排气净化系统的制作方法

本发明涉及排气净化系统，尤其涉及具有对排气中的NOx进行还原净化的选择性还原催化剂(以下称作SCR)的排气净化系统。

背景技术：

以往，已知一种具有SCR的排气净化系统，该SCR以从尿素水中加水分解而生成的氨(以下称作NH3)为还原剤，对排气中的NOx进行选择性地还原净化。作为这样的排气净化系统，例如在专利文献1、2中公开了一种根据SCR的NH3推定吸附量与目标吸附量的差来控制尿素水喷射量的技术，该SCR的NH3推定吸附量是基于各种传感器的传感器值等计算出的。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2003-293737号公报

专利文献2:日本特开2012-067667号公报

技术实现要素：

〔发明所要解决的课题〕

可是，若暂时性缺陷多发或NOx净化率较低的运转状态持续，则有时SCR实际吸附的NH3实际吸附量会比NH3推定吸附量多。若在这样的状态下执行基于NH3推定吸附量的尿素水喷射控制，则有可能尿素水喷射量相对于SCR的NH3吸附能力变得过大，引起剩余的NH3被放出的所谓NH3漏失。

另外，若尿素水喷射量过大，则SCR没处理完的尿素水的一部分会附着于排气管或SCR，也有可能引起排气管腐蚀或SCR的性能劣化等。

本发明的目的在于通过有效地抑制NH3推定吸附量与NH3实际吸附量的背离来防止过量的尿素水喷射导致的NH3漏失。

〔用于解决课题的部件〕

为达成上述目的，本发明的排气净化系统的特征在于包括：选择性还原催化剂，被设置在内燃机的排气通道中，以从尿素水生成的氨作为还原剂对排气中的NOx进行净化；尿素水喷射部件，向比所述选择性还原催化剂靠上游侧的排气通道喷射尿素水；推定吸附量计算部件，计算出被吸附于所述选择性还原催化剂的氨的推定吸附量；喷射控制部件，基于所述推定吸附量执行所述尿素水喷射部件的喷射控制；以及推定吸附量变更部件，在所述选择性还原催化剂所吸附的氨的实际吸附量与所述推定吸附量可能发生背离的预定条件成立时，将被用于所述喷射控制的所述推定吸附量变更成增减了预定量后的值。

另外，优选还包括：净化率降低判定部件，判断所述选择性还原催化剂的NOx净化率是否因所述推定吸附量的増减而降低了；以及推定吸附量维持部件，当所述净化率降低判定部件判定NOx净化率没有降低时，维持被所述推定吸附量变更部件变更后的值。

另外，优选还包括：推定吸附量修正部件，在所述净化率降低判定部件判定NOx净化率降低了时，使被所述推定吸附量变更部件变更后的值回到变更前的值。

另外，优选还包括：推定吸附量修正部件，当所述净化率降低判定部件判定NOx净化率降低了时，使被所述推定吸附量变更部件变更后的值修正成基于当前的NOx净化率计算出的推定吸附量。

附图说明

图1是表示本实施方式的排气净化系统的示意性整体结构图。

图2是表示本实施方式的温度吸附量图的一例的图。

图3是表示本实施方式的排气净化系统的控制内容的一例的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明一实施方式的排气净化系统。对相同的部件标注了相同的附图标记，它们的名称及功能也相同。因此，不重复针对它们的详细说明。

如图1所示，在柴油引擎(以下简称引擎)10的吸气岐管10a上连接有吸气通道11，在排气岐管10b上连接有排气通道12。该排气通道12中从排气上游侧起依次设有前级后处理装置30、后级后处理装置40等。

此外，在图1中，附图标记20表示引擎转速传感器，附图标记21表示油门开度传感器，附图标记22表示MAF传感器，附图标记23表示排气温度传感器，附图标记24表示NOx传感器。这些各种传感器20～24的传感器值被发送给电连接的电子控制单元(以下称作ECU)50。

前级后处理装置30是在催化剂箱30a内从上游侧起依次配置氧化催化剂(以下，DOC)31、DPF32而构成的。另外，在比DOC31靠上游侧的排气通道12，设有燃料喷射装置(燃料添加阀)33。

燃料喷射装置33根据从ECU50输入的指示信号向排气通道12内喷射未燃燃料(主要是HC)。另外，在采用引擎10的多段喷射的远后喷射(Post Injection)的情况下，也可以省略该燃料喷射装置33。

