CN101578436A

CN101578436A - 排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法

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Publication number: CN101578436A
Application number: CNA2008800015438A
Authority: CN
Inventors: 北泽英一
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: EP2108793A4; US20100024394A1; CN101578436B; KR101081766B1; DE602008001717D1; ATE473358T1; EP2108793A1; WO2008093616A1; JP2008190384A; JP5121240B2; KR20090078343A; EP2108793B1

Abstract

提供一种排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法，能够精度良好地判定有没有排气净化系统的控制系统的异常或催化剂恶化等排气净化系统的故障，使排气净化系统的可靠性提高。具备：上游侧NO_X流量计算机构；下游侧NO_X流量计算机构；还原条件判定机构，用于判别是否满足用于正常地进行NO_X的还原的至少一个的条件；上游侧NO_X量计算机构，在判别为满足条件时，积分上游侧NO_X流量，算出在既定时间内通过催化剂上游侧的NO_X量；下游侧NO_X量计算机构，在判别为满足条件时，积分下游侧NO_X流量，算出在既定时间内通过催化剂下游侧的NO_X量；故障判定机构，通过比较上游侧NO_X量和下游侧NO_X量，判定排气净化系统是否正常地动作。

Description

排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法

技术领域

本发明涉及排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法。特别地涉及通过比较NO_X催化剂的上游侧的NO_X量和下游侧的NO_X量而进行故障判断的排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法。

背景技术

以往，在从柴油发动机等的内燃机排出的排气气体中，含有存在影响环境的问题的黑烟微粒子(以下称为PM)、NO_X(NO或NO₂)等。其中，作为用于净化NO_X的排气净化系统，具有使用配设在排气通路中的NO_X催化剂的排气净化系统。

作为这样的排气净化系统，公知有使用NO_X吸留催化剂的排气净化系统、及使用选择还原催化剂的SCR(Selective Catalytic Reduction)系统。使用NO_X吸留催化剂的排气净化系统为，在排气气体的空燃比稀的状态下吸收排气气体中的NO_X，在排气气体的空燃比变得浓时，放出NO_X且借助排气气体中的未燃成分(HC)及一氧化碳(CO)使NO_X还原反应，进行排气气体的净化。并且，SCR系统为，使用选择性地还原排气气体中的NO_X的催化剂，借助向排气气体中供给以尿素及HC为主要成分的还原剂，利用催化剂使NO_X还原反应，进行排气气体的净化。

在这些排气净化系统中，有时由于系统本身的某些异常或催化剂的恶化、还原剂不良等而不能进行本来所期望的NO_X的还原。但是，并不是在NO_X的净化效率降低时运转上也会产生问题，会原样地使运转继续。于是，会将NO_X放出至大气中而对环境产生影响。

因此，提出一种在排气净化系统中自诊断NO_X的净化效率的降低的技术。例如，提出一种诊断因催化剂的恶化而NO_X转化性能降低的内燃机的催化剂恶化诊断装置(参照专利文献1)。更详细地，公开了一种内燃机的催化剂恶化诊断装置，在催化剂的上游侧及下游侧分别设置NO_X传感器，测定各NO_X传感器的输出，计算催化剂上下游间的NO_X浓度比、即NO_X转化率，且从内燃机转速和基本燃料喷射量而设定NO_X浓度比的基准值。并且，比较NO_X浓度比和基准值，根据比较结果，判别NO_X转化率的降低。

并且，还公开了一种诊断NO_X催化剂的恶化的方法，在进行NO_X催化剂的恶化诊断时，从内燃机的运转状态等推定NO_X催化剂所捕捉的NO_X量(NO_X催化剂的上游侧NO_X量)，且使用将由NO_X传感器检测出的NO_X浓度积分后的值而不是在下游侧由内燃机的NO_X传感器检测出的NO_X浓度来诊断NO_X催化剂的恶化(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平7-54641号公报(权利要求书图5)

专利文献2：日本特开2005-54604号公报(权利要求7、12段落[0047]～[0048])

NO_X的净化效率，有时由于NO_X催化剂的温度或NO_X催化剂的上游侧的NO_X浓度、排气气体的流量等条件，与催化剂恶化的有无无关而效率降低。并且，有时还由于排气净化系统的控制系统的异常或还原剂品质不良、进而在NO_X催化剂上游侧配置氧化催化剂的情况下的该氧化催化剂的恶化等，NO_X的净化效率也会降低。

但是，仅仅用专利文献1及专利文献2中所公开的催化剂的恶化诊断，由于不考虑这样的条件而进行恶化诊断，因此具有判断的恶化程度比实际的催化剂恶化程度严重的问题，存在诊断结果的可靠性变低的问题。

因此，本发明的发明者锐意努力，发现通过在比较NO_X催化剂的上游侧及下游侧的NO_X量而进行排气净化系统的故障判定时，仅在满足既定条件时使用累计的NO_X量进行判定，能够解决上述的问题，从而完成本发明。

发明内容

即，本发明的目的在于提供一种排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法，能够精度良好地判定有没有排气净化系统的控制系统的异常或催化剂恶化等排气净化系统的故障，能够使排气净化系统的可靠性提高。

