CN102213131B - 排气净化系统的异常诊断装置及方法以及排气净化系统 - Google Patents

排气净化系统的异常诊断装置及方法以及排气净化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102213131B
CN102213131B CN2011100818420A CN201110081842A CN102213131B CN 102213131 B CN102213131 B CN 102213131B CN 2011100818420 A CN2011100818420 A CN 2011100818420A CN 201110081842 A CN201110081842 A CN 201110081842A CN 102213131 B CN102213131 B CN 102213131B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ammonia
gas concentration
selective reduction
control system
diagnosis
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2011100818420A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102213131A (zh
Inventor
谷冈谦一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Bosch Corp
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 Bosch Corp filed Critical Bosch Corp
Publication of CN102213131A publication Critical patent/CN102213131A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102213131B publication Critical patent/CN102213131B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • 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

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)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明提供一种不使下游侧NOX浓度或者下游侧氨浓度显著上升就可以判定排气净化系统的异常状态的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统。异常诊断装置包括：传感器值检测单元，读入特定气体浓度传感器的传感器信号并检测气体浓度；减小装置控制单元，在气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从气体浓度减去由计算求出的选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用设在选择还原催化剂的下游侧的通路面积减小装置使排气通路内的压力上升来使选择还原催化剂中的氨的可吸附量增大；以及判定单元，基于排气通路内的压力上升后的气体浓度或者差值来判定异常状态。

Description

排气净化系统的异常诊断装置及方法以及排气净化系统
技术领域
本发明涉及排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统。尤其涉及使用氨来还原排气气体中的NOX(氮氧化物)的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统。
背景技术
在从柴油发动机等内燃机排出的排气气体中包含氮氧化物(以下称作“NOX”)的情况较多。作为用于还原该NOX来净化排气气体的排气净化系统，已知通过在排气通路中所包括的选择还原催化剂的上游侧来喷射来源于氨的还原剂，使氨吸附在选择还原催化剂上，使流入选择还原催化剂的排气气体中的NOX与氨反应，来净化排气气体的排气净化系统。
在这种排气净化系统中，有的情况下在选择还原催化剂的下游侧设有用于检测NOX浓度的传感器，进行还原剂的喷射控制，使该传感器的传感器值不到预定值。然而，设在这种排气净化系统的用于检测NOX浓度的传感器较多具有除了对于NOX，对于氨也感应的特性。因此，在使用可生成氨的还原剂的排气净化系统中，在选择还原催化剂的下游侧有氨流出的情况下，传感器会感应，传感器值会上升。
通常，由于还原剂的目标喷射量根据来自内燃机的排出的NOX的量由计算求出，因此NOX传感器的传感器值被维持在不到容许值。然而，若整个排气净化系统产生劣化，则有的情况下相对于目标喷射量的实际喷射量的偏离会增大，或者催化剂效率会下降，选择还原催化剂的下游侧的NOX浓度或者氨浓度会超过容许值。
在选择还原催化剂的下游侧的NOX浓度上升的状态、选择还原催化剂的下游侧的氨浓度上升的状态下，之后应该进行的控制或处理的内容是不同的。因此，需要确定特定传感器值的上升是因哪种状态引起的。为此，披露了在使NOX与氨反应来净化排气气体的排气净化系统中，基于NOX传感器的传感器值来判定排气净化系统的异常状态的方法。
例如，披露了如下的方法：在基于NOX传感器的传感器值导出的实际NOX净化效率为目标NOX净化效率以下的情况下对氨的添加量进行增量校正，并且在校正后的实际NOX净化效率超过校正前的实际NOX净化效率的情况下判定氨量不足；另一方面，在校正后的实际NOX净化效率为校正前的实际NOX净化效率以下的情况下，增量添加的氨不对NOX净化有作用，即判定为有可能是氨泄漏(例如参照专利文献1)。
另外，披露了如下的方法：在由NOX传感器得到的实际NOX浓度与预先设定的适当NOX浓度的差值(NOX浓度偏差)大于预定值时使还原剂喷射量减少，在该还原剂喷射量减少后的NOX浓度偏差大于减少前的NOX浓度偏差的情况下判定为NOX泄漏，在小于的情况下判定为氨泄漏(例如参照专利文献2)。
专利文献1：日本专利特开2003－293743号公报(0041～0045段，图3)
专利文献2：日本专利特开2008－157136号公报(全文、全图)。
发明内容
然而，专利文献1披露的方法是使还原剂喷射量强制地增加，利用之后的传感器值的推移来判定排气净化系统的异常状态。因此，在选择还原催化剂的下游侧的氨浓度(以下称作“下游侧氨浓度”)上升的情况下，通过实施专利文献1披露的方法，下游侧氨浓度有可能进一步上升。
另外，专利文献2披露的方法是使还原剂喷射量强制地减少，利用之后的传感器值的推移来判定排气净化系统的异常状态。因此，在选择还原催化剂的下游侧的NOX浓度(以下称作“下游侧NOX浓度”)上升的情况下，通过实施专利文献2披露的方法，下游侧NOX浓度有可能进一步上升。
并且，在NOX传感器的传感器值出现上升的排气净化系统的异常状态，除了下游侧NOX浓度或下游侧氨浓度的上升之外，还考虑有NOX传感器的传感器值相对于实际的浓度增大这样的NOX传感器的异常。产生这样的NOX传感器的异常状态，无法区别是下游侧NOX浓度的上升还是下游侧氨浓度的上升。
因此，本发明的发明人通过专心努力，着眼于选择还原催化剂具有氨的可吸附量随着气体(排气气体)的压力增大而增大的性质，发现了在检测的气体浓度位于预定的诊断开始阈值以上时、或者从气体浓度减去由计算推定的下游侧NOX浓度的差值位于预定的诊断开始阈值以上时，利用通路面积减小装置来使排气压力上升，基于之后的气体浓度或者差值来判定异常状态，从而可以解决问题，继而完成本发明。即，本发明的目的在于提供一种不使下游侧NOX浓度或者下游侧氨浓度显著上升就可以判定排气净化系统的异常状态的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统。
