特許 7283444 エンジンシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】エンジンシステム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20230523BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20230523BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20230523BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 C

F01N3/08 A ZAB

F01N3/20 B

F01N3/20 R

F02D45/00 368Z

F01N3/08 B

B01D53/94 222

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020096953

(22)【出願日】2020-06-03

(65)【公開番号】P2021188592

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2022-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】住田 浩一

【審査官】小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／０９２１５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０４０１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０００２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２２２４０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンと接続され、前記エンジン内で発生した排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路に配設され、前記排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、
前記ＮＯｘ浄化触媒の少なくとも下流側に存在するＮＯｘを検出するＮＯｘ検出部と、
前記ＮＯｘ浄化触媒の現在の状態に基づいて、前記ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率推定値を算出する第１浄化率算出部と、
前記ＮＯｘ検出部の検出値に基づいて、前記ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率検出値を算出する第２浄化率算出部と、
前記第１浄化率算出部により算出された前記ＮＯｘ浄化率推定値と前記第２浄化率算出部により算出された前記ＮＯｘ浄化率検出値との差分を算出し、前記ＮＯｘ浄化率推定値と前記ＮＯｘ浄化率検出値との差分が規定時間内に規定値以上となったときに、前記ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定する詰まり判定部とを備えるエンジンシステム。

【請求項2】

前記詰まり判定部により前記ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定されたときに、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入される前記排気ガスを昇温させる排気昇温部を更に備える請求項１記載のエンジンシステム。

【請求項3】

前記第１浄化率算出部は、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入される前記排気ガスの温度及び流量と、前記ＮＯｘ浄化触媒の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量とに基づいて、前記ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率推定値を算出する請求項１または２記載のエンジンシステム。

【請求項4】

前記排気ガスが安定状態であるかどうかを判断し、前記排気ガスが安定状態であるときに、前記詰まり判定部による判定処理の実行を許可する判定適否判断部を更に備える請求項１～３の何れか一項記載のエンジンシステム。

【請求項5】

前記判定適否判断部は、前記排気ガスの安定状態が一定時間継続しているときに、前記詰まり判定部による判定処理の実行を許可する請求項４記載のエンジンシステム。

【請求項6】

前記ＮＯｘ検出部の数が２つであり、
前記ＮＯｘ検出部は、前記ＮＯｘ浄化触媒の上流側及び下流側に存在するＮＯｘを検出する請求項１～５の何れか一項記載のエンジンシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のエンジンシステムとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載のエンジンシステムは、ディーゼルエンジンの排気ガス通路に配設されたＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側に配置された空気過剰率センサ及び第１ＮＯｘセンサと、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の下流側に配置された第２ＮＯｘセンサと、再生制御装置とを備えている。再生制御装置は、第１ＮＯｘセンサ及び第２ＮＯｘセンサの検出値を用いてＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量を推定し、ＮＯｘ吸蔵量が所定の判定量を超えた場合、空気過剰率センサにより検出された酸素濃度が所定の判定範囲内であるときに、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元除去することで、ＮＯｘ再生制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２９１７１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＯｘ浄化触媒）に吸蔵されたＮＯｘを定期的に還元除去する際には、エンジンから多量のＰＭ及び未燃ＨＣが発生する。排気ガスに含まれるＰＭ及び未燃ＨＣによってＮＯｘ吸蔵還元型触媒の端面が詰まると、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ浄化性能が低下すると共に、エミッションの悪化や背圧低下による出力低下が引き起こされる。従って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の端面詰まりを生じさせない対策に加え、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の端面詰まりが生じたこと又は生じそうなことを高精度に検知し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の端面詰まりを抑制又は解消するといった対策が必要である。

