CN103261612A - 还原剂供给装置的异常诊断装置及还原剂供给装置 - Google Patents

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Abstract

提供减少了异常诊断的实施时期、适合的限制，可以容易地实施还原剂供给装置的异常诊断的还原剂供给装置的异常诊断装置以及还原剂供给装置。具备：根据还原剂的指示喷射量求出通电的开/关的占空比、进行还原剂喷射阀的驱动指示的还原剂喷射阀控制设备，为了将还原剂通路内的压力维持在规定系统压力、基于所检测出的还原剂通路内的压力与系统压力的差求出通电的开/关的占空比、进行泵的驱动指示的泵控制设备，和基于规定期间内的还原剂喷射阀的占空比和泵的占空比来进行还原剂供给装置的异常判定的异常判定设备。

Description

还原剂供给装置的异常诊断装置及还原剂供给装置
技术领域
本发明涉及用于进行还原剂供给装置的异常诊断的还原剂供给装置的异常诊断装置以及具备这种异常诊断装置的还原剂供给装置，所述还原剂供给装置将用于净化排气的还原剂喷射到排气管内。
背景技术
以往，作为用于去除从装载在车辆等中的内燃机排出的排气中的氮氧化物(以下称为“NOX”)的排气净化装置的一方式，具备：安装在排气通路的促进NOX与还原剂的还原反应的NOX净化催化剂、和在NOX净化催化剂的上游侧喷射尿素水溶液、未燃燃料等液体的还原剂的还原剂供给装置的装置得到实用化。这种排气净化装置中使用的还原剂供给装置，具备：容纳液体还原剂的储藏槽、吸上并加压输送储藏槽内的还原剂的泵、和将通过泵加压输送的还原剂喷射到排气管内的还原剂喷射阀来构成。
其中，若相对于NOX的量，还原剂的喷射量过多，则氨、未燃燃料成分等还原剂成分在NOX净化催化剂的下游侧流出，另一方面，若相对于NOX的量，还原剂的喷射量过少，则NOX的净化率降低而NOX在NOX净化催化剂的下游侧流出。因此，为了根据排气中的氮氧化物的量不会过多过少地喷射还原剂，在还原剂供给装置中，基于内燃机的运转状态求出还原剂的指示喷射量来进行喷射控制。
这种还原剂供给装置存在下述可能：由于还原剂结晶化、或异物通过还原剂喷射阀的喷孔从排气管侧向还原剂供给装置内侵入等，而将连接泵与还原剂喷射阀的还原剂通路、喷孔部分地或完全堵塞，从而实际的还原剂的喷射量低于所指示的喷射量。因此，提出了以利用供给到还原剂喷射阀的还原剂的压力值来判定还原剂供给系统的堵塞的方式构成的装置。具体而言，公开了基于停止泵的状态下的还原剂的喷射量与还原剂的压力的降低量的关系，判定还原剂供给系统是否产生了堵塞的装置(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-2426号公报(全文、全部附图)。
发明内容
但是，专利文献1中记载的装置，在实施异常诊断期间需要停止泵。因此，必须中断通常的还原剂的喷射控制、或必须选择不实施排气净化控制的时期来实施异常诊断，因而异常诊断的实施时期受限。
另外，实际的还原剂的喷射量与所指示的喷射量偏离的主要原因，不仅是还原剂供给系统的堵塞，理想的是，还对还原剂供给装置的构成部件的劣化或破损、电故障等进行各种假定，由此能够切实地检测到这些异常的发生的诊断方法。
本发明的发明人鉴于这种问题，发现通过基于实施通常的还原剂喷射控制的期间的还原剂喷射阀的占空比和泵的占空比来进行还原剂供给装置的异常诊断，可以解决这种问题，从而完成了本发明。
因此，本发明的目的在于，提供可以减少异常诊断的实施时期的限制、同时可以切实地检测到还原剂供给装置的异常的还原剂供给装置的异常诊断装置以及还原剂供给装置。
根据本发明，提供还原剂供给装置的异常诊断装置，可以解决上述问题，还原剂供给装置的异常诊断装置，其为用于进行还原剂供给装置的异常诊断的还原剂供给装置的异常诊断装置，所述还原剂供给装置具备：容纳液体还原剂的储藏槽、加压输送还原剂的泵、将通过泵加压输送的还原剂喷射到内燃机的排气管内的还原剂喷射阀、连接泵与还原剂喷射阀的还原剂通路、和用于检测还原剂通路内的压力的压力传感器，其特征在于，具备：根据还原剂的指示喷射量求出通电的开/关的占空比、进行还原剂喷射阀的驱动指示的还原剂喷射阀控制设备，为了将还原剂通路内的压力维持在规定系统压力、基于所检测出的还原剂通路内的压力与系统压力的差求出通电的开/关的占空比、进行泵的驱动指示的泵控制设备，和基于规定期间内的还原剂喷射阀的占空比和泵的占空比来进行还原剂供给装置的异常判定的异常判定设备。
即，本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，为了将还原剂通路内的压力维持在系统压力而进行泵的驱动控制的情况下，利用还原剂喷射阀的占空比的变化与泵的占空比的变化存在相关关系，基于这些占空比实施异常诊断。因此，无需中断通常的还原剂的喷射控制，另外可以切实地检测还原剂供给装置的异常。
另外，构成本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置时，优选异常判定设备，通过判定是否以由规定期间内的还原剂喷射阀的占空比的积分值假定的输出来进行泵的驱动指示，从而进行异常判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，通过利用还原剂喷射阀的占空比的积分值来实施异常诊断，从而即使在发生相对于还原剂喷射阀的占空比的泵的占空比的灵敏度暂时降低的状况的情况下，也可以降低发生作为异常诊断的结果的错误判定的可能性。
另外，本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，优选异常判定设备，基于还原剂喷射阀的占空比处于泵占空比的变化与还原剂喷射阀的占空比的变化成比例关系的范围内时的还原剂喷射阀的占空比和泵的占空比来进行异常判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，通过将成为判定基础的还原剂喷射阀的占空比和泵的占空比的范围限定在规定范围内，基于相对于还原剂喷射阀的占空比的泵的占空比的灵敏度比较稳定的状态下的占空比进行异常诊断，从而可以提高诊断结果的精度。
