JP2012031823A - Exhaust air clarification system of internal-combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust air clarification system capable of calculating an optimal target storage amount that can suppress an actual storage amount from reaching a limit amount according to a temperature change of a selective reduction catalyst.SOLUTION: The engine exhaust air clarification system that clarifies exhaust air under the existence of ammonia and has the selective reduction catalyst storing ammonia divides virtually the selective reduction catalyst into a plurality of compartments in the exhaust air flow direction and includes a catalyst temperature estimation part 54 that estimates the temperature per compartment of the plurality of compartments and a target storage amount calculation part 55 that calculates the target storage amount of the selective reduction catalyst based on the estimated temperature per compartment of the plurality of compartments. The target storage amount calculation part 55 compares the estimated temperatures of the upstream compartments per compartment of the plurality of compartments, estimates the largest storage amount equivalent to the storage limit amount per compartment using the highest estimated temperature, and calculates the target storage amount of the selective reduction catalyst based on the estimated largest storage capacity.

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。より詳しくは、還元剤の存在下で排気中のＮＯｘを還元し、かつ還元剤をストレージする選択還元触媒を備えた排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification system including a selective reduction catalyst that reduces NOx in exhaust gas in the presence of a reducing agent and stores the reducing agent.

従来、排気中のＮＯｘを浄化する排気浄化システムの１つとして、アンモニア等の還元剤により排気中の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ものが提案されている。例えば、尿素添加式の排気浄化システムでは、選択還元触媒の上流側から尿素水を供給し、この尿素水から排気の熱で熱分解又は加水分解することでアンモニアを生成し、このアンモニアにより排気中のＮＯｘを選択的に還元する。このような尿素添加式のシステムの他、例えば、アンモニアカーバイトのようなアンモニウム化合物を加熱することでアンモニアを生成し、このアンモニアを直接添加するシステムも提案されている。以下では、尿素添加式のシステムについて説明する。   Conventionally, as an exhaust purification system for purifying NOx in exhaust, a system in which a selective reduction catalyst for selectively reducing NOx in exhaust with a reducing agent such as ammonia is provided in an exhaust passage has been proposed. For example, in a urea addition type exhaust gas purification system, urea water is supplied from the upstream side of the selective reduction catalyst, and ammonia is generated from the urea water by thermal decomposition or hydrolysis with the heat of the exhaust gas. NOx is selectively reduced. In addition to such a urea addition type system, for example, a system has also been proposed in which ammonia is generated by heating an ammonium compound such as ammonia carbide and this ammonia is added directly. Hereinafter, a urea addition type system will be described.

このような選択還元触媒には、排気中のＮＯｘの還元に供されなかったアンモニアをストレージする能力がある。すなわち、選択還元触媒に流入するＮＯｘ量に対し尿素水の供給量が多い場合には、ＮＯｘの還元に供されずに余剰となったアンモニアは選択還元触媒にストレージされ、逆に選択還元触媒に流入するＮＯｘ量に対し尿素水の供給量が少ない場合には、選択還元触媒にストレージされていたアンモニアがＮＯｘの還元に供される。したがって、尿素水の供給量を増減することにより、選択還元触媒におけるアンモニアのストレージ量を制御することができる。   Such a selective reduction catalyst has the ability to store ammonia that has not been used to reduce NOx in the exhaust. That is, when the amount of urea water supplied is larger than the amount of NOx flowing into the selective reduction catalyst, the excess ammonia that is not used for NOx reduction is stored in the selective reduction catalyst, and conversely, the selective reduction catalyst. When the supply amount of urea water is small with respect to the inflowing NOx amount, the ammonia stored in the selective reduction catalyst is used for the reduction of NOx. Therefore, the storage amount of ammonia in the selective reduction catalyst can be controlled by increasing or decreasing the supply amount of urea water.

ＮＯｘ浄化の観点からは、選択還元触媒にできるだけ多くのアンモニアがストレージされていることが好ましいものの、選択還元触媒でストレージできるアンモニアの量には限界がある。このため、選択還元触媒にこの限界量を超えるアンモニアが供給されると、ストレージしきれなかったアンモニアは下流側へ排出されてしまうこととなる。   From the viewpoint of NOx purification, it is preferable that as much ammonia as possible is stored in the selective reduction catalyst, but the amount of ammonia that can be stored in the selective reduction catalyst is limited. For this reason, when ammonia exceeding this limit amount is supplied to the selective reduction catalyst, ammonia that could not be stored will be discharged downstream.

ここで、上記の限界量は、選択還元触媒の温度が高くなるに従って少なくなる特性がある。また、温度変化による限界量の減少速度は、ストレージされているアンモニアが消費されて減少する速度よりも大きい特性がある。このため、例えば、選択還元触媒に限界量に近い量のアンモニアがストレージされている状態で、選択還元触媒の温度が急上昇すると、ストレージされていたアンモニアの一部が下流側へ排出されてしまう（以下、「アンモニアスリップ」という）こととなる。したがって、選択還元触媒の温度変化に応じて、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量を算出することが求められている。   Here, the above limit amount has a characteristic of decreasing as the temperature of the selective reduction catalyst increases. In addition, the rate of decrease of the limit amount due to temperature change has a characteristic that is greater than the rate at which the stored ammonia is consumed and decreased. For this reason, for example, if the temperature of the selective reduction catalyst rapidly rises in a state where ammonia close to the limit amount is stored in the selective reduction catalyst, a part of the stored ammonia is discharged downstream ( Hereinafter, it is referred to as “ammonia slip”. Therefore, it is required to calculate an optimum target storage amount that can suppress the storage amount from reaching the limit amount according to the temperature change of the selective reduction catalyst.

ところで、選択還元触媒では、その温度は一様ではなく、排気の流れ方向に温度分布が存在する。例えば特許文献１では、選択還元触媒の下流側の温度は上流側の温度に追従して変化する点に着目し、一次遅れ応答のモデルを使用して選択還元触媒の温度分布を推定する技術が提案されている。   By the way, in the selective reduction catalyst, the temperature is not uniform and a temperature distribution exists in the flow direction of the exhaust gas. For example, Patent Document 1 focuses on the fact that the downstream temperature of the selective reduction catalyst changes following the upstream temperature, and a technique for estimating the temperature distribution of the selective reduction catalyst using a first-order lag response model. Proposed.

特許４２６７５３６号公報Japanese Patent No. 4267536

しかしながら、特許文献１の技術は、選択還元触媒の温度の影響を大きく受けるＮＯｘの還元率に見合うように、推定された選択還元触媒の温度分布に基づいて還元剤の供給量を算出する技術であり、アンモニアの目標ストレージ量を算出する点については、具体的には何ら検討されていない。   However, the technique of Patent Document 1 is a technique for calculating the supply amount of the reducing agent based on the estimated temperature distribution of the selective reduction catalyst so as to match the reduction rate of NOx that is greatly affected by the temperature of the selective reduction catalyst. There is no specific study on the calculation of the target storage amount of ammonia.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、選択還元触媒の温度変化に応じて、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量を算出できる排気浄化システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification system capable of calculating an optimum target storage amount capable of suppressing the storage amount from reaching a limit amount in accordance with a temperature change of the selective reduction catalyst. It is to provide.

上記目的を達成するため本発明は、内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気系（例えば、後述の排気通路１１）に設けられ、還元剤（例えば、アンモニア）の存在下で排気を浄化し、かつ当該還元剤をストレージする選択還元触媒（例えば、後述の選択還元触媒２３）を備える内燃機関の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム２）を提供する。この排気浄化システムは、前記選択還元触媒を排気の流れ方向において仮想的に複数の区画に分割し、当該複数の区画毎に温度を推定する温度推定手段（例えば、後述の触媒温度推定部５４）と、前記推定された複数の区画毎の温度に基づいて、前記選択還元触媒の目標ストレージ量を算出する目標ストレージ量算出手段（例えば、後述の目標ストレージ量算出部５５）と、を備え、前記目標ストレージ量算出手段は、前記複数の区画毎に、上流側の区画の推定温度と比較して最も高い推定温度を用いて当該区画毎のストレージ限界量に相当する最大ストレージ容量を推定し、当該推定された最大ストレージ容量（ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴ）に基づいて前記選択還元触媒の目標ストレージ量（ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴ）を算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is provided in an exhaust system (for example, an exhaust passage 11 described later) of an internal combustion engine (for example, an engine 1 described later), and purifies exhaust gas in the presence of a reducing agent (for example, ammonia). In addition, an exhaust purification system (for example, an exhaust purification system 2 described later) for an internal combustion engine provided with a selective reduction catalyst (for example, a selective reduction catalyst 23 described later) for storing the reducing agent is provided. This exhaust purification system virtually divides the selective reduction catalyst into a plurality of compartments in the exhaust flow direction and estimates temperature for each of the plurality of compartments (for example, a catalyst temperature estimation unit 54 described later). And a target storage amount calculation means (for example, a target storage amount calculation unit 55 described later) that calculates a target storage amount of the selective reduction catalyst based on the estimated temperatures of the plurality of sections, The target storage amount calculation means estimates the maximum storage capacity corresponding to the storage limit amount for each partition using the highest estimated temperature compared to the estimated temperature of the upstream partition for each of the plurality of partitions, Based on the estimated maximum storage capacity (ST UREA_MAX_HAT ), the target storage amount (ST UREA_TRGT ) of the selective reduction catalyst is calculated. And features.