【0005】

本発明の目的は、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの検知精度を向上させることができるエンジンシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るエンジンシステムは、エンジンと、エンジンと接続され、エンジン内で発生した排気ガスが流れる排気通路と、排気通路に配設され、排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、ＮＯｘ浄化触媒の少なくとも下流側に存在するＮＯｘを検出するＮＯｘ検出部と、ＮＯｘ浄化触媒の現在の状態に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率推定値を算出する第１浄化率算出部と、ＮＯｘ検出部の検出値に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率検出値を算出する第２浄化率算出部と、第１浄化率算出部により算出されたＮＯｘ浄化率推定値と第２浄化率算出部により算出されたＮＯｘ浄化率検出値との差分を算出し、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分が規定時間内に規定値以上となったときに、ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定する詰まり判定部とを備える。

【0007】

このようなエンジンシステムにおいては、ＮＯｘ浄化触媒の現在の状態に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率推定値が算出されると共に、ＮＯｘ浄化触媒の少なくとも下流側に存在するＮＯｘを検出するＮＯｘ検出部の検出値に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率検出値が算出される。そして、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分が算出され、その差分が規定時間内に規定値以上となったときに、ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定される。従って、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分が想定よりも短期間で大きくなったときは、ＮＯｘ浄化触媒の劣化ではなく、ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定されることとなる。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの検知精度が向上する。

【0008】

エンジンシステムは、詰まり判定部によりＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定されたときに、ＮＯｘ浄化触媒に流入される排気ガスを昇温させる排気昇温部を更に備えてもよい。このような構成では、ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まりが生じている可能性があると判定されると、ＮＯｘ浄化触媒に流入される排気ガスが昇温するため、ＮＯｘ浄化触媒の端面に詰まった物質が燃焼除去される。従って、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりが抑制又は解消される。

【0009】

第１浄化率算出部は、ＮＯｘ浄化触媒に流入される排気ガスの温度及び流量と、ＮＯｘ浄化触媒の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量とに基づいて、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率推定値を算出してもよい。このような構成では、ＮＯｘ浄化触媒の現在の状態が適切に得られるため、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率推定値を精度良く算出することができる。

【0010】

エンジンシステムは、排気ガスが安定状態であるかどうかを判断し、排気ガスが安定状態であるときに、詰まり判定部による判定処理の実行を許可する判定適否判断部を更に備えてもよい。このような構成では、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの判定処理に適した条件の排気ガスが得られるときに、詰まり判定部による判定処理の実行が許可される。従って、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの検知精度が更に向上する。

【0011】

判定適否判断部は、排気ガスの安定状態が一定時間継続しているときに、詰まり判定部による判定処理の実行を許可してもよい。このような構成では、詰まり判定部による１回の判定処理期間におけるＮＯｘ浄化率推定値及びＮＯｘ浄化率検出値のばらつきの影響が少なくなる。従って、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの検知精度が一層向上する。

【0012】

ＮＯｘ検出部の数が２つであり、ＮＯｘ検出部は、ＮＯｘ浄化触媒の上流側及び下流側に存在するＮＯｘを検出してもよい。このような構成では、精度が高いＮＯｘ浄化率検出値が得られるため、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの検知精度が更に向上する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ＮＯｘ浄化触媒の端面詰まりの検知精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係るエンジンシステムを概略的に示す構成図である。

【図2】図１に示されたエンジンシステムの制御系の構成図である。

【図3】図２に示された第１浄化率算出部により実行される算出処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

【図4】図２に示された第２浄化率算出部により実行される算出処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

【図5】図２に示された詰まり判定部により実行される判定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

【図6】図２に示された判定適否判断部により実行される判断処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

【図7】ＮＳＲ触媒の端面詰まりの検知例を示すタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンシステムを概略的に示す構成図である。図１において、本実施形態のエンジンシステム１は、車両に搭載されている。エンジンシステム１は、エンジン２と、吸気通路３と、排気通路４と、スロットルバルブ５と、インジェクタ６と、ＮＳＲ触媒７（NOxStorage-Reduction触媒）とを備えている。