根据本发明，提供一种排气净化系统的故障诊断装置，能够解决上述的问题，是一种使从内燃机排出的排气气体通过NO_X催化剂、将排气气体中所含的NO_X还原的排气净化系统的故障诊断装置，具备：上游侧NO_X流量计算机构，用于计算在NO_X催化剂的上游侧的单位时间中的上游侧NO_X流量；下游侧NO_X流量计算机构，用于计算在NO_X催化剂下游侧的单位时间中的下游侧NO_X流量；还原条件判定机构，用于判别是否满足用于正常地进行NO_X的还原的至少一个条件；上游侧NO_X量计算机构，在判别为满足条件时，积分上游侧NO_X流量，算出在既定时间内通过NO_X催化剂的上游侧的上游侧NO_X量；下游侧NO_X量计算机构，在判别为满足条件时，积分下游侧NO_X流量，算出在既定时间内通过NO_X催化剂的下游侧的下游侧NO_X量；以及故障判定机构，通过比较上游侧NO_X量和下游侧NO_X量，判定排气净化系统是否正常地动作。

并且，在构成本发明的排气净化系统的故障诊断装置时，优选上游侧NO_X量计算机构及下游侧NO_X量计算机构，在中断NO_X流量的积分时，存储至此为止的累计值，在变为再次满足条件的状态时，从所存储的累计值再开始积分。

并且，在构成本发明的排气净化系统的故障诊断装置时，优选上游侧NO_X量计算机构及下游侧NO_X量计算机构，在中断NO_X流量的积分时，存储至此为止的累计值，在既定时间内不变为再次满足条件的状态时，重置累计值。

并且，在构成本发明的排气净化系统的故障诊断装置时，优选故障判定机构，在上游侧NO_X量达到既定值时，结束上游侧NO_X流量及下游侧NO_X流量的积分，比较上游侧NO_X量及下游侧NO_X量。

并且，在构成本发明的排气净化系统的故障诊断装置时，优选故障判定机构，将上游侧NO_X量和下游侧NO_X量的比与根据用于正常地进行NO_X的还原的条件而规定的阈值进行比较。

并且，在构成本发明的排气净化系统的故障诊断装置时，优选上游侧NO_X流量计算机构，将从内燃机的运转状态算出的从内燃机排出的NO_X浓度作为基础来进行计算。

并且，本发明的其他形式是一种排气净化系统的故障诊断方法，是诊断使从内燃机排出的排气气体通过NO_X催化剂、使排气气体中所含的NO_X还原的排气净化系统有没有故障的排气净化系统的故障诊断方法，分别算出在NO_X催化剂的上游侧及下游侧的单位时间中的上游侧NO_X流量及下游侧NO_X流量，且判别是否满足用于正常地进行NO_X的还原的至少一个条件，在满足条件时，分别积分上游侧NO_X流量及下游侧NO_X流量，从而算出在既定时间内分别通过NO_X催化剂的上游侧及下游侧的上游侧NO_X量及下游侧NO_X量，通过比较上游侧NO_X量及下游侧NO_X量，判定排气净化系统是否正常地动作。

根据本发明的排气净化系统的故障诊断装置，通过比较仅在满足用于正常地进行NO_X的还原反应的条件时积分的、NO_X催化剂的上游侧及下游侧的NO_X量，能够将不满足条件时的还原效率从判定材料中排除。由此，能够提供一种排气净化系统的故障诊断装置，能够精度良好地判定有没有以排气净化系统的控制系统的异常或NO_X催化剂的恶化、还原剂品质的降低为首的排气净化系统故障。

并且，在本发明的排气净化系统的故障诊断装置中，中断NO_X流量的积分后再开始时，从中断时的累计值再开始积分，从而即使在内燃机的运转状态不稳定的情况下，也能够开始故障诊断之后不重新进行，实施高效的故障诊断。

并且，在本发明的排气净化系统的故障诊断装置中，在中断NO_X流量的积分的时间持续既定时间以上的情况下重置累计值，从而能够使判定结果的可靠性提高。

并且，在本发明的排气净化系统的故障诊断装置中，在上游侧NO_X量达到既定值时结束积分，比较上游侧NO_X量和下游侧NO_X量，从而能够防止故障诊断所需要的时间过度变长，能够进行高效的故障诊断。

并且，在本发明的排气净化系统的故障诊断装置中，将NO_X的还原效率与既定的阈值比较来进行故障判定，从而能够进行与内燃机的运转状态等对应的适当的判定。

并且，在本发明的排气净化系统的故障诊断方法中，不是以NO_X传感器的检测值、而是以从内燃机的运转状态推定的推定值为基础算出上游侧NO_X流量，从而能够减少NO_X传感器的数目而抑制成本的上升。

并且，根据本发明的排气净化系统的故障诊断方法，将在不满足用于正常地进行NO_X的还原反应的条件的状态下的还原效率从判定材料排除，从而能够精度良好地判定有没有以排气净化系统的控制系统的异常或NO_X催化剂的恶化、还原剂品质的降低为首的排气净化系统的故障。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的排气净化系统的结构例的图。

