CN101668931A - 排气净化系统的异常诊断装置 - Google Patents

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Abstract

在利用尿素添加装置向设置于内燃机的排气通路上的选择还原型NOx催化剂添加尿素水的排气净化系统中，在NOx催化剂下游侧设置检测氨浓度的传感器。并且，在燃料切断中执行设定量的尿素水添加，基于此时的传感器输出来检测尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。通过在燃料切断中添加尿素水可防止尿素与NOx反应而被消耗，得到与该尿素水量相对应的传感器的输出。通过将该输出状态与正常的输出状态进行比较，能够检测是否已添加了适当的量和品质的尿素水。

Description

排气净化系统的异常诊断装置
技术领域
本发明涉及排气净化系统的异常诊断装置，尤其是涉及在选择还原型NOx催化剂中添加作为还原剂的尿素水来还原除去排气中的NOx的排气净化系统(所谓尿素SCR系统)的异常诊断装置。
背景技术
一般地，作为配置在柴油机等的内燃机的排气系统中的排气净化装置，已知用于净化排气中所含的NOx(氮氧化物)的NOx催化剂。作为该NOx催化剂，已知各种各样的类型的NOx催化剂，其中，通过添加还原剂来连续地还原除去NOx的选择还原型NOx催化剂是公知的。关于还原剂，一般以水溶液的形式使用尿素，该尿素水被喷射供给到催化剂上游侧的排气中。于是，尿素水受到来自排气和催化剂的热而进行水解生成氨，该氨在NOx催化剂上与NOx反应，结果NOx被分解成N2和H2O。
在使用该选择还原型NOx催化剂的排气净化系统中，若未适当地向NOx催化剂添加尿素水，则招致排气排放的恶化。因此希望适当诊断尿素添加系统是否有异常，在检测出异常的场合迅速地通知使用者来采取必要的修理等的措施。尤其是在汽车领域，各国的法规等都要求在车载状态(onboard)下检测招致这样的排气恶化的异常并对驾驶者提出警告。
关于以往的尿素添加系统的异常诊断，例如在特开2005-83223号公报中，在贮存尿素水的罐中设置检测尿素水浓度的浓度检测装置，管理尿素水浓度。
然而，作为导致排气排放恶化的尿素添加系统的异常，有：尿素添加量未达到预先确定的量的添加量异常、和尿素水本身的性状(尤其是浓度)与预先确定的性状不同的品质异常。前者在尿素喷射阀发生故障等的尿素添加装置本身发生异常的情况下发生。而后者在例如将指定品以外的尿素水或单一的水补充到尿素水罐中的情况下等发生。无论哪种情形，若从防止排气排放恶化的观点考虑，都希望能检测这两种异常，并且希望在检测出这些异常中的至少一方时对使用者给予警告。再者，关于该点，前述的特开2005-83223号公报所述的技术，虽然能够检测尿素水的浓度异常，但是甚至连添加量的异常也不能检测。
另外，对于尿素水的品质异常，一般地如特开2005-83223号公报所述的尿素水浓度检测装置昂贵，不适用于车载。另外，若装备尿素水浓度检测装置，会追加新的装置，装置构成复杂化，成本变高。
发明内容
本发明是鉴于以上的状况而完成的研究，其目的在于提供能够很适合且简便地检测尿素SCR系统中的尿素添加系统的异常的排气净化系统的异常诊断装置。
根据本发明，提供一种排气净化系统的异常诊断装置，该异常诊断装置的特征在于，具有：
设置在内燃机的排气通路上的选择还原型NOx催化剂；
用于向上述NOx催化剂添加尿素水的尿素添加装置；
检测上述NOx催化剂的下游侧的排气的氨浓度的传感器；
对上述内燃机执行燃料切断的燃料切断机构；和
异常检测机构，所述异常检测机构基于在采用上述燃料切断机构执行燃料切断的过程中利用上述尿素添加装置执行了设定量的尿素水添加时的上述传感器的输出，检测上述尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。
