JP2020183714A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関から排出される窒素酸化物(NOx)を浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying device that purifies nitrogen oxides (NOx) discharged from an internal combustion engine.
内燃機関から排出される窒素酸化物(NOx)を浄化する排気ガス浄化装置に関して種々提案されている。例えば、下記特許文献1に記載された排気浄化システムでは、尿素水タンク内には、尿素水タンク内に貯留されている尿素水残量(水位)を検出する尿素水位センサが設けられている。そして、ECUは、エンジン停止時における尿素水タンク内の停止時水位と、次回のエンジン始動時における尿素水タンク内の始動時水位とを検出する。
Various proposals have been made for an exhaust gas purifying device that purifies nitrogen oxides (NOx) emitted from an internal combustion engine. For example, in the exhaust gas purification system described in
続いて、ECUは、始動時水位が停止時水位から上昇側判定値αよりも大きく上昇しているか否かを判定する。そして、始動時水位が停止時水位から上昇側判定値αよりも大きく上昇していると判定した場合には、ECUは、尿素水タンク内に尿素水が補給されたと判定して、選択還元触媒の下流側に配置されたNOxセンサによって検出されるNOx浄化率が適正値であるか否かを判定する。NOx浄化率が適正でないと判定した場合には、ECUは、適正な尿素水が補給されていないと判定して、警告を行うように構成されている。 Subsequently, the ECU determines whether or not the starting water level has risen more than the rising side determination value α from the stopped water level. Then, when it is determined that the water level at the start is higher than the water level at the stop than the rising side determination value α, the ECU determines that the urea water has been replenished in the urea water tank, and the selective reduction catalyst. It is determined whether or not the NOx purification rate detected by the NOx sensor arranged on the downstream side of the is an appropriate value. When it is determined that the NOx purification rate is not appropriate, the ECU is configured to determine that the appropriate urea water is not replenished and give a warning.
しかしながら、前記特許文献1に記載された排気浄化システムでは、ECUは、始動時水位が停止時水位から上昇側判定値αよりも大きく上昇した場合に、尿素水タンク内に補給された尿素水の品質検査を行う。このため、規定濃度(例えば、32.5%)よりも低い濃度の尿素水又は水の尿素水位センサによって検出されない少量補給が続く場合には、ECUは、尿素水の補給判定ができないため、尿素水の濃度が低下しているにもかかわらず、NOx浄化率を検出しない。その結果、ECUは、尿素水タンク内の尿素水の品質異常を長期間に渡って検出できない虞がある。
However, in the exhaust purification system described in
そこで、本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、低濃度の還元剤水溶液又は水の残量検出装置で検出できない少量補給が続いても、還元剤水溶液の補給判定を行うことができる排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention was devised in view of these points, and even if a small amount of replenishment that cannot be detected by the low-concentration reducing agent aqueous solution or the remaining amount of water detection device continues, the replenishment determination of the reducing agent aqueous solution can be determined. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device which can be performed.
上記課題を解決するため、本発明の第1の発明は、所定濃度の還元剤溶液を貯留する還元剤タンクと、前記還元剤タンク内の前記還元剤溶液の残量を検出する残量検出装置と、内燃機関の排気ガス通路に配置されて前記還元剤溶液により排気ガス中のNOxを選択的に浄化する選択還元触媒と、前記排気ガス通路における前記選択還元触媒よりも上流側に配置されて、前記還元剤タンクから供給された還元剤溶液を所定時間毎に排気ガスに添加する還元剤添加弁と、前記還元剤添加弁によって添加された還元剤溶液の添加量を積算する添加量積算装置と、前記添加量積算装置が積算した積算添加量が所定の積算判定値以上に達したか否かを判定する積算量判定装置と、前記還元剤タンク内の前記還元剤溶液の残量が、前記残量検出装置によって検出可能となる所定レベル以上であるか否かを判定する残量判定装置と、前記積算量判定装置によって前記積算添加量が所定の積算判定値以上に達したと判定されると共に、前記残量判定装置によって前記還元剤溶液の残量が前記所定レベル以上であると判定された場合に、前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定する第1補給判定装置と、を備えた、排気ガス浄化装置である。 In order to solve the above problems, the first invention of the present invention is a reducing agent tank for storing a reducing agent solution having a predetermined concentration, and a remaining amount detecting device for detecting the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank. A selective reducing catalyst that is arranged in the exhaust gas passage of the internal combustion engine and selectively purifies NOx in the exhaust gas by the reducing agent solution, and a selective reducing catalyst that is arranged upstream of the selective reducing catalyst in the exhaust gas passage. , A reducing agent addition valve that adds the reducing agent solution supplied from the reducing agent tank to the exhaust gas at predetermined time intervals, and an addition amount integrating device that integrates the addition amount of the reducing agent solution added by the reducing agent addition valve. The integrated amount determination device for determining whether or not the integrated addition amount integrated by the addition amount integrating device has reached a predetermined integration determination value or more, and the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank are It is determined by the remaining amount determination device that determines whether or not the level is equal to or higher than the predetermined level that can be detected by the remaining amount detecting device, and that the integrated addition amount has reached the predetermined integrated determination value or more by the integrated amount determination device. At the same time, when the remaining amount of the reducing agent solution is determined by the remaining amount determination device to be equal to or higher than the predetermined level, it is determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank. It is an exhaust gas purification device provided with a determination device.
次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記積算判定値は、前記還元剤タンクの満タンから前記残量検出装置によって検出可能となる前記所定レベルまでの前記還元剤溶液の減少量以上に設定されている、排気ガス浄化装置である。 Next, in the second invention of the present invention, in the exhaust gas purification device according to the first invention, the integrated determination value can be detected by the remaining amount detecting device from the full tank of the reducing agent tank. An exhaust gas purification device set to a reduction amount of the reducing agent solution up to a predetermined level or more.
次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明又は第2の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記残量検出装置によって前記還元剤タンク内への前記還元剤溶液の所定量以上の補給を検出する補給検出装置と、前記補給検出装置によって前記還元剤溶液の所定量以上の補給が検出された場合に、前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定する第2補給判定装置と、を備えた、排気ガス浄化装置である。 Next, in the third invention of the present invention, in the exhaust gas purifying device according to the first invention or the second invention, a predetermined amount of the reducing agent solution is put into the reducing agent tank by the remaining amount detecting device. When the replenishment detection device for detecting the above replenishment and the replenishment detection device detect replenishment of the reducing agent solution in a predetermined amount or more, it is determined that the reducing agent solution has been replenished in the reducing agent tank. An exhaust gas purification device including a second replenishment determination device.
次に、本発明の第4の発明は、上記第3の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記選択還元触媒の触媒温度を検出する触媒温度検出装置と、前記触媒温度検出装置によって検出した前記触媒温度に基づいて目標NOx浄化率を取得する目標浄化率取得装置と、前記選択還元触媒によって浄化された実NOx浄化率を取得する実浄化率取得装置と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出装置と、前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定された場合には、前記運転状態が所定運転状態になった際に、前記目標NOx浄化率と前記実NOx浄化率とに基づいて、前記還元剤添加弁によって添加する還元剤溶液の添加量を設定すると共に、設定された前記添加量を学習値として記憶する添加量調整装置と、を備えた、排気ガス浄化装置である。 Next, the fourth invention of the present invention is the exhaust gas purification device according to the third invention, wherein the catalyst temperature detecting device for detecting the catalyst temperature of the selective reducing catalyst and the catalyst temperature detecting device for detecting the catalyst temperature are detected. Detects the target purification rate acquisition device that acquires the target NOx purification rate based on the catalyst temperature, the actual purification rate acquisition device that acquires the actual NOx purification rate purified by the selective reducing catalyst, and the operating state of the internal combustion engine. When it is determined that the operating state detecting device and the reducing agent tank have been replenished with the reducing agent solution, the target NOx purification rate and the actual NOx are obtained when the operating state reaches a predetermined operating state. Exhaust gas provided with an addition amount adjusting device for setting the addition amount of the reducing agent solution added by the reducing agent addition valve based on the purification rate and storing the set addition amount as a learning value. It is a purification device.