图2是用于说明排气净化系统的故障诊断装置的结构例的框图。

图3是用于说明NO_X流量的累计方法的时间流程图。

图4是示出本发明的实施方式的排气净化系统的故障诊断方法的一例的流程图(其一)。

图5是示出本发明的实施方式的排气净化系统的故障诊断方法的一例的流程图(其二)。

图6是示出本发明的实施方式的排气净化系统的故障诊断方法的一例的流程图(其三)。

具体实施方式

下面，参照附图来具体说明本发明的排气净化系统的故障诊断装置及排气净化系统的故障诊断方法的实施方式。但是，该实施方式示出本发明的一个形式，本发明并不限定于此，能够在本发明的范围内任意地变更。

此外，各图中，标注相同符号的部分表示同一部件，适当地省略说明。

1.排气净化系统的故障诊断装置

(1)排气净化系统的整体结构

首先，参照图1来说明具备本实施方式的排气净化系统的故障诊断装置的排气净化系统(以下有时简称“系统”。)的结构例。

图1所示的排气净化系统10是作为还原剂使用尿素水溶液、使排气气体与还原剂一起通过NO_X催化剂13而选择性地还原NO_X的排气净化系统10。该排气净化系统10具备：NO_X催化剂13，配设在与内燃机连接的排气通路11的中途，用于选择性地还原排气气体中所包含的NO_X；以及还原剂供给装置20，包含用于在NO_X催化剂13的上游侧向排气通路11中喷射还原剂的还原剂喷射阀31。并且，排气通路11的NO_X催化剂13的上游侧及下游侧分别配置有温度传感器15、16，且在NO_X催化剂13的下游侧配置有作为NO_X浓度计算机构的NO_X传感器17。其中，NO_X催化剂13、温度传感器15、16、NO_X传感器17的结构并不特别地限制，可以使用公知的技术。

但是，在本实施方式的排气净化系统中，至少NO_X传感器17具有传感器本身的故障诊断功能，若检测到异常状态，则向后述的CAN(ControllerArea Network)65输出错误信息。

并且，还原剂供给装置20具备：喷射模块30，包含还原剂喷射阀31；贮藏容器50，贮藏还原剂；泵模块40，包含向还原剂喷射阀31压送贮藏容器50内的还原剂的泵41；以及控制单元(以下称为“DCU：Dosing ControlUnit”)60，为了控制从还原剂喷射阀31喷射的还原剂的喷射量，进行喷射模块30及泵模块40的控制。并且，贮藏容器50和泵模块40借助第1供给路径57连接，泵模块40和喷射模块30借助第2供给路径58连接，并且，喷射模块30和贮藏容器50借助循环路径59连接。

并且，在图1所示的排气净化系统10的例子中，DCU60与CAN65连接。用于控制内燃机的运转状态的控制单元(以下有时称为“ECU：Engine ControlUnit”)70与该CAN65连接，CAN65中不仅写入以燃料喷射量或喷射时机、转速等为首的关于内燃机运转状态的信息，还写入排气净化系统10所具备的所有传感器等的信息。并且，在CAN65中能够判别所输入的信号值是否在CAN65的规格范围内。并且，与CAN65连接的DCU60能够读入CAN65上的信息，并且向CAN65上输出信息。

此外，在本实施方式中，ECU70和DCU60由分别的控制单元构成，能够经由CAN65进行信息的收发，但这些ECU70和DCU60也可以作为一个控制单元构成。

在贮藏容器50中具备：用于检测容器内的还原剂温度的温度传感器51及用于检测还原剂的剩余量的液位传感器55；用于检测还原剂的粘度及浓度等的品质的品质传感器53。由这些传感器检测的值作为信号被输出，并写入CAN65上。这些传感器可以适当地使用公知的技术。

此外，作为所贮藏的还原剂，主要举出尿素水溶液及未燃燃料(HC)，但本实施方式的排气净化系统的例子是使用尿素水溶液的情况下的结构例。

并且，泵模块40具备：泵41；作为压力检测机构的压力传感器43，用于检测泵41的下游侧的第2供给路径58内的压力(以下有时称“还原剂的压力”)；温度传感器45，用于检测所压送的还原剂的温度；异物收集过滤器47，配置在泵41的下游侧的第2供给路径58的中途；以及压力控制阀49，用于在泵41的下游侧的还原剂压力超过既定值时，使还原剂的一部分从泵41的下游侧返回上游侧而使压力降低。

泵41例如由电动泵构成，由从DCU60送来的信号所驱动。并且，压力传感器43及温度传感器45也可以适当地使用公知的技术，由这些传感器检测出的值也作为信号被输出，并写入CAN65上。并且，作为压力控制阀49，可以使用公知的单向阀等。

并且，喷射模块30具备：贮留室33，贮留从泵模块40侧压送来的还原剂；还原剂喷射阀31，与贮留室33连接；孔35，配置在从贮留室33通向循环路径59的路径的中途；以及温度传感器37，配置在孔35的稍前方。

还原剂喷射阀31由例如借助duty控制来控制开阀的接通-断开的ON-OFF阀构成。并且，在贮留室33中以既定的压力贮存从泵模块40压缩来的还原剂，在借助从DCU60送来的控制信号还原剂喷射阀31打开时，将还原剂向排气通路11中喷射。并且，通过在贮留室33的下游侧的路径上配设有孔35，比孔35靠上游侧的贮留室33、第2供给路径58的内压不易降低，能够将泵模块40的输出抑制得低。虽然未图示，但也可以代替设置该孔35而在循环路径59的中途具备进行还原剂的循环控制的阀。

