WO2013175572A1 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013175572A1
WO2013175572A1 PCT/JP2012/063050 JP2012063050W WO2013175572A1 WO 2013175572 A1 WO2013175572 A1 WO 2013175572A1 JP 2012063050 W JP2012063050 W JP 2012063050W WO 2013175572 A1 WO2013175572 A1 WO 2013175572A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
amount
nox catalyst
sensor
failure
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/063050
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一哉 高岡
徹 木所
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
Priority to GB1422171.7A priority Critical patent/GB2517376B/en
Priority to DE112012006410.0T priority patent/DE112012006410B4/de
Priority to IN10230DEN2014 priority patent/IN2014DN10230A/en
Priority to PCT/JP2012/063050 priority patent/WO2013175572A1/ja
Priority to CN201280073351.4A priority patent/CN104334844B/zh
Priority to MYPI2014003238A priority patent/MY178101A/en
Priority to KR1020147033888A priority patent/KR101643494B1/ko
Priority to US14/402,830 priority patent/US9550149B2/en
Priority to JP2014516554A priority patent/JP6240068B2/ja
Priority to RU2014148067/06A priority patent/RU2594090C9/ru
Priority to BR112014029076A priority patent/BR112014029076A2/pt
Priority to AU2012380501A priority patent/AU2012380501B2/en
Publication of WO2013175572A1 publication Critical patent/WO2013175572A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/04—Filtering activity of particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/05—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/07—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas flow rate or velocity meter or sensor, intake flow meters only when exclusively used to determine exhaust gas parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 a selective reduction type NOx catalyst (hereinafter also simply referred to as “NOx catalyst”), downstream of a filter that collects particulate matter (hereinafter also referred to as “PM”) in exhaust gas, And providing a PM sensor.
  • NOx catalyst selective reduction type NOx catalyst
  • PM particulate matter
  • Patent Document 2 describes that the catalytic action is deteriorated when PM contained in exhaust gas accumulates on the catalyst.
  • Patent Document 3 describes that when it is determined that the catalyst is poisoned, the determination of the degree of deterioration of the catalyst is prohibited, or the output of the determination result of the degree of deterioration of the catalyst is prohibited. Yes.
  • Patent Document 4 describes that HC, SOF, PM or the like adheres to the exhaust gas purification catalyst and the purification function is reduced (poisoned).
  • a liquid such as condensed water generally has a higher conductivity than that of PM mainly composed of carbon, and therefore, the capacitance when condensed water adheres to the electrode portion of the PM sensor. It is described that the amount of change is sufficiently larger than the amount of change in capacitance when PM adheres to the electrode part of the PM sensor.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to suppress a decrease in detection accuracy of the PM sensor.
  • an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprises: A selective reduction type NOx catalyst for reducing NOx by a reducing agent provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and supplied; A supply device for supplying urea to the selective reduction type NOx catalyst from the upstream side of the selective reduction type NOx catalyst; A PM sensor for detecting the amount of particulate matter in the exhaust gas downstream of the selective reduction NOx catalyst; In an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising: A limiting unit is provided that limits the supply of urea from the supply device when the amount of particulate matter adhering to the selective reduction NOx catalyst is equal to or greater than a threshold value.
  • the urea supplied from the supply device to the NOx catalyst is hydrolyzed in the NOx catalyst to become ammonia.
  • This ammonia is used as a reducing agent in the NOx catalyst. That is, NOx is reduced by the presence of ammonia.
  • the amount of particulate matter (PM) adhering to the selective reduction type NOx catalyst is based on, for example, the amount of PM discharged from the internal combustion engine or the amount of PM detected by the sensor upstream of the NOx catalyst. Can be estimated or detected.
  • the restriction unit restricts the supply of urea when urea passes through the NOx catalyst. That is, the supply of urea is limited when the amount of particulate matter adhering to the NOx catalyst is equal to or greater than a threshold value. Note that limiting the supply of urea can include prohibiting (stopping) the supply of urea and reducing the supply amount of urea.
  • the threshold is the amount of PM that prevents the hydrolysis of urea in the NOx catalyst.
  • This threshold value may be the amount of PM adhering to the NOx catalyst when the amount of urea passing through the NOx catalyst exceeds the allowable range.
  • a removal unit is provided for removing PM adhering to the selective reduction NOx catalyst when the amount of particulate matter adhering to the selective reduction NOx catalyst is equal to or greater than a threshold value. Can do.
  • PM adhering to the NOx catalyst can be removed, for example, by increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst or heating the NOx catalyst. And by removing PM from the NOx catalyst, hydrolysis of urea is promoted, so that urea can be prevented from adhering to the PM sensor.
  • a filter provided in an exhaust passage upstream of the selective reduction type NOx catalyst for collecting particulate matter in the exhaust, When the amount of particulate matter adhering to the selective reduction type NOx catalyst is equal to or greater than a threshold value, when performing the filter failure determination, a prohibition unit that prohibits the use of the detection value of the PM sensor; Can be provided.
  • the filter failure determination can include determining whether or not the filter has failed, or determining the degree of filter failure.
  • the filter failure determination may be performed by another method without using the detection value of the PM sensor.
  • a filter is provided in the exhaust passage upstream of the selective reduction NOx catalyst and collects particulate matter in the exhaust,
  • the case where the integrated value of the amount of the particulate matter passing through the filter is not less than a predetermined value may be the case where the amount of the particulate matter adhering to the selective reduction type NOx catalyst is not less than a threshold value.
  • the predetermined value here is a value that prevents hydrolysis of urea in the NOx catalyst.
  • This predetermined value may be a value when the amount of urea passing through the NOx catalyst exceeds the allowable range.
  • the amount of PM passing through the filter may be obtained based on the assumed degree of filter failure.
  • the case where the detection value of the PM sensor deviates from a normal range by a predetermined value or more is a case where the amount of particulate matter adhering to the selective reduction type NOx catalyst is a threshold value or more. There may be.
  • the detection value of the PM sensor changes according to the amount of PM discharged from the internal combustion engine.
  • the amount of PM discharged from the internal combustion engine is determined according to the operating state of the internal combustion engine.
  • the detection value of the PM sensor also changes depending on the amount of PM that passes through the filter. At this time, if the PM sensor is normal, the detection value of the PM sensor falls within a predetermined range. This predetermined range is a normal range.
  • the detection value of the PM sensor changes due to the influence of the urea. For this reason, the detection value of the PM sensor deviates from the normal range.
  • urea has adhered to the PM sensor. That is, it can be considered that the PM amount adhering to the NOx catalyst is equal to or greater than the threshold value.
  • the predetermined value here is the lower limit of the absolute value of the difference between the range in which the detection value of the PM sensor is normal and the detection value of the PM sensor when urea is attached to the PM sensor. Also good.
  • the limiting unit can estimate the amount of particulate matter passing through the filter, assuming that the degree of failure of the filter is a predetermined value.
  • the degree of failure of the filter is a predetermined value
  • the degree of failure of the filter may be the degree of decrease in the PM collection rate or the cracking rate of the filter.
  • the degree of filter failure may be the ratio of the amount of PM flowing out from the filter to the amount of PM flowing into the filter in a predetermined operating state.
  • the predetermined value for the degree of filter failure may be any value, but may be as follows.
  • a differential pressure sensor that detects a difference between a pressure in the exhaust passage upstream of the filter and a pressure in the exhaust passage downstream of the filter.
  • the predetermined value of the degree of failure of the filter may be a minimum degree of failure that can be determined by the differential pressure sensor as a failure of the filter.
  • the predetermined value of the degree of failure of the filter is too small, the PM estimated to be attached to the NOx catalyst when the degree of failure of the filter is larger than expected, for example, when the filter is removed.
  • the amount of PM actually attached to the NOx catalyst is larger than the amount. For this reason, an abnormality occurs in the PM sensor before the urea supply is prohibited.
  • the predetermined value of the degree of failure of the filter is increased too much, the urea supply is frequently prohibited, so that the NOx purification rate may decrease. In addition, the number of times that the filter failure determination is performed may be reduced.
  • the filter failure can be determined by the differential pressure sensor only when the degree of filter failure is relatively large.
  • the degree of failure of the filter is relatively large, the amount of urea adhering to the PM sensor is large, so the detection accuracy of the PM sensor decreases.
  • the predetermined value of the degree of failure of the filter is the minimum degree of failure that can be determined by the differential pressure sensor as a filter failure, it is possible to suppress frequent restriction of urea supply. it can.
  • the degree of filter failure is large, such as when the filter is removed, the filter failure can be determined using the differential pressure sensor.
  • the filter failure determination is performed based on the detection value of the differential pressure sensor.
  • the failure of the filter can be determined based on the detection value of the PM sensor.
  • the filter failure determination can be performed by the differential pressure sensor, so that it is possible to suppress the deterioration of the filter failure determination accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to Embodiments 1 and 2.
  • FIG. It is a schematic block diagram of PM sensor. It is the time chart which showed transition of the detection value of PM sensor with the case where a filter is normal, and when it has failed. It is the time chart which showed transition with the case where the detection value of PM sensor is normal, and the case where it is abnormal. It is the figure which showed the relationship between the travel time of the vehicle in which an internal combustion engine is mounted, and the integrated value of PM amount (passing PM amount) passing through a filter.
  • 3 is a flowchart illustrating a flow of filter failure determination according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of filter failure determination according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 may be a gasoline engine or a diesel engine.
  • An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the internal combustion engine 1.
  • An air flow meter 11 that detects the amount of intake air flowing through the intake passage 2 is provided in the intake passage 2.
  • an oxidation catalyst 4 a filter 5, an injection valve 6, and a selective reduction type NOx catalyst 7 (hereinafter referred to as NOx catalyst 7) are provided in order from the upstream side in the exhaust flow direction.
  • the oxidation catalyst 4 may be any catalyst having oxidation ability, and may be, for example, a three-way catalyst.
  • the oxidation catalyst 4 may be carried on the filter 5.
  • the filter 5 collects PM in the exhaust.
  • the filter 5 may carry a catalyst. As PM is collected by the filter 5, PM gradually accumulates on the filter 5. Then, by executing a so-called filter regeneration process for forcibly increasing the temperature of the filter 5, the PM deposited on the filter 5 can be oxidized and removed.
  • the temperature of the filter 5 can be raised by supplying HC to the oxidation catalyst 4.
  • the temperature of the filter 5 may be raised by discharging hot gas from the internal combustion engine 1.
  • the injection valve 6 injects urea water.
  • the urea water injected from the injection valve 6 is hydrolyzed in the NOx catalyst 7 to become ammonia (NH 3 ), and part or all of the urea water is adsorbed on the NOx catalyst 7.
