WO2011125421A1 - 内燃機関の排気浄化制御システム - Google Patents

内燃機関の排気浄化制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2011125421A1
WO2011125421A1 PCT/JP2011/055896 JP2011055896W WO2011125421A1 WO 2011125421 A1 WO2011125421 A1 WO 2011125421A1 JP 2011055896 W JP2011055896 W JP 2011055896W WO 2011125421 A1 WO2011125421 A1 WO 2011125421A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
amount
reactant
control system
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/055896
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朝幸 伊藤
達夫 益子
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by いすゞ自動車株式会社 filed Critical いすゞ自動車株式会社
Publication of WO2011125421A1 publication Critical patent/WO2011125421A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0412—Methods of control or diagnosing using pre-calibrated maps, tables or charts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1622—Catalyst reducing agent absorption capacity or consumption amount
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification control system for an internal combustion engine.
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • urea water which is a liquid reducing agent (reactant)
  • urea is hydrolyzed by the heat of exhaust gas to generate ammonia.
  • NOx is reduced and purified.
  • the above-described exhaust purification control system calculates the consumption amount of ammonia from the NOx purification rate, calculates the value obtained by subtracting the consumption amount from the supply amount of ammonia as the adsorption amount, and supplies the supply amount so that this adsorption amount becomes the target adsorption amount (The target adsorption amount control based on the integrated value is also referred to as integrated value control in this way).
  • the target adsorption amount is determined from, for example, a saturated adsorption amount curve that is a function of temperature.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and can eliminate the deterioration of the purification rate caused by the deviation from the true value, which is a problem of the integrated value control, and can be reset.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification control system for an internal combustion engine that can eliminate the above problem.
  • the present invention provides a catalyst for purifying exhaust gas provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a reactant supply for supplying a reactant necessary for the reaction of the catalyst upstream of the catalyst.
  • an exhaust gas purification control system for an internal combustion engine comprising a device and a control device for controlling the amount of reactant supplied by the reactant supply device
  • the control device calculates a basic reactant supply amount from the operating state of the internal combustion engine A step of calculating a correction amount for the basic reactant supply amount from the amount of change in the operating state of the internal combustion engine, and a step of calculating a target reactant supply amount from the basic reactant supply amount and the correction amount It is comprised so that may be performed.
  • the catalyst is an SCR catalyst that purifies NOx in exhaust gas, and the reactant is urea water.
  • the operating condition of the internal combustion engine is preferably the engine speed and the accelerator opening.
  • the present invention it is possible to eliminate the deterioration of the purification rate due to the deviation from the true value, which is a problem of the integrated value control, and to save the trouble of resetting.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an exhaust gas purification control system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. It is a graph which shows the relationship between the accelerator opening at the time of load constant, and exhaust temperature. It is a graph which shows the relationship between the engine speed at the time of accelerator opening constant, and exhaust temperature. It is a flowchart which shows the process of the control performed by a control apparatus.
  • reference numeral 1 denotes an internal combustion engine for automobiles, for example, a diesel engine
  • reference numeral 25 denotes an exhaust gas purification control system for the engine 1.
  • the engine 1 has an engine body 2 including a plurality of cylinders, pistons, cylinder blocks, a crankshaft, and the like.
  • the engine body 2 is provided with an intake manifold 3 and an exhaust manifold 4.
  • the intake manifold 3 forms a downstream end portion of an intake passage (intake pipe) 5 through which intake air flows.
  • the exhaust manifold 4 forms an upstream end portion of an exhaust passage (exhaust pipe) 6 through which exhaust gas flows.
  • the engine body 2 is provided with an EGR device 7 for returning a part of the exhaust gas, that is, EGR gas to the intake side.
  • the EGR device 7 includes an EGR passage 8 for returning a part of exhaust gas in the exhaust passage 6 (particularly in the exhaust manifold 4) to the intake passage 5 (particularly in the intake manifold 3), and the EGR passage 8
  • An EGR cooler 9 that cools the flowing EGR gas, and an EGR valve 10 that is provided on the downstream side of the EGR passage 8 and adjusts the flow rate of the EGR gas are provided.
  • an NOx reduction SCR device (also referred to as an SCR unit) 11, which is one of exhaust gas purification devices, is connected.
  • a liquid reducing agent supply device (reactant supply device) 30 for supplying urea water 12 as a liquid reducing agent (reactant) to the SCR catalyst 13 of the SCR device 11 is provided upstream of the SCR device 11 (upstream of the exhaust gas).