次に、本発明の第5の発明は、上記第4の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記添加量調整装置は、前記第2補給判定装置を介して前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定された場合には、前記学習値を所定の初期添加量に再設定して記憶する、排気ガス浄化装置である。 Next, according to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying device according to the fourth invention, the addition amount adjusting device puts the reducing agent solution in the reducing agent tank via the second replenishment determination device. This is an exhaust gas purification device that resets and stores the learned value to a predetermined initial addition amount when it is determined that the replenishment has been performed.
次に、本発明の第6の発明は、上記第4の発明又は第5の発明に係る排気ガス浄化装置において、前記学習値が異常判定閾値以上になったか否かを判定する学習値判定装置と、前記学習値判定装置によって前記学習値が異常判定閾値以上になったと判定された場合には、前記還元剤タンク内の前記還元剤溶液の品質は、異常であると判定する品質判定装置と、を備えた、排気ガス浄化装置である。 Next, the sixth invention of the present invention is the learning value determination device for determining whether or not the learning value is equal to or higher than the abnormality determination threshold in the exhaust gas purification device according to the fourth invention or the fifth invention. When it is determined by the learning value determination device that the learning value is equal to or higher than the abnormality determination threshold value, the quality of the reducing agent solution in the reducing agent tank is determined to be abnormal. It is an exhaust gas purification device equipped with.
第1の発明によれば、還元剤添加弁によって添加された還元剤溶液の積算添加量が所定の積算判定値以上に達したと判定されると共に、還元剤タンク内の還元剤溶液の残量が、残量検出装置によって検出可能となる所定レベル以上であると判定された場合に、還元剤タンクに還元剤溶液の補給が行われたと判定される。 According to the first invention, it is determined that the cumulative addition amount of the reducing agent solution added by the reducing agent addition valve has reached a predetermined cumulative determination value or more, and the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank. However, when it is determined that the level is equal to or higher than the predetermined level that can be detected by the remaining amount detecting device, it is determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank.
これにより、規定濃度よりも低い濃度の還元剤溶液又は水の少量補給が続いて、還元剤タンク内の還元剤溶液の減少を残量検出装置で検出できない所定レベル以上の残量であっても、還元剤溶液の積算添加量が所定の積算判定値以上に達する適切なタイミングで、還元剤タンクに還元剤溶液の補給が行われたと判定することができる。その結果、適切なタイミングでNOx浄化率を測定して、還元剤タンク内に補給された還元剤溶液の品質検査を行う頻度を多くすることができる。 As a result, even if a small amount of the reducing agent solution or water having a concentration lower than the specified concentration is continuously replenished and the decrease of the reducing agent solution in the reducing agent tank cannot be detected by the remaining amount detecting device, the remaining amount is equal to or higher than the predetermined level. , It can be determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank at an appropriate timing when the cumulative addition amount of the reducing agent solution reaches a predetermined integrated determination value or more. As a result, the NOx purification rate can be measured at an appropriate timing, and the frequency of quality inspection of the reducing agent solution replenished in the reducing agent tank can be increased.
第2の発明によれば、積算判定値は、還元剤タンクの満タンから残量検出装置によって検出可能となる所定レベルまでの還元剤溶液の減少量以上に設定されている。これにより、残量検出装置によって減少を検出できない規定濃度よりも低い濃度の還元剤溶液又は水の少量補給が続いて、還元剤タンク内の還元剤溶液の残量が所定レベル以上であっても、還元剤タンク内の還元剤溶液の品質検査を行う必要がある還元剤溶液の補給量に達したか否かを適切に判定することができる。 According to the second invention, the integrated determination value is set to be equal to or greater than the amount of decrease of the reducing agent solution from the full tank of the reducing agent tank to a predetermined level that can be detected by the remaining amount detecting device. As a result, even if the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank is equal to or higher than the predetermined level, a small amount of the reducing agent solution or water having a concentration lower than the specified concentration whose decrease cannot be detected by the remaining amount detecting device is continuously replenished. , It is possible to appropriately determine whether or not the replenishment amount of the reducing agent solution needs to be inspected for the quality of the reducing agent solution in the reducing agent tank.
第3の発明によれば、補給検出装置によって還元剤溶液の所定量以上の補給が検出された場合に、還元剤タンクに還元剤溶液の補給が行われたと判定される。これにより、1回で通常量の還元剤溶液の補給が行われた場合と、還元剤溶液の少量補給が続いて還元剤添加弁による積算添加量が積算判定値以上になると共に、還元剤溶液の残量が所定レベル以上である場合と、のいずれかにおいて、NOx浄化率を測定して、還元剤タンク内に補給された還元剤溶液の品質検査を行うことができる。従って、還元剤タンク内に補給された還元剤溶液の品質検査の頻度を多くして、還元剤タンク内の還元剤溶液の品質向上を図ることが可能となり、NOx浄化率の向上を図ることができる。 According to the third invention, when the replenishment detection device detects the replenishment of the reducing agent solution in a predetermined amount or more, it is determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank. As a result, when the normal amount of the reducing agent solution is replenished at one time, and when a small amount of the reducing agent solution is continuously replenished, the integrated addition amount by the reducing agent addition valve becomes equal to or more than the integrated judgment value, and the reducing agent solution is replenished. The NOx purification rate can be measured and the quality of the reducing agent solution replenished in the reducing agent tank can be inspected in either the case where the remaining amount of the reducing agent is equal to or higher than a predetermined level. Therefore, it is possible to increase the frequency of quality inspection of the reducing agent solution replenished in the reducing agent tank to improve the quality of the reducing agent solution in the reducing agent tank, and to improve the NOx purification rate. it can.
第4の発明によれば、添加量調整装置は、還元剤タンクに還元剤溶液の補給が行われたと判定された場合には、運転状態が所定運転状態になった際に、目標NOx浄化率と実NOx浄化率とに基づいて、還元剤添加弁によって添加する還元剤溶液の添加量を設定し、学習値として記憶する。これにより、添加量調整装置は、規定濃度よりも低い濃度の還元剤溶液又は水の残量検出装置によって検出できない少量補給が続いて、還元剤タンク内の還元剤溶液の残量が所定レベル以上であっても、還元剤タンクに還元剤溶液が補給されたと判定された際に、還元剤添加弁の添加量を再設定することができる。従って、NOx浄化率に対応する還元剤添加弁の適切な添加量を再設定することが可能となり、引いてはNOx浄化を適正に行うことができる。 According to the fourth invention, when it is determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank, the addition amount adjusting device has a target NOx purification rate when the operating state becomes a predetermined operating state. And the actual NOx purification rate, the amount of the reducing agent solution added by the reducing agent addition valve is set and stored as a learning value. As a result, the addition amount adjusting device continues to supply a small amount of the reducing agent solution having a concentration lower than the specified concentration or a small amount of water that cannot be detected by the remaining amount detecting device of water, and the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank exceeds a predetermined level. Even so, the amount of the reducing agent addition valve added can be reset when it is determined that the reducing agent solution has been replenished in the reducing agent tank. Therefore, it is possible to reset an appropriate addition amount of the reducing agent addition valve corresponding to the NOx purification rate, and by extension, NOx purification can be performed appropriately.