在所述的燃料切断的执行中不含有NOx的排气(实质上是空气)从NOx催化剂通过。若在该状态下执行设定量的尿素水添加，则尿素水其全部量在NOx催化剂中被水解变成氨，该氨从NOx催化剂流出，由传感器测知。即，通过在除去了排气中的NOx的状态下执行设定量的尿素水添加，可防止尿素与NOx反应而被消耗，并得到与该尿素水量对应的传感器的输出。通过将该输出状态与预先实验性地得到的正常的输出状态进行比较，可检测是否已添加了适当的量和品质的尿素水，可以很好的检测尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。
优选上述传感器由均能检测排气的NOx浓度和氨浓度的NOx传感器构成。
在具有选择还原型NOx催化剂的排气净化系统中，很多情况下，为了控制向NOx催化剂添加的尿素量而在NOx催化剂的下游侧设置NOx传感器。在这种优选的方式中，能够利用所述的NOx传感器进行异常诊断，能够不追加新的装置而以简便的构成执行异常诊断。
优选：上述异常检测机构基于上述传感器的输出的峰值和累积值的至少一方检测上述尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。
例如若实际的尿素添加量相比于预定的量过剩，或者尿素水的尿素浓度相比于预定的浓度过浓，则传感器输出的峰值或累积值比设定值大。因此，通过对传感器输出的峰值和累积值的至少一方进行评价，可以检测尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。
优选：具有检测上述尿素添加装置的单独的异常的另外的异常检测机构，上述异常检测机构在利用上述另外的异常检测机构未检测出上述尿素添加装置的异常、并且上述传感器的输出状态处在设定的异常范围内时，判断为上述尿素水异常。
虽然使用上述异常诊断装置，能够检测作为尿素添加系统整体的异常，但是难以将尿素添加装置和尿素水的异常，即尿素水的添加量异常和品质异常加以区别并进行特定。因此，如果如该优选的方式那样具有检测尿素添加装置的单独的异常的另外的异常检测机构，则在未检测出尿素添加装置的异常、并且传感器的输出状态处在设定的异常范围内时，可以特定地判断为尿素水异常。这样地区分两者的异常，可谋求诊断精度进一步提高。
优选：上述尿素添加装置具有向上述排气通路中喷射尿素水的尿素添加阀，上述另外的异常检测机构具有检测供给到上述尿素添加阀的尿素水的压力的压力传感器，在利用上述尿素添加阀喷射尿素水时由上述压力传感器检测出的尿素水压力的降低状态处在设定的异常范围内时，判断为上述尿素添加装置异常。
若从尿素添加阀喷射尿素水，则尿素水的供给压力与之相应地降低。因此通过由压力传感器检测该尿素水的供给压力的降低状态，并与正常时的降低状态进行比较，可以检测出尿素添加装置的单独异常。
根据本发明，可发挥能够很好地并且简便地检测尿素SCR系统中的尿素添加系统的异常这一优异的效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的内燃机的概略的系统图。
图2是表示在燃料切断中打开了尿素添加阀时的催化剂后NOx传感器的对应输出的时间图。
图3是表示异常诊断处理的一种方式的流程图。
图4是用于设定规定时间的图。
图5是表示在燃料切断中打开了尿素添加阀时的压力传感器以及催化剂后NOx传感器的对应输出的时间图。
图6是表示异常诊断处理的另一方式的流程图。
具体实施方式
以下参照附图对实施本发明的具体方式进行说明。