  • This ammonia is used as a reducing agent in the NOx catalyst 7.
  • the injection valve 6 corresponds to the supply device in the present invention. Instead of injecting urea water, a device that supplies solid urea can also be used.
  • NOx catalyst 7 reduces NOx in the exhaust when a reducing agent is present. Therefore, if ammonia is adsorbed on the NOx catalyst 7 in advance, the NOx can be reduced with ammonia in the NOx catalyst 7.
  • a first exhaust temperature sensor 12 for detecting the exhaust temperature is provided in the exhaust passage 3 upstream of the oxidation catalyst 4.
  • a second exhaust temperature sensor 13 for detecting the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust passage 3 downstream of the oxidation catalyst 4 and upstream of the filter 5.
  • the exhaust passage 3 downstream of the filter 5 and upstream of the injection valve 6 is provided with a third exhaust temperature sensor 14 for detecting the temperature of the exhaust and a first NOx sensor 15 for detecting the NOx concentration in the exhaust. Yes.
  • a second NOx sensor 16 for detecting the NOx concentration in the exhaust and a PM sensor 17 for detecting the PM amount in the exhaust are provided in the exhaust passage 3 downstream of the NOx catalyst 7.
  • the exhaust passage 3 has a pressure in the exhaust passage 3 downstream from the oxidation catalyst 4 and upstream from the filter 5, and a pressure in the exhaust passage 3 downstream from the filter 5 and upstream from the NOx catalyst 7. And a differential pressure sensor 20 for detecting the difference between the two.
  • the differential pressure sensor 20 can detect a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter 5 (hereinafter also referred to as filter differential pressure). Note that all of these sensors are not essential, and can be provided as necessary.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1.
  • the ECU 10 controls the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request.
  • the ECU 10 outputs an electrical signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal to detect an engine load, and an accelerator opening sensor 18 that detects an engine load, and a crank position sensor 19 that detects an engine speed are electrically wired.
  • the output signals of these sensors are input to the ECU 10.
  • the injection valve 6 is connected to the ECU 10 via electric wiring, and the injection valve 6 is controlled by the ECU 10.
  • the ECU 10 performs the regeneration process of the filter.
  • the filter regeneration process may be performed when the travel distance of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted becomes equal to or greater than a predetermined distance. In addition, the filter regeneration process may be performed every specified period.
  • the ECU 10 determines a failure of the filter 5 based on the PM amount detected by the PM sensor 17.
  • the PM sensor 17 determines a failure of the filter 5 based on the PM amount detected by the PM sensor 17.
  • a failure such as breakage of the filter 5 occurs, the amount of PM passing through the filter 5 increases. If this increase in PM amount is detected by the PM sensor 17, the failure of the filter 5 can be determined.
  • the failure determination of the filter 5 is based on the integrated value of the PM amount calculated during the predetermined period calculated based on the detection value of the PM sensor 17 and the PM during the predetermined period when the filter 5 is assumed to be in the predetermined state. This is done by comparing the integrated value of the quantity.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the PM sensor 17.
  • the PM sensor 17 is a sensor that outputs an electrical signal corresponding to the amount of PM deposited on itself.
  • the PM sensor 17 includes a pair of electrodes 171 and an insulator 172 provided between the pair of electrodes 171.
  • the electrical resistance between the pair of electrodes 171 changes. Since this change in electrical resistance has a correlation with the amount of PM in the exhaust, the amount of PM in the exhaust can be detected based on the change in the electrical resistance.
  • This amount of PM may be the mass of PM per unit time, or may be the mass of PM in a predetermined time.
  • the configuration of the PM sensor 17 is not limited to that shown in FIG. That is, any PM sensor may be used as long as it detects PM and changes in the detection value due to the influence of urea.
  • the PM sensor 17 is provided on the downstream side of the filter 5. Therefore, PM that has passed through the filter 5 adheres to the PM sensor 17 without being collected by the filter 5. Therefore, the PM accumulation amount in the PM sensor 17 is an amount corresponding to the integrated value of the PM amount that has passed through the filter 5.
  • FIG. 3 is a time chart showing the transition of the detection value of the PM sensor 17 when the filter 5 is normal and when it is malfunctioning.
  • PM accumulates early on the PM sensor 17, so that the time point E at which the detection value starts increasing is earlier than that of the normal filter 5. For this reason, for example, if the detected value when the predetermined time F has elapsed since the start of the internal combustion engine 1 is equal to or greater than the threshold value, it can be determined that the filter 5 has failed.
  • the predetermined time F is a time when the detection value of the PM sensor 17 does not increase if the filter 5 is normal, and the detection value of the PM sensor 17 increases if the filter 5 is faulty. is there.
  • This predetermined time F is obtained by experiments or the like.
  • the threshold value is obtained in advance by experiments or the like as the lower limit value of the detection value of the PM sensor 17 when the filter 5 is out of order.
  • the PM sensor 17 is provided downstream of the filter 5 and upstream of the NOx catalyst 7.
  • the distance from the filter 5 to the PM sensor 17 is shortened.
  • PM that has passed through the cracked portion of the filter 5 reaches the periphery of the PM sensor 17 without being dispersed in the exhaust gas.
  • PM hardly adheres to the PM sensor 17, so PM may not be detected, and the accuracy of failure determination may be reduced.
  • the reducing agent (urea) injected from the injection valve 6 may adhere to the PM sensor 17. If the reducing agent adheres to the PM sensor 17, the detection value of the PM sensor 17 may change.
  • the hydrolysis of urea is prevented by the PM. Then, urea that is not hydrolyzed flows out of the NOx catalyst 7 without reacting with the NOx catalyst 7. That is, when PM covers the NOx catalyst 7, urea passes through the NOx catalyst 7. When this urea adheres to the PM sensor 17, the detection value of the PM sensor 17 changes.
  • FIG. 4 is a time chart showing the transition between when the detection value of the PM sensor 17 is normal and when it is abnormal.
  • the case where the detection value is abnormal is a case where the detection value is changed due to a reducing agent adhering to the PM sensor 17.
  • the normal detection value increases with time. That is, the detected value increases in accordance with the amount of PM attached to the PM sensor 17.
  • an abnormal detection value may decrease as well as increase in the detection value.
  • abnormal detection values may take time to increase.
  • urea adheres to the PM sensor 17 and accumulates a predetermined amount or more the detection value of the PM sensor 17 increases as in the case where PM accumulates.
  • the amount of urea deposited decreases, and the detection value of the PM sensor 17 decreases. This is a phenomenon that does not occur when only PM is deposited on the PM sensor 17.
  • the amount of PM adhering to the NOx catalyst 7 (hereinafter also referred to as PM accumulation amount) is estimated or detected, and when this PM accumulation amount exceeds a threshold value, the NOx catalyst 7 It is considered that urea passes through the NOx catalyst 7 due to PM adhering to the catalyst.
  • the PM accumulation amount has a correlation with an integrated value of the PM amount passing through the filter 5 (also referred to as “passing PM amount”). For this reason, when the passing-through PM amount is estimated or detected, and the integrated value of the passing-through PM amount is equal to or greater than a predetermined value, it is considered that the PM accumulation amount is equal to or greater than the threshold value.
  • the amount of PM adhering to the NOx catalyst 7 is considered to be equal to or greater than a threshold value. Also good.
  • the normal range may be obtained from the amount of PM discharged from the internal combustion engine 1.
  • the predetermined value here is the lower limit of the absolute value of the difference between the range in which the detection value of the PM sensor 17 is normal and the detection value of the PM sensor 17 when urea is attached to the PM sensor 17. It is good. Further, as shown in FIG. 4, when urea adheres to the PM sensor 17, the detection value of the PM sensor 17 can decrease. Therefore, when the detection value of the PM sensor 17 decreases, it may be considered that the detection value of the PM sensor 17 deviates from a normal range by a predetermined value or more.
  • the urea water injection from the injection valve 6 is limited. At the same time, failure determination of the filter 5 may be prohibited. Further, use of the detection value of the PM sensor 17 may be prohibited. In addition, restricting the injection of urea water from the injection valve 6 can include prohibiting the injection of urea water or reducing the injection amount of urea water.
  • the amount of reducing agent adsorbed by the NOx catalyst 7 when the PM accumulation amount is equal to or greater than the threshold is an amount capable of purifying NOx, the urea water injection from the injection valve 6 is prohibited, while the NOx If the amount is less than the amount that can be purified, the failure determination of the filter 5 may be prohibited while permitting the injection of urea water from the injection valve 6.
  • the PM accumulation amount increases according to the integrated value of the passing-through PM amount. For this reason, when the accumulated value of the passing-through PM amount reaches a predetermined value, the PM accumulation amount exceeds the allowable range.
  • the allowable range of this PM accumulation amount is determined so that the amount of urea passing through the NOx catalyst 7 falls within the allowable range. Then, the integrated value of the passing PM amount is estimated as follows.
  • the passing-through PM amount when it is assumed that a failure such as a crack has occurred in the filter 5 is estimated.
  • the passing PM amount is obtained by multiplying the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 obtained from the operating state of the internal combustion engine 1 by a predetermined value.
  • the predetermined value here is a ratio of the PM amount flowing out from the filter 5 to the PM amount flowing into the filter 5 when a failure has occurred in the filter 5, and is hereinafter referred to as a “pass-through rate”.
  • the pass-through rate varies depending on the size of the crack of the filter 5 or the degree of the crack (hereinafter also referred to as the crack rate).
  • the crack rate is a value representing the degree of failure of the filter 5 and can be determined based on, for example, PM collection efficiency. For example, the crack rate is 0% when it is new, and the crack rate is 100% when PM cannot be collected at all. Further, when the filter 5 is removed, the cracking rate may be 100%.
  • the PM amount is set on the assumption that the filter 5 has a predetermined cracking rate.
  • the passing PM amount is obtained by multiplying the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 by the passing rate. Since the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 has a correlation with the engine speed and the fuel injection amount, these relationships are obtained by experiments and mapped beforehand. Then, the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 is calculated using this map, the engine speed and the fuel injection amount.
  • the pass-through rate varies depending on the filter differential pressure or the amount of exhaust gas flowing into the filter 5, the relationship between the pass-through rate and the filter differential pressure, or the pass-through rate and the amount of exhaust gas flowing into the filter 5.
  • the relationship is obtained in advance by experiments or the like and is mapped and stored in the ECU 10. For example, when the cracking rate of the filter 5 is large to some extent, the passing-through rate increases as the filter differential pressure increases.
  • the amount of exhaust can be obtained based on the intake air amount of the internal combustion engine 1 and the fuel supply amount to the internal combustion engine 1. Then, by calculating and adding the passing PM amount every predetermined time, an integrated value of the passing PM amount can be obtained.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the travel time of the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted and the integrated value of the PM amount passing through the filter 5 (passing PM amount).
  • the travel time of the vehicle may be the travel distance of the vehicle.