  • a jet nozzle 14 is provided.
  • the reactant supply device 30 includes a urea water storage tank 16 that stores urea water, and an injection nozzle that injects urea water 12 supplied from the urea water storage tank 16 through the urea water supply pipe 15 into the exhaust passage 6. 14 mainly.
  • the urea water storage tank 16 is configured to pump the urea water 12 to the injection nozzle 14 via the urea water supply pipe 15.
  • the SCR device 11 includes an SCR catalyst 13, a cylindrical container 17 containing the SCR catalyst 13, a funnel-shaped exhaust gas inlet member 17a connected to the front end and the rear end of the container 17, and an exhaust gas outlet. It is mainly composed of the member 17b.
  • the engine body 2 is provided with an engine speed sensor 18 for detecting the engine speed.
  • the accelerator for controlling the engine speed is provided with an accelerator opening sensor 19 for detecting the accelerator opening.
  • the intake passage 5 is provided with a flow rate sensor 20 for detecting the intake flow rate.
  • NOx sensors 21 and 22 are provided on the upstream side and the downstream side of the SCR device 11. Further, an exhaust temperature sensor 23 for detecting the exhaust temperature is provided on the downstream side of the SCR device 11.
  • the exhaust purification control system 25 includes a control device 24 that controls the supply amount of the urea water 12 based on the operating state of the engine 1, that is, controls the injection amount of the urea water 12 from the injection nozzle 14.
  • the operating status of the engine 1 of the present embodiment can be obtained from, for example, the engine speed and the accelerator opening.
  • the control device 24 reads the accelerator opening through the accelerator opening sensor 19 and reads the engine speed through the engine speed sensor 18 (first step) S1, and opens the accelerator.
  • Step (second step) S2 for calculating the basic urea water injection amount (basic reactant injection amount) Ub from the engine speed and the engine speed, and the change amount of the operating state, for example, the change amount A of the accelerator opening and the change of the engine speed A step of reading the amount R (third step) S3, and a correction amount Nc that is an adsorption amount and desorption amount of ammonia with respect to the basic urea water injection amount Ub is calculated from the accelerator opening change amount A and the engine speed change amount R.
  • Step (fourth step) S4 to be performed, and step (fifth step) S5 for calculating the target urea water injection amount from the basic urea water injection amount Ub and the correction amount Nc are executed. It is configured. Thereby, the urea water of the target urea water injection amount is injected and supplied from the injection nozzle 14 (sixth step S6).
  • the basic urea water injection amount Ub (mg) is determined by the control device 24 calculating the NOx emission amount from the accelerator opening and the engine speed and obtaining the required urea water injection amount.
  • This basic urea water injection amount Ub is corrected by estimating the amount of ammonia adsorbed / desorbed from the catalyst according to the amount of change (change rate) per unit time of the accelerator opening and the engine speed.
  • the correction amount Nc (mg) based on the change amount (change rate) R
  • the correction amount Nc can also be roughly calculated by the following arithmetic expression.
  • “approximately” means that even if the amount of change is the same, there are various base values, and strictly speaking, the Nc value cannot be determined uniquely. Therefore, the best calibration can be performed with some change patterns. Losing means ignoring and determining the value in the greatest common divisor. That is, “approximately” means that the change amount A and the change amount R are respectively multiplied by the correction coefficient, and these are simply added and determined.
  • Nc C0 + C1 ⁇ A + C2 ⁇ R
  • a correction amount Nc that increases or decreases with respect to the basic urea water injection amount Ub is calculated from this arithmetic expression.
  • C0 is an initial value
  • C1 is a positive (C1> 0) correction coefficient
  • C2 is a negative (C2 ⁇ 0) correction coefficient.
  • the correction amount Nc (mg) increases the desorption amount when the accelerator opening is increased with respect to the initial value C0, and conversely increases when the engine speed increases with the accelerator opening being constant. From the relationship, correction can be made with the values of C1 ⁇ A and C2 ⁇ R, whereby the correction amount Nc can be easily obtained.
  • the relationship between the accelerator opening and the exhaust temperature when the load is constant is as shown in FIG. 2.
  • the relationship between the engine speed and the exhaust temperature when the accelerator opening is constant is as shown in FIG. 3, and the exhaust temperature decreases as the engine speed increases, thereby reducing the amount of ammonia desorbed.