根据本发明，提供一种排气净化系统的异常诊断装置，用于诊断在排气净化系统产生的异常，该排气净化系统包括：选择还原催化剂，可以吸附氨，用于使用氨来还原从内燃机排出的排气气体中的NOX；还原剂供给装置，向选择还原催化剂的上游侧的排气通路内供给来源于氨的还原剂；以及特定气体浓度传感器，设在选择还原催化剂的下游侧，至少与NOX及氨感应，其特征在于，所述异常诊断装置包括：传感器值检测单元，读入特定气体浓度传感器的传感器信号并检测气体浓度；减小装置控制单元，在气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从气体浓度减去由计算求出的选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用设在选择还原催化剂的下游侧的通路面积减小装置使排气通路内的压力上升来使选择还原催化剂中的氨的可吸附量增大；以及判定单元，基于使排气通路内的压力上升后的气体浓度或者差值来判定异常状态，从而可以解决上述的问题。
另外，在构成本发明的排气净化系统的异常诊断装置时，优选的是判定单元在使排气通路内的压力上升后气体浓度或者差值减少的情况下，判定为排气净化系统处于氨的流出状态。
另外，在构成本发明的排气净化系统的异常诊断装置时，优选的是异常诊断装置包括检测第一诊断条件的成立的第一诊断条件检测单元，该第一诊断条件是差值为诊断开始阈值以上，且内燃机处于燃料喷射状态，减小装置控制单元在第一诊断条件成立时使排气通路内的压力上升，判定单元在使排气通路内的压力上升后的差值不到预定的第一判定用阈值的情况下，判定为排气净化系统处于氨的流出状态；另一方面，在差值为第一判定用阈值以上的情况下，判定为排气净化系统处于NOX净化率的下降状态。
另外，在构成本发明的排气净化系统的异常诊断装置时，优选的是异常诊断装置包括检测第二诊断条件的成立的第二诊断条件检测单元，该第二诊断条件是气体浓度为诊断开始阈值以上，且内燃机处于燃料无喷射状态，减小装置控制单元在第二诊断条件成立时使排气通路内的压力上升，判定单元在使排气通路内的压力上升后的气体浓度不到预定的第二判定用阈值的情况下，判定为排气净化系统处于氨的流出状态；另一方面，在气体浓度为第二判定用阈值以上的情况下，判定为特定气体浓度传感器处于异常状态。
另外，在构成本发明的排气净化系统的异常诊断装置时，优选的是判定单元将使排气通路内的压力上升起经过预定时间后的气体浓度或者差值与第一判定用阈值或者第二判定用阈值进行比较。
另外，在构成本发明的排气净化系统的异常诊断装置时，优选的是第一诊断条件的条件包含选择还原催化剂处于活性状态。
另外，本发明的另一形态是一种排气净化系统的异常诊断方法，用于诊断在排气净化系统产生的异常，该排气净化系统包括：选择还原催化剂，可以吸附氨，用于使用氨来还原从内燃机排出的排气气体中的NOX；还原剂供给装置，向选择还原催化剂的上游侧的排气通路内供给来源于氨的还原剂；以及特定气体浓度传感器，设在选择还原催化剂的下游侧，至少与NOX及氨感应，该异常诊断方法的特征在于，在由特定气体浓度传感器检测的气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从气体浓度减去由计算求出的选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用设在选择还原催化剂的下游侧的通路面积减小装置使排气通路内的压力上升来使选择还原催化剂中的氨的可吸附量增大，基于之后的气体浓度或者差值来判定异常状态。
另外，本发明的又一形态是一种排气净化系统，包括：选择还原催化剂，可以吸附氨，用于使用氨来还原从内燃机排出的排气气体中的NOX；还原剂供给装置，向选择还原催化剂的上游侧的排气通路内供给来源于氨的还原剂；以及特定气体浓度传感器，设在选择还原催化剂的下游侧，至少与NOX及氨感应，其特征在于，包括：通路面积减小装置，位于选择还原催化剂的下游侧的排气通路中；减小装置控制单元，在由特定气体浓度传感器检测的气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从气体浓度减去由计算求出的选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用通路面积减小装置使排气通路内的压力上升来使选择还原催化剂中的氨的可吸附量增大；以及判定单元，基于使压力上升后的气体浓度或者差值来判定排气净化系统的异常状态。
根据本发明的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统，在气体浓度为诊断开始阈值以上时、或者从气体浓度减去推定NOX浓度的差值为诊断开始阈值以上时，通过使配置有选择还原催化剂的区域的排气压力上升来使选择还原催化剂的可吸附量增大，基于之后的气体浓度或者气体浓度的差值来诊断排气净化系统的异常状态。此时，若在内燃机的燃料喷射状态、即在排气气体中包含NOX并且喷射还原剂的状态下实施这样的控制，则在特定气体浓度传感器与氨感应的情况下，由于流出的氨的一部分被吸附在选择还原催化剂上，因此气体浓度的差值减小。另一方面，在特定气体浓度传感器与NOX感应的情况下，尽管有的情况下选择还原催化剂中的氨的吸附比例暂时下降并且催化剂效率变动，但催化剂效率随着吸附比例缓缓增大而稳定，会表示与排气压力上升前的气体浓度的差值相同程度的值。所以，不使下游侧氨浓度或者下游侧NOX浓度进一步上升，就可以诊断排气净化系统的异常状态。
另外，若在内燃机的燃料无喷射状态、即在排气气体中不包含NOX而还原剂的喷射也停止的状态下实施这样的控制，则在特定气体浓度传感器与氨感应的情况下，由于流出的氨的一部分被吸附在选择还原催化剂上，因此气体浓度下降。另一方面，在特定气体浓度传感器表示比实际的浓度大的值的情况下，气体浓度大致不变动。所以，不使下游侧氨浓度或者下游侧NOX浓度进一步上升，就可以诊断排气净化系统的异常状态。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的排气净化系统的构成例的图。
图2是表示催化剂温度与可吸附量的关系、以及吸附比例与催化剂效率的关系的图。
图3是表示排气压力与选择还原催化剂的可吸附量的关系的图。
图4是表示第一实施方式的异常诊断装置的构成例的框图。
图5是用于说明还原剂的目标喷射量的计算方法的一个例子的图。
图6是表示氨流出状态及NOX流出状态中分别将通路面积减小前后的检测气体浓度与推定下游侧NOX浓度的差值的推移的图。
图7是用于说明异常诊断方法的流程图。
图8是表示第一诊断条件成立的检测方法的一个例子的流程图。
图9是表示氨的流出或者NOX的流出的判定方法的一个例子的流程图。
图10是表示第二实施方式的异常诊断装置的构成例的框图。
图11是表示氨流出状态及NOX传感器的异常状态中分别将通路面积减小前后的检测气体浓度的推移的图。
图12是表示第二诊断条件成立的检测方法的一个例子的流程图。
图13是表示氨的流出或者NOX传感器的异常的判定方法的一个例子的流程图。
标号说明
5：内燃机、10：排气净化系统、11：排气通路、13：选择还原催化剂、15：NOX传感器、20：通路面积减小装置、26、27：温度传感器、30：控制装置、31：传感器值检测单元、32：还原剂喷射控制单元、33：上游侧NOX浓度计算单元、34：下游侧NOX浓度推定单元、35：诊断条件检测单元、36：减小装置控制单元、37：判定单元、41：储存箱、42：压送泵、43：还原剂喷射阀、81：传感器值检测单元、82：还原剂喷射控制单元、83：上游侧NOX浓度计算单元、84：诊断条件检测单元、85：减小装置控制单元、86：判定单元。
具体实施方式
下面，参照附图，具体说明与本发明的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统相关的实施方式。但是，以下的实施方式是表示本发明的一个形态，并非限制本发明，可以在本发明的范围内任意变更。此外，各图中标有相同标记的结构表示同一部件，适当省略说明。
第一实施方式