  • the integrated value of the passing PM amount is correlated with the PM amount adhering to the NOx catalyst 7. This relationship can be obtained in advance by experiments or the like.
  • the accumulated value of the passing PM amount becomes equal to or greater than a predetermined value
  • the amount of PM adhering to the NOx catalyst 7 becomes equal to or greater than the threshold value, so that the process of removing the PM adhering to the NOx catalyst 7 is performed.
  • PM may be removed by attaching a heater to the NOx catalyst 7 and increasing the temperature of the NOx catalyst 7. Further, similarly to the regeneration process of the filter 5, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 7 may be increased. Further, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 7 may be increased by performing the regeneration process of the filter 5. Thus, when the PM adhering to the NOx catalyst 7 is removed, the integrated value of the passing-through PM amount decreases and becomes zero.
  • the ECU 10 that performs the process of removing PM from the NOx catalyst 7 corresponds to the removing unit in the present invention.
  • the urea supply amount is limited. Further, the failure determination of the filter 5 is prohibited, or the use of the detection value of the PM sensor 17 is prohibited.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a flow of failure determination of the filter 5 according to the present embodiment. This routine is executed every predetermined time by the ECU 10.
  • step S101 it is determined whether or not the regeneration process of the filter 5 has been performed.
  • PM adhering to the NOx catalyst 7 and urea adhering to the PM sensor 17 are removed. That is, the integrated value of the passing-through PM amount becomes zero. Such a state is a precondition.
  • step S101 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, the precondition is not satisfied, and this routine is terminated.
  • step S102 the passing-through PM amount is integrated.
  • the passing-through PM amount is obtained as a value having a correlation with the PM amount adhering to the NOx catalyst 7 (PM accumulation amount).
  • the passing PM amount is obtained by multiplying the PM amount discharged from the internal combustion engine 1 by the passing rate. Then, by calculating and adding the passing PM amount every predetermined time, an integrated value of the passing PM amount is obtained.
  • the process of step S102 proceeds to step S103.
  • step S103 it is determined whether or not the integrated value of the passing-through PM amount is less than a predetermined value.
  • This predetermined value is obtained in advance by experiments or the like as the lower limit value of the integrated value of the passing-through PM amount that prevents the hydrolysis of urea in the NOx catalyst 7. That is, in this step, it is determined whether or not urea is normally hydrolyzed in the NOx catalyst 7. If an affirmative determination is made in step S103, the process proceeds to step S104. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step S105.
  • step S104 the failure determination of the filter 5 is performed using the PM sensor 17. At this time, the supply of urea is permitted. When the process of step S104 is completed, this routine is terminated.
  • step S105 a process of removing PM adhering to the NOx catalyst 7 is performed. For example, by supplying HC to the oxidation catalyst 4, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 7 is raised to oxidize PM. At this time, failure detection of the filter 5 is prohibited, and the supply of urea from the injection valve 6 is restricted.
  • the process of step S105 is completed, the process returns to step S102.
  • the ECU 10 that processes step S105 corresponds to a restriction unit or a prohibition unit in the present invention.
  • the supply of urea is limited, or the failure determination of the filter 5 is performed. Or the use of the detection value of the PM sensor 17 can be prohibited. Thereby, it can suppress that the detection accuracy of PM sensor 17 falls, or it can control that an incorrect judgment is made in failure judgment of filter 5. That is, it can suppress that the accuracy of the failure determination of the filter 5 falls.
  • the present embodiment can be applied even when the filter 5 is not provided.
  • the passing PM amount may be considered to be the same as the PM amount discharged from the internal combustion engine 1. Moreover, it is good also considering a penetration rate and a crack rate as 100%.
  • Example 2 In the present embodiment, the method for setting the pass-through rate is different from that in the first embodiment. Further, the differential pressure sensor 20 is used in combination when determining the failure of the filter 5. Since other devices are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the degree of failure (cracking rate) of the filter 5 is the minimum degree of failure (cracking rate) that can be determined by the differential pressure sensor 20 that the filter 5 has failed. Then, the pass-through rate or the pass-through PM amount is set. Note that the differential pressure sensor 20 cannot detect a crack in the filter 5 because the change in the differential pressure is small when the crack rate is small. Also, if the passing rate is set on the assumption that the filter 5 has a boundary whether or not the cracking rate exceeds the allowable range, when the filter 5 is removed by the user, a large amount of PM is transferred to the NOx catalyst 7 and PM. When the sensor 17 is reached, the actual pass-through rate is higher than the estimated pass-through rate. Therefore, an abnormality occurs in the detected value of the PM sensor 17 before the failure determination of the filter 5 is prohibited. For this reason, there is a possibility that the accuracy of the failure determination of the filter 5 is lowered.
  • the passing-through rate is set in consideration of removal of the filter 5 or the like, the estimated passing-through PM amount increases. Therefore, since the integrated value of the estimated passing-through PM amount frequently reaches a predetermined value, supply of urea Is often restricted. That is, as shown in FIG. 5, when the integrated value of the passing-through PM amount is larger than a predetermined value, and when the process of removing PM from the NOx catalyst 7 is being performed, the urea supply restriction is performed. The Then, if the accumulated value of the passing-through PM amount frequently exceeds a predetermined value, the opportunity for determining the failure of the filter 5 also decreases.
  • the failure degree (cracking rate) of the filter 5 is the minimum failure degree (cracking rate) that can be determined by the differential pressure sensor 20 that the filter 5 has failed. Assuming that the passing-through rate and the passing-through PM amount are estimated. The pass-through rate and the pass-through PM amount can be obtained based on the map in the same manner as in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the degree of failure (breaking rate) of the filter 5 and the integrated value of the passing PM amount when the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted travels for a predetermined time.
  • the cracking rate of the filter 5 indicated by A is a regulation value or an upper limit value of an allowable range. That is, when the actual cracking rate is larger than the cracking rate of the filter 5 indicated by A, it is necessary to determine that the filter 5 has failed.
  • the cracking rate of the filter 5 indicated by B is a lower limit value of the cracking rate that can be determined by the differential pressure sensor 20 that the filter 5 has failed.
  • the failure determination of the filter 5 is performed using the detection value of the PM sensor 17.
  • the cracking rate of the filter 5 is equal to or greater than B
  • the integrated value of the actual passing PM amount becomes larger than the estimated passing PM amount integrated value, so that the detection value of the PM sensor 17 may become abnormal. There is.
  • the failure determination of the filter 5 is performed using the differential pressure sensor 20 instead of the PM sensor 17, the accuracy of the failure determination can be improved.
  • the passing-through PM amount is estimated to be small compared with the case where the passing-through rate is set in consideration of the removal of the filter 5 or the like, it is possible to suppress the frequent supply of urea. Moreover, it can suppress that the failure determination of the filter 5 is frequently prohibited. Further, it is possible to suppress the occurrence of an abnormality in the detection value of the PM sensor 17 due to a large amount of urea adhering to the PM sensor 17. Further, even if a crack larger than expected such as removal of the filter 5 occurs, the failure of the filter 5 can be determined by the differential pressure sensor 20.
  • the passing rate is set. Even when the passing rate is actually larger, the failure of the filter 5 can be determined using the differential pressure sensor 20. That is, when the cracking rate of the filter 5 is so large that a failure can be determined by the differential pressure sensor 20, the actual passing-through PM amount is larger than the estimated passing-through PM amount. Will deposit more PM than expected. For this reason, urea passes through the NOx catalyst 7 and adheres to the PM sensor 17, and the detection accuracy of the PM sensor 17 decreases. Even in such a case, the failure of the filter 5 can be determined by the differential pressure sensor 20 because the crack rate is large.
  • the actual passing-through PM amount is larger than the estimated passing-through PM amount. Becomes smaller. For this reason, the integrated value of the actual passing PM amount reaches the predetermined value after the estimated integrated value of the passing PM amount reaches the predetermined value. Then, when the accumulated value of the passing-through PM amount reaches a predetermined value, processing for removing the PM adhering to the NOx catalyst 7 is performed, so that the accumulated value of the passing-through PM amount reaches the predetermined value. Before, PM adhering to the NOx catalyst 7 is removed.
  • the estimated passing-through PM amount integrated value is greater than or equal to a predetermined value
  • urea supply is restricted, so that urea does not pass through the NOx catalyst 7, and urea adheres to the PM sensor 17. Can be suppressed. Thereby, the accuracy of the failure determination of the filter 5 can be improved.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a flow for determining the failure of the filter 5 according to the present embodiment. This routine is executed every predetermined time by the ECU 10. In addition, about the step in which the same process as the flow shown in FIG. 6 is made, the same code
  • step S ⁇ b> 201 failure determination of the filter 5 is performed using the differential pressure sensor 20. That is, in this step, failure determination of the filter 5 is performed using the differential pressure sensor 20.
  • step S ⁇ b> 201 failure determination of the filter 5 is performed using the differential pressure sensor 20.
  • the differential pressure sensor 20 when the differential pressure sensor 20 is used, a failure cannot be detected unless the crack rate of the filter 5 is relatively large. Therefore, in this step, it is determined whether or not a relatively large crack has occurred in the filter 5. Further, in this step, it is determined that the filter 5 has failed even when the filter 5 is removed.
  • step S202 it is determined whether or not the filter 5 is normal. That is, in step S201, it is determined whether or not it has been concluded that the filter 5 is normal. When the crack rate of the filter 5 is relatively small, it is determined in step S201 that the filter 5 is normal. Therefore, the failure determination of the filter 5 is performed using the detection value of the PM sensor 17 in the following steps. Is implemented. If an affirmative determination is made in step S202, the process proceeds to step S102. On the other hand, if a negative determination is made, it is determined that the filter 5 has failed, and thus this routine is terminated.
  • step S203 the failure determination of the filter 5 using the PM sensor 17 is prohibited. Note that the use of the detection value of the PM sensor 17 may be prohibited. Further, the supply of urea from the injection valve 6 is limited. At this time, since the failure determination of the filter 5 by the differential pressure sensor 20 is performed in Step S201 and Step S202, even if the filter 5 has a failure, the cracking rate is small. For this reason, if PM is removed from the NOx catalyst 7, urea can be supplied, or the failure determination of the filter 5 can be performed by the PM sensor 17.
  • step S105 the ECU 10 that processes step S203 corresponds to the limiting unit or the prohibiting unit in the present invention.
  • the degree of failure (cracking rate) of the filter 5 is the minimum degree of failure (cracking rate) that can be determined by the differential pressure sensor 20 that the filter 5 has failed.
  • the pass-through rate it is possible to suppress the urea supply from being frequently restricted, or to prevent the failure determination of the filter 5 from being frequently prohibited.
  • the failure determination of the filter 5 is implemented in the state in which abnormality has arisen in PM sensor 17.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