  • the amount of NOx generated increases exponentially. The combustion temperature and the exhaust temperature are equal. Therefore, in order to accurately grasp the NOx emission amount, not only the engine speed but also the accelerator opening degree is detected as the engine operating state, thereby accurately grasping the NOx emission amount. Can do.
  • the exhaust purification control system 25 of the present embodiment includes a step S2 in which the control device 24 calculates the basic reactant injection amount Ub from the operating state of the engine 1 such as the accelerator opening and the engine speed, and the operating state of the engine 1 such as the accelerator.
  • an accurate target urea water injection amount of urea water can be supplied to the SCR catalyst 13, and the purification rate can be improved even in a transient operating state. Further, according to the exhaust purification control system 25 of the present embodiment, it is possible to eliminate the deterioration of the purification rate due to the deviation from the true value, which is a problem of the conventional integrated value control, and to save the trouble of resetting. it can.
  • the correction amount may be calculated by creating a three-dimensional map from an experiment instead of an arithmetic expression.
  • An exhaust gas purification device other than the SCR catalyst 13 such as a DOC (diesel oxidation catalyst) may be provided in the exhaust passage 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

　積算値制御の問題点である真値とのずれに起因する浄化率の悪化をなくすことができると共に、リセットを行う手間を省くことができる内燃機関の排気浄化制御システムを提供する。　内燃機関１の排気通路６に設けられ排気ガスを浄化する触媒１３と、触媒１３よりも上流側に触媒１３の反応に必要な反応剤１２を供給する反応剤供給装置３０と、反応剤供給装置による反応剤の供給量を制御する制御装置２４とを備えた内燃機関の排気浄化制御システム２５において、制御装置２４が、内燃機関の運転状況から基本反応剤供給量を算出する工程Ｓ２と、内燃機関の運転状況から基本反応剤供給量に対する補正量Ｎｃを算出する工程Ｓ４と、基本反応剤供給量および補正量から目標反応剤供給量を算出する工程Ｓ５とを実行するように構成されている。

Description

内燃機関の排気浄化制御システム
　本発明は、内燃機関の排気浄化制御システムに関する。
　車両に搭載される内燃機関、例えばディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化する排気浄化制御システムの一つとして、ＳＣＲ（選択式触媒還元）システムが開発されている。このＳＣＲシステムは、液体還元剤（反応剤）である例えば尿素水をＳＣＲ触媒の上流に噴射して供給し、排気ガスの熱で尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元して浄化するものである。
　その浄化の際に、ＳＣＲ触媒には一部のアンモニアが吸着し、この吸着したアンモニアがＳＣＲ触媒上でＮＯｘを高反応に還元することができる。そこで、浄化率を向上させるために、アンモニアの吸着量を制御するようにした排気浄化制御システム（触媒の作動方法およびその方法を実施する装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　上述の排気浄化制御システムは、ＮＯｘ浄化率からアンモニアの消費量を求め、アンモニアの供給量から消費量を差し引いた値を吸着量として算出し、この吸着量が目標吸着量になるように供給量を制御するものである（このように積算値による目標吸着量制御を積算値制御ともいう）。目標吸着量は、例えば温度の関数である飽和吸着量曲線から決定される。
特開２００６－１７１１５号公報
　しかしながら、上述の排気浄化制御システムにおいては、各パラメータを積算した値で制御しているため、誤差も積算され、真値とのずれが拡大しやすい。このような現象は、例えば上り坂走行時等の過渡的運転状況において発生しやすい。このため、上述の排気浄化制御システムでは、アンモニアの供給不足（不足配量）による浄化率の低下やアンモニアの供給過多（過剰配量）によるアンモニアスリップが起きやすく、浄化率が低下する可能性がある。このような現象を解消するには、尿素水の無噴射状態を一定時間設定するなどしてリセットを行う必要があり、手間がかかると共に、頻繁にリセットは行えないため、真値とのずれをなくすことは困難である。
