JP2010059956A - Deterioration determining device for exhaust gas purifying apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス中のNOxを浄化するためのNOx浄化触媒を備えた排ガス浄化装置において、NOx浄化触媒の劣化を判定する排ガス浄化装置の劣化判定装置に関する。 The present invention relates to a deterioration determination device for an exhaust gas purification device that determines deterioration of a NOx purification catalyst in an exhaust gas purification device including a NOx purification catalyst for purifying NOx in exhaust gas.
従来、排ガス浄化装置の劣化判定装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この排ガス浄化装置は、リーンバーンエンジンの排気通路内に設けられたNOx浄化触媒を備えており、このNOx浄化触媒は、HC存在下での還元反応によって、排ガス中のNOxを浄化するタイプのものである。また、劣化判定装置は、NOx浄化触媒の劣化を判定するものであり、NOx濃度センサを備えている。このNOx濃度センサは、NOx浄化触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、NOx浄化触媒を通り抜けた排ガスのNOx濃度NOxconcを検出する。
Conventionally, for example, a device described in
この劣化判定装置では、エンジン回転数および吸入空気量に応じて、マップを検索することによって、NOxの標準濃度SNOxconcを算出し、これと吸入空気量とNOxの比重とに基づき、NOxの標準量Sgを算出し、この標準量Sgを積算することによって、標準値SGが算出される(ステップ3〜5)。また、NOx濃度センサによって検出されたNOx濃度NOxconcと吸入空気量とNOxの比重とに基づき、NOxの排出量gを算出し、この排出量gを積算することによって、積算排出量Gが算出される(ステップ7〜9)。以上の積算動作を所定の実行時間が経過した時点で、積算排出量Gと標準値SGを比較し、G>SGが成立したときに、NOx浄化触媒が劣化したと判定される(ステップ6,10,11)。
In this deterioration determination device, the NOx standard concentration SNOxconc is calculated by searching a map according to the engine speed and the intake air amount, and based on this, the intake air amount and the specific gravity of NOx, the standard amount of NOx The standard value SG is calculated by calculating Sg and integrating the standard amount Sg (
上記従来の劣化判定装置によれば、NOx浄化触媒を通過した排ガスのNOx濃度NOxconcと吸入空気量とに基づいて排出量gを算出し、これを所定の実行時間が経過するまでの間、積算することによって、劣化判定に用いる積算排出量Gが算出される。そのため、所定の実行時間が短い時間に設定されている場合、エンジンが排ガス流量が小さくなるような運転状態にあるときや、排ガス中のNOx濃度が低くなるような運転状態にあるときには、積算排出量Gの演算結果が小さな値になってしまうことで、劣化の判定精度が低下するおそれがある。一方、所定の実行時間が長い時間に設定されている場合には、実行時間が短い場合と比べて、判定精度を向上させることができるものの、判定結果を得るまでに時間を要してしまう。 According to the conventional degradation determination apparatus, the exhaust amount g is calculated based on the NOx concentration NOxconc of the exhaust gas that has passed through the NOx purification catalyst and the intake air amount, and this is integrated until a predetermined execution time elapses. By doing so, the integrated discharge amount G used for the deterioration determination is calculated. Therefore, when the predetermined execution time is set to a short time, when the engine is in an operating state where the exhaust gas flow rate becomes small or when the NOx concentration in the exhaust gas is low, the integrated exhaust Since the calculation result of the amount G becomes a small value, there is a risk that the deterioration determination accuracy may be lowered. On the other hand, when the predetermined execution time is set to a long time, the determination accuracy can be improved as compared with the case where the execution time is short, but it takes time to obtain the determination result.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、NOx浄化触媒の劣化を精度よく迅速に判定することができる排ガス浄化装置の劣化判定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a deterioration determination device for an exhaust gas purification device that can determine deterioration of a NOx purification catalyst accurately and quickly.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関3の排気通路7に設けられ、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに排ガス中のNOxを捕捉するNOx浄化触媒11を備えた排ガス浄化装置10において、NOx浄化触媒11の劣化を判定する排ガス浄化装置10の劣化判定装置1であって、NOx浄化触媒11の上流側における排ガス中のNOxの濃度を表すパラメータを上流側NOx濃度パラメータ(上流側NOx濃度CNOx_Pre)として検出する上流側NOx濃度パラメータ検出手段(ECU2、上流側NOxセンサ22)と、NOx浄化触媒11の下流側における排ガス中のNOxの濃度を表すパラメータを下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)として検出する下流側NOx濃度パラメータ検出手段(ECU2、下流側NOxセンサ23)と、NOx浄化触媒11に流入する排ガスを酸化雰囲気になるように制御する酸化雰囲気制御を実行する制御手段(ECU2、ステップ3,5)と、酸化雰囲気制御の実行中に検出された上流側NOx濃度パラメータ(上流側NOx濃度CNOx_Pre)を用いて、NOx浄化触媒11に流入したNOx量の積算値をNOx供給量sumPreNOxとして算出するNOx供給量算出手段(ECU2、ステップ32,92)と、酸化雰囲気制御の実行中に検出された下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)を用いて、NOx浄化触媒11を通り抜けたNOx量の積算値をNOxスリップ量sumPostNOxとして算出するNOxスリップ量算出手段(ECU2、ステップ33,93)と、算出されたNOx供給量sumPreNOxが所定のしきい値(NOx供給量判定値NOxREF)を超えたときに(ステップ34,95の判別結果がYESのときに)、算出されたNOxスリップ量sumPostNOxを所定の判定値NOxJUD,NOxJUD2と比較することによって、NOx浄化触媒11の劣化を判定する劣化判定手段(ECU2、ステップ50〜52,101〜103)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、NOx浄化触媒に流入する排ガスを酸化雰囲気になるように制御する酸化雰囲気制御が実行され、この酸化雰囲気制御の実行中に検出された上流側NOx濃度パラメータを用いて、NOx浄化触媒に流入したNOx量の積算値がNOx供給量として算出される。この場合、上流側NOx濃度パラメータは、NOx浄化触媒の上流側における排ガス中のNOxの濃度を表すパラメータであるので、NOx供給量は、NOx浄化触媒に実際に流入したNOx量を精度よく表すように算出される。また、酸化雰囲気制御の実行中に検出された下流側NOx濃度パラメータを用いて、NOx浄化触媒を通り抜けたNOx量の積算値がNOxスリップ量として算出される。この場合、下流側NOx濃度パラメータは、NOx浄化触媒の下流側における排ガス中のNOxの濃度を表すパラメータであるので、NOxスリップ量は、NOx浄化触媒を実際に通り抜けたNOxの総量を精度よく表すように算出される。したがって、算出されたNOx供給量が所定のしきい値を超えたときに、算出されたNOxスリップ量を所定の判定値と比較することによって、NOx浄化触媒の劣化が判定されるので、これらの所定のしきい値および所定の判定値を適切に設定することによって、NOx浄化触媒に実際に流入したNOx量が十分な値に達した時点で、それまでNOx浄化触媒を実際に通り抜けたNOxの総量の大小度合に基づいて、NOx浄化触媒の劣化を判定することができる。それにより、NOx浄化触媒の劣化を精度よく判定することができる。 According to the deterioration determination device of the exhaust gas purifying apparatus, the oxidizing atmosphere control for controlling the exhaust gas flowing into the NOx purifying catalyst to be an oxidizing atmosphere is executed, and the upstream NOx concentration detected during the execution of the oxidizing atmosphere control. Using the parameters, the integrated value of the NOx amount flowing into the NOx purification catalyst is calculated as the NOx supply amount. In this case, since the upstream NOx concentration parameter is a parameter representing the concentration of NOx in the exhaust gas upstream of the NOx purification catalyst, the NOx supply amount accurately represents the NOx amount actually flowing into the NOx purification catalyst. Is calculated. Further, the integrated value of the NOx amount passing through the NOx purification catalyst is calculated as the NOx slip amount using the downstream NOx concentration parameter detected during the execution of the oxidizing atmosphere control. In this case, since the downstream NOx concentration parameter is a parameter representing the concentration of NOx in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst, the NOx slip amount accurately represents the total amount of NOx actually passing through the NOx purification catalyst. Is calculated as follows. Accordingly, when the calculated NOx supply amount exceeds a predetermined threshold value, the deterioration of the NOx purification catalyst is determined by comparing the calculated NOx slip amount with a predetermined determination value. By appropriately setting the predetermined threshold value and the predetermined determination value, when the amount of NOx actually flowing into the NOx purification catalyst reaches a sufficient value, the NOx that has actually passed through the NOx purification catalyst until then is reduced. Based on the degree of the total amount, it is possible to determine the deterioration of the NOx purification catalyst. Thereby, it is possible to accurately determine the deterioration of the NOx purification catalyst.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、酸化雰囲気制御の実行中、NOx浄化触媒11の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段(ECU2、ステップ20)と、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)のゼロ点を補正するゼロ点補正手段(ECU2、ステップ23)と、をさらに備え、NOxスリップ量算出手段は、ゼロ点を補正された下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)を用いて、NOxスリップ量sumPostNOxを算出する(ステップ33)ことを特徴とする。
The invention according to
一般に、下流側NOx濃度パラメータ検出手段のような、NOx浄化触媒の下流側の排ガス中のNOx濃度を表すパラメータを検出する検出手段の場合、ゼロ点のドリフトなどの経時変化が生じやすく、その出力特性が変化しやすいとともに、NOx浄化触媒の活性状態などに起因して排ガス組成が変化した場合、それに伴って出力変動が生じるという特性を有している。そのため、下流側NOx濃度パラメータ検出手段を用いて、NOx浄化触媒の劣化を判定した場合、上述した出力特性の変化や出力変動が発生するのに起因して、劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、ゼロ点補正手段によって、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側NOx濃度パラメータのゼロ点が補正され、ゼロ点を補正された下流側NOx濃度パラメータを用いて、NOxスリップ量が算出されるので、下流側NOx濃度パラメータ検出手段において、上述した出力特性の変化や出力変動が発生している場合でも、その影響を回避しながら、NOx浄化触媒の劣化を判定することができ、それにより、劣化判定精度を向上させることができる。 In general, in the case of a detecting means for detecting a parameter indicating the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst, such as a downstream NOx concentration parameter detecting means, a change with time such as a zero point drift is likely to occur, and its output The characteristics are easily changed, and when the exhaust gas composition changes due to the active state of the NOx purification catalyst, the output fluctuates accordingly. For this reason, when the deterioration of the NOx purification catalyst is determined using the downstream NOx concentration parameter detecting means, the deterioration determination accuracy may be reduced due to the above-described change in output characteristics or output fluctuation. . On the other hand, according to the deterioration determination device of the exhaust gas purifying apparatus, the zero point of the downstream NOx concentration parameter detected after the execution condition of the deterioration determination is satisfied is corrected by the zero point correction means, and the zero point is corrected. Since the NOx slip amount is calculated using the downstream NOx concentration parameter corrected, the influence of the downstream NOx concentration parameter detecting means even when the output characteristic change or output fluctuation described above occurs. The deterioration of the NOx purification catalyst can be determined while avoiding the above, thereby improving the deterioration determination accuracy.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、ゼロ点補正手段は、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)の平均値に基づいて、下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)のゼロ点を補正する(ステップ23)ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側NOx濃度パラメータの平均値に基づいて、下流側NOx濃度パラメータのゼロ点が補正されるので、この所定期間中において、下流側NOx濃度パラメータ検出手段の検出結果が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、下流側NOx濃度パラメータのゼロ点を補正することができ、それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。 According to the deterioration determination device for the exhaust gas purification apparatus, the downstream NOx concentration parameter is zero based on the average value of the plurality of downstream NOx concentration parameters detected during a predetermined period after the execution condition of deterioration determination is satisfied. Since the point is corrected, even if the detection result of the downstream NOx concentration parameter detecting means temporarily varies or a relatively large error occurs temporarily during this predetermined period, the influence is avoided. In addition, the zero point of the downstream NOx concentration parameter can be corrected, thereby further improving the degradation determination accuracy.