本発明では、選択還元触媒を排気の流れ方向において仮想的に複数の区画に分割し、当該複数の区画毎に温度を推定して、推定された複数の区画毎の温度に基づいて、選択還元触媒の目標ストレージ量を算出する。また、目標ストレージ量の算出の際には、複数の区画毎に、上流側の区画の推定温度と比較して最も高い推定温度を用いて当該区画毎の最大ストレージ容量を推定し、当該推定された最大ストレージ容量に基づいて、選択還元触媒の目標ストレージ量を算出する。
ここで、選択還元触媒の上流側の区画の温度が上昇すると、熱伝導によってその温度は下流側の区画へと伝わり、下流側の区画の温度は上流側の区画の温度に追従して変化する。このとき、選択還元触媒は通常十分に断熱されているため、所定時間が経過すると、下流側の区画の温度は上流側の区画の温度に一致する。このことから、下流側の区画の温度は、上流側の区画の温度によって簡易的に予測できると言える。
そこで、本発明では、下流側の区画の推定温度よりも上流側の区画の推定温度の方が高い場合には、下流側の区画の温度はいずれ当該上流側の区画の推定温度まで上昇すると予測して、下流側の区画の目標ストレージ量の算出に当該上流側の区画の推定温度を用いるものである。これにより、選択還元触媒の温度が上昇して最大ストレージ容量が低減した場合であっても、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる。したがって、本発明によれば、上記のような簡易的なロジックにより、選択還元触媒の温度変化に応じて、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量を算出できる。 In the present invention, the selective reduction catalyst is virtually divided into a plurality of sections in the exhaust flow direction, the temperature is estimated for each of the plurality of sections, and the selective reduction is performed based on the estimated temperatures of the plurality of sections. Calculate the target storage amount of the catalyst. When calculating the target storage amount, the maximum storage capacity for each section is estimated for each of the plurality of sections using the highest estimated temperature compared to the estimated temperature of the upstream section. The target storage amount of the selective reduction catalyst is calculated based on the maximum storage capacity.
Here, when the temperature of the upstream section of the selective reduction catalyst rises, the temperature is transferred to the downstream section by heat conduction, and the temperature of the downstream section changes following the temperature of the upstream section. . At this time, since the selective reduction catalyst is normally sufficiently insulated, the temperature of the downstream compartment matches the temperature of the upstream compartment after a predetermined time has elapsed. From this, it can be said that the temperature of the downstream section can be easily predicted by the temperature of the upstream section.
Therefore, in the present invention, when the estimated temperature of the upstream section is higher than the estimated temperature of the downstream section, it is predicted that the temperature of the downstream section will eventually rise to the estimated temperature of the upstream section. Thus, the estimated temperature of the upstream section is used for calculating the target storage amount of the downstream section. Thereby, even when the temperature of the selective reduction catalyst rises and the maximum storage capacity is reduced, it is possible to suppress the storage amount from reaching the limit amount. Therefore, according to the present invention, it is possible to calculate the optimum target storage amount that can suppress the storage amount from reaching the limit amount in accordance with the temperature change of the selective reduction catalyst by the simple logic as described above.

この場合、前記排気系のうち前記選択還元触媒の上流側に前記還元剤（例えば、アンモニア）又はその前駆体（例えば、尿素水）を供給する還元剤供給手段（例えば、後述のユリア噴射装置２５）と、前記算出された目標ストレージ量（ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴ）に基づいて、前記還元剤供給手段による前記還元剤又はその前駆体の供給量を算出する供給量算出手段（例えば、後述のユリア噴射制御部５及びストレージ噴射量算出部５２）と、をさらに備えることが好ましい。 In this case, a reducing agent supply means (for example, a urea injection device 25 described later) that supplies the reducing agent (for example, ammonia) or a precursor thereof (for example, urea water) to the upstream side of the selective reduction catalyst in the exhaust system. ) And the calculated target storage amount (ST UREA_TRGT ), the supply amount calculation means for calculating the supply amount of the reducing agent or its precursor by the reducing agent supply means (for example, a urea injection control unit described later) 5 and a storage injection amount calculation unit 52).

この発明では、算出された選択還元触媒の目標ストレージ量に基づいて、選択還元触媒の上流側に供給する還元剤又はその前駆体の供給量を算出する。
これにより、選択還元触媒の温度変化に応じて、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量に基づいて、還元剤又はその前駆体の供給量を算出できる。したがって、ストレージ量が限界量に達するのを抑制でき、選択還元触媒が温度上昇して最大ストレージ容量が低減した場合でもアンモニアスリップを抑制できる。 In this invention, based on the calculated target storage amount of the selective reduction catalyst, the supply amount of the reducing agent or its precursor supplied to the upstream side of the selective reduction catalyst is calculated.
Accordingly, the supply amount of the reducing agent or its precursor can be calculated based on the optimum target storage amount that can suppress the storage amount from reaching the limit amount according to the temperature change of the selective reduction catalyst. Therefore, it is possible to suppress the storage amount from reaching the limit amount, and it is possible to suppress ammonia slip even when the temperature of the selective reduction catalyst rises and the maximum storage capacity is reduced.

本発明によれば、選択還元触媒の温度変化に応じて、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量を算出できる排気浄化システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, according to the temperature change of a selective reduction catalyst, the exhaust gas purification system which can calculate the optimal target storage amount which can suppress that storage amount reaches | attains a limit amount can be provided.

本発明の一実施形態に係るエンジン及びその排気浄化システムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of an engine and its exhaust gas purification system concerning one embodiment of the present invention. 上記実施形態に係るユリア噴射装置によるユリア噴射量の算出に係るブロック図である。It is a block diagram which concerns on calculation of the urea injection quantity by the urea injection apparatus which concerns on the said embodiment. 選択還元触媒の温度分布とストレージ量との関係を調べた実験に用いた選択還元触媒及び温度センサの模式図である。It is the schematic diagram of the selective reduction catalyst and temperature sensor which were used for the experiment which investigated the relationship between the temperature distribution of a selective reduction catalyst, and the storage amount. 選択還元触媒の温度分布とストレージ量との関係を調べた実験結果を示す図であり、（ａ）は、触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）は、触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which investigated the relationship between the temperature distribution of a selective reduction catalyst, and storage amount, (a) is a figure which shows the relationship between catalyst length and catalyst temperature, (b) is a figure which shows catalyst length. It is a figure which shows the relationship with the maximum storage capacity. 本実施形態に係る選択還元触媒を仮想的に５つの区画に分割したときの模式図である。It is a schematic diagram when the selective reduction catalyst which concerns on this embodiment is divided | segmented virtually into five divisions. 最大ストレージ容量の推定値を算出するためのマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map for calculating the estimated value of the maximum storage capacity. 目標ストレージ量算出部５５の特徴を説明するための図であり、（ａ）が触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）が触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the target storage amount calculation part 55, (a) is a figure which shows the relationship between catalyst length and catalyst temperature, (b) shows the relationship between catalyst length and maximum storage capacity. FIG. 目標ストレージ量算出部５５の特徴を説明するための図であり、（ａ）が触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）が触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the target storage amount calculation part 55, (a) is a figure which shows the relationship between catalyst length and catalyst temperature, (b) shows the relationship between catalyst length and maximum storage capacity. FIG. 目標ストレージ量算出部５５の特徴を説明するための図であり、（ａ）が触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）が触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the target storage amount calculation part 55, (a) is a figure which shows the relationship between catalyst length and catalyst temperature, (b) shows the relationship between catalyst length and maximum storage capacity. FIG. 目標ストレージ量算出部５５の特徴を説明するための図であり、（ａ）が触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）が触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of the target storage amount calculation part 55, (a) is a figure which shows the relationship between catalyst length and catalyst temperature, (b) shows the relationship between catalyst length and maximum storage capacity. FIG. 選択還元触媒のストレージモデルの概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the concept of the storage model of a selective reduction catalyst.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
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及びその排気浄化システム２の構成を示す模式図である。エンジン１は、リーンバーン運転方式の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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 and an exhaust purification system 2 thereof according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is a lean burn operation type gasoline engine or diesel engine, and is mounted on a vehicle (not shown).

排気浄化システム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に設けられ、排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）」という）を捕集する排気浄化フィルタ（以下、「ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）」という）２２と、排気通路１１に設けられ、この排気通路１１を流通する排気中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という）を還元剤としてのアンモニアの存在下で浄化する選択還元触媒２３と、排気通路１１のうち選択還元触媒２３の上流側に、還元剤の元となる尿素水を供給するユリア噴射装置２５と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３とを含んで構成される。   The exhaust purification system 2 is provided with an oxidation catalyst 21 provided in the exhaust passage 11 of the engine 1 and a particulate matter (hereinafter referred to as “PM (Particulate Matter)”) provided in the exhaust passage 11. An exhaust purification filter (hereinafter referred to as “DPF (Diesel Particulate Filter)”) 22 and a nitrogen oxide (hereinafter referred to as “NOx”) in the exhaust gas that is provided in the exhaust passage 11 and flows through the exhaust passage 11 are reduced. A selective reduction catalyst 23 that purifies in the presence of ammonia, a urea injection device 25 that supplies urea water as a source of the reducing agent to the upstream side of the selective reduction catalyst 23 in the exhaust passage 11, and an electronic control unit ( (Hereinafter referred to as “ECU”) 3.