　本発明は、上述のような事情を考慮してなされたものであり、積算値制御の問題点である真値とのずれに起因する浄化率の悪化をなくすことができると共に、リセットを行う手間を省くことができる内燃機関の排気浄化制御システムを提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ排気ガスを浄化する触媒と、該触媒よりも上流側に前記触媒の反応に必要な反応剤を供給する反応剤供給装置と、該反応剤供給装置による反応剤の供給量を制御する制御装置とを備えた内燃機関の排気浄化制御システムにおいて、前記制御装置が、内燃機関の運転状況から基本反応剤供給量を算出する工程と、前記内燃機関の運転状況の変化量から前記基本反応剤供給量に対する補正量を算出する工程と、前記基本反応剤供給量および前記補正量から目標反応剤供給量を算出する工程とを実行するように構成されていることを特徴とする。
　前記触媒が排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒であり、前記反応剤が尿素水であることが好ましい。
　前記内燃機関の運転状況が、エンジン回転数およびアクセル開度であることが好ましい。
　本発明によれば、積算値制御の問題点である真値とのずれに起因する浄化率の悪化をなくし、リセットを行う手間を省くことができる。
本発明の実施形態に係る内燃機関の排気浄化制御システムの一例を概略的に示す図である。 負荷一定時のアクセル開度と排気温度の関係を示すグラフである。 アクセル開度一定時のエンジン回転数と排気温度の関係を示すグラフである。 制御装置により行われる制御の工程を示すフローチャートである。
　以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
　本実施形態に係る内燃機関の排気浄化制御システムの一例を示す図１において、１は自動車用の内燃機関例えばディーゼルエンジンであり、２５はこのエンジン１の排気浄化制御システムである。このエンジン１は、複数のシリンダ、ピストン、シリンダブロックおよびクランクシャフト等を含むエンジン本体２を有し、このエンジン本体２には吸気マニホールド３および排気マニホールド４が設けられている。吸気マニホールド３は、吸気が流れる吸気通路（吸気管）５の下流端部を形成している。同様に排気マニホールド４は、排気ガスが流れる排気通路（排気管）６の上流端部を形成している。
　エンジン本体２には、排気ガスの一部すなわちＥＧＲガスを吸気側に還流するためのＥＧＲ装置７が設けられている。このＥＧＲ装置７は、排気通路６内（特に排気マニホールド４内）の排気ガスの一部を吸気通路５内（特に吸気マニホールド３内）に還流させるためのＥＧＲ通路８と、このＥＧＲ通路８を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ９と、ＥＧＲ通路８の下流側に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁１０とを備えている。
　排気通路６の途中には排気ガス浄化装置の一つであるＮＯｘ還元用のＳＣＲ装置（ＳＣＲユニットともいう。）１１が接続されている。また、ＳＣＲ装置１１の上流（排気ガス上流）には液体還元剤（反応剤）である尿素水１２をＳＣＲ装置１１のＳＣＲ触媒１３に供給する液体還元剤供給装置（反応剤供給装置）３０を構成する噴射ノズル１４が設けられている。
　反応剤供給装置３０は、尿素水を貯蔵した尿素水貯蔵タンク１６と、この尿素水貯蔵タンク１６から尿素水供給パイプ１５を介して供給される尿素水１２を排気通路６内に噴射する噴射ノズル１４とから主に構成されている。尿素水貯蔵タンク１６は、尿素水１２を尿素水供給パイプ１５を介して噴射ノズル１４に圧送するように構成されている。
　ＳＣＲ装置１１は、ＳＣＲ触媒１３と、このＳＣＲ触媒１３を収容した円筒状の容器１７と、この容器１７の前端部と後端部に接続された漏斗状の排気ガス入口部材１７ａと排気ガス出口部材１７ｂから主に構成されている。
　エンジン本体２にはエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１８が設けられている。エンジン回転数を制御するアクセルにはアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１９が設けられている。吸気通路５には吸気流量を検出する流量センサ２０が設けられている。排気通路６にはＳＣＲ装置１１の上流側と下流側にＮＯｘセンサ２１，２２が設けられている。また、ＳＣＲ装置１１の下流側には排気温度を検出する排気温度センサ２３が設けられている。
　排気浄化制御システム２５は、エンジン１の運転状況に基いて尿素水１２の供給量を制御する、すなわち噴射ノズル１４からの尿素水１２の噴射量を制御する制御装置２４を備えている。本実施形態のエンジン１の運転状況は、例えばエンジン回転数およびアクセル開度から求めることができる。制御装置２４は、図４に示すように、アクセル開度センサ１９を介してアクセル開度を、エンジン回転数センサ１８を介してエンジン回転数を読み込む工程（第１ステップ）Ｓ１と、これらアクセル開度およびエンジン回転数から基本尿素水噴射量（基本反応剤噴射量）Ｕｂを算出する工程（第２ステップ）Ｓ２と、運転状況の変化量例えばアクセル開度の変化量Ａおよびエンジン回転数の変化量Ｒを読み込む工程（第３ステップ）Ｓ３と、これらアクセル開度変化量Ａおよびエンジン回転数変化量Ｒから基本尿素水噴射量Ｕｂに対するアンモニアの吸着量、脱離量である補正量Ｎｃを算出する工程（第４ステップ）Ｓ４と、基本尿素水噴射量Ｕｂおよび補正量Ｎｃから目標尿素水噴射量を算出する工程（第５ステップ）Ｓ５とを実行するように構成されている。これにより、目標尿素水噴射量の尿素水が噴射ノズル１４から噴射供給される（第６ステップＳ６）。
　基本尿素水噴射量Ｕｂ（ｍｇ）は、制御装置２４がアクセル開度とエンジン回転数からＮＯｘ排出量を算出し、必要尿素水噴射量を求めて決定する。この基本尿素水噴射量Ｕｂは、アクセル開度およびエンジン回転数の単位時間当たりの変化量（変化率）に応じて触媒へのアンモニア吸着・脱離量を推定して補正する。
