catalyst can be estimated at the start of the internal combustion engine. A determination unit;
The deterioration estimating unit,
An exhaust emission control device, wherein deterioration estimation of the selective reduction catalyst is performed based on a result of the determination by the deterioration estimation possibility determination section.
前記劣化推定可否判定部は、前記内燃機関が停止されるまでの所定時間内に前記水分調整部により前記選択還元型触媒の水分吸着量が減少された場合に、前記選択還元型触媒の劣化が推定可能な状態であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置。 A moisture adjusting unit configured to increase the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage so as to reduce the amount of moisture adsorbed by the selective reduction catalyst,
The deterioration estimation availability determination unit is configured to reduce the deterioration of the selective reduction catalyst when the moisture adjustment unit reduces the amount of water adsorbed on the selective reduction catalyst within a predetermined time until the internal combustion engine is stopped. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether the state is an estimable state.
ことを特徴とする請求項2に記載の排気浄化装置。 The exhaust purification device according to claim 2, wherein the moisture adjustment unit operates the internal combustion engine continuously for a predetermined time or more to maintain the exhaust gas temperature at or above a predetermined temperature.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の排気浄化装置。 The said deterioration estimation possibility determination part determines that the deterioration estimation of the said selective reduction type catalyst is possible, when the estimated water adsorption amount is less than a predetermined value. The Claims 1 to 3 characterized by the above-mentioned. 2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1.
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