另外，构成本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置时，优选异常判定设备，将从开始还原剂喷射阀的占空比的积分、直至所求得的积分值达到规定的判定开始值为止的期间作为规定期间，进行异常判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，通过基于直至还原剂喷射阀的占空比的积分值达到规定的判定开始值为止的期间的还原剂喷射阀的占空比和泵的占空比来实施异常诊断，从而在指示喷射量达到规定量以上的状态下实施异常诊断，因此发生异常的情况与未发生异常的情况的差异易显著地显现，可以降低发生错误判定的可能性。
另外，本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，优选异常判定设备，通过以还原剂喷射阀的占空比为零时的泵的占空比作为基准占空比，得到规定期间内的泵的占空比与基准占空比的差的积分值，将该差的积分值与规定期间的还原剂喷射阀的占空比的积分值之比，与判定阈值进行比较，从而进行异常判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，通过使用规定期间的还原剂喷射阀的占空比的积分值与泵的占空比的变化量的积分值之比来实施异常诊断，从而可以容易地检测出相对于还原剂喷射阀的占空比的变化的泵占空比的灵敏度表现异常的状态，从而可以提高诊断结果的可靠性。
另外，构成本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置时，优选异常判定设备，通过以还原剂喷射阀的占空比为零时的泵的占空比作为基准占空比，将规定期间内的还原剂喷射阀的占空比乘以泵的占空比与基准占空比的差得到的值积分，将所求得的积分值，与由规定期间的还原剂喷射阀的占空比的积分值假定的判定阈值进行比较，从而进行异常判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，通过使用规定期间的还原剂喷射阀的占空比的积分值乘以泵的占空比的变化量得到的值的积分值来实施异常诊断，由此发生异常的情况与未发生异常的情况的差异显著地显现，从而可以容易地判定异常的有无。
另外，构成本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置时，优选异常判定设备，通过以还原剂喷射阀的占空比为零时的泵的占空比作为基准占空比，将规定期间内的泵的占空比与基准占空比的差的值积分，将所求得的积分值，与由规定期间的还原剂喷射阀的占空比的积分值假定的判定阈值进行比较，从而进行异常判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，通过使用规定期间的泵的占空比的积分值来实施异常诊断，由此与使用还原剂喷射阀的占空比的积分值乘以泵的占空比的变化量而得到的值的积分值的情况相比，可以简便地实施异常诊断。
另外，构成本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置时，优选作为判定阈值，设定上限阈值和下限阈值，异常判定设备使用上限阈值和下限阈值，区别喷射量过量状态的异常或喷射量不足状态的异常来进行判定。
本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置中，作为判定阈值，使用上限值和下限阈值，可以分别判定喷射量过量状态和喷射量不足状态的异常，由此在检测出异常后可以促进对异常状态的应对。
另外，本发明的另外的方式为还原剂供给装置，其特征在于，具备上述任一种还原剂供给装置的异常诊断装置。
即，本发明的还原剂供给装置，由于具备无需中断通常的还原剂的喷射控制、另外可以切实地检测出还原剂供给装置的异常的异常诊断装置，因此不会过多过少地供给NOX的净化所需要的还原剂，同时在产生异常时可以提前检测出该异常。
需要说明的是，本说明书中，通电的开/关的占空比，只要没有特别不同的说明，则指的是单位时间的通电为开的时间的比率。
附图说明
[图1] 为表示具备本发明的第一实施方式的还原剂供给装置的排气净化装置的构成例的整体图。
[图2] 为表示本发明的第一实施方式的还原剂喷射阀的异常诊断装置的构成例的方框图。
[图3] 为表示还原剂喷射阀的占空比变化时的(第二)还原剂通路内的压力的变化和泵占空比的变化的图。
[图4] 为用于对本发明的第一实施方式的还原剂供给装置的异常诊断方法的概要进行说明的图。
[图5] 为表示用于实施本发明的第一实施方式的还原剂供给装置的异常诊断方法的具体例的流程图。
[图6] 为表示时间积分值的演算方法的具体例的流程图。
[图7] 为表示本发明的第一实施方式的异常判定的具体例的流程图。
[图8] 为用于对本发明的第二实施方式的还原剂供给装置的异常诊断方法的概要进行说明的图。
[图9] 为表示用于实施本发明的第二实施方式的还原剂供给装置的异常诊断方法的具体例的流程图。
[图10] 为表示本发明的第二实施方式的异常判定的具体例的流程图。
具体实施方式
以下适当参照附图对本发明的还原剂供给装置的异常诊断装置和还原剂供给装置的实施方式进行具体说明。但是，以下的实施方式表示本发明的一方式，不限定本发明，在本发明的范围内可以任意变更。
需要说明的是，各附图中，附加相同符号时表示相同的部件，适当省略说明。
[第一实施方式]
1. 排气净化装置的整体构成
首先对使用了还原剂供给装置的排气净化装置的整体构成的概要进行说明。
图1表示排气净化装置10的构成的一例。该排气净化装置10是以在NOX净化催化剂11上使用还原剂、将由装载在车辆等的内燃机1排出的排气中的NOX净化的方式构成的排气净化装置。
排气净化装置10具备：插设在与内燃机1的排气系统连接的排气管3的中途上的NOX净化催化剂11、在NOX净化催化剂11的上游侧用于向排气管3内喷射供给还原剂的还原剂供给装置20、进行还原剂供给装置20的操作控制的控制处理装置40作为主要构成要素。
NOX净化催化剂11具有促进喷射到排气管3内的还原剂(或由该还原剂生成的还原成分)与排气中的NOX的反应的功能。作为NOX净化催化剂11，使用NOX选择还原催化剂、NOX吸留催化剂。