并且，为了使由泵模块40压送的还原剂中从喷射模块30的还原剂喷射阀31喷射的还原剂以外的还原剂回流至贮藏容器50以便不会受排气热等的影响而曝露在高温中，具备配设在喷射模块30和贮藏容器50之间的循环路径59。

并且，DCU60以存在于CAN65上的各种信息为基础进行还原剂喷射阀31的动作控制，以便将适当的量的还原剂喷射至排气通路11中。并且，本发明的实施方式中的DCU60还具备作为排气净化系统10的故障诊断装置(以下有时仅称为“故障诊断装置”。)的功能。

以由公知结构构成的微机为中心构成该DCU60，在图1中，在功能性的框图中所表示的结构例示出了关于还原剂喷射阀31的动作控制及泵41的驱动控制、以及排气净化系统10的故障诊断的部分。

即，以CAN信息取出生成部(图1中记载为“CAN信息取出生成”)、排气净化系统的故障诊断部(图1中记载为“系统故障诊断”)、泵驱动控制部(图1中记载为“泵驱动控制”)、及还原剂喷射阀动作控制部(图1中记载为“Udv动作控制”)等为主要的构成元件而构成本发明的实施方式的DCU60。并且，这些各部具体地是由基于微机(未图示)的程序的执行来实现的。

CAN信息取出生成部以从ECU70输出的关于内燃机运转状态的信息及从NO_X传感器17输出的传感器信息为首，读入存在于CAN65上的信息，并向各部输出。

并且，泵驱动控制部持续地读入从CAN信息取出生成部输出的、关于第2供给路径58内的还原剂压力的信息，以该压力信息为基础儿反馈控制泵41，将第2供给路径58及贮留室33内的还原剂压力维持为大致一定的状态。例如，在泵41为电动泵的情况下，进行控制以便在输出的压力值比目标值还低的情况下为了使压力上升而电动泵的占空比变大，相反地，进行控制以便在输出的压力值超过目标值的情况下为了使压力降低而电动泵的占空比变小。

还原剂喷射阀动作控制部构成为，读入从CAN信息取出生成部输出的、关于贮藏容器50内的还原剂的信息及关于排气气体温度、NO_X催化剂温度、在NO_X催化剂下游侧的NO_X浓度的信息、及关于内燃机的运转状态的信息等，生成用于令从还原剂喷射阀31喷射为了还原包含在排气气体中的NO_X而必要的量的还原剂的控制信号，并向用于操作还原剂喷射阀31的还原剂喷射阀操作装置(图1中记载为“Udv操作装置”)67输出。

如下所述地进行借助该图1所示的结构的排气净化系统10的排气气体的净化。

在内燃机的运转中，借助泵41抽起贮藏容器50内的还原剂，并压送至喷射模块30侧。此时，将基于配备在泵模块40中的泵41的下游侧的压力传感器45的检测值反馈，进行控制使得在检测值不到既定值时提高泵41的输出，另一方面在压力值超过既定值时借助压力控制阀49减压，从而将压送至喷射模块30侧的还原剂的压力维持为大致一定的值。

并且，从泵模块40压送至喷射模块30的还原剂流入还原剂的贮留室33并维持为大致一定的压力，在还原剂喷射阀31打开时总是向排气通路11内喷射。另一方面，由于还原剂经由循环路径59回流至贮藏容器50中，因此未喷射至排气通路11中的还原剂不会滞留在贮留室33中而因排气热而曝露于高温中。

在还原剂以大致一定的压力值贮留在贮留室33中的状态下，DCU60以内燃机的运转状态及排气温度、NO_X催化剂13的温度、以及在NO_X催化剂13的下游侧测定的未还原地通过NO_X催化剂13的NO_X量等信息为基础，决定应喷射的还原剂量，生成与此对应的控制信号，并向还原剂喷射阀操作装置(未图示)输出。并且，借助还原剂喷射阀操作装置进行还原剂喷射阀31的duty控制，将适当的量的还原剂喷射至排气通路11中。喷射至排气通路11中的还原剂以混合在排气气体中的状态流入NO_X催化剂13，用于包含在排气气体中的NO_X的还原反应。这样，进行排气气体的净化。

(2)故障诊断装置

这里，在本发明的实施方式的DCU60中具备排气净化系统10的故障诊断部。该排气净化系统10的故障诊断部构成为，通过比较在满足既定条件的状态下在既定时间内通过的NO_X催化剂的上游侧NO_X量和NO_X催化剂的下游侧NO_X量，来诊断排气净化系统是否正常地动作。

如图2所示，该排气净化系统的故障诊断部具备：上游侧NO_X浓度计算机构(图2中记载为“上游侧NO_X浓度计算”)，用于检测NO_X催化剂上游侧的NO_X浓度；上游侧NO_X流量计算机构(图2中记载为“上游侧NO_X流量计算”)，用于算出单位时间中NO_X催化剂上游侧的NO_X流量；上游侧NO_X量计算机构(图2中记载为“上游侧NO_X量计算”)，用于算出在既定时间内通过NO_X催化剂的上游侧的NO_X量；下游侧NO_X流量计算机构(图2中记载为“下游侧NO_X流量计算”)，用于算出NO_X催化剂下游侧的NO_X流量；以及下游侧NO_X量计算机构(图2中记载为“下游侧NO_X量计算”)，用于算出在既定时间内通过NO_X催化剂的下游侧的NO_X量。