本发明的第一实施方式的构成为，在从由特定气体浓度传感器检测的气体浓度减去由计算推定的下游侧NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上的情况下，判定其原因是NOX的流出状态还是氨的流出状态中的哪一个。
1.整体的结构
首先，说明本发明的第一实施方式的排气净化系统的整体的结构。
图1表示排气净化系统10的构成例，其中，在排气通路11中所包括的选择还原催化剂13的上游侧喷射作为还原剂的尿素水溶液，使用由尿素水溶液生成的氨，将排气气体中所包含的NOX在选择还原催化剂13中选择性还原净化。作为该排气净化系统10的主要要素，包括：选择还原催化剂13、还原剂供给装置40、通路面积减小装置20、控制装置30。还原剂供给装置40及通路面积减小装置20被控制装置30进行控制。还原剂不限于尿素水溶液，氨水等可以向选择还原催化剂13供给氨的材料即可。
在选择还原催化剂13的上游侧设有温度传感器26，并且在选择还原催化剂13的下游侧设有温度传感器27和NOX传感器15。其中，上游侧温度传感器26及下游侧温度传感器27是用于排气温度的检测、催化剂温度的推定，但也可以利用计算来进行推定。另外，NOX传感器15作为特定气体浓度传感器，主要是检测排气气体中的NOX浓度而使用的。本实施方式的NOX传感器在其构造上，具有除了对于NOX，对于氨也感应的特性。因此，在选择还原催化剂13的下游侧有氨流出的情况下，NOX传感器15也与该氨进行感应。
选择还原催化剂13构成为作为催化剂，吸附作为还原剂的尿素水溶液加水分解而生成的氨，促进流入的排气气体中的NOX与氨的还原反应。选择还原催化剂13例如使用沸石类的催化剂。这样的选择还原催化剂13如图2(a)所示，具有氨的可吸附量Vmax随着催化剂温度Tcat升高而减少的特性，并且如图2(b)所示，具有吸附比例R相对于可吸附量Vmax越大，催化剂效率η越高的特性。另外，选择还原催化剂13具有在催化剂温度Tcat超过活性温度Tcat0时发挥较高的催化剂效率η的特性。
并且，选择还原催化剂13如图3所示，具有配置有选择还原催化剂13的区域的压力、即排气压力P越高，可吸附量Vmax越大的特性。该特性由下式(1)所示的朗缪尔(Langmuir)的吸附等温式说明。
V＝a×b×p／(1＋b×p)…(1)
V：吸附量
a：比例常数
b：吸附速度常数K／脱离速度常数K’
p：排气压力
根据上式(1)，可以理解在b的值越小，即催化剂温度Tcat处于高温状态，脱离速度常数K’相对于吸附速度常数K越易于增大时，可吸附量Vmax相对于排气压力P的变化量的变动量越大，可以得到更大的使排气压力P上升导致的可吸附量Vmax的增大效果。
2.还原剂供给装置
还原剂供给装置40由还原剂喷射阀43、储存箱41、压送泵42构成。压送泵42与储存箱41由第一供给通路44连接，压送泵42与还原剂喷射阀43由第二供给通路45连接。
压送泵42代表性地可以使用电动泵，将储存箱41内的还原剂吸上并压送至还原剂喷射阀43。另外，还原剂喷射阀43设在选择还原催化剂13的上游侧的排气通路11中，例如可以使用利用通电控制来进行开关控制的还原剂喷射阀。
还原剂供给装置40的结构除了从如上所述的还原剂喷射阀43直接向排气通路11内喷射还原剂的结构以外，例如也可以是使用高压空气使还原剂成为雾状，之后供给至排气通路11内的空气辅助式的构成。
3.通路面积减小装置
设在选择还原催化剂13的下游侧的通路面积减小装置20是为了通过减小排气气体的通过面积，使在其上游侧的排气压力P上升而使用的。特别是，其目的在于使配置有选择还原催化剂13的区域的排气压力P上升。该通路面积减小装置20使用具有与内燃机5所包括的排气阀同样结构的蝶阀。但是，只要是可以使排气通路11的面积可变的单元即可，对通路面积减小装置20的结构没有特别的限制，例如可以由排气闸门等构成。
在图1所示的排气净化系统10中，在NOX传感器15的下游侧的排气通路11中设有通路面积减小装置20，但只要能达到使排气压力P上升的目的即可，也可以设在选择还原催化剂13的下游侧、NOX传感器15的上游侧的排气通路11中。
4.控制装置
图4表示在排气净化系统10所包括的控制装置30的结构中，用功能性框表示与异常状态的诊断控制相关的部分的构成例。即，控制装置30构成作为本发明的排气净化系统的异常诊断装置。
作为该控制装置30的主要构成要素，包括：传感器值检测单元31、还原剂喷射控制单元32、上游侧NOX浓度计算单元33、下游侧NOX浓度推定单元34、诊断条件检测单元35、减小装置控制单元36、判定单元37。控制装置30主要由已知的微型计算机构成，各单元具体而言由微型计算机的程序的执行实现。另外，控制装置30包括RAM(Random Access Memory)等储存单元，储存有各种信息。
(1)传感器值检测单元
传感器值检测单元31读入NOX传感器15的传感器信息，检测气体浓度Snox(以下将该气体浓度称为“检测气体浓度”)。如已经说明的那样，该检测气体浓度Snox基本上被识别作为下游侧NOX浓度，但有的情况下实际上表示氨浓度。
(2)还原剂喷射控制单元
还原剂喷射控制单元32进行构成还原剂供给装置40的压送泵42及还原剂喷射阀43的驱动控制。具体而言，还原剂喷射控制单元32进行压送泵42的控制，使得供给至还原剂喷射阀43的还原剂的压力被维持在预定值。另外，还原剂喷射控制单元32求出应该供给至选择还原催化剂13的氨的要求量，并且算出生成相当于该要求量的氨的还原剂的目标喷射量Qudtgt，基于该目标喷射量Qudtgt来进行还原剂喷射阀43的通电控制。
另外，在目标喷射量Qudtgt的计算中，可以得到选择还原催化剂13中的当前的氨的推定吸附量Vest，还原剂喷射控制单元32还兼有计算相对于当前的可吸附量Vmax的吸附比例R的功能。
图5是概念性地表示本实施方式的排气净化系统10所包括的控制装置30的还原剂喷射控制单元32所进行的还原剂的目标喷射量Qudtgt的计算处理的一个例子的图。下面的目标喷射量Qudtgt的计算处理在预定的每个喷射循环执行。
在这个例子中，首先，根据催化剂温度Tcat对还原剂的可吸附量Vmax进行映射计算，通过对于该可吸附量Vmax乘以目标吸附比例Rtgt，求出氨的目标吸附量Vtgt。之后，通过从目标吸附量Vtgt减去在上次的目标喷射量计算时求出的选择还原催化剂13中的当前的氨的推定吸附量Vest，算出相对于目标吸附量Vtgt剩余或不足的氨量ΔV，并且求出与剩余或不足的氨量ΔV相应的氨的流量。当前的氨的推定吸附量Vest作为各喷射循环中的剩余或不足的氨量ΔV的积分值被求出。
与此同时进行，基于由NOX传感器或计算求出的当前的排气气体中的NOX的流量等，求出假定该NOX可以100％还原情况下的氨的流量。NOX的流量例如可以用排气气体的流量乘以在选择还原催化剂13的上游侧的NOX浓度来求出。之后，对于求出的氨的流量，乘以选择还原催化剂13的与当前的氨的推定吸附量Vest相应的催化剂效率η，求出用于还原当前流动的排气气体中的NOX的氨的流量。
与推定吸附量Vest相应的催化剂效率η(％)可以由映射计算求出。在控制装置30预先存储有数据映射map，以基于催化剂温度Tcat与氨的吸附比例R求出催化剂效率η(％)。氨的吸附比例R作为推定吸附量Vest相对于可吸附量Vmax的比例被求出。
但是，催化剂效率η(％)的推定方法不限于这样的方法，也可以考虑催化剂温度Tcat、选择还原催化剂13中的氨的推定吸附量Vest、排气气体的流量Fgas、选择还原催化剂13的上游侧的NOX浓度、上游NO浓度与上游NO2浓度的比率、选择还原催化剂13的劣化程度等，来对催化剂效率η进行建模。
通过将与分别算出的剩余或不足的氨量ΔV相应的氨的流量、用于还原排气气体中的NOX的氨的流量相加，算出应该重新供给的氨的要求流量后，算出可以生成该应该供给的要求流量的氨的还原剂的量。该还原剂的量相当于还原剂的要求喷射量Qudtgt’。
之后，利用基于检测气体浓度Snox与预定的容许气体浓度Smax的差值ΔS、以及后述的判定单元37的判定结果的信息的计算处理来求出反馈校正系数α，通过将该反馈校正系数α乘以要求喷射量Qudtgt’，算出目标喷射量Qudtgt。还原剂喷射控制单元32基于该目标喷射量Qudtgt，执行还原剂喷射阀43的通电控制。