NOX选择还原催化剂是具有在吸附还原剂的同时、使用该还原剂将流入到催化剂中的排气中的NOX选择性地净化的功能的催化剂。使用NOX选择还原催化剂时，使用尿素水溶液、未燃燃料作为还原剂。使用尿素水溶液作为还原剂时，通过尿素水溶液中的尿素的分解生成的氨(NH3)与NOX反应，由此NOX分解为氮气(N2)和水(H2O)。另外，使用未燃燃料作为还原剂时，通过未燃燃料中的碳化氢(HC)与NOX反应，从而NOX分解为氮气(N2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。
另外，NOX吸留催化剂是具有如下功能的催化剂：在流入到催化剂中的排气的空燃比稀的状态(燃料稀薄的状态)下吸留NOX，另一方面，转换为空燃比浓的状态下释放NOX，使用排气中的碳化氢(HC)将NOX净化的功能。与碳化氢(HC)反应的NOX分解为氮气(N2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。使用NOX吸留催化剂时，为了形成排气的空燃比浓的状态，将作为还原剂的未燃燃料喷射供给到排气管3内。
2. 还原剂供给装置
接着，对还原剂供给装置20的构成进行详细说明。
还原剂供给装置20具备：容纳液体还原剂的储藏槽21、具有加压输送还原剂的泵23的泵单元22、和将通过泵23加压输送的还原剂喷射到排气管3内的还原剂喷射阀25。其中，对于泵23和还原剂喷射阀25通过控制处理装置40实行驱动控制。
另外，储藏槽21与泵23通过第一还原剂通路31连接，泵23与还原剂喷射阀25通过第二还原剂通路33连接。第二还原剂通路33与另一端与储藏槽21连接的返送通路35连接，返送通路35从第二还原剂通路23侧依次具备溢流阀37和阻尼孔38。进而，在第二还原剂通路33具备用于检测第二还原剂通路33内的压力Pu的压力传感器27。其中，压力传感器27，可以检测出供给到还原剂喷射阀25的还原剂的压力即可，也可以不直接设置在第二还原剂通路23上。
还原剂喷射阀25可以使用通过通电/不通电的切换来进行开阀/闭阀的切换的电磁阀。该还原剂喷射阀25，根据利用演算求得的指示喷射量Qtgt来调整单位时间的通电的开/关的占空比DV_duty(以下简称为“喷射阀占空比”)，从而调节实际喷射量Qact。
泵23，使用通过调整单位时间的通电的开/关的占空比Pump_duty(以下简称为“泵占空比”)来调节排出量Vpump的电动泵。对该泵23进行反馈控制，使得第二还原剂通路33内的压力Pu维持在预先设定的系统压力Ptgt(例如0.9MPa)，泵占空比Pump_duty基于通过压力传感器27检测出的压力Pu与系统压力Ptgt的差ΔP求出。
另外，泵单元22具备用于切换通过泵23加压输送的还原剂的流通方向的换向阀24。换向阀24例如通过电磁切换阀构成，被控制处理装置40驱动。本实施方式中，对换向阀24通电期间，泵23的入口侧与第一还原剂通路31、以及泵23的出口侧与第二还原剂通路33分别连接，停止对换向阀24通电期间，泵23的出口侧与第一还原剂通路31、以及泵23的入口侧与第二还原剂通路33分别连接。
于是，进行向排气管3内的还原剂的喷射控制时，停止对换向阀24通电，切换流路使得还原剂从储藏槽21侧流向还原剂喷射阀25侧。另外，进行将还原剂回收到储藏槽21的清洗处理时，对换向阀24进行通电，切换流路使得还原剂从还原剂喷射阀25侧流向储藏槽21侧。需要说明的是，也可以以不使用换向阀24、而通过使泵23反转来实施清洗处理的方式构成。
溢流阀37以阻断还原剂从储藏槽21侧流向第二还原剂通路33侧的单向阀形式构成，第二还原剂通路33内的压力Pu超过溢流阀37的开阀压力时开阀。另外，溢流阀37，在从还原剂喷射阀25和第二还原剂通路33内回收还原剂的清洗处理时，通过对第二还原剂通路33内进行减压而形成闭阀状态。溢流阀37的下游侧具备的阻尼孔38具有配合溢流阀37的开闭、使第二还原剂通路33内的压力不会脉动到必要以上的功能。
3. 控制处理装置(异常诊断装置)
(1) 整体构成
图2以功能性的方框表示本实施方式的还原剂供给装置20所具备的控制处理装置40的构成中、与还原剂供给装置20的操作控制和异常诊断相关的部分。该控制处理装置40具有作为本发明的还原剂供给装置20的异常诊断装置的功能。
控制处理装置40，以公知的微型计算机为中心构成，具备压力检测设备41、还原剂喷射阀控制设备43、换向阀控制设备45、泵控制设备47、和异常判定设备49作为主要要素来构成。具体而言，这些各设备利用微型计算机实行程序来实现。
另外，控制处理装置40具备随机存取存储器(RAM、Random Access Memory)和只读存储器(ROM、Read Only Memory)等未图示的存储元件，用于对泵23、换向阀24、还原剂喷射阀25进行通电的未图示的驱动电路等。另外，对控制处理装置40输入以压力传感器27的传感器信号为首的、还原剂供给装置20、内燃机1等所具备的各种传感器的传感器信号。
(3) 压力检测设备
其中，压力检测设备41读入压力传感器27的传感器信号、检测第二还原剂通路33内的压力Pu。
(3) 还原剂喷射阀控制设备
还原剂喷射阀控制设备43，在内燃机1的运转时，基于排气温度Tgas、催化剂温度Tcat、NOX净化催化剂11的下游侧的NOX浓度N、进而与内燃机1的运转状态相关的信息等算出还原剂的指示喷射量Qu，根据该指示喷射量Qu求出喷射阀占空比DV_duty，对于还原剂喷射阀25的驱动电路输出指示。即，指示喷射量Qu越多则喷射阀占空比DV_duty 越大。
另外，还原剂喷射阀控制设备43在停止内燃机时，为了实行清洗处理，对于还原剂喷射阀25的驱动电路输出指示，以使还原剂喷射阀25维持在开阀状态。
(4) 换向阀控制设备
换向阀控制设备45以下述方式构成：在内燃机1的运转时，停止对换向阀24通电，切换流路以使还原剂从储藏槽21侧流向还原剂喷射阀25侧。另外，换向阀控制设备45以下述方式构成：停止内燃机1时，为了实行清洗处理而对换向阀24进行通电，切换流路以使还原剂从还原剂喷射阀25侧流向储藏槽21侧。
(5) 泵控制设备