并且，故障诊断部中包含：排气质量流量计算机构(图2中记载为“排气流量计算”)，用于算出排气气体的质量流量；催化剂温度计算机构(图2中记载为“催化剂温度计算”)，用于从NO_X催化剂的上游侧及下游侧的温度传感器的检测值算出NO_X催化剂的温度；还原条件判定机构(图2中记载为“还原条件判定”)，判定是否满足用于进行NO_X的还原的至少一个的条件；以及故障判定机构(图2中记载为“故障判定”)，通过比较上游侧的NO_X量及下游侧的NO_X量来判定排气净化系统有没有故障。

排气质量流量计算机构读入从CAN信息取出生成部输出的关于内燃机的运转状态的信息并进行计算，从而算出从内燃机排出的排气气体的质量流量。

并且，上游侧NO_X浓度计算机构与排气流量算出机构同样地，读入从CAN信息取出生成部输出的关于内燃机的运转状态的信息并进行计算，从而算出从内燃机排出的NO_X浓度。

作为用于排气质量流量的算出及从内燃机排出的NO_X浓度的算出的、存在于CAN上的关于内燃机的运转状态的信息，可以举出燃料喷射量、转速、排气循环装置(EGR：Exhaust Gas Recirculation)的状况、排气循环量、空气吸入量、冷却水温度等。以这些信息为基础算出排气质量流量及NO_X浓度可以借助公知的方法来进行。

此外，在本实施方式的DCU60中，借助计算而算出NO_X催化剂的上游侧的NO_X浓度，但虽然存在成本升高的问题，也可以构成为与NO_X催化剂的下游侧的NO_X浓度同样地，也在NO_X催化剂的上游侧配置NO_X传感器，而使用该NO_X传感器的检测值。

上游侧NO_X流量计算机构以由上述上游侧NO_X浓度计算机构算出的上游侧NO_X浓度和排气气体质量流量为基础，算出单位时间中的NO_X催化剂上游侧的NO_X流量。并且，上游侧NO_X量计算机构将由上游侧NO_X流量计算机构求得的NO_X流量中、满足既定条件的时间带的NO_X流量积分，从而累计既定时间内通过NO_X催化剂上游侧的NO_X量。

并且，下游侧NO_X流量计算机构以从CAN信息取出生成部输出的、由配置在NO_X催化剂下游侧的NO_X传感器检测出的NO_X浓度和排气气体质量流量为基础，算出单位时间中的NO_X催化剂下游侧的NO_X流量。并且，下游侧NO_X量计算机构将由下游侧NO_X流量计算机构求得的NO_X流量中、满足既定条件的时间带的NO_X流量积分，从而算出既定时间内通过NO_X催化剂下游侧的NO_X量。

在本实施方式的DCU60中，这些上游侧NO_X量计算机构及下游侧NO_X量计算机构仅在后述的还原条件判定机构中判定为系统满足用于正常地进行NO_X的还原的诸条件时，进行NO_X流量的积分。作为该用于正常地进行NO_X的还原的条件，举出例如NO_X催化剂的温度及排出NO_X浓度、排气气体的流量等。NO_X催化剂的温度是否在既定范围内是催化剂的活性化状态的重要要素。并且，排出NO_X浓度及排气气体的流量是否在既定范围内是流入NO_X催化剂的NO_X流量是否在催化剂的处理能力范围内的重要要素。即，若在不满足这些条件的情况下也进行NO_X流量的累计，则即使在不过是还原效率低的状态也诊断为系统故障，导致诊断结果的可靠性的降低，因此仅在满足这样的条件的情况下进行积分。

还原条件判定机构判定排气净化系统是否满足用于正常地进行NO_X的还原的诸条件，并对上游侧NO_X量计算机构及下游侧NO_X量计算机构输出信号。作为该条件，举出由上述的催化剂温度计算机构算出的NO_X催化剂的温度及由上游侧NO_X浓度计算机构算出的NO_X催化剂上游侧的NO_X浓度、由排气流量算出机构算出的排气气体的质量流量等。在NO_X催化剂中，预先规定用于正常地进行NO_X的还原的条件的范围，这些条件在规定范围内时，输出信号使得上游侧NO_X量计算机构及下游侧NO_X量计算机构进行NO_X流量的积分。

催化剂温度计算机构以从CAN信息取出生成部输出的、由NO_X催化剂的上游侧及下游侧的温度传感器检测出的温度信息为基础，使用map等推定NO_X催化剂的温度。这里所推定的NO_X催化剂的温度信息被用作为用于正常地进行NO_X的还原的条件之一。

并且，本实施方式的DCU60的故障诊断部上连接有RAM(Random AccessMemory)，由上游侧NO_X量计算机构及下游侧NO_X量计算机构计算的NO_X量的累计值每次都被存储。

故障判定机构读入存储在RAM中的上游侧NO_X量及下游侧NO_X量，求出下游侧NO_X量对于上游侧NO_X量的比，且通过将以该比表示的NO_X的还原效率与既定阈值进行比较，判定系统是否正常动作。