在这样求出还原剂的目标喷射量Qudtgt时，判定结果的信息是用于判别NOX传感器15的检测气体浓度Snox是表示下游侧氨浓度、还是表示下游侧NOX浓度。
具体说明，若基于检测气体浓度Snox与容许气体浓度Smax的差值ΔS的反馈控制所进行的要求喷射量Qudtgt’的校正，是以NOX传感器15的检测气体浓度Snox是表示下游侧NOX浓度为前提进行的，则在选择还原催化剂13的下游侧有氨流出的状态下，会使下游侧氨浓度进一步上升。
因此，在本实施方式的控制装置30中，在判定单元37中，判定在选择还原催化剂13的下游侧是否有氨流出的状态、或者是否有流量比较大的NOX流出的状态。还原剂喷射控制单元32接受该判定结果的信息，判别检测气体浓度Snox是表示下游侧氨浓度、还是表示下游侧NOX浓度。
例如，在产生氨流出的异常状态的情况下，判别为检测气体浓度Snox表示下游侧氨浓度，进行基于容许气体浓度Smax与检测气体浓度Snox的差值ΔS的反馈控制，以使还原剂的喷射量减少。另一方面，在产生NOX流出的异常状态的情况下，判别为检测气体浓度Snox表示下游侧NOX浓度，进行基于容许气体浓度Smax与检测气体浓度Snox的差值ΔS的反馈控制，以使还原剂的喷射量增加。
但是，目标喷射量Qudtgt的计算方法不限于上述的例子，可以采用各种方法。另外，推定吸附量Vest的计算方法也不限于上述的例子，可以与目标喷射量Qudtgt的计算分别地求出。
(3)上游侧NOX浓度计算单元
上游侧NOX浓度计算单元33求出选择还原催化剂13的上游侧的NOX浓度(以下称作“上游侧NOX浓度”)Nup。作为具体的方法，可以例举在选择还原催化剂13的上游侧设有NOX传感器检测的方法、基于内燃机5的运转状态通过计算来推定的方法，但没有特别限定。
(4)下游侧NOX浓度推定单元
下游侧NOX浓度推定单元34利用计算求出推定下游侧NOX浓度Nest。推定下游侧NOX浓度Nest的计算方法没有特别限定，可以利用各种计算来执行。例如，可以分别通过检测或者计算求出上游侧NOX浓度Nup、排气气体的流量Fgas、催化剂温度Tcat、催化剂效率η等，通过基于这些信息算出由选择还原催化剂13净化不完的NOX的流量，求出推定下游侧NOX浓度Nest。但是，在还原剂供给装置40进行的还原剂的实际喷射量与目标喷射量Qudtgt(Qudtgt’)产生偏离或催化剂劣化等导致的催化剂效率η产生偏离等的情况下，在推定下游侧NOX浓度Nest、使用NOX传感器15来检测的检测气体浓度Snox会产生偏离。
(5)诊断条件检测单元
诊断条件检测单元35检测排气净化系统10可执行进行异常状态的诊断的控制的状态。诊断条件检测单元35在检测到这样的状态时，对于减小装置控制单元36及判定单元37传送诊断开始信号。
本实施方式的控制装置30可以判定当前的排气净化系统10是处于在选择还原催化剂13的下游侧NOX容易流出的状态、还是氨容易流出的状态。因此，诊断条件检测单元35检测第一诊断条件，该第一诊断条件包含从检测气体浓度Snox减去推定下游侧NOX浓度Nest的差值ΔN为预定的第一诊断开始阈值ΔN0以上、以及上游侧NOX浓度Nup不为零。
差值ΔN为第一诊断开始阈值ΔN0以上，即意味着本来希望控制在预定值以下的检测气体浓度Snox的值处于过上升的状态。与差值ΔN比较的第一诊断开始阈值ΔN0，可以考虑容许的下游侧NOX浓度或者下游侧氨浓度的值来适当设定。
另外，上游侧NOX浓度Nup不为零，即意味着在内燃机5中处于进行燃料喷射，在排气气体中包含NOX的状态。但是，只要可以检测这样的状态即可，也可以是不同的条件。例如，条件也可以为内燃机5的燃料喷射量或还原剂的喷射量不为零。
另外，在本实施方式中，第一诊断条件还包含催化剂温度Tcat高于活性温度Tcat0。即，条件为在减小通路面积以使排气压力P上升的情况下，处于易于得到可吸附量Vmax的增大效果的状态。通过在第一诊断条件加上该催化剂温度Tcat的条件，例如在选择还原催化剂13的下游侧有氨流出的情况下，由于在使排气压力P上升时可以使氨的流出可靠地减少，因此可以降低误判定为在选择还原催化剂13的下游侧有NOX流出的可能性。
另外，通过在第一诊断条件中加上催化剂温度Tcat的条件，仅在可靠地可以得到可吸附量Vmax的增大效果的状态下，由于能够执行使排气压力P上升的控制，因此可以防止使内燃机5的负载增大至必要以上。
(6)减小装置控制单元
减小装置控制单元36对选择还原催化剂13的下游侧所包括的通路面积减小装置20进行控制。在本实施方式中，在从诊断条件检测单元35接受到诊断开始信号时减小通路面积。若通路面积减小，则配置有选择还原催化剂13的区域的排气压力P上升，选择还原催化剂13的可吸附量Vmax增大。另外，减小装置控制单元36在减小通路面积后，在检测到从判定单元37传送的判定结束信号时，使通路面积复原。
在本实施方式的例子中，对通路面积进行转换，以使通路面积为减小的状态和不减小的状态中的任一个状态，但也可以进一步以多个阶段来转换排气通路的面积。但是，在这种情况下，需要预先储存与各通路面积相应的可吸附量Vmax的数据映射等。
(7)判定单元
判定单元37从诊断条件检测单元35接受诊断开始信号后，基于检测的检测气体浓度Snox与推定下游侧NOX浓度Nest的差值ΔN，判定排气系统10的异常状态。在本实施方式中，判定单元37在接受诊断开始信号后，将求出的差值ΔN与第一判定用阈值ΔN1进行比较。然后，在差值ΔN不到第一判定用阈值ΔN1的情况下，判定为在选择还原催化剂13的下游侧有氨流出的状态；另一方面，在差值ΔN为第一判定用阈值ΔN1以上的情况下，判定为在选择还原催化剂13的下游侧有NOX流出的状态。判定结果用于判别检测气体浓度Snox表示下游侧氨浓度、还是表示下游侧NOX浓度。
图6(a)及(b)分别表示在氨或者NOX流出的状态下减小通路面积时的检测气体浓度Snox的推移。但是，为了易于理解，设上游侧NOX浓度Nup、排气气体的流量Fgas、催化剂温度Tcat为一定，推定下游侧NOX浓度Nest表示一定的值。
图6(a)表示氨流出的状态下的检测气体浓度Snox的推移。即，检测气体浓度Snox表示下游侧氨浓度。在这种情况下，由于通过通路面积减小，选择还原催化剂13的可吸附量Vmax增大，吸附在选择还原催化剂13的氨增加，因此流出的氨减少。因此，由于通路面积减小，检测气体浓度Snox开始缓缓减少，在经过预定时间后，在检测气体浓度Snox与推定下游侧NOX浓度Nest的差值ΔN较小的状态下稳定。
图6(b)表示NOX流出的状态下的检测气体浓度Snox的推移。即，检测气体浓度Snox表示下游侧NOX浓度。在这种情况下，由于流入选择还原催化剂13的大致所有的氨都处于被吸附的状态，因此通路面积减小，选择还原催化剂13的可吸附量Vmax增大，由此氨的吸附比例暂时减少，催化剂效率η也暂时下降。因此，流出至选择还原催化剂13的下游侧的NOX流量增加，检测气体浓度Snox暂时上升。但是，由于随着催化剂效率η的下降而用于还原反应的氨的消耗量减少，因此吸附在选择还原催化剂13的氨的量缓缓增加，催化剂效率η转而上升，检测气体浓度Snox转而减少。其结果是，在经过预定时间后催化剂效率η稳定，在检测气体浓度Snox与推定下游侧NOX浓度Nest的差值ΔN大于氨流出的状态时的状态下稳定。
此外，图6(b)表示在NOX流出的状态下的检测气体浓度Snox的推移的一个例子。根据内燃机5的运转状态或选择还原催化剂13的氨吸附特性、选择还原催化剂13的目标吸附量Vtgt的设定的方式，通过通路面积减小，可能得到催化剂效率η暂时上升的情况。
此处，由于下游侧氨浓度比较缓慢地变化，在本实施方式中，判定单元37将从接受诊断开始信号起经过预定时间处于稳定状态的差值ΔN的值与第一判定用阈值ΔN1比较，判定异常状态。为了避免误判定，优选的是第一判定用阈值ΔN1设定为至少作为第一诊断条件的第一诊断开始阈值ΔN0以下的值。也可以使第一判定用阈值ΔN1为与作为第一诊断条件的第一诊断开始阈值ΔN0相同的值，但也可以设定为与通路面积减小排气压力P上升导致的可吸附量Vmax的增大的程度相应的值。