ユリア噴射装置２５は、ユリアタンク２５１と、ユリア噴射弁２５３とを備える。
ユリアタンク２５１は、尿素水を貯蔵するものであり、ユリア供給路２５４及び図示しないユリアポンプを介して、ユリア噴射弁２５３に接続されている。ユリア噴射弁２５３は、ＥＣＵ３に接続されており、ＥＣＵ３からの制御信号により動作し、こ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、ユリア噴射制御が実行される。 The urea injection device 25 includes a urea tank 251 and a urea injection valve 253.
The urea tank 251 stores urea water, and is connected to the urea injection valve 253 via a urea supply path 254 and a urea pump (not shown). The urea injection valve 253 is connected to the ECU 3, operates in accordance with a control signal from the ECU 3, and injects urea water into the exhaust passage 11 in accordance with this control signal. That is, urea injection control is executed.

酸化触媒２１は、排気通路１１のうちＤＰＦ２２よりも上流側に設けられ、排気中のＮＯを酸化してＮＯ２に変換し、これにより、排気中のＮＯに対するＮＯ２の比を高めて選択還元触媒２３におけるＮＯｘの還元を促進する。また、後述のＤＰＦ再生時にポスト噴射を実行することで供給された未燃燃料を燃焼することにより、下流側のＤＰＦ２２を昇温する。
ＤＰＦ２２は、排気通路１１のうち酸化触媒２１よりも下流側に設けられ、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とするＰＭを、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。 The oxidation catalyst 21, DPF 22 disposed upstream of the exhaust channel 11, by oxidizing NO in the exhaust is converted to NO 2, selective reduction thereby, increasing the ratio of NO 2 to NO in the exhaust gas The reduction of NOx in the catalyst 23 is promoted. Further, the DPF 22 on the downstream side is heated by burning the unburned fuel supplied by performing post injection during DPF regeneration described later.
The DPF 22 is provided on the downstream side of the oxidation catalyst 21 in the exhaust passage 11, and when the exhaust passes through the fine holes in the filter wall, the PM mainly composed of carbon in the exhaust is converted into the surface of the filter wall and the filter. Collect by depositing in holes in the wall.

選択還元触媒２３は、アンモニア等の還元剤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、ユリア噴射装置２５により尿素水を噴射すると、この尿素水は、排気の熱により熱分解又は加水分解されて、還元剤としてのアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、選択還元触媒２３に供給され、供給されたアンモニアにより、排気中のＮＯｘが選択的に還元される。   The selective reduction catalyst 23 selectively reduces NOx in the exhaust in an atmosphere in which a reducing agent such as ammonia exists. Specifically, when urea water is injected by the urea injection device 25, the urea water is thermally decomposed or hydrolyzed by the heat of the exhaust, and ammonia as a reducing agent is generated. The produced ammonia is supplied to the selective reduction catalyst 23, and NOx in the exhaust is selectively reduced by the supplied ammonia.

ところで、選択還元触媒２３は、尿素水から生成したアンモニアで排気中のＮＯｘを還元する機能を有するとともに、生成したアンモニアを所定の量だけ吸着してストレージする機能も有する。本実施形態では、選択還元触媒２３において吸着されたアンモニア量をストレージ量といい、このストレージ量の限界量を最大ストレージ容量という。このようにしてストレージされたアンモニアは、排気中のＮＯｘの還元にも適宜消費される。このため、ストレージ量が大きくなるに従い、選択還元触媒２３におけるＮＯｘ還元率は高くなる。また、エンジン１から排出されたＮＯｘの量に対し尿素水の供給量が少ない場合等には、ストレージされたアンモニアが、この尿素水の不足分を補うようにしてＮＯｘの還元に消費される。   Incidentally, the selective reduction catalyst 23 has a function of reducing NOx in the exhaust gas with ammonia generated from urea water, and also has a function of adsorbing and storing a predetermined amount of the generated ammonia. In this embodiment, the ammonia amount adsorbed in the selective reduction catalyst 23 is referred to as a storage amount, and the limit amount of this storage amount is referred to as a maximum storage capacity. The ammonia stored in this way is also consumed as appropriate in the reduction of NOx in the exhaust. For this reason, the NOx reduction rate in the selective reduction catalyst 23 increases as the storage amount increases. Further, when the supply amount of urea water is small with respect to the amount of NOx discharged from the engine 1, the stored ammonia is consumed for the reduction of NOx so as to compensate for the shortage of urea water.

ここで、選択還元触媒２３において、限界量を超えてアンモニアが生成された場合、生成されたアンモニアは選択還元触媒２３の下流側へ排出され、アンモニアスリップが生ずる。後段で詳述するように、本実施形態では、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量を算出し、この目標ストレージ量に維持されるようにユリア噴射制御が実行される。   Here, in the selective reduction catalyst 23, when ammonia is generated exceeding the limit amount, the produced ammonia is discharged to the downstream side of the selective reduction catalyst 23, and ammonia slip occurs. As will be described in detail later, in this embodiment, an optimal target storage amount that can suppress the storage amount from reaching the limit amount is calculated, and urea injection control is executed so as to be maintained at this target storage amount. .

ＥＣＵ３には、ＮＯｘセンサ２８、クランク角度位置センサ１４及びアクセル開度センサ１５等が接続されている。   The ECU 3 is connected to a NOx sensor 28, a crank angle position sensor 14, an accelerator opening sensor 15, and the like.

ＮＯｘセンサ２８は、選択還元触媒２３に流入する排気のＮＯｘの濃度（以下、「ＮＯｘ濃度」という）ＮＯＸＣＯＮＳを検出し、検出したＮＯｘ濃度ＮＯＸＣＯＮＳに略比例した検出信号をＥＣＵ３に供給する。 The NOx sensor 28 detects the NOx concentration of NOx (hereinafter referred to as “NOx concentration”) NOx CONS in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 23, and supplies a detection signal substantially proportional to the detected NOx concentration NOX CONS to the ECU 3.

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に供給する。エンジン１の回転数は、このパルス信号に基づいてＥＣＵ３により算出される。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略比例した検出信号をＥＣＵ３に供給する。ＥＣＵ３では、このアクセル開度及びエンジン回転数に応じて、エンジン１の要求トルクが算出される。   The crank angle position sensor 14 detects the rotation angle of the crankshaft of the engine 1, generates a pulse at every crank angle, and supplies the pulse signal to the ECU 3. The rotational speed of the engine 1 is calculated by the ECU 3 based on this pulse signal. The accelerator opening sensor 15 detects a depression amount of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle (hereinafter referred to as “accelerator opening”) and supplies a detection signal substantially proportional to the detected accelerator opening to the ECU 3. In the ECU 3, the required torque of the engine 1 is calculated according to the accelerator opening and the engine speed.

ＥＣＵ３は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ３は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路と、エンジン１やユリア噴射弁２５３等に制御信号を出力する出力回路と、を備える。   The ECU 3 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, and a central processing unit (hereinafter “ CPU ”). In addition, the ECU 3 includes a storage circuit that stores various calculation programs executed by the CPU, calculation results, and the like, and an output circuit that outputs a control signal to the engine 1, the urea injection valve 253, and the like.

以下、このＥＣＵ３に構成された、ユリア噴射制御の実行に係るユリア噴射制御部５の構成について詳しく説明する。
ここで、上述のようにストレージ量は、選択還元触媒２３に吸着されているアンモニアの量に相当する物理量であるが、選択還元触媒２３に供給されるアンモニアは、基本的には全てユリア噴射装置２５から噴射された尿素水から生成される。このことから、上記ストレージ量を、吸着されている量のアンモニアを生成するために必要な尿素水の量として扱うことができる。そこで以下では、演算の便宜上、ストレージ量やその最大値である最大ストレージ容量を、尿素水の量を単位として扱うが、本発明はこれに限るものではない。なお、アンモニアの量と、この量のアンモニアを生成するために必要な尿素水の量とは、ユリアタンク２５１に貯蔵されている尿素水中の尿素の濃度に応じた係数を乗算することにより、相互に変換可能である。 Hereinafter, the configuration of the urea injection control unit 5 configured to execute the urea injection control, which is configured in the ECU 3, will be described in detail.
Here, as described above, the storage amount is a physical amount corresponding to the amount of ammonia adsorbed on the selective reduction catalyst 23, but basically all the ammonia supplied to the selective reduction catalyst 23 is a urea injection device. It is produced from urea water injected from 25. From this, the storage amount can be treated as the amount of urea water necessary to generate the adsorbed amount of ammonia. Therefore, in the following, for convenience of calculation, the storage amount and the maximum storage capacity that is the maximum value thereof are handled in units of the amount of urea water, but the present invention is not limited to this. The amount of ammonia and the amount of urea water necessary to generate this amount of ammonia are mutually multiplied by a coefficient corresponding to the concentration of urea in the urea water stored in the urea tank 251. Can be converted to

図２は、ユリア噴射装置によるユリア噴射量ＧＵＲＥＡの算出に係るブロック図である。
ユリア噴射制御部５は、フィードフォワード噴射量算出部５１と、触媒温度推定部５４と、目標ストレージ量算出部５５と、最大ストレージ容量算出部５７と、ＮＯｘ推定部５８と、ストレージ量推定部５６と、ストレージ噴射量算出部５２と、を含んで構成される。 FIG. 2 is a block diagram relating to calculation of the urea injection amount G UREA by the urea injection device.
The urea injection control unit 5 includes a feedforward injection amount calculation unit 51, a catalyst temperature estimation unit 54, a target storage amount calculation unit 55, a maximum storage capacity calculation unit 57, a NOx estimation unit 58, and a storage amount estimation unit 56. And a storage injection amount calculation unit 52.

