JP5553630B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より具体的には、還元剤の存在下において排気通路中のNOxを還元する選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly relates to an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine provided with a selective reduction catalyst for reducing NO x in the exhaust passage in the presence of a reducing agent.
従来、排気中のNOxを浄化する排気浄化装置の1つとして、還元剤を添加することで排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒を排気通路に設けた装置が提案されている。例えば、還元剤として尿素水を用いる尿素添加式の選択還元触媒では、添加された尿素を加水分解させてアンモニア(NH3)を生成し、このアンモニアにより排気中のNOxを選択的に還元する。 2. Description of the Related Art Conventionally, as one of exhaust purification apparatuses that purify NO x in exhaust gas, an apparatus has been proposed in which a selective reduction catalyst that selectively reduces NO x in exhaust gas by adding a reducing agent is provided in an exhaust passage. Yes. For example, in a urea addition type selective reduction catalyst using urea water as a reducing agent, the added urea is hydrolyzed to generate ammonia (NH 3 ), and NO x in the exhaust gas is selectively reduced by this ammonia. .
このような選択還元触媒では、還元剤の噴射量が最適な量よりも少ない場合には、NOxの還元に消費されるNH3が不足することでNOxの還元率が低下し、この最適な量よりも多い場合には、NOxの還元に余剰となったNH3が排出する。このため、選択還元触媒を備える排気浄化装置では、還元剤の噴射量を適切に制御することが重要となっている。 In such a selective reduction catalyst, if less than the injection amount is optimum amount of the reducing agent, the reduction rate of the NO x by NH 3 to be consumed in the reduction of the NO x is insufficient is lowered, the optimum When the amount is larger than the required amount, NH 3 that is excessive for the reduction of NO x is discharged. For this reason, it is important to appropriately control the injection amount of the reducing agent in the exhaust emission control device including the selective reduction catalyst.
特許文献1は、選択還元触媒を用いたディーゼルエンジンの排ガス浄化システムを開示する。この排ガス浄化システムは、エンジンが低負荷であるときに、還元剤に当たる尿素水の噴射を停止し、エンジンが中負荷から高負荷であるときに尿素水を噴射する。
しかし、低負荷運転時においても、触媒の温度を上げることにより、尿素水から生成されるNH3により排気中のNOxを選択的に還元することはできるが、特許文献1に記載の排ガス浄化システムはこれに対応していない。 However, even during low-load operation, it is possible to selectively reduce NO x in the exhaust by NH 3 generated from urea water by raising the temperature of the catalyst. The system does not support this.
また、低負荷運転時は、エンジンからのNOx排出量は少なく、特にアイドル運転時においては、排出されるNOx量を還元するために必要となる尿素水量は微量となり、尿素水インジェクタの噴射量精度以下の噴射量、すなわち制御不能な噴射量となってしまうという問題がある。 Furthermore, during low-load operation, NO x emissions from the engine is small, especially in idling operation, urea water required for reducing the amount of NO x being discharged becomes small amount, the injection of the urea water injector There is a problem that the injection amount is less than the amount accuracy, that is, the injection amount becomes uncontrollable.
そこで、本発明は、選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、低負荷運転時であっても必要に応じて供給(噴射)精度が保てる範囲で還元剤を供給して、排気中のNOxを選択的に還元することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an internal combustion engine exhaust gas purification apparatus equipped with a selective reduction catalyst, supplying a reducing agent within a range in which supply (injection) accuracy can be maintained as required even during low-load operation. The object is to selectively reduce NO x .
