(57)【要約】【課題】選択還元型触媒の出側に新たな温度センサを追加することなく、ホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定し得るようにする。【解決手段】選択還元型触媒１のホットスタート直後の内部温度を推定する方法に関し、選択還元型触媒１より上流側の酸化触媒６（前段触媒）について温度センサ７，８により計測されている入口排気温度と出口排気温度を流用し、エンジン停止直前に酸化触媒６の入口排気温度に基づき推定しておいた該酸化触媒６の内部温度と、ホットスタート直後の酸化触媒６の出口排気温度に基づいて推定した該酸化触媒６の内部温度との差からエンジン停止時間を推定し、その推定されたエンジン停止時間と、エンジン停止直前に選択還元型触媒１の入口排気温度に基づき推定しておいた該選択還元型触媒１の内部温度とに基づきホットスタート直後の選択還元型触媒１の内部温度を推定する。【選択図】図１
2018048602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒のホットスタート直後の内部温度を推定する方法であって、選択還元型触媒より上流側の前段触媒について計測されている入口排気温度と出口排気温度を流用し、エンジン停止直前に前段触媒の入口排気温度に基づき推定しておいた該前段触媒の内部温度と、ホットスタート直後の前段触媒の出口排気温度に基づいて推定した該前段触媒の内部温度との差からエンジン停止時間を推定し、その推定されたエンジン停止時間と、エンジン停止直前に選択還元型触媒の入口排気温度に基づき推定しておいた該選択還元型触媒の内部温度とに基づきホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定することを特徴とする選択還元型触媒の内部温度推定方法。
【請求項２】
前段触媒の入口排気温度を第一温度センサにより計測して制御装置にて前段触媒の内部温度を推定すると共に、選択還元型触媒の入口排気温度を第二温度センサにより計測して制御装置にて選択還元型触媒の内部温度を推定し、エンジン停止直前に推定した前段触媒及び選択還元型触媒の夫々の内部温度を制御装置にて記録し、ホットスタート直後に前段触媒の出口排気温度を第三温度センサにより計測して制御装置にて前段触媒の内部温度を推定し、そのホットスタート直後に推定した前段触媒の内部温度と、エンジン停止直前に制御装置に記録しておいた前段触媒の内部温度との差からエンジン停止時間を推定し、その推定されたエンジン停止時間の間に前記制御装置に記録しておいたエンジン停止直前の選択還元型触媒の内部温度がどの程度低下したかを予測してホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の選択還元型触媒の内部温度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択還元型触媒の内部温度推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯx（窒素酸化物）を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ3）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、尿素水を還元剤として使用することが提案されている。
【０００４】
即ち、排気管の途中（一般的には終端付近）に選択還元型触媒を介装し、その入側に備えた尿素水添加弁により排気ガスの流れに尿素水を添加すると、該尿素水がアンモニアと炭酸ガスに分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
【０００５】
そして、このような選択還元型触媒を用いた排気浄化装置にあっては、ＮＯx浄化性能を予測するために選択還元型触媒の内部温度を極力高い精度で把握することが重要であり、選択還元型触媒の入側に温度センサを配置して入口排気温度を計測し、この入口排気温度より少し遅れて変化する選択還元型触媒の内部温度（図３のグラフを参照）を、前記入口排気温度と排気流量とから熱力学的に推定するようにしている。
【０００６】
尚、この種の選択還元型触媒の内部温度を推定する技術に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−９４５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、稼働していたエンジンを停止して比較的短時間のうちに再始動したホットスタートの場合、図４のグラフに示す如く、エンジンの停止後に温度センサにより計測される選択還元型触媒の入口排気温度が急速に低下するのに対し、実際の選択還元型触媒の内部温度は熱容量により緩慢に低下することになり、選択還元型触媒の入口排気温度と内部温度とが乖離した状態となるが、この時、エンジン停止により制御装置の電源が落ちていて選択還元型触媒の内部温度を推定する作業が中断しているため、エンジンの停止時間が不明で選択還元型触媒の内部温度がどれほど温度低下しているか判らない状況では、ホットスタート直後に計測を再開したばかりの入口排気温度から選択還元型触媒の内部温度を推定することはできなかった。
【０００９】