図２及び下記式（１）に示すように、ユリア噴射量ＧＵＲＥＡは、フィードフォワード噴射量算出部５１により算出されたフィードフォワード噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＦＦと、触媒温度推定部５４、目標ストレージ量算出部５５、最大ストレージ容量算出部５７、ＮＯｘ推定部５８、ストレージ量推定部５６及びストレージ噴射量算出部５２により算出されたストレージ噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＳＴとの和により決定される。

Figure 2012031823
As shown in FIG. 2 and the following formula (1), the urea injection amount G UREA has a feedforward injection amount G UREA - FF calculated by the feedforward injection amount calculation unit 51, the catalyst temperature estimating unit 54, a target storage amount calculating section 55, the maximum storage capacity calculation unit 57, the NOx estimation unit 58, the storage amount estimation unit 56, and the storage injection amount G UREA_ST calculated by the storage injection amount calculation unit 52.
Figure 2012031823

以下、詳細に説明するように、フィードフォワード噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＦＦは、エンジンから排出されたＮＯｘを過不足無く還元するために必要なユリア噴射量に相当し、ストレージ噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＳＴは、選択還元触媒のストレージ量を後述の目標ストレージ量に維持するためのユリア噴射量に相当する。 Hereinafter, as will be described in detail, the feedforward injection amount G UREA_FF corresponds to a urea injection amount necessary for reducing NOx discharged from the engine without excess or deficiency, and the storage injection amount G UREA_ST is a selective reduction catalyst. This corresponds to the urea injection amount for maintaining the storage amount at the target storage amount described later.

また、上記式（１）中の記号（ｋ）は、離散化した時間を示す記号であり、所定の制御周期毎に検出又は算出されたデータであることを示す。すなわち、記号（ｋ）が今回の制御タイミングにおいて検出又は算出されたデータであるとした場合、記号（ｋ−１）は前回の制御タイミングにおいて検出又は算出されたデータであることを示す。なお、以下の説明においては、記号（ｋ）を適宜、省略する。   Further, the symbol (k) in the above formula (1) is a symbol indicating the discretized time, and indicates that the data is detected or calculated every predetermined control cycle. That is, when the symbol (k) is data detected or calculated at the current control timing, the symbol (k-1) indicates data detected or calculated at the previous control timing. In the following description, the symbol (k) is omitted as appropriate.

フィードフォワード噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＦＦの算出に係るフィードフォワード噴射量算出部５１は、下記式（２）に示すように、ＮＯｘセンサの検出値ＮＯＸＣＯＮＳに、変換係数ＫＣＯＮＶ＿ＮＯＸ＿ＵＲＥＡを乗算することにより、フィードフォワード噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＦＦを決定する。下記式（２）において、変換係数ＫＣＯＮＶ＿ＮＯＸ＿ＵＲＥＡは、ＮＯｘ量からユリア噴射量に変換するための変換係数である。

Figure 2012031823
Feedforward injection amount calculation unit 51 according to the calculation of the feedforward injection amount G UREA - FF, as shown in the following formula (2), the detected value NOX CONS of the NOx sensor, by multiplying the conversion factor K CONV_NOX_UREA, feedforward The injection amount GUREA_FF is determined. In the following equation (2), the conversion coefficient K CONV_NOX_UREA is a conversion coefficient for converting from the NOx amount to the urea injection amount.
Figure 2012031823

以下、ストレージ噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＳＴの算出に係る、触媒温度推定部５４、目標ストレージ量算出部５５、最大ストレージ容量算出部５７、ＮＯｘ推定部５８、ストレージ量推定部５６及びストレージ噴射量算出部５２の構成について、順に説明する。 Hereinafter, the catalyst temperature estimation unit 54, the target storage amount calculation unit 55, the maximum storage capacity calculation unit 57, the NOx estimation unit 58, the storage amount estimation unit 56, and the storage injection amount calculation unit 52 related to the calculation of the storage injection amount GUREA_ST . The configuration will be described in order.

触媒温度推定部５４は、エンジン１及びその排気を熱源と見立てた排気系の所定の熱伝導モデルに基づいて、現在の選択還元触媒の温度を推定する。この熱伝導モデルとしては、例えば、本願出願人による特開２００６−２５０９４５号公報や特許第４３７３９０９号等に記載されているような、ニュートンの冷却則に従って定式化された排気系のモデルが用いられる。ここで、熱伝導モデルに対する入力としては、エンジン回転数、燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気量、ＥＧＲ量、外気温度及び車速等の車両の走行状態を示すパラメータが用いられる。   The catalyst temperature estimation unit 54 estimates the current temperature of the selective reduction catalyst based on a predetermined heat conduction model of the exhaust system in which the engine 1 and its exhaust are regarded as heat sources. As this heat conduction model, for example, an exhaust system model formulated according to Newton's cooling law as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-250945 and Japanese Patent No. 4373909 by the applicant of the present application is used. . Here, as the input to the heat conduction model, parameters indicating the running state of the vehicle such as the engine speed, fuel injection amount, fuel injection timing, intake air amount, EGR amount, outside air temperature, and vehicle speed are used.

ここで、図３に示すように、選択還元触媒の上流側の排気通路内に温度センサＳ１を設けるとともに、下流側の排気通路内に温度センサＳ２を設け、選択還元触媒の温度分布とストレージ量との関係を調べた実験結果について説明する。
なお、以下では、選択還元触媒の入口からの距離を触媒長さとして表すこととする。 Here, as shown in FIG. 3, the temperature sensor S1 is provided in the exhaust passage on the upstream side of the selective reduction catalyst, and the temperature sensor S2 is provided in the exhaust passage on the downstream side, so that the temperature distribution and storage amount of the selective reduction catalyst are provided. The experimental results of investigating the relationship with will be described.
In the following, the distance from the inlet of the selective reduction catalyst is expressed as the catalyst length.

図４は、選択還元触媒の温度分布とストレージ量との関係を調べた実験結果を示す図であり、（ａ）は、触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）は、触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。
図４は、選択還元触媒に高温の排気が流入して温度が上昇する過程にあるときのものであり、上流側に設けた温度センサＳ１の検出温度と下流側に設けた温度センサＳ２の検出温度とに基づいて、触媒温度がこれらの検出温度間でリニアな分布にあると仮定して演算したときの触媒温度（以下、「センサ演算触媒温度」という）の分布は、図４（ａ）の破線で示す通りである。また、このセンサ演算触媒温度に基づいて演算した最大ストレージ容量（以下、「センサ演算最大ストレージ容量」という）の分布も、図４（ｂ）で示す通りリニアな分布となる。 FIG. 4 is a diagram showing the experimental results of examining the relationship between the temperature distribution of the selective reduction catalyst and the storage amount, (a) is a diagram showing the relationship between the catalyst length and the catalyst temperature, and (b) is the diagram. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between catalyst length and maximum storage capacity.
FIG. 4 shows a case where the temperature of the selective reduction catalyst is increased due to the flow of high-temperature exhaust gas. The temperature detected by the temperature sensor S1 provided on the upstream side and the temperature sensor S2 provided on the downstream side are detected. FIG. 4A shows the distribution of the catalyst temperature (hereinafter referred to as “sensor calculated catalyst temperature”) calculated based on the temperature and assuming that the catalyst temperature has a linear distribution between these detected temperatures. As indicated by the broken line. Further, the distribution of the maximum storage capacity calculated based on the sensor calculated catalyst temperature (hereinafter referred to as “sensor calculated maximum storage capacity”) is also a linear distribution as shown in FIG.

しかしながら、実際の選択還元触媒では、下流側の温度は上流側の温度に遅れて追従し、実際の触媒温度（以下、「実触媒温度」という）の分布は、図４（ａ）の実線で示す通りリニアな分布とはならないことが分かっている。このとき、実触媒温度に基づいて演算した実際の最大ストレージ容量（以下、「実最大ストレージ容量」という）も、図４（ｂ）に示す通りリニアな分布とはならない。   However, in the actual selective reduction catalyst, the downstream temperature follows the upstream temperature with a delay, and the distribution of the actual catalyst temperature (hereinafter referred to as “actual catalyst temperature”) is shown by the solid line in FIG. As shown, it is known that the distribution is not linear. At this time, the actual maximum storage capacity calculated based on the actual catalyst temperature (hereinafter referred to as “actual maximum storage capacity”) does not have a linear distribution as shown in FIG.