【0017】

エンジン２は、ディーゼルエンジンである。エンジン２は、特に図示はしないが、燃焼室を構成するシリンダを有している。吸気通路３及び排気通路４は、エンジン２に接続されている。吸気通路３は、吸入空気が流れる通路である。排気通路４は、エンジン２の燃焼室内で発生した排気ガスが流れる流路である。

【0018】

スロットルバルブ５は、吸気通路３に配設されている。スロットルバルブ５は、エンジン２に供給される吸入空気の流量を調整する流量調整弁である。インジェクタ６は、エンジン２の燃焼室に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁である。

【0019】

ＮＳＲ触媒７は、排気通路４に配設されている。ＮＳＲ触媒７は、排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒である。ＮＳＲ触媒７は、担持体に触媒貴金属及びＮＯｘ吸蔵材を担持させた構造を有している。

【0020】

また、エンジンシステム１は、アクセルセンサ８と、回転数センサ９と、エアフローメータ１０と、排気温センサ１１と、上流側ＮＯｘセンサ１２と、下流側ＮＯｘセンサ１３と、ＥＣＵ１４（enginecontrol unit）とを備えている。

【0021】

アクセルセンサ８は、アクセルペダル（図示せず）の開度をエンジン負荷として検出する。回転数センサ９は、エンジン２の回転数（エンジン回転数）を検出する。エアフローメータ１０は、エンジン２への吸入空気量を検出する。排気温センサ１１は、排気ガスの温度（排気温）を検出する。

【0022】

上流側ＮＯｘセンサ１２は、ＮＳＲ触媒７の上流側に存在するＮＯｘを検出するＮＯｘ検出部を構成する。下流側ＮＯｘセンサ１３は、ＮＳＲ触媒７の下流側に存在するＮＯｘを検出するＮＯｘ検出部を構成する。上流側ＮＯｘセンサ１２及び下流側ＮＯｘセンサ１３は、例えばＮＯｘ濃度又はＮＯｘ量をＮＯｘの状態量として検出する。

【0023】

ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。ＥＣＵ１４は、アクセルセンサ８、回転数センサ９、エアフローメータ１０、排気温センサ１１、上流側ＮＯｘセンサ１２及び下流側ＮＯｘセンサ１３の検出値を取得し、所定の処理を実行し、スロットルバルブ５及びインジェクタ６を制御する。

【0024】

ＥＣＵ１４は、図２に示されるように、第１浄化率算出部１５と、第２浄化率算出部１６と、詰まり判定部１７と、排気昇温部１８と、判定適否判断部１９とを有している。

【0025】

第１浄化率算出部１５は、ＮＳＲ触媒７の現在の状態に基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率推定値を算出する。ＮＳＲ触媒７の現在の状態は、アクセルセンサ８により検出されたエンジン負荷と回転数センサ９により検出されたエンジン回転数とエアフローメータ１０により検出された吸入空気量と排気温センサ１１により検出された排気温とに基づいて推定される。

【0026】

図３は、第１浄化率算出部１５により実行される算出処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、例えばイグニッションスイッチがＯＮされると実行される。図３において、第１浄化率算出部１５は、まずアクセルセンサ８、回転数センサ９、エアフローメータ１０及び排気温センサ１１の検出値を取得する（手順Ｓ１０１）。

【0027】

続いて、第１浄化率算出部１５は、アクセルセンサ８、回転数センサ９、エアフローメータ１０及び排気温センサ１１の検出値に基づいて、ＮＳＲ触媒７に流入される排気ガス量、ＮＳＲ触媒７の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量（Ｓ被毒量）を推定する（手順Ｓ１０２）。

【0028】

具体的には、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて、インジェクタ６からエンジン２への燃料噴射量及び燃料噴射時期が決定される。ＮＳＲ触媒７に流入される排気ガス量は、エンジン２への吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて算出される。ＮＳＲ触媒７の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量は、エンジン負荷、エンジン回転数及び排気温に基づいて算出される。なお、排気ガス量、ＮＳＲ触媒７の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量は、例えばマップ計算により算出される。

【0029】

続いて、第１浄化率算出部１５は、排気温、排気ガス量、ＮＳＲ触媒７の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量に基づいて、ＮＳＲ触媒７の上流側及び下流側のＮＯｘ量を推定する（手順Ｓ１０３）。これにより、ＮＳＲ触媒７の上流側及び下流側のＮＯｘ推定値が得られる（図７（ｂ）参照）。

【0030】

ＮＳＲ触媒７の上流側のＮＯｘ推定値（図７（ｂ）中の実線Ｐ１参照）は、排気温及び排気ガス量に基づいて算出される。ＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ推定値（図７（ｂ）中の実線Ｐ２参照）は、排気温、排気ガス量、ＮＳＲ触媒７の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量に基づいて算出される。なお、ＮＳＲ触媒７の上流側及び下流側のＮＯｘ推定値は、例えばマップ計算により算出される。

【0031】

続いて、第１浄化率算出部１５は、ＮＳＲ触媒７の上流側及び下流側のＮＯｘ推定値に基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率推定値（図７（ｄ）中の実線Ｐ参照）を算出する（手順Ｓ１０４）。ＮＳＲ触媒７の上流側のＮＯｘ量をＡ１とし、ＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ量をＡ２としたときに、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率は、（Ａ１－Ａ２）／Ａ１から算出される。

【0032】

第２浄化率算出部１６は、上流側ＮＯｘセンサ１２及び下流側ＮＯｘセンサ１３により検出されたＮＯｘの状態量に基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値を算出する。

【0033】

図４は、第２浄化率算出部１６により実行される算出処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、例えばイグニッションスイッチがＯＮされると実行される。図４において、第２浄化率算出部１６は、まず上流側ＮＯｘセンサ１２及び下流側ＮＯｘセンサ１３の検出値をＮＯｘ検出値として取得する（手順Ｓ１１１）。

【0034】

続いて、第２浄化率算出部１６は、上流側ＮＯｘセンサ１２により取得されたＮＳＲ触媒７の上流側のＮＯｘ検出値（図７（ｃ）中の実線Ｑ１参照）と下流側ＮＯｘセンサ１３により取得されたＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ検出値（図７（ｃ）中の実線Ｑ２参照）とに基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値（図７（ｄ）中の実線Ｑ参照）を算出する（手順Ｓ１１２）。ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値の算出式は、図３における手順Ｓ１０４と同様である。

【0035】

詰まり判定部１７は、第１浄化率算出部１５により算出されたＮＯｘ浄化率推定値と第２浄化率算出部１６により算出されたＮＯｘ浄化率検出値との差分を算出し、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分が規定時間内に規定値以上となったときに、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じている可能性があると判定する。

【0036】

図５は、詰まり判定部１７により実行される判定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、後述する判定許可フラグが１に設定されているときに、実行される。

【0037】

図５において、詰まり判定部１７は、まず第１浄化率算出部１５により算出されたＮＯｘ浄化率推定値と第２浄化率算出部１６により算出されたＮＯｘ浄化率検出値とを取得する（手順Ｓ１２１）。続いて、詰まり判定部１７は、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分をＮＯｘ浄化率差分として算出する（手順Ｓ１２２）。

【0038】

続いて、詰まり判定部１７は、ＮＯｘ浄化率差分が予め決められた規定値以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２３）。詰まり判定部１７は、ＮＯｘ浄化率差分が規定値以上であると判断したときは、前回判定処理が行われた時からの経過時間が予め決められた規定時間内であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２４）。ＮＳＲ触媒７の経年劣化によっても、ＮＯｘ浄化率差分が規定値以上となり得る。ここでの規定時間は、単にＮＳＲ触媒７の経年劣化によってＮＯｘ浄化率差分が規定値以上となった場合を除外するための判断値である。

【0039】

詰まり判定部１７は、前回判定処理が行われた時からの経過時間が規定時間内であると判断したときは、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じている可能性があると判定する（手順Ｓ１２５）。

【0040】

詰まり判定部１７は、手順Ｓ１２３でＮＯｘ浄化率差分が規定値よりも小さいと判断したときは、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じていないと判定する（手順Ｓ１２６）。詰まり判定部１７は、手順Ｓ１２４で前回判定処理が行われた時からの経過時間が規定時間を超えていると判断したときも、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じていないと判定する（手順Ｓ１２６）。

【0041】

排気昇温部１８は、詰まり判定部１７によりＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じている可能性があると判定されたときに、ＮＳＲ触媒７に流入される排気ガスを昇温させるようにインジェクタ６又はスロットルバルブ５を制御する。

【0042】

排気昇温部１８は、エンジン２の燃焼状態を変えることで、排気ガスを昇温させる。具体的には、排気昇温部１８は、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて決定される燃料噴射時期を遅角させるようにインジェクタ６を制御することにより、排気ガスを昇温させる。また、排気昇温部１８は、エンジン２への吸入空気量を減少させるようにスロットルバルブ５を制御することにより、排気ガスを昇温させてもよい。

【0043】

判定適否判断部１９は、エンジン２から排出される排気ガスが安定状態であるかどうかを判断し、排気ガスが安定状態であるときに、詰まり判定部１７による判定処理の実行を許可する。排気ガスの安定状態は、排気量及び排気温が安定している状態である。ここでは、判定適否判断部１９は、アクセルセンサ８により検出されたエンジン負荷と回転数センサ９により検出されたエンジン回転数とに基づいて、エンジン２が定常運転状態であるかどうかを判断することで、排気ガスが安定状態であるかどうかを判断する。

【0044】

図６は、判定適否判断部１９により実行される判断処理の手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、例えばイグニッションスイッチがＯＮされると実行される。図６において、判定適否判断部１９は、まずアクセルセンサ８及び回転数センサ９の検出値を取得する（手順Ｓ１３１）。

【0045】

続いて、判定適否判断部１９は、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて、エンジン２が定常運転状態であるかどうかを判断する（手順Ｓ１３２）。エンジン２の定常運転状態は、アクセルペダルが一定の開度で踏み込まれることで、車両が一定の速度で走行している状態である。この場合には、エンジン２から排出される排気ガスは、ＮＯｘを適度に含み、詰まり判定部１７によるＮＳＲ触媒７の端面詰まりの判定に適した安定状態となる。

【0046】

判定適否判断部１９は、エンジン２が定常運転状態であると判断したときは、エンジン２の定常運転状態の継続時間が継続時間閾値ｔ（図７（ａ）参照）に達したかどうかを判断する（手順Ｓ１３３）。継続時間閾値ｔは、図５の手順Ｓ１２４における規定時間に比べて十分に短い時間である。つまり、判定適否判断部１９は、排気ガスの安定状態が一定時間継続しているかどうかを判断することになる。

【0047】

判定適否判断部１９は、エンジン２の定常運転状態の継続時間が継続時間閾値ｔに達したと判断したときは、判定許可フラグを１に設定する（手順Ｓ１３４）。判定許可フラグは、詰まり判定部１７によるＮＳＲ触媒７の端面詰まりの判定処理を許可するためのフラグである（図７（ｅ）参照）。判定処理を許可する場合は、判定許可フラグが１に設定される。判定処理を許可しない場合は、判定許可フラグが０に設定される。

【0048】

判定適否判断部１９は、手順Ｓ１３２でエンジン２が定常運転状態でないと判断したときは、判定許可フラグを０に設定する（手順Ｓ１３５）。判定適否判断部１９は、手順Ｓ１３３でエンジン２の定常運転状態の継続時間が継続時間閾値ｔに達していないと判断したときも、判定許可フラグを０に設定する（手順Ｓ１３５）。