可吸附量Vmax的增大的程度越大，在氨流出的情况下的流出量的减少程度越大；另一方面，可吸附量Vmax的增大的程度越小，在氨流出的情况下的流出量的减少程度越小。所以，由于排气压力P的上升的程度越大，氨流出的情况的差值ΔN越小，因此可以将第一判定用阈值ΔN1设定为相对较小的值。若使用不与作为第一诊断条件的第一诊断开始阈值ΔN0相同的值，而是用与排气压力P的上升的程度相应的第一判定用阈值ΔN1，则容易基于减小通路面积后的差值ΔN，对异常状态进行区分。
另外，在本实施方式中，判定单元37用于将从接受诊断开始信号起经过预定时间处于稳定状态的差值ΔN的值与第一判定用阈值ΔN1进行比较。因此，通过变动中的差值ΔN的值与第一判定用阈值ΔN1进行比较，降低误判定为异常状态的可能性。从接受诊断开始信号起到差值ΔN的值稳定的预定时间可以预先利用实验等求出，例如设定为1～2分左右。或者，预定时间也可以是根据催化剂效率η等而变动的可变值。另外，开始预定时间的计测的基准可以不是接受诊断开始信号时，而是执行减小通路面积的控制时。
判定单元37若结束异常状态的判定，则对于减小装置控制单元36传送判定结束信号，并且将异常状态的判定结果的信息发送至还原剂喷射控制单元32。
此外，排气净化系统10在判定氨流出的异常状态或者NOX流出的异常状态的哪一种状态时，可以以一次判定结果为基准来确定异常状态，但也可以在预定次数连续得到相同判定结果时来确定异常状态。通过这样构成，可以降低误判定为异常状态的可能性。
5.异常诊断方法
接下来，基于图7～图9的流程图，具体说明由本实施方式的排气净化系统10的控制装置30进行的异常诊断方法的一个例子。
首先，在图7的流程图中，在步骤S1检测诊断开始条件的成立。图8表示用于检测第一诊断条件的成立的流程的一个例子。在图8中，在步骤S11中，读入或检测使用NOX传感器15求出的检测气体浓度Snox、使用温度传感器26、27求出的催化剂温度Tcat、由内燃机5的运转状态推定的排气气体的流量Fgas、上游侧NOX浓度Nup、选择还原催化剂13的当前的氨的推定吸附量Vest、催化剂效率η等。
接下来，在步骤S12中，基于在步骤S11得到的信息，算出推定下游侧NOX浓度Nest。接下来，在步骤S13中，判别从检测气体浓度Snox减去推定下游侧NOX浓度Nest的差值ΔN的值是否在第一诊断开始阈值ΔN0以上。在差值ΔN为第一诊断开始阈值ΔN0以上的情况下，前进至步骤S14，判别上游侧NOX浓度Nup是否不为零。在上游侧NOX浓度Nup不为零的情况下，进一步前进至步骤S15，判别催化剂温度Tcat是否为活性温度Tcat0以上。
在步骤S13中差值ΔN不到第一诊断开始阈值ΔN0、或者在步骤S14中上游侧NOX浓度Nup为零、或者进一步在步骤S15中催化剂温度Tcat不到活性温度Tcat0的情况下，由于第一诊断条件不成立，因此返回步骤S11。另一方面，在步骤S13～步骤S15的条件都满足的情况下，在步骤S16判定为第一诊断条件成立，前进至图7的步骤S2。
在步骤S2中，进行通路面积减小装置20的驱动控制，执行减小排气气体的通过面积的控制。其结果是，配置有选择还原催化剂13的区域的排气压力P开始上升。
接下来，在步骤S3中，判定排气净化系统10是处于氨的流出状态、还是处于NOX的流出状态。图9表示用于进行异常状态的判定的流程的一个例子。在图9中，首先，与图8的步骤S11～S12一样，在步骤S21读入或检测检测气体浓度Snox或催化剂温度Tcat、排气气体的流量Fgas、上游侧NOX浓度Nup、氨的推定吸附量Vest、催化剂效率η，并且在步骤S22算出推定下游侧NOX浓度Nest。
接下来，在步骤S23中判别上游侧NOX浓度Nup不为零的状态是否继续。在上游侧NOX浓度Nup为零的情况下，由于无法准确进行氨的流出状态还是NOX的流出状态的判定，因此中止诊断。另一方面，在上游侧NOX浓度Nup不为零的状态继续的情况下，前进至步骤S24。在步骤S24中，判别从第一诊断条件的成立起是否经过预定时间，如果是经过预定时间之前，则返回步骤S21，另一方面，在经过预定时间时，前进至步骤S25。
在步骤S25中，判别从检测气体浓度Snox减去推定下游侧NOX浓度Nest的差值ΔN是否不到第一判定用阈值ΔN1，在差值ΔN不到第一判定用阈值ΔN1的情况下，在步骤S26判定为排气净化系统10处于氨的流出状态；另一方面，在差值ΔN为第一判定用阈值ΔN1以上的情况下，在步骤S27判定为排气净化系统10处于NOX的流出状态，之后前进至步骤S28。在异常状态的判定结束而前进到的步骤S28中，利用通路面积减小装置20，使排气气体的通过面积复原。
这样，通过实施在排气净化系统10中产生的异常状态的判定，不使下游侧氨浓度或者下游侧NOX浓度大幅上升，就可以判定检测气体浓度Snox的过上升是由于氨的流出导致的、还是由于NOX的流出导致的。另外，如果可以判别检测气体浓度Snox是下游侧氨浓度还是下游侧NOX浓度，则可以准确进行使用检测气体浓度Snox的目标喷射量Qudtgt的反馈控制，降低氨或者NOX向选择还原催化剂13的下游侧的大量流出。
第二实施方式
本发明的第二实施方式的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法以及排气净化系统，判定NOX传感器的异常或者氨的流出状态中哪一项产生异常状态。本实施方式的排气净化系统的整体结构与第一实施方式的排气净化系统相同；另一方面，控制装置的结构及由控制装置实施的控制内容与第一实施方式的控制装置不同。下面，参照图10以与第一实施方式不同的点为中心，说明本实施方式的排气净化系统的异常诊断装置及异常诊断方法。
1.控制装置
图10表示作为本实施方式的异常判定装置的控制装置30的结构。作为该控制装置30的主要构成要素，包括：传感器值检测单元81、还原剂喷射控制单元82、上游侧NOX浓度计算单元83、诊断条件检测单元84、减小装置控制单元85、判定单元86。其中，还原剂喷射控制单元82、上游侧NOX浓度计算单元83、减小装置控制单元85为与第一实施方式的控制装置30的各单元同样的结构。
(1)传感器值检测单元
传感器值检测单元81读入NOX传感器15的传感器信息，检测气体浓度Snox(以下将该气体浓度称为“检测气体浓度”)。如已经说明的那样，该检测气体浓度Snox基本上被识别作为下游侧NOX浓度，但有的情况下实际上表示氨浓度。
另外，本实施方式的传感器值检测单元81在判定单元86的判定结果判定检测气体浓度Snox比实际的值大而输出这样的NOX传感器15的异常状态时，将检测气体浓度Snox向负侧校正。
(2)诊断条件检测单元
本实施方式的控制装置30可以判定当前的排气净化系统10是在选择还原催化剂13的下游侧氨容易流出的状态、还是NOX传感器15处于异常状态。因此，诊断条件检测单元84检测第二诊断条件，该第二诊断条件至少包含使用NOX传感器15得到的检测气体浓度Snox为预定的第二诊断开始阈值Snox0以上、以及上游侧NOX浓度Nup为零，对于减小装置控制单元及判定单元传送诊断开始信号。
检测气体浓度Snox为第二诊断开始阈值Snox0以上，即意味着本来希望控制在预定值以下的检测气体浓度Snox的值处于过上升的状态。第二诊断开始阈值Snox0，可以考虑容许的下游侧NOX浓度Nmax或者下游侧氨浓度Amax的值来适当设定。
另外，上游侧NOX浓度Nup为零，即意味着在内燃机5中燃料喷射停止，在排气气体中不包含NOX的状态。但是，只要可以检测这样的状态即可，也可以是不同的条件。例如，条件也可以为内燃机5的燃料喷射量或还原剂的喷射量为零。
此外，本实施方式中的异常诊断是在燃料喷射停止时执行的，由于基本上催化剂温度Tcat是下降的，因此与第一实施方式不同，第二诊断条件不包含催化剂温度Tcat为活性温度以上。
(3)判定单元
判定单元86是从诊断条件检测单元84接受诊断开始信号后，基于检测的检测气体浓度Snox的推移，判定排气净化系统10的异常状态的部分。在本实施方式中，判定单元86在接受诊断开始信号后，将检测的检测气体浓度Snox与第二判定用阈值Snox1进行比较。然后，在检测气体浓度Snox不到第二判定用阈值Snox1的情况下，判定为在选择还原催化剂13的下游侧有氨流出的状态；另一方面，在检测气体浓度Snox为第二判定用阈值Snox1以上的情况下，判定为NOX传感器15处于输出比实际的浓度大的值的异常状态。