上述のようにして演算した実最大ストレージ容量とセンサ演算最大ストレージ容量とを比較すると、ほぼ全ての領域において、実最大ストレージ容量の方が小さいことが分かる。このため、仮にセンサ演算最大ストレージ容量に基づいて、還元剤の噴射制御を実行した場合には、アンモニアスリップが生じてしまうことが分かる。したがって、選択還元触媒の温度分布を精度良く推定し、かかる温度分布に基づいて最大ストレージ容量を精度良く算出することが重要であることが分かる。   Comparing the actual maximum storage capacity calculated as described above with the sensor calculated maximum storage capacity, it can be seen that the actual maximum storage capacity is smaller in almost all areas. For this reason, it is understood that ammonia slip occurs when the reducing agent injection control is executed based on the sensor calculation maximum storage capacity. Therefore, it can be seen that it is important to accurately estimate the temperature distribution of the selective reduction catalyst and accurately calculate the maximum storage capacity based on the temperature distribution.

そこで、触媒温度推定部５４は、選択還元触媒を排気の流れ方向に仮想的に５つの区画に分割したときの各区画の温度を推定する。図４の（ａ）に示したように、選択還元触媒では排気の流れ方向に温度分布が存在し、下流側の区画の温度は上流側の区画の温度に追従して変化する特性があることから、触媒温度推定部５４ではこの特性に基づいて各区画の温度を推定するものである。   Therefore, the catalyst temperature estimation unit 54 estimates the temperature of each section when the selective reduction catalyst is virtually divided into five sections in the exhaust flow direction. As shown in FIG. 4 (a), the selective reduction catalyst has a temperature distribution in the flow direction of the exhaust gas, and the temperature of the downstream compartment changes according to the temperature of the upstream compartment. Therefore, the catalyst temperature estimation unit 54 estimates the temperature of each section based on this characteristic.

より具体的には、触媒温度推定部５４は、上流側から順に、第１区画、第２区画、第３区画、第４区画及び第５区画に選択還元触媒を仮想的に５つの区画に分割し、これらの区画毎に温度を推定する。図５は、選択還元触媒２３を仮想的に５つの区画に分割したときの模式図であり、これら５つの区画毎に温度を推定する。推定した第１区画の推定温度をＴＣ１、第２区画の推定温度をＴＣ２、第３区画の推定温度ＴＣ３、第４区画の推定温度ＴＣ４、第５区画の推定温度ＴＣ５として、後述の目標ストレージ量算出部５５に出力する。 More specifically, the catalyst temperature estimation unit 54 virtually divides the selective reduction catalyst into five sections in order from the upstream side into the first section, the second section, the third section, the fourth section, and the fifth section. The temperature is estimated for each of these sections. FIG. 5 is a schematic diagram when the selective reduction catalyst 23 is virtually divided into five sections, and the temperature is estimated for each of these five sections. The estimated temperature of the first compartment which is estimated as T C1, the estimated temperature of the second compartment T C2, the estimated temperature T C3 of the third compartment, the estimated temperature T C4 of the fourth compartment, the estimated temperature T C5 of the fifth compartment, The data is output to a target storage amount calculation unit 55 described later.

図２に戻って、目標ストレージ量算出部５５は、触媒温度推定部５４で推定された第１区画の推定温度ＴＣ１、第２区画の推定温度ＴＣ２、第３区画の推定温度ＴＣ３、第４区画の推定温度ＴＣ４及び第５区画の推定温度ＴＣ５に基づいて、後述のストレージ量推定部５６により推定されるストレージ量ＳＴＵＲＥＡの目標値に相当する目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴを算出する。
具体的には、目標ストレージ量算出部５５は、第１区画〜第５区画の区画毎に最大ストレージ容量の推定値を算出して合算することで、選択還元触媒全体の最大ストレージ容量の推定値を算出する。次いで、算出された最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴに基づいて、目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴを算出する。具体的には、本実施形態では、目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴは最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴに一致した値としたが、最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴ未満の値としてもよい。 Returning to FIG. 2, the target storage amount calculation unit 55 includes the estimated temperature T C1 of the first section, the estimated temperature T C2 of the second section, the estimated temperature T C3 of the third section estimated by the catalyst temperature estimation section 54, Based on the estimated temperature T C4 of the fourth section and the estimated temperature T C5 of the fifth section, a target storage amount ST UREA_TRGT corresponding to the target value of the storage amount ST UREA estimated by the storage amount estimation unit 56 described later is calculated. .
Specifically, the target storage amount calculation unit 55 calculates an estimated value of the maximum storage capacity for each of the first to fifth sections, and adds up the estimated values of the maximum storage capacity of the entire selective reduction catalyst. Is calculated. Next, a target storage amount ST UREA_TRGT is calculated based on the calculated maximum storage capacity estimated value ST UREA_MAX_HAT . Specifically, in this embodiment, the target storage amount ST UREA_TRGT is a value that matches the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity, but may be a value less than the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity.

以下、目標ストレージ量算出部５５における目標ストレージ量の算出について、詳しく説明する。
先ず、第１区画の最大ストレージ容量の推定値を算出する際には、入力された第１区画の推定温度ＴＣ１がそのまま第１区画最大ストレージ容量推定値算出用温度（以下、「算出用温度」ともいう）ＮＨ３_ＴＣ１とされる。そして、この算出用温度ＮＨ３_ＴＣ１に応じて所定のマップを検索することにより、第１区画の最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴ１を算出する。
図６は、最大ストレージ容量の推定値を算出するためのマップの一例である。このマップによれば、各区画の算出用温度（触媒温度）が高くなるに従い、最大ストレージ容量は減少する。 Hereinafter, calculation of the target storage amount in the target storage amount calculation unit 55 will be described in detail.
First, when calculating the estimated value of the maximum storage capacity of the first section, the input estimated temperature T C1 of the first section is used as it is as the first section maximum storage capacity estimated value calculation temperature (hereinafter referred to as “calculation temperature”). "also referred to) is the NH 3 _T C1. Then, by searching a predetermined map according to the calculation temperature NH 3 _T C1, to calculate the estimated value ST UREA_MAX_HAT1 the maximum storage capacity of the first compartment.
FIG. 6 is an example of a map for calculating an estimated value of the maximum storage capacity. According to this map, the maximum storage capacity decreases as the calculation temperature (catalyst temperature) of each section increases.

第２区画の最大ストレージ容量の推定値を算出する際には、入力された第２区画の推定温度ＴＣ２と、その上流側の第１区画の推定温度ＴＣ１との比較を行い、より高い方の推定温度が第２区画最大ストレージ容量推定値算出用温度ＮＨ３_ＴＣ２とされる。そして、この算出用温度ＮＨ３_ＴＣ２に応じて、図３に例示される所定のマップを検索することにより、第２区画の最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴ２を算出する。 When calculating the estimated value of the maximum storage capacity of the second section, the input estimated temperature T C2 of the second section is compared with the estimated temperature T C1 of the first section on the upstream side, and higher This estimated temperature is set as the second partition maximum storage capacity estimated value calculation temperature NH 3 _TC 2 . Then, according to this calculation temperature NH 3 _T C2, by searching a predetermined map illustrated in FIG. 3, to calculate the estimated value ST UREA_MAX_HAT2 the maximum storage capacity of the second compartment.

第３区画〜第５区画の最大ストレージ容量の推定値の算出は、上記の第２区画と同様にして行われる。具体的には、第３区画では第２区画の推定温度ＴＣ２と第３区画の推定温度ＴＣ３との比較を行い、第４区画では第３区画推定温度と第４区画推定温度との比較を行い、第５区画では第４区画推定温度と第５区画推定温度との比較を行い、それぞれ、より高い方の推定温度に応じて図３に例示される所定のマップを検索することにより、各区画の最大ストレージ容量の推定値を算出する。 Calculation of the estimated value of the maximum storage capacity of the third partition to the fifth partition is performed in the same manner as in the second partition. Specifically, in the third section, the estimated temperature T C2 of the second section is compared with the estimated temperature T C3 of the third section, and in the fourth section, the third section estimated temperature and the fourth section estimated temperature are compared. In the fifth section, the fourth section estimated temperature is compared with the fifth section estimated temperature, and by searching the predetermined map illustrated in FIG. 3 according to the higher estimated temperature, Calculate an estimate of the maximum storage capacity for each partition.

図２に戻って、目標ストレージ量算出部５５は、上述のようにして算出した第１区画〜第５区画の各最大ストレージ容量の推定値を合算することにより、選択還元触媒全体の最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴを算出する。 Returning to FIG. 2, the target storage amount calculation unit 55 adds the estimated values of the maximum storage capacities of the first to fifth sections calculated as described above, thereby obtaining the maximum storage capacity of the entire selective reduction catalyst. An estimated value ST UREA_MAX_HAT is calculated.

次いで、目標ストレージ量算出部５５は、上述のようにして算出した選択還元触媒全体の最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴを、目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴとして設定し、これを後述のストレージ噴射量算出部５２に出力する。 Next, the target storage amount calculation unit 55 sets the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity of the entire selective reduction catalyst calculated as described above as the target storage amount ST UREA_TRGT , which is described later as a storage injection amount calculation unit To 52.

ここで、目標ストレージ量算出部５５について、図７〜図１０を参照してさらに詳しく説明する。
図７〜図１０は、目標ストレージ量算出部５５の特徴を説明するための図であり、（ａ）が触媒長さと触媒温度との関係を示す図であり、（ｂ）が触媒長さと最大ストレージ容量との関係を示す図である。 Here, the target storage amount calculation unit 55 will be described in more detail with reference to FIGS.
7 to 10 are diagrams for explaining the characteristics of the target storage amount calculation unit 55, in which (a) shows the relationship between the catalyst length and the catalyst temperature, and (b) shows the catalyst length and the maximum. It is a figure which shows the relationship with storage capacity.

