CN105247184B - 排气净化装置的异常诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，在将向SCR催化剂流入的NOX的量作为参数而实施排气净化装置的异常诊断的排气净化装置的异常诊断装置中，对异常诊断精度的降低进行抑制。因此，本发明中的排气净化装置的异常诊断装置具备：排气净化装置，其包含SCR催化剂；供给装置，其向排气净化装置供给氨；EGR装置，其使排气的一部分从与供给装置相比靠下游的排气通道向进气通道进行回流；取得单元，其取得向排气净化装置流入的NOX的量、即NOX流入量；诊断单元，其将由取得单元取得的NOX流入量作为参数而对排气净化装置的异常进行诊断，其中，在通过EGR装置而与排气一起被回流的氨的量超过上限值时，禁止由诊断单元实施的排气净化装置的异常诊断。

Description

排气净化装置的异常诊断装置
技术领域
本发明涉及一种被设置在内燃机的排气通道中的排气净化装置的异常诊断技术。
背景技术
在专利文献1中，记载了一种具备选择还原型(SCR：Selective CatalyticReduction)催化剂、向该SCR催化剂流入的排气中添加尿素水的添加阀、以及低压EGR***的结构，其中，所述低压废气再循环***从与SCR催化剂相比靠下游的排气通道向进气通道引导排气的一部分(EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)气体)。
在专利文献2中，记载了一种在火花点火式的内燃机中具备向进气通道供给氨的装置和被配置在排气通道中的SCR催化剂的结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/164713号
专利文献2：日本特开2010-159705号公报
发明内容
发明所要解决的课题
作为对包含SCR催化剂等的排气净化装置的异常进行检测的技术，已知将向SCR催化剂流入的NOX的量(以下，称为“NOX流入量”)作为参数而对排气净化装置的异常进行诊断的技术。例如，已知将NOX流入量作为参数而对SCR催化剂的NOX净化率(通过SCR催化剂而被净化的NOX的量相对于NOX流入量的比例)进行运算，并根据该运算结果而对排气净化装置的异常进行诊断的方法。
在此，在对SCR催化剂的NOX净化率进行运算时，需要获得NOX流入量与NOX流出量。虽然该NOX流入量与NOX流出量可以根据NOX传感器的测定值而被运算出，但是由于需要两个NOX传感器，因此会使车辆搭载性降低或者使制造成本增加。因此，提出了利用NOX传感器而仅对NOX流出量进行运算，并根据内燃机的运转状态而对NOX流入量进行推断(运算)的方法。
然而，如上述专利文献1所记载的那样在搭载有低压EGR***的车辆中，存在尿素水的这种氨的前驱体或氨通过低压EGR***而向内燃机被导入的情况。当氨的前驱体或氨在内燃机中被用于燃烧时，会生成一氧化氮(NO)等的NOX。其结果为，实际上从内燃机被排出的NOX的量即实际上向SCR催化剂流入的NOX的量将增加。在这种情况下，根据内燃机的运转状态而被运算出的NOX流入量与实际的NOX流入量相比而较少。另一方面，利用NOX传感器而被运算出的NOX流出量有可能会随着实际的NOX流入量的增加而大量增加。由此，存在如下的可能性，即，根据NOX流入量的运算值和NOX流出量而被运算出的NOX净化率与实际的NOX净化率相比而较小，从而尽管排气净化装置为正常但也被误诊断为异常。
此外，在利用NOX传感器而对NOX流入量和NOX流出量的双方进行运算的结构中，在因添加剂的回流而使NOX流入量增多的情况下，正常时的NOX净化率与异常时的NOX净化率的差会缩小。此时，当NOX传感器的测定值中存在误差时，有可能无法对正常时的NOX净化率和异常时的NOX净化率进行区别。
本发明为鉴于上述各种的实际情况而完成的发明，其目的在于，在具备排气净化装置、供给装置、EGR装置和诊断单元的排气净化装置的异常诊断装置中，对异常诊断精度的降低进行抑制，其中，所述排气净化装置包含SCR催化剂，所述供给装置向排气净化装置供给作为氨或氨的前驱体的添加剂，所述EGR装置从与添加剂的供给位置相比靠下游的排气通道向进气通道引导排气的一部分，所述诊断单元将NOX流入量作为参数而实施排气净化装置的异常诊断。