图1是本发明的实施方式涉及的内燃机的概略的系统图。在图中，10是汽车用的压缩点火式内燃机即柴油机，11是与进气口连通的吸气歧管，12是与排气口连接的排气歧管；13是燃烧室。在本实施方式中，从未图示的燃料箱供给到高压泵17的燃料被高压泵17压送到共轨18，以高压状态蓄压，该共轨18内的高压燃料从喷射器14直接喷射供给到燃烧室13内。来自发动机10的排气从排气歧管12经过涡轮增压器19后流到其下游的排气通路15中，如后所述被净化处理后，排出到大气中。另外，作为柴油机的形态，不限于具有这样的共轨式燃料喷射装置的形态。另外，包括EGR装置等的其他的排气净化器件也是任意的。
另一方面，从空气滤清器20导入到吸气通路21内的吸入空气，依次地通过空气流量计22、涡轮增压器19、中间冷却器23、节气门24到达吸气歧管11。空气流量计22是用于检测吸入空气量的传感器，具体地讲，输出与吸入空气的流量相应的信号。节气门24采用了电子控制式的节气门。
在排气通路15上，从上游侧依次串联地设置将排气中的未燃成分(尤其是HC)氧化从而进行净化的氧化催化剂30、捕集排气中的粒子状物质(PM)并进行燃料除去的DPR(Diesel Particulate Reduction)催化剂32、和将排气中的NOx还原从而进行净化的NOx催化剂尤其是选择还原型NOx催化剂34。
并且，设置有用于向NOx催化剂34添加作为还原剂的尿素水的尿素添加装置48。具体地讲，在DRP催化剂32的下游侧且NOx催化剂34的上游侧的排气通路15上设置有用于喷射尿素水的尿素添加阀40。通过供给管线41由尿素供给泵42将尿素水供给至尿素添加阀40，尿素供给泵42抽吸贮存在尿素罐44中的尿素水并排出。
另外，设置作为主管发动机整体的控制的控制单元的电子控制单元(以下称为ECU)100。ECU 100是包含CPU、ROM、RAM、输入输出端口和存储装置等的电子控制单元。ECU 100基于各种传感器类的检测值等来控制喷射器14、高压泵17、节气门24等以使得执行所希望的发动机控制。另外，ECU 100为了控制尿素添加量而控制尿素添加阀40和尿素供给泵42。作为与ECU连接的传感器类，除了上述的空气流量计22以外，还包括设置于NOx催化剂34的下游侧的NOx传感器即催化剂后NOx传感器50、分别设置于NOx催化剂34的上游侧和下游侧的催化剂前排气温度传感器52和催化剂后排气温度传感器54。另外，催化剂前排气温度传感器52设置于DPR催化剂32的下游侧且NOx催化剂34的上游侧的排气通路15上。
催化剂后NOx传感器50发出与排气的NOx浓度以及氨浓度成比例的大小的输出信号。尤其是催化剂后NOx传感器50是不仅能够检测排气中的NOx，还能够检测排气中的氨(NH3)的传感器，是所谓极限电流式NOx传感器。催化剂后NOx传感器50在其内部将排气中的NOx(尤其是NO)分解成N2和O2，通过基于该O2的氧离子的电极间移动，发生与氧离子量成比例的电流输出。另一方面，催化剂后NOx传感器50在其内部将排气中的NH3分解成NO和H2O，进而将该NO分解成N2和O2，然后以与NOx的情况同样的原理发生电流输出。催化剂后NOx传感器50是发出与NOx浓度和氨浓度的合计浓度成比例的输出的传感器，不能够区分NOx浓度和氨浓度来产生输出。
另外，作为其他的传感器类，曲轴转角传感器26、油门开度传感器27和发动机开关28与ECU连接。曲轴转角传感器26在曲轴转角旋转时向ECU 100输出曲轴脉冲信号，ECU 100在基于该曲轴脉冲信号检测发动机10的曲轴转角的同时，计算发动机10的转速。油门开度传感器27向ECU100输出与由使用者操作的油门踏板的开度(油门开度)相应的信号。使用者在起动发动机时打开发动机开关28，在停止发动机时关闭发动机开关28。
