排气控制设备和用于排气控制设备的控制方法技术

一种排气控制设备包括对用于从NOx还原催化剂（7）的上游侧添加尿素的尿素添加阀进行控制的控制装置（8）。控制装置（6）获得NOx还原催化剂（7）上的氨吸附量分布，并且当位于排气流动方向下游侧的预定部分中的氨吸附量等于或超过预定阈值时，控制装置（8）控制尿素添加阀（6）以停止尿素供给或减小尿素供给量。尿素添加阀（6）基于从将催化剂划分成多个单元的模型获得的吸附量分布来控制，使得定位在最上游的第一单元（71）中的氨吸附量等于或超过接近于饱和吸附量的预定阈值，以及使得定位在第一单元（71）下游的第二单元（72）中的氨吸附量达到比上述阈值更小的预定目标值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种排气控制设备以及一种用于排气控制设备的控制方法。
技术介绍
利用氨作为还原剂来还原包含在内燃发动机的排气中的氮氧化物(NOx)的NOx还原催化剂被用作排气控制构件。在具有NOx还原催化剂的排气控制设备中，氨从NOx还原催化剂的上游侧供给至NOx还原催化剂。通常使用将尿素水喷射到排气中的方法作为氨供给方法。喷射到排气中的尿素水在排气中分解以产生氨。从尿素水产生的氨被吸附到NOx还原催化剂。吸附至NOx还原催化剂的氨与流入NOx还原催化剂的排气中的NOx之间发生氧化还原反应，并因此，从排气中除去了 N0X。NOx还原催化剂的NOx净化率取决于吸附到NOx还原催化剂的氨量。随着NOx还原催化剂吸附的氨量增大，获得了稳步提高的NOx净化率。然而，能够吸附到NOx还原催化剂的氨量存在上限，并且当超过该上限的过量氨被供给到NOx还原催化剂时，变得更易发生氨逃逸，从而未能吸附到NOx还原催化剂的氨流出NOx还原催化剂。因此，在具有NOx还原催化剂的排气控制设备中，难以在抑制氨逃逸的同时实现NOx净化率的改善。针对该问题，日本专利申请公报N0.2003-293737 (JP-A-2003-293737)提出了一种专利技术:该专利技术通过基于由NOx还原催化剂消耗的氨消耗量以及由还原剂供给装置添加的氨添加量来计算由NOx还原催化剂吸附的实际氨吸附量、以及基于所计算出的实际吸附量来控制氨添加量使得吸附到NOx还原催化剂的氨量达到目标吸附量而在抑制氨逃逸的同时实现了 NOx净化率的改善。即使当吸附到NOx还原催化剂的氨量保持恒定，NOj争化率以及氨逃逸的可能性也会根据NOx还原催化剂上的氨吸附量的分布而不同。例如，在从NOx还原催化剂的上游侧添加尿素水之后的即刻，吸附到NOx还原催化剂的沿排气流动方向的上游侧部分的氨量可能大于吸附到下游侧部分的氨量。与所吸附的氨在整个NOx还原催化剂上一致地(均匀地)分布时相比，在氨吸附量以此方式分布时获得了更大的NOx净化率。另一方面，一旦在添加尿素水之后经过一定时间，则吸附到NOx还原催化剂的沿排气流动方向的下游侧部分的氨量可能变得大于吸附到上游侧部分的氨量。与所吸附的氨在整个NOx还原催化剂上一致地分布时相比，在氨吸附量以此方式分布时更易于发生氨逃逸。在JP-A-2003-293737描述的专利技术中，简单地将NOx还原催化剂的全部氨吸附量控制到目标吸附量，并且没有考虑由于NOx还原催化剂上的氨吸附量分布而引起的NOx净化率和氨逃逸可能性的差异。因此，不可能在抑制氨逃逸的同时充分实现改善NOx净化率的效果O
技术实现思路
考虑了上述几点而设计了本专利技术，并且本专利技术提供了一种在具有NOx还原催化剂的排气控制设备中使用的技术，该NOx还原催化剂设置在内燃发动机的排气系统中，以利用从排气流动方向的上游侧供给并吸附到NOx还原催化剂的氨来还原并除去排气中所含的NOx,通过该技术能够提高NOx净化率并且能够抑制氨逃逸。更具体地，本专利技术提供了一种在具有排气控制构件的排气控制设备中使用的技术，该排气控制构件设置在内燃发动机的排气系统中，以利用从排气流动方向的上游侧供给并吸附到排气控制构件的净化剂来控制排气，通过该技术能够提高排气净化率并且能够抑制净化剂从排气控制构件的流出。本专利技术的一个方面提供了一种排气控制设备，该排气控制设备包括:排气控制构件，所述排气控制构件设置在内燃发动机的排气系统中以通过除去排气中所含的预定成分来控制排气；净化剂供给装置，所述净化剂供给装置将净化剂供给到所述排气系统中的所述排气控制构件的上游侧，使得所述净化剂吸附到所述排气控制构件并使所述净化剂与通过所述排气控制构件的排气中的所述预定成分反应；以及控制装置，所述控制装置获得所述排气控制构件上的净化剂吸附量分布并且基于所获得的净化剂吸附量分布来控制由所述净化剂供给装置供给的净化剂供给。本专利技术的另一个方面提供了一种用于控制对排气控制构件的排气流动方向的上游侧的净化剂供给的控制方法，所述排气控制构件通过吸附与来自内燃发动机的排气中的预定成分反应的净化剂来净化排气，所述方法包括:获得所述排气控制构件上的净化剂吸附量分布；以及基于所获得的净化剂吸附量分布来控制所述净化剂供给。根据上述排气控制设备和控制方法，能够在考虑到与排气控制构件上的净化剂吸附量分布对应的排气控制构件的预定成分净化率的差异以及净化剂流出排气控制构件的逃逸可能性的差异的同时，控制由净化剂供给装置供给的净化剂供给，并因此实现了能够提高预定成分净化率的吸附量分布以及能够抑制净化剂逃逸的吸附量分布。因此，能够增大预定成分净化率并且能够抑制净化剂逃逸。例如，即使当吸附到整个排气控制构件的净化剂量保持恒定，净化剂逃逸的可能性仍会根据排气控制构件上的净化剂吸附量分布而不同。能够执行净化剂供给控制的范围根据净化剂逃逸的可能性而不同。例如，当吸附到整个排气控制构件的净化剂量保持恒定而吸附量分布成使得易于发生净化剂逃逸时，优选地停止或减少净化剂供给，并且当吸附到整个排气控制构件的净化剂量保持恒定而吸附量分布成使得不易发生净化剂逃逸时，能够在抑制逃逸的同时增大净化剂供给。根据上述排气控制设备，基于排气控制构件上的净化剂吸附量分布来控制净化剂供给，并因此能够在考虑根据排气控制构件上的净化剂吸附量分布而不同的净化剂逃逸可能性的情况下控制净化剂供给。因此，净化剂吸附量能够增加到在能够抑制净化剂逃逸的范围内的最大量。预定成分净化率随着吸附到排气控制构件的净化剂量的增大而稳定地增大，并因此，根据该排气控制设备，能够在抑制净化剂逃逸的同时提高预定成分净化率。当吸附到排气控制构件的排气流动方向上游侧部分的净化剂解吸附时，所解吸附的净化剂可能逃逸。然而，所解吸附的氨更有可能移动到排气控制构件的下游侧部分并且在其中与预定成分反应而被消耗掉。换句话说，即使当排气控制构件的上游侧部分中的净化剂吸附量大时，其对逃逸可能性的影响仍小。另一方面，当吸附到排气控制构件的下游侧部分的净化剂解吸附时，所解吸附的净化剂极有可能流出排气控制构件而照原样进入到排气通道中。换句话说，与吸附到上游侧部分的净化剂相比，吸附到排气控制构件的下游侧部分的净化剂对逃逸的可能性的影响更大。因此，可以判定，当排气控制构件中的净化剂吸附量分布成使得较大量的净化剂吸附到排气控制构件的下游侧部分时，逃逸可能性是高的。因此，在排气控制设备中，可以基于排气控制构件上的净化剂吸附量分布来判定排气控制构件的预定的下游侧部分中的净化剂吸附量，并且可以基于此来控制净化剂供5 口 O更具体地，在排气控制设备中，当排气控制构件的位于沿排气流动方向的下游侧的预定部分中的净化剂吸附量等于或超过预定的第一阈值时，控制装置可以控制净化剂供给装置以停止净化剂供给或减少净化剂供给量。通过这样做，在净化剂吸附量在排气控制构件上分布成使得逃逸易于发生时，或者换句话说，在所吸附的净化剂分布成使得大量净化剂吸附到排气控制构件的预定的下游侧部分时，能够停止或减少净化剂供给。因此，能够有利地抑制逃逸。相反地，当净化剂吸附量在排气控制构件上分布成使得逃逸不易发生时，或者换句话说，当所吸附的净化剂分布成使得少量净化剂吸附到排气控制构件的预定的下游侧部分时，不停止或减少净化剂供给。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排气控制设备，包括：排气控制构件，所述排气控制构件设置在内燃发动机的排气系统中以通过除去排气中所含的预定成分来控制排气；净化剂供给装置，所述净化剂供给装置将净化剂供给到所述排气系统中的所述排气控制构件的上游侧，使得所述净化剂吸附到所述排气控制构件并使所述净化剂与通过所述排气控制构件的排气中的所述预定成分反应；以及控制装置，所述控制装置获得所述排气控制构件上的净化剂吸附量分布并且基于所获得的净化剂吸附量分布来控制由所述净化剂供给装置供给的净化剂供给。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.22 JP 2010-2128661.一种排气控制设备，包括: 排气控制构件，所述排气控制构件设置在内燃发动机的排气系统中以通过除去排气中所含的预定成分来控制排气； 净化剂供给装置，所述净化剂供给装置将净化剂供给到所述排气系统中的所述排气控制构件的上游侧，使得所述净化剂吸附到所述排气控制构件并使所述净化剂与通过所述排气控制构件的排气中的所述预定成分反应；以及 控制装置，所述控制装置 获得所述排气控制构件上的净化剂吸附量分布并且基于所获得的净化剂吸附量分布来控制由所述净化剂供给装置供给的净化剂供给。2.根据权利要求1所述的排气控制设备，其特征在于，当所述排气控制构件的位于沿排气流动方向的下游侧的预定部分中的净化剂吸附量等于或超过预定的第一阈值时，所述控制装置控制所述净化剂供给装置以停止所述净化剂供给或减少净化剂供给量。3.根据权利要求1所述的排气控制设备，其特征在于，所述控制装置基于所述排气控制构件上的所述净化剂吸附量分布来获得逃逸判定值，所述逃逸判定值是用于判定所述净化剂流出所述排气控制构件的可能性的指标，并且当所述逃逸判定值等于或超过预定的第二阈值时，所述控制装置控制所述净化剂供给装置以停止所述净化剂供给或减少净化剂供给量。4.根据权利要求3所述的排气控制设备，其特征在于，所述控制装置获得所述排气控制构件的各个位置的逃逸概率，所述逃逸概率是当吸附到所述排气控制构件的所述净化剂从所述排气控制构件解吸附时所解吸附的净化剂流出所述排气控制构件的可能性的指标，并且所述控制装置基于所述排气控制构件上的所述净化剂吸附量分布以及所述逃逸概率而获得所述逃逸判定值。5.根据权利要求3或4所述的排气控制设备，其特征在于，所述控制装置基于流入所述排气控制构件的排气的温度的变化以及所述内燃发动机的运转状态的变化中的至少一者来校正所述逃逸判定值。6.根据权利要求1所述的排气控制设备，其特征在于，所述控制装置执行第一控制和第二控制，其中，所述第一控制用于控制由所述净化剂供给装置供给的所述净化剂供给使得所述排气控制构件的预定的第一部分中的净化剂吸附量达到或超过预定的阈值，并且所述第二控制用于控制由所述净化剂供给装置供给的所述净化剂供给使得所述排气控制构件的沿所述排气流动方向位于所述第一部分下游侧的预定的第二部分中的净化剂吸附量达到等于或小于所述阈值的预定的目标值。