JP7003503B2 - 内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法 - Google Patents
内燃機関の排気ガス浄化システム及び内燃機関の排気ガス浄化方法 Download PDFInfo
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Description
10 エンジン本体
11 排気通路
12 吸気通路
21 NOx触媒装置
22 尿素水噴射弁
23 尿素選択還元型触媒装置
30 制御装置
31 第1排気ガス温度センサ
32 第2排気ガス温度センサ
33 第1NOx濃度センサ
34 第2NOx濃度センサ
35 第3NOx濃度センサ
36 第1λセンサ(第1空燃比センサ)
37 第2λセンサ(第2空燃比センサ)
38 MAFセンサ(吸気量センサ)
40 データ取得部
41 触媒温度取得部
41a 触媒温度検出部
41b 発熱量算出部
41c 触媒温度補正部
42 吸気量取得部
43 排気ガス状態取得部
50 データ算出部
51 空間速度算出部
52 還元剤相当量算出部
53 NOx吸着量算出部
54 NOx放出量算出部
55 還元剤供給量算出部
56 還元剤供給量補正部
60 再生用制御部
61 再生開始制御部
62 還元剤供給制御部
63 再生終了制御部
70 尿素水供給制御装置
71 尿素水量算出部
72 尿素水供給部
A 吸気
G 排気ガス
U 尿素水
Claims (10)
- 内燃機関の排気通路に上流側から順にNOx吸着機能を有するNOx触媒装置と尿素水を噴射する尿素水噴射弁と噴射された尿素水から生じたアンモニアによりNOxを還元する尿素選択還元型触媒装置とを備え、制御装置が前記NOx触媒装置のNOx吸着機能を回復するために還元剤を排気ガス中に供給する再生制御を行うとともに尿素水供給制御装置が前記尿素選択還元型触媒装置におけるNOx還元を制御するために前記尿素水噴射弁から尿素水を排気ガス中に供給する制御を行う構成であり、前記NOx触媒装置のNOx放出温度が前記尿素選択還元型触媒装置の活性化によりNOxを還元可能な温度の範囲内である内燃機関の排気ガス浄化システムにおいて、
前記制御装置はデータ取得部とデータ算出部と再生用制御部とを備え、
再生制御のリッチ空燃比制御の期間中に、
前記データ取得部が前記NOx触媒装置の触媒温度と、吸気量と、前記NOx触媒装置に流入する排気ガスの空燃比、一酸化炭素濃度、および、炭化水素濃度と、を取得し、
前記データ算出部が、前記データ取得部が取得した値に基づいて、前回に算出された還元剤供給量の還元剤が噴射された状態で前記NOx触媒装置に流入する排気ガスに含まれている一酸化炭素および炭化水素が前記NOx触媒装置で還元機能を発揮するときの量を還元剤の量に換算した還元剤相当量と、前記NOx触媒装置から放出されたNOxを還元可能な還元剤の量である放出用の還元剤供給量と、前記放出用の還元剤供給量から前記還元剤相当量を際し引いた補正量と、前記前回に算出された還元剤供給量を前記補正量で補正した還元剤供給量と、を算出し、
前記再生用制御部が前記データ算出部で算出された前記還元剤供給量に基づいて前記NOx触媒装置のNOx吸着機能を回復するために還元剤を排気ガス中に供給する構成であり、
前記尿素水供給制御装置は尿素水量算出部と尿素水供給部とを備え、
再生制御のリッチ空燃比制御の期間中に、
前記尿素水算出部が、前記データ算出部が算出した前記補正量に基づいて噴射尿素水量を算出し、
前記尿素水供給部が前記尿素水量算出部で算出された前記噴射尿素水量を前記尿素選択還元型触媒装置に流入する排気ガス中に噴射する構成であることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化システム。 - 前記データ取得部は、前記期間中に、前記吸気量と前記空燃比と前記一酸化炭素濃度と前記炭化水素濃度とから予め設定された発熱量データデータベースを参照して、前記NOx触媒装置における発熱量を算出し、前記NOx触媒装置の上流側の排気ガスの温度あるいは前記NOx触媒装置の温度を前記触媒温度として検出し、前記発熱量算出部で算出された発熱量を基に、検出した前記触媒温度を補正する構成である請求項1に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