选择还原型NOx催化剂(SCR：Selective Catalytic Reduction)34可举出：在沸石或氧化铝等的基材表面担载有Pt等贵金属的催化剂、使该基材表面经离子交换而担载有Cu等过渡金属的催化剂、使该基材表面担载有二氧化钛/钒催化剂(V2O5/WO3/TiO2)的催化剂等。选择还原型NOx催化剂34在该催化剂温度处在活化温度区、并且添加了作为还原剂的尿素时，将NOx进行还原净化。若尿素添加到催化剂中，则在催化剂上生成氨，该氨与NOx反应而还原NOx。
NOx催化剂34的温度，可以由埋设在催化剂中的温度传感器直接检测出，但在本实施方式中推定其温度。具体地讲，ECU 100基于由催化剂前排气温度传感器52和催化剂后排气温度传感器54分别检测出的催化剂前排气温度和催化剂后排气温度来推定催化剂温度。另外，推定方法不限于这样的例子。
针对NOx催化剂34的尿素添加量基于由催化剂后NOx传感器50检测出的催化剂后NOx浓度进行控制。具体地讲，控制来自尿素添加阀40的尿素喷射量使得催化剂后NOx浓度的检测值总是为零。该情况下，可以只基于催化剂后NOx浓度的检测值设定尿素喷射量，或者也可以基于发动机运行状态(例如发动机转速和油门开度)设定使催化剂后NOx浓度为0那样的基本尿素喷射量，并且基于催化剂后NOx传感器50的检测值反馈修正该基本尿素喷射量。NOx催化剂34只在添加了尿素时还原NOx，因此通常要经常地添加尿素。另外进行控制使得尿素只添加NOx还原所需的最小限度的量。这是因为，若过剩地添加尿素，则氨排出到催化剂下游(所谓NH3逃脱)，成为异臭等的原因。
在此，若将还原由发动机排出的NOx的全部量所需的最小的尿素量设为A、将实际添加的尿素量设为B，则它们的比B/A被称为当量比。虽然执行尿素添加控制以使当量比尽量地接近于1，但是实际上由于发动机的运行状态时时刻刻地变化，因此实际的当量比未必为1。在当量比小于1的场合，尿素供给量不足，NOx被排出到催化剂下游侧，因此由催化剂后NOx传感器50对其进行检知并增加尿素供给量。另外，在当量比大于1时，尿素供给量过剩。有时所添加的尿素附着于NOx催化剂34，在该情况下，即使停止尿素的添加，在短暂的期间也能够利用附着的尿素来还原NOx。
另外，相应于NOx催化剂34的催化剂温度(在本实施方式中为推定值)控制尿素添加的执行和停止。具体地讲，在催化剂温度为设定的最小活化温度(例如200℃)以上时执行尿素添加，在催化剂温度不到其最小活化温度时停止尿素添加。这是因为催化剂温度达到最小活化温度之前即使进行尿素添加也不能高效率地还原NOx的缘故。另外，在催化剂温度达到比最小活化温度高的设定的上限温度(例如400℃)以上时也停止尿素添加。这是因为该情况下即使进行了尿素添加也不能够高效率地还原NOx的缘故。不过，一般在柴油机的场合，相比于汽油机，排气温度低，催化剂温度达到那样的上限温度的频度比较少。结果，在催化剂温度为最小活化温度以上且不到上限温度时执行尿素添加，不处在该温度区时停止尿素添加。
此外，ECU 100基于催化剂后NOx传感器50的元件阻抗间接地检测其元件温度，判断检测出的元件温度是否在设定的活化区域内，如果元件温度在活化区域内则由催化剂后NOx传感器50进行NOx浓度(和后述的氨浓度)的检测，若元件温度在活化区域外则不进行这样的检测。
在本实施方式中，从上游侧依次地配置有氧化催化剂30、DPR催化剂32和NOx催化剂34，但配置顺序不限于此。DPR催化剂32是柴油机微粒过滤器(Diesel Particulate Filter；DPF)的一种，是过滤器结构并且在表面具有贵金属，是利用贵金属将由过滤器捕集的粒子状物质连续地进行氧化(燃烧)的连续再生式。作为DPF不限于这样的DPR催化剂32，可使用所有类型的DPF。另外，也可以是省略了氧化催化剂30和DPR催化剂32的至少一方的实施方式。
以下对尿素添加系统的异常诊断进行说明。