請求項4に係る発明は、請求項1に記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、酸化雰囲気制御の実行中、NOx浄化触媒11の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段(ECU2、ステップ80)と、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側NOx濃度パラメータ(下流側NOx濃度CNOx_Post)に基づいて、所定の判定値NOxJUD2を算出する判定値算出手段(ECU2、ステップ83,100)と、をさらに備えることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the
前述したように、下流側NOx濃度パラメータ検出手段のような、NOx浄化触媒の下流側の排ガス中のNOx濃度を表すパラメータを検出する検出手段の場合、出力特性の変化や出力変動が生じやすい特性を有しているので、そのような下流側NOx濃度パラメータ検出手段を用いて、NOx浄化触媒の劣化判定を実行すると、その劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、判定値算出手段によって、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側NOx濃度パラメータに基づいて、所定の判定値が算出されるので、下流側NOx濃度パラメータ検出手段において、上述した出力特性の変化や出力変動が発生している場合でも、それを反映させながら所定の判定値を算出できるとともに、そのように算出された判定値を用いて、NOx浄化触媒の劣化を判定することができる。それにより、劣化判定精度を向上させることができる。 As described above, in the case of a detection unit that detects a parameter representing the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst, such as a downstream NOx concentration parameter detection unit, a characteristic in which a change in output characteristics or output fluctuation is likely to occur. Therefore, if the deterioration determination of the NOx purification catalyst is executed using such a downstream NOx concentration parameter detection means, the deterioration determination accuracy may be lowered. On the other hand, according to the deterioration determination device of the exhaust gas purifying apparatus, the predetermined determination value is calculated based on the downstream NOx concentration parameter detected by the determination value calculation means after the deterioration determination execution condition is satisfied. In the downstream NOx concentration parameter detecting means, even when the output characteristic change or output fluctuation described above occurs, the predetermined determination value can be calculated while reflecting the change, and the calculation is performed as such. It is possible to determine the deterioration of the NOx purification catalyst using the determined value. Thereby, degradation determination accuracy can be improved.
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、判定値算出手段は、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側NOx濃度パラメータの平均値aveCNOxに基づいて、所定の判定値NOxJUD2を算出する(ステップ83,100)ことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側NOx濃度パラメータの平均値に基づいて、所定の判定値が算出されるので、この所定期間中において、下流側NOx濃度パラメータ検出手段の検出結果が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、所定の判定値を算出することができ、それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。 According to the deterioration determination device of the exhaust gas purification apparatus, the predetermined determination value is calculated based on the average value of the plurality of downstream NOx concentration parameters detected during the predetermined period after the execution condition of the deterioration determination is satisfied. Therefore, even if the detection result of the downstream NOx concentration parameter detecting means temporarily varies or a relatively large error temporarily occurs during this predetermined period, the predetermined determination is performed while avoiding the influence. The value can be calculated, thereby further improving the degradation determination accuracy.
請求項6に係る発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、酸化雰囲気制御の実行中、NOx浄化触媒11の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段(ECU2、ステップ20,80)をさらに備え、制御手段は、酸化雰囲気制御の実行中、排ガス中のNOx濃度を、劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御する(ステップ5)ことを特徴とする。
In the invention according to claim 6, in the
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、酸化雰囲気制御の実行中、排ガス中のNOx濃度が、劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御されるので、NOx供給量が所定のしきい値を超えるまでの時間を短縮することができ、それにより、劣化判定を迅速に実行することができる。 According to the deterioration determination device of the exhaust gas purifying apparatus, during execution of the oxidizing atmosphere control, when the NOx concentration in the exhaust gas satisfies the deterioration determination execution condition, the deterioration determination execution condition is not satisfied. Therefore, the time until the NOx supply amount exceeds the predetermined threshold value can be shortened, whereby the deterioration determination can be performed quickly.
請求項7に係る発明は、請求項6に記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、NOx浄化触媒11は、還元雰囲気の排ガスが流入したときに捕捉したNOxを還元する特性を有し、酸化雰囲気制御の実行中にNOx浄化触媒11に捕捉されたNOx量をNOx捕捉量S_QNOxとして算出するNOx捕捉量算出手段(ECU2、ステップ61)をさらに備え、制御手段は、酸化雰囲気制御の実行中に算出されたNOx捕捉量S_QNOxが所定の捕捉判定値SREFを超えたときに、酸化雰囲気制御を終了するとともに、NOx浄化触媒11に流入する排ガスを還元雰囲気に制御し(ステップ1,4,65,67,)、所定の捕捉判定値SREFを、酸化雰囲気制御の実行中に劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きな値(第2所定値SREF2)に設定する捕捉判定値設定手段(ECU2、ステップ60,62〜64)をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、酸化雰囲気制御の実行中に算出されたNOx捕捉量が所定の捕捉判定値を超えたときに、酸化雰囲気制御が終了されるとともに、NOx浄化触媒に流入する排ガスが還元雰囲気に制御される。それにより、NOx浄化触媒が還元雰囲気の排ガスが流入したときに捕捉したNOxを還元する特性を有していることで、NOx浄化触媒に捕捉されたNOxが還元される。この場合、前述したように、排ガス中のNOx濃度は、酸化雰囲気制御の実行中に劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御されるので、劣化判定の実行条件が成立している場合、NOx浄化触媒に捕捉されるNOxの増大度合は、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きくなることで、NOx捕捉量が所定の捕捉判定値を超えやすくなり、その結果、排ガスの酸化雰囲気制御が中止されることで、NOx浄化触媒の劣化を適切に判定できなくなるおそれがある。これに対して、この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、所定の捕捉判定値が、劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きな値に設定されるので、排ガスの酸化雰囲気制御を継続しながら、NOx浄化触媒の劣化判定を適切に実行することができる。 According to the deterioration determination device for the exhaust gas purifying apparatus, when the NOx trapping amount calculated during the execution of the oxidizing atmosphere control exceeds a predetermined trapping determination value, the oxidizing atmosphere control is terminated and the NOx purifying catalyst is used. The inflowing exhaust gas is controlled to a reducing atmosphere. Thereby, the NOx trapped by the NOx purifying catalyst is reduced because the NOx purifying catalyst has a characteristic of reducing the trapped NOx when the exhaust gas in the reducing atmosphere flows. In this case, as described above, the NOx concentration in the exhaust gas is higher when the deterioration determination execution condition is satisfied during execution of the oxidizing atmosphere control than when the deterioration determination execution condition is not satisfied. Therefore, when the deterioration determination execution condition is satisfied, the degree of increase in NOx trapped by the NOx purification catalyst is larger than when the deterioration determination execution condition is not satisfied. As a result, the trapping amount easily exceeds a predetermined trapping determination value, and as a result, the oxidation atmosphere control of the exhaust gas is stopped, so that the deterioration of the NOx purification catalyst may not be properly determined. On the other hand, according to the deterioration determination device of the exhaust gas purifying apparatus, the predetermined capture determination value is larger when the deterioration determination execution condition is satisfied than when the deterioration determination execution condition is not satisfied. Therefore, the deterioration determination of the NOx purification catalyst can be appropriately executed while continuing the control of the oxidizing atmosphere of the exhaust gas.
請求項8に係る発明は、請求項1ないし7のいずれかに記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、劣化判定手段は、NOx供給量が所定のしきい値(NOx供給量判定値NOxREF)以下の場合(ステップ34,95の判別結果がNOの場合)において、NOxスリップ量sumPostNOxが所定値(所定の判定値NOxREF2)を超えたとき(ステップ35,96の判別結果がYESのとき)に、NOx浄化触媒の劣化判定を実行する(ステップ50〜52,101〜103)ことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、NOx供給量が所定のしきい値以下の場合において、NOxスリップ量が所定値を超えたときに、NOx浄化触媒の劣化判定が実行されるので、この所定値を適切に設定することによって、NOx浄化触媒に実際に流入したNOx量が十分な値に達していない時点でも、NOx浄化触媒を実際に通り抜けたNOxの総量が大きいときには、NOx浄化触媒の劣化判定を実行することができる。それにより、NOx浄化触媒の劣化判定を迅速に実行することができる。これに加えて、請求項6または7に係る排ガス浄化装置の劣化判定装置の場合には、排ガス中のNOxを高濃度状態に制御する時間を短縮することができ、それにより、排ガス特性の悪化を抑制することができる。 According to this exhaust gas purification device deterioration determination device, when the NOx supply amount is equal to or less than the predetermined threshold value, the NOx purification catalyst deterioration determination is executed when the NOx slip amount exceeds the predetermined value. By appropriately setting the predetermined value, even when the amount of NOx actually flowing into the NOx purification catalyst does not reach a sufficient value, if the total amount of NOx actually passing through the NOx purification catalyst is large, the NOx purification catalyst. Can be performed. Thereby, the deterioration determination of the NOx purification catalyst can be executed quickly. In addition to this, in the case of the deterioration determination device for an exhaust gas purifying apparatus according to claim 6 or 7, the time for controlling NOx in the exhaust gas to a high concentration state can be shortened, thereby deteriorating the exhaust gas characteristics. Can be suppressed.