　ＰＭセンサ（１７）の検出精度の低下を抑制する。このため、内燃機関（１）の排気通路（３）に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒（７）と、ＮＯｘ触媒（７）よりも上流側から該ＮＯｘ触媒（７）へ尿素を供給する供給装置（６）と、ＮＯｘ触媒（７）よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサ（１７）と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒（７）に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合に、供給装置（６）からの尿素の供給を制限する制限部（１０）を備える。

Description

内燃機関の排気浄化装置
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
　特許文献１には、排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」ともいう。）を捕集するフィルタの下流側に、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）、及び、ＰＭセンサを備えることが記載されている。
　また、特許文献２には、排気中に含まれるＰＭが触媒に堆積することにより、触媒作用が劣化することが記載されている。
　特許文献３には、触媒が被毒した状態であると判定した場合には、触媒の劣化度合いの判定を禁止するか、又は触媒の劣化度合いの判定結果の出力を禁止することが記載されている。
　特許文献４には、排気浄化用触媒にＨＣ，ＳＯＦ，ＰＭ等が付着して浄化機能が低下（被毒）することが記載されている。
　特許文献５には、凝縮水などの液体は、一般的に、炭素を主成分とするＰＭに比べて導電率が高いため、凝縮水がＰＭセンサの電極部に付着した際における静電容量の変化量は、ＰＭがＰＭセンサの電極部に付着した際における静電容量の変化量よりも十分に大きいことが記載されている。
　ところで、ＮＯｘ触媒よりも上流側にフィルタを備えていたとしても、フィルタを通り抜けるＰＭが存在するため、ＮＯｘ触媒にＰＭが付着することがある。例えば、フィルタに亀裂が生じた場合には、ＮＯｘ触媒に多くのＰＭが付着する。そして、ＮＯｘ触媒に付着したＰＭが該ＮＯｘ触媒の表面を覆うと、尿素の加水分解が妨げられるため、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘの浄化に利用されないまま、尿素がＮＯｘ触媒をすり抜けてしまう。この尿素が、ＰＭセンサに付着すると、該ＰＭセンサの出力値に影響を与えて、ＰＭの検出精度が低下する虞がある。また、ＰＭセンサの素子を保護するカバーが備えられている場合には、該カバーに還元剤が付着すると、素子にＰＭが到達し難くなるため、ＰＭの検出精度が低下する虞がある。ここで、ＰＭセンサを用いればフィルタの故障を判定することができるが、ＰＭセンサに尿素が付着すると、フィルタの故障を判定することが困難となる。
特開２０１０－２２９９５７号公報 特開２００２－１３６８４２号公報 特開２０１０－２４８９５２号公報 特開２０００－００８８４０号公報 特開２０１０－２７５９１７号公報
　本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することにある。
　上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
　内燃機関の排気通路に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側から該選択還元型ＮＯｘ触媒へ尿素を供給する供給装置と、
　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
　を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
　前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合に、前記供給装置からの尿素の供給を制限する制限部を備える。
　供給装置からＮＯｘ触媒へ供給される尿素は、該ＮＯｘ触媒において加水分解されてアンモニアとなる。そして、このアンモニアがＮＯｘ触媒において還元剤として利用される。すなわち、アンモニアが存在することでＮＯｘが還元される。また、選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質（ＰＭ）の量は、例えば内燃機関から排出されるＰＭ量、または、ＮＯｘ触媒よりも上流側でセンサにより検出されるＰＭ量に基づいて、推定または検出することができる。
　ここで、供給装置から尿素を供給したときに、ＮＯｘ触媒に多くのＰＭが付着していると、該ＰＭにより尿素の加水分解が妨げられる。そして、加水分解が行われなかった尿素は、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘを還元させることなくＮＯｘ触媒の下流へと流出する。このようにして尿素がＮＯｘ触媒を通り抜けて、ＰＭセンサに付着することがある。ＰＭセンサに尿素が付着すると、該ＰＭセンサの出力値が変化してしまい、ＰＭを正確に検出することが困難となる。これに対し制限部は、尿素がＮＯｘ触媒を通り抜ける状態のときに、尿素の供給を制限する。すなわち、ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合に、尿素の供給を制限する。なお、尿素の供給を制限することには、尿素の供給を禁止（停止）すること、および、尿素の供給量を減少することを含むことができる。
　このように、尿素の供給を制限することで、ＮＯｘ触媒を通り抜ける尿素の量を減少させることができるので、ＰＭセンサに尿素が付着することを抑制できる。これにより、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制することができる。
　なお、前記閾値は、ＮＯｘ触媒において尿素の加水分解が妨げられるＰＭ量である。この閾値は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける尿素の量が許容範囲を超えるときの該ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭ量としてもよい。
　また、本発明においては、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭを除去する除去部を備えることができる。
　ここで、ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭは、例えば該ＮＯｘ触媒へ流入する排気の温度を高くしたり、または、該ＮＯｘ触媒を加熱したりすることで、除去することができる。そして、ＮＯｘ触媒からＰＭを除去することで、尿素の加水分解が促進されるので、ＰＭセンサに尿素が付着することを抑制できる。
　また、本発明においては、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
　前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合において、前記フィルタの故障判定を行うときには、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する禁止部と、
　を備えることができる。
　ここで、ＰＭセンサの検出値を用いれば、フィルタの故障判定を行うことができる。すなわち、ＰＭセンサで検出されるＰＭは、フィルタを通り抜けたＰＭであるので、ＰＭセンサの検出値が大きいほど、フィルタの故障の度合いが高いといえる。例えば、フィルタに亀裂が生じた場合には、該亀裂の開口部の面積が大きいほど、該フィルタを通り抜けるＰＭの量が多くなる。なお、フィルタの故障判定には、フィルタが故障しているか否か判定すること、又は、フィルタの故障の度合いを判定することを含むことができる。
　しかし、ＰＭセンサに尿素が付着している場合には、該尿素によりＰＭセンサの検出値が変化する。このような場合に、ＰＭセンサの検出値を利用してフィルタの故障判定を行うと、判定を誤る虞がある。これに対して、禁止部がＰＭセンサの検出値の使用を禁止するので、フィルタの故障判定において誤りが生じることを抑制できる。なお、ＰＭセンサの検出値を利用せずに、他の方法によりフィルタの故障判定を実施してもよい。
　また、本発明においては、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、
　前記フィルタを通り抜ける粒子状物質の量の積算値が所定値以上となる場合が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合であってもよい。
　ＮＯｘ触媒よりも上流にフィルタが設けられている場合には、該フィルタにおいてＰＭが捕集されるので、該フィルタが正常であれば、ＮＯｘ触媒にＰＭはほとんど付着しない。一方、フィルタに亀裂が生じるなどの故障が発生すると、ＰＭがフィルタを通り抜けるようになるので、ＮＯｘ触媒にＰＭが付着する。そして、フィルタを通り抜けるＰＭ量の積算値と、ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭ量と、には相関関係があるので、フィルタを通り抜けるＰＭ量の積算値に基づいて、ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭ量を推定することができる。したがって、フィルタを通り抜けるＰＭ量の積算値が所定値以上となったときに、ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭ量が閾値以上になると考えることができる。なお、ここでいう所定値は、ＮＯｘ触媒において尿素の加水分解が妨げられる値である。この所定値は、ＮＯｘ触媒を通り抜ける尿素の量が許容範囲を超えるときの値としてもよい。また、フィルタを通り抜けるＰＭ量は、仮定したフィルタの故障の度合いに基づいて求めてもよい。
　また、本発明においては、前記ＰＭセンサの検出値が正常とされる範囲から所定値以上ずれた場合が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合であってもよい。
　ここで、ＰＭセンサの検出値は、内燃機関から排出されるＰＭ量に応じて変化する。そして、内燃機関から排出されるＰＭ量は、内燃機関の運転状態に応じて定まる。また、フィルタが備わる場合には、フィルタを通り抜けるＰＭ量に応じても、ＰＭセンサの検出値が変化する。このときに、ＰＭセンサが正常であれば、該ＰＭセンサの検出値は、所定の範囲内に収まる。この所定の範囲が、正常とされる範囲である。一方、ＰＭセンサに尿素が付着すると、該尿素の影響でＰＭセンサの検出値が変化する。このため、ＰＭセンサの検出値が、正常とされる範囲からずれる。このようなずれが所定値以上であれば、ＰＭセンサに尿素が付着していると考えられる。すなわち、ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭ量が閾値以上の場合であると考えることができる。なお、ここでいう所定値は、ＰＭセンサの検出値の正常とされる範囲と、ＰＭセンサに尿素が付着しているときの該ＰＭセンサの検出値と、の差の絶対値の下限値としてもよい。
　また、本発明においては、前記制限部は、前記フィルタの故障の度合いが所定値になっているものと仮定して、前記フィルタを通り抜ける粒子状物質の量を推定することができる。
　ここで、フィルタの故障の度合いによって、フィルタを通り抜けるＰＭ量が変わるため、ＮＯｘ触媒に付着するＰＭ量も変わる。すなわち、フィルタの故障の度合いと、ＮＯｘ触媒に付着するＰＭ量と、は相関関係にある。このため、フィルタの故障の度合いが所定値となっているものと仮定すれば、ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量を推定することができる。なお、フィルタの故障の度合いは、ＰＭの捕集率の低下の度合い、又は、フィルタの割れ率としてもよい。また、フィルタの故障の度合いは、所定の運転状態における、フィルタに流入するＰＭ量に対する、フィルタから流出するＰＭ量の比としてもよい。フィルタの故障の度合いにおける所定値は、任意の値とすることができるが、以下のようにしてもよい。
　すなわち、本発明においては、前記フィルタよりも上流側の排気通路内の圧力と、前記フィルタよりも下流側の排気通路内の圧力と、の差を検出する差圧センサを備え、
　前記フィルタの故障の度合いの所定値は、前記差圧センサにより前記フィルタが故障していると判定可能である最小の故障の度合いであってもよい。
　ここで、フィルタの故障の度合いの所定値を小さくし過ぎると、例えばフィルタを取り外した場合等、フィルタの故障の度合いが想定よりも大きな場合において、ＮＯｘ触媒に付着していると推定されるＰＭ量よりも、ＮＯｘ触媒に実際に付着しているＰＭ量のほうが多くなる。このため、尿素の供給を禁止する前に、ＰＭセンサに異常が生じてしまう。一方、フィルタの故障の度合いの所定値を大きくし過ぎると、尿素の供給が頻繁に禁止されるので、ＮＯｘの浄化率が低下する虞がある。また、フィルタの故障判定を行う回数が減少する虞もある。
　ところで、フィルタに亀裂が生じていたとしても小さい場合等のように、フィルタの故障の度合いが小さい場合には、差圧センサの検出値はフィルタが正常な場合とほとんど同じになる。このため、差圧センサによりフィルタの故障を判定することができるのは、フィルタの故障の度合いが比較的大きな場合に限られる。一方、フィルタの故障の度合いが比較的大きな場合には、ＰＭセンサに付着する尿素の量が多いために、ＰＭセンサの検出精度が低下する。
　これに対し、フィルタの故障の度合いの所定値を、差圧センサによりフィルタが故障していると判定可能である最小の故障の度合いとすれば、頻繁に尿素の供給が制限されることを抑制できる。一方、フィルタを取り外した場合等、フィルタの故障の度合いが大きな場合には、差圧センサを用いてフィルタの故障判定を行うことができる。
　すなわち、本発明においては、前記フィルタの故障の度合いが所定値以上の場合には、前記差圧センサの検出値に基づいて、前記フィルタの故障判定を行い、
　前記フィルタの故障の度合いが所定値未満の場合には、前記ＰＭセンサの検出値に基づいて、前記フィルタの故障判定を行うことができる。
　このように、ＰＭセンサに異常が生じるような場合であっても、差圧センサによりフィルタの故障判定を行うことができるので、フィルタの故障判定の精度が低下することを抑制できる。
　本発明によれば、ＰＭセンサの検出精度の低下を抑制できる。
実施例１，２に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。 ＰＭセンサの概略構成図である。 フィルタが正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。 ＰＭセンサの検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。 内燃機関が搭載される車両の走行時間と、フィルタを通り抜けるＰＭ量（通り抜けＰＭ量）の積算値と、の関係を示した図である。 実施例１に係るフィルタの故障判定のフローを示したフローチャートである。 フィルタの故障の度合い（割れ率）と、内燃機関が搭載される車両が所定時間だけ走行したときの通り抜けＰＭ量の積算値と、の関係を示した図である。 実施例２に係るフィルタの故障判定のフローを示したフローチャートである。
　以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
