CN102414407B - 还原剂的异常检测方法 - Google Patents

Abstract

一种还原剂的异常检测方法，关于从还原剂容器（14）对排气管（9）中途的选择还原型催化剂（10）添加还原剂（17）而将NOx还原净化的排气净化装置，用来检测对还原剂容器（14）内补给的还原剂（17）的异常，检测向还原剂容器（14）的还原剂（17）的补给，将从检测到补给时到NOx净化率稳定化的期间作为净化率稳定期间而待机，在净化率稳定期间后的判定期间中检测到测定NOx净化率的异常下降时，判断为对还原剂容器（14）内补给了低浓度的还原剂（17）或/及别的物质。

Description

还原剂的异常检测方法

技术领域

本发明涉及一种在排气净化装置中使用的还原剂的异常检测方法。

背景技术

以往，在柴油发动机中，有下述结构：在排出气体流通的排气管的中途装备选择还原型催化剂，该选择还原型催化剂具备在氧共存条件下也选择性地使NOx与还原剂反应的性质，从还原剂容器对该选择还原型催化剂的上游侧添加需要量的还原剂而使该还原剂在选择还原型催化剂上与排出气体中的NOx（氮氧化物）还原反应，从而能够降低NOx的排出浓度。

另一方面，在设备等的工业的排烟脱氮处理的领域中，在还原剂中使用氨（NH₃）而将NOx还原净化的方法的有效性已经被广泛地周知，但在汽车时，关于搭载氨本身行驶而言难以确保安全，所以在近年来使用没有毒性的尿素水作为还原剂。

另外，作为与本发明关联的现有技术文献信息，已经存在例如下述的专利文献1等。

专利文献1：日本特开2007－218146号公报

但是，在该排气净化装置中，存在下述问题：在对储存还原剂的还原剂容器误补给了低浓度的还原剂或水等的其他物质时，NOx净化率下降，另一方面，不能容易地对驾驶员等通知误补给了低浓度的还原剂等的消息。

具体而言，在之前对选择还原型催化剂添加了还原剂时，还原剂吸附于选择还原型催化剂，然后吸附的还原剂被释放而一定期间NOx净化率正常，所以存在不能基于NOx净化率的下降适当地判断是否误补给了低浓度的还原剂等的问题。

此外，在选择还原型催化剂存在劣化时，NOx净化率也下降，所以存在不能区别误补给了低浓度的还原剂等的情况、和选择还原型催化剂存在劣化的情况的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种检测对还原剂容器误补给了低浓度的还原剂或别的物质的情况的还原剂的异常检测方法。

本发明是一种还原剂的异常检测方法，关于从还原剂容器对排气管中途的选择还原型催化剂添加还原剂而将NOx还原净化的排气净化装置，用来检测对上述还原剂容器内补给的还原剂的异常，其中，检测向上述还原剂容器的还原剂的补给，将从检测到补给时到NOx净化率稳定化的期间作为净化率稳定期间而待机，当在净化率稳定期间后的判定期间中检测到测定NOx净化率的异常下降时，判断为对还原剂容器内补给了低浓度的还原剂或/及别的物质。

在本发明中，优选将实测的测定NOx净化率与基准NOx净化率进行比较来检测测定NOx净化率的异常下降的检测。

在本发明中，优选在不能检测到测定NOx净化率的异常下降时，将在判定期间后的通常运转期间中实测的测定NOx净化率作为正常的NOx净化率而存储为基准NOx净化率中。

在本发明中，优选低浓度的还原剂是使还原剂容器内的还原剂的浓度下降的浓度，别的物质是使还原剂容器内的还原剂的浓度下降的其他溶液或/及其他溶质。

根据本发明的还原剂的异常检测方法，在对还原剂容器误补给了低浓度的还原剂或别的物质时，在判定期间中发生测定NOx净化率的异常下降，所以能够判断为对还原剂容器内误补给了低浓度的还原剂或/及别的物质、对驾驶员等进行通知。此外，在净化率稳定期间中使吸附于选择还原型催化剂的还原剂释放，在判定期间中不受吸附于选择还原型催化剂的还原剂的影响而检测基于选择还原型催化剂的作用的NOx净化率的变化，所以能够适当地判断误补给了低浓度的还原剂等的情况。进而，在选择还原型催化剂中存在劣化时，与还原剂的补给等无关都总是发生NOx净化率的异常下降，另一方面，在误补给了低浓度的还原剂等时，在判定期间中发生NOx净化率的异常下降，所以能够起到能够适当地判断误补给了低浓度的还原剂等的情况的各种良好的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的概略图。

图2是表示用本发明的实施例进行处理的流程图。

图3是表示NOx净化率的变化和尿素水容器水平的图表。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图1～图3是本发明的实施例，是表示排气净化装置及还原剂的异常检测方法的图，图1中的标号1表示作为柴油内燃机的发动机，在这里图示的发动机1中，具备涡轮增压器2，将从空气净化器3导入的空气4经由吸气管5向上述涡轮增压器2的压缩器2a输送，将由该压缩器2a加压的空气4再向中间冷却器6输送并冷却，从该中间冷却器6向未图示的进气歧管导引空气4，导入到发动机1的各气缸中。