用于解决课题的方法
本发明为了解决上述问题而设为一种如下的排气净化装置的异常诊断装置，具备：排气净化装置，其被配置在内燃机的排气通道中并包含SCR催化剂；供给装置，其向所述排气净化装置供给作为氨或氨的前驱体的添加剂；EGR装置，其使排气的一部分从与所述供给装置添加添加剂的供给位置相比靠下游的排气通道向进气通道回流；取得单元，其取得向所述排气净化装置流入的NOX量、即NOX流入量；诊断单元，其将由所述取得单元取得的NOX流入量作为参数而对所述排气净化装置的异常进行诊断，其中，在通过所述EGR装置而使与排气一起被回流的作为氨或氨的前驱体的添加剂的量较多的情况下，禁止排气净化装置的异常诊断。
具体而言，本发明的排气净化装置的异常诊断装置具备：
排气净化装置，其被配置在内燃机的排气通道中并包含SCR催化剂；
供给装置，其向所述排气净化装置供给作为氨或氨的前驱体的添加剂；
EGR装置，其使排气的一部分从与所述供给装置添加添加剂的供给位置相比靠下游的排气通道向进气通道回流；
取得单元，其取得向所述排气净化装置流入的NOX量、即NOX流入量；
诊断单元，其将由所述取得单元取得的NOX流入量作为参数而对所述排气净化装置的异常进行诊断；
禁止单元，在通过所述EGR装置而使排气的一部分被回流的情况下，在与排气一起被回流的添加剂的量超过上限值时，禁止所述诊断单元诊断所述排气净化装置的异常诊断。
作为表示排气净化装置的NOX净化性能的指标而考虑到NOX净化率、NOX净化量(通过排气净化装置而被净化的NOX的量)等的物理量。由此，可使用如下方法，即，在将NOX流入量作为参数而实施排气净化装置的异常诊断的情况下，将NOX流入量作为参数而对上述的这种物理量进行运算，并将该运算结果与阈值进行比较。
然而，在通过EGR装置而使排气的一部分(EGR气体)被回流时，从供给装置被供给的添加剂的一部分有可能会与EGR气体一起被回流。在这种情况下，添加剂将在内燃机中与混合气一起被用于燃烧。当添加剂被用于燃烧时，氨将被氧化而生成一氧化氮等的NOX。由此，在添加剂的一部分与EGR气体一起被回流的情况下，与未被回流的情况相比，从内燃机流出的NOX的量(换言之，向排气净化装置流入的NOX的量)将增多。
在此，在利用表示内燃机的运转状态的参数(例如，吸入空气量、燃料喷射量、燃料喷射正时、内燃机转速等)而对排气净化装置的异常诊断处理中所使用的NOX流入量进行运算的情况下，该运算值(以下，称为“NOX流入量运算值”)与实际的NOX流入量(以下，称为“实际NOX流入量”)相比而较少。其结果为，在将通过取得单元而被计算出的NOX流入量运算值作为参数而对上述的物理量进行运算时，该运算结果与排气净化装置的NOX净化性能的相关性会降低。例如，在作为表示排气净化装置的NOX净化性能的指标而使用NOX净化率的情况下，将NOX流入量运算值作为参数而被运算出的NOX净化率有可能与实际NOX净化率相比而较小。此外，在作为表示排气净化装置的NOX净化性能的指标而使用NOX净化量的情况下，将NOX流入量运算值作为参数而被运算出的NOX净化量有可能与实际NOX净化量相比而较少。
因此，当通过EGR装置而使EGR气体进行回流时，如果实施使用了NOX流入量运算值的异常诊断处理，则有可能出现如下情况，即，尽管排气净化装置为正常但也被误诊断为该排气净化装置为异常。
此外，在根据NOX传感器的测定值而对排气净化装置的异常诊断处理中所使用的NOX流入量进行运算的情况下，如果因添加剂与EGR气体一起被回流而使NOX流入量增加，则上述的指标(物理量)也会增加。在排气净化装置为异常的情况下也能够发现该倾向。由此，在因添加剂与EGR气体一起被回流而使实际NOX流入量增加的情况下，排气净化装置为正常时的指标(物理量)与排气净化装置为异常时的指标(物理量)的差会缩小。此时，如果考虑到NOX传感器的测定误差，则排气净化装置为正常时的指标(物理量)与排气净化装置为异常时的指标(物理量)的差有可能会进一步缩小，或者排气净化装置为正常时所述指标(物理量)所能够取得的范围有可能与排气净化装置为异常时所述指标(物理量)所能够取得的范围重叠。其结果为，有可能难以高精度地实施排气净化装置的异常诊断。