在本实施方式中，设置有检测尿素添加系统的异常，即检测尿素添加装置48和尿素水的至少一方的异常的异常检测机构。即，若发生尿素添加装置48的异常，则尿素添加量相对于预定的最佳量引起过不足，不能进行所希望的尿素添加控制。这样的尿素添加量异常，例如在尿素添加阀40、供给管41发生堵塞从而尿素添加量减少、或者尿素供给泵42发生故障从而尿素水的供给压力过剩或过小，尿素添加量增大或减少的情况下发生。另一方面，若发生尿素水的异常即尿素水的品质(尤其是浓度)的异常，则例如对于尿素添加阀40的同一开阀时间，向NOx催化剂34供给的尿素本身的量发生过不足，不能进行所希望的尿素添加控制。例如若尿素水浓度比预定的值(例如32.5％)少，则对于尿素添加阀40的同一开阀时间，尿素添加量变少，相反地若尿素水浓度比该设定值多，则对于尿素添加阀40的同一开阀时间，尿素添加量变多。这样的尿素水的品质异常，例如在补充指定品以外的尿素水、或补充单一的水代替尿素水的场合等发生。这些异常均是可使排气排放恶化的异常，在本实施方式中，发生这些异常后立即进行检测。
本实施方式的异常诊断，在对发动机10执行停止燃料喷射的燃料切断时进行。并且，在该燃料切断执行中由尿素添加装置48执行设定量的尿素水添加，基于与该添加相对应的催化剂后NOx传感器50的输出，检测尿素添加装置48和尿素水的至少一方的异常。
当为燃料切断执行中时，不含有NOx的排气(实质上是空气)在NOx催化剂34中通过，若在该状态下执行设定量的尿素水添加，则尿素水其全部量在NOx催化剂34中被水解而变成氨，该氨从NOx催化剂34流出，由催化剂后NOx传感器50检知。即，通过在除去了排气中的NOx的状态下执行设定量的尿素水添加，可防止尿素与NOx反应而被消耗，并且得出与该尿素水量相对应的催化剂后NOx传感器50的输出。通过将该输出状态与预先实验性地得到的正常的输出状态进行比较，检测是否已添加了适当的量和品质的尿素水，能够很好地检测尿素添加装置48和尿素水的至少一方的异常。
另外，由于由催化剂后NOx传感器50检测排到NOx催化剂34的下游侧的气体中氨浓度，因此可以利用原来为了控制尿素添加量而使用的催化剂后NOx传感器50进行异常诊断，可以不追加新的装置而以简便的构成执行异常诊断。并且，由于利用在实际的车辆行驶中比较频繁地进行的燃料切断的执行定时来进行诊断，因此也能够比较容易地确保诊断频度。
图2表示在燃料切断中打开了尿素添加阀40时的催化剂后NOx传感器50的对应输出。如(A)所示若打开尿素添加阀40一定时间(开阀)，则从尿素添加阀40喷射尿素水，不久催化剂NOx传感器50的输出升高。对于该一定时间的开阀，适当且正常的NOx的输出状态如(B)所示。与此相对，若为如(C)所示的输出状态，则为过剩，反之若为如(D)所示的输出状态，则为过少。如(C)所示的过剩的输出的场合，作为其原因，认为是尿素水浓度过高，尿素水量过剩，另一方面，如(D)所示的过少的输出的场合，作为其原因，认为是尿素水浓度过低，尿素水量过少。这样，在实际得到如(C)和(D)所示的过剩输出以及过少输出的场合，将尿素添加装置48和尿素水的至少一方判断为异常。
如(B)所示的正常的输出状态与实际得到的输出状态的比较，例如可如下所述地进行。一种方法是：预先实验性地掌握正常输出的峰值(图2中用Ip表示)并且确定其峰值的正常范围，若实际的输出的峰值在其正常范围内则定为没有异常，相反地若在正常范围外(异常范围内)则定为有异常。代替上述方法的方法是下述方法：预先实验性地掌握正常输出的每一微小时间的累积值(相当于图2中由SI表示的面积)并且确定其输出累积值的正常范围，若实际的输出累积值在其正常范围内则定为没有异常，相反地若在正常范围外(异常范围内)则定为有异常。再者，关于比较方法，也可以是这些方法以外的方法。