DOC31例如是在堇青石蜂窝结构体等陶瓷制载体表面承载催化剂成分而形成的。DOC31在被燃料喷射装置33或远后喷射(Post Injection)供给HC后，将其氧化而使排气温度上升。

DPF32例如是沿排气的流动方向配置被多孔质地的隔墙划分开的多个单元，并将这些单元的上游侧和下游侧交替进行孔封闭而形成的。DPF32将排气中的PM捕获在隔墙的细孔或表面，并且在PM堆积量达到预定量时，执行将其燃烧除去的所谓的强制再生。强制再生是通过燃料喷射装置33或远后喷射(Post Injection)对DOC31供给未燃燃料(HC)，将流入DPF32的排气温度升温到PM燃烧温度而进行的。

后级后处理装置40是具有容纳在箱40a内的SCR41而构成的。另外，在比SCR41靠上游侧的排气通道12中，设有尿素水喷射装置60。

尿素水喷射装置60根据从ECU50输入的指示信号使尿素添加阀61进行开闭动作，从而向比SCR41靠上游侧的排气通道12内喷射从尿素水缸62内由尿素水泵63压送的尿素水。喷射出的尿素水通过排气热而被加水分解，生成NH3，作为还原剂供给到下游侧的SCR41。

SCR41例如是在蜂窝结构体等的陶瓷制载体表面承载沸石等而形成的，包括具有被多孔质地的隔墙划分出的多个单元而构成。SCR41吸附被作为还原剂供给的NH3，并利用所吸附的NH3从通过的排气中选择性地还原净化NOx。

ECU50是进行引擎10、燃料喷射装置33、尿素水喷射装置60等的各种控制的部件，被构成为具有公知的CPU、ROM、RAM、输入端口、输出端口等。

另外，ECU50中作为一部分功能要素，具有推定吸附量计算部51、尿素水喷射控制部52、推定吸附量变更部53、净化率降低判定部54、推定吸附量维持部55、推定吸附量修正部56。这些各功能要素在本实施方式中是以被包含在作为一体硬件的ECU50中的形式进行说明的，但也可以将其中任一部分设置成单独的硬件。

推定吸附量计算部51计算出当前被吸附于SCR41的NH3量(以下称作推定吸附量NH3_EST)。更详细来说，基于各种传感器20～23所检测出的引擎10的运转状态计算出从引擎10排出的排气中的NOx值(以下称作SCR入口NOx值)。进而，基于SCR入口NOx值和NOx传感器24所检测出的SCR出口NOx值，计算出SCR41的NOx净化率，并根据该NOx净化率计算出被SCR41消耗的NH3总消耗量。然后，用供给SCR41的NH3总供给量减去NH3总消耗量，计算出当前的推定吸附量NH3_EST。另外，也可以采用其它公知的计算方法作为推定吸附量NH3_EST的计算方法。

尿素水喷射控制部52基于由推定吸附量计算部51计算出的推定吸附量NH3_EST控制尿素水喷射装置60的尿素水喷射。更详细来说，ECU50中存储有预先生成的表示SCR41的内部温度与NH3目标吸附量的关系的温度-吸附量图(参照图2)。尿素水喷射控制部52从该温度-吸附量图读取出与排气温度传感器23的传感器值T_SCRIN对应的目标吸附量NH3_TAG与推定吸附量NH3_EST的偏差ΔNH3，并将相当于偏差ΔNH3的尿素水量的喷射指示信号发送给尿素水喷射装置60。另外，图2所示的温度-吸附量图也可以采用表示SCR41的内部温度与NH3目标吸附量、排气流量的关系的三维图。

推定吸附量变更部53在推定吸附量NH3_EST与SCR41所实际吸附的NH3实际吸附量可能发生背离的预定条件成立时，执行使被用于尿素水的喷射控制的推定吸附量NH3_EST增加预定量α的变更控制(以下将増加后的值记作吸附量变更值NH3_EST+α)。执行这样的变更控制后，从温度吸附量图(图2)读取出的偏差ΔNH3会变小，尿素水喷射装置60的尿素水喷射量也会减少。

另外，作为预定条件，例如是在实施DPF32的强制再生后、引擎10的运转时间经过了预定的长时间时，或SCR41的NOx净化率降低已持续了预定时间时，或暂时性缺陷多次发生到预定次数以上时等。另外，作为用于变更控制的预定量α，优选增加预先设定的特定倍率(例如约0.1％)或偏置量(例如约0.1g)。