泵控制设备47，在内燃机1的运转时，为了使第二还原剂通路33内的压力Pu达到预先设定的系统压力Ptgt，基于所检测出的压力Pu与系统压力Ptgt的差ΔP，求出泵占空比Pump_duty，对于泵23的驱动电路输出指示。若还原剂的实际喷射量Qact越多，则第二还原剂通路33内的压力Pu越易降低，因此泵占空比Pump_duty相对地越大。另一方面，若还原剂的实际喷射量Qact越少，则第二还原剂通路33内的压力Pu越难以降低，因此泵占空比Pump_duty相对地越小。
特别是，本实施方式的还原剂供给装置20中，即使还原剂的喷射量Qact为零的情况下，泵23也继续驱动，加压输送的还原剂在返送通路35中流通而循环到储藏槽21。即，本实施方式的还原剂供给装置20中，基本上还原剂的喷射量Qu为零时的泵占空比Pump_duty(=基准占空比Pump_duty_default)为最小的值，喷射阀占空比DV_duty越大则泵占空比Pump_duty越大。
另外，泵控制设备47，在停止内燃机1时，对泵23的驱动电路输出指示，从而以点火开关关闭后的规定时间、预先规定的规定泵占空比Pump_duty_A进行泵23的驱动控制。
(6) 异常判定设备
异常判定设备49实行用于判定还原剂供给装置20的异常的有无的演算处理。该异常判定设备49以下述方式构成：基于喷射阀占空比DV_duty和泵占空比Pump_duty判定还原剂供给装置20的异常的有无。特别是本实施方式中，异常判定设备49，使用喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比Pump_duty与基准占空比Pump_duty_default的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)，来判定还原剂供给装置20的异常的有无。
(6-1) 喷射阀占空比与泵占空比的关系
其中，喷射阀占空比DV_duty变化时的第二还原剂通路33内的压力Pu和泵占空比Pump_duty的变化如图3所示。该图3用于表示喷射阀占空比DV_duty从0→Dd1→Dd2→Dd1→0(Dd2＞Dd1＞0)进行变化时的各值的变化，并对在使用具有三个喷孔的还原剂喷射阀25的还原剂供给装置20中，由于还原剂喷射阀25的喷孔的堵塞程度的不同造成的各值的差异进行说明。
需要说明的是，压力Pu的值和泵占空比Pump_duty的值产生脉动是由于，第二还原剂通路33内的压力Pu配合利用泵23进行的还原剂的排出而脉动，对应于此，泵占空比Pump_duty增减的缘故。
首先，在喷射阀占空比DV_duty设定为0的期间A中，通过泵23排出的还原剂全部通过返送通路35返回到储藏槽21，因此无论还原剂喷射阀25的堵塞程度如何，泵占空比Pump_duty以基准占空比Pump_duty_default为中心变动。
在接下来的期间B中，若喷射阀占空比DV_duty设定为Dd1，则开始利用还原剂喷射阀25喷射还原剂，因此第二还原剂通路33内的压力Pu暂时降低。此时，即使还原剂喷射阀25的开阀操作相同，喷孔的堵塞程度越严重则压力Pu的降低程度越小。因此，喷孔的堵塞程度越严重，则喷射阀占空比DV_duty刚转换为Dd1后的泵占空比Pump_duty的增加比率越小。
此后，在期间B中，泵占空比Pump_duty维持在大于基准占空比Pump_duty_default的值，由此压力Pu维持在系统压力Ptgt。其中，喷孔的堵塞程度越严重则压力Pu越难以通过喷射来降低，因此，喷孔的堵塞程度越严重则期间B中的泵占空比Pump_duty越小(ΔDpc(Dd1)＜ΔDpb(Dd1)＜ΔDpa(Dd1))。
另外，在接下来的期间C中，若喷射阀占空比DV_duty设定为Dd2，则利用还原剂喷射阀25实现的还原剂的喷射量增加，因此压力Pu和泵占空比Pump_duty，与期间B同样地出现对应于喷孔堵塞程度的差异。即，喷射阀占空比DV_duty刚转换为Dd2后的压力Pu的降低程度、泵占空比Pump_duty的增加比率在喷孔的堵塞程度越严重时越小，进而，此后的期间C的泵占空比Pump_duty在喷孔的堵塞程度越严重时越小(ΔDpc(Dd2)＜ΔDpb(Dd2)＜ΔDpa(Dd2))。
进而，在接下来的期间D中，若喷射阀占空比DV_duty设定为Dd1，则利用还原剂喷射阀25实现的还原剂的喷射量减少，因此第二还原剂通路33内的压力Pu暂时升高。此时，即使还原剂喷射阀25的开阀操作相同，喷孔的堵塞程度越严重则压力Pu的增加程度越小。因此，喷射阀占空比DV_duty刚转换为Dd1后的泵占空比Pump_duty的降低比率在喷孔的堵塞程度越严重时越小，进而，此后的期间D的泵占空比Pump_duty维持在与期间B相同程度的值，在喷孔的堵塞程度越严重时越小(ΔDpc(Dd1)＜ΔDpb(Dd1)＜ΔDpa(Dd1))。
在接下来的期间E中，同样地若喷射阀占空比DV_duty设定为0，则喷射阀占空比DV_duty刚转换为0后的压力Pu的降低程度、泵占空比Pump_duty的降低比率在喷孔的堵塞程度越严重时越小。其中，在此后的期间E中不进行还原剂的喷射，因此无论还原剂喷射阀25的堵塞程度如何，返回泵占空比Pump_duty以基准占空比Pump_duty_default为中心变动的状态。
如此可以理解，即使以相同的喷射阀占空比DV_duty驱动控制还原剂喷射阀25的情况下，根据喷孔的堵塞的有无，泵占空比Pump_duty也会产生差异。换而言之，可以说即使在以相同的喷射阀占空比DV_duty驱动控制还原剂喷射阀25的情况下，还原剂供给装置20为喷射量过量状态的情况、或为喷射量不足状态的情况的泵占空比Pump_duty与正常时的泵占空比Pump_duty之间也会产生差异。
异常判定设备49，通过判别该喷射阀占空比DV_duty与泵占空比Pump_duty的关系是否正常，来检测产生于还原剂供给装置20的异常。
需要说明的是，喷射阀占空比DV_duty刚转换后的压力Pu的变化程度也根据喷孔堵塞程度不同而不同，但是随着此后的时间推移，压力Pu恢复到系统压力Ptgt。与此相对地，泵占空比Pump_duty，在喷射阀占空比DV_duty转换的时刻以后，也会根据喷孔堵塞程度而继续值不同的状态。因此，本实施方式中，利用积分值时，使用更易表现出差异的泵占空比Pump_duty。