本発明は、内燃機関の排気浄化装置を提供する。その排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤であるNH3を捕捉すると共に、捕捉したNH3を用いて排気通路を流れるNOxを還元する選択還元触媒と、排気通路内の選択還元触媒の上流側に還元剤を供給する還元剤供給手段と、選択還元触媒内のNH3量を算出する手段と、算出されたNH3量と内燃機関の運転状態とに応じて、還元剤供給手段による還元剤の供給量を設定する還元剤供給量設定手段とを備え、還元剤供給量設定手段は、還元剤の供給量が供給精度を確保できる下限供給量以下になる場合に当該供給量をゼロに設定する。 The present invention provides an exhaust emission control device for an internal combustion engine. The exhaust purification device is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, captures NH 3 as a reducing agent, and uses the captured NH 3 to reduce NO x flowing through the exhaust passage, According to the reducing agent supply means for supplying the reducing agent to the upstream side of the selective reduction catalyst, means for calculating the amount of NH 3 in the selective reduction catalyst, the calculated amount of NH 3 and the operating state of the internal combustion engine, A reducing agent supply amount setting means for setting a reducing agent supply amount by the reducing agent supply means, and the reducing agent supply amount setting means is used when the reducing agent supply amount is equal to or lower than a lower limit supply amount that can ensure supply accuracy. The supply amount is set to zero.
本発明によれば、供給精度が保てない範囲での還元剤の供給を停止することができる。その結果、還元剤の供給量、しいては選択還元触媒内のNH3量を確実に把握することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to stop the supply of the reducing agent within a range where the supply accuracy cannot be maintained. As a result, it becomes possible to reliably grasp the amount of reducing agent supplied, and hence the amount of NH 3 in the selective reduction catalyst.
本発明の一形態によると、還元剤供給量設定手段は、算出されたNH3量が下限設定値以下になった場合に、還元剤の供給量を下限供給量以上の所定量に設定する。 According to one aspect of the present invention, the reducing agent supply amount setting means sets the reducing agent supply amount to a predetermined amount that is equal to or greater than the lower limit supply amount when the calculated NH 3 amount becomes equal to or lower than the lower limit set value.
本発明の一形態によれば、供給精度が保てる範囲で還元剤を供給しながら選択還元触媒内のNH3量を所定量(下限設定値)以上に保持することができる。その結果、還元剤の供給不足によるNOxの還元率の低下を防ぐことができる。 According to one aspect of the present invention, the amount of NH 3 in the selective reduction catalyst can be maintained at a predetermined amount (lower limit set value) or more while supplying the reducing agent within a range in which supply accuracy can be maintained. As a result, it is possible to prevent a reduction in the reduction rate of NO x due to insufficient supply of the reducing agent.
本発明の一形態によると、還元剤供給量設定手段は、内燃機関の回転数が所定値以下の場合に下限供給量以上の所定量を設定する。 According to one aspect of the present invention, the reducing agent supply amount setting means sets a predetermined amount equal to or greater than the lower limit supply amount when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined value.
本発明によれば、低負荷運転時であっても必要に応じて供給(噴射)精度が保てる範囲で還元剤を供給することができる。その結果、低負荷運転時であっても還元剤の供給不足によるNOxの還元率の低下を防ぐことができる。 According to the present invention, the reducing agent can be supplied within a range in which the supply (injection) accuracy can be maintained as required even during low-load operation. As a result, it is possible to prevent a reduction in NO x reduction rate due to insufficient supply of the reducing agent even during low-load operation.
本発明の一形態によると、還元剤供給量設定手段は、算出されたNH3量が上限設定値以上になった場合に還元剤の供給量をゼロに設定する。 According to one aspect of the present invention, the reducing agent supply amount setting means sets the reducing agent supply amount to zero when the calculated NH 3 amount becomes equal to or higher than the upper limit set value.
本発明によれば、還元触媒内のNH3量を所定範囲内で保持することができる。その結果、NOxの還元に余剰となったNH3が排出されてしまうことを防ぐことができる。 According to the present invention, the amount of NH 3 in the reduction catalyst can be maintained within a predetermined range. As a result, it is possible to prevent the NH 3 that is excessive in the reduction of NO x from being discharged.