净化率降低判定部54判断在增加推定吸附量NH3_EST后，SCR41的NOx净化率是否降低了。关于増加前后的SCR41的NOx净化率，通过将NOx传感器24所检测出的SCR出口NOx值除以根据引擎10的运转状态计算出的SCR入口NOx值来求得即可。

推定吸附量维持部55在净化率降低判定部54判定为NOx净化率没有降低时，执行使被用于尿素水的喷射控制的变更后的吸附量变更值NH3_EST+α维持到上述预定条件再次成立为止的维持控制。当即使增加推定吸附量NH3_EST，NOx净化率也不降低时，就认为増加后的吸附量变更值NH3_EST+α接近实际的NH3吸附量。通过在这样的情况下执行维持控制，能谋求尿素水喷射量的最优化，有效地防止NH3漏失。

推定吸附量修正部56在净化率降低判定部54判定为NOx净化率已降低的情况下，执行使被用于尿素水的喷射控制的变更后的吸附量变更值NH3_EST+α回到变更前的推定吸附量NH3_EST的修正控制。若NOx净化率因推定吸附量NH3_EST的増加而降低了，则认为増加前的推定吸附量NH3_EST已接近实际的NH3吸附量。通过在这样的情况下执行回到増加前的值的修正控制，能谋求喷射水喷射量的最优化，有效地防止NH3漏失。另外，也可以构成为将吸附量变更值NH3_EST+α修正成根据当前的NOx净化率计算出的新的吸附量更新值NH3_REV的方式。

下面基于图3说明本实施方式的排气净化系统的控制流程。另外，图3的流程是与尿素水喷射控制部52的喷射控制并行执行的。

在步骤(以下将步骤简记作S)100中，计算出SCR41所吸附的推定吸附量NH3_EST。计算出的推定吸附量NH3_EST被用于尿素水喷射控制部52的喷射控制。

在S110中，判断S100中所计算出的推定吸附量NH3_EST与SCR41实际吸附的NH3实际吸附量可能发生背离的预定条件是否成立。若预定条件成立(是)，则本控制进入S120。

在S120中，执行使被用于尿素水的喷射控制的推定吸附量NH3_EST增加预定量α而成为吸附量变更值NH3_EST+α的变更控制。

在S130中，判断SCR41的NOx净化率是否因变更控制而降低了。若NOx净化率降低了(是)，则认为变更前的推定吸附量NH3_EST已接近实际的NH3吸附量，故本控制进入S140，执行使吸附量变更值NH3_EST+α返回到S110所计算出的推定吸附量NH3_EST的修正，或者使吸附量变更值NH3_EST+α更新为根据当前的NOx净化率计算出的新的吸附量更新值NH3_REV的修正，然后返回。

另一方面，若在上述S130中判定NOx净化率没有降低(否)，则认为变更后的吸附量变更值NH3_EST+α接近实际的NH3吸附量，故本控制进入S150，执行维持被用于喷射控制的吸附量变更值NH3_EST+α的控制并返回。

下面说明本实施方式的排气净化系统的作用效果。

当SCR41的NOx净化率的降低已持续了预定时间时，或暂时性缺陷多发时，存在推定吸附量NH3_EST与NH3实际吸附量发生背离的可能性。若在这样的状态下继续进行尿素水喷射，则尿素水喷射量会过大，存在引起NH3漏失的问题。

在本实施方式的排气净化系统中，当推定吸附量NH3_EST与NH3实际吸附量可能发生背离的预定条件成立时，执行使被用于尿素水的喷射控制的推定吸附量NH3_EST增加预定量α的变更控制。并且，若NOx净化率没有降低，则维持变更后的吸附量变更值NH3_EST+α，而若NOx净化率降低了，则返回到变更前的推定吸附量NH3_EST，由此实现使用了与实际的NH3吸附量背离少的值的喷射控制。因此，根据本实施方式的排气净化系统，能谋求尿素水喷射量的最优化，能有效地防止NH3漏失。另外，由于尿素水的过量喷射被抑制，故还能有效地防止因附着尿素水等而引起的排气管腐蚀或SCR41的性能劣化等。

另外，本发明并非限定于上述的实施方式，在不脱离本发明思想的范围内可以适当变形来实施。

例如，之前说明了推定吸附量变更部53使推定吸附量NH3_EST增加预定量α的情况，也可以构成为使推定吸附量NH3_EST减少预定量α的方式。此外，引擎10不限定于柴油引擎,也能广泛适用于汽油引擎等其它内燃机。