第5の発明によれば、1回で通常量の還元剤溶液の補給が行われた際には、添加量調整装置は、設定された学習値を所定の初期添加量に再設定して記憶する。これにより、添加量調整装置は、規定濃度の還元剤溶液を補給されたものとして還元剤添加弁の添加量を設定することができる。従って、還元剤添加弁の適切な添加量を迅速に設定することが可能となり、引いてはNOx浄化を適正に行うことができる。 According to the fifth invention, when the normal amount of the reducing agent solution is replenished at one time, the addition amount adjusting device resets the set learning value to a predetermined initial addition amount and stores it. To do. As a result, the addition amount adjusting device can set the addition amount of the reducing agent addition valve as if the reducing agent solution having a specified concentration was replenished. Therefore, it is possible to quickly set an appropriate addition amount of the reducing agent addition valve, and by extension, NOx purification can be appropriately performed.
第6の発明によれば、学習値判定装置によって学習値が異常判定閾値以上になったと判定された場合には、還元剤タンク内の還元剤溶液の品質は、異常であると判定される。これにより、還元剤タンク内の還元剤溶液の品質異常を確実に検出することが可能となり、品質検査の精度の向上を図ることが可能となる。 According to the sixth invention, when the learning value is determined by the learning value determination device to be equal to or higher than the abnormality determination threshold value, the quality of the reducing agent solution in the reducing agent tank is determined to be abnormal. As a result, it is possible to reliably detect quality abnormalities of the reducing agent solution in the reducing agent tank, and it is possible to improve the accuracy of the quality inspection.
以下、本発明に係る排気ガス浄化装置を具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明に係る排気ガス浄化装置を適用した内燃機関10の構成の一例を示している。内燃機関10は、ディーゼルエンジンである。ここで、内燃機関10は、高効率で耐久性にも優れているが、粒子状物質(PM)、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等の有害物質を、排気ガスと一緒に排出してしまうものである。
Hereinafter, the exhaust gas purification device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on the embodiment. FIG. 1 shows an example of the configuration of an
図1に示すように、内燃機関10の排気通路(排気ガス通路)12には、排気ガス浄化装置40が設けられている。排気ガス浄化装置40は、上流側排気ガス浄化装置41と、上流側排気ガス浄化装置41の下流側に配置される下流側排気ガス浄化装置45とから構成されている。上流側排気ガス浄化装置41の内部には、上流側から、第1酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)42、粒子状物質除去フィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter)43が設けられている。
As shown in FIG. 1, an exhaust
第1酸化触媒42は、セラミック製の円柱状等に形成されたセル状筒体からなり、その軸方向には多数の貫通孔が形成され、内面に白金(Pt)等の貴金属がコーティングされている。そして、第1酸化触媒42は、所定の温度下で多数の貫通孔に排気ガスを通すことにより、排気ガスに含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を酸化して除去する。
The
粒子状物質除去フィルタ(以下、「DPF」という。)43は、セラミックス材料等からなる多孔質な部材によって円柱状等に形成され、軸方向に多数の小孔が設けられたハニカム構造のセル状筒体をなし、各小孔は、隣同士で交互に異なる端部が目封じ部材によって閉塞されている。そして、DPF43は、上流側から各小孔に流入する排気ガスを多孔質材料に通すことで粒子状物質(PM)を捕集し、排気ガスのみを隣の小孔を通じて下流側へと流出させる。
The particulate matter removal filter (hereinafter referred to as “DPF”) 43 is formed in a columnar shape or the like by a porous member made of a ceramic material or the like, and has a honeycomb structure cell shape in which a large number of small holes are provided in the axial direction. It forms a tubular body, and each small hole is closed with a sealing member at an end that is alternately different from each other. Then, the
第1酸化触媒42の上流側(上流側排気ガス浄化装置41の上流側)には、燃料添加弁28と、排気温度検出装置36A(例えば、排気温度センサ)と、が設けられている。燃料添加弁28は、微粒子が堆積したDPF43を再生する際(粒子状物質を燃焼焼却する際)に、第1酸化触媒42内で排気ガスと反応させて排気ガスの温度を上昇させるための燃料を噴射する。また、第1酸化触媒42の下流側、且つ、DPF43の上流側には、排気温度検出装置36B(例えば、排気温度センサ)が設けられている。
A
DPF43の下流側には、排気温度検出装置36C(例えば、排気温度センサ)が設けられている。また、上流側排気ガス浄化装置41内における、第1酸化触媒42の下流側、且つ、DPF43の上流側の排気圧力(排気管内圧力に相当)と、DPF43の下流側の排気管内圧力と、の差圧(圧力差)を検出する差圧センサ35が設けられている。
An exhaust
また、上流側排気ガス浄化装置41の下流側に配置される下流側排気ガス浄化装置45は、上流側から、尿素水添加弁(還元剤添加弁)61、選択還元触媒(SCR:Selective Catalytic Reduction)46、第2酸化触媒47が設けられている。選択還元触媒(以下、「SCR」という。)46は、DPF43の下流側に排気管12Aを介して連結されている。尿素水添加弁61は、排気管12AのDPF43の下流側、且つ、SCR46の上流側に配置されて、所定時間(例えば、200ミリ秒〜400ミリ秒である。)毎に、SCR46に向けて排気ガス中に尿素水(還元剤溶液)を添加(噴霧)する。また、排気管12Aには、尿素水添加弁61の上流側に、NOxセンサ37Aが設けられている。
Further, the downstream exhaust
第2酸化触媒47は、SCR46の下流側に、排気管12Bを介して連結されている。排気管12Bには、SCR46の下流側に、排気温度検出装置(触媒温度検出装置)36D(例えば、排気温度センサ)が設けられている。また、排気管12Bには、排気温度検出装置36Dの下流側に、NOxセンサ37Bが設けられている。各NOxセンサ37A、37Bは、排気ガス中のNOx濃度に応じた検出信号を出力する。
The
尿素水添加弁61は、供給管62、尿素水ポンプ63を介して尿素水タンク(還元剤タンク)65に連結される。尿素水ポンプ63は、制御装置(ECU)50からの駆動信号により回転駆動される電動ポンプであり、正逆いずれの方向にも回転が可能となっている。尿素水ポンプ63の正回転により尿素水タンク65内の尿素水(還元剤溶液)67の吸い上げが行われ、尿素水67が供給管62を介して尿素水添加弁61に供給される。また、尿素水ポンプ63の逆回転により供給管62内の尿素水67が吸い戻され、尿素水タンク65内に流入される。尚、供給管62には、供給管62内の尿素水67の圧力を検出する水圧センサを設けてもよい。
The urea
尿素水タンク65内には、尿素水タンク65内に貯留されている尿素水67の残量(水位)を検出するレベルゲージ(残量検出装置)68が設けられている。レベルゲージ(残量検出装置)68は、図8に示すように、尿素水タンク65内の尿素水67が満タン(例えば、13リットルである。)から所定量(例えば、6リットルである。)以上減少した残量に応じた信号(例えば、レベル6〜レベル1に相当する信号である。)を制御装置(ECU)50に出力する。
A level gauge (remaining amount detecting device) 68 for detecting the remaining amount (water level) of the
SCR46は、尿素水添加弁61により添加された尿素水(還元剤溶液)を用いて窒素酸化物(NOx)を無害化する触媒である。具体的には、尿素水添加弁61から添加(噴射)された尿素水は、排気ガスの排気熱によって加水分解され、その際、下記式(1)に示す反応によりアンモニア(NH3)が生成される。
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 ・・・(1)
SCR46 is a catalyst that detoxifies nitrogen oxides (NOx) by using urea water (reducing agent solution) added by the urea
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2 NH 3 + CO 2 ... (1)
そして、SCR46を排気ガスが通過する際に、SCR46に吸着したアンモニアによって排気ガス中の窒素酸化物(NOx)が選択的に還元浄化される。その際、下記式(2)〜式(4)に示すような還元反応が行われることによって、NOxが還元浄化される。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O ・・・(2)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O ・・・(3)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O ・・・(4)
Then, when the exhaust gas passes through the SCR46, the nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas are selectively reduced and purified by the ammonia adsorbed on the SCR46. At that time, NOx is reduced and purified by performing a reduction reaction as shown in the following formulas (2) to (4).