図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関(以下「エンジン」という)1及びその排気浄化装置2の構成を示す模式図である。エンジン1は、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 and its
排気浄化装置2は、エンジン1の排気通路11に設けられた酸化触媒21と、排気通路11の酸化触媒21の下流側に設けられ、排気通路11を流れる排気中の窒素酸化物(以下、「NOx」という)を還元剤の存在下で浄化する選択還元触媒23と、排気通路11の選択還元触媒23の上流側に還元剤としての尿素水を供給する尿素水噴射装置25と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)3を含む。
The
ECU3は、中央演算処理装置(CPU)およびメモリを備えるコンピュータである。メモリには、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータ・プログラムおよび該プログラムの実施に必要なデータ、テーブルおよびマップを格納することができる。ECU3は、後述するように、車両の各部(センサ等)から送られてくるデータを受け取って演算を行い、車両の各部を制御するための制御信号を生成する。
The ECU 3 is a computer that includes a central processing unit (CPU) and a memory. The memory can store a computer program for realizing various controls of the vehicle and data, tables, and maps necessary for executing the program. As will be described later, the
尿素水噴射装置25は、タンク251と、噴射器25とを備える。タンク251は、尿素水を貯蔵するものであり、尿素水供給路254及び図示しないポンプを介して、噴射器253に接続されている。このタンク251には、尿素水レベルセンサ255が設けられている。このセンサ255は、タンク251内の尿素水の水位を検出し、この水位に対応する検出信号をECU3に出力する。噴射器253は、ECU3に接続されており、ECU3からの制御信号に応じて尿素水を排気通路11内に噴射する。すなわち、噴射器253は、ECU3が設定した噴射時間(秒/1ショット)および噴射間隔(秒、周期(Hz))で所定量の尿素水を排気通路11内に噴射する。
The urea
酸化触媒21は、排気通路11のうち選択還元触媒23及び噴射器253よりも上流側に設けられ、排気中のNOxの大部分を占めるNOをNO2に変換し、これにより、選択還元触媒23におけるNOxの還元を促進させる。
The
選択還元触媒23は、第1選択還元触媒231と、排気通路11のうち第1選択還元触媒231よりも下流側に設けられた第2選択還元触媒232とを含む。第1および第2の選択還元触媒231、232は、それぞれ、還元剤であるアンモニアが存在する雰囲気下で、排気中のNOxを選択的に還元する。具体的には、尿素水噴射装置25により尿素水を噴射すると、加水分解により尿素からアンモニア(以下、「NH3」という)が生成され、このNH3により選択還元触媒23において排気中のNOx(NOとNO2)が選択的に還元される。選択還元触媒23はNH3を貯蔵する機能も有し、貯蔵されたNH3によってもNOxが還元浄化される。
The
ECU3には、NH3センサ26、触媒温度センサ27、及びNOxセンサ28の他、クランク角度位置センサ14、アクセル開度センサ15、及び尿素水残量警告灯16が接続されている。
In addition to the NH 3 sensor 26, the catalyst temperature sensor 27, and the NO x sensor 28, the
NH3センサ26は、排気通路11のうち第1選択還元触媒231と第2選択還元触媒232との間における排気のアンモニアの濃度(以下、「NH3濃度」という)を検出し、検出したNH3濃度に対応した検出信号をECU3に送る。
The NH 3 sensor 26 detects the concentration of ammonia in the exhaust gas between the first
触媒温度センサ27は、第1選択還元触媒231の温度(以下、「触媒温度」という)を検出し、検出した触媒温度に対応した検出信号をECU3に送る。NOxセンサ28は、第1選択還元触媒231に流入する排気のNOxの濃度を検出し、検出したNOxに対応する検出信号をECU3に送る。
The catalyst temperature sensor 27 detects the temperature of the first selective reduction catalyst 231 (hereinafter referred to as “catalyst temperature”), and sends a detection signal corresponding to the detected catalyst temperature to the
クランク角度位置センサ14は、エンジン1のクランク軸の回転角度を検出するとともに、クランク角1度毎にパルスを発生し、そのパルス信号をECU3に送る。ECU3では、このパルス信号に基づいて、エンジン1の回転数NEを算出する。クランク角度位置センサ14は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU3に送る。
The crank
アクセル開度センサ15は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下、「アクセル開度」という)を検出し、検出したアクセル開度に対応する検出信号をECU3に送る。ECU3では、このアクセル開度及び回転数に応じて、エンジン1の要求トルクが算出される。
The
尿素水残量警告灯16は、例えば、車両のメータパネルに設けられ、タンク251内の尿素水の残量が所定の残量より少なくなったことに応じて点灯する。これにより、タンク251内の尿素水の残量が少なくなったことを運転者に警告する。