然而，如图所示，与尿素添加相对应的催化剂后NOx传感器50的输出，在从打开了尿素添加阀40时起经过规定时间Δt后显现。其理由是因为，由尿素添加阀40喷射的尿素水到达NOx催化剂34，在NOx催化剂34中水解变成氨，该氨的一部分吸附在NOx催化剂34上，变化或吸附的氨到达催化剂后NOx传感器50，催化剂后NOx传感器50对氨响应这一系列的过程需要时间。因此，为了极力排除与尿素添加没有关系的噪音等的影响，优选对从打开了尿素添加阀40时起经过规定时间Δt后的传感器输出进行监控。
以下基于图3对具体的异常诊断处理进行说明。图示的程序由ECU100按设定的每一微小时间周期(例如16msec)反复地执行。
在最初的步骤S101中，判断适合于进行异常诊断的规定条件(设定条件)是否成立。例如，在满足下述(a)～(c)的全部条件时为规定条件成立：(a)为燃料切断执行中；(b)催化剂后NOx传感器50的元件温度在设定的活化区域内(即，催化剂后NOx传感器50已活化)；(c)推定催化剂温度Tc为设定的最小活化温度Tcmin且不到上限Tcmax(即，NOx催化剂34在设定的工作温度区域)。再者，关于(a)，在由油门开度传感器27检测出的油门开度为大致全闭，并且由曲轴转角传感器26检测出的发动机转速为比空载高一些的设定速度以上时，由ECU执行燃料切断。除了这些(a)、(b)、(c)以外，还可以包括(d)尚未执行现行程(trip)中的异常诊断等的条件。
在判断为规定条件不成立的场合，结束该程序。另一方面，在判断为规定条件成立的场合，在步骤S102中，尿素添加阀40只打开预定的时间ton(参照图2)，执行尿素水的添加。
在接下来的步骤S103中，判断是否已从尿素添加阀40打开时(尿素添加开始时)起经过了规定时间Δt。在判断为未经过规定时间Δt的场合，结束该程序。另一方面，在判断为已经过规定时间Δt的场合，在步骤S104中，只在规定时间tm的期间取得(监控)催化剂后NOx传感器50的输出值I(参照图2)。
如前所述，在等待经过规定时间Δt后开始传感器输出值I的监控的理由是因为，由尿素添加阀40喷射供给的尿素主要在NOx催化剂34内变成氨，或等待氨在NOx催化剂34内进行吸附和脱离这一在NOx催化剂34内的反应的缘故，此时的反应速度依赖于催化剂温度。因此，在本实施方式中，例如基于如图4所示的图，与催化剂温度Tc相应地设定规定时间Δt，催化剂温度Tc越高则规定时间Δt越短。由此可以设定与在NOx催化剂34内的反应速度相应的适当的等待时间Δt。
接着，在步骤S105中，由取得的多个的NOx传感器输出值I的数据求出峰值或最大值Ip，该峰值Ip与用于将传感器输出判断为过少的设定的下限峰值Ipmin进行比较。峰值Ip比下限峰值Ipmin小的场合，进入步骤S108，并判断为尿素添加系统异常即尿素添加装置48和尿素水的至少一方异常。再者，与该异常判定同时地驱动检验灯等的警告装置，向使用者警告有异常。由此将车辆送到维修保养工厂等进行必要的保养、修理。
另一方面，在峰值Ip为下限峰值Ipmin以上的场合，进入步骤S106，峰值Ip与用于将传感器输出判断为过剩的设定的上限峰值Ipmax进行比较。在峰值Ip比上限峰值Ipmax大的场合，进入步骤S108与上述同样地进行异常判定。另一方面，在峰值Ip为上限峰值Ipmax以下的场合，进入步骤S107，判断为尿素添加系统正常即尿素添加装置48和尿素水两者正常。
另外，在此，在峰值Ip在设定的正常范围内(Ipmin以上且Ipmax以下)时，将尿素添加系统判为正常，在峰值Ip在其正常范围外(即异常范围内)时，将尿素添加系统判为异常。然而，也可以使用规定时间tm的期间的NOx传感器输出累积值SI代替峰值Ip，此时也同样地，若累积值SI在设定的正常范围内(SImin以上且SImax以下)则将尿素添加系统判为正常，若累积值SI在其正常范围外(即异常范围内)则将尿素添加系统判为异常。与峰值或累积值进行比较的上限值以及下限值(即正常范围)也可基于尿素添加量(具体地讲，为尿素添加阀40的打开时间ton)，按照预定的图等进行变更。