　すなわち、第３ステップＳ３および第４ステップＳ４においては、アクセル開度の単位時間（ｔ[ｍｓ]）当たりの変化量（変化率）Ａおよびこれに伴うエンジン回転数の単位時間（ｔ[ｍｓ]）当たりの変化量（変化率）Ｒに基いて補正量Ｎｃ（ｍｇ）を求める。この場合、補正量Ｎｃは、下記の演算式により概算的に求めることもできる。ここで、「概算的に」とは、変化量が同値でも、ベース値は色々考えられ、厳密には一義的にＮｃ値は決められないので、一部の変化パターンで最良のキャリブレーションができなくなるのは無視して最大公約数的に値を決めることをいう。すなわち、「概算的に」とは、変化量Ａと変化量Ｒにそれぞれ補正係数を乗じ、これらを単純に足し合わせて決定することである。
　単純に比例として考えて、Ｎｃ＝Ｃ０＋Ｃ１×Ａ＋Ｃ２×Ｒとし、この演算式から基本尿素水噴射量Ｕｂに対し増量もしくは減量する補正量Ｎｃを算出する。ここで、Ｃ０は初期値、Ｃ１は正（Ｃ１＞０）の補正係数、Ｃ２は負（Ｃ２＜０）の補正係数である。触媒に吸着されるアンモニアの初期値Ｃ０は、初期は製造時の吸着量が０であると考えて、最初に尿素水を噴射する際の目標吸着量を決定する。そして、初期値Ｃ０は、走行距離の増加に伴い例えばマイナスに増加させて、Ｃ０＝０ｍｇにする。次に、補正量Ｎｃ（ｍｇ）は、初期値Ｃ０に対してアクセル開度を増量した時には、脱離量を多く、逆にアクセル開度一定でエンジン回転数が増加したときには吸着量が多くなる関係から、Ｃ１×ＡとＣ２×Ｒの値で補正することができ、これにより、容易に補正量Ｎｃを求めることができる。
　すなわち、負荷一定時のアクセル開度と排気温度の関係は、図２に示す通りであり、アクセル開度の上昇に伴って排気温度が上昇し、これによりアンモニアの脱離量も多くなる。一方、アクセル開度一定時のエンジン回転数と排気温度の関係は、図３に示す通りであり、エンジン回転数の上昇に伴って排気温度が低下し、これによりアンモニアの脱離量が低下する。また、燃焼温度が高くなるとＮＯｘの発生量は指数関数的に増加する。なお、燃焼温度と排気温度は等しい。そこで、ＮＯｘの排出量を正確に把握するために、エンジンの運転状況として、エンジン回転数だけでなく、アクセル開度も検出するようにしており、これによりＮＯｘの排出量を正確に把握することができる。
　本実施形態の排気浄化制御システム２５は、制御装置２４が、エンジン１の運転状況例えばアクセル開度およびエンジン回転数から基本反応剤噴射量Ｕｂを算出する工程Ｓ２と、エンジン１の運転状況例えばアクセル開度およびエンジン回転数のそれぞれの単位時間当たりの変化量から基本反応剤噴射量Ｕｂに対する補正量Ｎｃを算出する工程Ｓ４と、基本反応剤噴射量Ｕｂおよび補正量Ｎｃから目標尿素水噴射量を算出する工程Ｓ５とを実行するように構成されている。そのため、本実施形態の排気浄化制御システム２５によれば、正確な目標尿素水噴射量の尿素水をＳＣＲ触媒１３に供給することができ、過渡的運転状況でも浄化率の向上が図られる。また、本実施形態の排気浄化制御システム２５によれば、従来の積算値制御の問題点である真値とのずれによる浄化率の悪化をなくすことができると共に、リセットを行う手間を省くことができる。
　以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、補正量は、演算式の代わりに、実験から三次元マップを作成して算出する方法であってもよい。排気通路６にはＳＣＲ触媒１３以外の他の排ガス浄化装置例えばＤＯＣ（ディーゼル用酸化触媒）等も設けられていてもよい。
１　エンジン（内燃機関）
６　排気通路
１２　尿素水（反応剤）
１３　ＳＣＲ触媒（触媒）
２４　制御装置
２５　排気浄化制御システム
３０　液体還元剤供給装置（反応剤供給装置）

Claims (3)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられ排気ガスを浄化する触媒と、該触媒よりも上流側に前記触媒の反応に必要な反応剤を供給する反応剤供給装置と、該反応剤供給装置による反応剤の供給量を制御する制御装置とを備えた内燃機関の排気浄化制御システムにおいて、前記制御装置が、内燃機関の運転状況から基本反応剤供給量を算出する工程と、前記内燃機関の運転状況の変化量から前記基本反応剤供給量に対する補正量を算出する工程と、前記基本反応剤供給量および前記補正量から目標反応剤供給量を算出する工程とを実行するように構成されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化制御システム。
  2. 　前記触媒が排気ガス中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒であり、前記反応剤が尿素水であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化制御システム。
  3. 　前記内燃機関の運転状況が、エンジン回転数およびアクセル開度であることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排気浄化制御システム。
PCT/JP2011/055896 2010-03-31 2011-03-14 内燃機関の排気浄化制御システム WO2011125421A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-083041 2010-03-31
JP2010083041A JP5655348B2 (ja) 2010-03-31 2010-03-31 内燃機関の排気浄化制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011125421A1 true WO2011125421A1 (ja) 2011-10-13

Family

ID=44762382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/055896 WO2011125421A1 (ja) 2010-03-31 2011-03-14 内燃機関の排気浄化制御システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5655348B2 (ja)
WO (1) WO2011125421A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5699922B2 (ja) * 2011-12-12 2015-04-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2022137751A (ja) * 2021-03-09 2022-09-22 株式会社小松製作所 制御装置、制御方法および排気浄化システム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004156614A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Ford Global Technologies Llc エンジンの排気後処理システム及びその方法
