本發(fā)明涉及排氣凈化系統(tǒng)，尤其涉及具有對(duì)排氣中的NOx進(jìn)行還原凈化的選擇性還原催化劑(以下稱作SCR)的排氣凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以往，已知一種具有SCR的排氣凈化系統(tǒng)，該SCR以從尿素水中加水分解而生成的氨(以下稱作NH3)為還原剤，對(duì)排氣中的NOx進(jìn)行選擇性地還原凈化。作為這樣的排氣凈化系統(tǒng)，例如在專利文獻(xiàn)1、2中公開了一種根據(jù)SCR的NH3推定吸附量與目標(biāo)吸附量的差來控制尿素水噴射量的技術(shù)，該SCR的NH3推定吸附量是基于各種傳感器的傳感器值等計(jì)算出的。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-293737號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:日本特開2012-067667號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

〔發(fā)明所要解決的課題〕

可是，若暫時(shí)性缺陷多發(fā)或NOx凈化率較低的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)持續(xù)，則有時(shí)SCR實(shí)際吸附的NH3實(shí)際吸附量會(huì)比NH3推定吸附量多。若在這樣的狀態(tài)下執(zhí)行基于NH3推定吸附量的尿素水噴射控制，則有可能尿素水噴射量相對(duì)于SCR的NH3吸附能力變得過大，引起剩余的NH3被放出的所謂NH3漏失。

另外，若尿素水噴射量過大，則SCR沒處理完的尿素水的一部分會(huì)附著于排氣管或SCR，也有可能引起排氣管腐蝕或SCR的性能劣化等。

本發(fā)明的目的在于通過有效地抑制NH3推定吸附量與NH3實(shí)際吸附量的背離來防止過量的尿素水噴射導(dǎo)致的NH3漏失。

〔用于解決課題的部件〕

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)的特征在于包括：選擇性還原催化劑，被設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中，以從尿素水生成的氨作為還原劑對(duì)排氣中的NOx進(jìn)行凈化；尿素水噴射部件，向比所述選擇性還原催化劑靠上游側(cè)的排氣通道噴射尿素水；推定吸附量計(jì)算部件，計(jì)算出被吸附于所述選擇性還原催化劑的氨的推定吸附量；噴射控制部件，基于所述推定吸附量執(zhí)行所述尿素水噴射部件的噴射控制；以及推定吸附量變更部件，在所述選擇性還原催化劑所吸附的氨的實(shí)際吸附量與所述推定吸附量可能發(fā)生背離的預(yù)定條件成立時(shí)，將被用于所述噴射控制的所述推定吸附量變更成增減了預(yù)定量后的值。

另外，優(yōu)選還包括：凈化率降低判定部件，判斷所述選擇性還原催化劑的NOx凈化率是否因所述推定吸附量的増減而降低了；以及推定吸附量維持部件，當(dāng)所述凈化率降低判定部件判定NOx凈化率沒有降低時(shí)，維持被所述推定吸附量變更部件變更后的值。

另外，優(yōu)選還包括：推定吸附量修正部件，在所述凈化率降低判定部件判定NOx凈化率降低了時(shí)，使被所述推定吸附量變更部件變更后的值回到變更前的值。

另外，優(yōu)選還包括：推定吸附量修正部件，當(dāng)所述凈化率降低判定部件判定NOx凈化率降低了時(shí)，使被所述推定吸附量變更部件變更后的值修正成基于當(dāng)前的NOx凈化率計(jì)算出的推定吸附量。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)的示意性整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示本實(shí)施方式的溫度吸附量圖的一例的圖。

圖3是表示本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制內(nèi)容的一例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖說明本發(fā)明一實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)。對(duì)相同的部件標(biāo)注了相同的附圖標(biāo)記，它們的名稱及功能也相同。因此，不重復(fù)針對(duì)它們的詳細(xì)說明。

如圖1所示，在柴油引擎(以下簡稱引擎)10的吸氣岐管10a上連接有吸氣通道11，在排氣岐管10b上連接有排氣通道12。該排氣通道12中從排氣上游側(cè)起依次設(shè)有前級(jí)后處理裝置30、后級(jí)后處理裝置40等。

此外，在圖1中，附圖標(biāo)記20表示引擎轉(zhuǎn)速傳感器，附圖標(biāo)記21表示油門開度傳感器，附圖標(biāo)記22表示MAF傳感器，附圖標(biāo)記23表示排氣溫度傳感器，附圖標(biāo)記24表示NOx傳感器。這些各種傳感器20～24的傳感器值被發(fā)送給電連接的電子控制單元(以下稱作ECU)50。

前級(jí)后處理裝置30是在催化劑箱30a內(nèi)從上游側(cè)起依次配置氧化催化劑(以下，DOC)31、DPF32而構(gòu)成的。另外，在比DOC31靠上游側(cè)的排氣通道12，設(shè)有燃料噴射裝置(燃料添加閥)33。

燃料噴射裝置33根據(jù)從ECU50輸入的指示信號(hào)向排氣通道12內(nèi)噴射未燃燃料(主要是HC)。另外，在采用引擎10的多段噴射的遠(yuǎn)后噴射(Post Injection)的情況下，也可以省略該燃料噴射裝置33。

DOC31例如是在堇青石蜂窩結(jié)構(gòu)體等陶瓷制載體表面承載催化劑成分而形成的。DOC31在被燃料噴射裝置33或遠(yuǎn)后噴射(Post Injection)供給HC后，將其氧化而使排氣溫度上升。

DPF32例如是沿排氣的流動(dòng)方向配置被多孔質(zhì)地的隔墻劃分開的多個(gè)單元，并將這些單元的上游側(cè)和下游側(cè)交替進(jìn)行孔封閉而形成的。DPF32將排氣中的PM捕獲在隔墻的細(xì)孔或表面，并且在PM堆積量達(dá)到預(yù)定量時(shí)，執(zhí)行將其燃燒除去的所謂的強(qiáng)制再生。強(qiáng)制再生是通過燃料噴射裝置33或遠(yuǎn)后噴射(Post Injection)對(duì)DOC31供給未燃燃料(HC)，將流入DPF32的排氣溫度升溫到PM燃燒溫度而進(jìn)行的。

后級(jí)后處理裝置40是具有容納在箱40a內(nèi)的SCR41而構(gòu)成的。另外，在比SCR41靠上游側(cè)的排氣通道12中，設(shè)有尿素水噴射裝置60。

尿素水噴射裝置60根據(jù)從ECU50輸入的指示信號(hào)使尿素添加閥61進(jìn)行開閉動(dòng)作，從而向比SCR41靠上游側(cè)的排氣通道12內(nèi)噴射從尿素水缸62內(nèi)由尿素水泵63壓送的尿素水。噴射出的尿素水通過排氣熱而被加水分解，生成NH3，作為還原劑供給到下游側(cè)的SCR41。

SCR41例如是在蜂窩結(jié)構(gòu)體等的陶瓷制載體表面承載沸石等而形成的，包括具有被多孔質(zhì)地的隔墻劃分出的多個(gè)單元而構(gòu)成。SCR41吸附被作為還原劑供給的NH3，并利用所吸附的NH3從通過的排氣中選擇性地還原凈化NOx。

ECU50是進(jìn)行引擎10、燃料噴射裝置33、尿素水噴射裝置60等的各種控制的部件，被構(gòu)成為具有公知的CPU、ROM、RAM、輸入端口、輸出端口等。

另外，ECU50中作為一部分功能要素，具有推定吸附量計(jì)算部51、尿素水噴射控制部52、推定吸附量變更部53、凈化率降低判定部54、推定吸附量維持部55、推定吸附量修正部56。這些各功能要素在本實(shí)施方式中是以被包含在作為一體硬件的ECU50中的形式進(jìn)行說明的，但也可以將其中任一部分設(shè)置成單獨(dú)的硬件。

推定吸附量計(jì)算部51計(jì)算出當(dāng)前被吸附于SCR41的NH3量(以下稱作推定吸附量NH3_EST)。更詳細(xì)來說，基于各種傳感器20～23所檢測(cè)出的引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出從引擎10排出的排氣中的NOx值(以下稱作SCR入口NOx值)。進(jìn)而，基于SCR入口NOx值和NOx傳感器24所檢測(cè)出的SCR出口NOx值，計(jì)算出SCR41的NOx凈化率，并根據(jù)該NOx凈化率計(jì)算出被SCR41消耗的NH3總消耗量。然后，用供給SCR41的NH3總供給量減去NH3總消耗量，計(jì)算出當(dāng)前的推定吸附量NH3_EST。另外，也可以采用其它公知的計(jì)算方法作為推定吸附量NH3_EST的計(jì)算方法。

尿素水噴射控制部52基于由推定吸附量計(jì)算部51計(jì)算出的推定吸附量NH3_EST控制尿素水噴射裝置60的尿素水噴射。更詳細(xì)來說，ECU50中存儲(chǔ)有預(yù)先生成的表示SCR41的內(nèi)部溫度與NH3目標(biāo)吸附量的關(guān)系的溫度-吸附量圖(參照?qǐng)D2)。尿素水噴射控制部52從該溫度-吸附量圖讀取出與排氣溫度傳感器23的傳感器值T_SCRIN對(duì)應(yīng)的目標(biāo)吸附量NH3_TAG與推定吸附量NH3_EST的偏差ΔNH3，并將相當(dāng)于偏差ΔNH3的尿素水量的噴射指示信號(hào)發(fā)送給尿素水噴射裝置60。另外，圖2所示的溫度-吸附量圖也可以采用表示SCR41的內(nèi)部溫度與NH3目標(biāo)吸附量、排氣流量的關(guān)系的三維圖。

推定吸附量變更部53在推定吸附量NH3_EST與SCR41所實(shí)際吸附的NH3實(shí)際吸附量可能發(fā)生背離的預(yù)定條件成立時(shí)，執(zhí)行使被用于尿素水的噴射控制的推定吸附量NH3_EST增加預(yù)定量α的變更控制(以下將増加后的值記作吸附量變更值NH3_EST+α)。執(zhí)行這樣的變更控制后，從溫度吸附量圖(圖2)讀取出的偏差ΔNH3會(huì)變小，尿素水噴射裝置60的尿素水噴射量也會(huì)減少。

另外，作為預(yù)定條件，例如是在實(shí)施DPF32的強(qiáng)制再生后、引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間經(jīng)過了預(yù)定的長時(shí)間時(shí)，或SCR41的NOx凈化率降低已持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)，或暫時(shí)性缺陷多次發(fā)生到預(yù)定次數(shù)以上時(shí)等。另外，作為用于變更控制的預(yù)定量α，優(yōu)選增加預(yù)先設(shè)定的特定倍率(例如約0.1％)或偏置量(例如約0.1g)。

凈化率降低判定部54判斷在增加推定吸附量NH3_EST后，SCR41的NOx凈化率是否降低了。關(guān)于増加前后的SCR41的NOx凈化率，通過將NOx傳感器24所檢測(cè)出的SCR出口NOx值除以根據(jù)引擎10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)計(jì)算出的SCR入口NOx值來求得即可。

推定吸附量維持部55在凈化率降低判定部54判定為NOx凈化率沒有降低時(shí)，執(zhí)行使被用于尿素水的噴射控制的變更后的吸附量變更值NH3_EST+α維持到上述預(yù)定條件再次成立為止的維持控制。當(dāng)即使增加推定吸附量NH3_EST，NOx凈化率也不降低時(shí)，就認(rèn)為増加后的吸附量變更值NH3_EST+α接近實(shí)際的NH3吸附量。通過在這樣的情況下執(zhí)行維持控制，能謀求尿素水噴射量的最優(yōu)化，有效地防止NH3漏失。

推定吸附量修正部56在凈化率降低判定部54判定為NOx凈化率已降低的情況下，執(zhí)行使被用于尿素水的噴射控制的變更后的吸附量變更值NH3_EST+α回到變更前的推定吸附量NH3_EST的修正控制。若NOx凈化率因推定吸附量NH3_EST的増加而降低了，則認(rèn)為増加前的推定吸附量NH3_EST已接近實(shí)際的NH3吸附量。通過在這樣的情況下執(zhí)行回到増加前的值的修正控制，能謀求噴射水噴射量的最優(yōu)化，有效地防止NH3漏失。另外，也可以構(gòu)成為將吸附量變更值NH3_EST+α修正成根據(jù)當(dāng)前的NOx凈化率計(jì)算出的新的吸附量更新值NH3_REV的方式。

下面基于圖3說明本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)的控制流程。另外，圖3的流程是與尿素水噴射控制部52的噴射控制并行執(zhí)行的。

在步驟(以下將步驟簡記作S)100中，計(jì)算出SCR41所吸附的推定吸附量NH3_EST。計(jì)算出的推定吸附量NH3_EST被用于尿素水噴射控制部52的噴射控制。

在S110中，判斷S100中所計(jì)算出的推定吸附量NH3_EST與SCR41實(shí)際吸附的NH3實(shí)際吸附量可能發(fā)生背離的預(yù)定條件是否成立。若預(yù)定條件成立(是)，則本控制進(jìn)入S120。

在S120中，執(zhí)行使被用于尿素水的噴射控制的推定吸附量NH3_EST增加預(yù)定量α而成為吸附量變更值NH3_EST+α的變更控制。

在S130中，判斷SCR41的NOx凈化率是否因變更控制而降低了。若NOx凈化率降低了(是)，則認(rèn)為變更前的推定吸附量NH3_EST已接近實(shí)際的NH3吸附量，故本控制進(jìn)入S140，執(zhí)行使吸附量變更值NH3_EST+α返回到S110所計(jì)算出的推定吸附量NH3_EST的修正，或者使吸附量變更值NH3_EST+α更新為根據(jù)當(dāng)前的NOx凈化率計(jì)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凈化率沒有降低(否)，則認(rèn)為變更后的吸附量變更值NH3_EST+α接近實(shí)際的NH3吸附量，故本控制進(jìn)入S150，執(zhí)行維持被用于噴射控制的吸附量變更值NH3_EST+α的控制并返回。

下面說明本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)的作用效果。

當(dāng)SCR41的NOx凈化率的降低已持續(xù)了預(yù)定時(shí)間時(shí)，或暫時(shí)性缺陷多發(fā)時(shí)，存在推定吸附量NH3_EST與NH3實(shí)際吸附量發(fā)生背離的可能性。若在這樣的狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)行尿素水噴射，則尿素水噴射量會(huì)過大，存在引起NH3漏失的問題。

在本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)推定吸附量NH3_EST與NH3實(shí)際吸附量可能發(fā)生背離的預(yù)定條件成立時(shí)，執(zhí)行使被用于尿素水的噴射控制的推定吸附量NH3_EST增加預(yù)定量α的變更控制。并且，若NOx凈化率沒有降低，則維持變更后的吸附量變更值NH3_EST+α，而若NOx凈化率降低了，則返回到變更前的推定吸附量NH3_EST，由此實(shí)現(xiàn)使用了與實(shí)際的NH3吸附量背離少的值的噴射控制。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的排氣凈化系統(tǒng)，能謀求尿素水噴射量的最優(yōu)化，能有效地防止NH3漏失。另外，由于尿素水的過量噴射被抑制，故還能有效地防止因附著尿素水等而引起的排氣管腐蝕或SCR41的性能劣化等。

另外，本發(fā)明并非限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明思想的范圍內(nèi)可以適當(dāng)變形來實(shí)施。

例如，之前說明了推定吸附量變更部53使推定吸附量NH3_EST增加預(yù)定量α的情況，也可以構(gòu)成為使推定吸附量NH3_EST減少預(yù)定量α的方式。此外，引擎10不限定于柴油引擎,也能廣泛適用于汽油引擎等其它內(nèi)燃機(jī)。