此外，将从该发动机1的各气缸排出的排出气体7经由排气岐管8向上述涡轮增压器2的涡轮2b输送，将驱动了该涡轮2b的排出气体7经由排气管9向车外排出。

并且，在排出气体7流通的排气管9的中途，通过壳体11抱持而装备选择还原型催化剂10，该选择还原型催化剂10形成为流通方式的蜂窝构造物，具有在氧共存下也能够选择性地使NOx与氨反应那样的性质。

进而，在壳体11的上游侧设置有带有喷射喷嘴12的尿素水喷射阀13，该尿素水喷射阀13与设于需要处的尿素水容器（还原剂容器）14之间通过尿素水供给线15连接，通过装备在该尿素水供给线15的中途的供给泵16的驱动，能够将尿素水容器14内的尿素水（还原剂）17经由尿素水喷射阀13添加到选择还原型催化剂10的上游侧。此外，在尿素水容器14中，具备检测内部的尿素水17的液面水平的液面传感器等的液面检测机构18。这里，液面检测机构18也可以使用浮标、超声波等，只要能够检测内部的尿素水17的液面水平，也可以是其他结构。此外，尿素水容器14的结构并不限定于喷射喷嘴12、尿素水喷射阀13、尿素水供给线15、供给泵16的结构，只要能够将尿素水17添加到选择还原型催化剂10的上游侧，也可以是其他结构。

此外，在上述发动机1中，装备有检测其内燃机转速的旋转传感器19，将来自该旋转传感器19的转速信号19a和来自加速器传感器20（检测加速器踏板的踏入角度的传感器）的负荷信号20a输入到构成发动机控制计算机的（ECU：ElectronicControlUnit）控制装置21中。

另一方面，在该控制装置21中，基于由来自旋转传感器19的转速信号19a和来自加速器传感器20的负荷信号20a判断的当前的运转状态而推测NOx的发生量，计算与该推测出的NOx的发生量匹配的尿素水17的添加量，执行需要量的尿素水17的添加，更具体地讲，对上述尿素水喷射阀13输出开阀指令信号13a，此外，对供给泵16输出驱动指令信号（未图示），通过上述尿素水喷射阀13的开阀动作，适当控制尿素水17的添加量，通过上述供给泵16的驱动，能够适当地得到在该添加时需要的喷射压力。进而，在控制装置21中，通过来自液面检测机构18的液面信号18a推定尿素水容器14内的尿素水17的量，判断尿素水17的剩余量及尿素水17的补给时间。

进而，在抱持选择还原型催化剂10的壳体11的入口侧和出口侧，分别配设有检测NOx浓度的NOx传感器22、23和检测排气温度的温度传感器24、25，将这些检测信号22a、23a及检测信号24a、25a也输入到上述控制装置21中，基于这些检测信号22a、23a及检测信号24a、25a检测实测的测定NOx净化率。这里，实测的测定NOx净化率既可以基于检测信号22a、23a及检测信号24a、25a的某个检测，也可以使用其他信号，只要能够检测出实测的测定NOx净化率，手段、方法并没有特别限制。

此外，在控制装置21上，连接着在规定的条件下通过显示信号26a表示异常的显示监视器或显示灯等的显示机构26。进而，在控制装置21中，预先内置有基于图2的流程进行处理的函数。

以下说明本发明的实施例的作用。

在通过排气净化装置降低排气中的NOx的排出浓度时，从尿素水容器14对选择还原型催化剂10的上游侧添加尿素水17，使尿素水17在选择还原型催化剂10上与排出气体中的NOx还原反应，降低NOx的排出浓度。

然后，通过尿素水17的添加，尿素水容器14内的尿素水17减少，当对尿素水容器14补给尿素水17时，通过液面检测机构18检测对尿素水容器14有补给的情况（步骤S1），将从检测到补给时到NOx净化率稳定的期间作为净化率稳定期间T1而待机（步骤S2）。这里，净化率稳定期间T1以直到由于之前的尿素水17的添加而吸附于选择还原型催化剂10的氨释放并完全消耗为止的时间设定，考虑催化剂的种类、大小、反应性等而适当设定。

接着，从净化率稳定期间T1向判定期间T2转移，在判定期间T2中，将基于根据检测信号22a、23a及发动机状态的计算值等的实测的测定NOx净化率、与预先存储的基准NOx净化率比较（步骤S3），根据测定NOx净化率是否比基准NOx净化率低来检测测定NOx净化率的异常下降（步骤S4），在测定NOx净化率比基准NOx净化率低时判定为在NOx净化率中存在异常下降（步骤S4的YES），在测定NOx净化率不比基准NOx净化率低时判定为在NOx净化率中没有异常下降（步骤S4的NO）。这里，判定期间T2以在选择还原型催化剂10中没有尿素水17的吸附、选择还原型催化剂10适当地作用的期间来设定。此外，NOx净化率的异常下降既可以以对基准NOx净化率加上变量后的值为阈值而进行判断，还可以以其他数据值为阈值进行判断。

