CN110546356B

CN110546356B - 废气净化系统以及自动推进车辆

Info

Publication number: CN110546356B
Application number: CN201780090031.2A
Authority: CN
Inventors: 辻诚; 今井启人; 菅原康; 小林慎太郎
Original assignee: Kotra Corp
Current assignee: Kotra Corp
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: EP3617466A4; EP3617466B1; CN110546356A; US20200056529A1; EP3617466A1; JP6435369B2; JP2018184899A; WO2018198429A1; US11118495B2

Abstract

提供实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x的可能性较低的废气净化技术。本发明的废气净化系统对搭载于自动推进车辆的内燃机(50)排出的废气进行净化，具有：废气净化装置(70a)，其包含大于或等于1个的废气净化用催化剂(712、713以及722)，废气从内燃机(50)供给至该废气净化装置(70a)，将废气净化为能够向大气排放；传感器(76b)，其对净化后的废气中含有的氮氧化物的浓度进行检测；以及处理部(810)，其基于传感器(76b)检测到的浓度，针对废气净化用催化剂(712、713以及722)中的至少1个，判断其性能是否维持足够的水平。

Description

废气净化系统以及自动推进车辆

技术领域

本发明涉及废气净化系统以及自动推进车辆。

背景技术

搭载有柴油内燃机等内燃机的自动推进车辆，利用大于或等于1个废气净化用催化剂将内燃机排出的废气净化为能够向大气排放。因此，如果废气净化用催化剂的性能劣化，则向大气排放的废气的有害成分的浓度、例如氮氧化物(NO_x)的浓度升高。

日本特开2000-18023号公报中记载有判定NO_x吸藏催化剂的劣化度的诊断装置。在该诊断装置中，在某个富燃点火(rich spark)与接下来的富燃点火之间的期间内，基于NO_x吸藏催化剂的出口部处的NO_x浓度变为最低值时的、NO_x吸藏催化剂的出口部处的NO_x浓度和NO_x吸藏催化剂的入口部处的NO_x浓度之比，判定NO_x吸藏催化剂的劣化度。

日本特开2012-36856号公报中记载有如下诊断装置，即，用于针对包含柴油氧化催化剂、以及设置于其下游侧且使得NO_x向氮还原的选择还原催化剂在内的废气净化系统，判定柴油氧化催化剂的劣化度。该诊断装置包含如下传感器特性存储单元，即，该传感器特性存储单元存储有设置于选择还原催化剂的下游侧的NO_x传感器输出的检测值相对于柴油氧化催化剂的上游侧的废气中的NO_x量的比、和选择还原催化剂的下游侧的废气中的NO₂比率的关系。

这里，柴油氧化催化剂的上游侧的废气中的NO_x量，是根据柴油氧化催化剂的上游侧的废气中的NO_x浓度、以及供给气体或者排气流量而计算出的值。另外，柴油氧化催化剂的上游侧的废气中的NO_x浓度，是在对柴油内燃机的运转状态、例如加速器开度以及转速、和柴油氧化催化剂的上游侧的废气中的NO_x浓度的关系进行记述的对应图中，通过参照柴油内燃机的运转状态而获得的值。而且，上述NO₂比率是选择还原催化剂的下游侧的废气中的二氧化氮(NO₂)量相对于选择还原催化剂的下游侧的废气中的NO_x量之比。

日本特开2012-36856号公报中记载的诊断装置根据柴油内燃机的运转状态和供给气体或者排气流量，对柴油氧化催化剂的上游侧的废气中的NO_x量进行计算，参照传感器特性存储单元存储的关系，对NO_x传感器输出的检测值相对于该NO_x量的比进行运算，并对选择还原催化剂的下游侧的废气中的NO₂比率进行运算。而且，基于该NO₂比率而判定柴油氧化催化剂的劣化度。

日本特开2012-219740号公报中记载有如下内容，即，将空燃比从贫燃燃料向富燃燃料切换，关于从催化剂通过的废气，作为NO_x净化速度而求出与时间的经过相应的NO_x浓度的下降，基于该NO_x净化速度而评价催化剂的废气净化性能。

发明内容

针对NO_x的排出的限制今后会日益严格，实际行驶中的NO_x排出量也成为限制对象。在上述技术中，本发明的发明人认为有可能在实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x。

因此，本发明的目的在于，提供实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x的可能性较低的废气净化技术。

根据本发明的第1方面，提供一种废气净化系统，其对搭载于自动推进车辆的内燃机排出的废气进行净化，其中，具有：废气净化装置，其包含大于或等于1个的废气净化用催化剂，所述废气从所述内燃机供给至该废气净化装置，将所述废气净化为能够向大气排放；传感器，其对利用所述废气净化装置净化的所述废气中含有的氮氧化物的浓度进行检测；以及处理部，其基于所述传感器检测到的所述浓度，针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的至少1个，判断其性能是否维持足够的水平。