(6-2) 异常诊断方法的具体例
接着基于图4的时间图对于利用喷射阀占空比DV_duty与泵占空比Pump_duty的关系、通过异常判定设备49进行的还原剂供给装置20的异常诊断方法的概要进行说明。
图4示出点火开关的开/关、喷射阀占空比DV_duty、泵占空比Pump_duty、喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty、泵占空比的差Δpump_duty的时间积分值ΣΔpump_duty、喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)的推移。
点火开关打开而内燃机1形成运转状态期间，进行还原剂喷射时，以大于0的值的喷射阀占空比DV_duty，进行还原剂喷射阀25的驱动控制。另外，随着还原剂的喷射第二还原剂通路33内的压力Pu降低，因此，为了将压力Pu维持在系统压力Ptgt，泵占空比Pump_duty也以追从喷射阀占空比DV_duty的方式变动。
因此，在喷射还原剂期间中，各时间积分值Σdv_duty、ΣΔpump_duty、Σ(dv_duty×Δpump_duty)増加，另一方面，不喷射还原剂期间，各时间积分值Σdv_duty、ΣΔpump_duty、Σ(dv_duty×Δpump_duty)不增加。
从而，经过规定的期间后，判别该期间中的喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)是否处于由该期间中的喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty假定的范围内，由此可以诊断还原剂供给装置20的异常的有无。
具体而言，喷射期间中的泵占空比Pump_duty，在还原剂供给装置20为喷射量过量状态的情况下，形成比正常时的泵占空比Pump_duty(实线)大的值而出现(虚线)。相反地，在还原剂供给装置20为喷射量不足状态的情况下，形成比正常时的泵占空比Pump_duty(实线)小的值而出现(点划线)。
因此，产生还原剂供给装置20形成喷射量过量状态的某些异常的情况下，如虚线所示，喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)为比正常时的值(实线)大的值。相反地，产生还原剂供给装置20形成喷射量不足状态的某些异常的情况下，如点划线所示，喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)为比正常时的值(实线)小的值。
因此，设定用于判定喷射量过量状态的上限阈值Thre_max和用于判定喷射量不足状态的下限阈值Thre_mix，通过将经过规定期间后的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)与各阈值进行比较，可以判定还原剂供给装置20的异常的有无。这些阈值Thre_max、Thre_mix可以考虑到还原剂的温度、容许误差等来设定。
该图4的例子中，使用从开始喷射阀占空比DV_duty的时间积分、直至该时间积分值Σdv_duty达到判定开始值Σdv_duty_thre为止的期间的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)进行判定。由此由于还原剂喷射装置20的异常的有无所造成的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)的差异显著地表现出。
另外，也可以使用泵占空比的差Δpump_duty的时间积分值ΣΔpump_duty进行判定，但是图4的例子中，将喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)用于判定。其结果，由于还原剂喷射装置20的异常的有无所造成的差异更显著地表现出，容易设定上限阈值Thre_max和下限阈值Thre_mix。
(6-3) 异常诊断的流程图的具体例
接着，基于图5～图7对用于通过控制处理装置40实行图4所示的异常诊断方法的流程图的一例进行说明。
首先，在图5的步骤S1中，控制处理装置40开始还原剂的喷射控制后，在步骤S2中，重置目前存储的时间积分值Σdv_duty、Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final。接着，控制处理装置40，在步骤S3中，读出喷射阀占空比DV_duty为0%时的泵占空比Pump_duty，设定为基准占空比Pump_duty_default。
接着，控制处理装置40，在步骤S4中，判别喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty是否小于判定开始值Σdv_duty_thre。在步骤S4中判定为Yes的情况下，由于未形成能正确进行异常判定的状况，因此不进展到进行异常判定的步骤S8，而进展到步骤S5。
在步骤S5中，控制处理装置40判别喷射阀占空比DV_duty是否处于作为进行积分的值而设定的规定范围内。该范围可以仅设定为0%以上，但是例如也可以使喷射阀占空比DV_duty的下限为大于0%的值，从而仅在喷射规定流量以上的还原剂的状态下进行积分。或者，也可以预先求出相对于喷射阀占空比DV_duty的变动量的泵占空比Pump_duty的变动量为一定比率的喷射阀占空比DV_duty的范围，仅在喷射阀占空比DV_duty处于该范围内时进行积分。通过如此设定进行积分的喷射阀DV_duty的范围，可以进一步提高诊断结果的精度。
在步骤S5中判定为NO的情况下，喷射阀占空比DV_duty和泵占空比Pump_duty都没有变动，因此不需要进行积分的步骤，所以直接返回到步骤S4。另一方面，在步骤S5中判定为YES的情况下，控制处理装置40，进展到步骤S6，演算喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty后，进展到步骤S7，演算喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty而得到的值的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final。