このため、選択還元型触媒の入側に温度センサを配置するだけでなく、出側にも別の温度センサを追加して、選択還元型触媒のホットスタート直後の内部温度を出口排気温度から推定できるようにすることが検討されているが、選択還元型触媒の上流側には、酸化触媒やパティキュレートフィルタ等の前段触媒（パティキュレートフィルタも全体に酸化触媒が担持されていることから前段触媒に含まれるものと看なす）が併存していることが多く、これらの入側や出側にも既に温度センサが複数備えられているという状況からすると、新たな温度センサの追加は、コストの高騰や故障要素の増加を招く結果となって好ましくない。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、選択還元型触媒の出側に新たな温度センサを追加することなく、ホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定し得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒のホットスタート直後の内部温度を推定する方法であって、選択還元型触媒より上流側の前段触媒について計測されている入口排気温度と出口排気温度を流用し、エンジン停止直前に前段触媒の入口排気温度に基づき推定しておいた該前段触媒の内部温度と、ホットスタート直後の前段触媒の出口排気温度に基づいて推定した該前段触媒の内部温度との差からエンジン停止時間を推定し、その推定されたエンジン停止時間と、エンジン停止直前に選択還元型触媒の入口排気温度に基づき推定しておいた該選択還元型触媒の内部温度とに基づきホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、前段触媒の入口排気温度を第一温度センサにより計測して制御装置にて前段触媒の内部温度を推定すると共に、選択還元型触媒の入口排気温度を第二温度センサにより計測して制御装置にて選択還元型触媒の内部温度を推定し、エンジン停止直前に推定した前段触媒及び選択還元型触媒の夫々の内部温度を制御装置にて記録し、ホットスタート直後に前段触媒の出口排気温度を第三温度センサにより計測して制御装置にて前段触媒の内部温度を推定し、そのホットスタート直後に推定した前段触媒の内部温度と、エンジン停止直前に制御装置に記録しておいた前段触媒の内部温度との差からエンジン停止時間を推定し、その推定されたエンジン停止時間の間に前記制御装置に記録しておいたエンジン停止直前の選択還元型触媒の内部温度がどの程度低下したかを予測してホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定すると良い。
【００１３】
而して、このようにすれば、選択還元型触媒より上流側の前段触媒について計測されている入口排気温度と出口排気温度を流用することによりエンジン停止時間を推定することが可能となり、その推定されたエンジン停止時間に基づいて選択還元型触媒の内部温度がエンジン停止直前の状態からどの程度低下したかを推定することが可能となるので、選択還元型触媒の出側に新たな温度センサを追加しなくても、ホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明の選択還元型触媒の内部温度推定方法によれば、選択還元型触媒の出側に新たな温度センサを追加することなく、ホットスタート直後の選択還元型触媒の内部温度を推定することができるので、新たな温度センサの追加によるコストの高騰や故障要素の増加を回避することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の選択還元型触媒の内部温度を推定する方法を示すフローチャートである。
【図３】選択還元型触媒の入口排気温度と内部温度との関係を示すグラフである。
【図４】エンジン停止後の選択還元型触媒の入口排気温度と内部温度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させる性質を備えた選択還元型触媒１が排気管２の途中に介装されており、その入側に備えた尿素水添加弁３により排気ガス４の流れに尿素水がＮＯxを還元浄化するための還元剤として添加されるようになっているが、更に、この選択還元型触媒１の上流側に、排気ガス４中に含まれるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）を捕集するパティキュレートフィルタ５が配置されている。
【００１８】
即ち、排気ガス４を浄化するには、排気ガス４中のＮＯxを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス４中に含まれるパティキュレートについてもパティキュレートフィルタ５を通して捕集する必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、ＰｔやＰｄ等を活性種とする酸化触媒をパティキュレートフィルタ５に一体的に担持させてパティキュレートの酸化反応を促進させるようにしている。
【００１９】
ただし、斯かるパティキュレートフィルタ５を採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタ５の再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタ５が過捕集状態に陥る虞れがある。
【００２０】