図７（ａ）は、選択還元触媒２３に高温の排気が流入して温度が上昇する過程にあるときに、触媒温度推定部５４により算出された推定温度と、目標ストレージ量算出部５５で最大ストレージ容量の推定値の算出に用いる算出用温度を示す図である。図７（ａ）に示すように、推定温度は実触媒温度とほぼ一致している。また、最も上流側の第１区画の推定温度ＴＣ１が最も高温であることから、各区画の算出用温度は全て第１区画の推定温度ＴＣ１に一致した値となっている。
このとき、図７（ｂ）に示すように、目標ストレージ量算出部５５で算出される最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴは、実最大ストレージ容量を超えることはなく、より低い値が算出されることが分かる。 FIG. 7A shows the estimated temperature calculated by the catalyst temperature estimation unit 54 and the target storage amount calculation unit 55 at the maximum when the high temperature exhaust gas flows into the selective reduction catalyst 23 and the temperature rises. It is a figure which shows the temperature for calculation used for calculation of the estimated value of storage capacity. As shown in FIG. 7 (a), the estimated temperature substantially matches the actual catalyst temperature. Further, since the estimated temperature T C1 of the first section on the most upstream side is the highest temperature, the calculation temperatures of the respective sections are all the values that coincide with the estimated temperature T C1 of the first section.
At this time, as shown in FIG. 7B, the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity calculated by the target storage amount calculation unit 55 does not exceed the actual maximum storage capacity, and a lower value is calculated. I understand that.

図８は、図７の時点から所定時間経過後のものであり、図８（ａ）に示すように、上流側から順に、各区画の推定温度及び実触媒温度が、第１区画の推定温度ＴＣ１に近付いてきていることが分かる。また、図７（ａ）と同様に、最も上流側の第１区画の推定温度ＴＣ１が最も高温であることから、各区画の算出用温度は全て第１区画の推定温度ＴＣ１に一致した値となっている。
このとき、図８（ｂ）に示すように、最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴは図７（ｂ）のときと同量であり変動していないことから、ストレージされていたアンモニアがスリップすることはないことが分かる。これに対して、実最大ストレージ容量は、図７（ｂ）のときから大きく減少していることから、これらの差分がストレージしきれない過剰のアンモニアに相当し、ストレージされていたアンモニアがスリップしてしまうことが分かる。 FIG. 8 is a view after a predetermined time has elapsed from the time point of FIG. 7, and as shown in FIG. 8A, the estimated temperature and the actual catalyst temperature of each section are, in order from the upstream side, the estimated temperature of the first section. it can be seen that have been close to T C1. Further, similarly to FIG. 7A, the estimated temperature T C1 of the first section on the most upstream side is the highest temperature, and therefore the calculation temperatures of each section all coincide with the estimated temperature T C1 of the first section. It is a value.
At this time, as shown in FIG. 8 (b), the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity is the same as that in FIG. 7 (b) and has not fluctuated, so that the stored ammonia slips. I understand that there is no. On the other hand, since the actual maximum storage capacity has greatly decreased from the time of FIG. 7B, these differences correspond to excess ammonia that cannot be stored, and the stored ammonia slips. You can see that

図９は、図８の時点から所定時間経過後のものであり、図９（ａ）に示すように、最も下流側の区画の推定温度ＴＣ５及び実触媒温度を除いて、各区画の推定温度及び実触媒温度が第１区画の推定温度ＴＣ１に一致してきている。このため、各区画の算出用温度は全て第１区画の推定温度ＴＣ１に一致した値となっている。
このとき、図９（ｂ）に示すように、最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴは図７（ｂ）及び図８（ｂ）のときと同量であり変動していないことから、ストレージされていたアンモニアがスリップすることはないことが分かる。これに対して、実最大ストレージ容量は、最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴと一致するほどまで、図７（ｂ）のときからさらに大きく減少していることから、これらの差分がストレージしきれない過剰分となって、大量のアンモニアスリップが発生してしまうことが分かる。 FIG. 9 is a view after a predetermined time has elapsed from the time point of FIG. 8, and as shown in FIG. 9A, the estimated values of the respective sections are excluded except for the estimated temperature TC5 and the actual catalyst temperature of the most downstream section. The temperature and the actual catalyst temperature coincide with the estimated temperature T C1 of the first section. For this reason, all the calculation temperatures for each section are values that match the estimated temperature T C1 of the first section.
At this time, as shown in FIG. 9B, the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity is the same amount as in FIGS. 7B and 8B, and has not changed. It can be seen that ammonia does not slip. On the other hand, the actual maximum storage capacity is further reduced from the time of FIG. 7B until it matches the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity. It can be seen that an excessive amount causes ammonia slip.

一方、図１０は、選択還元触媒２３に高温の排気が流入した直後に低温の排気が流入したときのものであり、図１０（ａ）に示すように、第１区画の推定温度ＴＣ１よりも第２区画の推定温度ＴＣ２及び第３区画の推定温度ＴＣ３の方が高い温度となっている。このため、各区画の算出用温度は、第１区画を除いて、第２区画の推定温度ＴＣ２及び第３区画の推定温度ＴＣ３に一致した値となっている。
このようなときも、図１０（ｂ）に示すように、目標ストレージ量算出部５５で算出される最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴは、実最大ストレージ容量を超えることはなく、より低い値が算出されることが分かる。 On the other hand, FIG. 10 shows the case where the low temperature exhaust gas flows immediately after the high temperature exhaust gas flows into the selective reduction catalyst 23. As shown in FIG. 10 (a), the estimated temperature T C1 of the first section is obtained. towards the estimated temperature T C2 and the estimated temperature T C3 of the third compartment of the second compartment has a temperature higher. Thus, calculation for the temperature of each compartment, with the exception of the first compartment, which is the estimated temperature T C2 and the values that match the estimated temperature T C3 of the third compartment of the second compartment.
Even in such a case, as shown in FIG. 10B, the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity calculated by the target storage amount calculation unit 55 does not exceed the actual maximum storage capacity, and a lower value is obtained. It can be seen that it is calculated.

以上より、目標ストレージ量算出部５５で算出される最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴから算出した目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴに基づいて還元剤の供給量を算出すれば、選択還元触媒２３の温度が変化した場合であっても、ストレージされていたアンモニアがスリップすることを抑制できることが分かる。 As described above, if the supply amount of the reducing agent is calculated based on the target storage amount ST UREA_TRGT calculated from the estimated maximum storage capacity ST UREA_MAX_HAT calculated by the target storage amount calculation unit 55, the temperature of the selective reduction catalyst 23 changes. Even in this case, it can be understood that the stored ammonia can be prevented from slipping.

図２に戻って、ストレージ量推定部５６は、以下に示す選択還元触媒のストレージモデルに基づいて、選択還元触媒に吸着されているアンモニアの量に相当するストレージ量ＳＴＵＲＥＡを推定する。 Returning to FIG. 2, the storage amount estimation unit 56 estimates a storage amount ST UREA corresponding to the amount of ammonia adsorbed on the selective reduction catalyst, based on the storage model of the selective reduction catalyst shown below.

図１１は、選択還元触媒のストレージモデルの概念を示す模式図である。
このアンモニアストレージモデルは、選択還元触媒に流入する排気のＮＯｘ量に対するユリア噴射量に応じて、選択還元触媒におけるアンモニアのストレージ量の変化を推定するモデルである。具体的には、選択還元触媒におけるストレージ量の変化の状態を、所定のＮＯｘ量に対してユリア噴射量が適切な状態（図１１の（ａ）参照）と、ユリア噴射量が過剰な状態（図１１の（ｂ）参照）と、ユリア噴射量が不足した状態（図１１の（ｃ）参照）との、３つの状態に分類する。 FIG. 11 is a schematic diagram showing the concept of the storage model of the selective reduction catalyst.
This ammonia storage model is a model for estimating a change in the storage amount of ammonia in the selective reduction catalyst according to the urea injection amount with respect to the NOx amount of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. Specifically, the state of change of the storage amount in the selective reduction catalyst includes a state in which the urea injection amount is appropriate with respect to a predetermined NOx amount (see FIG. 11A) and a state in which the urea injection amount is excessive ( The state is classified into three states, that is, a state in which the urea injection amount is insufficient (see FIG. 11C).

図１１の（ａ）に示すように、選択還元触媒に流入するＮＯｘに対して、ユリア噴射量が適切な状態である場合、すなわち、排気中のＮＯｘを最も効率良く還元できるアンモニアの量と、供給した尿素水から生成されるアンモニアの量とが略一致した場合には、ストレージ量の変化はない。   As shown in FIG. 11 (a), when the urea injection amount is in an appropriate state with respect to NOx flowing into the selective reduction catalyst, that is, the amount of ammonia that can most effectively reduce NOx in the exhaust, When the amount of ammonia generated from the supplied urea water substantially matches, there is no change in the storage amount.