图6为具体表示时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final的演算过程的流程图。
该例子中，演算处理装置40，在步骤S11中，将喷射阀占空比DV_duty、泵占空比的差Pump_duty-Pump_duty_default、和从上次的积分时刻直至此次的积分时刻为止的期间中进行了喷射的时间On_time相乘，算出此次合计的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_Pre。
求出该时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_Pre后，控制处理装置40，在步骤S12中，相对于目前存储的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final，加上步骤S11中求得的此次的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_Pre，由此求得最新的时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final，并更新所存储的值。
返回到图5，若在步骤S7中时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)的演算结束，则再次返回到步骤S4，将到此为止的步骤重复实行。然后，喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty达到判定开始值Σdv_duty_thre时，在步骤S4中判定为NO、并进展到步骤S8。在该步骤S8中，控制处理装置40，基于时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final进行异常判定。
图7为具体表示步骤S8中实施的异常判定的过程的流程图。
该例子中，控制处理装置40，首先在步骤S21中，判别时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final是否超过上限阈值Thre_max。在步骤S21中判定YES的情况下，进展到步骤S22，控制处理装置40判定还原剂供给装置20产生了形成喷射量过量状态的某些异常，进展到步骤S25。
另一方面，在步骤S21中判定为NO的情况下，进展到步骤S23，此次判别时间积分值Σ(dv_duty×Δpump_duty)_final是否低于下限阈值Thre_min。在步骤S23中判定YES的情况下进展到步骤S24，控制处理装置40判定还原剂供给装置20产生了形成喷射量不足状态的某些异常，进展到步骤S25。另一方面，在步骤S23中判定NO的情况下，由于现在还原剂供给装置20未发现异常，直接结束异常判定。
在步骤S22中判定产生了形成喷射量过量状态的某些异常的情况下、或在步骤S24中判定产生了形成喷射量不足状态的某些异常的情况下进展到的步骤S25中，控制处理装置40对通知设备等输出指示以将各种异常通知操作人员等。可以根据此时通知异常的输出，停止还原剂喷射装置20的操作、或进行控制以降低内燃机1的输出功率。
根据以上说明的利用本实施方式的控制处理装置(异常诊断装置)40进行的还原剂供给装置20的异常诊断方法，基于喷射阀占空比DV_duty和泵占空比Pump_duty进行异常诊断，因此不改变控制处理装置40以外的构成部件、另外不中断通常的还原剂的喷射控制就可以实施还原剂供给装置20的异常诊断。
特别是本实施方式中，使用喷射阀占空比DV_duty乘以泵占空比的差Δpump_duty后并进行时间积分而得到的值，来实施异常判定，因此由于异常的有无所造成的差异显著地表现出，提高了诊断结果的精度。另外，对于进行时间积分的期间而言，由于其为直至喷射阀占空比DV_duty达到规定的判定开始值DV_duty_thre为止的期间，因此由于异常的有无所造成的差异切实地表现出，提高诊断结果的精度的同时诊断的频率增多。
[第二实施方式]
接着对本发明的第二实施方式的还原剂供给装置的异常判定装置进行说明。
本实施方式的还原剂供给装置的异常判定装置，适用于第一实施方式中说明的还原剂供给装置20，基本上具有与图2所示的第一实施方式的控制处理装置40相同的构成。但是，异常判定设备49中进行的异常判定方法与第一实施方式的异常判定装置不同。
本实施方式中，异常判定设备49，基于喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty、与泵占空比Pump_duty和基准占空比Pump_duty_default的差Δpump_duty的时间积分值ΣΔpump_duty之比，判定还原剂供给装置20的异常的有无。
1. 异常诊断方法的具体例
图8示出点火开关的开/关、喷射阀占空比DV_duty、泵占空比Pump_duty、喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty、泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty、喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值的推移。
随着喷射阀占空比DV_duty的变化，泵占空比Pump_duty、喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty以及泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty的变化与图4中说明的相同。
其中，利用泵23实现的还原剂的排出流量，由于与所喷射的还原剂的流量成比例变化，因此泵占空比Pump_duty与喷射阀占空比DV_duty大致成比例关系。因此，理想上，若还原剂供给装置20为正常状态，则喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值以大致恒定的值推移。因此，通过判别规定期间的喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值是否处于规定范围内，可以诊断还原剂供给装置20的异常的有无。