＜実施例１＞
　図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ガソリン機関であっても、また、ディーゼル機関であってもよい。
　内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、該吸気通路２を流通する吸気の量を検出するエアフローメータ１１が設けられている。一方、排気通路３には、排気の流れ方向の上流側から順に、酸化触媒４、フィルタ５、噴射弁６、選択還元型ＮＯｘ触媒７（以下、ＮＯｘ触媒７という。）が設けられている。
　酸化触媒４は、酸化能を有する触媒であればよく、たとえば三元触媒であってもよい。酸化触媒４は、フィルタ５に担持されていてもよい。
　フィルタ５は、排気中のＰＭを捕集する。なお、フィルタ５には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ５によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ５にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ５の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタの再生処理を実行することで、該フィルタ５に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。たとえば、酸化触媒４にＨＣを供給することでフィルタ５の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒４を備えずに、フィルタ５の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ５の温度を上昇させてもよい。
　噴射弁６は、尿素水を噴射する。噴射弁６から噴射された尿素水は、ＮＯｘ触媒７において加水分解されアンモニア（ＮＨ３）となり、その一部又は全部がＮＯｘ触媒７に吸着する。このアンモニアは、ＮＯｘ触媒７において還元剤として利用される。なお、本実施例においては噴射弁６が、本発明における供給装置に相当する。なお、尿素水を噴射する代わりに、固体の尿素を供給する装置を用いることもできる。
　ＮＯｘ触媒７は、還元剤が存在するときに、排気中のＮＯｘを還元する。したがって、ＮＯｘ触媒７にアンモニアを予め吸着させておけば、ＮＯｘ触媒７において、ＮＯｘをアンモニアにより還元させることができる。
　酸化触媒４よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第一排気温度センサ１２が設けられている。酸化触媒４よりも下流で且つフィルタ５よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第二排気温度センサ１３が設けられている。フィルタ５よりも下流で且つ噴射弁６よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第三排気温度センサ１４及び排気中のＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ１５が設けられている。ＮＯｘ触媒７よりも下流の排気通路３には、排気中のＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ１６及び排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサ１７が設けられている。また、排気通路３には、酸化触媒４よりも下流で且つフィルタ５よりも上流の排気通路３内の圧力と、フィルタ５よりも下流で且つＮＯｘ触媒７よりも上流の排気通路３内の圧力と、の差を検出する差圧センサ２０が設けられている。この差圧センサ２０によれば、フィルタ５よりも上流側と下流側との圧力差（以下、フィルタ差圧ともいう。）を検出することができる。なお、これらセンサの全てが必須というわけではなく、必要に応じて設けることができる。
　以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。
　ＥＣＵ１０には、上記センサの他、アクセルペダルの踏込量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１８、及び、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１９が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁６が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁６が制御される。
　そして、ＥＣＵ１０は、フィルタ５に堆積しているＰＭ量が所定量以上になると、前記フィルタの再生処理を実施する。なお、フィルタの再生処理は、内燃機関１が搭載されている車両の走行距離が所定距離以上となったときに行ってもよい。また、規定期間ごとにフィルタの再生処理を実施してもよい。
　また、ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ１７により検出されるＰＭ量に基づいて、フィルタ５の故障判定を行う。ここで、フィルタ５が割れる等の故障が発生すると、該フィルタ５を通り抜けるＰＭ量が増加する。このＰＭ量の増加をＰＭセンサ１７により検出すれば、フィルタ５の故障を判定することができる。
　たとえば、フィルタ５の故障判定は、ＰＭセンサ１７の検出値に基づいて算出される所定期間中のＰＭ量の積算値と、フィルタ５が所定の状態であると仮定した場合における所定期間中のＰＭ量の積算値とを比較することで行われる。
　ここで図２は、ＰＭセンサ１７の概略構成図である。ＰＭセンサ１７は、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力するセンサである。ＰＭセンサ１７は、一対の電極１７１と、該一対の電極１７１の間に設けられる絶縁体１７２と、を備えて構成されている。一対の電極１７１の間にＰＭが付着すると、該一対の電極１７１の間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、排気中のＰＭ量と相関関係にあるため、該電気抵抗の変化に基づいて、排気中のＰＭ量を検出することができる。このＰＭ量は、単位時間当たりのＰＭの質量としてもよく、所定時間におけるＰＭの質量としてもよい。なお、ＰＭセンサ１７の構成は、図２に示したものに限らない。すなわち、ＰＭを検出し、且つ、尿素の影響により検出値に変化が生じるＰＭセンサであればよい。
　ここで、ＰＭセンサ１７は、フィルタ５よりも下流側に設けられている。そのため、ＰＭセンサ１７には、フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５を通過したＰＭが付着する。従って、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量は、フィルタ５を通過したＰＭ量の積算値に対応した量となる。
　ここで、図３は、フィルタ５が正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。フィルタ５が故障している場合には、ＰＭセンサ１７にＰＭが早く堆積するため、検出値の増加が始まる時点Ｅが、正常なフィルタ５と比較して早くなる。このため、たとえば、内燃機関１の始動後から所定時間Ｆが経過したときの検出値が閾値以上であれば、フィルタ５が故障していると判定できる。この所定時間Ｆは、正常なフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加しておらず、且つ、故障しているフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加している時間である。この所定時間Ｆは、実験等により求められる。また、閾値は、フィルタ５が故障しているときのＰＭセンサ１７の検出値の下限値として予め実験等により求められる。
　ところで、ＰＭセンサ１７をフィルタ５よりも下流で且つＮＯｘ触媒７よりも上流に設けることも考えられる。しかし、このような位置にＰＭセンサ１７を設けると、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が短くなる。このため、フィルタ５の割れている箇所を通過したＰＭが排気中に分散しないままＰＭセンサ１７の周辺に到達する虞がある。そうすると、フィルタ５が割れている位置によっては、ＰＭセンサ１７にＰＭがほとんど付着しないために、ＰＭが検出されないこともあり、故障判定の精度が低下する虞がある。
　これに対して本実施例では、ＮＯｘ触媒７よりも下流にＰＭセンサ１７を設けているため、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が長い。このため、ＰＭセンサ１７の周辺では、フィルタ５を通過したＰＭが排気中に分散している。したがって、フィルタ５の割れている位置によらずにＰＭを検出することができる。
　しかし、噴射弁６よりも下流側にＰＭセンサ１７を設けているため、該噴射弁６から噴射される還元剤（尿素）がＰＭセンサ１７に付着する虞がある。そして、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着すると、ＰＭセンサ１７の検出値が変化する虞がある。ここで、ＮＯｘ触媒７にＰＭが付着していると、該ＰＭにより尿素の加水分解が妨げられる。そして、加水分解されない尿素は、ＮＯｘ触媒７で反応せずに、該ＮＯｘ触媒７から流出する。すなわち、ＮＯｘ触媒７をＰＭが覆っていると、該ＮＯｘ触媒７を尿素が通り抜けてしまう。この尿素がＰＭセンサ１７に付着すると、該ＰＭセンサ１７の検出値が変化する。
　ここで図４は、ＰＭセンサ１７の検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。検出値が異常な場合とは、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着して検出値が変化している場合である。
　正常な検出値は、時間の経過とともに検出値が増加する。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着したＰＭ量に応じて検出値が増加していく。一方、異常な検出値は、検出値が増加するだけでなく減少する場合がある。また、異常な検出値は、増加するまでに時間がかかる場合もある。ここで、ＰＭセンサ１７に尿素が付着して所定量以上堆積すると、ＰＭが堆積したときと同じように、ＰＭセンサ１７の検出値が増加する。しかし、尿素は、ＰＭと比較すると、低温で気化する。このため、ＰＭセンサ１７に付着していた尿素は、内燃機関１の排気の温度が高いときに気化する。そうすると、尿素の堆積量が減少するため、ＰＭセンサ１７の検出値が減少する。これは、ＰＭセンサ１７にＰＭのみが堆積しているときには起こらない現象である。
　また、ＰＭセンサ１７のカバーに尿素が付着して堆積すると、該カバーに設けられている孔を閉塞させることがある。このようにして孔が閉塞されると、ＰＭが一対の電極１７１に到達できなくなるので、ＰＭが検出されなくなる。このため、ＰＭセンサ１７の検出値が増加するまでに時間がかかる。
　このように、ＮＯｘ触媒７にＰＭが付着しているために該ＮＯｘ触媒７を尿素が通り抜けると、ＰＭセンサ１７の検出値が変化するため、フィルタ５の故障判定が困難となる。そこで、本実施例では、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭ量（以下、ＰＭ堆積量ともいう。）を推定または検出し、このＰＭ堆積量が閾値以上となった場合には、ＮＯｘ触媒７に付着したＰＭが原因となって尿素がＮＯｘ触媒７を通り抜けると考える。なお、ＰＭ堆積量は、フィルタ５を通り抜けるＰＭ量（通り抜けＰＭ量ともいう。）の積算値と相関関係にある。このため、通り抜けＰＭ量を推定または検出し、この通り抜けＰＭ量の積算値が所定値以上となった場合には、ＰＭ堆積量が閾値以上になったと考える。
　なお、図４において、ＰＭセンサ１７の実際の検出値が、正常とされる範囲から所定値以上ずれている場合には、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭ量が閾値以上であると考えてもよい。正常とされる範囲は、内燃機関１から排出されるＰＭ量から求めてもよい。ここでいう所定値は、ＰＭセンサ１７の検出値の正常とされる範囲と、ＰＭセンサ１７に尿素が付着しているときの該ＰＭセンサ１７の検出値と、の差の絶対値の下限値としてもよい。また、図４に示されるように、ＰＭセンサ１７に尿素が付着した場合には、ＰＭセンサ１７の検出値が減少し得る。したがって、ＰＭセンサ１７の検出値が減少した場合には、ＰＭセンサ１７の検出値が、正常とされる範囲から所定値以上ずれていると考えてもよい。
　そして、ＰＭ堆積量が閾値以上の場合には、噴射弁６からの尿素水の噴射を制限する。このときに併せて、フィルタ５の故障判定を禁止してもよい。また、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止してもよい。なお、噴射弁６からの尿素水の噴射を制限することには、尿素水の噴射を禁止すること、または、尿素水の噴射量を減少させることを含むことができる。また、ＰＭ堆積量が閾値以上の場合にＮＯｘ触媒７が吸着している還元剤量が、ＮＯｘを浄化可能な量であれば、噴射弁６からの尿素水の噴射を禁止し、一方、ＮＯｘを浄化可能な量よりも少なければ、噴射弁６からの尿素水の噴射を許可しつつフィルタ５の故障判定を禁止してもよい。
　ここで、ＰＭ堆積量は、通り抜けＰＭ量の積算値に応じて増加する。このため、通り抜けＰＭ量の積算値が所定値に達したときに、ＰＭ堆積量が許容範囲を超えるものとする。このＰＭ堆積量の許容範囲は、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける尿素の量が許容範囲となるように決定される。そして、通り抜けＰＭ量の積算値は、以下のようにして推定する。
　まず、フィルタ５に割れ等の故障が生じていると仮定したときの、通り抜けＰＭ量を推定する。この通り抜けＰＭ量は、内燃機関１の運転状態から求まる該内燃機関１から排出されるＰＭ量に、所定値を乗算して求められる。ここでいう所定値は、フィルタ５に故障が生じている場合における、該フィルタ５に流入するＰＭ量に対する、該フィルタ５から流出するＰＭ量の比であり、以下、「通り抜け率」とする。
　ここで、通り抜け率は、フィルタ５の割れの大きさ、又は、割れの度合い（以下、割れ率ともいう。）に応じて変わる。なお、割れ率は、フィルタ５の故障の程度を表す値であり、例えば、ＰＭの捕集効率に基づいて定めることができる。例えば、新品状態のときには割れ率が０％となり、ＰＭを全く捕集することができない場合には割れ率が１００％となる。また、フィルタ５を取り外した場合に、割れ率が１００％としてもよい。
　そして、本実施例では、フィルタ５が所定の割れ率となっていると仮定して、通り抜けＰＭ量を設定する。通り抜けＰＭ量は、内燃機関１から排出されるＰＭ量に、通り抜け率を乗算して得る。内燃機関１から排出されるＰＭ量は、機関回転数及び燃料噴射量と相関関係にあるため、これらの関係を実験等により求めて予めマップ化しておく。そして、このマップと、機関回転数及び燃料噴射量と、を用いて、内燃機関１から排出されるＰＭ量を算出する。
　また、通り抜け率は、フィルタ差圧またはフィルタ５に流入する排気の量に応じて変化するので、通り抜け率とフィルタ差圧との関係、又は、通り抜け率とフィルタ５に流入する排気の量との関係を予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ１０に記憶させておく。例えば、フィルタ５の割れ率がある程度大きな場合には、フィルタ差圧が大きいほど、通り抜け率は大きくなる。なお、排気の量は、内燃機関１の吸入空気量と、内燃機関１への燃料供給量と、に基づいて求めることができる。そして、通り抜けＰＭ量を所定時間毎に算出して加算していくことで、通り抜けＰＭ量の積算値を得ることができる。