The urea water remaining
図2は、図1の選択還元触媒23におけるNOx濃度と、NH3濃度と、NH3のストレージ量との関係を示す図である。図2のグラフ30、31は、NOxが還元されてNOx濃度が減少するにつれて、選択還元触媒231、232のNH3が消費されてNH3濃度も減少することを示している。
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship among the NO x concentration, the NH 3 concentration, and the storage amount of NH 3 in the
図2では、第1選択還元触媒231においてNH3がほぼ飽和した状態、すなわちNH3がフルに捕捉(吸着)された状態にある(符号32)。第2選択還元触媒232においては、第1選択還元触媒231から漏れてきた(スルーした)NH3が符号33で示される量だけストレージ(吸着)された状態にある。破線34は、このストレージ量が触媒温度によって変動することを示している。ストレージ量は、低温において大きく、高温になるほど小さくなる傾向がある。
In FIG. 2, NH 3 is almost saturated in the first
第1選択還元触媒231のNH3ストレージ量における符号35で示される量は、アイドル時等の低負荷(低回転)運転状態においてNOxを還元するために最低限必要なNH3ストレージ量(下限ストレージ量)を示している。したがって、第1選択還元触媒231においてNH3がほぼ飽和した状態では、噴射器253からの尿素水の噴射を停止(ゼロに)することができるが、少なくとも符号35で示される量のNH3が第1選択還元触媒231あるいは第2選択還元触媒232において確保される必要がある。すなわち、NH3ストレージ量が符号35で示される量より少なくならないように、噴射器253からの尿素水の噴射を再開する必要がある。
The amount indicated by
図3は、図1のエンジン1の回転数Neと、NOx排出量と、噴射器253からの尿素水の噴射量と、選択還元触媒23(第1選択還元触媒231または第2選択還元触媒232)でのNH3吸着量との関係を示す図である。(a)は比較のために示す従来例であり、(b)は本発明の一実施例である。(b)における尿素水の噴射量の制御は、図1のECU3が噴射器253に制御信号を送ることにより実行される。最初に(a)の従来例について説明する。
3 shows the rotational speed Ne of the
図3(a)において、エンジンの回転数Neが低くなるにつれてエンジンからのNOx排出量も減少する。NOx排出量のグラフにおけるT/Pアウトとは、選択還元触媒の下流側(出口側)の排気管でのNOx排出量を意味する。この従来例では、T/PアウトでのNOx排出量は、エンジンの回転数Neが低いアイドル領域においても比較的大きく変動している(1)。その理由は、アイドル領域における尿素水の指示噴射量が噴射精度を確保できる下限値よりも小さいために、実際の噴射量(実噴射量)が十分に制御できず図のように変動してしまうからである(2)。その結果、選択還元触媒でのNH3吸着量も図のように大きく変動し(3)、NOxの浄化率(還元率)が低下してしまうケースと、選択還元触媒での吸着可能量を超える過剰なNH3が選択還元触媒の下流側の排気管から出て行ってしまうケースが発生してしまう。本発明はまさにこの2つのケースを解消することを目的とする。 3 (a), the also reduced NO x emissions from the engine as the rotational speed Ne of the engine is low. The T / P out of the NO x emissions of the graph, which means NO x emissions of the exhaust pipe on the downstream side of the selective reduction catalyst (outlet side). In this conventional example, the NO x emission amount at the T / P out varies relatively even in the idle region where the engine speed Ne is low (1). The reason is that since the command injection amount of urea water in the idle region is smaller than the lower limit value that can ensure the injection accuracy, the actual injection amount (actual injection amount) cannot be sufficiently controlled and fluctuates as shown in the figure. (2). As a result, the amount of NH 3 adsorbed on the selective reduction catalyst also fluctuates greatly as shown in the figure (3), and the NO x purification rate (reduction rate) decreases, and the amount of adsorption possible on the selective reduction catalyst There will be a case in which excessive NH 3 exceeding the gas flows out from the exhaust pipe on the downstream side of the selective reduction catalyst. The present invention aims to overcome these two cases.