并且，在该故障判定机构中具备NO_X流量计数器，在满足用于正常地进行NO_X的还原的条件时计数器进行加法计算处理，在不满足条件时计数器进行减法计算处理。该计数器值用于判断NO_X流量的积分值是否达到能够用于系统的故障诊断的可靠性。

并且，为了规定系统持续为不满足上述条件的状态而直到重置NO_X流量的积分值的最大时间，NO_X流量计数器的值不增加至规定值MAX以上。并且，NO_X流量计数器的加法计算率在NO_X流量多时大，另一方面，在NO_X流量少时小。这是因为，随着NO_X流量变多，使用NO_X流量积分值的故障诊断的可靠性提高，会计数器进行减法计算处理而计数值变为O的时间增长。

此外，图3的时间流程图中以一定的状态简易地记载了加法计算率。

(3)时间流程图

接着，在本实施方式的故障诊断装置中，参照图3中示例出的时间流程图来详细地说明系统满足用于正常地进行NO_X的还原的诸条件时进行上游侧NO_X流量及下游侧NO_X流量的积分这一点。

首先，在t1时刻，若变为满足用于正常地进行NO_X的还原的条件的状态(逻辑值示为真的状态)，则NO_X流量计数器进行加法计算处理(NO_X流量计数器Inc)。在该t1时刻，借助上游侧NO_X量计算机构的预积分器，开始NO_X催化剂上游侧的NO_X流量的积分，只要在逻辑值为真的状态中就持续积分。

其后，在t2时刻，由于变为不满足用于正常地进行NO_X的还原的条件(逻辑值示为假的状态)，NO_X流量计数器进行减法计算处理(NO_X流量计数器Dec)。在该t2时刻，持续进行的上游侧NO_X流量的积分中断。其后NO_X流量计数器进行减法计算处理，在NO_X流量计数器不超过规定值START而计数值而变为0的时刻t3，重置借助预积分器所积分的累计值。

接着，在t4时刻，若逻辑值再变为真，则再开始NO_X流量计数器的加法计算处理，且再开始借助预积分器的NO_X催化剂上游侧的NO_X流量的积分。并且，在t4～t5之间，持续为逻辑值为真的状态，因此也持续NO_X催化剂上游侧的NO_X流量的积分。

其后，在变为t5时刻时，逻辑值变为假，因此与t2时刻相同地，NO_X流量计数器进行减法计算处理，且上游侧NO_X流量的积分中断。

接着，在时刻t6，在NO_X流量计数器变为0之前，逻辑值再变为真，因此NO_X流量计数器再进行加法计算处理，且再开始借助预积分器的上游侧的NO_X流量的积分。

这次，在t7时刻NO_X流量计数器超过规定值START，所以将借助预积分器所积分的累计值对主积分器进行加法计算，且切换为借助主积分器进行之后的积分。此外，在该图3的时间流程图中，为在主积分器中已经存储上次的累计值的状态。

若这样区分使用预积分器和主积分器，则借助主积分器进行累计值的存储，借助预积分器进行初始阶段的累计，因此在累计的初始阶段中，总是能够在中途重置时返回0。

接着，在t8时刻，由于NO_X流量计数器超过规定值MAX，只要逻辑值为真，NO_X流量计数器就固定在规定值MAX上。这样地将NO_X流量计数器的值即使最大也固定在规定值MAX处，是为了防止持续中途逻辑值为假的状态直到NO_X流量计数器变为0而重置的时间、及直到最后结束累计的时间过度变长而判定精度降低、以及故障判定所需要的时间变长。

之后，在逻辑值为假的状态下中断积分，并继续在真的状态下借助主积分器的积分。

接着，在所累计的上游侧NO_X量的值超过规定值MIN的t9的时刻，使计时器1动作。并且，在结束了在计时器1的期间的t10时刻，结束借助主积分器的积分。对于使借助主积分器的积分结束的时机即使在计时器1结束之前，在超过规定值MIN后逻辑值示为假的期间继续既定时间的情况下也结束。

这样地从上游侧NO_X流量的累计值超过规定值MIN后经过既定时间后结束积分，是为了当进行故障判定时，在确保作为最低的NO_X累计量的规定值MIN之后，以所需要的时间不显著变长的程度，将NO_X累计量累积起来，使判定精度提高。

2.排气净化系统的故障诊断方法

接着，参照图4～图6的流程图来说明排气净化系统的故障诊断方法的具体的程序的一例。此外，该程序可以常时执行，或者也可以每隔一定时间的间隔来执行。

首先，开始后，在步骤S100中算出从内燃机排出的排气气体的质量流量Gf之后，在步骤S101中算出从内燃机排出的排气气体中的NO_X浓度、即NO_X催化剂上游侧NO_X浓度Nu。接着，在步骤S102中，以在步骤S100及步骤S101算出的排气气体的质量流量Gf及上游侧NO_X浓度Nu为基础，算出NO_X催化剂上游侧的单位时间中的NO_X流量Nfu，进入步骤S103。