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O ・ ・ ・ (2)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O ・ ・ ・ (3)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O ・ ・ ・ (4)
上記式(2)〜式(4)に示すアンモニアによるNOxの還元浄化が行われる際、アンモニアがNOxと反応しきれずに余剰となると、その余剰アンモニアがSCR46の下流側の排気管12Bを介して第2酸化触媒47に流入する。かかる場合に、第2酸化触媒47は、流入した余剰アンモニアを酸化して除去する。
When NOx is reduced and purified by ammonia represented by the above formulas (2) to (4), if the ammonia cannot completely react with NOx and becomes surplus, the surplus ammonia passes through the
燃料添加弁28、尿素水添加弁61、尿素水ポンプ63は、制御装置(ECU:Electronic Control Unit)50からの制御信号にて駆動される。制御装置50は、CPU、RAM、ROM、タイマ、EEPROM等を備えた公知のものである。CPUは、ROMに記憶された各種プログラムやマップに基づいて、種々の演算処理を実行する。また、RAMは、CPUでの演算結果や各検出装置から入力されたデータ等を一時的に記憶し、EEPROMは、例えば、内燃機関10の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する。また、EEPROMには、尿素水添加弁61によって添加(噴射)した尿素水を積算した積算添加量を記憶する積算添加量記憶部501と、後述のように、学習した尿素水添加弁61から添加される尿素水添加量の学習値を記憶する学習値記憶部502と、が設けられている。
The
また、排気温度検出装置36Aは、第1酸化触媒42の上流側の排気管内の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また、排気温度検出装置36Bは、第1酸化触媒42の下流側、且つ、DPF43の上流側を流れる排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また、排気温度検出装置36Cは、DPF43の下流側、且つ、SCR46の上流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また、排気温度検出装置36Dは、SCR46の下流側、且つ、第2酸化触媒47の上流側の排気ガスの温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
Further, the exhaust
差圧センサ35は、第1酸化触媒42の下流側、且つ、DPF43の上流側の排気圧力(排気管内圧力に相当)と、DPF43の下流側の排気管内圧力と、の差圧に応じた検出信号を制御装置50に出力する。NOxセンサ37Aは、尿素水添加弁61よりも上流側の排気ガスのNOx濃度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。NOxセンサ37Bは、SCR46の下流側、且つ、第2酸化触媒47の上流側の排気ガスのNOx濃度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。レベルゲージ(残量検出装置)68は、尿素水タンク65内に貯留された尿素水67の所定量以上減少した残量に応じた検出信号(例えば、レベル6〜レベル1)を制御装置50に出力する。
The
制御装置50には、吸気通路11に設けられた吸入空気流量検出装置31(例えば、エアフローメーター)の検出信号、アクセル開度検出装置33の検出信号、回転検出装置34の検出信号、のそれぞれが入力されている。また、制御装置50には、上述した各排気温度検出装置36A、36B、36C、36Dの検出信号、差圧センサ35の検出信号、各NOxセンサ37A、37Bの検出信号、レベルゲージ68の検出信号が入力されている。
The
そして、制御装置50は、これらの入力された検出信号に基づいて内燃機関10の運転状態を検出することができる。また、制御装置50は、検出した内燃機関10の運転状態や、アクセル開度検出装置33からの検出信号に基づいた運転者からの要求に応じて、各インジェクタ14A〜14Dから内燃機関10のシリンダ内に噴射する燃料量や、燃料添加弁28から噴射する燃料量を制御する制御信号を出力する。
Then, the
そして、制御装置50(流量関連量検出装置に相当する。)は、各インジェクタ14A〜14Dから噴射した毎秒当たりの燃料消費量(g/s)を所定時間(例えば、約10msec〜100msec)毎に算出して、RAMに時系列的に記憶する。また、制御装置50(差圧検出装置に相当する。)は、差圧センサ35から入力された検出信号から差圧(圧力差)を所定時間(例えば、約10msec〜100msec)毎に算出して、RAMに時系列的に記憶する。
Then, the control device 50 (corresponding to the flow rate related amount detection device) determines the fuel consumption (g / s) per second injected from each
燃料添加弁28から排気ガス中に噴射された燃料は、第1酸化触媒42によって排気ガス中に残った酸素との酸化反応が生じて燃焼し、その発熱により排気ガス温度が上昇する。この高温になった排気ガスによりDPF43の床温が上昇して、所定温度以上(例えば、590℃以上)になると、DPF43内に堆積した粒子状物質(PM)が燃焼焼却される。このような状態を所定の時間、維持することによってDPF43内に堆積した粒子状物質(PM)を燃焼させて除去し、排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するというDPF43の捕集機能を回復(再生)させることができる。
The fuel injected into the exhaust gas from the
吸入空気流量検出装置31(例えば、吸気流量センサ)は、内燃機関10の吸気通路11に設けられて内燃機関10が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置50に出力する。アクセル開度検出装置33(例えば、アクセル開度センサ)は、運転者が操作するアクセルの開度(すなわち、運転者の要求負荷)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。回転検出装置34(例えば、回転センサ)は、例えば、内燃機関10のクランクシャフトの回転数(すなわち、エンジン回転数)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The intake air flow rate detection device 31 (for example, an intake air flow rate sensor) is provided in the
また、図1に示す例では、制御装置50は、後述のように、尿素水タンク65内に貯留された尿素水67の品質異常を検出した際に点灯する尿素水警告ランプ15の点灯/消灯が可能である。尿素水警告ランプ15は、例えば、車両のインスツルメントパネル内に設けられている。
Further, in the example shown in FIG. 1, as will be described later, the
次に、上記のように構成された内燃機関10において、制御装置50による尿素水タンク65内に残留する尿素水67の品質異常の有無を判定する尿素水品質判定処理の一例について図2乃至図11に基づいて説明する。尚、制御装置50は、内燃機関10の運転中に、所定時間間隔(例えば、数10msec〜数100msec間隔)にて、図2のフローチャートに示される処理手順を繰り返し実行する。
Next, FIGS. 2 to 2 show an example of the urea water quality determination process for determining the presence or absence of quality abnormality of the
図2に示すように、先ず、ステップS11において、制御装置50は、尿素水タンク65内に通常の尿素水の補給が行われた否かを判定する「尿素水補給判定処理」のサブ処理を実行した後、ステップS12に進む。ここで、「尿素水補給判定処理」のサブ処理について図3及び図8に基づいて説明する。図3に示すように、先ず、ステップS111において、制御装置50は、レベルゲージ68によって尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量を計測してRAMに記憶する。
As shown in FIG. 2, first, in step S11, the
続いて、ステップS112において、制御装置50は、前回の内燃機関10の停止時に、レベルゲージ68によって計測した尿素水67の停止時の残量をEEPROMから読み出し、尿素水67の現在の残量が、前回の停止時の残量から所定量(例えば、レベルゲージ68で検出可能なレベル1からレベル2まで等の1レベル分の増加量で、約1リットル)以上増加しているか否かを判定する。
Subsequently, in step S112, the
つまり、制御装置50は、尿素水タンク65内の尿素水67の補給をレベルゲージ68によって検出したか否かを判定する。尚、制御装置50は、内燃機関10の停止時に、尿素水ポンプ63を所定時間(例えば、約5秒間)逆回転して供給管62内の尿素水を尿素水タンク65内に吸い戻した後、レベルゲージ68によって尿素水タンク65内の尿素水67の残量を計測して、停止時の残量としてEEPROMに記憶する。
That is, the
そして、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、前回の停止時の残量から所定量(例えば、約1リットル)以上増加していないと判定した場合、つまり、尿素水67の補給をレベルゲージ68によって検出していないと判定した場合には(S112:NO)、制御装置50は、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS12に進む。
Then, when it is determined that the current remaining amount of the
一方、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、前回の停止時の残量から所定量(例えば、約1リットル)以上増加していると判定した場合、つまり、尿素水67の補給をレベルゲージ68によって検出したと判定した場合には(S112:YES)、制御装置50は、ステップS113に進む。ステップS113において、制御装置50は、RAMから第1補給フラグを読み出して、「ON」に設定した後、再度RAMに記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS12に進む。尚、第1補給フラグは、制御装置50の起動時に、「OFF」に設定されてRAMに記憶される。