図１１の（ｂ）に示すように、選択還元触媒に流入するＮＯｘに対して、ユリア噴射量が過剰な状態である場合、すなわち、供給した尿素水から生成されたアンモニアの量が、排気中のＮＯｘを最も効率良く還元できる量より多い場合には、この余剰分のアンモニアが選択還元触媒に吸着される。したがって、このような供給過剰（Ｏｖｅｒ−ｄｏｓｉｎｇ）状態では、ストレージ量は増加する。   As shown in FIG. 11B, when the urea injection amount is excessive with respect to NOx flowing into the selective reduction catalyst, that is, the amount of ammonia generated from the supplied urea water is reduced in the exhaust gas. When the amount of NOx is larger than the amount that can be most efficiently reduced, this excess ammonia is adsorbed by the selective reduction catalyst. Therefore, in such an over-dosing state, the storage amount increases.

図１１の（ｃ）に示すように、選択還元触媒に流入するＮＯｘに対して、ユリア噴射量が不足した状態である場合、すなわち、供給した尿素水から生成されたアンモニアの量が、排気中のＮＯｘを最も効率良く還元できる量より少ない場合には、この不足分は吸着されたアンモニアから補われる。したがって、このような供給不足（Ｕｎｄｅｒ−ｄｏｓｉｎｇ）状態では、ストレージ量は減少する。   As shown in FIG. 11C, when the urea injection amount is insufficient with respect to NOx flowing into the selective reduction catalyst, that is, the amount of ammonia generated from the supplied urea water is reduced in the exhaust gas. If the amount of NOx is less than the amount that can be most efficiently reduced, this deficiency is compensated by the adsorbed ammonia. Accordingly, in such an under-supply state, the storage amount decreases.

図２に戻って、ストレージ量推定部５６では、以上のようなストレージモデルに基づいてストレージ量ＳＴＵＲＥＡを推定する。より具体的には、下記式（３）〜（６）に基づいて算出する。 Returning to FIG. 2, the storage amount estimation unit 56 estimates the storage amount ST UREA based on the above storage model. More specifically, it is calculated based on the following formulas (3) to (6).

先ず、選択還元触媒に流入したＮＯｘを還元するために必要な量のユリア噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＩＤＥＡＬ（ｋ）は、下記式（３）に示すように、ＮＯｘセンサの検出値ＮＯＸＣＯＮＳに基づいて算出される。

Figure 2012031823
First, the urea injection amount G UREA_IDEAL (k) necessary for reducing NOx flowing into the selective reduction catalyst is calculated based on the detected value NOX CONS of the NOx sensor as shown in the following equation (3). The
Figure 2012031823

ここで、ＮＯｘセンサの検出値ＮＯＸＣＯＮＳはＮＯｘ推定部５８から出力されて、ストレージ量推定部５６に入力される。 Here, the detected value NOX CONS of the NOx sensor is output from the NOx estimation unit 58 and input to the storage amount estimation unit 56.

ストレージ量を増減する要因となるユリア噴射量の余剰分ＤＵＲＥＡ（ｋ）は、下記式（４）に示すように、実際のユリア噴射量ＧＵＲＥＡ（ｋ）から還元に必要なユリア噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＩＤＥＡＬ（ｋ）を減算することにより算出される。

Figure 2012031823
The excess urea injection amount D UREA (k) that causes the storage amount to increase or decrease is calculated from the actual urea injection amount G UREA (k) as shown in the following equation (4). Calculated by subtracting UREA_IDEAL (k).
Figure 2012031823

したがって、ストレージ量の推定値ＳＴＵＲＥＡ（ｋ）は、最大ストレージ容量ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ（ｋ）を上限値として、ＮＯｘセンサの検出値ＮＯＸＣＯＮＳとユリア噴射量ＧＵＲＥＡ（ｋ）との収支を演算し、下記式（５）及び（６）に示すようにユリア噴射量の余剰分ＤＵＲＥＡ（ｋ）に基づいて算出される。

Figure 2012031823
Figure 2012031823
 Therefore, the estimated value ST UREA (k) of the storage amount calculates the balance between the detected value NOX CONS of the NOx sensor and the urea injection amount G UREA (k) with the maximum storage capacity ST UREA_MAX (k) as the upper limit value. As shown in the following formulas (5) and (6), it is calculated based on the surplus D UREA (k) of the urea injection amount.
Figure 2012031823
Figure 2012031823

ここで、最大ストレージ容量ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ（ｋ）は、目標ストレージ量算出部５５で算出された最大ストレージ容量の推定値ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴとは異なり、最大ストレージ容量算出部５７で算出される。具体的には、最大ストレージ容量算出部５７は、触媒温度推定部５４から出力された第１区画の推定温度ＴＣ１を用いて、第１区画の最大ストレージ容量を算出する。同様に、第２区画の推定温度ＴＣ１を用いて第２区画の最大ストレージ容量を算出し、第３区画〜第５区画についても、それぞれの推定温度ＴＣ３〜ＴＣ５を用いて第３区画〜第５区画の区画毎の最大ストレージ容量を算出する。次いで、算出された区画毎の最大ストレージ容量を合算することにより、最大ストレージ容量ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ（ｋ）を算出する。 Here, the maximum storage capacity ST UREA_MAX (k) is calculated by the maximum storage capacity calculation unit 57, unlike the estimated value ST UREA_MAX_HAT of the maximum storage capacity calculated by the target storage amount calculation unit 55. Specifically, the maximum storage capacity calculation unit 57 calculates the maximum storage capacity of the first section using the estimated temperature T C1 of the first section output from the catalyst temperature estimation unit 54. Similarly, the maximum storage capacity of the second section is calculated using the estimated temperature T C1 of the second section, and the third section using the estimated temperatures T C3 to T C5 for the third section to the fifth section as well. Calculate the maximum storage capacity for each of the fifth to fifth sections. Next, the maximum storage capacity ST UREA_MAX (k) is calculated by adding the calculated maximum storage capacity for each partition.

ストレージ噴射量算出部５２は、以上のように推定されたストレージ量ＳＴＵＲＥＡが目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴになるように、下記式（７）〜（１０）に示すような手順によりストレージ噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＳＴ（ｋ）を算出する。 Storage injection amount calculation unit 52, as estimated storage amount ST UREA becomes the target storage amount ST UREA - TRGT Thus, storage injection amount G UREA - ST by proceeding as shown in the following formula (7) - (10) (K) is calculated.

先ず、下記式（７）に示すように、推定したストレージ量ＳＴＵＲＥＡ（ｋ）と算出した目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴ（ｋ）との偏差ＥＳＴ（ｋ）を算出する。

Figure 2012031823
First, as shown in the following equation (7), a deviation E ST (k) between the estimated storage amount ST UREA (k) and the calculated target storage amount ST UREA_TRGT (k) is calculated.
Figure 2012031823

次に、偏差ＥＳＴ（ｋ）に積分ゲインＫＩＳＴを乗算したものを、下記式（８）に示すように、積分項ＧＵＲＥＡ＿ＳＴ＿Ｉ（ｋ）として定義する。

Figure 2012031823
Next, the product of the deviation E ST (k) and the integral gain KI ST is defined as an integral term G UREA_ST_I (k) as shown in the following equation (8).
Figure 2012031823

一方、ストレージ量の推定値の微分値ＳＴＵＲＥＡ（ｋ）−ＳＴＵＲＥＡ（ｋ−１）を算出し、この微分値に比例ゲインＫＰＳＴを乗算したものを、下記式（９）に示すように、比例項ＧＵＲＥＡ＿ＳＴ＿Ｐ（ｋ）として定義する。

Figure 2012031823
On the other hand, a differential value ST UREA (k) −ST UREA (k−1) of the estimated value of the storage amount is calculated, and this differential value is multiplied by the proportional gain KP ST as shown in the following formula (9). , Defined as the proportional term G UREA_ST_P (k).
Figure 2012031823

次に、下記式（１０）に示すように、比例項ＧＵＲＥＡ＿ＳＴ＿Ｐ（ｋ）と積分項ＧＵＲＥＡ＿ＳＴ＿Ｉ（ｋ）の和を算出し、これをストレージ噴射量ＧＵＲＥＡ＿ＳＴ（ｋ）として決定する。

Figure 2012031823
Next, as shown in the following formula (10), the sum of the proportional term G UREA_ST_P (k) and the integral term G UREA_ST_I (k) is calculated and determined as the storage injection amount G UREA_ST (k).
Figure 2012031823