　図５は、内燃機関１が搭載される車両の走行時間と、フィルタ５を通り抜けるＰＭ量（通り抜けＰＭ量）の積算値と、の関係を示した図である。車両の走行時間は、車両の走行距離としてもよい。なお、通り抜けＰＭ量の積算値は、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭ量と相関関係にある。この関係は、予め実験等により求めることができる。そして、通り抜けＰＭ量の積算値が所定値以上になると、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭ量が閾値以上となるため、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭを除去する処理を実施する。例えば、ＮＯｘ触媒７にヒータを取り付けて該ＮＯｘ触媒７の温度を上昇させることで、ＰＭを除去してもよい。また、フィルタ５の再生処理と同様に、ＮＯｘ触媒７に流入する排気の温度を上昇させてもよい。また、フィルタ５の再生処理を実施することにより、ＮＯｘ触媒７に流入する排気の温度を上昇させてもよい。このように、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭが除去されると、通り抜けＰＭ量の積算値は、減少して０となる。なお、本実施例ではＮＯｘ触媒７からＰＭを除去する処理を実施するＥＣＵ１０が、本発明における除去部に相当する。
　そして、通り抜けＰＭ量の積算値が所定値よりも大きいとき、及び、ＮＯｘ触媒７からＰＭを除去する処理が実施されているときには、尿素の供給量を制限する。また、フィルタ５の故障判定を禁止したり、または、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止したりする。
　図６は、本実施例に係るフィルタ５の故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
　ステップＳ１０１では、フィルタ５の再生処理が実施された後であるか否か判定される。フィルタ５の再生処理を実施することで、ＮＯｘ触媒７に付着したＰＭや、ＰＭセンサ１７に付着した尿素が除去される。すなわち、通り抜けＰＭ量の積算値が０となる。このような状態を前提条件としている。
　ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には前提条件が成立していないために本ルーチンを終了させる。
　ステップＳ１０２では、通り抜けＰＭ量が積算される。通り抜けＰＭ量は、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭ量（ＰＭ堆積量）と相関関係にある値として求められる。通り抜けＰＭ量は、内燃機関１から排出されるＰＭ量に、通り抜け率を乗算して得る。そして、通り抜けＰＭ量を所定時間毎に算出して加算することで、通り抜けＰＭ量の積算値を得る。ステップＳ１０２の処理が完了すると、ステップＳ１０３へ進む。
　ステップＳ１０３では、通り抜けＰＭ量の積算値が、所定値未満であるか否か判定される。この所定値は、ＮＯｘ触媒７において、尿素の加水分解が妨げられる通り抜けＰＭ量の積算値の下限値として予め実験等により求めておく。すなわち、本ステップでは、ＮＯｘ触媒７において、尿素の加水分解が正常に行われるか否か判定している。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進む。
　ステップＳ１０４では、ＰＭセンサ１７を用いてフィルタ５の故障判定を実施する。また、このときには、尿素の供給は許可される。ステップＳ１０４の処理が完了すると、本ルーチンを終了させる。
　ステップＳ１０５では、ＮＯｘ触媒７に付着したＰＭを除去する処理が実施される。例えば、酸化触媒４にＨＣを供給することでＮＯｘ触媒７に流入する排気の温度を上昇させて、ＰＭを酸化させる。このときには、フィルタ５の故障検出が禁止され、且つ、噴射弁６からの尿素の供給が制限される。ステップＳ１０５の処理が完了すると、ステップＳ１０２へ戻る。なお、本実施例においてはステップＳ１０５を処理するＥＣＵ１０が、本発明における制限部または禁止部に相当する。
　以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯｘ触媒７を通り抜ける尿素によりＰＭセンサ１７の検出値の精度が低くなる虞がある場合に、尿素の供給を制限したり、フィルタ５の故障判定を禁止したり、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止したりすることができる。これにより、ＰＭセンサ１７の検出精度が低下することを抑制したり、または、フィルタ５の故障判定において誤判定がなされることを抑制したりできる。すなわち、フィルタ５の故障判定の精度が低下することを抑制できる。
　なお、本実施例は、フィルタ５を備えていない場合であっても適用することができる。フィルタ５を備えていない場合には、通り抜けＰＭ量が、内燃機関１から排出されるＰＭ量と同じとして考えればよい。また、通り抜け率及び割れ率を１００％としてもよい。
＜実施例２＞
　本実施例では、通り抜け率の設定方法が実施例１と異なる。また、フィルタ５の故障判定時において差圧センサ２０を併用する。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。
　本実施例では、フィルタ５の故障の度合い（割れ率）が、差圧センサ２０によりフィルタ５が故障していると判定可能である最小の故障の度合い（割れ率）になっているものと仮定して、通り抜け率又は通り抜けＰＭ量を設定する。なお、差圧センサ２０では、割れ率が小さいときには差圧の変化が小さいために、フィルタ５の割れを検出することができない。また、割れ率が許容範囲を超えるか否かの境にあるようなフィルタ５を想定して通り抜け率を設定すると、ユーザによりフィルタ５が取り外された場合等、多くのＰＭがＮＯｘ触媒７及びＰＭセンサ１７に到達する場合には、推定した通り抜け率よりも実際の通り抜け率のほうが高くなるので、フィルタ５の故障判定等を禁止する前に、ＰＭセンサ１７の検出値に異常が発生する。このため、フィルタ５の故障判定の精度が低下する虞がある。
　一方、フィルタ５の取り外し等を考慮して通り抜け率を設定すると、推定される通り抜けＰＭ量が多くなるので、推定される通り抜けＰＭ量の積算値が頻繁に所定値に達するために、尿素の供給が頻繁に制限されてしまう。すなわち、図５に示したように、通り抜けＰＭ量の積算値が所定値よりも大きいとき、及び、ＮＯｘ触媒７からＰＭを除去する処理が実施されているときには、尿素の供給の制限が実施される。そして、通り抜けＰＭ量の積算値が所定値を頻繁に超えると、フィルタ５の故障判定を行う機会も減少する。
　そこで本実施例では、フィルタ５の故障の度合い（割れ率）が、差圧センサ２０によりフィルタ５が故障していると判定可能である最小の故障の度合い（割れ率）になっているものと仮定して、通り抜け率や通り抜けＰＭ量を推定している。なお、通り抜け率や通り抜けＰＭ量は、実施例１と同様にして、マップに基づいて得ることができる。
　図７は、フィルタ５の故障の度合い（割れ率）と、内燃機関１が搭載される車両が所定時間だけ走行したときの通り抜けＰＭ量の積算値と、の関係を示した図である。このように、フィルタ５の故障の度合いが高いほど、通り抜けＰＭ量の積算値は大きくなる。Ａで示されるフィルタ５の割れ率は、規制値または許容範囲の上限値である。すなわち、Ａで示されるフィルタ５の割れ率よりも、実際の割れ率が大きくなった場合には、フィルタ５の故障として判定する必要がある。また、Ｂで示されるフィルタ５の割れ率は、差圧センサ２０にてフィルタ５が故障していると判定可能な割れ率の下限値である。
　ここで、フィルタ５の実際の割れ率がＡ以上で且つＢ未満のときには、フィルタ５が故障しているものの、差圧センサ２０でフィルタ５の故障を判定することができない。このため、フィルタ５の割れ率がＡ以上で且つＢ未満のときには、ＰＭセンサ１７の検出値を用いてフィルタ５の故障判定を実施する。一方、フィルタ５の割れ率がＢ以上であるときには、実際の通り抜けＰＭ量の積算値が、推定される通り抜けＰＭ量の積算値よりも大きくなるので、ＰＭセンサ１７の検出値が異常となる虞がある。このときに、ＰＭセンサ１７ではなく差圧センサ２０を用いてフィルタ５の故障判定を実施すれば、故障判定の精度を高めることができる。
　すなわち、フィルタ５の取り外しなどを考慮して通り抜け率を設定した場合と比較して、通り抜けＰＭ量が少なく推定されるので、尿素の供給が頻繁に制限されることを抑制できる。また、フィルタ５の故障判定が頻繁に禁止されることを抑制できる。また、ＰＭセンサ１７に多くの尿素が付着して該ＰＭセンサ１７の検出値に異常が生じることを抑制できる。さらに、フィルタ５の取り外し等の想定よりも大きな割れが発生したとしても、差圧センサ２０によりフィルタ５の故障を判定することができる。
　このように、フィルタ５の故障の度合いが、差圧センサ２０によりフィルタ５が故障していると判定可能である最小の故障の度合いになっているものと仮定して、通り抜け率を設定すれば、実際の通り抜け率がさらに大きな場合であっても、差圧センサ２０を用いてフィルタ５の故障を判定することができる。すなわち、差圧センサ２０にて故障を判定することができるほどフィルタ５の割れ率が大きな場合には、実際の通り抜けＰＭ量が、推定される通り抜けＰＭ量よりも多くなるので、ＮＯｘ触媒７には推定されるよりも多くのＰＭが付着する。このため、ＮＯｘ触媒７を尿素が通り抜けてＰＭセンサ１７に付着し、ＰＭセンサ１７の検出精度が低下する。このような場合であっても、割れ率が大きなために差圧センサ２０でフィルタ５の故障を判定することができる。
　また、実際の割れ率が、差圧センサ２０によりフィルタ５が故障していると判定可能である最小の割れ率よりも小さな場合には、実際の通り抜けＰＭ量が、推定される通り抜けＰＭ量よりも小さくなる。このため、推定される通り抜けＰＭ量の積算値が所定値に達するよりも後に、実際の通り抜けＰＭ量の積算値が所定値に達する。そして、推定される通り抜けＰＭ量の積算値が所定値に達すると、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭを除去する処理が実施されるので、実際の通り抜けＰＭ量の積算値が所定値に達する前に、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭが除去される。すなわち、ＮＯｘ触媒７に付着しているＰＭの影響で、尿素の加水分解が妨げられて、ＰＭセンサ１７の検出値が異常となる前に、ＮＯｘ触媒７からＰＭを除去することができる。これにより、フィルタ５の故障判定の精度を向上させることができる。
　また、推定される通り抜けＰＭ量の積算値が所定値以上のときには、尿素の供給が制限されるので、ＮＯｘ触媒７を尿素が通り抜けることが抑制されるため、ＰＭセンサ１７に尿素が付着することを抑制できる。これにより、フィルタ５の故障判定の精度を向上させることができる。
　また、推定される通り抜けＰＭ量の積算値が所定値以上のときにＰＭセンサ１７によるフィルタ５の故障判定を禁止することで、誤った判定がなされることを抑制できる。さらに、推定される通り抜けＰＭ量の積算値が所定値以上のときにフィルタ５の故障判定を禁止することで、誤った判定がなされることを抑制できる。
　　図８は、本実施例に係るフィルタ５の故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、図６に示したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
　ステップ１０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０１へ進む。そして、ステップＳ２０１では、差圧センサ２０を用いてフィルタ５の故障判定が実施される。すなわち、本ステップでは、差圧センサ２０を用いてフィルタ５の故障判定が実施される。ここで、差圧センサ２０を用いた場合には、フィルタ５の割れ率が比較的大きな場合でなければ、故障を検出することができない。したがって、本ステップでは、フィルタ５に比較的大きな割れが発生しているか否か判定することになる。また、本ステップでは、フィルタ５が取り外されている場合においてもフィルタ５の故障として判定する。ステップＳ２０１の処理が完了すると、ステップＳ２０２へ進む。
　ステップＳ２０２では、フィルタ５が正常であるか否か判定される。すなわち、ステップＳ２０１において、フィルタ５が正常であるとの結論に至ったか否か判定される。なお、フィルタ５の割れ率が比較的小さな場合には、ステップＳ２０１において、フィルタ５が正常であると判定されるので、以下のステップにより、ＰＭセンサ１７の検出値を用いてフィルタ５の故障判定が実施される。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはフィルタ５が故障していると判定されたために本ルーチンを終了させる。
　そして、ステップＳ１０３において否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、ＰＭセンサ１７を用いたフィルタ５の故障判定の実施を禁止する。なお、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止してもよい。また、噴射弁６からの尿素の供給が制限される。このときには、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２において、差圧センサ２０によるフィルタ５の故障判定がなされているので、フィルタ５に故障があったとしても、割れ率は小さい。このため、ＮＯｘ触媒７からＰＭを除去すれば、尿素を供給したり、ＰＭセンサ１７によりフィルタ５の故障判定を実施したりすることができる。このため、例えば、フィルタ５の再生処理が実施した後に、尿素の供給を許可したり、ＰＭセンサ１７によりフィルタ５の故障判定を許可したりしてもよい。また、ステップＳ１０５と同様にして、ＰＭを除去してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ２０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における制限部または禁止部に相当する。
　以上説明したように本実施例によれば、差圧センサ２０と、ＰＭセンサ１７とを使い分けてフィルタ５の故障判定を行うことができる。また、フィルタ５の故障の度合い（割れ率）が、差圧センサ２０によりフィルタ５が故障していると判定可能である最小の故障の度合い（割れ率）になっているものと仮定して、通り抜け率を設定することで、尿素の供給が頻繁に制限されることを抑制したり、フィルタ５の故障判定が頻繁に禁止されることを抑制したりできる。また、ＰＭセンサ１７に異常が生じている状態でフィルタ５の故障判定が実施されることを抑制できる。
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     酸化触媒
５     フィルタ
６     噴射弁
７     選択還元型ＮＯｘ触媒
１０   ＥＣＵ
１１   エアフローメータ
１２   第一排気温度センサ
１３   第二排気温度センサ
１４   第三排気温度センサ
１５   第一ＮＯｘセンサ
１６   第二ＮＯｘセンサ
１７   ＰＭセンサ
１８   アクセル開度センサ
１９   クランクポジションセンサ
２０   差圧センサ