JP2004156615A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Ford Global Technologies Llc 内燃機関の排気後処理システム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4677837B2 (ja) * 2005-07-08 2011-04-27 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化システムの再生制御方法及び排気ガス浄化システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004156614A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Ford Global Technologies Llc エンジンの排気後処理システム及びその方法
JP2004156615A (ja) * 2002-11-06 2004-06-03 Ford Global Technologies Llc 内燃機関の排気後処理システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP5655348B2 (ja) 2015-01-21
JP2011214494A (ja) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9593611B2 (en) Exhaust gas control apparatus for internal combustion engine
JP5653618B2 (ja) 選択的触媒還元の制御
JP5627367B2 (ja) 排気浄化装置及び排気浄化装置の制御方法
US8596042B2 (en) System and method for selective catalytic reduction control
US8132403B2 (en) Method of estimating quantity of N2O produced in ammonia oxidation catalyst and exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP4661814B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
WO2014115303A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
WO2009024622A2 (en) System and method for selective catalytic reduction control
US20140260190A1 (en) Exhaust Aftertreatment Control System And Method For Maximizing Fuel Efficiency While Reducing Emissions
JP2003314256A (ja) 排気浄化装置
WO2014097391A1 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP5655349B2 (ja) 内燃機関の排気浄化制御システム
AU2014294733B2 (en) SCR exhaust emission control system and method therefore, for filling the urea reducing agent after returning to the tank
JP5560089B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5834906B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
WO2014097393A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5655348B2 (ja) 内燃機関の排気浄化制御システム
US9845718B2 (en) Exhaust emission control apparatus for on-board internal combustion engine, and method for exhaust emission control apparatus
JP2013181411A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6972878B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置
US10190461B2 (en) Exhaust gas control system for internal combustion engine and control method for internal combustion engine
JP5553630B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2016169655A (ja) 添加剤の残量検出装置
JP2018031356A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5751345B2 (ja) 内燃機関の添加剤供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11765323

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11765323

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1