与此相对，本发明的排气净化装置的异常诊断装置在与EGR气体一起被回流的添加剂的量超过上限值时，不实施由诊断单元实施的排气净化装置的异常诊断。在此所称的“上限值”是指，认为会导致误诊断的最小的量或者从该最小的量中减去余量而得到的量，即通过预先利用实验等的适当处理而被确定的值。
根据具备禁止单元的排气净化装置的异常诊断装置，在因还原剂的回流而使实际NOX流入量增多的情况下，不实施异常诊断。其结果为，难以产生上述那样的误诊断。由此，能够对因添加剂与EGR气体一起被回流而导致的诊断精度的降低进行抑制。
在此，在EGR装置被构成为使EGR气体从与排气净化装置相比靠下游的排气通道向进气通道进行回流的情况下，能够将穿过排气净化装置的添加剂的量(以下，称为“滑移量”)、和作为EGR气体而被回流的排气的量相对于从排气净化装置流出的排气的量的比例(相当于EGR率)作为参数而对与EGR气体一起被回流的添加剂的量进行计算。因此，禁止单元只需利用上述的参数而对添加剂的回流量进行运算，并在该运算结果超过上限值时，不实施由诊断单元实施的排气净化装置的异常诊断即可。
另外，能够将SCR催化剂的温度、穿过SCR催化剂的排气的流量、被吸附在SCR催化剂上的氨的量作为参数而对添加剂的滑移量进行计算。例如，在SCR催化剂的温度较高时与较少时相比，添加剂的滑移量增多。在穿过SCR催化剂的排气的流量较多时与较少时相比，添加剂的滑移量增多。被吸附在SCR催化剂上的氨的量较多时与较少时相比，添加剂的滑移量增多。因此，也可以根据这种倾向而预先求出表示SCR催化剂的温度、穿过SCR催化剂的排气的流量、被吸附在SCR催化剂上的氨的量、添加剂的滑移量之间的关系的映射图或函数，并根据该映射图或函数而对添加剂的滑移量进行计算。
接下来，在EGR装置被构成为使EGR气体从与添加剂的供给位置相比靠下游且与排气净化装置相比靠上游的排气通道向进气通道进行回流的情况下，能够将添加剂的供给量和EGR率作为参数而对添加剂的回流量进行计算。因此，禁止单元只需将添加剂的供给量和EGR率作为参数而对添加剂的回流量进行运算，并在该运算结果超过上限值时不实施由诊断单元实施的排气净化装置的异常诊断即可。
发明效果
根据本发明，能够在具备排气净化装置、供给装置、EGR装置和诊断单元的排气净化装置的异常诊断装置中对异常诊断精度的降低进行抑制，其中，所述排气净化装置包含SCR催化剂，所述供给装置向排气净化装置供给作为氨或氨的前驱体的添加剂，所述EGR装置从与添加剂的供给位置相比靠下游的排气通道向进气通道引导排气的一部分，所述诊断单元将NOX流入量作为参数而实施排气净化装置的异常诊断。
附图说明
图1为表示应用了本发明的内燃机和该进排气***的概要结构的图。
图2为表示实际NOX流入量与NOX净化率的关系的图。
图3为表示对是否禁止异常诊断进行判断时ECU所执行的处理程序的流程图。
图4为表示SCR催化剂的氨吸附量与SCR催化剂的温度和氨的滑移量的关系的图。
图5为表示穿过SCR催化剂的排气的流量与SCR催化剂的温度和NOX净化率的关系的图。
图6为表示SCR催化剂为正常时NOX净化率的计算值所能够取得的值与SCR催化剂为异常时NOX净化率的计算值所能够取得的值的关系的图。
图7为表示应用了本发明的内燃机和该进排气***的其它结构例的图。
具体实施方式
以下，根据附图来对本发明具体的实施方式进行说明。本实施方式中所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、相对配置等，只要没有特别记载，则不表示发明的技术的范围仅限定于此的含义。
图1为表示应用了本发明的内燃机和该进排气***的概要结构的图。图1所示的内燃机1为将轻油作为主燃料的压缩点火式的内燃机(柴油发动机)，或者为将汽油作为主燃料的火花点火式的内燃机(汽油发动机)。
内燃机1与进气通道2连接。进气通道2为用于将从大气中获取的新鲜气体(空气)向内燃机1进行导入的通道。在进气通道2的中途配置有离心式增压器(涡轮增压器)3的压缩机30。在与压缩机30相比靠上流的进气通道2中配置有对该进气通道2的通道截面面积进行变更的进气节流阀4。