在步骤S103中，判别是否没有来自在NO_X催化剂的下游侧具备的NO_X传感器的错误信息，且判别来自NO_X传感器的输入值是否在CAN的规格范围内。在不满足这些条件的情况下，返回开始位置，另一方面，在判别为都满足条件的情况下，进入步骤S104。

在步骤S104中，读入存在于CAN上的由NO_X传感器检测出的NO_X催化剂下游侧的NO_X浓度Nd，接着，在步骤S105中，以在步骤S104中读入的NO_X催化剂下游侧的NO_X浓度Nd及在步骤S100中算出的排气气体的质量流量Gf为基础，算出NO_X催化剂下游侧的单位时间中的NO_X流量Nfd，进入步骤S106。

在步骤S106中，与上述步骤S103相同地，判别是否没有来自NO_X传感器的错误信息，且判别来自NO_X传感器的输入值是否在CAN的规格范围内，并且，还判别系统是否是能够喷射还原剂的状态(以下称为“测试环境条件TE”。)。在判定为不满足测试环境条件TE的情况下，由于系统不在能够测试的状态，因此返回开始位置，另一方面，在判别为满足测试环境条件TE的情况下，进入步骤S107，在计算NO_X催化剂上游侧的NO_X流量计数器增加量Inc或减少量Dec之后，进入步骤S108(图5)。

在计算NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu的增加量Inc或减少量Dec而进入的步骤S108中，判别NO_X催化剂的温度Tc是否在规定范围内，且判别NO_X催化剂上游侧的NO_X浓度Nu是否在规定范围内，且判别NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu是否在规定范围内。在满足这些全部的条件的情况下，进入步骤S109，对NO_X流量计数器加法计算在S107中求出的增加量Inc的量。接着，在步骤S110中积分NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu，且在步骤S111中积分NO_X催化剂下游侧的NO_X流量Nfd，使其分别存储在RAM中。

分别存储NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu及NO_X催化剂下游侧的NO_X流量Nfd之后，在步骤S112中，判别NO_X流量计数器是否达到规定值START，且判别记录值加法计算标记RcrdGf是否为0。在都满足这些的情况下，进入步骤S113，读入所存储的NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu的积分值，对以前所累积的累计值进行加法计算，且再存储至RAM中。并且，在步骤S114中，读入所存储的NO_X催化剂下游侧的NO_X流量Nfd的积分值，对以前所累积的累计值进行加法计算，且再存储至RAM中。其后，在步骤S115中，使记录值加法计算标记RcrdGf为1，进入步骤S116。

另一方面，在步骤S112中，在判别NO_X流量计数器未达到规定值START、或记录值加法计算标记RcrdGf不为0的情况下，进入步骤S116，判别记录值加法计算标记RcrdGf是否立起。在记录值加法计算标记RcrdGf不立起的情况下，返回开始位置，另一方面，在记录值加法计算标记RcrdGf立起的情况下，进入步骤S117，在存储了NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu的累计值Nnu之后，并且，在步骤S118中使NO_X催化剂下游侧的NO_X流量Nfd的累计值Nnd存储，进入步骤S119。

在记录值加法计算标记RcrdGf立起而进入的步骤S119中，判别NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu的累计值Nnu是否在规定值MIN以上。在NO_X流量Nfu的累计值Nnu不到MIN的情况下，进入步骤S120，判别NO_X流量计数器是否到达规定值MAX。在NO_X流量计数器未达到规定值MAX的情况下，原样返回开始位置，另一方面，在达到规定值MAX的情况下，在步骤S121中将计数器值固定在MAX处并返回开始位置。

另一方面，在NO_X流量Nfu的累计值Nnu变为MIN以上的情况下，进入步骤S122，判别NO_X流量计数器是否达到规定值MAX。在NO_X流量计数器未达到规定值MAX的情况下，再返回开始位置，另一方面，在达到的情况下，在步骤S123中将NO_X流量计数器值固定在规定值MAX处，并进入步骤S124。

在NO_X流量Nfu的累计值Nnu在MIN以上、NO_X流量计数器固定在MAX处而进入的步骤S124中，判别计时器1是否在动作中。在计时器1停止的情况下，在步骤S125中使计时器1动作之后返回开始位置，另一方面，若计时器1在动作中则进入步骤S126。

接着，在步骤S126中，判别计时器1是否结束，在计时器1未结束的情况下，再返回开始位置，另一方面，在结束的情况下，在步骤S127中重置NO_X流量计数器之后，进入步骤S135(图6)。

另一方面，在上述步骤S108中，在判别为不满足全部的条件的情况时，进入步骤S128，将NO_X流量计数器减去在步骤S107中所求得的Dec的量而进行减法计算处理。

接着，在步骤S129中，判别NO_X流量计数器是否变为0，在NO_X流量计数器未变为0的情况下，在步骤S130中固定累计值后，在步骤S131中判别计时器1是否在动作中。并且，在计时器1停止的情况下，返回开始位置，在计时器1动作中的的情况下，进入步骤S126。另一方面，在NO_X流量计数器变为0的情况下，进入步骤S132，判别计时器1是否在动作中。并且，在计时器1停止的情况下，在步骤S133中重置至此为止的累计值Nnu、Nud，并返回开始位置，在计时器1在动作中的情况下，在步骤134中重置计时器1，并进入步骤S135(图6)。