接着，对异常诊断的另一方式进行说明。以上所述的异常诊断的一种方式是检测作为尿素添加系统整体的异常的方式，因此难以区别尿素添加装置48和尿素水的异常，即难以区别尿素水的添加量异常和品质异常。因此为了对其进行区别，在该另一方式中，具有另行检测尿素添加装置48的单独的异常的另外的异常检测机构。另外，在未检测到尿素添加装置48的异常、并且NOx传感器50的输出状态处在设定的异常范围内时，判断为尿素水异常。由此可以区别地检测两者的异常，谋求诊断精度的提高。
作为检测尿素添加装置48的单独的异常的另外的异常检测机构，例如可举出如下所述的检测机构。即，如图1中由假设线所示，设置检测向尿素添加阀40供给的尿素水的压力的压力传感器45，将该压力传感器45的输出送到ECU 100。压力传感器45设置在连接尿素供给泵42和尿素添加阀40的供给管线41上，优选设置在尽量接近于尿素添加阀40的位置上。另外，ECU 100基于在尿素水喷射时由压力传感器45检测的尿素水压力的降低状态，检测尿素添加装置48的异常。另外，尿素供给泵42在其出口部具有压力传感器的场合，也可以代用该压力传感器来代替上述压力传感器45。
图5表示在燃料切断中打开了尿素添加阀40时的压力传感器45和NOx传感器50的对应输出。如(A)所示，若将尿素添加阀40打开一定时间(开阀)，则与此相对应地从尿素添加阀40喷射尿素水，尿素水的供给压力即供给管线41的管线压力降低。此时的压力降低状态由压力传感器45检测，与预先实验性地求得的尿素添加装置48正常时的压力降低状态进行比较，判断尿素添加装置48是正常还是异常。
在虽然尿素添加装置48正常，但催化剂后NOx传感器50发出异常(过剩或过少)的输出的场合，可以特定为这只起因于尿素水的品质异常。另外，在尿素添加装置48异常并且催化剂后传感器50的输出也异常的场合，不能够区别地特定NOx传感器50的输出异常是由于尿素水的添加量异常所致还是由于尿素水的品质异常所致。因此，在该场合可简单地判断为尿素添加系统异常即尿素添加装置48和尿素水的至少一方异常。
基于图6对该另一方式的异常诊断处理进行说明。该处理与图3所示的处理大致同样，对于以下相同的步骤，只将标号替换成200序列来示于图中而省略说明，以不同点为中心进行说明。
在步骤S201中判断为规定条件成立的场合，在步骤S202A中，与上述步骤S102同样地将尿素添加阀40只打开设定的打开时间ton。并且与此同时地在该打开时间ton的期间取得(监控)压力传感器45的输出值P(参照图2)。
以后，在步骤S203、S204中进行与上述步骤S103、S104同样的处理。然后，在步骤S205中判断为NOx传感器输出值I的峰值Ip比下限峰值Ipmin小的场合、或者在步骤S206中判断为峰值Ip比上限峰值Ipmax大的场合，进入步骤S209。
在步骤209中，将在步骤S202A中取得的多个的压力传感器输出值P累计，算出累积值SP(相当于图2的影线区域的面积)，判断该累积值SP是否在设定的正常范围内即累积值是否为设定的下限值Spmin以上且为设定的上限值SPmax以下。
在累积值SP处在设定的正常范围内的场合，在判断为尿素添加装置48正常的同时，NOx传感器50发出过剩或过少的输出被视为由于尿素水的品质异常所致，进入步骤S210，最终判定为尿素水异常。
另一方面，在累积值SP处在正常范围外的场合(即处在设定的异常范围内的场合)，在判断为尿素添加装置48异常的同时，NOx传感器50发出过剩或过少的输出被视为至少起因于尿素水的添加量异常，并且除此之外存在也起因于尿素水的品质异常的可能性，进入步骤S211最终判断为尿素添加系统异常，即尿素添加装置48和尿素水的至少一方异常。在这些异常判定之后警告装置工作，这一点与前述同样。