具体而言，喷射期间中的泵占空比Pump_duty，在还原剂供给装置20形成喷射量过量状态的情况下，形成比正常时的泵占空比Pump_duty(实线)大的值而出现(虚线)。相反地，在还原剂供给装置20形成喷射量不足状态的情况下，形成比正常时的泵占空比Pump_duty(实线)小的值而出现(点划线)。
因此，产生还原剂供给装置20形成喷射量过量状态的某些异常的情况下，如虚线所示，喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值形成比正常时的值(实线)小的值。相反地，产生还原剂供给装置20形成喷射量不足状态的某些异常的情况下，如点划线所示，喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值形成比正常时的值(实线)大的值。
因此，设定用于判定喷射量不足状态的上限阈值Thre_max和用于判定喷射量过量状态的下限阈值Thre_mix，将经过规定期间后的喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值与各阈值进行比较，由此可以判定还原剂供给装置20的异常的有无。这些阈值Thre_max、Thre_mix可以考虑到还原剂的温度、容许误差等来设定。
该图8的例子中，使用从开始喷射阀占空比DV_duty的时间积分、直至该时间积分值Σdv_duty达到判定开始值Σdv_duty_thre为止的期间的时间积分值Σdv_duty、ΣΔpump_duty进行判定。由此即使相对于喷射阀占空比DV_duty的变化的泵占空比Pump_duty的变化暂时产生偏离时，对异常判定造成的影响也减小。
2. 异常诊断的流程图的具体例
接着，基于图9～图10对用于通过控制处理装置40实行图8所示的异常诊断方法的流程图的一例进行说明。
首先，在图9的步骤S31中，控制处理装置40开始还原剂的喷射控制后，在步骤S32中，重置目前存储的时间积分值Σdv_duty、ΣΔpump_duty。接着，控制处理装置40，在步骤S33中，读出喷射阀占空比DV_duty为0%时的泵占空比Pump_duty，设定为基准占空比Pump_duty_default。
接着，控制处理装置40，在步骤S34中，判别喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty是否小于判定开始值Σdv_duty_thre。在步骤S34中判定为Yes的情况下，由于未形成能正确进行异常判定的状况，因此不进展到进行异常判定的步骤S38，而进展到步骤S35。
在步骤S35中，控制处理装置40判别喷射阀占空比DV_duty是否处于作为进行积分的值而设定的规定范围内。与第一实施方式同样地，该范围可以仅设定为0%以上，但是例如也可以使喷射阀占空比DV_duty的下限为大于0%的值，从而仅在喷射规定流量以上的还原剂的状态下进行积分。或者，也可以预先求出相对于喷射阀占空比DV_duty的变动量的泵占空比Pump_duty的变动量为一定比率的喷射阀占空比DV_duty的范围，仅在喷射阀占空比DV_duty处于该范围内时进行积分。通过如此设定进行积分的喷射阀DV_duty的范围，可以进一步提高诊断结果的精度。
在步骤S35中判定为NO的情况下，喷射阀占空比DV_duty和泵占空比Pump_duty都没有变动，因此不需要进行积分的步骤，所以直接返回到步骤S34。另一方面，在步骤S35中判定为YES的情况下，控制处理装置40，进展到步骤S36，演算喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty后，进展到步骤S37，演算泵占空比的差Δpump_duty的时间积分值ΣΔpump_duty。
若在步骤S36和步骤S37中时间积分值Σdv_duty、ΣΔpump_duty的演算结束，则再次返回到步骤S34，将到此为止的步骤重复实行。然后，喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty达到判定开始值Σdv_duty_thre时，在步骤S34中判定为NO、并进展到步骤S38。在该步骤S38中，控制处理装置40，基于喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值进行异常判定。
图10为具体表示步骤S38中实施的异常判定的过程的流程图。
该例子中，控制处理装置40，首先在步骤S41中，判别喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值是否小于下限阈值Thre_mix。在步骤S41中判定YES的情况下，进展到步骤S42，控制处理装置40判定还原剂供给装置20产生了形成喷射量不足状态的某些异常，进展到步骤S45。
另一方面，在步骤S41中判定NO的情况下，进展到步骤S43，判别喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值是否超过上限阈值Thre_max。在步骤S43中判定YES的情况下进展到步骤S44，控制处理装置40判定还原剂供给装置20产生了形成喷射量过量状态的某些异常，进展到步骤S45。另一方面，在步骤S43中判定NO的情况下，由于现在还原剂供给装置20未发现异常，因而直接结束异常判定。
在步骤S42中判定产生了形成喷射量不足状态的某些异常的情况下、或在步骤S44中判定产生了形成喷射量过量状态的某些异常的情况下进展到的步骤S45中，控制处理装置40对通知设备等输出指示以将各异常通知操作人员等。可以根据此时通知异常的输出，停止还原剂喷射装置20的操作、或进行控制以降低内燃机1的输出功率。
根据以上说明的利用本实施方式的控制处理装置(异常诊断装置)40进行的还原剂供给装置20的异常诊断方法，基于喷射阀占空比DV_duty和泵占空比Pump_duty进行异常诊断，因此不改变控制处理装置40以外的构成部件、另外不中断通常的还原剂的喷射控制就可以实施还原剂供给装置20的异常诊断。