Claims (8)

  1. 　内燃機関の排気通路に設けられ供給される還元剤によりＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
    　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側から該選択還元型ＮＯｘ触媒へ尿素を供給する供給装置と、
    　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
    　を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
    　前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合に、前記供給装置からの尿素の供給を制限する制限部を備える内燃機関の排気浄化装置。
  2. 　前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着しているＰＭを除去する除去部を備える請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
    　前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合において、前記フィルタの故障判定を行うときには、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する禁止部と、
    　を備える請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 　前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、
    　前記フィルタを通り抜ける粒子状物質の量の積算値が所定値以上となる場合が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合である請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  5. 　前記ＰＭセンサの検出値が正常とされる範囲から所定値以上ずれた場合が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に付着している粒子状物質の量が閾値以上の場合である請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 　前記制限部は、前記フィルタの故障の度合いが所定値になっているものと仮定して、前記フィルタを通り抜ける粒子状物質の量を推定する請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  7. 　前記フィルタよりも上流側の排気通路内の圧力と、前記フィルタよりも下流側の排気通路内の圧力と、の差を検出する差圧センサを備え、
    　前記フィルタの故障の度合いの所定値は、前記差圧センサにより前記フィルタが故障していると判定可能である最小の故障の度合いである請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 　前記フィルタの故障の度合いが所定値以上の場合には、前記差圧センサの検出値に基づいて、前記フィルタの故障判定を行い、
    　前記フィルタの故障の度合いが所定値未満の場合には、前記ＰＭセンサの検出値に基づいて、前記フィルタの故障判定を行う請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
PCT/JP2012/063050 2012-05-22 2012-05-22 内燃機関の排気浄化装置 WO2013175572A1 (ja)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1422171.7A GB2517376B (en) 2012-05-22 2012-05-22 Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
DE112012006410.0T DE112012006410B4 (de) 2012-05-22 2012-05-22 Abgasreinigungsvorrichtung für Verbrennungskraftmaschine
IN10230DEN2014 IN2014DN10230A (ja) 2012-05-22 2012-05-22
PCT/JP2012/063050 WO2013175572A1 (ja) 2012-05-22 2012-05-22 内燃機関の排気浄化装置
CN201280073351.4A CN104334844B (zh) 2012-05-22 2012-05-22 内燃机的排气净化装置
MYPI2014003238A MY178101A (en) 2012-05-22 2012-05-22 Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
KR1020147033888A KR101643494B1 (ko) 2012-05-22 2012-05-22 내연 기관의 배기 정화 장치
US14/402,830 US9550149B2 (en) 2012-05-22 2012-05-22 Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
JP2014516554A JP6240068B2 (ja) 2012-05-22 2012-05-22 内燃機関の排気浄化装置
RU2014148067/06A RU2594090C9 (ru) 2012-05-22 2012-05-22 Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания
BR112014029076A BR112014029076A2 (pt) 2012-05-22 2012-05-22 dispositivo de purificação de emissão de escape para motor de combustão interna
AU2012380501A AU2012380501B2 (en) 2012-05-22 2012-05-22 Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/063050 WO2013175572A1 (ja) 2012-05-22 2012-05-22 内燃機関の排気浄化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013175572A1 true WO2013175572A1 (ja) 2013-11-28