另外，在本实施方式中，由于基于在燃料切断中执行尿素添加时的NOx催化剂下游的NOx传感器输出来检测尿素添加系统的异常，因此如果严密地解释的话，若不能担保NOx传感器的正常，则不能够准确地特定尿素添加系统异常。因此，也优选另行设置检测NOx传感器的异常的机构。对此，例如，在尿素水的添加停止中由NOx传感器检测NOx催化剂后的NOx浓度，并将其与NOx催化剂前的NOx浓度进行比较，判定NOx传感器是否异常。NOx催化剂前的NOx浓度既可以另行由NOx传感器检测，也可以由发动机运行状态推定。由于在尿素水的添加停止中NOx催化剂不工作，NOx催化剂前后的NOx浓度应该相等，因此通过将两者进行比较，能够很好地检测NOx催化剂后的NOx传感器的正常和异常。
以上对本发明的实施方式进了说明，但本发明也可以采用其他的实施方式。例如，本发明也可适用于压缩点火式内燃机以外的内燃机，例如也可适用于火花点火式内燃机，特别是可适用于直喷稀燃汽油发动机。在上述实施方式中，作为检测氨浓度的传感器使用了NOx传感器，但当然也可以使用可只检测氨浓度的其他的传感器。
本发明的实施方式不限于上述的实施方式，由本发明所要求保护的范围规定的本发明的思想中包含的所有的变形例、应用例、均等物均包括在本发明中。因此，本发明不应该限定地解释，也可应用于归属于本发明思想范围内的其他的任意的技术。
产业上的利用可能性
本发明可适用于向选择还原型NOx催化剂中添加作为还原剂的尿素水从而还原除去排气中的NOx的排气净化系统。
本发明中表示数值范围的“以上”和“以下”均包括本数。

Claims (5)

1、一种排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，具有：
设置在内燃机的排气通路上的选择还原型NOx催化剂；
用于向所述NOx催化剂添加尿素水的尿素添加装置；
检测所述NOx催化剂的下游侧的排气的氨浓度的传感器；
对所述内燃机执行燃料切断的燃料切断机构；和
异常检测机构，所述异常检测机构基于在采用所述燃料切断机构执行燃料切断的过程中利用所述尿素添加装置执行了设定量的尿素水添加时的所述传感器的输出，检测所述尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。
2、根据权利要求1所述的排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，所述传感器由排气的NOx浓度和氨浓度均能够检测的NOx传感器构成。
3、根据权利要求1或2所述的排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，所述异常检测机构基于所述传感器的输出的峰值和累积值的至少一方检测所述尿素添加装置和尿素水的至少一方的异常。
4、根据权利要求1～3的任一项所述的排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，
该异常诊断装置具有检测所述尿素添加装置的单独的异常的另外的异常检测机构，
所述异常检测机构在利用所述另外的异常检测机构未检测出所述尿素添加装置的异常、并且所述传感器的输出状态处在设定的异常范围内时，判断为所述尿素水异常。
5、根据权利要求4所述的排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，
所述尿素添加装置具有向所述排气通路中喷射尿素水的尿素添加阀，
所述另外的异常检测机构具有检测供给到所述尿素添加阀的尿素水的压力的压力传感器，在利用所述尿素添加阀喷射尿素水时由所述压力传感器检测出的尿素水压力的降低状态处在设定的异常范围内时，判断为所述尿素添加装置异常。
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