【0049】

以上のように構成されたエンジンシステム１において、図７（ｂ）に示されるように、ＮＳＲ触媒７の現在の状態に基づいて、ＮＳＲ触媒７の上流側のＮＯｘ推定値（実線Ｐ１参照）及びＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ推定値（実線Ｐ２参照）が算出される。そして、図７（ｄ）に示されるように、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率推定値（実線Ｐ参照）が算出される。なお、図７（ｄ）では、エンジン２の定常運転状態が継続しているときのＮＯｘ浄化率推定値のみが、端面詰まり判定用ＮＯｘ浄化率推定値として示されている。

【0050】

また、図７（ｃ），図７（ｄ）に示されるように、上流側ＮＯｘセンサ１２により取得されたＮＳＲ触媒７の上流側のＮＯｘ検出値（実線Ｑ１参照）と下流側ＮＯｘセンサ１３により取得されたＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ検出値（実線Ｑ２参照）とに基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値（実線Ｑ参照）が算出される。なお、図７（ｄ）では、エンジン２の定常運転状態が継続しているときのＮＯｘ浄化率検出値のみが、端面詰まり判定用ＮＯｘ浄化率検出値として示されている。

【0051】

ここで、図７（ａ），（ｅ）に示されるように、期間Ｔ１では、エンジン２の定常運転状態の継続時間が継続時間閾値ｔに達することで、判定許可フラグが１に設定される。従って、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの判定処理が許可されるため、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分であるＮＯｘ浄化率差分が算出される。このとき、ＮＯｘ浄化率差分が規定値よりも小さいため、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じていないと判定される。

【0052】

その後、期間Ｔ２では、エンジン２が定常運転状態となるが、エンジン２の定常運転状態の継続時間が継続時間閾値ｔに達しないため、判定許可フラグが０に設定される。このため、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの判定処理は行われない。

【0053】

その後、期間Ｔ３では、エンジン２の定常運転状態の継続時間が継続時間閾値ｔに達することで、判定許可フラグが１に設定される。従って、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの判定処理が許可されるため、ＮＯｘ浄化率差分が算出される。このとき、ＮＯｘ浄化率差分が規定値以上であると共に、前回判定処理が行われた時からの経過時間が規定時間内である。従って、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じている可能性があると判定される。

【0054】

この場合には、インジェクタ６又はスロットルバルブ５が制御されることで、ＮＳＲ触媒７に流入される排気ガスが昇温する。このため、排気ガスによってＮＳＲ触媒７の前端面７ａの詰まり物質が燃焼除去される。

【0055】

ところで、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりを検知する方法としては、例えばＮＳＲ触媒７の前端面７ａへの詰まりの生成物質の流入積算量を検出し、その流入積算量から端面詰まりを推定したり、或いはＮＳＲ触媒７の上流側及び下流側の前後圧力差を検出し、その圧力差から端面詰まりを推定するといった方法がある。

【0056】

しかし、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａへの詰まりの生成物質の流入積算量を検出する方法では、生成物質の流入積算量の検出精度によって誤推定する可能性がある。また、圧力が上昇しないような端面詰まりでも、ＮＳＲ触媒７の浄化性能が悪化するため、ＮＳＲ触媒７の前後圧力差を検出する方法では、端面詰まりを推定することができない場合がある。従って、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりによりＮＳＲ触媒７の浄化性能が低下する前にＮＳＲ触媒７の端面詰まりを解消するためには、余裕を持って端面詰まりを検知して、排気ガスを昇温する必要がある。この場合には、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知頻度が多くなる。その結果、排気ガスを昇温させる頻度が多くなると、燃費悪化を引き起こしてしまう。

【0057】

そのような課題に対し、本実施形態では、ＮＳＲ触媒７の現在の状態に基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率推定値が算出されると共に、ＮＳＲ触媒７の上流側及び下流側に存在するＮＯｘを検出する上流側ＮＯｘセンサ１２及び下流側ＮＯｘセンサ１３の検出値に基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値が算出される。そして、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分が算出され、その差分が規定時間内に規定値以上となったときに、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じている可能性があると判定される。従って、ＮＯｘ浄化率推定値とＮＯｘ浄化率検出値との差分が想定よりも短期間で大きくなったときは、ＮＳＲ触媒７の劣化ではなく、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが生じている可能性があると判定されることとなる。これにより、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知精度が向上する。その結果、ＮＳＲ触媒７の浄化性能が低下する前にＮＳＲ触媒７の前端面７ａの詰まりを抑制するために、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりを頻繁に検知するといったことが解消される。つまり、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知頻度を少なくすることができる。