そこで、パティキュレートフィルタ５の前段にフロースルー型の酸化触媒６を付帯装備させ、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で排気ガス４中に燃料を添加して酸化触媒６で酸化反応させ、その反応熱で昇温した排気ガス４の流入により直後のパティキュレートフィルタ５の触媒床温度を高めてパティキュレートを燃焼除去し、パティキュレートフィルタ５を強制再生するようにしている。
【００２１】
尚、排気ガス４中への燃料添加は、例えば、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を実行して排気ガス４中に燃料を添加するようにしても良いし、酸化触媒６の上流側に燃料添加弁を別途装備して行うようにしても良い。
【００２２】
ここで、酸化触媒６の入側、酸化触媒６とパティキュレートフィルタ５との間、パティキュレートフィルタ５の出側の夫々には、前述の如きパティキュレートフィルタ５の強制再生を適切に温度管理して制御し得るよう温度センサ７，８，９が夫々装備されており、これら温度センサ７，８，９の検出信号７ａ，８ａ，９ａが制御装置１０に入力されてディーゼルエンジンにおけるポスト噴射の制御に利用されるようになっている。
【００２３】
また、選択還元型触媒１の入側にも温度センサ１１が従前通り配置されており、該温度センサ１１により検出される入口排気温度が検知信号１１ａとして前記制御装置１０に入力され、この入口排気温度より少し遅れて変化する選択還元型触媒１の内部温度が前記入口排気温度と排気流量とから熱力学的に推定されるようになっているが、本形態例においては、以下に詳述する手法により制御装置１０にてホットスタート直後の選択還元型触媒１の内部温度についても推定できるようにしてある。
【００２４】
即ち、前記制御装置１０にあっては、図２にフローチャートで示す如く、酸化触媒６の入口排気温度を温度センサ７により計測して酸化触媒６の内部温度を推定（前述の選択還元型触媒１の入口排気温度から内部温度を推定する手法と同じ）すると共に、選択還元型触媒１の入口排気温度を温度センサ１１により計測して選択還元型触媒１の内部温度を推定し、エンジン停止直前に推定した酸化触媒６及び選択還元型触媒１の夫々の内部温度を記録し、ホットスタート直後に酸化触媒６の出口排気温度を温度センサ８により計測して酸化触媒６の内部温度を推定し、そのホットスタート直後に推定した酸化触媒６の内部温度と、エンジン停止直前に記録しておいた酸化触媒６の内部温度との差からエンジン停止時間を推定し、その推定されたエンジン停止時間の間にエンジン停止直前の選択還元型触媒１の内部温度がどの程度低下したかを予測してホットスタート直後の選択還元型触媒１の内部温度を推定するようにしている。
【００２５】
ここで、ホットスタート直後に酸化触媒６の出口排気温度から酸化触媒６の内部温度を推定するにあたっては、酸化触媒６の出口排気温度と内部温度との相関関係から推定し、酸化触媒６の内部温度のエンジン停止直前とホットスタート直後との差からエンジン停止時間を推定するにあたっては、その内部温度の差とエンジン停止時間との相関関係から推定し、エンジン停止時間から選択還元型触媒１の内部温度を推定するにあたっては、エンジン停止時間と選択還元型触媒１の内部温度との相関関係から推定すれば良く、これらの相関関係については、予め実験やシミュレーションにより求めておくことができる。
【００２６】
而して、図２にフローチャートで示す如き手法によれば、選択還元型触媒１より上流側の酸化触媒６について計測されている入口排気温度と出口排気温度を流用することによりエンジン停止時間を推定することが可能となり、その推定されたエンジン停止時間に基づいて選択還元型触媒１の内部温度がエンジン停止直前の状態からどの程度低下したかを推定することが可能となるので、選択還元型触媒１の出側に新たな温度センサを追加しなくても、ホットスタート直後の選択還元型触媒１の内部温度を推定することが可能となる。
【００２７】
従って、上記形態例によれば、選択還元型触媒１の出側に新たな温度センサを追加することなく、ホットスタート直後の選択還元型触媒１の内部温度を推定することができるので、新たな温度センサの追加によるコストの高騰や故障要素の増加を回避することができる。
【００２８】
また、本形態例においては、パティキュレートフィルタ５の前段の酸化触媒６を前段触媒と看なして、その入側と出側の温度センサ７，８により計測される入口排気温度と出口排気温度を流用してエンジン停止時間を推定するようにしているが、パティキュレートフィルタ５も全体に酸化触媒を担持した前段触媒と看なすことができるので、その入側と出側の温度センサ８，９により計測される入口排気温度と出口排気温度を流用してエンジン停止時間を推定するようにしても良い。
【００２９】
尚、本発明の選択還元型触媒の内部温度推定方法は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１      選択還元型触媒
４      排気ガス
６      酸化触媒（前段触媒）
７      温度センサ（第一温度センサ）
８      温度センサ（第三温度センサ）
９      温度センサ
１０    制御装置
１１    温度センサ（第二温度センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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