On the other hand, when it is determined that the current remaining amount of the
ここで、尿素水タンク65に尿素水67が補給された一例について図8に基づいて説明する。図8に示すように、時間T1又は時間T2のときに、内燃機関10の前回の停止時に測定した尿素水タンク65内の尿素水67の残量が、レベルゲージ68のレベル1であって、レベルゲージ68によって測定した尿素水67の今回の残量が、レベル6以上に増加している、つまり、満タンであった場合には、制御装置50は、尿素水67の補給があったと判定する(S112:YES)。そして、制御装置50は、RAMから第1補給フラグを読み出して、「ON」に設定した後、再度RAMに記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS12に進む。
Here, an example in which the
次に、図2に示すように、ステップS12において、制御装置50は、尿素水添加弁61によって添加(噴射)する添加量を積算する「尿素水添加量の積算処理」のサブ処理を実行した後、ステップS13に進む。ここで、「尿素水添加量の積算処理」のサブ処理について図4に基づいて説明する。図4に示すように、先ず、ステップS121において、制御装置50は、尿素水添加弁61により尿素水を添加(噴射)したか否かを判定する。
Next, as shown in FIG. 2, in step S12, the
そして、尿素水添加弁61により尿素水を添加(噴射)していないと判定した場合には(S121:NO)、制御装置50は、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS13に進む。一方、尿素水添加弁61により尿素水を添加(噴射)したと判定した場合には(S121:YES)、制御装置50は、ステップS122に進む。
When it is determined that the urea
ステップS122において、制御装置50は、EEPROMの積算添加量記憶部501から尿素水の積算添加量を読み出し、今回添加(噴射)した尿素水の添加量を尿素水の積算添加量に加算した後、再度、EEPROMの積算添加量記憶部501に記憶する。その後、制御装置50は、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS13に進む。尚、EEPROMの積算添加量記憶部501に記憶される積算添加量は、EEPROMの初期化設定時に、「0」が代入されて積算添加量記憶部501に記憶される。
In step S122, the
次に、図2に示すように、ステップS13において、制御装置50は、RAMから第1補給フラグを読み出し、「ON」に設定されているか否かを判定する。そして、第1補給フラグが「ON」に設定されていると判定した場合には(S13:YES)、制御装置50は、尿素水タンク65へのレベルゲージ68によって検出可能な容量の尿素水の補給があったと判定して、ステップS14に進む。
Next, as shown in FIG. 2, in step S13, the
ステップS14において、制御装置50は、EEPROMの積算添加量記憶部501から尿素水の積算添加量を読み出す。そして、制御装置50は、積算添加量に「0」を代入してリセットし、再度、積算添加量記憶部501に記憶した後、ステップS15に進む。従って、尿素水タンク65への尿素水の補給がレベルゲージ68によって検出された際に、第1補給フラグが「ON」に設定されると共に、積算添加量記憶部501に記憶される積算添加量が、リセットされる。これにより、尿素水添加弁61により添加された尿素水の添加量が、再度、「0」から積算開始される。
In step S14, the
続いて、ステップS15において、制御装置50は、EEPROMの学習値記憶部502に記憶する尿素水添加弁61から添加(噴射)される尿素水添加量の学習値を読み出す。そして、制御装置50は、尿素水添加量の学習値に「初期添加量V1」(図11参照)を代入してリセットし、再度、学習値記憶部502に記憶した後、後述のステップS18に進む。
Subsequently, in step S15, the
尚、「初期添加量V1」は、規定濃度(例えば、32.5%)の尿素水67が尿素水タンク65内に貯留され、且つ、SCR46が新品である際に、内燃機関の運転状態(エンジン回転数、燃料噴射量等)に応じて、尿素水添加弁61から添加(噴射)する尿素水のNOx浄化率が最大となる添加量であって、CAE(Computer Aided Engineering)解析、又は、実験により予め取得され、マップや数式によりROMに予め記憶されている。
The "initial addition amount V1" is the operating state of the internal combustion engine (for example, when the
一方、上記ステップS13で第1補給フラグが「OFF」に設定されていると判定した場合には(S13:NO)、制御装置50は、尿素水タンク65への尿素水の補給はなかったと判定して、ステップS16に進む。ステップS16において、制御装置50は、「積算添加量判定処理」のサブ処理を実行した後、ステップS17に進む。ここで、「積算添加量判定処理」のサブ処理について図5及び図9に基づいて説明する。図5に示すように、ステップS131において、制御装置50は、EEPROMの積算添加量記憶部501から積算添加量を読み出して、積算添加量が積算判定値Z1以上であるか否かを判定する。
On the other hand, when it is determined in step S13 that the first replenishment flag is set to "OFF" (S13: NO), the
尚、積算判定値Z1は、例えば、図9に示すように、レベルゲージ68によって計測されるレベル1〜レベル6のうちの、尿素水タンク65の満タンからレベルゲージ68で計測可能となるレベル6〜レベル5までの尿素水67の減少量に設定されている。つまり、積算判定値Z1は、尿素水タンク65内のレベルゲージ68によって計測することが可能となるまで減少する尿素水67の減少量に設定されるのが望ましい。尚、積算判定値Z1は、予めROMに記憶されている。
As shown in FIG. 9, the integrated determination value Z1 is a level that can be measured by the
そして、積算添加量記憶部501から読み出した積算添加量が積算判定値Z1未満であると判定した場合には(S131:NO)、制御装置50は、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS17に進む。一方、積算添加量記憶部501から読み出した積算添加量が積算判定値Z1以上であると判定した場合には(S131:YES)、制御装置50は、ステップS132に進む。
Then, when it is determined that the integrated addition amount read from the integrated addition
ステップS132において、制御装置50は、上記ステップS111で計測した尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量をRAMから読み出し、レベルゲージ68によって計測可能となるレベル6(所定レベル)以上の残量であるか否かを判定する。つまり、規定濃度よりも低い濃度の尿素水又は水のレベルゲージ(残量検出装置)68で検出できない少量補給が続いて、尿素水タンク65内の尿素水67がレベルゲージ68で検出できるまで減少していないか否かを判定する。
In step S132, the
そして、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、レベルゲージ68によって計測可能となるレベル6(所定レベル)よりも少ない残量であると判定した場合には(S132:NO)、制御装置50は、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS17に進む。一方、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、レベルゲージ68によって計測可能となるレベル6(所定レベル)以上の残量であると判定した場合には(S132:YES)、制御装置50は、ステップS133に進む。
Then, when it is determined that the current remaining amount of the
ステップS133において、制御装置50は、RAMから第2補給フラグを読み出して、「ON」に設定した後、再度RAMに記憶する。続いて、ステップS134において、制御装置50は、EEPROMの積算添加量記憶部501から尿素水の積算添加量を読み出す。そして、制御装置50は、積算添加量に「0」を代入してリセットし、再度、積算添加量記憶部501に記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS17に進む。尚、第2補給フラグは、制御装置50の起動時に、「OFF」に設定されてRAMに記憶される。
In step S133, the
次に、図2に示すように、ステップS17において、制御装置50は、RAMから第2補給フラグを読み出し、「ON」に設定されているか否かを判定する。そして、第2補給フラグが「OFF」に設定されていると判定した場合には(S17:NO)、制御装置50は、尿素水タンク65へのレベルゲージ(残量検出装置)68で検出できない規定濃度よりも低い濃度の尿素水又は水の少量補給はされていないと判定して、後述のステップS20に進む。
Next, as shown in FIG. 2, in step S17, the
一方、第2補給フラグが「ON」に設定されていると判定した場合には(S17:YES)、制御装置50は、尿素水タンク65へのレベルゲージ68によって検出可能となる容量の尿素水、若しくは、規定濃度よりも低い濃度の尿素水又は水の補給があったと判定して、ステップS18に進む。つまり、制御装置50は、尿素水タンク65へのレベルゲージ(残量検出装置)68で検出できない規定濃度よりも低い濃度の尿素水又は水の少量補給が続いていると判定して、ステップS18に進む。
On the other hand, when it is determined that the second replenishment flag is set to "ON" (S17: YES), the
ステップS18において、制御装置50は、尿素水添加弁61によって添加(噴射)する尿素水の添加量を学習する「尿素水添加量学習処理」のサブ処理を実行した後、ステップS19に進む。ここで、「尿素水添加量学習処理」のサブ処理について図6、図10及び図11に基づいて説明する。
In step S18, the