图11(a)及(b)分别表示氨流出的状态或者NOX传感器15为异常的状态下减小通路面积时的检测气体浓度Snox的推移。
图11(a)表示至少氨流出的状态下的检测气体浓度Snox的推移。即，检测气体浓度Snox主要是表示下游侧氨浓度。在这种情况下，通路面积减小，选择还原催化剂13的可吸附量Vmax增大，由于即使在内燃机5无喷射的状态下排气温度的下降使催化剂温度Tcat下降可吸附量Vmax也继续增大，流出至选择还原催化剂13的下游侧的氨继续减少。
图11(b)表示未产生氨的流出的状态，且NOX传感器15异常的状态下的传感器值的推移。在这种情况下，即使通路面积减小，选择还原催化剂13的可吸附量Vmax增大，检测气体浓度Snox也几乎不会变化。
由于下游侧氨浓度比较缓慢地变化，在本实施方式中，判定单元86将从接受诊断开始信号起经过预定时间后的检测气体浓度Snox与第二判定用阈值Snox1比较，判定异常状态。或者，也可以在从接受诊断开始信号起经过预定时间为止的检测气体浓度Snox不到第二判定用阈值Snox1时，至少判定为处于氨流出的状态。
第二判定用阈值Snox1至少设定为作为第二诊断条件的第二诊断开始阈值Snox0以下的值。如果是没有氨流出的状态，则检测气体浓度Snox应该被维持在相同值，因此第二判定用阈值Snox1也可以是与第二诊断开始阈值Snox0相同的值。但是，由于根据周围温度的变化等检测气体浓度Snox有可能变动，因此优选的是第二判定用阈值Snox1是比第二诊断开始阈值Snox0小的值。
若通过这样结束异常状态的判定，则判定单元86对于减小装置控制单元85传送判定结束信号，并且将异常状态的判定结果的信息发送至传感器值检测单元81及还原剂喷射控制单元82。
2.异常判定方法
接下来，基于图7及图12、图13的流程图，具体说明由本实施方式的控制装置30进行的异常诊断方法的一个例子。
首先，在图7的流程图中，在步骤S1检测诊断开始条件的成立。图12表示用于检测第二诊断开始条件的成立的流程的一个例子。在图12中，在步骤S31中，读入或检测使用NOX传感器15求出的检测气体浓度Snox、从内燃机5的运转状态推定的上游侧NOX浓度Nup等。
接下来，在步骤S32中，判别检测气体浓度Snox是否为第二诊断开始阈值Snox0以上。在检测气体浓度Snox为第二诊断开始阈值Snox0以上的情况下，前进至步骤S33，判别上游侧NOX浓度Nup是否是零。
在步骤S32中在检测气体浓度Snox不到第二诊断开始阈值Snox0、或者在步骤S33中上游侧NOX浓度Nup不为零情况下，由于第二诊断条件不成立，因此返回步骤S31。另一方面，在步骤S32～步骤S33的条件都满足的情况下，在步骤S34判定为第二诊断条件成立，前进至图7的步骤S2。
在步骤S2中，进行通路面积减小装置20的驱动控制，执行减小排气气体的通过面积的控制。其结果是，配置有选择还原催化剂13的区域的排气压力P开始上升。
接下来，在步骤S3中，判定是排气净化系统10至少处于氨的流出状态、还是NOX传感器15处于异常状态。图13表示用于进行异常状态的判定的流程的一个例子。在图13中，首先，与图12的步骤S31一样，在步骤S41读入或检测检测气体浓度Snox、上游侧NOX浓度Nup。
接下来，在步骤S42中判别上游侧NOX浓度Nup为零的状态是否继续。在上游侧NOX浓度Nup不为零的情况下，由于无法准确进行是氨的流出状态还是NOX传感器15的异常状态的判定，因此中止诊断。另一方面，在上游侧NOX浓度Nup为零的状态继续的情况下，前进至步骤S43。在步骤S43中，判别从第二诊断条件的成立起是否经过预定时间，如果是经过预定时间之前，则返回步骤S41，另一方面，在经过预定时间时，前进至步骤S44。
在步骤S44中，判别检测气体浓度Snox是否不到第二判定用阈值Snox1，在检测气体浓度Snox不到第二判定用阈值Snox1的情况下，在步骤S45判定为排气净化系统10处于氨的流出状态；另一方面，在检测气体浓度Snox为第二判定用阈值Snox1以上的情况下，在步骤S46判定为NOX传感器15处于异常状态，之后前进至步骤S47。
在异常状态的判定结束而前进到的步骤S47中，利用通路面积减小装置20，使排气气体的通过面积复原。在步骤S3中，在判定为NOX传感器15的异常状态的情况下，对用于检测气体浓度Snox的校正的校正系数β进行设定。
这样，通过实施在排气净化系统10产生的异常状态的判定，不使下游侧氨浓度大幅上升，就可以判定检测气体浓度Snox的过上升是由于氨的流出导致的、还是由于NOX传感器15的异常导致的。另外，若可以判别检测气体浓度Snox是下游侧氨浓度，则可以准确进行使用检测气体浓度Snox的目标喷射量Qudtgt的反馈控制。另一方面，若可以判别NOX传感器15的异常状态，则可以进行检测气体浓度Snox的校正，准确进行使用检测气体浓度Snox的目标喷射量Qudtgt的反馈控制。其结果是，降低氨或者NOX向选择还原催化剂13的下游侧的大量流出。
此外，优选的是将控制装置构成为同时执行至此说明的第一实施方式的异常诊断和第二实施方式的异常诊断。即，通过在上游侧NOX浓度Nup为零的状态或者不为零的状态下改变诊断内容来实施2个异常诊断，考虑NOX传感器15有无异常，可以准确进行NOX的流出状态或者氨的流出状态的判定。

Claims (9)

1.一种排气净化系统的异常诊断装置，用于诊断在排气净化系统中产生的异常，所述排气净化系统包括：选择还原催化剂，可以吸附氨，用于使用所述氨来还原从内燃机排出的排气气体中的NOX；还原剂供给装置，向所述选择还原催化剂的上游侧的排气通路内供给来源于所述氨的还原剂；以及特定气体浓度传感器，设在所述选择还原催化剂的下游侧，至少与所述NOX及所述氨感应，所述异常诊断装置的特征在于，包括：
传感器值检测单元，读入所述特定气体浓度传感器的传感器信号并检测气体浓度；
减小装置控制单元，在所述气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从所述气体浓度减去由计算求出的所述选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用设在所述选择还原催化剂的下游侧的通路面积减小装置使所述排气通路内的压力上升来使所述选择还原催化剂中的所述氨的可吸附量增大；以及
判定单元，基于使所述排气通路内的压力上升后的所述气体浓度或者所述差值来判定异常状态。
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，所述判定单元在使所述排气通路内的压力上升后所述气体浓度或者所述差值减少的情况下，判定所述排气净化系统处于所述氨的流出状态。
3.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，所述异常诊断装置包括检测第一诊断条件的成立的第一诊断条件检测单元，所述第一诊断条件是所述差值为所述诊断开始阈值以上，且所述内燃机处于燃料喷射状态，
所述减小装置控制单元在所述第一诊断条件成立时使所述排气通路内的压力上升，
所述判定单元在所述排气通路内的压力上升后的所述差值不到预定的第一判定用阈值的情况下，判定所述排气净化系统处于所述氨的流出状态；另一方面，在所述差值为所述第一判定用阈值以上的情况下，判定所述排气净化系统处于所述NOX净化率的下降状态。
4.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，所述异常诊断装置包括检测第二诊断条件的成立的第二诊断条件检测单元，所述第二诊断条件是所述气体浓度为所述诊断开始阈值以上，且所述内燃机处于燃料无喷射状态，
所述减小装置控制单元在所述第二诊断条件成立时使所述排气通路内的压力上升，
所述判定单元在所述排气通路内的压力上升后的所述气体浓度不到预定的第二判定用阈值的情况下，判定所述排气净化系统处于所述氨的流出状态；另一方面，在所述气体浓度为所述第二判定用阈值以上的情况下，判定所述特定气体浓度传感器处于异常状态。