内燃机1与排气通道5连接。排气通道5为，用于将在内燃机1的气缸内被燃烧的气体(排气)向后文叙述的排气净化装置或未图示的消音器等中进行引导的通道。在排气通道5的中途配置有涡轮增压器3的汽轮机31。在与汽轮机31相比靠下游的排气通道5中配置有第一催化剂箱体6。
第一催化剂箱体6将颗粒过滤器和氧化催化剂等收纳在圆筒状的箱体内。另外，在第一催化剂箱体6中，也可以取代氧化催化剂而对三元催化剂或吸留还原型催化剂进行收纳。此时，三元催化剂或吸留还原型催化剂也可以被负载于颗粒过滤器上。
在与第一催化剂箱体6相比靠下游的排气通道5中配置有第二催化剂箱体7。第二催化剂箱体7将选择还原型催化剂(SCR催化剂)或氧化催化剂等收纳在圆筒状的箱体内。另外，第二催化剂箱体7也可以对负载有SCR催化剂的颗粒过滤器进行收纳。在该情况下，也可以使第一催化剂箱体6对氧化催化剂进行收纳，或者不设置第一催化剂箱体6而使氧化催化剂收纳在第二催化剂箱体7内。以此方式而构成的第二催化剂箱体7相当于本发明所述的排气净化装置。
在第一催化剂箱体6与第二催化剂箱体7之间的排气通道5中安装有添加阀8。添加阀8为将作为氨或氨的前驱体的添加剂向排气通道5内进行喷射的喷射阀。在此，作为氨的前驱体而能够使用尿素或氨基甲酸铵等的水溶液，但在本实施例中使用了尿素水溶液。添加阀8相当于本发明所述的供给装置。另外，在第一催化剂箱体6对三元催化剂或吸留还原型催化剂进行收纳的情况下，通过将向第一催化剂箱体6流入的排气置于过浓环境，从而能够在三元催化剂或吸留还原型催化剂中生成氨。
从添加阀8向排气通道5内所喷射的尿素水溶液与排气一起流向第二催化剂箱体7。此时，尿素水溶液受到排气的热量而被热解或通过SCR催化剂而被水解。当尿素水溶液被热解或水解时会生成氨。以此方式而生成的氨被吸附或吸留在SCR催化剂中。被吸附或吸留在SCR催化剂中的氨与排气中所含有的NOX进行反应而生成氮和水。即，氨作为NOX的还原剂而发挥作用。
接下来，在与第二催化剂箱体7相比靠下游的排气通道5上，连接有EGR通道90的基端。EGR通道90的末端被连接在与进气节流阀4相比靠下游且与压缩机30相比靠上流的进气通道2上。EGR通道90为，用于将排气的一部分(EGR气体)从排气通道5向进气通道2进行引导的通道。
在EGR通道90的中途配置有EGR阀91和EGR冷却器92。EGR阀91为对EGR通道90的通道截面面积进行变更的阀机构，并且为对流过EGR通道90的EGR气体量进行调节的阀机构。EGR冷却器92为对流过EGR通道90的EGR气体进行冷却的设备，例如为使冷却水或外部气体与EGR气体之间进行热交换的热交换器。另外，EGR通道90、EGR阀91以及EGR冷却器92为EGR装置9的构成要素。
在以此方式而构成的内燃机1中同时设置有ECU10。ECU10为由CPU、ROM、RAM、后备RAM等构成的电子控制单元。ECU10与空气流量计11、NOX传感器12、加速器位置传感器13、曲轴位置传感器14等的各种传感器电连接。
空气流量计11被配置在与进气节流阀4相比靠上流的进气通道2上，并输出与流过进气通道2的空气的量(质量)相关的电信号。NOX传感器12被安装在与第二催化剂箱体7相比靠下游的排气通道5上，并输出与从第二催化剂箱体7流出的排气的NOX浓度相关的电信号。加速器位置传感器13输出与未图示的加速踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号。曲轴位置传感器14输出与内燃机1的输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号。
此外，ECU10与上述的进气节流阀4、添加阀8以及EGR阀91电连接，除此以外，还与未图示的燃料喷射阀等的各种设备电连接。ECU10根据上述的各种传感器的输出信号而对上述的各种设备进行电控制。
例如，ECU10根据加速器位置传感器13或曲轴位置传感器14的输出信号而对内燃机负载或内燃机转速进行运算，并根据该运算结果而对燃料喷射量或燃料喷射正时进行控制。此外，ECU10将向第二催化剂箱体7中所收纳的SCR催化剂流入的NOX的量(NOX流入量)作为参数，而对该SCR催化剂的异常进行诊断。