本実施形態に係る排気浄化システム２によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、選択還元触媒２３を排気の流れ方向において仮想的に複数の区画に分割し、当該複数の区画毎に温度を推定して、推定された複数の区画毎の温度に基づいて、選択還元触媒２３の目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴを算出した。また、目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴの算出の際には、複数の区画毎に、上流側の区画の推定温度と比較して最も高い推定温度を用いて当該区画毎の最大ストレージ容量を推定し、当該推定された最大ストレージ容量ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸ＿ＨＡＴに基づいて、選択還元触媒２３の目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴを算出した。
ここで、選択還元触媒２３の上流側の区画の温度が上昇すると、熱伝導によってその温度は下流側の区画へと伝わり、下流側の区画の温度は上流側の区画の温度に追従して変化する。このとき、選択還元触媒２３は通常十分に断熱されているため、所定時間が経過すると、下流側の区画の温度は上流側の区画の温度に一致する。このことから、下流側の区画の温度は、上流側の区画の温度によって簡易的に予測できる。
そこで、本実施形態では、下流側の区画の推定温度よりも上流側の区画の推定温度の方が高い場合には、下流側の区画の温度はいずれ当該上流側の区画の推定温度まで上昇すると予測して、下流側の区画の目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴの算出に当該上流側の区画の推定温度を用いた。これにより、選択還元触媒２３の温度が上昇して最大ストレージ容量が低減した場合であっても、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる。したがって、本実施形態によれば、上記のような簡易的なロジックにより、選択還元触媒２３の温度変化に応じて、ストレージ量が限界量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴを算出できる。 According to the exhaust purification system 2 according to the present embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, the selective reduction catalyst 23 is virtually divided into a plurality of sections in the exhaust flow direction, the temperature is estimated for each of the plurality of sections, and based on the estimated temperatures for the plurality of sections, The target storage amount ST UREA_TRGT of the selective reduction catalyst 23 was calculated. Further, when calculating the target storage amount ST UREA_TRGT , for each of the plurality of partitions, the maximum storage capacity for each partition is estimated using the highest estimated temperature compared to the estimated temperature of the upstream partition, Based on the estimated maximum storage capacity ST UREA_MAX_HAT , the target storage amount ST UREA_TRGT of the selective reduction catalyst 23 was calculated.
Here, when the temperature of the upstream section of the selective reduction catalyst 23 rises, the temperature is transferred to the downstream section by heat conduction, and the temperature of the downstream section changes following the temperature of the upstream section. To do. At this time, since the selective reduction catalyst 23 is normally sufficiently insulated, the temperature of the downstream compartment coincides with the temperature of the upstream compartment when a predetermined time elapses. From this, the temperature of the downstream compartment can be easily predicted by the temperature of the upstream compartment.
Therefore, in this embodiment, when the estimated temperature of the upstream section is higher than the estimated temperature of the downstream section, the temperature of the downstream section will eventually rise to the estimated temperature of the upstream section. Predicting, the estimated temperature of the upstream section was used for calculating the target storage amount ST UREA_TRGT of the downstream section. Thereby, even if it is a case where the temperature of the selective reduction catalyst 23 rises and the maximum storage capacity is reduced, it is possible to suppress the storage amount from reaching the limit amount. Therefore, according to the present embodiment, the optimum target storage amount ST UREA_TRGT that can prevent the storage amount from reaching the limit amount according to the temperature change of the selective reduction catalyst 23 is calculated by the simple logic as described above. it can.

また、本実施形態では、算出された選択還元触媒２３の目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴに基づいて、選択還元触媒２３の上流側に供給するアンモニア還元剤の前駆体に相当する尿素水の供給量を算出した。
これにより、選択還元触媒２３の温度変化に応じて、ストレージ量が最大ストレージ容量に達するのを抑制できる最適な目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴに基づいて、尿素水の供給量を算出できる。したがって、ストレージ量が最大ストレージ容量に達するのを抑制でき、選択還元触媒２３が温度上昇して最大ストレージ容量ＳＴＵＲＥＡ＿ＭＡＸが低減した場合でもアンモニアスリップを抑制できる。 In this embodiment, the supply amount of urea water corresponding to the precursor of the ammonia reducing agent supplied to the upstream side of the selective reduction catalyst 23 is calculated based on the calculated target storage amount ST UREA_TRGT of the selective reduction catalyst 23. did.
Thereby, the supply amount of urea water can be calculated based on the optimum target storage amount ST UREA_TRGT that can suppress the storage amount from reaching the maximum storage capacity in accordance with the temperature change of the selective reduction catalyst 23. Accordingly, it is possible to suppress the storage amount from reaching the maximum storage capacity, and it is possible to suppress ammonia slip even when the temperature of the selective reduction catalyst 23 rises and the maximum storage capacity ST UREA_MAX is reduced.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、選択還元触媒２３の温度を所定の熱伝導モデルを用いて推定したが、これに限定されない。温度センサを設けて温度センサの検出信号から触媒温度を推定してもよい。
また、上記実施形態では、選択還元触媒２３を排気の流れ方向に仮想的に５つの区画に分割したときの各区画の推定温度を算出したが、これに限定されない。２つ以上の区画に分割したときの各区画の推定温度を算出することで適用可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above embodiment, the temperature of the selective reduction catalyst 23 is estimated using a predetermined heat conduction model, but the present invention is not limited to this. A temperature sensor may be provided to estimate the catalyst temperature from the detection signal of the temperature sensor.
Moreover, in the said embodiment, although the estimated temperature of each division when the selective reduction catalyst 23 was virtually divided | segmented into five divisions in the flow direction of exhaust_gas | exhaustion was calculated, it is not limited to this. It is applicable by calculating the estimated temperature of each section when it is divided into two or more sections.

また、上記実施形態では、選択還元触媒２３のストレージ量の推定値ＳＴＵＲＥＡや目標ストレージ量ＳＴＵＲＥＡ＿ＴＲＧＴは、尿素水の量の次元を有する値としたが、これに限定されない。例えば、この尿素水から生成されるアンモニアの量の次元を有する値としても、同様の効果を奏する。 Further, in the above embodiment, the estimated value ST UREA and the target storage amount ST UREA_TRGT of the storage amount of the selective reduction catalyst 23 are values having the dimension of the amount of urea water, but are not limited thereto. For example, the same effect can be obtained even if the value has a dimension of the amount of ammonia generated from the urea water.

また、上記実施形態では、アンモニアを還元剤とし、かつこの還元剤の前駆体である尿素水を供給する尿素添加式の排気浄化システムに本発明を適用した例を示したが、これに限定されない。例えば、尿素水を供給しこの尿素水からアンモニアを生成せずに、直接アンモニアを供給してもよい。また、アンモニアの前駆体としては、尿素水に限らず他の前駆体を用いてもよい。また、ＮＯｘを還元するための還元剤はアンモニアに限定されない。本発明は、ＮＯｘを還元するための還元剤として、アンモニアの代わりに、例えば炭化水素を用いた排気浄化システムに適用することもできる。   In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a urea addition type exhaust gas purification system that uses ammonia as a reducing agent and supplies urea water that is a precursor of the reducing agent has been described. However, the present invention is not limited thereto. . For example, ammonia may be supplied directly without supplying urea water and generating ammonia from the urea water. The ammonia precursor is not limited to urea water, and other precursors may be used. Further, the reducing agent for reducing NOx is not limited to ammonia. The present invention can also be applied to an exhaust purification system using, for example, hydrocarbons instead of ammonia as a reducing agent for reducing NOx.

１…エンジン（内燃機関）
１１…排気通路（排気系）
２…排気浄化システム
２３…選択還元触媒
２５…ユリア噴射装置（還元剤供給手段）
３…ＥＣＵ
５…ユリア噴射制御部（供給量算出手段）
５２…ストレージ噴射量算出部（供給量算出手段）
５４…触媒温度推定部（温度推定手段）
５５…目標ストレージ量算出部（目標ストレージ量算出手段） 1. Engine (internal combustion engine)
11 ... Exhaust passage (exhaust system)
2 ... Exhaust purification system 23 ... Selective reduction catalyst 25 ... Urea injection device (reducing agent supply means)
3 ... ECU
5. Urea injection control unit (supply amount calculation means)
52... Storage injection amount calculation unit (supply amount calculation means)
54 ... Catalyst temperature estimation section (temperature estimation means)
55. Target storage amount calculation unit (target storage amount calculation means)

Claims (2)

内燃機関の排気系に設けられ、還元剤の存在下で排気を浄化し、かつ当該還元剤をストレージする選択還元触媒を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記選択還元触媒を排気の流れ方向において仮想的に複数の区画に分割し、当該複数の区画毎に温度を推定する温度推定手段と、
前記推定された複数の区画毎の温度に基づいて、前記選択還元触媒の目標ストレージ量を算出する目標ストレージ量算出手段と、を備え、
前記目標ストレージ量算出手段は、前記複数の区画毎に、上流側の区画の推定温度と比較して最も高い推定温度を用いて当該区画毎のストレージ限界量に相当する最大ストレージ容量を推定し、当該推定された最大ストレージ容量に基づいて前記選択還元触媒の目標ストレージ量を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, which is provided in an exhaust system of the internal combustion engine, includes a selective reduction catalyst that purifies exhaust gas in the presence of a reducing agent and stores the reducing agent,
A temperature estimation means for virtually dividing the selective reduction catalyst into a plurality of sections in the flow direction of the exhaust, and estimating the temperature for each of the plurality of sections;
A target storage amount calculating means for calculating a target storage amount of the selective reduction catalyst based on the estimated temperatures of the plurality of sections;
The target storage amount calculating means estimates, for each of the plurality of partitions, a maximum storage capacity corresponding to a storage limit amount for each partition using the highest estimated temperature compared to the estimated temperature of the upstream partition, An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, wherein a target storage amount of the selective reduction catalyst is calculated based on the estimated maximum storage capacity. 前記排気系のうち前記選択還元触媒の上流側に前記還元剤又はその前駆体を供給する還元剤供給手段と、
前記算出された目標ストレージ量に基づいて、前記還元剤供給手段による前記還元剤又はその前駆体の供給量を算出する供給量算出手段と、をさらに備え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システム。 Reducing agent supply means for supplying the reducing agent or a precursor thereof upstream of the selective reduction catalyst in the exhaust system;
The internal combustion engine according to claim 1, further comprising: a supply amount calculation unit that calculates a supply amount of the reducing agent or a precursor thereof by the reducing agent supply unit based on the calculated target storage amount. Engine exhaust purification system.
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