【0058】

また、本実施形態では、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まりが発生している可能性があると判定されると、ＮＳＲ触媒７に流入される排気ガスが昇温するため、ＮＳＲ触媒７の前端面７ａに詰まった物質が燃焼除去される。従って、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりが抑制される。このとき、上述したようにＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知頻度が少なくなるため、排気ガスを昇温させる頻度も少なくなる。従って、燃費悪化を防ぐことができる。

【0059】

また、本実施形態では、ＮＳＲ触媒７に流入される排気ガスの温度及び流量と、ＮＳＲ触媒７の劣化度、ＮＯｘ吸蔵量及び硫黄被毒量とに基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率推定値が算出される。従って、ＮＳＲ触媒７の現在の状態が適切に得られるため、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率推定値を精度良く算出することができる。

【0060】

また、本実施形態では、排気ガスが安定状態であるときに、詰まり判定部１７による判定処理の実行が許可される。このため、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの判定処理に適した条件の排気ガスが得られるときに、詰まり判定部１７による判定処理の実行が許可される。従って、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知精度が更に向上する。

【0061】

また、本実施形態では、排気ガスの安定状態が一定時間継続しているときに、詰まり判定部１７による判定処理の実行が許可される。このため、詰まり判定部１７による１回の判定処理期間におけるＮＯｘ浄化率推定値及びＮＯｘ浄化率検出値のばらつきの影響が少なくなる。従って、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知精度が一層向上する。

【0062】

また、本実施形態では、上流側ＮＯｘセンサ１２及び下流側ＮＯｘセンサ１３を用いることにより、精度が高いＮＯｘ浄化率検出値が得られるため、ＮＳＲ触媒７の端面詰まりの検知精度がより一層向上する。

【0063】

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、排気ガスの安定状態が一定時間継続するときに、詰まり判定部１７による判定処理の実行が許可されているが、特にその形態には限られず、例えば排気ガスの状態に関わらず、定期的に詰まり判定部１７による判定処理の実行を許可してもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、ＮＳＲ触媒７の上流側に存在するＮＯｘを検出する上流側ＮＯｘセンサ１２と、ＮＳＲ触媒７の下流側に存在するＮＯｘを検出する下流側ＮＯｘセンサ１３とが備えられているが、特にその形態に限られず、上流側ＮＯｘセンサ１２については無くてもよい。この場合には、例えば第１浄化率算出部１５により算出されたＮＳＲ触媒７の上流側のＮＯｘ推定値と下流側ＮＯｘセンサ１３により取得されたＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ検出値とに基づいて、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値を算出してもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ１３により取得されたＮＳＲ触媒７の下流側のＮＯｘ検出値に基づいて、ＮＳＲ触媒７におけるＮＯｘのすり抜け量を算出することで、ＮＳＲ触媒７のＮＯｘ浄化率検出値を算出してもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、排気通路４にＮＳＲ触媒７が配設されているが、本発明は、排気通路４にＳＣＲ（SelectiveCatalytic Reduction）触媒が配設されたエンジンシステムにも適用可能である。ＳＣＲ触媒は、排出ガス中に尿素水を噴射することでＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒である。

【符号の説明】

【0066】

１…エンジンシステム、２…エンジン、４…排気通路、７…ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ浄化触媒）、７ａ…前端面（端面）、１２…上流側ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出部）、１３…下流側ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出部）、１５…第１浄化率算出部、１６…第２浄化率算出部、１７…詰まり判定部、１８…排気昇温部、１９…判定適否判断部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】