在此，对SCR催化剂的异常诊断方法进行叙述。首先，ECU10根据表示内燃机1的运转状态的参数而对从内燃机1被排出的NOX的量(换言之，向第二催化剂箱体7的SCR催化剂流入的NOX的量(NOX流入量))进行运算。
从内燃机1被排出的NOX的量与内燃机1中混合气进行燃烧时所产生的NOX的量相关。在内燃机1中混合气进行燃烧时所产生的NOX的量与混合气中所含有的氧的量、混合气中所含有的燃料的量、燃料喷射正时以及内燃机转速相关。混合气中所含有的氧的量与吸入空气量(空气流量计11的输出信号)相关。混合气中所含有的燃料的量与燃料喷射量相关。由此，ECU10能够将空气流量计11的输出信号、燃料喷射量、燃料喷射正时、内燃机转速作为参数而对NOX流入量进行运算。另外，上述的各种参数与NOX流入量的关系也可以预先通过实验而求出，并将该关系以映射图或函数式的方式存储在ECU10的ROM中。以此方式，通过由ECU10对NOX流入量进行运算，从而实现了本发明所涉及的取得单元。
ECU10将NOX流入量的运算值(NOX流入量运算值)作为参数而对表示SCR催化剂的NOX净化性能的物理量进行运算，并根据该运算结果而对SCR催化剂的异常进行诊断。作为表示SCR催化剂的NOX净化性能的物理量，例如能够使用SCR催化剂的NOX净化率或SCR催化剂的NOX净化量等的物理量。另外，在下文中，对作为表示SCR催化剂的NOX净化性能的物理量而使用NOX净化率的示例进行叙述。在此所称的NOX净化率是指，通过SCR催化剂而被净化的NOX的量相对于向SCR催化剂流入的NOX的量的比例，并且能够通过下式(1)而进行运算。
Enox＝(Anoxin-Anoxout)/Anoxin…(1)
所述式(1)中的Enox为NOX净化率。Anoxin为NOX流入量，并代入由上述的方法而计算出的NOX流入量运算值。Anoxout为NOX流出量，并代入通过使NOX传感器12的输出信号(NOX浓度)乘以每单位时间的排气流量(每单位时间的吸入空气量与每单位时间的喷射量的总和)而求出的值。
当通过所述式(1)而计算出NOX净化率Enox时，ECU10对该NOX净化率Enox是否为阈值以上进行判断。在此所称的“阈值”是指，在SCR催化剂为正常时的最低的NOX净化率，或该NOX净化率加上余量而得到的值。在NOX净化率Enox为阈值以上时，ECU10诊断为SCR催化剂为正常。另一方面，在NOX净化率Enox小于阈值时，则诊断为SCR催化剂为异常。通过以此方式由ECU10将NOX流入量运算值作为参数而实施SCR催化剂的异常诊断处理，从而实现了本发明所涉及的诊断单元。
另外，在通过EGR装置9而使排气的一部分从排气通道5回流到进气通道2时，具体而言，在通过EGR装置9而被回流的排气的一部分(EGR气体)再次流向SCR催化剂、且氨的一部分从SCR催化剂穿过时，如果实施SCR催化剂的异常诊断处理，则有可能导致误诊断。
当在EGR气体被回流时氨的一部分从SCR催化剂穿过时，则该氨的一部分将与EGR气体一起被吸入内燃机1中。被吸入内燃机1中的氨与混合气一起被用于燃烧。在该情况下，由于氨在高温下与氧接触，因此氨被氧化而生成一氧化氮等的NOX。其结果为，在氨与EGR气体一起被吸入内燃机1中的情况下，与未被吸入的情况相比，从内燃机1被排出的NOX的量将增加。
在从内燃机1被排出的NOX的量因上述的理由而增加了的情况下，会在NOX流入量运算值与实际的NOX流入量(实际NOX流入量)之间产生误差。此外，在实际NOX流入量增加了的情况下，有可能通过SCR催化剂而未被净化的NOX的量将增加，从而NOX流出量将增加。尤其在根据NOX流入量运算值而对从添加阀8被喷射出的尿素水溶液的量进行调节的情况下，由于从添加阀8被喷射出的尿素水溶液的量与适合于实际NOX流入量的量相比而较少，因此NOX流出量会增多。其结果为，如图2所示，即使在SCR催化剂为正常的情况下，也有可能通过所述式(1)而被计算出的NOX净化率Enox会低于阈值。另外，图2中的实线为表示将实际NOX流入量作为参数而被运算出的NOX净化率，图2中的单点划线为表示将NOX流入量运算值作为参数而被运算出的NOX净化率。此外，图2中的虚线为表示阈值。