特别是本实施方式中，使用喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值，来实施异常判定，因此即使相对于喷射阀占空比DV_duty的变化的泵占空比Pump_duty暂时产生偏离时，对异常判定造成的影响也减小，从而诊断结果的精度提高。
[其它实施方式]
至此说明的实施方式也可以如以下所述进行变更来实施。
例如为了得到用于进行异常判定的数据而进行时间积分的期间，不限于直至喷射阀占空比DV_duty达到判定开始值DV_duty_thre为止的期间，也可以进行设定，从而每经过切实地喷射规定量以上的还原剂的时间，实施异常判定。其中，进行第一实施方式的异常诊断的情况下，如此设定该期间时，需要预先存储映射信息（map information）等以根据经过该期间时的喷射阀占空比DV_duty的时间积分值Σdv_duty选择判定阈值。
另外，进行第一实施方式的异常诊断的情况下，设定期间以使时间积分值Σpump_duty为比较大的值，由此，将泵占空比Pump_duty的时间积分值Σpump_duty与判定阈值进行比较来进行异常诊断时，也可以精度良好地实施异常诊断。
另外，进行第二实施方式的异常诊断的情况下，上述实施方式中，将喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty除以泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty而得到的值与判定阈值进行比较，但是也可以将泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty除以喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty而得到的值与判定阈值进行比较。这种情况下，与上述实施方式相反地，在将泵占空比的差的时间积分值ΣΔpump_duty除以喷射阀占空比的时间积分值Σdv_duty而得到的值超过上限阈值Thre_max的情况下，判定为喷射量过量状态的异常，低于下限阈值Thre_min的情况下，判定为喷射量不足状态的异常。

Claims (9)

1.还原剂供给装置的异常诊断装置，其为用于进行还原剂供给装置的异常诊断的还原剂供给装置的异常诊断装置，所述还原剂供给装置具备：容纳液体还原剂的储藏槽、加压输送所述还原剂的泵、将通过所述泵加压输送的所述还原剂喷射到内燃机的排气管内的还原剂喷射阀、连接所述泵与所述还原剂喷射阀的的还原剂通路、和用于检测所述还原剂通路内的压力的压力传感器，其特征在于，具备：
根据所述还原剂的指示喷射量求出通电的开/关的占空比、进行所述还原剂喷射阀的驱动指示的还原剂喷射阀控制设备，
为了将所述还原剂通路内的压力维持在规定系统压力、基于所检测出的所述还原剂通路内的压力与所述系统压力的差求出通电的开/关的占空比、进行所述泵的驱动指示的泵控制设备，和
基于规定期间内的所述还原剂喷射阀的占空比和所述泵的占空比来进行所述还原剂供给装置的异常判定的异常判定设备。
2.如权利要求1所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，所述异常判定设备，通过判定是否以由所述规定期间内的所述还原剂喷射阀的占空比的积分值假定的输出来进行所述泵的驱动指示，从而进行所述异常判定。
3.如权利要求1或2所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，所述异常判定设备，基于所述还原剂喷射阀的占空比处于所述泵占空比的变化与所述还原剂喷射阀的占空比的变化成比例关系的范围内时的所述还原剂喷射阀的占空比和所述泵的占空比来进行所述异常判定。
4.如权利要求1～3中任一项所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，所述异常判定设备，将从开始所述还原剂喷射阀的占空比的积分、直至所求得的积分值达到规定的判定开始值为止的期间作为所述规定期间，进行所述异常判定。
5.如权利要求1～4中任一项所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，所述异常判定设备，通过以所述还原剂喷射阀的占空比为零时的所述泵的占空比作为基准占空比，得到所述规定期间内的所述泵的占空比与所述基准占空比的差的积分值，将该差的积分值与所述规定期间的所述还原剂喷射阀的占空比的积分值之比，与判定阈值进行比较，从而进行所述异常判定。
6.如权利要求1～4中任一项所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，所述异常判定设备，通过以所述还原剂喷射阀的占空比为零时的所述泵的占空比作为基准占空比，将所述规定期间内的所述还原剂喷射阀的占空比乘以所述泵的占空比与所述基准占空比的差而得到的值进行积分，将所求得的积分值，与由所述规定期间的所述还原剂喷射阀的占空比的积分值假定的判定阈值进行比较，从而进行所述异常判定。
7.如权利要求1～4中任一项所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，所述异常判定设备，通过以所述还原剂喷射阀的占空比为零时的所述泵的占空比作为基准占空比，将所述规定期间内的所述泵的占空比与所述基准占空比的差的值进行积分，将所求得的积分值，与由所述规定期间的所述还原剂喷射阀的占空比的积分值假定的判定阈值进行比较，从而进行所述异常判定。
8.如权利要求1～7中任一项所述的还原剂供给装置的异常诊断装置，其特征在于，作为所述判定阈值，设定上限阈值和下限阈值，所述异常判定设备，使用所述上限阈值和所述下限阈值，区别喷射量过量状态的异常或喷射量不足状态的异常来进行判定。
9.还原剂供给装置，其特征在于，具备权利要求1～8中任一项所述的还原剂供给装置的异常诊断装置。
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