- 前記データ算出部は、前記触媒温度、前記吸気量、および、前記NOx触媒装置の体積から前記NOx触媒装置を通過する排気ガスの空間速度を算出し、算出した前記空間速度から、予め設定された還元剤供給量データベースを参照して、前記放出用の還元剤供給量を算出する構成である請求項1又は2に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
- 前記データ算出部は、前記触媒温度、前記吸気量、および、前記NOx触媒装置の体積から前記NOx触媒装置を通過する排気ガスの空間速度と前記NOx触媒装置におけるNOx放出量とを算出し、算出された前記NOx放出量のNOxを還元するための暫定還元剤供給量を算出し、前記空間速度から予め設定されたNOx還元効率データベースを参照して、NOx還元効率を算出し、前記暫定還元剤供給量を前記NOx還元効率で割り算した値を前記放出用の還元剤供給量とする構成である請求項1又は2に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
- 前記データ算出部は、前記空間速度から予め設定されたNOx放出量データベースを参照して、前記NOx放出量を算出する構成である請求項3または4に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
- 前記データ算出部は、前記吸気量、前記空燃比、前記一酸化炭素濃度、および、前記炭化水素濃度の組み合わせから予め設定された還元剤相当量データベースを参照して、前記還元剤相当量を算出する構成である請求項1~5のいずれか1項に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
- 前記データ算出部は、前記吸気量および前記一酸化炭素濃度から算出した一酸化炭素量と前記吸気量および前記炭化水素濃度から算出した炭化水素量とから還元可能なNOxの量を算出し、このNOxの量を還元するのに必要な還元剤の量となる暫定還元剤相当量をNOx還元効率で補正して、前記還元剤相当量を算出する構成である請求項1~5のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
- 前記尿素水量算出部は、前記空燃比に基づいて前記NOx触媒装置で生成されるアンモニア量を算出し、前記補正量に基づいて算出した前記噴射尿素水量を前記アンモニア量に基づいて補正する構成である請求項1~6のいずれか1項に記載の内燃機関の排気ガス浄化システム。
- 内燃機関の排気通路に備えたNOx吸着機能を有するNOx触媒装置でNOxを浄化するとともに前記NOx触媒装置よりも下流側に備えられて尿素水噴射弁から噴射された尿素水から生じたアンモニアによりNOxを還元する尿素選択還元型触媒装置でNOxを浄化し、前記NOx触媒装置のNOx放出温度が前記尿素選択還元型触媒装置の活性化によりNOxを還元可能な温度の範囲内である内燃機関の排気ガス浄化方法において、
再生制御のリッチ空燃比制御の期間中に、
前記NOx触媒装置の触媒温度、吸気量、および、前記NOx触媒装置に流入する排気ガスの空燃比、一酸化炭素濃度、ならびに、炭化水素濃度、を取得するステップを行い、
次いで、取得した値に基づいて、前回に算出された還元剤供給量の還元剤が噴射された状態で前記NOx触媒装置に流入する排気ガスに含まれている一酸化炭素および炭化水素が前記NOx触媒装置で還元機能を発揮するときの量を還元剤の量に換算した還元剤相当量と、前記NOx触媒装置から放出されたNOxを還元可能な還元剤の量である放出用の還元剤供給量と、前記放出用の還元剤供給量から前記還元剤相当量を際し引いた補正量と、前記前回に算出された還元剤供給量を前記補正量で補正した還元剤供給量と、算出した前記補正量に基づいて噴射尿素水量と、を算出するステップを行い、
次いで、算出された前記還元剤供給量に基づいて前記NOx触媒装置のNOx吸着機能を回復するために還元剤を排気ガス中に供給するとともに、算出された前記噴射尿素水量を前記尿素選択還元型触媒装置に流入する排気ガス中に噴射するステップを行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化方法。 - リッチ空燃比制御において、前記NOx触媒装置の触媒温度が昇温しているときは、還元剤供給量を増加して空燃比を深くし、リッチ空燃比制御の後半で、NOx放出量が減少したら還元剤供給量を減少して空燃比を浅くする請求項9に記載の内燃機関の排気ガス浄化方法。
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