5.根据权利要求3所述的排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，所述判定单元将使所述排气通路内的压力上升起经过预定时间后的所述差值与所述第一判定用阈值进行比较。
6.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，所述判定单元将使所述排气通路内的压力上升起经过预定时间后的所述气体浓度与所述第二判定用阈值进行比较。
7.根据权利要求3所述的排气净化系统的异常诊断装置，其特征在于，所述第一诊断条件的条件包含所述选择还原催化剂处于活性状态。
8.一种排气净化系统的异常诊断方法，用于诊断在排气净化系统中产生的异常，所述排气净化系统包括：选择还原催化剂，可以吸附氨，用于使用所述氨来还原从内燃机排出的排气气体中的NOX；还原剂供给装置，向所述选择还原催化剂的上游侧的排气通路内供给来源于所述氨的还原剂；以及特定气体浓度传感器，设在所述选择还原催化剂的下游侧，至少与所述NOX及所述氨感应，所述异常诊断方法的特征在于，
在由所述特定气体浓度传感器检测的气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从所述气体浓度减去由计算求出的所述选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用设在所述选择还原催化剂的下游侧的通路面积减小装置使所述排气通路内的压力上升来使所述选择还原催化剂中的所述氨的可吸附量增大，基于之后的所述气体浓度或者所述差值来判定异常状态。
9.一种排气净化系统，包括：选择还原催化剂，可以吸附氨，用于使用所述氨来还原从内燃机排出的排气气体中的NOX；还原剂供给装置，向所述选择还原催化剂的上游侧的排气通路内供给来源于所述氨的还原剂；以及特定气体浓度传感器，设在所述选择还原催化剂的下游侧，至少与所述NOX及所述氨感应，所述排气净化系统的特征在于，包括：
通路面积减小装置，位于所述选择还原催化剂的下游侧的所述排气通路中；
减小装置控制单元，在由所述特定气体浓度传感器检测的气体浓度为预定的诊断开始阈值以上时、或者从所述气体浓度减去由计算求出的所述选择还原催化剂的下游侧的推定NOX浓度的差值为预定的诊断开始阈值以上时，利用所述通路面积减小装置使所述排气通路内的压力上升来使所述选择还原催化剂中的所述氨的可吸附量增大；以及
判定单元，基于所述压力上升后的所述气体浓度或者所述差值来判定所述排气净化系统的异常状态。
CN2011100818420A 2010-04-05 2011-04-01 排气净化系统的异常诊断装置及方法以及排气净化系统 Expired - Fee Related CN102213131B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-087159 2010-04-05
JP2010087159A JP5462056B2 (ja) 2010-04-05 2010-04-05 排気浄化システムの異常診断装置及び異常診断方法並びに排気浄化システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102213131A CN102213131A (zh) 2011-10-12
CN102213131B true CN102213131B (zh) 2013-06-19

Family

ID=44708015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100818420A Expired - Fee Related CN102213131B (zh) 2010-04-05 2011-04-01 排气净化系统的异常诊断装置及方法以及排气净化系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9068493B2 (zh)
JP (1) JP5462056B2 (zh)
CN (1) CN102213131B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105443217A (zh) * 2015-12-17 2016-03-30 潍柴动力股份有限公司 一种检测三元催化器堵塞的方法及装置

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202847B4 (de) * 2012-02-24 2018-01-25 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors
US9188046B2 (en) * 2012-04-26 2015-11-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality judging system for exhaust gas purification apparatus of internal combustion engine
WO2014088101A1 (ja) * 2012-12-06 2014-06-12 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の故障判定システム
AU2013358074B2 (en) * 2012-12-13 2016-05-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fault diagnosis device for exhaust purification system
CN105579678B (zh) 2013-09-25 2018-05-18 丰田自动车株式会社 传感器的异常诊断装置
DE102014004439A1 (de) * 2014-03-27 2015-10-01 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben eines an eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine angeschlossenen Abgasreinigungssystems umfassend einen SCR-Katalysator
JP6087866B2 (ja) * 2014-05-23 2017-03-01 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の異常診断装置
JP6287968B2 (ja) * 2015-06-19 2018-03-07 トヨタ自動車株式会社 異常診断装置
US9790835B1 (en) * 2016-04-25 2017-10-17 Cummins Emission Solutions Inc. Catalyst failure detection based combined ammonia to NOx ratios, conversion inefficiency values and ammonia slip values
JP6593374B2 (ja) * 2017-03-09 2019-10-23 トヨタ自動車株式会社 ＮＯｘセンサの診断装置及び診断方法
JP2019105259A (ja) * 2017-12-14 2019-06-27 トヨタ自動車株式会社 還元剤添加装置の異常診断装置
JP7197353B2 (ja) * 2018-12-28 2022-12-27 ボッシュ株式会社 診断装置及び内燃機関の排気浄化装置
JP7115417B2 (ja) * 2019-05-21 2022-08-09 株式会社豊田自動織機 還元触媒の異常診断装置