Family

ID=49623303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/063050 WO2013175572A1 (ja) 2012-05-22 2012-05-22 内燃機関の排気浄化装置

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9550149B2 (ja)
JP (1) JP6240068B2 (ja)
KR (1) KR101643494B1 (ja)
CN (1) CN104334844B (ja)
AU (1) AU2012380501B2 (ja)
BR (1) BR112014029076A2 (ja)
DE (1) DE112012006410B4 (ja)
GB (1) GB2517376B (ja)
IN (1) IN2014DN10230A (ja)
RU (1) RU2594090C9 (ja)
WO (1) WO2013175572A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016056701A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 トヨタ自動車株式会社 パティキュレートフィルタの異常診断装置
WO2016114111A1 (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 株式会社デンソー 異常診断装置
WO2016121386A1 (ja) * 2015-01-30 2016-08-04 株式会社デンソー 排出ガス浄化装置
JP2017048709A (ja) * 2015-09-01 2017-03-09 日野自動車株式会社 パティキュレートフィルタの故障診断装置
JPWO2015093603A1 (ja) * 2013-12-19 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP2019509427A (ja) * 2016-03-21 2019-04-04 シーティーエス・コーポレーションＣｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 高周波プロセス感知、制御、及び診断ネットワーク及びシステム
JP2020112040A (ja) * 2019-01-08 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013221598A1 (de) * 2013-10-24 2015-05-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Partikelfilters
EP3155441A4 (en) 2014-06-06 2017-12-20 CTS Corporation Radio frequency state variable measurement system and method
JP2017528783A (ja) 2014-06-06 2017-09-28 シーティーエス・コーポレーションＣｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 高周波プロセス感知、制御、及び診断ネットワーク
US10309953B2 (en) 2014-10-20 2019-06-04 Cts Corporation Filter retentate analysis and diagnostics
JP6256392B2 (ja) * 2015-03-17 2018-01-10 トヨタ自動車株式会社 フィルタの異常検出装置
JP6252537B2 (ja) * 2015-04-02 2017-12-27 トヨタ自動車株式会社 パティキュレートフィルタの異常診断装置
JP6137229B2 (ja) * 2015-04-02 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 パティキュレートフィルタの異常診断装置
US10799826B2 (en) * 2015-06-08 2020-10-13 Cts Corporation Radio frequency process sensing, control, and diagnostics network and system
FR3042223B1 (fr) * 2015-10-12 2017-12-08 Renault Sas Dispositif de post-traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne de vehicule automobile
JP6931001B2 (ja) 2016-04-11 2021-09-01 シーティーエス・コーポレーションＣｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ エンジンの排気成分を監視する無線周波数システム及び方法
DE102017109626A1 (de) * 2017-05-04 2018-11-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Abgasanlage
US11215102B2 (en) 2018-01-16 2022-01-04 Cts Corporation Radio frequency sensor system incorporating machine learning system and method
EP3786614A1 (de) * 2019-08-29 2021-03-03 Carl Freudenberg KG Verfahren zur bereitstellung eines luftstroms
CN113653552B (zh) * 2021-09-06 2023-01-06 安徽江淮汽车集团股份有限公司 Scr***尿素喷射控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000008840A (ja) * 1998-06-18 2000-01-11 Nippon Soken Inc 排気浄化用触媒の機能回復装置と機能回復方法
JP2006125247A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Hitachi Ltd エンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置
JP2010229957A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関の排気システム及びそれに用いる粒子状物質測定センサ
JP2012031826A (ja) * 2010-08-02 2012-02-16 Toyota Motor Corp 排気浄化装置の異常検出システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2120039C1 (ru) * 1996-05-17 1998-10-10 Василий Алексеевич Звонов Электромеханический фильтр
JP2002136842A (ja) * 2000-11-06 2002-05-14 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 排気ガス浄化装置
JP4650222B2 (ja) 2005-11-11 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 Ｐｍトラッパ故障検出装置
KR100836367B1 (ko) * 2006-11-21 2008-06-09 현대자동차주식회사 디젤엔진의 입자상물질과 질소산화물 저감을 위한 정화장치
US7874147B2 (en) * 2007-04-26 2011-01-25 Emcon Technologies Llc Method and apparatus for a non-catalytic NOx reduction
DE102007046460A1 (de) * 2007-09-28 2009-04-02 Daimler Ag Verfahren zur Verminderung der Emission von Stickstoffdioxid bei einem Kraftfahrzeug mit einer mager betriebenen Brennkraftmaschine
US8397489B2 (en) * 2008-09-10 2013-03-19 Ford Global Technologies, Llc Engine idling duration control
JP4756068B2 (ja) * 2008-12-22 2011-08-24 本田技研工業株式会社 排気浄化フィルタの故障検知装置
JP2010248952A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Honda Motor Co Ltd 触媒の劣化判定装置
JP2010275917A (ja) 2009-05-28 2010-12-09 Honda Motor Co Ltd 粒子状物質検出手段の故障判定装置
JP5056898B2 (ja) 2010-05-17 2012-10-24 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の故障検出装置
US8490476B2 (en) * 2011-03-08 2013-07-23 Ford Global Technologies, Llc Method for diagnosing operation of a particulate matter sensor
US8627645B2 (en) * 2011-05-25 2014-01-14 Ford Global Technologies, Llc Emission control with a particulate matter sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000008840A (ja) * 1998-06-18 2000-01-11 Nippon Soken Inc 排気浄化用触媒の機能回復装置と機能回復方法
JP2006125247A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Hitachi Ltd エンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置
JP2010229957A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 内燃機関の排気システム及びそれに用いる粒子状物質測定センサ
JP2012031826A (ja) * 2010-08-02 2012-02-16 Toyota Motor Corp 排気浄化装置の異常検出システム

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015093603A1 (ja) * 2013-12-19 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP2016056701A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 トヨタ自動車株式会社 パティキュレートフィルタの異常診断装置
US9599004B2 (en) 2014-09-05 2017-03-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality diagnostic device for a particulate filter
WO2016114111A1 (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 株式会社デンソー 異常診断装置
JP2016130457A (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 株式会社デンソー 異常診断装置
WO2016121386A1 (ja) * 2015-01-30 2016-08-04 株式会社デンソー 排出ガス浄化装置
JP2016142139A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 株式会社デンソー 排出ガス浄化装置
JP2017048709A (ja) * 2015-09-01 2017-03-09 日野自動車株式会社 パティキュレートフィルタの故障診断装置
JP2019509427A (ja) * 2016-03-21 2019-04-04 シーティーエス・コーポレーションＣｔｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 高周波プロセス感知、制御、及び診断ネットワーク及びシステム
JP7208007B2 (ja) 2016-03-21 2023-01-18 シーティーエス・コーポレーション 高周波プロセス感知、制御、及び診断ネットワーク及びシステム
JP2020112040A (ja) * 2019-01-08 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7056588B2 (ja) 2019-01-08 2022-04-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
GB2517376A (en) 2015-02-18
US20150132187A1 (en) 2015-05-14
RU2594090C9 (ru) 2016-12-20
RU2594090C2 (ru) 2016-08-10
CN104334844B (zh) 2017-02-22
CN104334844A (zh) 2015-02-04
DE112012006410B4 (de) 2020-04-16
KR101643494B1 (ko) 2016-07-27
BR112014029076A2 (pt) 2017-06-27
JPWO2013175572A1 (ja) 2016-01-12
IN2014DN10230A (ja) 2015-08-07
AU2012380501B2 (en) 2016-03-31
JP6240068B2 (ja) 2017-11-29
AU2012380501A1 (en) 2014-12-11
US9550149B2 (en) 2017-01-24
DE112012006410T5 (de) 2015-03-19
RU2014148067A (ru) 2016-07-10
KR20150003907A (ko) 2015-01-09
GB2517376B (en) 2018-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013175572A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5120464B2 (ja) 排気浄化装置の異常検出装置及び排気浄化装置の異常検出方法
JP5590241B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6201822B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム及び、内燃機関の排気浄化システムのフィルタ故障判定方法
JP5344093B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP6107768B2 (ja) 排気浄化システムの故障診断装置
JP5692397B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5692398B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2013087653A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5344096B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2013108452A (ja) フィルタの故障検出装置
JP2013096285A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2013234624A (ja) 内燃機関の排気浄化装置の異常判定システム
JP2013087652A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP2013087651A (ja) 内燃機関の排気浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12877394

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014516554

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14402830

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120120064100

Country of ref document: DE

Ref document number: 112012006410

Country of ref document: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147033888

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012380501

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20120522

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1422171

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20120522

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1422171.7

Country of ref document: GB

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014148067

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014029076

Country of ref document: BR

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12877394

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014029076

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20141121