接着，在判定为在NOx净化率中有异常下降时（步骤S4的YES），判断为向尿素水容器14内误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质（步骤S5）。这里，低浓度的尿素水17只要是使尿素水容器14内的通常的尿素水17的浓度下降的浓度，并不限制为特定的浓度。此外，别的物质只要是使尿素水容器14内的还原剂的浓度下降的水、燃料等的其他溶液或/及其他溶质，并没有特别限制。

并且，在判断为误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质后，控制装置21对显示机构26发送显示信号26a，由显示机构26发出对尿素水容器14误补给了低浓度的尿素水17等的警告，对驾驶员进行通知（步骤S6）。

这里，在选择还原型催化剂10中发生了劣化时，之前在净化率稳定期间T1的开始时刻实测的测定NOx净化率下降，所以在该时刻判断为在选择还原型催化剂10中存在劣化，不向判定期间T2的阶段（步骤S3）转移而停止处理，进行在选择还原型催化剂10中存在劣化的警告显示等。此外，在通过其他处理判断选择还原型催化剂10的劣化时，也可以在判定选择还原型催化剂10的劣化的有无后、进行是否误补给了低浓度的尿素水17等的判断。

另一方面，在判定为在NOx净化率中没有异常下降时（步骤S4的NO），从判定期间T2向通常运转期间T3转移，将实测的测定NOx净化率作为正常的NOx净化率而存储为基准NOx净化率或将以往的基准NOx净化率更新（步骤S7），接着向最初的阶段返回，重复相同的处理。这里，通常运转期间T3以从判定期间T2的结束时到再次补给尿素水17的时间来设定。

这样，根据实施例，在对储存尿素水17的尿素水容器14误补给了低浓度的尿素水17或别的物质时，在判定期间T2中发生测定NOx净化率的异常下降，所以能够判断为对尿素水容器14内误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质而对驾驶员等进行通知。此外，在净化率稳定期间T1中使吸附于选择还原型催化剂10的还原剂释放，在判定期间T2中不受吸附于选择还原型催化剂10中的尿素水17的影响而仅检测基于选择还原型催化剂10的作用的NOx净化率的变化，所以能够适当地判断误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质的情况。在选择还原型催化剂10中存在劣化时，与还原剂的补给等无关而总是发生NOx净化率的异常下降，另一方面，在误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质时，在判定期间T2中发生NOx净化率的异常下降，所以能够明确地区别在选择还原型催化剂10中存在劣化的情况、和误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质的情况、适当地判断误补给了低浓度的尿素水17等的情况。

此外，在本实施例中，如果将实测的测定NOx净化率与基准NOx净化率比较来进行测定NOx净化率的异常下降的检测，则能够容易地检测出测定NOx净化率的异常下降，所以能够适当地判断误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质的情况。

此外，在本实施例中，在不能检测到测定NOx净化率的异常下降时，在判定期间T2后的通常运转期间T3中将实测的测定NOx净化率作为正常的NOx净化率存储为基准NOx净化率，则能够将基准NOx净化率更新为最新的值，所以能够适当地判断误补给了低浓度的尿素水17或/及别的物质的情况。

另外，本发明的还原剂的异常检测方法并不仅限定于上述实施例，在对选择还原型催化剂添加的还原剂中也可以采用轻油等的尿素水以外的物质，除此以外，当然在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

标号说明

9排气管

10选择还原型催化剂

14尿素水容器（还原剂容器）

17尿素水（还原剂）

T1净化率稳定期间

T2判定期间

T3通常运转期间

Claims (3)

1.一种还原剂的异常检测方法，关于从还原剂容器对排气管中途的选择还原型催化剂添加还原剂而将NOx还原净化的排气净化装置,用于检测对上述还原剂容器内补给的还原剂的异常，其中，检测向上述还原剂容器的还原剂的补给，

将从检测到补给时起到由于之前的还原剂添加而吸附于选择还原型催化剂的氨释放并完全消耗为止的时间作为净化率稳定期间而待机，当在净化率稳定期间后的判定期间中检测到测定NOx净化率的异常下降时，判断为对还原剂容器内补给了低浓度的还原剂或/及别的物质，

在不能检测到测定NOx净化率的异常下降时，在判定期间后的通常运转期间中将实测的测定NOx净化率作为正常的NOx净化率而存储为基准NOx净化率。

2.如权利要求1所述的还原剂的异常检测方法，其特征在于，将实测的测定NOx净化率与基准NOx净化率比较来进行测定NOx净化率的异常下降的检测。

3.如权利要求1所述的还原剂的异常检测方法，其特征在于，低浓度的还原剂是使还原剂容器内的还原剂的浓度下降的浓度，别的物质是使还原剂容器内的还原剂的浓度下降的其他溶液或/及其他溶质。