DE102019216520A1 (de) * 2019-10-28 2021-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Anpassung der Dosierung von Reduktionsmittel in einem SCR-Katalysator
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US12017506B2 (en) 2020-08-20 2024-06-25 Denso International America, Inc. Passenger cabin air control systems and methods
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3656354B2 (ja) * 1997-02-26 2005-06-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3229244B2 (ja) 1997-07-07 2001-11-19 株式会社ホンダ・エクスプレス コンテナー用折りたたみ中仕切り
JP3807090B2 (ja) * 1998-04-06 2006-08-09 三菱自動車工業株式会社 希薄燃焼内燃機関
JPH11294142A (ja) * 1998-04-14 1999-10-26 Toyota Motor Corp ＮＯｘ浄化装置
DE19931321A1 (de) * 1999-07-07 2001-01-18 Siemens Ag Verfahren zum Überprüfen eines Dreiwege-Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine
JP4292633B2 (ja) * 1999-07-16 2009-07-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3649130B2 (ja) * 2001-01-22 2005-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2003148198A (ja) * 2001-11-13 2003-05-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP3979153B2 (ja) 2002-04-03 2007-09-19 三菱ふそうトラック・バス株式会社 内燃機関のＮＯｘ浄化装置
JP4324790B2 (ja) * 2004-06-25 2009-09-02 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN100587235C (zh) * 2005-09-29 2010-02-03 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 用于排气后处理系统的诊断方法
JP2008157136A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP5121240B2 (ja) * 2007-02-02 2013-01-16 ボッシュ株式会社 排気浄化システムの故障診断装置及び排気浄化システムの故障診断方法
JP4840703B2 (ja) * 2007-11-16 2011-12-21 トヨタ自動車株式会社 排気浄化システムの異常診断装置
JP5258085B2 (ja) * 2008-02-08 2013-08-07 ボッシュ株式会社 Ｎｏｘセンサの合理性診断装置及び合理性診断方法、並びに内燃機関の排気浄化装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105443217A (zh) * 2015-12-17 2016-03-30 潍柴动力股份有限公司 一种检测三元催化器堵塞的方法及装置
CN105443217B (zh) * 2015-12-17 2018-04-03 潍柴动力股份有限公司 一种检测三元催化器堵塞的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9068493B2 (en) 2015-06-30
CN102213131A (zh) 2011-10-12
US20110239628A1 (en) 2011-10-06
JP2011220126A (ja) 2011-11-04
JP5462056B2 (ja) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102213131B (zh) 排气净化系统的异常诊断装置及方法以及排气净化系统
CN101918687B (zh) 氧化催化剂的故障诊断装置、氧化催化剂的故障诊断方法及内燃机的排气净化装置
EP2317090B1 (en) Method for operating exhaust gas treatment system
CN101832170B (zh) 用于尾气净化系统的异常诊断装置及尾气净化系统
JP4964353B1 (ja) 還元剤供給装置の異常診断装置及び還元剤供給装置
CN102042065B (zh) 监控排气后处理系统中的还原剂喷射系统的方法和装置
US10690079B2 (en) Method for diagnosing and controlling ammonia oxidation in selective catalytic reduction devices
CN102216579A (zh) 废气净化装置的异常检测装置及废气净化装置的异常检测方法
JP5155838B2 (ja) 還元剤噴射制御装置及び還元剤噴射装置の制御方法並びに内燃機関の排気浄化装置
CN104364484B (zh) 异常诊断装置以及内燃机的排气净化装置
US9091194B2 (en) Temperature gradient correction of ammonia storage model
CN105283642A (zh) 控制装置、内燃机的排气净化装置及排气净化装置的控制方法
KR20110097943A (ko) 주입 시스템에서 주입제 공급을 조절하기 위한 방법
US8091343B2 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
CN101918688A (zh) 用于废气净化系统的故障诊断装置和用于其的故障诊断方法
CN105579679A (zh) 排气净化装置的异常诊断装置
CN108691620A (zh) 包括氨存储控制系统的排气处理系统
JP2014129766A (ja) 尿素ｓｃｒ用尿素水消費量診断装置
CN103703222A (zh) 对用来减少氮氧化物的含氨还原剂溶液的质量进行确定的方法
CN102971502A (zh) 用于内燃发动机的排气净化设备和还原剂分配方法
CN107923292B (zh) 用于运行具有scr催化器的废气后处理系统的方法
JP2008038728A (ja) 還元剤供給装置及び還元剤供給装置の制御方法
US9261491B2 (en) Urea solution quality determining system
CN107923293B (zh) 用于运行具有scr催化器的废气后处理系统的方法
US20090084086A1 (en) Procedure for operating an exhaust gas treatment device and the device for implementing the procedure

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130619

Termination date: 20200401

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee