阅读说明：本技术 废气净化系统及堆积量估计方法 (Exhaust gas purification system and deposit amount estimation method ) 是由 景山遊大 大石和贵 于 2018-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及能够估计排气通道中的白色生成物的堆积量的废气净化系统及堆积量估计方法。废气净化系统构成为在内燃机的排气通道中具备选择还原型催化装置、以及在选择还原型催化装置的上游侧喷射还原剂的还原剂喷射器。废气净化系统具备：温度获取部,获取在排气通道中通过的废气的温度；流量获取部,获取废气的流量；喷射量获取部,获取还原剂的喷射量；以及堆积量估计部,基于由温度获取部获取的温度、由流量获取部获取的流量、由喷射量获取部获取的喷射量,来估计来源于还原剂的白色生成物在排气通道中的堆积量。(the present invention relates to an exhaust gas purification system and a deposit amount estimation method capable of estimating the deposit amount of white products in an exhaust passage. The exhaust gas purification system is configured to include a selective reduction catalyst device and a reducing agent injector that injects a reducing agent upstream of the selective reduction catalyst device in an exhaust passage of an internal combustion engine. The exhaust gas purification system is provided with: a temperature acquisition unit that acquires the temperature of exhaust gas passing through the exhaust passage; a flow rate obtaining unit that obtains a flow rate of the exhaust gas; an injection amount acquisition unit that acquires an injection amount of the reducing agent; and a deposition amount estimation unit that estimates a deposition amount of a white product derived from the reducing agent in the exhaust passage based on the temperature acquired by the temperature acquisition unit, the flow rate acquired by the flow rate acquisition unit, and the injection amount acquired by the injection amount acquisition unit.)

废气净化系统及堆积量估计方法

技术领域

本发明涉及废气净化系统及堆积量估计方法。

背景技术

作为用于净化搭载于卡车或巴士等车辆的柴油发动机的废气中的NOx的废气净化系统，开发了将尿素水等用作还原剂来将NOx还原为氮和水的选择催化还原(SCR：Selective Catalytic Reduction)系统(例如，参照专利文献1)。

选择催化还原系统中，将储存于尿素水罐中的尿素水向选择还原型催化装置(SCR装置)上游的排气管供给，利用废气的热量将尿素水解而生成氨，由该氨利用选择还原型催化装置内的催化剂对NOx进行还原。例如由设置于排气通道(排气管)中的尿素水喷射器喷射适量的尿素水。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-303826号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，有时因喷射到排气管中的尿素水而产生以下的不良情况。即，当在内燃机的低负荷运行时等废气的温度较低的情况下(例如，200～250℃)、在尿素水的喷射量异常地多的情况下、或在废气的流量较少却连续进行尿素水的喷射的情况下等时，尿素水的水解不充分，在排气通道内的尤其是凹陷部分，堆积以尿素水水解时产生的三聚氰酸等为代表的白色生成物。若白色生成物在排气通道内堆积，则例如存在以下问题：有可能排气通道内堵塞，无法实施所希望的废气净化处理。若知道在排气通道内堆积了多少白色生成物，则能够针对该堆积采取改善措施，但在以往技术中未考虑到上述的白色生成物的堆积。

本发明的目的在于，提供能够估计排气通道中的白色生成物的堆积量的废气净化系统及堆积量估计方法。

解决问题的方案

本发明的废气净化系统构成为在内燃机的排气通道中具备选择还原型催化装置、以及在所述选择还原型催化装置的上游侧喷射还原剂的还原剂喷射器，该废气净化系统具备：

温度获取部，获取在所述排气通道中通过的废气的温度；

流量获取部，获取所述废气的流量；

喷射量获取部，获取所述还原剂的喷射量；以及

堆积量估计部，基于由所述温度获取部获取的温度、由所述流量获取部获取的流量和由所述喷射量获取部所获取的喷射量，来估计来源于所述还原剂的白色生成物在所述排气通道中的堆积量。

本发明的堆积量估计方法是废气净化系统中的堆积量估计方法，该废气净化系统构成为在内燃机的排气通道中具备选择还原型催化装置、以及在所述选择还原型催化装置的上游侧喷射还原剂的还原剂喷射器，该堆积量估计方法包括以下步骤：

获取在所述排气通道中通过的废气的温度；

获取所述废气的流量；

获取所述还原剂的喷射量；以及

基于所获取的所述温度、所获取的所述流量和所获取的所述喷射量，来估计来源于所述还原剂的白色生成物在所述排气通道中的堆积量。

发明效果

根据本发明，能够估计排气通道中的白色生成物的堆积量。

附图说明

图1是表示本实施方式中的车辆的结构的图。

图2是表示本实施方式中的白色生成物的堆积量的随时间的变化的图。

图3是表示本实施方式中的堆积量估计处理的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式中的车辆1的结构的图。如图1所示，在卡车或巴士等车辆1中搭载有内燃机10、排气系统20、控制部30(具体而言是ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元))。排气系统20及控制部30作为本发明的废气净化系统而发挥功能。

首先，对内燃机10的结构进行说明。内燃机10例如是柴油发动机。在内燃机10的燃烧室11中，燃料喷射喷射器13向燃烧室11内喷射燃料。此外，燃料喷射喷射器13也可以向燃烧室11的进气口中喷射燃料。例如通过ECM(Engine Control Module，发动机控制模块)(未图示)控制燃料的喷射。另外，燃烧室11内的燃料通过活塞19的动作而受到压缩，从而燃烧。

各阀15、17构成为可开闭。通过打开进气阀15，将来自进气用配管50的新的空气吸入至燃烧室11。另外，通过打开排气阀17，将燃烧室11中燃料燃烧后所产生的废气送出至排气系统20(具体而言是排气管21，与本发明的排气通道对应)。

接着，对排气系统20的结构进行说明。排气系统20具有排气管21。排气管21主要为金属制，例如设置于车辆1的下部。该排气管21将内燃机10中燃料燃烧而产生的废气向大气中(车外)引导。

另外，在排气管21的中途，为了将废气净化(无害化)而设置有各种后处理装置。在本实施方式中，作为后处理装置，设置了DOC(diesel oxidation catalyst，柴油机氧化型催化剂，也称为“氧化型催化剂”)23A、DPF(diesel particulate filter，柴油机微粒过滤器)23B、SCR(与本发明的选择还原型催化装置对应)23C、RDOC(rear diesel oxidationcatalyst，后级柴油机氧化型催化剂)23D。

在金属制的载体上担载铑、氧化铈、铂、氧化铝等来形成DOC23A。DOC23A将废气中包含的碳化氢(HC)及一氧化碳(CO)分解而去除。另外，DOC23A还具有将占废气中包含的NOx的大部分的一氧化氮(NO)氧化而生成二氧化氮(NO₂)的功能。通过利用该功能，能够促进被捕集到DPF23B中的PM(particulate matter，微粒物)的燃烧(PM再生)，提高SCR23C的NOx净化效率。

在排气管21中，例如在DOC23A的入口附近设置有流量传感器25。该流量传感器25对废气的流量进行检测，将表示该流量的信号输出至控制部30。

DPF23B由将多孔陶瓷制的蜂窝的通道(孔室)的入口和出***替封堵而成的整体蜂窝(monolithic honeycomb)型的壁流式过滤器(wall-flow filter)形成。DPF23B捕集并去除废气中包含的微粒物(PM)。

在排气管21中比DPF23B更靠下游侧(具体而言为废气的流动方向上的下游侧)且比SCR23C更靠上游侧的位置，设置有用于喷射尿素水(与本发明的还原剂对应)的尿素水喷射器27(与本发明的还原剂喷射器对应，也称作配量阀(dosing valve))。

此外，尿素水喷射器27更优选配置于DPF23B和SCR23C之间的、尽可能靠近DPF23B的位置。

在排气管21中，例如在SCR23C的入口附近设置有温度传感器29。该温度传感器29被使用于尿素水的喷射的控制等，对废气的温度进行检测，将表示该温度的信号输出至控制部30。

SCR23C例如具有圆柱形状，具有由陶瓷制作的蜂窝载体。在蜂窝壁面上例如担载或涂覆有沸石或钒等的催化剂。

上述那样的SCR23C在排气管21中配置于上述DPF23B的下游侧。另外，在排气管21中的DPF23B与SCR23C之间，由尿素水喷射器27喷射作为还原剂的尿素水，而供给至通过了DOC23A及DPF23B的废气。其结果，尿素水被水解为氨。包含氨的废气在通过SCR23C的过程中，通过催化剂的作用，从而氮氧化物(即，NOx)发生反应而成为氮和水(还原反应)。由此，将废气中的氮氧化物净化。

在此，水解会在通过SCR23C的废气的温度为规定温度以上时发生。因此，优选尿素水喷射器27在流入至SCR23C的废气的温度为规定温度以上的情况下，将尿素水供给至排气管21内的废气。在此，由DCU(未图示)控制尿素水的喷射。此外，规定温度是通过排气系统20的设计研制阶段的实验/仿真等，考虑氨与NOx的反应温度等而适当地决定的。

RDOC23D是后级氧化型催化剂，且具有与DOC23A相同的结构，在排气管21中紧接着SCR23C配置于SCR23C的下游。

RDOC23D主要是将所遗漏的氨氧化而去除，以使得在SCR23C中未使用于还原反应而遗漏的氨不被释放到大气中。除此以外，有时RDOC23D也具有与SCR23C相同的功能。

利用以上的各个后处理装置对废气进行处理而生成的水、氮、二氧化碳通过***(未图示)等排出到大气中。

控制部30具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、存储控制程序的ROM(Read Only Memory，只读存储器)、以及RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等工作用存储器等。CPU从ROM中将控制程序读出并在RAM中展开，并与所展开的控制程序协作来控制各种处理的执行。

如图1所示，控制部30具备：温度获取部31、流量获取部32、喷射量获取部33、堆积量估计部34及告知部35。

温度获取部31输入从温度传感器29输出的信号，获取在排气管21中通过的废气的温度。

流量获取部32输入从流量传感器25输出的信号，获取在排气管21中通过的废气的流量。

喷射量获取部33获取由尿素水喷射器27喷射的尿素水的喷射量。

堆积量估计部34基于由温度获取部31获取的温度、由流量获取部32获取的流量和由喷射量获取部33获取的喷射量，来估计当前时间点的来源于尿素水的白色生成物在排气管21中的堆积量。来源于尿素水的白色生成物是在尿素水水解时产生的三聚氰酸等。

在本实施方式中，堆积量估计部34参照堆积量映射表36估计每规定时间内的白色生成物的堆积量，该堆积量映射表36预先规定了废气的温度、废气的流量及尿素水的喷射量、与白色生成物的堆积量之间的关系。

堆积量映射表36是预先通过实验或试验而制成的，存储于控制部30的RAM中，并被适当读出。在堆积量映射表36中，废气的温度越高则白色生成物的堆积量越少。另外，在堆积量映射表36中，废气的流量越多则白色生成物的堆积量越少。另外，在堆积量映射表36中，尿素水的喷射量越多则白色生成物的堆积量越多。在本实施方式中，考虑对白色生成物的堆积的影响程度来对各参数(废气的温度、废气的流量及尿素水的喷射量)进行加权。

堆积量估计部34通过累计每规定时间内的白色生成物的堆积量，来估计当前时间点的白色生成物的堆积量。

告知部35在由堆积量估计部34估计出的当前时间点的堆积量为规定量以上的情况下，将该情况告知驾驶员。在此，当前时间点的堆积量为规定量以上的情况，是指在排气管21中堆积了大量的白色生成物，从而例如有可能导致排气管21内堵塞，而无法实施所希望的废气净化处理的情况。

图2示出由堆积量估计部34估计出的当前时间点的白色生成物的堆积量的随时间的变化。如图2所示，当前时间点的白色生成物的堆积量随着时间的经过而增减，在某一时间点以后成为规定量以上。

在本实施方式中，告知部35通过点亮设置于驾驶座附近的指示灯，来敦促驾驶员进行通过增大车辆速度(例如80km以上)而引发的高负荷运行、或者进行从设置于排气管21的喷射器(未图示)使燃料喷射到废气中以强制地使PM燃烧的手动再生。此外，在是未设置DOC23A的钒系统的情况下(即，在没有升温设备，废气的温度不会定期地上升的情况下)，告知部35也可以仅敦促驾驶员进行高负荷运行。

接着，参照图3的流程图，对本实施方式中的控制部30的堆积量估计处理例进行说明。

首先，温度获取部31输入从温度传感器29输出的信号，获取在排气管21中通过的废气的温度(步骤S100)。接着，流量获取部32输入从流量传感器25输出的信号，获取在排气管21中通过的废气的流量(步骤S120)。

接着，喷射量获取部33获取由尿素水喷射器27喷射的尿素水的喷射量(步骤S140)。接着，堆积量估计部34基于由温度获取部31获取的温度、由流量获取部32获取的流量和由喷射量获取部33获取的喷射量，来估计当前时间点的来源于尿素水的白色生成物在排气管21中的堆积量(步骤S160)。

接着，告知部35判定由堆积量估计部34估计出的当前时间点的堆积量是否比规定量多(步骤S180)。在判定的结果是当前时间点的堆积量不比规定量多的情况下(步骤S180：“否”)，控制部30结束图3中的处理。

另一方面，在当前时间点的堆积量比规定量多的情况下(步骤S180：“是”)，告知部35将由堆积量估计部34估计出的当前时间点的堆积量为规定量以上的情况，告知驾驶员(步骤S200)。步骤S200的处理完成则结束图3中的处理。

如以上所详细说明的那样，在本实施方式中，废气净化系统(排气系统20及控制部30)具备：温度获取部31，获取在排气通道(排气管21)中通过的废气的温度；流量获取部32，获取废气的流量；喷射量获取部33，获取尿素水的喷射量；以及堆积量估计部34，基于由温度获取部31获取的温度、由流量获取部32获取的流量和由喷射量获取部33获取的喷射量，来估计来源于尿素水的白色生成物在排气通道中的堆积量。

根据这样构成的本实施方式，能够估计在排气通道内堆积了多少白色生成物，因此能够针对该堆积采取适当的改善措施(例如，高负荷运行或手动再生)。其结果，能够适宜地防止因排气通道内堵塞而无法实施所希望的废气净化处理的可能性。

另外，在本实施方式中，堆积量估计部34参照堆积量映射表36估计白色生成物的堆积量，该堆积量映射表36预先规定了废气的温度、废气的流量及尿素水的喷射量、与白色生成物的堆积量之间的关系。通过该结构，能够以短时间且精度良好地估计白色生成物的堆积量。

另外，在本实施方式中，告知部35在由堆积量估计部34估计出的堆积量为规定量以上的情况下，告知该情况。通过该结构，能够在白色生成物的堆积量为规定量以上、即产生无法实施所希望的废气净化处理的可能性的时刻，告知驾驶员，因此接收到该告知的驾驶员能够迅速进行高负荷运行或手动再生，来去除已堆积的白色生成物。

此外，在上述实施方式中，对堆积量估计部34基于由温度获取部31获取的温度、由流量获取部32获取的流量和由喷射量获取部33获取的喷射量，来估计白色生成物的堆积量的例子进行了说明，但本发明不限于此。例如，也可以是，堆积量估计部34还基于由温度获取部31获取的温度、由流量获取部32获取的流量、由喷射量获取部33获取的喷射量以外的参数(例如，行驶距离、行驶时间等)，来估计白色生成物的堆积量。这是因为，根据预先进行的实验或试验，已知有如下趋势：行驶距离或行驶时间越长，则白色生成物的堆积量越多。

另外，上述实施方式都仅表示实施本发明的具体化的一例，本发明的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够不脱离其要点或其主要特征地以各种形式实施本发明。

本申请基于在2017年6月16日提交的日本专利申请(特愿2017-118604)，其内容在此作为参照而引入。

工业实用性

本发明作为能够估计排气通道中的白色生成物的堆积量的废气净化系统及堆积量估计方法，是有用的。

附图标记说明

1 车辆

10 内燃机

11 燃烧室

13 燃料喷射喷射器

15 进气阀

17 排气阀

19 活塞

20 排气系统

21 排气管

23A DOC

23B DPF

23C SCR

23D RDOC

25 流量传感器

27 尿素水喷射器(还原剂喷射器)

29 温度传感器

30 控制部

31 温度获取部

32 流量获取部

33 喷射量获取部

34 堆积量估计部

35 告知部

36 堆积量映射表

50 进气用配管