請求項9に係る発明は、請求項1ないし8のいずれかに記載の排ガス浄化装置10の劣化判定装置1において、内燃機関3の排気通路7のNOx浄化触媒11の下流側には、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに排ガス中のNOxを捕捉する下流側NOx浄化触媒12が設けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、排気通路のNOx浄化触媒の下流側に下流側NOx浄化触媒が設けられているので、NOx浄化触媒の劣化判定中、下流側NOx浄化触媒によって、NOx浄化触媒を通り抜けたNOxを浄化することができる。それにより、NOx浄化触媒の劣化判定中における排ガス特性の悪化を確実に回避することができる。 According to this deterioration determination device for the exhaust gas purification device, the downstream NOx purification catalyst is provided on the downstream side of the NOx purification catalyst in the exhaust passage. NOx that has passed through the purification catalyst can be purified. Thereby, it is possible to reliably avoid the deterioration of the exhaust gas characteristics during the deterioration determination of the NOx purification catalyst.
以下、図面を参照しながら、本発明の第1実施形態に係る排ガス浄化装置の劣化判定装置について説明する。図1に示すように、本実施形態の劣化判定装置1は、ECU2を備えており、このECU2は、内燃機関(以下「エンジン」という)3の空燃比制御などの各種の制御処理を実行するとともに、後述するように、排ガス浄化装置10の劣化判定処理を実行する。
Hereinafter, an exhaust gas purification apparatus deterioration determination apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
エンジン3は、図示しない車両に搭載されたディーゼルエンジンタイプのものであり、複数組(1組のみ図示)の気筒3aおよびピストン3bを備えている。エンジン3のシリンダヘッド3cには、燃料噴射弁4が気筒3a毎に燃焼室に臨むように取り付けられている。
The
この燃料噴射弁4は、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク(いずれも図示せず)に接続されている。高圧ポンプによって昇圧された燃料は、コモンレールを介して燃料噴射弁4に供給され、燃料噴射弁4から気筒3a内に噴射される。燃料噴射弁4の開弁時間および開弁タイミングは、ECU2によって制御され、それにより、燃料噴射制御が実行される。
The
エンジン3には、クランク角センサ20が設けられている。このクランク角センサ20は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、クランクシャフト3dの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。このCRK信号は、所定クランク角(例えば10゜)毎に1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に1パルスが出力される。
The
エンジン3の吸気通路5には、エアフローセンサ21が設けられており、このエアフローセンサ21は、気筒内に吸入される空気量(以下「吸入空気量」という)GAIRを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
An
一方、エンジン3の排気通路7には、排ガス浄化装置10が設けられており、この排ガス浄化装置10は、NOx浄化触媒11および下流側NOx浄化触媒12などを備えている。このNOx浄化触媒11は、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガス中のNOxを捕捉(貯蔵)する能力を有している。このNOx浄化触媒11に捕捉されたNOxは、還元雰囲気の排ガスがNOx浄化触媒11に流入したときに、還元剤と反応することによって還元される。
On the other hand, an exhaust
また、下流側NOx浄化触媒12も、NOx浄化触媒11と同様に、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガス中のNOxを捕捉する能力を有しており、この下流側NOx浄化触媒12に捕捉されたNOxは、還元雰囲気の排ガスが下流側NOx浄化触媒12に流入したときに、還元剤と反応することによって還元される。
Similarly to the
さらに、排気通路7には、上流側NOxセンサ22がNOx浄化触媒11の上流側に、下流側NOxセンサ23がNOx浄化触媒11の下流側にそれぞれ設けられている。この上流側NOxセンサ22は、排気通路7を流れる排ガス中のNOx濃度を検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、この上流側NOxセンサ22の検出信号に基づき、NOx浄化触媒11の上流側の排ガス中のNOx濃度(以下「上流側NOx濃度」という)CNOx_Preを算出する。なお、本実施形態では、上流側NOxセンサ22が上流側NOx濃度パラメータ検出手段に相当し、上流側NOx濃度CNOx_Preが上流側NOx濃度パラメータに相当する。
Further, in the exhaust passage 7, an
また、下流側NOxセンサ23も、上流側NOxセンサ22と同様に、排気通路7を流れる排ガス中のNOx濃度を検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、この下流側NOxセンサ23の検出信号に基づき、NOx浄化触媒11を通過した排ガス中のNOx濃度(以下「下流側NOx濃度」という)CNOx_Postを算出する。なお、本実施形態では、下流側NOxセンサ23が下流側NOx濃度パラメータ検出手段に相当し、下流側NOx濃度CNOx_Postが下流側NOx濃度パラメータに相当する。
Similarly to the
また、NOx浄化触媒11には、触媒温センサ24が取り付けられており、この触媒温センサ24は、NOx浄化触媒11の温度(以下「触媒温」という)TCATを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
Further, a
さらに、エンジン3には、排気還流機構8が設けられている。この排気還流機構8は、排気通路7内の排ガスの一部を吸気通路5側に還流するものであり、吸気通路5および排気通路7の間に接続されたEGR通路8aと、このEGR通路8aを開閉するEGR制御弁8bなどで構成されている。EGR通路8aの一端は、排気通路7のNOx浄化触媒11よりも上流側の部位に開口し、他端は、吸気通路5のエアフローセンサ21よりも下流側の部位に開口している。
Further, the
EGR制御弁8bは、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、EGR制御弁8bを介して、EGR通路8aの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちEGR量を制御する。このEGR量の制御と、前述した燃料噴射制御とによって、後述するように、空燃比が制御される。その結果、エンジン3は、通常時は理論空燃比よりもリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼状態で運転され、後述するリッチスパイク制御時には、リッチな混合気を燃焼させるリッチ燃焼状態で運転される。
The
さらに、ECU2には、アクセル開度センサ25が電気的に接続されている。このアクセル開度センサ25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)APを検出して、それを表す検出信号をECU2に出力する。
Further, an
一方、ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ20〜25の検出信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、各種の制御処理などを実行する。具体的には、以下に述べるように、空燃比制御処理などを実行するとともに、排ガス浄化装置10におけるNOx浄化触媒11の劣化判定処理を行う。
On the other hand, the
なお、本実施形態では、ECU2が、上流側NOx濃度パラメータ検出手段、下流側NOx濃度パラメータ検出手段、制御手段、NOx供給量算出手段、NOxスリップ量算出手段、劣化判定手段、実行条件判定手段、ゼロ点補正手段、NOx捕捉量算出手段および捕捉判定値設定手段に相当する。
In the present embodiment, the
以下、図2を参照しながら、ECU2によって実行される空燃比制御処理について説明する。この処理は、燃料噴射弁4による燃料噴射量QINJおよび燃料噴射タイミングφINJを算出するとともに、EGR制御弁8bを介してEGR量を制御するものであり、TDC信号の発生に同期する制御周期で実行される。
Hereinafter, the air-fuel ratio control process executed by the
この処理では、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、リッチ条件フラグF_RICHが「1」であるか否かを判別する。このリッチ条件フラグF_RICHは、後述するように、リッチ条件フラグF_RICHの設定処理において設定される。 In this process, first, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the rich condition flag F_RICH is “1”. The rich condition flag F_RICH is set in the setting process of the rich condition flag F_RICH, as will be described later.
ステップ1の判別結果がNOのときには、ステップ2に進み、高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」であるか否かを判別する。この高NOx条件フラグF_NOxUPの値は、後述する劣化判定処理において設定される。
When the determination result of
ステップ2の判別結果がNOのときには、空燃比のリーン制御を実行すべきであると判定して、ステップ3に進み、リーン制御処理を実行する。このリーン制御処理では、アクセル開度APおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の要求トルクPMCMDが算出され、このリーン制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の燃料噴射量QINJが算出される。さらに、このリーン制御用の燃料噴射量QINJおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の燃料噴射タイミングφINJが算出される。
When the determination result in
これに加えて、リーン制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の目標吸入空気量GAIR_CMDが算出され、吸入空気量GAIRがこの目標吸入空気量GAIR_CMDに収束するように、EGR制御弁8bがフィードバック制御される。
In addition, a target intake air amount GAIR_CMD for lean control is calculated by searching a map (not shown) according to the required torque PMCMD for lean control and the engine speed NE, and the intake air amount GAIR is calculated as the target air amount GAIR. The
ステップ3でリーン制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。以上により、エンジン3の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の値になるように制御され、その結果、酸化雰囲気の排ガスがエンジン3から排気通路7に排出される。
After executing the lean control process in
一方、ステップ1の判別結果がYESのときには、空燃比のリッチスパイク制御を実行すべきであると判定して、ステップ4に進み、リッチスパイク制御処理を実行する。このリッチスパイク制御処理では、アクセル開度APおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の要求トルクPMCMDが算出され、このリッチスパイク制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の燃料噴射量QINJが算出される。さらに、このリッチスパイク制御用の燃料噴射量QINJおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の燃料噴射タイミングφINJが算出される。
On the other hand, when the determination result of
これに加えて、リッチスパイク制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の目標吸入空気量GAIR_CMDが算出され、吸入空気量GAIRがこの目標吸入空気量GAIR_CMDに収束するように、EGR制御弁8bがフィードバック制御される。
In addition to this, by searching a map (not shown) according to the required torque PMCMD for rich spike control and the engine speed NE, the target intake air amount GAIR_CMD for rich spike control is calculated, and the intake air amount GAIR is The
ステップ4でリッチスパイク制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。以上により、エンジン3の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の値になるように制御される。その結果、還元雰囲気の排ガスがエンジン3から排気通路7に排出されることで、NOx浄化触媒11に捕捉されたNOxが還元される。
After the rich spike control process is executed in
一方、ステップ2の判別結果がYESのときには、高NOx濃度制御を実行すべきであると判定して、ステップ5に進み、高NOx濃度制御処理を実行する。この高NOx濃度制御処理は、具体的には、図3に示すように実行される。
On the other hand, when the determination result of
まず、ステップ10で、前述したリーン制御処理およびリッチスパイク制御処理と同様の手法により、高NOx濃度制御用の燃料噴射量QINJおよび燃料噴射タイミングφINJを算出する。すなわち、アクセル開度APおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、高NOx濃度制御用の要求トルクPMCMDを算出し、この高NOx濃度制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、高NOx濃度制御用の燃料噴射量QINJおよび燃料噴射タイミングφINJを算出する。
First, in
次に、ステップ11で、高NOx濃度制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、高NOx濃度制御用の目標吸入空気量GAIR_CMDを算出する。
Next, in
次いで、ステップ12に進み、EGR制御処理を実行した後、本処理を終了する。このEGR制御処理では、吸入空気量GAIRが目標吸入空気量GAIR_CMDに収束するように、EGR制御弁8bがフィードバック制御され、それにより、EGR量がリーン制御中よりも減少するように制御される。以上によって、エンジン3から排気通路7に排出される排ガスは、リーン制御中と同じ酸化雰囲気に制御されるとともに、NOx濃度がリーン制御中よりも高い値になるように制御される。具体的には、上流側NOx濃度CNOx_Preが、後述する所定の上限値CNOx_Hになるように制御される。
Next, the process proceeds to step 12, and after executing the EGR control process, this process ends. In this EGR control process, the
図2に戻り、ステップ5で高NOx濃度制御処理を以上のように実行した後、空燃比制御処理を終了する。
Returning to FIG. 2, after the high NOx concentration control process is executed in
次に、図4を参照しながら、ECU2によって実行される劣化判定処理について説明する。この処理は、上流側NOx濃度CNOx_Preと下流側NOx濃度CNOx_Postに基づいて、NOx浄化触媒11の劣化判定を行うものであり、所定の制御周期ΔT(例えば10msec)で実行される。
Next, the deterioration determination process executed by the
この処理では、まず、ステップ20で、判定条件成立フラグF_JUDが「1」であるか否かを判別する。この判定条件成立フラグF_JUDは、具体的には、図5に示す設定処理において設定される。この処理では、ステップ40において、まず、以下の条件(f1)〜(f11)がいずれも成立しているか否かを判別する。
(f1)リッチスパイク制御を終了してから所定時間が経過していること(この所定時間は値0を含む)。
(f2)今回の運転サイクル中(すなわちエンジン始動時から停止時までの間)において、劣化判定処理を実行済みでないこと。
(f3)エンジン回転数NEが所定の上限値NE_H(例えば2500rpm)と所定の下限値NE_L(例えば1500rpm)の間の範囲内にあること。
(f4)要求トルクPMCMDが所定の上限値PM_H(例えば100Nm)と所定の下限値PM_L(例えば80Nm)の間の範囲内にあること。
(f5)触媒温TCATが所定の上限値TCAT_H(例えば450℃)と所定の下限値TCAT_L(例えば350℃)の間の範囲内にあること。
(f6)排ガス温度TEXが所定の上限値TEX_H(例えば500℃)と所定の下限値TCAT_L(例えば350℃)の間の範囲内にあること。なお、この排ガス温度TEXは、NOx浄化触媒11に流入する排ガスの温度であり、図示しない排ガス温度センサを用いて検出される。
In this process, first, in
(F1) A predetermined time has elapsed since the end of the rich spike control (this predetermined time includes a value of 0).