因此，本实施例的排气净化装置的异常诊断装置在EGR气体被回流了的状况下，并在与EGR气体一起被回流的氨的量(以下，称为“氨回流量”)超过上限值的情况下，不实施第二催化剂箱体7的异常诊断。在此所称的上限值是指，被认为可能产生误诊断的最小的氨回流量或者从该最小的氨回流量中减去余量而得到的量，并且是指通过预先利用实验等的适当处理而被确定的值。
以下，根据图3来对异常诊断的禁止顺序进行说明。图3为表示在对是否禁止异常诊断进行判断时ECU10所执行的处理程序的流程图。该处理程序为，被预先存储在ECU10的ROM中并通过ECU10(CPU)而周期性地被执行的程序。
在图3的处理程序中，ECU10首先在S101的处理中对添加阀8是否正在喷射尿素水溶液进行判断。在S101的处理中作出了否定判断的情况下，由于氨未与EGR气体一起被吸入内燃机1中，或者，即使从SCR催化剂脱离了一定程度的氨但与EGR气体一起被吸入内燃机1的氨也为较少量，因此ECU10不禁止异常诊断并结束本程序的执行。另一方面，在S101的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU10进入S102的处理。
在S102的处理中，ECU10对EGR装置9是否处于工作中，换言之，是否通过EGR装置9而使排气的一部分(EGR气体)从排气通道5向进气通道2被回流进行辨别。具体而言，ECU10在EGR阀91的开度为零(全闭)时作出否定判断，在EGR阀91的开度大于零时作出肯定判断。在S102的处理中作出了否定判断的情况下，由于穿过了SCR催化剂的氨未被吸入内燃机1中，因此无需禁止异常诊断。由此，在S102的处理中作出了否定判断的情况下，ECU10结束本程序的执行。
另外，在S101的处理中作出了否定判断的情况下以及在S102的处理中作出了否定判断的情况下，ECU10根据NOX流入量运算值而执行排气净化装置的异常诊断处理。
在S102的处理中作出了肯定判断的情况下，穿过了SCR催化剂的氨有可能被吸入内燃机1中。因此，ECU10进入S103的处理，并对与EGR气体一起被回流的氨的量(氨回流量)进行运算。首先，ECU10对从SCR催化剂流出的氨的量即氨的滑移量Anh3slp进行运算。在此，将排气的流量、SCR催化剂的温度、SCR催化剂的氨吸附量作为参数而对氨的滑移量Anh3slp进行运算。
图4为表示在从SCR催化剂通过的排气的流量为固定的情况下，被吸附在SCR催化剂中的氨的量(吸附量)与SCR催化剂的温度和从SCR催化剂流出的排气的氨浓度的关系的图。在图4中，SCR催化剂中的氨吸附量越多，则从SCR催化剂流出的排气的氨浓度越浓，并且SCR催化剂的温度越高，则从SCR催化剂流出的排气的氨浓度越浓。由此，可以说在从SCR催化剂通过的排气的流量为固定的情况下，SCR催化剂的氨吸附量越多并且SCR催化剂的温度越高，则氨的滑移量越多。
此外，如果从SCR催化剂流出的排气的氨浓度为固定，则每单位时间通过SCR催化剂的排气的流量越多，则每单位时间的滑移量越多。由此，每单位时间通过SCR催化剂的排气的流量越多则氨的滑移量越多。
因此，在本实施例中，根据图4所示的关系而对从SCR催化剂流出的排气的氨浓度进行计算，并通过该氨浓度乘以每单位时间的排气流量(每单位时间的吸入空气量与每单位时间的燃料喷射量的总和)，从而求取氨的滑移量Anh3slp。
另外，在对氨的滑移量Anh3slp进行求取时所使用的氨吸附量根据适当的方法而被推断出。例如，通过从向SCR催化剂流入的氨的量中减去SCR催化剂中所消耗氨的量(NOX的还原所消耗的氨的量)和滑移量，从而求得氨吸附量。
将NOX流入量和NOX净化率作为参数而对SCR催化剂中所消耗的氨的量进行运算。作为此时的NOX流入量而使用上述的NOX流入量运算值。此外，虽然NOX净化率也可以通过与排气净化装置的异常诊断处理中所使用的NOX净化率相同的方法而求出，但是也可以将向SCR催化剂流入的排气的流量(每单位时间的吸入空气量与每单位时间的燃料喷射量的总和)和SCR催化剂的温度作为参数而推断出。例如，在氨消耗量的运算中所使用的NOX净化率也可以根据图5所示的关系而被推断出。图5为表示排气的流量(每单位时间的吸入空气量与每单位时间的燃料喷射量的总和)与SCR催化剂的温度和NOX净化率的关系的图。存在排气流量越多NOX净化率越小，并且SCR催化剂的温度越高NOX净化率越大的(但是，当SCR催化剂的温度超过上限温度(例如，350℃)时，SCR催化剂的温度越高则NOX净化率越小)倾向。由此，也可以预先求出对图5所示的关系进行规定的映射图或函数，并根据该映射表或函数而对NOX净化率进行求取。