在步骤S135中，比较NO_X催化剂上游侧的NO_X流量Nfu的累计值Nnu、和NO_X催化剂下游侧的NO_X流量Nfd的累计值Nnd，计算实际的NO_X的还原效率PE。接着，在步骤S136中，以关于至此为止进行累计的条件下的NO_X的还原的参数值为基础，计算并设定本来可得到的NO_X的净化效率的阈值PEt，在步骤S137中，在还原效率计算结束标记立起后，进入步骤S138。

在步骤S138中，判别在步骤S136中求得的NO_X的还原效率的阈值PEt是否在规定值PE0以上。在PEt比规定值PE0小的情况下，返回开始位置，另一方面，在比规定值PE0大的情况下，进入步骤S139，判别实际的NO_X的还原效率PE是否比在步骤S136中所求得的阈值小。在PE比阈值PEt小的情况下，NO_X的还原效率降低所以为TestError，结束诊断。另一方面，在PE比阈值PEt大的情况下，NO_X的净化效率维持在既定以上所以为TestOK，结束诊断。

根据基于以上说明的流程图的排气净化系统的故障诊断方法，能够在满足用于正常地进行NO_X的还原反应的条件的状态下，进行NO_X催化剂的上游侧及下游侧的NO_X量的积分，算出净化效率。由此，能够正确地判定有没有以排气净化系统的控制系统的异常、NO_X催化剂的恶化、还原剂的品质的降低为首的排气净化系统的故障。

此外，图1所示的排气净化系统的结构只是一个例子，能够实施本发明的故障诊断方法的排气净化系统并不限定于该结构的排气净化系统。例如，也可以省略CAN，或将DCU与发动机ECU一体化地构成。并且，作为其他的例子，也可以是省略以还原剂的温度控制为目的而具备的循环路径的结构的排气净化系统。

Claims

1.一种排气净化系统的故障诊断装置，是使从内燃机排出的排气气体通过NO_X催化剂、将上述排气气体中所含的NO_X还原的排气净化系统的故障诊断装置，其特征在于，具备：

上游侧NO_X流量计算机构，用于计算在上述NO_X催化剂的上游侧的单位时间中的上游侧NO_X流量；

下游侧NO_X流量计算机构，用于计算在上述NO_X催化剂下游侧的单位时间中的下游侧NO_X流量；

还原条件判定机构，用于判别是否满足用于正常地进行上述NO_X的还原的至少一个的条件；

上游侧NO_X量计算机构，在判别为满足上述条件时，积分上述上游侧NO_X流量，算出在既定时间内通过上述NO_X催化剂的上游侧的上游侧NO_X量；

下游侧NO_X量计算机构，在判别为满足上述条件时，积分上述下游侧NO_X流量，算出在上述既定时间内通过上述NO_X催化剂的下游侧的下游侧NO_X量；

故障判定机构，通过比较上述上游侧NO_X量和上述下游侧NO_X量，判定上述排气净化系统是否正常地动作。

2.如权利要求1所述的排气净化系统的故障诊断装置，其特征在于，上述上游侧NO_X量计算机构及上述下游侧NO_X量计算机构，在中断上述NO_X流量的积分时，存储至此为止的累计值，在再次变为满足上述条件的状态时，从所存储的上述累计值再开始积分。

3.如权利要求1或2所述的排气净化系统的故障诊断装置，其特征在于，上述上游侧NO_X量计算机构及上述下游侧NO_X量计算机构，在中断上述NO_X流量的积分时，存储至此为止的累计值，在既定时间内不变为再次满足上述条件的状态时，重置上述累计值。

4.如权利要求1～3的任一项所述的排气净化系统的故障诊断装置，其特征在于，上述故障判定机构在上述上游侧NO_X量达到既定值时，结束上述上游侧NO_X流量及上述下游侧NO_X流量的积分，比较上述上游侧NO_X量及上述下游侧NO_X量。

5.如权利要求1～4的任一项所述的排气净化系统的故障诊断装置，其特征在于，上述故障判定机构通过将上述上游侧NO_X量和上述下游侧NO_X量的比与根据用于正常地进行上述NO_X的还原的条件而规定的阈值进行比较，来进行判定。

6.如权利要求1～5的任一项所述的排气净化系统的故障诊断装置，其特征在于，上述上游侧NO_X流量计算机构将从上述内燃机的运转状态算出的从上述内燃机排出的NO_X浓度作为基础来进行计算。

7.一种排气净化系统的故障诊断方法，是诊断使从内燃机排出的排气气体通过NO_X催化剂、使排气气体中所含的NO_X还原的排气净化系统有没有故障的排气净化系统的故障诊断方法，其特征在于，

分别算出在上述NO_X催化剂的上游侧及下游侧的单位时间中的上游侧NO_X流量及下游侧NO_X流量，且判别是否满足用于正常地进行上述NO_X的还原的至少一个的条件，

在满足上述条件时，分别积分上述上游侧NO_X流量及上述下游侧NO_X流量，从而算出在既定时间内分别通过上述NO_X催化剂的上游侧及下游侧的上游侧NO_X量及下游侧NO_X量，

通过比较上述上游侧NO_X量及上述下游侧NO_X量，判定上述排气净化系统是否正常地动作。