図6に示すように、先ず、ステップS141において、制御装置50は、上述した種々の検出装置からの検出信号等に基づいて、内燃機関10の運転状態を取得して、ステップS142に進む。ステップS142において、制御装置50は、尿素水添加弁61によって添加(噴射)する尿素水の添加量を調整する運転条件(所定運転状態)が成立したか否かを判定する。例えば、制御装置50は、SCR46の下流側に配置された排気温度検出装置36Dによって検出されるSCR46の床温が約200℃〜400℃で、吸気流量が安定し、車速が所定速度以上のときに、運転条件が成立したと判定する。
As shown in FIG. 6, first, in step S141, the
そして、尿素水添加弁61によって添加(噴射)する尿素水の添加量を調整する運転条件が成立していないと判定した場合には(S142:NO)、制御装置50は、再度S142以降の処理を実行する。つまり、制御装置50は、運転条件が成立するのを待つ。一方、尿素水添加弁61によって添加(噴射)する尿素水の添加量を調整する運転条件が成立していると判定した場合には(S142:YES)、制御装置50は、ステップS143に進む。
Then, when it is determined that the operating condition for adjusting the addition amount of urea water to be added (injected) by the urea
ステップS143において、制御装置50は、SCR46の下流側に配置された排気温度検出装置36Dによって検出されるSCR46の床温に対応する目標NOx浄化率を図10に示す目標NOx浄化率特性曲線71から取得してRAMに記憶する。尚、図10に示す目標NOx浄化率特性曲線71は、CAE(Computer Aided Engineering)解析、又は、実験により予め取得され、マップや数式によりROMに予め記憶されている。
In step S143, the
続いて、ステップS144において、制御装置50は、尿素水添加弁61の上流側に配置されたNOxセンサ37Aで検出される上流側NOx濃度PFと、SCR46の下流側に配置されたNOxセンサ37Bで検出された下流側NOx濃度PRとを検出する。そして、制御装置50は、上流側NOx濃度PFから下流側NOx濃度PRを減算した値を上流側NOx濃度PFで除算して、実NOx浄化率を算出し、RAMに記憶した後、ステップS145に進む。
Subsequently, in step S144, the
ステップS145において、制御装置50は、目標NOx浄化率と実NOx浄化率をRAMから読み出し、目標NOx浄化率から実NOx浄化率を減算した差分Dが所定の差分閾値(例えば、1%〜3%である。)以上であるか否かを判定する。そして、目標NOx浄化率から実NOx浄化率を減算した差分Dが所定の差分閾値未満であると判定した場合には(S145:NO)、制御装置50は、ステップS146に進む。つまり、制御装置50は、尿素水タンク65内の尿素水67の品質(例えば、濃度等である。)は、許容範囲内の品質(例えば、規定濃度等である。)であると判定して、ステップS146に進む。尚、差分閾値は、予めROMに記憶されている。
In step S145, the
ステップS146において、制御装置50は、EEPROMから品質異常フラグを読み出し、この品質異常フラグを「OFF」に設定して、再度、EEPROMに記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS19に進む。
In step S146, the
一方、目標NOx浄化率から実NOx浄化率を減算した差分Dが所定の差分閾値以上であると判定した場合には(S145:YES)、制御装置50は、ステップS147に進む。ステップS147において、制御装置50は、目標NOx浄化率から実NOx浄化率を減算した差分Dに単位増量値を乗算して尿素水の増量値Aを算出する。尚、単位増量値は、予めCAE(Computer Aided Engineering)解析、又は、実験により予め取得され、ROMに記憶されている。
On the other hand, when it is determined that the difference D obtained by subtracting the actual NOx purification rate from the target NOx purification rate is equal to or greater than the predetermined difference threshold value (S145: YES), the
そして、制御装置50は、EEPROMの学習値記憶部502から尿素水添加量の学習値を読み出し、この学習値に算出した尿素水の増量値A1を加算して、再度、尿素水添加弁61から添加(噴射)される尿素水添加量の学習値として学習値記憶部502に記憶する。
Then, the
例えば、図11に示すように、時間T21において、運転条件が成立し(S142:YES)、目標NOx浄化率から実NOx浄化率を減算した差分D1が所定の差分閾値以上であると判定された場合には(S143〜S145:YES)、制御装置50は、差分D1に単位増量値を乗算して尿素水の増量値A1を算出する。そして、制御装置50は、EEPROMの学習値記憶部502から読み出した学習値が「初期添加量V1」の場合には、この「初期添加量V1」に「増量値A1」を加算した「尿素水添加量V2」を算出する。続いて、制御装置50は、「尿素水添加量V2」を尿素水添加弁61から添加(噴射)される尿素水添加量の学習値として再度、学習値記憶部502に記憶する(S147)。
For example, as shown in FIG. 11, at time T21, the operating condition was satisfied (S142: YES), and it was determined that the difference D1 obtained by subtracting the actual NOx purification rate from the target NOx purification rate was equal to or greater than the predetermined difference threshold. In the case (S143 to S145: YES), the
続いて、ステップS148において、制御装置50は、EEPROMの学習値記憶部502から尿素水添加量の学習値を再度、読み出し、この学習値が異常判定閾値VA以上であるか否かを判定する。そして、EEPROMの学習値記憶部502から読み出した尿素水添加量の学習値が異常判定閾値VA未満であると判定した場合には(S148:NO)、制御装置50は、尿素水タンク65内の尿素水67の品質(例えば、濃度等である。)は、許容範囲内の品質であると判定して、上記ステップS146以降の処理を実行する。
Subsequently, in step S148, the
例えば、図11に示すように、時間T21において、EEPROMの学習値記憶部502から読み出した尿素水添加量の学習値が、「初期添加量V1」に「増量値A1」を加算した「尿素水添加量V2」の場合には、制御装置50は、尿素水添加量V2は、異常判定閾値VA未満であるため(S148:NO)、尿素水タンク65内の尿素水67の品質(例えば、濃度等である。)は、許容範囲内の品質であると判定して、上記ステップS146以降の処理を実行する。
For example, as shown in FIG. 11, at time T21, the learning value of the urea water addition amount read from the learning value storage unit 502 of the EEPROM is "urea water" obtained by adding the "increase value A1" to the "initial addition amount V1". In the case of "addition amount V2", since the urea water addition amount V2 is less than the abnormality determination threshold value VA (S148: NO), the
一方、EEPROMの学習値記憶部502から読み出した尿素水添加量の学習値が異常判定閾値VA以上であると判定した場合には(S148:YES)、制御装置50は、尿素水タンク65内の尿素水67の品質(例えば、濃度等である。)は、許容範囲外の異常な品質(例えば、規定濃度よりも大きく低い濃度等である。)であると判定して、ステップS149に進む。ステップS149において、制御装置50は、EEPROMから品質異常フラグを読み出し、この品質異常フラグを「ON」に設定して、再度、EEPROMに記憶した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS19に進む。
On the other hand, when it is determined that the learning value of the urea water addition amount read from the learning value storage unit 502 of the EEPROM is equal to or higher than the abnormality determination threshold value VA (S148: YES), the
例えば、図11に示すように、時間T22において、EEPROMの学習値記憶部502から読み出した尿素水添加量の学習値が、「尿素水添加量V2」に「増量値A2」を加算した「尿素水添加量VA」の場合には、制御装置50は、尿素水添加量VAは、異常判定閾値VAと等しいため(S148:YES)、尿素水タンク65内の尿素水67の品質(例えば、濃度等である。)は、許容範囲外の異常な品質(例えば、規定濃度よりも大きく低い濃度等である。)であると判定する。そして、制御装置50は、EEPROMから品質異常フラグを読み出し、この品質異常フラグを「ON」に設定して、再度、EEPROMに記憶した後(S149)、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、ステップS19に進む。
For example, as shown in FIG. 11, at time T22, the learning value of the urea water addition amount read from the learning value storage unit 502 of the EEPROM is "urea" obtained by adding the "increase value A2" to the "urea water addition amount V2". In the case of "water addition amount VA", since the urea water addition amount VA is equal to the abnormality determination threshold value VA (S148: YES), the
次に、図2に示すように、ステップS19において、制御装置50は、RAMから第1補給フラグを読み出して、「OFF」に設定した後、再度RAMに記憶する。そして、制御装置50は、RAMから第2補給フラグを読み出して、「OFF」に設定した後、再度RAMに記憶した後、ステップS20に進む。
Next, as shown in FIG. 2, in step S19, the
ステップS20において、制御装置50は、「品質異常警告処理」のサブ処理を実行した後、当該処理を終了する。ここで、「品質異常警告処理」のサブ処理について図7に基づいて説明する。図7に示すように、先ず、ステップS151において、制御装置50は、EEPROMから品質異常フラグを読み出し、「ON」に設定されているか否かを判定する。そして、品質異常フラグが「ON」に設定されていると判定した場合には(S151:YES)、制御装置50は、ステップS152に進む。
In step S20, the
ステップ152において、制御装置50は、尿素水警告ランプ15を点灯した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、当該処理を終了する。これにより、尿素水タンク65内に貯留された尿素水67の品質異常(例えば、規定濃度よりも大きく低い濃度等である。)をユーザに報知することができる。
In step 152, after turning on the urea
一方、品質異常フラグが「OFF」に設定されていると判定した場合には(S151:NO)、制御装置50は、ステップS153に進む。ステップ153において、制御装置50は、尿素水警告ランプ15を消灯した後、当該サブ処理を終了して、メインフローチャートに戻り、当該処理を終了する。これにより、尿素水タンク65内に規定濃度の尿素水が補給された場合には、点灯していた尿素水警告ランプ15が消灯される。
On the other hand, if it is determined that the quality abnormality flag is set to "OFF" (S151: NO), the
ここで、制御装置50とEEPROMの積算添加量記憶部501は、添加量積算装置の一例として機能する。制御装置50は、積算量判定装置、残量判定装置、第1補給判定装置、第2補給判定装置、目標浄化率取得装置、実浄化率取得装置、運転状態検出装置、添加量調整装置、学習値判定装置、品質判定装置の一例として機能する。制御装置50とレベルゲージ68は、補給検出装置の一例として機能する。
Here, the
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る内燃機関10では、制御装置50は、尿素水添加弁61によって添加(噴射)された尿素水の添加量を積算してEEPROMの積算添加量記憶部501に記憶する。そして、積算添加量記憶部501に記憶する尿素水の積算添加量が所定の積算判定値Z1以上になったと判定されると共に、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、レベルゲージ68によって計測可能となるレベル6(所定レベル)以上の残量であると判定された場合には、制御装置50は、尿素水タンク65へレベルゲージ68によって検出可能な容量の尿素水の補給があったと判定する。
As described in detail above, in the
これにより、規定濃度よりも低い濃度の尿素水又は水の少量補給が続いて、尿素水タンク65内の尿素水67の減少をレベルゲージ68で検出できないレベル6以上の残量であっても、積算添加量が所定の積算判定値Z1以上に達する適切なタイミングで、尿素水タンク65に尿素水の補給が行われたと判定することができる。その結果、制御装置50は、適切なタイミングでNOx浄化率を測定して、尿素水タンク65内に補給された尿素水67の濃度等の品質検査を行う頻度を多くすることができる。
As a result, even if a small amount of urea water or water having a concentration lower than the specified concentration is continuously replenished and the decrease of
また、積算判定値Z1は、尿素水タンク65の満タンからレベルゲージ68で計測可能となるレベル6〜レベル5までの尿素水67の減少量に設定されている。つまり、尿素水タンク65内のレベルゲージ68によって計測することが可能となるまで減少する尿素水67の減少量に設定されている。これにより、規定濃度よりも低い濃度の尿素水又は水の少量補給が続いて、レベルゲージ68によって尿素水67の減少を検出できない場合でも、制御装置50は、尿素水タンク65内の尿素水の濃度等の品質検査を行う必要がある尿素水の補給量に達したか否かを適切に判定することができる。
Further, the integrated determination value Z1 is set to a decrease amount of
また、尿素水タンク65内へのレベルゲージ68によって検出可能な尿素水の補給があった場合には、尿素水タンク65に尿素水の補給があったと判定される。これにより、1回で通常量の尿素水の補給が行われた場合と、尿素水の積算添加量が所定の積算判定値Z1以上になったと判定されると共に、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、レベルゲージ68によって計測可能となるレベル6(所定レベル)以上の残量であると判定された場合と、のいずれかにおいて、尿素水タンク65に尿素水の補給が行われたと判定される。
When the
その結果、制御装置50は、1回で通常量の尿素水の補給が行われた場合と、尿素水の積算添加量が所定の積算判定値Z1以上になったと判定されると共に、尿素水タンク65内の尿素水67の現在の残量が、レベルゲージ68によって計測可能となるレベル6(所定レベル)以上の残量であると判定された場合と、のいずれかにおいて、NOx浄化率を測定して、尿素水タンク65内に補給された尿素水67の濃度等の品質検査を行うことができる。従って、尿素水タンク65内に補給された尿素水67の濃度等の品質検査の頻度を多くして、尿素水タンク65内の尿素水67の品質向上を図ることが可能となり、NOx浄化率の向上を図ることができる。
As a result, the
また、制御装置50は、目標NOx浄化率と実NOx浄化率の差分Dが差分閾値以上の場合には、差分Dに単位増量値を乗算して尿素水の増量値Aを算出する。そして、制御装置50は、EEPROMの学習値記憶部502から尿素水添加量の学習値を読み出し、この学習値に算出した尿素水の増量値Aを加算して、再度、尿素水添加弁61から添加(噴射)される尿素水添加量の学習値として学習値記憶部502に記憶する。その後、制御装置50は、尿素水タンク65に1回で通常量の尿素水の補給が行われたと判定した場合には、学習値を所定の初期添加量V1に再設定して記憶する。
Further, when the difference D between the target NOx purification rate and the actual NOx purification rate is equal to or greater than the difference threshold value, the
これにより、制御装置50は、尿素水タンク65内に尿素水が補給されたと判定される毎に、尿素水添加弁61の添加量を再設定することができる。従って、NOx浄化率に対応する尿素水添加弁61の適切な添加量を再設定することが可能となり、引いてはNOx浄化を適正に行うことができる。また、1回で通常量の尿素水の補給が行われた際には、規定濃度(例えば、32.5%)の尿素水を補給されたものとして尿素水添加弁61の添加量を初期添加量V1に再設定することができる。従って、尿素水添加弁61の適切な添加量を迅速に設定することが可能となり、NOx浄化をより適正に行うことができる。
As a result, the
また、制御装置50は、EEPROMの学習値記憶部502から読み出した尿素水添加量の学習値が異常判定閾値VA以上になったと判定した場合には、尿素水タンク65内の尿素水67の濃度等の品質は、異常である(例えば、規定濃度よりも大きく低い濃度である等)と判定する。これにより、尿素水タンク65内の尿素水67の濃度等の品質異常を確実に検出することが可能となり、品質検査の精度の向上を図ることが可能となる。
Further, when the
本発明の排気ガス浄化装置は、前記実施形態で説明した構成、構造、外観、形状、処理手順等に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、改良、追加、削除が可能である。尚、以下の説明において上記図1〜図11の前記実施形態に係る内燃機関10等と同一符号は、前記実施形態に係る内燃機関10等と同一あるいは相当部分を示すものである。
The exhaust gas purifying device of the present invention is not limited to the configuration, structure, appearance, shape, treatment procedure, etc. described in the above embodiment, and various changes, improvements, and improvements are made without changing the gist of the present invention. It can be added or deleted. In the following description, the same reference numerals as those of the
(A)例えば、制御装置50は、上記ステップS14の処理を実行した後、ステップS18の処理に進むように構成してもよい。これにより、制御装置50は、SCR46の劣化に伴って尿素水添加量の学習値を再設定することが可能となり、引いてはNOx浄化をより適切に行うことができる。
(A) For example, the
(B)前記実施形態では、尿素水タンク65内に尿素水67を貯留したが、アンモニアを還元剤として尿素水タンク65内に貯留するようにしてもよい。
(B) In the above embodiment, the
(C)前記実施形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(<)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。 (C) The numerical value used in the description of the embodiment is an example, and is not limited to this numerical value. Further, the above (≧), the following (≦), the larger (>), the less than (<), etc. may or may not include the equal sign.