7.根据权利要求6所述的排气控制设备，其特征在于，相对于执行所述第二控制，所述控制装置优先地执行所述第一控制。8.根据权利要求6或7所述的排气控制设备，其特征在于，在通过将所述排气控制构件沿所述排气流动方向划分成三个或更多个单元而获得的模型中，所述控制装置将定位在最上游的第一单元设定为所述第一部分并且将与所述第一单元相邻地定位在下游侧的第二单元设定为所述第二部分。9.根据权利要求1至7中任一项所述的排气控制设备，其特征在于还包括: 流入成分量获取装置，所述流入成分量获取装置获得流入所述排气控制构件的排气中的所述预定成分的量；流出成分量获取装置，所述流出成分量获取装置获得流出所述排气控制构件的排气中的所述预定成分的量；以及 温度获取装置，所述温度获取装置获得所述排气控制构件的温度， 其中，所述控制装置基于由所述流入成分量获取装置获得的所述预定成分的量、由所述流出成分量获取装置获得的所述预定成分的量以及由所述温度获取装置获得的所述温度来获得所述排气控制构件上的所述净化剂吸附量分布。10.根据权利要求1至7中任一项 所述的排气控制设备，其特征在于，在通过将所述排气控制构件沿排气流动方向划分成多个单元而获得的模型中，所述控制装置基于每个单元中的净化剂吸附量的检测值和/或估算值来获得所述排气控制构件上的所述净化剂吸附量分布。11.根据权利要求8或10所述的排气控制设备，其特征在于还包括: 成分量传感器，所述成分量传感器检测流出所述排气控制构件中的预定单元的所述预定成分的浓度， 其中，所述控制装置基于由所述净化剂供给装置供给的所述净化剂的量、前次估算出的由从所述排气控制构件内的定位在最上游的所述第一单元延伸到所述预定单元的单元组构成的预定区域中的净化剂吸附量以及能够新吸附到所述预定区域的净化剂量来估算所述预定区域中的净化剂吸附量，所述控制装置基于根据所述内燃发动机的运转状态估算出的流入所述排气控制构件的预定成分量以及根据由所述成分量传感器获得的检测值估算出的流出所述预定单元的预定成分量来估算所述预定区域中的净化剂消耗量，并且所述控制装置基于所估算出的所述预定区域中的净化剂吸附量和消耗量来估算所述预定区域中的实际净化剂吸附量。12.根据权利要求8、10或11所述的排气控制设备，其特征在于，还包括: 净化剂量传感器，所述净化剂量传感器检测所述排气控制构件中的所述预定单元两侧的所述净化剂的浓度；以及 成分量传感器，所述成分量传感器检测所述预定单元两侧的所述预定成分的浓度， 其中，所述控制装置基于根据所述内燃发动机的运转状态估算出的通过所述排气控制构件的排气的流量以及由所述净化剂量传感器获得的检测值来估算所述预定单元两侧的净化剂量之间的差，所述控制装置基于根据所述内燃发动机的运转状态估算出的通过所述排气控制构件的排气的流量以及由所述成分量传感器获得的检测值来估算所述预定单元两侧的预定成分量之间的差，所述控制装置基于所述预定单元两侧的所估算出的净化剂量之间的差以及所估算出的预定成分量之间的差来估算在所述预定单元中消耗的净化剂量以及新吸附到所述预定单元的净化剂量，并且所述控制装置基于所估算出的所述预定单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：广田信也，利冈俊祐，见上晃，福田光一朗，星作太郎，远藤恭，日比野良一，上田松荣，浅野明彦，山内崇史，志知明，小池诚，丸山昌利，阪田正和，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社， 株式会社电装， 株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：日本;JP