上述的这种氨吸附量的运算处理在内燃机1的起动后且EGR气体的回流开始之前被开始实施，此后，以预定的周期内而被反复执行。并且，作为滑移量Anh3slp的运算中所使用的氨吸附量而使用在紧前的运算处理中所求出的值(上一次的值)。
接下来，ECU10将氨的滑移量Anh3slp和EGR气体量相对于排气的流量的比例作为参数而对氨回流量进行运算。此时，EGR气体量相对于排气的流量的比例可根据EGR率和空气流量计11的输出信号(吸入空气量)而进行运算。
在S104的处理中，ECU10对所述S103的处理中所求出的氨回流量是否大于上限值进行辨别。在S104的处理中作出了肯定判断的情况下，ECU10进入S105的处理，并将禁止标记设为“1”。另一方面，在S104的处理中作出了否定判断的情况下，ECU10进入S106的处理，并将禁止标记设为“0”。另外，禁止标记为，被预先设定在RAM或备份RAM中的存储区域。ECU10在执行SCR催化剂的异常诊断时参照禁止标记。并且，ECU10在禁止标记被设为“0”的情况下，执行SCR催化剂的异常诊断，而在禁止标记被设为“1”的情况下，不执行SCR催化剂的异常诊断处理。
以此方式，通过由ECU10执行图3的处理程序，从而实现了本发明所涉及的禁止单元。其结果为，在与EGR气体一起被吸入内燃机1的氨的量多至会导致误诊断的程度的情况下，不执行SCR催化剂的异常诊断。由此，抑制了尽管SCR催化剂为正常但也被误诊断为SCR催化剂为异常的情况，从而能够更准确地实施SCR催化剂的异常诊断。
此外，当SCR催化剂的异常诊断被转确地实施时，尿素水溶液的异常诊断处理也能够更准确地执行。在此所称的“尿素水溶液的异常诊断处理”是指，对尿素水溶液中所含有尿素的浓度是否低于下限值进行诊断的处理。当尿素水溶液中所含有的尿素的浓度过度地降低时，有可能向SCR催化剂中被供给的氨的量会变得过少，进而使通过SCR催化剂而未被净化的NOX的量过多。此外，在根据SCR催化剂的NOX净化率与目标值的差而对尿素水溶液的喷射量进行反馈控制的情况下，有可能尿素水溶液的喷射量会过度地增多，进而使尿素水溶液的消耗量过度地增多。
对于这种问题，将尿素水溶液的喷射量与目标值相比而增加时的NOX净化率作为参数，而对尿素水溶液的异常进行诊断。例如，在尿素水溶液中所含有的尿素的浓度为下限值以上时，氨的滑移量将增加。在此，NOX传感器12具有不仅与排气中的NOX而且还与氨反应的特性。因此，在氨的滑移量增加的情况下，NOX传感器12的输出信号增大。当NOX传感器12的输出信号增大时，通过所述(1)的式而求出的NOX净化率Enox会降低。
另一方面，在尿素水溶液中所含有尿素的浓度小于下限值时，氨的滑移量基本不增加而SCR催化剂的氨吸附量会增加。其结果为，NOX传感器12的输出信号不变化或者减少。其结果为，通过所述(1)的式而求出的NOX净化率Enox基本不变化或者上升。
因此，在SCR催化剂的异常诊断处理中被诊断为该SCR催化剂为正常的情况下，如果执行尿素水溶液的异常诊断处理，则能够更准确地对尿素水溶液的异常进行诊断。
然而，当通过上述的方法而执行尿素水溶液的异常诊断处理时，在尿素水溶液为正常的情况下，由于从SCR催化剂流出的氨的量增加，因此有可能伴随于此而使较多量的氨向大气中排出。因此，本实施例的排气净化装置的异常诊断装置在EGR装置9处于非工作状态时执行尿素水溶液的异常诊断处理的情况下，使EGR装置9工作(使EGR阀91开阀)或者在EGR装置9处于工作状态时执行尿素水溶液的异常诊断处理的情况下，使EGR率增加。根据这种方法，能够在将向大气中排出的氨的量抑制于较少的同时执行尿素水溶液的异常诊断处理。
另外，在本实施例中，对与EGR气体一起被回流的氨超过上限值时禁止SCR催化剂的异常诊断的示例进行了叙述，但是也可以在与EGR气体一起被回流的氨的量大于零时禁止SCR催化剂的异常诊断。此外，也可以在推断为与EGR气体一起被回流的氨的量增多的条件(例如，SCR催化剂的温度为固定温度以上、排气流量为固定量以上、SCR催化剂的氨吸附量为固定的吸附量以上或者EGR率为固定值以上等的条件中的至少一个)成立时，禁止SCR催化剂的异常诊断。