10 内燃機関
12 排気通路
12A、12B 排気管
36A〜36D 排気温度検出装置
37A、37B NOxセンサ
40 排気ガス浄化装置
41 上流側排気ガス浄化装置
45 下流側排気ガス浄化装置
46 SCR(選択還元触媒)
50 制御装置
61 尿素水添加弁
65 尿素水タンク
67 尿素水
68 レベルゲージ
501 積算添加量記憶部
502 学習値記憶部
10
50
Claims (6)
前記還元剤タンク内の前記還元剤溶液の残量を検出する残量検出装置と、
内燃機関の排気ガス通路に配置されて前記還元剤溶液により排気ガス中のNOxを選択的に浄化する選択還元触媒と、
前記排気ガス通路における前記選択還元触媒よりも上流側に配置されて、前記還元剤タンクから供給された還元剤溶液を所定時間毎に排気ガスに添加する還元剤添加弁と、
前記還元剤添加弁によって添加された還元剤溶液の添加量を積算する添加量積算装置と、
前記添加量積算装置が積算した積算添加量が所定の積算判定値以上に達したか否かを判定する積算量判定装置と、
前記還元剤タンク内の前記還元剤溶液の残量が、前記残量検出装置によって検出可能となる所定レベル以上であるか否かを判定する残量判定装置と、
前記積算量判定装置によって前記積算添加量が所定の積算判定値以上に達したと判定されると共に、前記残量判定装置によって前記還元剤溶液の残量が前記所定レベル以上であると判定された場合に、前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定する第1補給判定装置と、
を備えた、
排気ガス浄化装置。 A reducing agent tank that stores a reducing agent solution of a predetermined concentration,
A remaining amount detecting device for detecting the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank, and
A selective reducing catalyst that is arranged in the exhaust gas passage of an internal combustion engine and selectively purifies NOx in the exhaust gas with the reducing agent solution.
A reducing agent addition valve arranged on the upstream side of the selective reduction catalyst in the exhaust gas passage and adding the reducing agent solution supplied from the reducing agent tank to the exhaust gas at predetermined time intervals.
An addition amount integrating device that integrates the addition amount of the reducing agent solution added by the reducing agent addition valve,
An integrated amount determination device that determines whether or not the integrated addition amount integrated by the addition amount integration device has reached a predetermined integration determination value or more.
A remaining amount determining device for determining whether or not the remaining amount of the reducing agent solution in the reducing agent tank is equal to or higher than a predetermined level that can be detected by the remaining amount detecting device.
The integrated amount determination device determines that the integrated addition amount has reached a predetermined integrated determination value or more, and the remaining amount determination device determines that the remaining amount of the reducing agent solution is equal to or higher than the predetermined level. In this case, the first replenishment determination device for determining that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank, and
With,
Exhaust gas purification device.
前記積算判定値は、前記還元剤タンクの満タンから前記残量検出装置によって検出可能となる前記所定レベルまでの前記還元剤溶液の減少量以上に設定されている、
排気ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device according to claim 1,
The integrated determination value is set to be equal to or greater than the amount of decrease of the reducing agent solution from the full tank of the reducing agent tank to the predetermined level that can be detected by the remaining amount detecting device.
Exhaust gas purification device.
前記残量検出装置によって前記還元剤タンク内への前記還元剤溶液の所定量以上の補給を検出する補給検出装置と、
前記補給検出装置によって前記還元剤溶液の所定量以上の補給が検出された場合に、前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定する第2補給判定装置と、
を備えた、
排気ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device according to claim 1 or 2.
A replenishment detection device that detects the replenishment of the reducing agent solution into the reducing agent tank in a predetermined amount or more by the remaining amount detecting device.
A second replenishment determination device for determining that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank when the replenishment detection device detects replenishment of the reducing agent solution in a predetermined amount or more.
With,
Exhaust gas purification device.
前記選択還元触媒の触媒温度を検出する触媒温度検出装置と、
前記触媒温度検出装置によって検出した前記触媒温度に基づいて目標NOx浄化率を取得する目標浄化率取得装置と、
前記選択還元触媒によって浄化された実NOx浄化率を取得する実浄化率取得装置と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出装置と、
前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定された場合には、前記運転状態が所定運転状態になった際に、前記目標NOx浄化率と前記実NOx浄化率とに基づいて、前記還元剤添加弁によって添加する還元剤溶液の添加量を設定すると共に、設定された前記添加量を学習値として記憶する添加量調整装置と、
を備えた、
排気ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device according to claim 3,
A catalyst temperature detection device that detects the catalyst temperature of the selective reduction catalyst, and
A target purification rate acquisition device that acquires a target NOx purification rate based on the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detection device, and a target purification rate acquisition device.
An actual purification rate acquisition device that acquires the actual NOx purification rate purified by the selective reduction catalyst,
An operating state detection device that detects the operating state of the internal combustion engine, and
When it is determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank, when the operating state becomes a predetermined operating state, the target NOx purification rate and the actual NOx purification rate are used as the basis. , An addition amount adjusting device that sets the addition amount of the reducing agent solution to be added by the reducing agent addition valve and stores the set addition amount as a learning value.
With,
Exhaust gas purification device.
前記添加量調整装置は、前記第2補給判定装置を介して前記還元剤タンクに前記還元剤溶液の補給が行われたと判定された場合には、前記学習値を所定の初期添加量に再設定して記憶する、
排気ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device according to claim 4,
When it is determined that the reducing agent solution has been replenished to the reducing agent tank via the second replenishment determination device, the addition amount adjusting device resets the learning value to a predetermined initial addition amount. And remember
Exhaust gas purification device.
前記学習値が異常判定閾値以上になったか否かを判定する学習値判定装置と、
前記学習値判定装置によって前記学習値が異常判定閾値以上になったと判定された場合には、前記還元剤タンク内の前記還元剤溶液の品質は、異常であると判定する品質判定装置と、
を備えた、
排気ガス浄化装置。 In the exhaust gas purification device according to claim 4 or 5.
A learning value determination device that determines whether or not the learning value exceeds the abnormality determination threshold value,
When it is determined by the learning value determination device that the learning value is equal to or higher than the abnormality determination threshold value, the quality of the reducing agent solution in the reducing agent tank is determined to be abnormal.
With,
Exhaust gas purification device.
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