(F2) Deterioration determination processing has not been executed during the current operation cycle (that is, from engine start to stop).
(F3) The engine speed NE is within a range between a predetermined upper limit value NE_H (for example, 2500 rpm) and a predetermined lower limit value NE_L (for example, 1500 rpm).
(F4) The required torque PMCMD is within a range between a predetermined upper limit value PM_H (for example, 100 Nm) and a predetermined lower limit value PM_L (for example, 80 Nm).
(F5) The catalyst temperature TCAT is in a range between a predetermined upper limit value TCAT_H (for example, 450 ° C.) and a predetermined lower limit value TCAT_L (for example, 350 ° C.).
(F6) The exhaust gas temperature TEX is within a range between a predetermined upper limit value TEX_H (for example, 500 ° C.) and a predetermined lower limit value TCAT_L (for example, 350 ° C.). The exhaust gas temperature TEX is the temperature of the exhaust gas flowing into the
(f7)上流側NOx濃度CNOx_Preが所定の上限値CNOx_H(例えば300ppm)と所定の下限値CNOx_L(例えば100ppm)の間の範囲内にあること。
(f8)NOx流量GNOxが所定の上限値GNOx_H(例えば6g/hr)と所定の下限値GNOx_L(例えば3g/hr)の間の範囲内にあること。なお、このNOx流量GNOxは、エンジン回転数NEおよび吸入空気量GAIRなどに基づき、排ガス流量QGASを算出し、これに上流側NOx濃度CNOx_Preを乗算することにより算出される。
(f9)NOx浄化触媒11におけるNOx捕捉量S_QNOxが所定の上限値S_QNOx_H(例えば0.2g)と所定の下限S_QNOx_L(例えば0.1g)の間の範囲内にあること。なお、このNOx捕捉量S_QNOxは、NOx浄化触媒11に捕捉されたと推定されるNOx量の積算値であり、後述するNOx供給量sumPreNOxと同じ手法により算出される。
(f10)EGR率REGRが所定の上限値REGR_H(例えば50%)以上の範囲内にあること。なお、このEGR率REGRは、エンジン回転数NEおよび吸入空気量QAIRなどに基づいて算出される。
(f11)EGR制御弁8bの開度θEGRが所定の上限値θEGR_H(例えば60゜)以上であること。なお、このEGR制御弁8bの開度θEGRは、図示しない開度センサを用いて検出される。
(F7) The upstream NOx concentration CNOx_Pre is in a range between a predetermined upper limit value CNOx_H (for example, 300 ppm) and a predetermined lower limit value CNOx_L (for example, 100 ppm).
(F8) The NOx flow rate GNOx is within a range between a predetermined upper limit value GNOx_H (for example, 6 g / hr) and a predetermined lower limit value GNOx_L (for example, 3 g / hr). The NOx flow rate GNOx is calculated by calculating the exhaust gas flow rate QGAS based on the engine speed NE and the intake air amount GAIR, and multiplying this by the upstream NOx concentration CNOx_Pre.
(F9) The NOx trapping amount S_QNOx in the
(F10) The EGR rate REGR is within a predetermined upper limit value REGR_H (for example, 50%) or more. The EGR rate REGR is calculated based on the engine speed NE and the intake air amount QAIR.
(F11) The opening degree θEGR of the
以上の条件(f1)〜(f11)において、条件(f5),(f6)は、NOx浄化触媒11が適度な活性状態にあることを表す条件であり、条件(f7)〜(f11)は、NOx浄化触媒11に供給される排ガスが、劣化判定に最適な状態にあることを表す条件である。
In the above conditions (f1) to (f11), the conditions (f5) and (f6) are conditions indicating that the
次いで、これらの条件(f1)〜(f11)がいずれも成立していると判別されたときには、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立しているとして、判定条件成立フラグF_JUDが「1」に設定され、それ以外のときには判定条件成立フラグF_JUDが「0」に設定される。ステップ40で、判定条件成立フラグF_JUDを以上のように設定した後、本処理を終了する。
Next, when it is determined that all of these conditions (f1) to (f11) are satisfied, it is determined that the deterioration determination condition for the
図4に戻り、ステップ20の判別結果がNOで、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立していないときには、NOx浄化触媒11の劣化判定を実行すべきでないと判定して、ステップ21に進み、後述する2つのフラグF_ZERO,F_CALをいずれも「0」に設定した後、本処理を終了する。
Returning to FIG. 4, when the determination result of
一方、ステップ20の判別結果がYESで、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立しているときには、ステップ22に進み、ゼロ点補正済みフラグF_ZEROが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、下流側NOx濃度CNOx_Postのゼロ点補正を実行すべきであると判定して、ステップ23に進み、ゼロ点補正処理を以下に述べるように実行した後、本処理を終了する。
On the other hand, if the determination result in
このステップ23のゼロ点補正処理では、まず、下流側NOxセンサ23の検出信号に基づいて算出した下流側NOx濃度CNOx_Postを、制御周期ΔT毎にサンプリングし、所定個数(例えば100個)の下流側NOx濃度CNOx_Postの算出値がサンプリングされた時点で、所定個数のサンプリング値を相加平均演算することによって、平均値が算出される。そして、この平均値の算出以降は、下流側NOxセンサ23の検出信号に基づいて算出した下流側NOx濃度CNOx_Postの実際値から平均値を減算することによって、ゼロ点補正済みの下流側NOx濃度CNOx_Postが算出される。
In the zero point correction process of
また、ステップ23のゼロ点補正処理では、上記の補正項が算出された時点で、ゼロ点補正処理を実行済みであることを表すために、ゼロ点補正済みフラグF_ZEROが「1」に設定される。なお、本実施形態では、所定個数の下流側NOx濃度CNOx_Postの算出値がサンプリングされるまでの間が所定時間に相当する。
Further, in the zero point correction process of
このように、ステップ23でゼロ点補正済みフラグF_ZEROが「1」に設定されると、ステップ22の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ24に進み、判定値算出済みフラグF_CALが「1」であるか否かを判別する。
As described above, when the zero point corrected flag F_ZERO is set to “1” in
この判別結果がNOのときには、後述するNOx供給量判定値NOxREFを算出すべきであると判定して、ステップ25に進み、NOx捕捉量S_QNOxに応じて、図6に示すマップを検索することにより、NOx捕捉能NOxSを算出する。このNOx捕捉量S_QNOxは、NOx浄化触媒11に捕捉されたと推定されるNOx量であり、後述するように、リッチ条件フラグF_RICHの設定処理において算出される。
When the determination result is NO, it is determined that a NOx supply amount determination value NOxREF, which will be described later, should be calculated, the process proceeds to step 25, and the map shown in FIG. 6 is searched according to the NOx trapping amount S_QNOx. , NOx trapping ability NOxS is calculated. This NOx trapping amount S_QNOx is the NOx amount estimated to be trapped by the
また、NOx捕捉能NOxSは、NOx浄化触媒11が捕捉可能なNOx量を表すものであり、図6のマップでは、NOx捕捉量S_QNOxが大きいほど、より小さい値に設定されている。これは、NOx捕捉量S_QNOxがNOx浄化触媒11に捕捉されたと推定されるNOx量である関係上、NOx捕捉量S_QNOxが大きいほど、NOx浄化触媒11が捕捉可能なNOx量がより小さくなるためである。
Further, the NOx trapping ability NOxS represents the amount of NOx that can be trapped by the
次いで、ステップ26に進み、触媒温TCATに応じて、図7に示すマップを検索することにより、触媒温補正係数CorTCATを算出する。同図において、TREFa〜TREFdは、TREFa<TREFb<TREFc<TREFdが成立するように設定される触媒温TCATの所定値である。このマップでは、触媒温補正係数CorTCATは、TREFa≦TCAT<TREFbの範囲において、触媒温TCATが低いほど、より小さい値に設定されている。これは、触媒温TCATがTREFa≦TCAT<TREFbの範囲にある場合、触媒温TCATが低いほど、NOx浄化触媒11の活性度合がより低いことで、そのNOx捕捉能力がより低い状態になるので、それに対応するためである。
Next, the routine proceeds to step 26, where the catalyst temperature correction coefficient CorTCAT is calculated by searching the map shown in FIG. 7 according to the catalyst temperature TCAT. In the figure, TREFa to TREFd are predetermined values of the catalyst temperature TCAT set to satisfy TREFa <TREFb <TREFc <TREFd. In this map, the catalyst temperature correction coefficient CorTCAT is set to a smaller value as the catalyst temperature TCAT is lower in the range of TREFa ≦ TCAT <TREFb. This is because when the catalyst temperature TCAT is in the range of TREFa ≦ TCAT <TREFb, the lower the catalyst temperature TCAT, the lower the degree of activity of the