接下来，虽然在本实施例中叙述了根据表示内燃机1的运转状态的参数而对SCR催化剂的故障诊断中所使用的NOX流入量进行运算的示例，但也可以根据NOX传感器的测定值而对NOX流入量进行计算。在此，图6为表示NOX流入量与NOX净化率的关系。图6中的实线为表示正常时的NOX净化率。图6中的单点划线为表示异常时的NOX净化率。此外，在图6中，包含实线的区域A和包含单点划线的区域B表示将NOX传感器的测定值作为参数而被运算出的NOX净化率的计算值所能够取得的值的范围，其中加入了NOX传感器的测定误差。如图6所示，在NOX流入量比较少时，由于区域A与区域B未重叠，因此能够对与NOX净化率的计算值比较的阈值进行设定。但是，在NOX流入量比较多时，由于区域A与区域B重叠，因此无法对与NOX净化率的运算值比较的阈值进行设定。由此，在区域A与区域B重叠的情况下优选为，禁止SCR催化剂的异常诊断。
因此，也可以将所述区域A与所述区域B所重叠的最小的氨回流量作为上限值而设定，并在氨回流量超过该上限值的情况下禁止SCR催化剂的异常诊断。此外，也可以将所述区域A与所述区域B所重叠的最小的NOX流入量作为上限值而设定，并在NOX传感器的测定值超过所述上限值的情况下禁止SCR催化剂的异常诊断。根据该方法，即使在根据NOX传感器的测定值而分别对NOX流入量与NOX流出量进行运算的结构中，也能够对SCR催化剂的异常诊断精度的降低进行抑制。
另外，虽然在本实施例中，对EGR通道90的基端(上游侧端部)被连接在与第二催化剂箱体7相比靠下游的排气通道5上的示例进行了叙述，但也可以采用如下方式，即，如图7所示，EGR通道90的基端被连接在添加阀8和第二催化剂箱体7之间的排气通道5上。在该情况下，只需将从添加阀8被喷射的尿素水溶液的量、和EGR气体量相对于排气的流量的比例作为参数而对氨回流量进行运算即可。
符号说明
1 内燃机；
2 进气通道；
3 汽轮机增压器；
4 进气节流阀；
5 排气通道；
6 第一催化剂箱体；
7 第二催化剂箱体；
8 添加阀；
9 EGR装置；
10 ECU；
11 空气流量计；
12 NOX传感器；
30 压缩机；
31 汽轮机；
90 EGR通道；
91 EGR阀；
92 EGR冷却器。

Claims (4)

1.一种异常诊断装置，其被用于排气净化装置中，所述排气净化装置被配置在内燃机的排气通道中并包含选择还原型催化剂,
所述内燃机具备：
供给装置，其向所述排气净化装置供给作为氨或氨的前驱体的添加剂；
废气再循环装置，其使排气的一部分从与所述供给装置添加添加剂的供给位置相比靠下游的排气通道向进气通道回流,
所述异常诊断装置的特征在于，
具备电子控制单元，
所述电子控制单元被构成为，
i)取得向所述排气净化装置流入的NOX量、即NOX流入量，
ii)在排气并未通过所述废气再循环装置而被回流的情况下，将所取得的NOX流入量作为参数而对所述排气净化装置的异常进行诊断，
iii)在通过所述废气再循环装置而使排气的一部分被回流的情况下，在与排气一起被回流的添加剂的量超过上限值时，禁止所述排气净化装置的异常诊断。
2.如权利要求1所述的异常诊断装置，其中，
所述电子控制单元被构成为，利用表示所述内燃机的运转状态的参数而对NOX流入量进行运算。
3.如权利要求1所述的异常诊断装置，其中，
所述电子控制单元被构成为，利用被配置在与所述排气净化装置相比靠上流的排气通道中的NOX传感器而取得NOX流入量。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的异常诊断装置，其中，
所述电子控制单元被构成为，
i)将从所述排气净化装置流出的添加剂的量、和通过所述废气再循环装置而被回流的排气的量相对于从所述排气净化装置流出的排气的量的比例作为参数，而对与排气一起被回流的添加剂的量进行运算，
ii)在该运算结果大于上限值的情况下，禁止所述排气净化装置的异常诊断。
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