図3(b)においては、エンジンの回転数Neに所定の閾値を設け、回転数Neがその閾値以下になった場合に、噴射器253からの尿素水の指示噴射量をゼロに設定する。このとき、選択還元触媒23でのNH3吸着量は吸着目標量を満たしているので、NOxは継続して還元される。NH3吸着量は、NOx還元のために消費されて徐々に低下して吸着下限目標量に達する(3)。吸着下限目標量は、図2の符号35で示した、アイドル時等の低負荷運転状態においてNOxを還元するために最低限必要なNH3ストレージ量に相当する。このとき、噴射器253からの尿素水の指示噴射量を噴射精度が確保できる下限値に等しく設定する。これにより、尿素水の実噴射量をほぼ指示噴射量に近づけることができ、噴射量の制御を確実におこなうことができる(2)。
In FIG. 3B, a predetermined threshold value is provided for the engine speed Ne, and when the engine speed Ne is equal to or lower than the threshold value, the instructed injection amount of urea water from the
噴射器253からの尿素水の噴射により、選択還元触媒23においてNH3はNOx還元に消費されると同時にその吸着量は徐々に増加して吸着目標量に達する(3)。このとき、噴射器253からの尿素水の指示噴射量を再びゼロに設定する。これにより、噴射器253からの尿素水の噴射は停止する。このように、噴射器253からの尿素水の指示噴射量をゼロと所定量(例えば、噴射精度が確保できる下限値)との間で制御することにより、選択還元触媒23でのNH3吸着量を所定の範囲(例えば、吸着下限目標量と吸着目標量の間)に収めることができる(3)。その結果、T/PアウトでのNOx排出量を、エンジンの回転数Neが低いアイドル領域においても比較的小さな変動幅に収めることができる(1)。さらに、(a)の従来技術の問題点である、NOxの浄化率(還元率)が低下してしまうことと、選択還元触媒での吸着可能量を超える過剰なNH3が選択還元触媒の下流側の排気管から出て行ってしまうことを防ぐことができる。
The injection of the urea water from the
図4に、本発明の一実施形態に従う、ECU3のCPUにより実行される噴射器253からの尿素水の噴射量の制御フローの一例を示す。この噴射量の制御フローは、尿素水の噴射量を設定するものであり、所定の制御周期毎に実行される。
FIG. 4 shows an example of a control flow of the injection amount of urea water from the
ステップS1では、尿素水噴射装置25の故障フラグが「1」であるか否かを判別する。この故障フラグは、図示しない判定処理において尿素水噴射装置が故障したと判定されたときに「1」に設定され、それ以外のときには「0」に設定される。この判別がYesの場合には、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。この判別がNoの場合には、ステップS2に移る。
In step S1, it is determined whether or not the failure flag of the urea
ステップS2では、選択還元触媒の劣化フラグが「1」であるか否かを判別する。この触媒劣化フラグは、図示しない判定処理において図1の第1選択還元触媒231及び第2選択還元触媒232の何れかが故障したと判定されたときに「1」に設定され、それ以外のときには「0」に設定される。この判別がYesの場合には、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。この判別がNoの場合には、ステップS3に移る。
In step S2, it is determined whether or not the deterioration flag of the selective reduction catalyst is “1”. This catalyst deterioration flag is set to “1” when it is determined in the determination process (not shown) that one of the first
ステップS3では、尿素水残量が所定値未満であるか否かを判別する。この尿素水残量は、図1の尿素水タンク251内の尿素水の残量を示し、レベルセンサの出力に基づいて算出される。この判別がYesの場合には、ステップS4に移り、Noの場合には、ステップS5に移る。
In step S3, it is determined whether or not the urea water remaining amount is less than a predetermined value. The remaining amount of urea water indicates the remaining amount of urea water in the
ステップS4では、尿素水残量の警告灯を点灯し、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。 In step S4, a warning lamp for the remaining amount of urea water is turned on, the process proceeds to step S16, and after the urea water injection amount is set to “0”, this process ends.
ステップS5では、図1の酸化触媒21の暖機タイマ値が所定値より大きいか否かを判別する。この触媒暖機タイマ値は、エンジン始動後の酸化触媒21の暖機時間を計時するものである。この判別がYesの場合には、ステップS6に移る。この判別がNoの場合には、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。
In step S5, it is determined whether or not the warm-up timer value of the
ステップS6では、センサ故障フラグが「0」であるか否かを判別する。このセンサ故障フラグは、図示しない判定処理において図1のNH3センサ26および触媒温度センサ27の少なくともいずれか一方が故障したと判定されたときに「1」に設定され、それ以外のときには「0」に設定される。この判別がYesの場合には、ステップS7に移る。この判別がNoの場合には、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。 In step S6, it is determined whether or not the sensor failure flag is “0”. This sensor failure flag is set to “1” when it is determined that at least one of the NH 3 sensor 26 and the catalyst temperature sensor 27 in FIG. 1 has failed in a determination process (not shown), and “0” otherwise. "Is set. If this determination is Yes, the process proceeds to step S7. When this determination is No, the process proceeds to step S16, and the urea water injection amount is set to “0”, and then this process ends.
ステップS7では、NH3センサ26の活性フラグが1であるか否かを判別する。このNH3センサ活性フラグは、図示しない判定処理においてNH3センサ26が活性状態に達したと判定されたときに「1」に設定され、それ以外のときには「0」に設定される。この判別がYesの場合には、ステップS8に移る。この判別がNoの場合には、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。 In step S7, it is determined whether or not the activation flag of the NH 3 sensor 26 is 1. The NH 3 sensor activation flag is set to “1” when it is determined in the determination process (not shown) that the NH 3 sensor 26 has reached the active state, and is set to “0” otherwise. If this determination is Yes, the process proceeds to step S8. When this determination is No, the process proceeds to step S16, and the urea water injection amount is set to “0”, and then this process ends.
ステップS8では、選択還元触媒23の温度が所定温度より大きいか否かを判別する。所定温度は、例えば選択還元触媒の浄化性能を最大限に発揮可能な温度である約250℃とする。この判別がYesである場合には、選択還元触媒23が活性化されたと判断して、ステップS9に移る。この判別がNoである場合には、選択還元触媒23がまだ活性化されておらず、尿素水噴射を停止すべきであると判定して、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。
In step S8, it is determined whether or not the temperature of the
ステップS9において尿素水噴射量の算出を開始する。最初にステップS10において、エンジン1の回転数Neが所定の閾値以上か否かを判別する。この判別がYesである場合には、エンジン1が高負荷運転状態にあると判断して、ステップS11に移る。この判別がNoである場合には、エンジン1が低負荷運転状態にあると判断して、ステップS12に移る。
In step S9, calculation of the urea water injection amount is started. First, in step S10, it is determined whether or not the rotational speed Ne of the
ステップS11では、尿素水噴射量を「通常噴射量」に設定した後に、この処理を終了する。通常噴射量は、高負荷運転状態に対応して予め設定された噴射量である。 In step S11, the urea water injection amount is set to “normal injection amount”, and then this process ends. The normal injection amount is a preset injection amount corresponding to the high load operation state.
ステップS12では、第1選択還元触媒231でのNH3吸着量を推定量として算出する。図5はNH3吸着量の推定値を算出するフローを示す図である。NH3吸着量の推定値Vは、供給されるNH3量V1と、NOx還元反応で消費されるNH3量V2と、第1選択還元触媒231をスリップしてくるNH3量V3とから次式により算出される。なお、次式の記号Σは、推定値Vsを単位時間当たりの積算値として得ることを意味する。図5では、ブロック「1/Z」のループ37がこの積算をすることを意味している。
Vs=Σ[V1−V2−V3]
In step S12, the NH 3 adsorption amount in the first
Vs = Σ [V1-V2-V3]
供給されるNH3量V1は、噴射器253から噴射される尿素水の量から、図5に示した加水分解反応式を用いて算出する。NOx還元反応で消費されるNH3量V2は以下のように求める。NOxセンサ28で検知したNOx量を予めECU3のメモリに格納されているNOx変換マップを用いてNO量とNO2量に換算する。同様にECU3のメモリに格納されているNOx浄化率マップから、NOとNO2のそれぞれに対する浄化(還元)率F1とF2を求める。F1、F2をNO量、NO2量にそれぞれ乗算して、還元NO量と還元NO2量を算出する。図5中の3つの還元反応式(1)〜(3)のそれぞれについて、還元NO量と還元NO2量に対応するNH3量を求める。各式について得られるNH3量の合計がNOx還元反応で消費されるNH3量V2となる。
The supplied NH 3 amount V1 is calculated from the amount of urea water injected from the
第1選択還元触媒231をスリップしてくるNH3量V3は、NH3センサ26で検知されるNH3濃度に予め求めた選択還元触媒の体積等のパラメータを乗算してNH3重量として求める。
The NH 3 amount V3 slipping the first
ステップS13では、算出されたNH3吸着量が、吸着下限目標量以下であるか否かを判別する。吸着下限目標量は、図3(b)で示した吸着下限目標量であり、図2の符号35で示した、アイドル時等の低負荷運転状態においてNOxを還元するために最低限必要なNH3ストレージ量に相当する。この判別がYesである場合には、ステップS14に移る。この判別がNoである場合には、この処理を終了する。
In step S13, it is determined whether or not the calculated NH 3 adsorption amount is equal to or less than the adsorption lower limit target amount. The adsorption lower limit target amount is the adsorption lower limit target amount shown in FIG. 3B, and is the minimum requirement for reducing NO x in the low load operation state such as idling indicated by
ステップS14では、算出されたNH3吸着量が、吸着目標量以下であるか否かを判別する。吸着目標量は、図3(b)で示したNH3吸着目標量である。この判別がYesである場合には、ステップS15に移る。この判別がNoの場合には、ステップS16に移り、尿素水噴射量を「0」に設定した後に、この処理を終了する。 In step S14, it is determined whether or not the calculated NH 3 adsorption amount is equal to or less than the adsorption target amount. The adsorption target amount is the NH 3 adsorption target amount shown in FIG. If this determination is Yes, the process proceeds to step S15. When this determination is No, the process proceeds to step S16, and the urea water injection amount is set to “0”, and then this process ends.