また、触媒温補正係数CorTCATは、TREFb≦TCAT≦TREFcの範囲では一定値に設定されており、これは、NOx浄化触媒11の活性度合がTREFb≦TCAT≦TREFcの範囲において変化しないためである。さらに、触媒温補正係数CorTCATは、TREFc<TCAT≦TREFdの範囲では、触媒温TCATが高いほど、より小さい値に設定されている。これは、触媒温TCATがTREFc<TCAT≦TREFdの範囲にある場合、触媒温TCATが高いほど、NOx浄化触媒11のNOx捕捉能力が低下するので、それに対応するためである。
Further, the catalyst temperature correction coefficient CorTCAT is set to a constant value in the range of TREFb ≦ TCAT ≦ TREFc, because the degree of activity of the
ステップ26に続くステップ27で、排ガス流量QGASに応じて、図8に示すマップを検索することにより、排ガス流量補正係数CorQGASを算出する。このマップでは、排ガス流量補正係数CorQGASは、排ガス流量QGASが大きいほど、より小さい値に設定されている。これは、排ガス流量QGASが大きい場合、排ガスがNOx浄化触媒11を通過する際にNOx浄化触媒11と反応しにくくなり、NOx浄化触媒11を通過した排ガスの活性度合が低くなることに起因して、NOx浄化触媒11が実際よりも低いNOx捕捉能力を示す状態が発生したり、NOx浄化触媒11自体の排ガスとの反応時間(接触時間)が短くなること、および排ガス中のNOxがNOx浄化触媒11に捕捉されにくくなることに起因して、NOx浄化触媒11に実際に捕捉されるNOx量が低下してしまう状態が発生したりするので、それに対応するためである。
In
次に、ステップ28に進み、下式(1)により、NOx供給量判定値NOxREF(所定のしきい値)を算出する。
次いで、NOx供給量判定値NOxREFを算出済みであることを表すために、ステップ29に進み、判定値算出済みフラグF_CALを「1」に設定した後、本処理を終了する。 Next, in order to indicate that the NOx supply amount determination value NOxREF has been calculated, the routine proceeds to step 29, where the determination value calculated flag F_CAL is set to “1”, and then this processing ends.
上記のように、ステップ29で判定値算出済みフラグF_CALが「1」に設定されると、ステップ24の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ30に進み、高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ31に進み、高NOx濃度制御を実行すべきであることを表すために、高NOx条件フラグF_NOxUPを「1」に設定した後、本処理を終了する。
As described above, when the determination value calculated flag F_CAL is set to “1” in
このように、ステップ31で高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」に設定されると、ステップ30の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ32に進み、下式(2)により、NOx供給量sumPreNOxを算出する。
この式(2)において、sumPreNOxZは、NOx供給量の前回値を表している。また、式(2)の右辺の第2項は、上流側NOx濃度と排ガス流量と制御周期の積CNOx_Pre・QGAS・ΔTであるので、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11に供給されたNOx量を表すものである。したがって、NOx供給量sumPreNOxは、そのような値CNOx_Pre・QGAS・ΔTを積算することによって算出されるので、高NOx濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11に供給されたと推定されるNOxの総量を表すものになる。
In this formula (2), sumPreNOxZ represents the previous value of the NOx supply amount. In addition, the second term on the right side of the equation (2) is the product CNOx_Pre · QGAS · ΔT of the upstream NOx concentration, the exhaust gas flow rate, and the control cycle, so that the NOx is between the previous control timing and the current control timing. This represents the amount of NOx supplied to the
次いで、ステップ33に進み、下式(3)により、NOxスリップ量sumPostNOxを算出する。
この式(3)において、sumPostNOxZは、NOxスリップ量の前回値を表している。また、式(3)の右辺の第2項は、下流側NOx濃度と排ガス流量と制御周期の積CNOx_Post・QGAS・ΔTであるので、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11に捕捉されることなく、NOx浄化触媒11を通過したNOx量を表すものである。したがって、NOxスリップ量sumPostNOxは、そのような値CNOx_Post・QGAS・ΔTを積算することによって算出されるので、高NOx濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11を通過したと推定されるNOxの総量を表すものになる。
In this formula (3), sumPostNOxZ represents the previous value of the NOx slip amount. Further, the second term on the right side of the equation (3) is the product CNOx_Post · QGAS · ΔT of the downstream NOx concentration, the exhaust gas flow rate, and the control cycle, and therefore, the NOx between the previous control timing and the current control timing. This represents the amount of NOx that has passed through the
次に、ステップ34で、sumPreNOx>NOxREFが成立しているか否かを判別する。この判別結果がYESで、sumPreNOx>NOxREFが成立しているときには、NOx浄化触媒11の劣化判定を行うのに十分な量のNOxがNOx浄化触媒11に供給されたと判定して、後述するステップ36に進む。
Next, in step 34, it is determined whether sumPreNOx> NOxREF is satisfied. If the determination result is YES and sumPreNOx> NOxREF is established, it is determined that a sufficient amount of NOx has been supplied to the
一方、ステップ34の判別結果がNOで、sumPreNOx≦NOxREFのときには、ステップ35に進み、sumPostNOx>NOxREF2が成立しているか否かを判別する。このNOxREF2は、NOxスリップ量sumPostNOxの所定の判定値(所定値)であり、一定値に設定される。 On the other hand, if the determination result in step 34 is NO and sumPreNOx ≦ NOxREF, the process proceeds to step 35 to determine whether or not sumPostNOx> NOxREF2. This NOxREF2 is a predetermined determination value (predetermined value) of the NOx slip amount sumPostNOx, and is set to a constant value.
ステップ35の判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ35の判別結果がYESで、sumPostNOx>NOxREF2が成立しているときには、NOx浄化触媒11を通り抜けたNOx量が多い状態にあることで、NOx浄化触媒11の劣化判定を行うべきであると判定して、ステップ36に進む。
When the determination result of
以上のステップ34または35に続くステップ36で、触媒劣化フラグF_CATNGの設定処理を実行する。この触媒劣化フラグF_CATNGの設定処理は、具体的には図9に示すように実行される。
In
この処理では、まず、ステップ50で、NOxスリップ量sumPostNOxが所定の判定値NOxJUDよりも大きいか否かを判別する。この判定値NOxJUDは、一定値に設定されている。この判別結果がNOで、sumPostNOx≦NOxJUDのときには、NOx浄化触媒11が劣化していないと判定して、ステップ51に進み、それを表すために、触媒劣化フラグF_CATNGを「0」に設定する。
In this process, first, in
一方、ステップ50の判別結果がYESで、sumPostNOx>NOxJUDのときには、NOx浄化触媒11が劣化したと判定して、ステップ52に進み、それを表すために、触媒劣化フラグF_CATNGを「1」に設定する。
On the other hand, if the determination result in
以上のステップ51または52に続くステップ53で、高NOx濃度制御処理を終了すべきであることを表すために、高NOx条件フラグF_NOxUPを「0」に設定する。
In
次に、ステップ54に進み、NOx供給量sumPreNOxと、NOxスリップ量sumPostNOxをいずれも値0に設定した後、本処理を終了する。
Next, the process proceeds to step 54, where the NOx supply amount sumPreNOx and the NOx slip amount sumPostNOx are both set to the
図4に戻り、ステップ36で、触媒劣化フラグF_CATNGの設定処理を以上のように実行した後、劣化判定処理を終了する。
Returning to FIG. 4, in
なお、前述したステップ35において、NOxスリップ量sumPostNOxを、判定値NOxREF2に代えて、前述したステップ50で用いた判定値NOxJUDと比較するように構成してもよい。
In
次に、図10を参照しながら、前述したリッチ条件フラグF_RICHの設定処理について説明する。同図に示すように、この設定処理では、まず、ステップ60で、リッチ条件フラグF_RICHが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ61に進み、NOx捕捉量S_QNOxを算出する。
Next, the above-described rich condition flag F_RICH setting process will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this setting process, first, in
このNOx捕捉量S_QNOxは、前述したように、NOx浄化触媒11に捕捉されたと推定されるNOx量であり、具体的には以下に述べるように算出される。すなわち、要求トルクPMCMD、エンジン回転数NE、吸入空気量GAIRおよびEGR制御弁8bの開度(すなわちEGR量)などのパラメータに応じて、図示しないマップを検索することにより、エンジン3の燃焼室から排気通路7に排出されるNOx排出量QNOxを算出するとともに、これを積算することによって、NOx捕捉量S_QNOxが算出される。
This NOx trapping amount S_QNOx is the NOx amount estimated to be trapped by the
次いで、ステップ62に進み、前述した高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、リーン制御中であるときには、ステップ63に進み、捕捉判定値SREFを第1所定値SREF1に設定する。 Next, the routine proceeds to step 62, where it is determined whether or not the above-described high NOx condition flag F_NOxUP is “1”. If the determination result is NO and lean control is being performed, the process proceeds to step 63, where the capture determination value SREF is set to the first predetermined value SREF1.
一方、ステップ62の判別結果がYESで、高NOx濃度制御中であるときには、ステップ64に進み、捕捉判定値SREFを第2所定値SREF2に設定する。ここで、第1および第2所定値SREF1,SREF2は、SREF1<SREF2が成立するような一定値に設定されている。これは、高NOx濃度制御の実行中、排ガスのNOx濃度がリーン制御中よりも高くなるように、エンジン3の運転状態が制御されることで、NOx捕捉量S_QNOxの増大度合がリーン制御中よりも大きくなることによる。
On the other hand, if the determination result in
ステップ63または64に続くステップ65で、NOx捕捉量S_QNOxが捕捉判定値SREFよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、リーン制御または高NOx濃度制御を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する一方、この判別結果がYESのときには、リッチスパイク制御を実行すべきであると判定して、ステップ66に進み、それを表すために、リッチ条件フラグF_RICHを「1」に設定した後、本処理を終了する。
In
一方、ステップ60の判別結果がYESで、リッチスパイク制御中のときには、ステップ67に進み、減算値DECを算出する。この減算値DECは、リッチスパイク制御の実行により、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11で還元されたと推定されるNOx量であり、具体的には、運転状態を表すパラメータ(例えば、要求トルクPMCMD、エンジン回転数NE、吸入空気量GAIRおよびEGR制御弁8bの開度など)に応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
On the other hand, if the determination result in
次いで、ステップ68に進み、NOx捕捉量S_QNOxを、その前回値S_QNOxZから減算値DECを減算した値(S_QNOxZ−DEC)に設定する。次に、ステップ69で、NOx捕捉量S_QNOxが所定の終了判定値SDEC以下であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、リッチスパイク制御を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。
Next, the routine proceeds to step 68, where the NOx trapping amount S_QNOx is set to a value (S_QNOxZ-DEC) obtained by subtracting the subtraction value DEC from the previous value S_QNOxZ. Next, in
一方、ステップ69の判別結果がYESのときには、リッチスパイク制御を終了すべきであると判定して、ステップ70に進み、それを表すためにリッチ条件フラグF_RICHを「0」に設定する。その後、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result in
次に、図11を参照しながら、高NOx濃度制御処理および劣化判定処理を以上のように実行した場合の制御結果例について説明する。なお、同図中の下流側NOx濃度CNOx_Postと、NOxスリップ量sumPostNOxとにおいて、実線で示す曲線は、NOx浄化触媒11が劣化している場合のものであり、破線で示す曲線は、NOx浄化触媒11が劣化していない場合のものである。
Next, an example of control results when the high NOx concentration control process and the deterioration determination process are executed as described above will be described with reference to FIG. Note that, in the downstream side NOx concentration CNOx_Post and the NOx slip amount sumPostNOx in the same figure, the curve indicated by the solid line is that when the
同図に示すように、時刻t1で、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立し、F_JUD=1が成立すると、その後のNOx供給量判定値NOxREFが算出された時点(時刻t2)で、F_NOxUP=1が成立し、高NOx濃度制御処理が開始されるとともに、この高NOx濃度制御処理の開始時点から任意の時間が経過したタイミング(時刻t3)で、高NOx濃度の排ガスが上流側NOxセンサ22に到達し、NOx供給量sumPreNOxが上昇し始める。このNOx供給量sumPreNOxの上昇開始以降において、NOx浄化触媒11が劣化しているときには、下流側NOx濃度CNOx_Postも時間の経過に伴って上昇するとともに、NOxスリップ量sumPostNOxも時間の経過に伴って上昇する。そして、sumPreNOx>NOxREFが成立した時点(時刻t4)で、sumPostNOx>NOxJUDが成立する。それにより、NOx浄化触媒11が劣化したと判定される。
As shown in the figure, when the deterioration determination condition for the
一方、NOx浄化触媒11が劣化していないときには、下流側NOx濃度CNOx_PostおよびNOxスリップ量sumPostNOxがほとんど変化しない。それにより、sumPreNOx>NOxREFが成立した時点(時刻t4)でも、sumPostNOx≦NOxJUDが成立する。それにより、NOx浄化触媒11が劣化していないと判定される。
On the other hand, when the
以上のように、第1実施形態の劣化判定装置1によれば、図4の劣化判定処理において、下流側NOxセンサ23の検出信号値に基づいて、ゼロ点補正済みの下流側NOx濃度CNOx_Postが算出されるとともに、このゼロ点補正済みの下流側NOx濃度CNOx_Postに基づいて、NOxスリップ量sumPostNOxが算出される。また、上流側NOxセンサ22の検出信号値に基づいて、上流側NOx濃度CNOx_Preが算出され、この上流側NOx濃度CNOx_Preに基づいて、NOx供給量sumPreNOxが算出される。そして、sumPreNOx>NOxREFが成立したときに、NOxスリップ量sumPostNOxを所定の判定値NOxJUDと比較することによって、NOx浄化触媒11の劣化判定が実行される。すなわち、NOx浄化触媒11に実際に流入したNOx量が十分な値に達した時点での、NOx浄化触媒11を通過したと推定されるNOxの総量の大小度合に基づいて、NOx浄化触媒11の劣化が判定される。
As described above, according to the
一般に、下流側NOxセンサ23のような、NOx浄化触媒11よりも下流側の排ガス中のNOx濃度を表すパラメータを検出するセンサの場合、ゼロ点のドリフトなどの経時変化が生じやすく、その出力特性が変化しやすいとともに、NOx浄化触媒11の活性状態などに起因して排ガス組成が変化すると、それに伴って出力変動を生じるという特性を有している。そのため、下流側NOxセンサ23を用いて、NOx浄化触媒11の劣化を判定した場合、上述した出力特性の変化や出力変動が発生するのに起因して、下流側NOx濃度CNOx_Postの算出精度が低下し、劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この劣化判定装置1によれば、劣化判定処理において、ゼロ点補正済みの下流側NOx濃度CNOx_Postが用いられるので、劣化判定の開始直前において、上述した出力特性の変化や出力変動が下流側NOxセンサ23で発生している場合でも、その影響を回避しながら、NOx浄化触媒11の劣化を判定することができ、それにより、劣化判定精度を向上させることができる。
In general, in the case of a sensor that detects a parameter indicating the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the
また、図4のステップ23のゼロ点補正処理では、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立した以降の下流側NOxセンサ23の検出信号に基づいて算出した下流側NOx濃度CNOx_Postを所定個数サンプリングし、これらの平均値を補正項として用いることにより、ゼロ点補正済みの下流側NOx濃度CNOx_Postが算出されるので、このサンプリング期間中において、下流側NOxセンサ23の検出信号値が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、ゼロ点補正済みの下流側NOx濃度CNOx_Postを精度よく算出することができ、それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。
Further, in the zero point correction process of
さらに、図4のステップ31で、高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」に設定されると、図2の空燃比制御処理において、ステップ5の高NOx濃度制御処理が実行される。それにより、エンジン3から排気通路7に排出される排ガスが、リーン制御中と同じ酸化雰囲気に制御されるとともに、そのNOx濃度がリーン制御中よりも高い値になるように制御されることによって、図4のステップ34または35の判別結果がYESとなるまでの時間を短縮することができる。その結果、NOx浄化触媒11の劣化判定を迅速に実行することができる。
Further, when the high NOx condition flag F_NOxUP is set to “1” in step 31 of FIG. 4, the high NOx concentration control process of
また、sumPreNOx≦NOxREFの場合でも、sumPostNOx>NOxREF2が成立したときには、ステップ50〜52で、NOxスリップ量sumPostNOxを所定の判定値NOxJUDと比較することによって、NOx浄化触媒11の劣化判定が実行される。すなわち、NOx浄化触媒11に実際に流入したNOx量が小さい場合でも、NOx浄化触媒11を実際に通り抜けたNOxの総量が多いことで、NOx浄化触媒11が劣化した可能性が高いときには、NOx浄化触媒11の劣化判定が実行されることで、高NOx濃度制御が中止される。それにより、高NOx濃度制御処理の実行時間を短縮でき、排ガス特性の悪化を抑制することができる。
Even when sumPreNOx ≦ NOxREF, when sumPostNOx> NOxREF2 is satisfied, the
さらに、高NOx濃度制御の実行中、図10のステップ64において、NOx捕捉量S_QNOxと比較される捕捉判定値SREFが、リーン制御中のときの第1所定値SREF1よりも大きい第2所定値SREF2に設定されるので、高NOx濃度制御中であることで、NOx捕捉量S_QNOxの増大度合がリーン制御中よりも大きい場合でも、S_QNOx>SREFが成立しにくくなり、それにより、高NOx濃度制御を継続しながら、NOx浄化触媒11の劣化判定を適切に実行することができる。
Further, during the execution of the high NOx concentration control, in step 64 of FIG. 10, the capture determination value SREF compared with the NOx capture amount S_QNOx is larger than the first predetermined value SREF1 when the lean control is being performed. Therefore, even when the degree of increase in the NOx trapping amount S_QNOx is larger than that during lean control, S_QNOx> SREF is less likely to be established, thereby enabling high NOx concentration control. While continuing, the deterioration determination of the
これに加えて、排気通路7のNOx浄化触媒11の下流側に下流側NOx浄化触媒12が設けられているので、NOx浄化触媒11の劣化判定中、下流側NOx浄化触媒12によって、NOx浄化触媒11を通り抜けたNOxを浄化することができる。それにより、NOx浄化触媒11の劣化判定中における排ガス特性の悪化を確実に回避することができる。
In addition, since the downstream
なお、第1実施形態は、上流側NOx濃度パラメータ検出手段として、上流側NOxセンサ22を用いた例であるが、本発明の上流側NOx濃度パラメータ検出手段はこれに限らず、NOx浄化触媒の上流側におけるNOx濃度を表すパラメータを検出可能なものであればよい。
The first embodiment is an example in which the
また、第1実施形態は、下流側NOx濃度パラメータ検出手段として、下流側NOxセンサ23を用いた例であるが、本発明の下流側NOx濃度パラメータ検出手段はこれに限らず、NOx浄化触媒の下流側におけるNOx濃度を表すパラメータを検出可能なものであればよい。
The first embodiment is an example in which the
さらに、第1実施形態は、図4のステップ23において、前述したようにゼロ点補正処理を実行した例であるが、ゼロ点補正処理を以下に述べるように実行してもよい。すなわち、下流側NOxセンサ23の検出信号値を、制御周期ΔT毎にサンプリングし、所定個数(例えば100個)の検出信号値がサンプリングされた時点で、所定個数のサンプリング値を相加平均演算することによって、補正項を算出する。そして、この補正項の算出以降は、下流側NOxセンサ23の実際の検出信号値から補正項を減算した値に基づいて、下流側NOx濃度CNOx_Postを算出する。図4のステップ23において、以上のようにゼロ点補正処理を実行した場合でも、第1実施形態の手法と同様の作用効果を得ることができる。
Furthermore, although 1st Embodiment is an example which performed the zero point correction process as mentioned above in
一方、第1実施形態は、高NOx濃度制御処理を図3に示すように実行した例であるが、高NOx濃度制御処理はこれに限らず、NOx浄化触媒11に流入する排ガスを、リーン制御中と同じように酸化雰囲気に制御するとともに、そのNOx濃度をリーン制御中よりも高い値になるように制御する処理であればよい。例えば、高NOx濃度制御処理を図12に示すように実行してもよい。
On the other hand, the first embodiment is an example in which the high NOx concentration control process is executed as shown in FIG. 3, but the high NOx concentration control process is not limited to this, and the exhaust gas flowing into the
同図に示すように、この高NOx濃度制御処理では、まず、ステップ71で、前述したステップ10と同じ手法により、高NOx濃度制御用の燃料噴射量QINJおよび燃料噴射タイミングφINJを算出する。
As shown in the figure, in this high NOx concentration control process, first, in
次いで、ステップ72で、高NOx濃度制御用の要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、上流側NOx濃度CNOx_Preの目標値CNOx_PreCMDを算出する。この目標値CNOx_PreCMDは、リーン制御中の上流側NOx濃度CNOx_Preよりも高い値に設定されている。
Next, at
ステップ72に続くステップ73で、EGR制御処理を実行する。具体的には、上流側NOx濃度CNOx_Preが上記目標値CNOx_PreCMDに収束するように、EGR制御弁8bをフィードバック制御する。その後、本処理を終了する。以上によって、エンジン3から排気通路7に排出される排ガスは、リーン制御中と同じ酸化雰囲気に制御されるとともに、上流側NOx濃度CNOx_Preがリーン制御中よりも高い値になるように制御される。それによって、NOx浄化触媒11の劣化判定を精度よく迅速に実行することができる。
In
次に、本発明の第2実施形態に係る排ガス浄化装置の劣化判定装置について説明する。この劣化判定装置は、第1実施形態の劣化判定装置1と比較すると、第1実施形態の図4に示す劣化判定処理に代えて、図13に示す劣化判定処理をECU2によって実行する点のみが異なっているので、以下、図13に示す劣化判定処理についてのみ説明する。
Next, a deterioration determination device for an exhaust gas purification device according to a second embodiment of the present invention will be described. Compared with the
なお、本実施形態では、ECU2が、上流側NOx濃度パラメータ検出手段、下流側NOx濃度パラメータ検出手段、制御手段、NOx供給量算出手段、NOxスリップ量算出手段、劣化判定手段、実行条件判定手段、判定値算出手段、NOx捕捉量算出手段および捕捉判定値設定手段に相当する。
In the present embodiment, the
図13に示す劣化判定処理も、前述した図4の劣化判定処理と同様に、上流側NOx濃度CNOx_Preと下流側NOx濃度CNOx_Postに基づいて、NOx浄化触媒11の劣化判定を行うものであり、所定の制御周期ΔT(例えば10msec)で実行される。
The deterioration determination process shown in FIG. 13 also performs the deterioration determination of the
この処理では、まず、ステップ80で、前述した判定条件成立フラグF_JUDが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立していないときには、NOx浄化触媒11の劣化判定を実行すべきでないと判定して、ステップ81に進み、後述する平均値算出済みフラグF_AVEと、前述した判定値算出済みフラグF_CALとをいずれも「0」に設定した後、本処理を終了する。
In this process, first, in
一方、ステップ80の判別結果がYESで、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立しているときには、ステップ82に進み、平均値算出済みフラグF_AVEが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、下流側NOx濃度CNOx_Postの平均値aveCNOxを算出すべきであると判定して、ステップ83に進み、平均値aveCNOxの算出処理を実行した後、本処理を終了する。なお、本実施形態では、平均値aveCNOxが下流側NOx濃度パラメータの平均値に相当する。
On the other hand, if the determination result in
このステップ83では、平均値aveCNOxが以下に述べるように算出される。まず、制御周期ΔT毎に、下流側NOx濃度CNOx_Postを下流側NOxセンサ23の検出信号に基づいて算出し、この算出値をサンプリングする。そして、所定個数(例えば100個)の算出値がサンプリングされた時点で、所定個数のサンプリング値を相加平均演算することによって、平均値aveCNOxを算出する。なお、本実施形態では、所定個数の下流側NOx濃度CNOx_Postの算出値がサンプリングされるまでの間が所定時間に相当する。そして、この平均値aveCNOxが算出された時点で、これを算出済みであることを表すために、平均値算出済みフラグF_AVEが「1」に設定される。
In this step 83, the average value aveCNOx is calculated as described below. First, at each control period ΔT, the downstream NOx concentration CNOx_Post is calculated based on the detection signal of the
このように、ステップ83で平均値算出済みフラグF_AVEが「1」に設定されると、ステップ82の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ84に進み、判定値算出済みフラグF_CALが「1」であるか否かを判別する。
Thus, when the average value calculated flag F_AVE is set to “1” in step 83, the determination result in
この判別結果がNOのときには、NOx供給量判定値NOxREFを算出すべきであると判定して、ステップ85〜89を、前述した図4のステップ25〜29と同様に実行した後、本処理を終了する。
If the determination result is NO, it is determined that the NOx supply amount determination value NOxREF should be calculated, and steps 85 to 89 are executed in the same manner as
上記のようにステップ89を実行すると、ステップ84の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ90に進み、前述した高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、高NOx濃度制御を実行すべきであると判定して、ステップ91に進み、それを表すために、高NOx条件フラグF_NOxUPを「1」に設定した後、本処理を終了する。
When
このように、ステップ91で高NOx条件フラグF_NOxUPが「1」に設定されると、ステップ90の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ92に進み、前述した式(2)により、NOx供給量sumPreNOxを算出する。
As described above, when the high NOx condition flag F_NOxUP is set to “1” in
次いで、ステップ93に進み、前述した式(3)により、NOxスリップ量sumPostNOxを算出する。 Next, the routine proceeds to step 93, where the NOx slip amount sumPostNOx is calculated by the aforementioned equation (3).
次に、ステップ94で、下式(4)により、排ガス供給量sumQGASを算出する。
この式(4)において、sumQGASZは、排ガス供給量の前回値を表している。また、式(4)の右辺の第2項は、排ガス流量と制御周期の積QGAS・ΔTであるので、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11に供給されたと推定される排ガス量を表すものである。したがって、排ガス供給量sumQGASは、そのような値QGAS・ΔTを積算することによって算出されるので、高NOx濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11に供給されたと推定される排ガスの総量を表すものになる。
In this formula (4), sumQGASZ represents the previous value of the exhaust gas supply amount. Further, since the second term on the right side of the equation (4) is the product QGAS · ΔT of the exhaust gas flow rate and the control period, it is supplied to the
次いで、ステップ95に進み、前述したステップ34と同様に、sumPreNOx>NOxREFが成立しているか否かを判別する。この判別結果がYESで、sumPreNOx>NOxREFが成立しているときには、NOx浄化触媒11の劣化判定を行うのに十分な量のNOxがNOx浄化触媒11に供給されたと判定して、後述するステップ97に進む。
Next, the routine proceeds to step 95, where it is determined whether or not sumPreNOx> NOxREF is established as in step 34 described above. If the determination result is YES and sumPreNOx> NOxREF is established, it is determined that a sufficient amount of NOx has been supplied to the
一方、ステップ95の判別結果がNOで、sumPreNOx≦NOxREFのときには、ステップ96に進み、sumPostNOx>NOxREF2が成立しているか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ96の判別結果がYESのときには、ステップ97に進む。
On the other hand, when the determination result in
以上のステップ95または96に続くステップ97で、触媒劣化フラグF_CATNGの設定処理を実行する。この触媒劣化フラグF_CATNGの設定処理は、具体的には図14に示すように実行される。この処理では、まず、ステップ100で、下式(5)により、判定値NOxJUD2を算出する。
この式(5)において、C1は所定の定数を表している。この式(5)を参照すると明らかなように、判定値NOxJUD2は、定数C1に、排ガス供給量と平均値の積sumQGAS・aveCNOxを加算することによって算出されるので、高NOx濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、NOx浄化触媒11に供給されたと推定されるNOxの総量を表すように算出される。
In this equation (5), C1 represents a predetermined constant. As apparent from reference to this equation (5), the determination value NOxJUD2 is calculated by adding the product sumQGAS · aveCNOx of the exhaust gas supply amount and the average value to the constant C1, so the start of the high NOx concentration control process It is calculated so as to represent the total amount of NOx estimated to be supplied to the
次いで、ステップ101に進み、NOxスリップ量sumPostNOxが判定値NOxJUD2よりも大きいか否かを判別する。この判別結果がNOで、sumPostNOx≦NOxJUD2のときには、NOx浄化触媒11が劣化していないと判定して、ステップ102に進み、それを表すために、触媒劣化フラグF_CATNGを「0」に設定する。
Next, the routine proceeds to step 101, where it is determined whether or not the NOx slip amount sumPostNOx is larger than a determination value NOxJUD2. If the determination result is NO and sumPostNOx ≦ NOxJUD2, it is determined that the
一方、ステップ101の判別結果がYESで、sumPostNOx>NOxJUD2のときには、NOx浄化触媒11が劣化したと判定して、ステップ103に進み、それを表すために、触媒劣化フラグF_CATNGを「1」に設定する。
On the other hand, when the determination result in
以上のステップ102または103に続くステップ104で、高NOx濃度制御処理を終了すべきであることを表すために、高NOx条件フラグF_NOxUPを「0」に設定する。
In
次に、ステップ105に進み、NOx供給量sumPreNOxと、NOxスリップ量sumPostNOxと、排ガス供給量sumQGASとをいずれも値0に設定した後、本処理を終了する。 Next, the routine proceeds to step 105, where the NOx supply amount sumPreNOx, the NOx slip amount sumPostNOx, and the exhaust gas supply amount sumQGAS are all set to a value of 0, and then this process is terminated.
図13に戻り、ステップ97で、触媒劣化フラグF_CATNGの設定処理を以上のように実行した後、劣化判定処理を終了する。
Returning to FIG. 13, in
なお、前述したステップ96において、NOxスリップ量sumPostNOxを、判定値NOxREF2に代えて、前述したステップ100で算出した判定値NOxJUD2と比較するように構成してもよい。
In
以上のように、第2実施形態の劣化判定装置によれば、図13の劣化判定処理において、下流NOxセンサ23の検出信号値に基づいて、下流側NOx濃度CNOx_Postが算出されるとともに、この下流側NOx濃度CNOx_Postに基づいて、NOxスリップ量sumPostNOxが算出される。また、上流側NOxセンサ22の検出信号値に基づいて、上流側NOx濃度CNOx_Preが算出され、この上流側NOx濃度CNOx_Preに基づいて、NOx供給量sumPreNOxが算出される。そして、sumPreNOx>NOxREFが成立したときに、NOxスリップ量sumPostNOxを判定値NOxJUD2と比較することによって、NOx浄化触媒11の劣化判定が実行される。すなわち、NOx浄化触媒11に実際に流入したNOx量が十分な値に達した時点での、NOx浄化触媒11を通過したと推定されるNOxの総量の大小度合に基づいて、NOx浄化触媒11の劣化が判定される。
As described above, according to the deterioration determination device of the second embodiment, the downstream NOx concentration CNOx_Post is calculated based on the detection signal value of the
前述したように、下流NOxセンサ23を用いて、NOx浄化触媒11の劣化を判定した場合、下流側NOxセンサ23の出力特性の変化などが発生するのに起因して、劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この劣化判定装置によれば、ステップ83で、下流側NOx濃度CNOx_Postの平均値aveCNOxを算出するとともに、この平均値aveCNOxに基づいて、NOxスリップ量sumPostNOxと比較する判定値NOxJUD2が算出される。そのため、上述した出力特性の変化などが下流NOxセンサ23で発生している場合でも、それを反映させながら判定値NOxJUD2を算出できるとともに、そのように算出された判定値を用いて、NOx浄化触媒11の劣化を判定することができ、それにより、劣化判定精度を向上させることができる。
As described above, when the deterioration of the
また、ステップ83の平均値aveCNOxの算出処理では、NOx浄化触媒11の劣化判定条件が成立した以降の下流NOxセンサ23の検出信号に基づいて算出した下流側NOx濃度CNOx_Postを、所定個数サンプリングし、これらのサンプリング値を相加平均演算することによって、平均値aveCNOxが算出されるので、このサンプリング期間中において、下流NOxセンサ23の検出信号値が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、平均値aveCNOxを算出することができ、そのように算出された平均値aveCNOxを用いて、下流側NOx濃度CNOx_Postを算出することができる。それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。
In addition, in the calculation process of the average value aveCNOx in step 83, a predetermined number of downstream NOx concentrations CNOx_Post calculated based on the detection signal of the
また、sumPreNOx≦NOxREFの場合でも、sumPostNOx>NOxREF2が成立したときには、ステップ101〜103で、NOxスリップ量sumPostNOxを判定値NOxJUD2と比較することによって、NOx浄化触媒11の劣化判定が実行されるので、前述したように、高NOx濃度制御処理の実行時間を短縮でき、排ガス特性の悪化を抑制することができる。
Even when sumPreNOx ≦ NOxREF, if sumPostNOx> NOxREF2 is satisfied, the
1 劣化判定装置
2 ECU(上流側NOx濃度パラメータ検出手段、下流側NOx濃度パラメータ検 出手段、制御手段、NOx供給量算出手段、NOxスリップ量算出手段、劣化判 定手段、実行条件判定手段、ゼロ点補正手段、判定値算出手段、NOx捕捉量算 出手段、捕捉判定値設定手段)
3 内燃機関
7 排気通路
10 排ガス浄化装置
11 NOx浄化触媒
12 下流側NOx浄化触媒
22 上流側NOxセンサ(上流側NOx濃度パラメータ検出手段)
23 下流側NOxセンサ(下流側NOx濃度パラメータ検出手段)
CNOx_Pre 上流側NOx濃度(上流側NOx濃度パラメータ)
CNOx_Post 下流側NOx濃度(下流側NOx濃度パラメータ)
sumPreNOx NOx供給量
sumPostNOx NOxスリップ量
NOxREF NOx供給量判定値(所定のしきい値)
NOxREF2 所定の判定値(所定値)
NOxJUD 判定値
NOxJUD2 判定値
aveCNOx 下流側NOx濃度の平均値(下流側NOx濃度パラメータの平均値)
S_QNOx NOx捕捉量
SREF 捕捉判定値
SREF1 第1所定値
SREF2 第2所定値
1
DESCRIPTION OF
23 downstream NOx sensor (downstream NOx concentration parameter detection means)
CNOx_Pre Upstream NOx concentration (Upstream NOx concentration parameter)
CNOx_Post Downstream NOx concentration (downstream NOx concentration parameter)
sumPreNOx NOx supply volume
sumPostNOx NOx slip amount
NOxREF NOx supply amount judgment value (predetermined threshold)
NOxREF2 Predetermined judgment value (predetermined value)
NOxJUD judgment value
NOxJUD2 judgment value
aveCNOx Average downstream NOx concentration (average downstream NOx concentration parameter)
S_QNOx NOx trapping amount
SREF capture judgment value
SREF1 First predetermined value
SREF2 Second predetermined value
Claims (9)
前記NOx浄化触媒の上流側における排ガス中のNOxの濃度を表すパラメータを上流側NOx濃度パラメータとして検出する上流側NOx濃度パラメータ検出手段と、
前記NOx浄化触媒の下流側における排ガス中のNOxの濃度を表すパラメータを下流側NOx濃度パラメータとして検出する下流側NOx濃度パラメータ検出手段と、
前記NOx浄化触媒に流入する排ガスを酸化雰囲気になるように制御する酸化雰囲気制御を実行する制御手段と、
前記酸化雰囲気制御の実行中に検出された前記上流側NOx濃度パラメータを用いて、前記NOx浄化触媒に流入したNOx量の積算値をNOx供給量として算出するNOx供給量算出手段と、
前記酸化雰囲気制御の実行中に検出された前記下流側NOx濃度パラメータを用いて、前記NOx浄化触媒を通り抜けたNOx量の積算値をNOxスリップ量として算出するNOxスリップ量算出手段と、
前記算出されたNOx供給量が所定のしきい値を超えたときに、前記算出されたNOxスリップ量を所定の判定値と比較することによって、前記NOx浄化触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化装置の劣化判定装置。 Deterioration of exhaust gas purification apparatus for determining deterioration of NOx purification catalyst in exhaust gas purification apparatus provided with NOx purification catalyst provided in exhaust passage of internal combustion engine and capturing NOx in exhaust gas when exhaust gas in oxidizing atmosphere flows A determination device,
Upstream NOx concentration parameter detection means for detecting, as an upstream NOx concentration parameter, a parameter representing the concentration of NOx in the exhaust gas upstream of the NOx purification catalyst;
Downstream NOx concentration parameter detecting means for detecting, as a downstream NOx concentration parameter, a parameter representing the concentration of NOx in the exhaust gas on the downstream side of the NOx purification catalyst;
Control means for performing an oxidizing atmosphere control for controlling the exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst to become an oxidizing atmosphere;
NOx supply amount calculation means for calculating an integrated value of the NOx amount flowing into the NOx purification catalyst as a NOx supply amount using the upstream NOx concentration parameter detected during execution of the oxidizing atmosphere control;
NOx slip amount calculating means for calculating, as the NOx slip amount, an integrated value of the NOx amount passing through the NOx purification catalyst, using the downstream NOx concentration parameter detected during the execution of the oxidizing atmosphere control;
A deterioration determination means for determining deterioration of the NOx purification catalyst by comparing the calculated NOx slip amount with a predetermined determination value when the calculated NOx supply amount exceeds a predetermined threshold; ,
A deterioration determination device for an exhaust gas purification device, comprising:
前記劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された前記下流側NOx濃度パラメータのゼロ点を補正するゼロ点補正手段と、をさらに備え、
前記NOxスリップ量算出手段は、前記ゼロ点を補正された下流側NOx濃度パラメータを用いて、前記NOxスリップ量を算出することを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。 Execution condition determining means for determining whether or not an execution condition for deterioration determination of the NOx purification catalyst is satisfied during execution of the oxidizing atmosphere control;
A zero point correcting means for correcting a zero point of the downstream NOx concentration parameter detected after the execution condition of the deterioration determination is satisfied,
The deterioration determination device for an exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the NOx slip amount calculation means calculates the NOx slip amount using a downstream NOx concentration parameter with the zero point corrected.
前記劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された前記下流側NOx濃度パラメータに基づいて、前記所定の判定値を算出する判定値算出手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。 Execution condition determining means for determining whether or not an execution condition for deterioration determination of the NOx purification catalyst is satisfied during execution of the oxidizing atmosphere control;
The determination value calculating means for calculating the predetermined determination value based on the downstream NOx concentration parameter detected after the deterioration determination execution condition is satisfied, further comprising: Deterioration determination device for exhaust gas purification device as described.
前記制御手段は、前記酸化雰囲気制御の実行中、排ガス中のNOx濃度を、前記劣化判定の実行条件が成立しているときには、前記劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。 An execution condition determining means for determining whether or not an execution condition for determining the deterioration of the NOx purification catalyst is satisfied during the execution of the oxidizing atmosphere control;
During execution of the oxidizing atmosphere control, the control means causes the NOx concentration in the exhaust gas to be higher when the deterioration determination execution condition is satisfied than when the deterioration determination execution condition is not satisfied. The deterioration determination device for an exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記酸化雰囲気制御の実行中に前記NOx浄化触媒に捕捉されたNOx量をNOx捕捉量として算出するNOx捕捉量算出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記酸化雰囲気制御の実行中に算出された前記NOx捕捉量が所定の捕捉判定値を超えたときに、前記酸化雰囲気制御を終了するとともに、前記NOx浄化触媒に流入する排ガスを還元雰囲気に制御し、
前記所定の捕捉判定値を、前記酸化雰囲気制御の実行中に前記劣化判定の実行条件が成立しているときには、当該劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きな値に設定する捕捉判定値設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。 The NOx purification catalyst has a characteristic of reducing trapped NOx when exhaust gas in a reducing atmosphere flows.
NOx trapping amount calculating means for calculating the NOx trapped by the NOx purification catalyst during execution of the oxidizing atmosphere control as a NOx trapping amount;
The control means terminates the oxidizing atmosphere control and removes exhaust gas flowing into the NOx purification catalyst when the NOx trapping amount calculated during the execution of the oxidizing atmosphere control exceeds a predetermined trapping determination value. Control to reducing atmosphere,
The capture determination that sets the predetermined capture determination value to a larger value when the deterioration determination execution condition is satisfied during execution of the oxidizing atmosphere control than when the deterioration determination execution condition is not satisfied. The deterioration determination device for an exhaust gas purification device according to claim 6, further comprising a value setting means.
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