ステップS15では、尿素水噴射量を「噴射精度下限噴射量」に設定した後に、この処理を終了する。噴射精度下限噴射量は、既に図3(b)において説明した、噴射器253からの尿素水の噴射精度が確保できる下限値に相当する。
In step S15, the urea water injection amount is set to the “injection accuracy lower limit injection amount”, and then this process ends. The injection accuracy lower limit injection amount corresponds to the lower limit value that can ensure the injection accuracy of urea water from the
ステップS11で設定された通常噴射量、ステップS15で設定された噴射精度下限噴射量、またはステップS16で設定されたゼロ噴射量は、それぞれECU3から噴射器253へ制御信号の一部として送られる。噴射器253はECU3からの制御信号で指示されるタイミングと噴射量で尿素水を排気通路11内に噴射する。
The normal injection amount set in step S11, the injection accuracy lower limit injection amount set in step S15, or the zero injection amount set in step S16 is sent as a part of the control signal from the
上述した実施形態は一例でありこれに限定されるものではない。本発明は、任意の数の気筒を有するエンジンに適用可能である。また、本発明は、直接噴射式
のガソリンエンジン等のエンジンにも適用可能である。さらに、本発明は、還元剤供給として、上述した一実施形態である尿素水供給のみならず、ガス状のNH3を直接供給する場合等において適用可能である。例えば、図1の一実施形態を利用する場合、尿素水噴射装置25の代わりにNH3ガス供給装置を用いることにより、NH3ガスを直接供給することができる。
The above-described embodiment is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is applicable to an engine having an arbitrary number of cylinders. The present invention can also be applied to an engine such as a direct injection gasoline engine. Furthermore, the present invention can be applied not only to the urea water supply that is the above-described embodiment but also to the case where gaseous NH 3 is directly supplied as the reducing agent supply. For example, when using the embodiment of FIG. 1, NH 3 gas can be directly supplied by using an NH 3 gas supply device instead of the urea
Claims (1)
内燃機関の排気通路に設けられ、還元剤であるNH3を捕捉すると共に、捕捉したNH3を用いて前記排気通路を流れるNOXを還元する選択還元触媒と、
前記排気通路内の前記選択還元触媒の上流側に前記還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記選択還元触媒内のNH3量を算出する手段と、
算出されたNH3量と前記内燃機関の運転状態とに応じて、前記還元剤供給手段による前記還元剤の供給量を設定する還元剤供給量設定手段とを備え、
前記内燃機関の回転数が閾値以下の場合において、
前記還元剤供給量設定手段は、前記算出されたNH 3 量がNH 3 吸着可能量よりも小さい吸着目標量以上であるときは、前記還元剤の供給量をゼロに設定し、前記ゼロに設定後、前記算出されたNH 3 量がアイドル運転状態においてNO X を還元するために最低限必要なNH 3 吸着下限目標量に達したときは、前記還元剤の供給量を供給精度が確保できる下限量に相当する噴射精度下限噴射量に設定する、内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification device for an internal combustion engine,
A selective reduction catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for capturing NH 3 as a reducing agent and reducing NO X flowing through the exhaust passage using the captured NH 3 ;
Reducing agent supply means for supplying the reducing agent to the upstream side of the selective reduction catalyst in the exhaust passage;
Means for calculating the amount of NH 3 in the selective reduction catalyst;
Reducing agent supply amount setting means for setting the supply amount of the reducing agent by the reducing agent supply means according to the calculated NH 3 amount and the operating state of the internal combustion engine,
In the case where the rotational speed of the internal combustion engine is not more than a threshold value,
The reducing agent supply amount setting means sets the reducing agent supply amount to zero and sets the reducing agent supply amount to zero when the calculated NH 3 amount is equal to or larger than an adsorption target amount smaller than the NH 3 adsorption possible amount. Thereafter, when the calculated NH 3 amount reaches the minimum NH 3 adsorption lower limit target amount necessary for reducing NO X in the idling operation state, the supply accuracy of the reducing agent can be ensured. An exhaust purification device for an internal combustion engine, which is set to an injection accuracy lower limit injection amount corresponding to a limit amount .
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