根据本发明的第2方面，在第1方面所涉及的废气净化系统的基础上，在所述传感器检测到的所述浓度小于第1设定值或者小于或等于所述第1设定值的情况下，所述处理部针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的所述至少1个，判断为其性能维持足够的水平。

根据本发明的第3方面，在第1或第2方面所涉及的废气净化系统的基础上，所述处理部根据在某个时间间隔内由所述传感器检测到的所述浓度、在所述时间间隔内向所述内燃机供给的空气的量或流量或者在所述时间间隔内由所述内燃机排出的所述废气的量或流量、以及所述时间间隔内的所述自动推进车辆的行驶距离或者行驶速度，对所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量进行计算，在该量小于第2设定值或者小于或等于所述第2设定值时，针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的所述至少1个，判断为其性能维持足够的水平。

根据本发明的第4方面，在第1至第3方面中任一方面所涉及的废气净化系统的基础上，所述处理部针对大于或等于2个的各时间间隔，根据在所述时间间隔内由所述传感器检测到的所述浓度、在所述时间间隔内向所述内燃机供给的空气的量或流量或者在所述时间间隔内由所述内燃机排出的所述废气的量或流量、以及所述时间间隔内的所述自动推进车辆的行驶距离或者行驶速度，对所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量进行计算，根据所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量相对于所述自动推进车辆的累计行驶距离的变化，对所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量达到第3设定值的累计行驶距离进行推定。

根据本发明的第5方面，在第4方面所涉及的废气净化系统的基础上，在推定出的所述累计行驶距离和实际的累计行驶距离之差小于第4设定值或者小于或等于所述第4设定值的情况下，所述处理部针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的所述至少1个，判断为需要更换或者其更换时机接近。

根据本发明的第6方面，在第1至第5方面中任一方面所涉及的废气净化系统的基础上，还具有将所述处理部的处理结果输出的输出部。

根据本发明的第7方面，在第1至第6方面中任一方面所涉及的废气净化系统的基础上，所述内燃机是柴油内燃机，所述大于或等于1个的废气净化用催化剂包含吸藏还原催化剂、尿素选择还原催化剂以及碳化氢选择还原催化剂的至少1种。

根据本发明的第8方面，提供一种自动推进车辆，其具有第1至第7方面中任一方面所涉及的废气净化系统。

附图说明

图1是概略地表示本发明的一个实施方式所涉及的自动推进车辆的侧视图。

图2是概略地表示能够搭载于图1所示的自动推进车辆的废气净化系统的一个例子的图。

图3是表示图2所示的废气净化系统进行的控制的一个例子的流程图。

图4是表示图2所示的废气净化系统包含的传感器检测到的NO_x浓度的时间变化的一个例子的曲线图。

图5是表示图2所示的废气净化系统包含的传感器检测到的NO_x浓度的时间变化的其他例子的曲线图。

图6是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的一个例子的曲线图。

图7是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的其他例子的曲线图。

图8是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的又一其他例子的曲线图。

图9是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的又一其他例子的曲线图。

图10是概略地表示图2所示的废气净化系统使得驾驶者注意到催化剂的更换时机接近的情形的斜视图。

图11是用于对基于NO_x排出量而推定自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量达到第3设定值的累计行驶距离的方法进行说明的曲线图。

图12是表示图2所示的废气净化系统进行的控制的其他例子的一部分的流程图。

图13是表示图12中示出了一部分的控制的剩余部分的流程图。

图14是表示图2所示的废气净化系统进行的控制的又一其他例子的一部分的流程图。

图15是表示图14中示出了一部分的控制的另一部分的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对具有相同或者相似的功能的要素标注相同的参照标号，将重复的说明省略。

图1是概略地表示本发明的一个实施方式所涉及的自动推进车辆的侧视图。图2是概略地表示能够搭载于图1所示的自动推进车辆的废气净化系统的一个例子的图。

图1中作为自动推进车辆的一个例子而示出了四轮汽车(下面称为汽车)1。此外，图1及图2中为了容易理解而省略了一部分结构要素。另外，在下面的说明中，以汽车1的行进方向为基准而使用“前”以及“后”的术语，以废气的流动为基准而使用“上游”以及“下游”的术语。

图1所示的汽车1是将图2所示的柴油内燃机50搭载于乘员室的前方的四轮驱动车。

图1所示的汽车1包含车辆主体。车辆主体包含未图示的框架和车体10。框架以及车体10可以实现一体化。即，对于车辆主体可以采用单壳构造。

在框架搭载有驱动装置、底盘装置、加速装置、制动装置以及转向装置等。

驱动装置包含内燃机、供气装置、排气装置、燃料供给装置以及动力传递装置等。

如上所述，内燃机是图2所示的柴油内燃机50。图2中作为柴油内燃机50的结构要素仅示出了气缸51、活塞头52、连接杆53、吸入阀54、排气阀55以及燃料喷射喷嘴56。这里，柴油内燃机50是4冲程循环柴油内燃机。柴油内燃机50也可以是2冲程循环柴油内燃机。

供气装置包含空气滤清器、供气管以及空气流量计60。供气装置从车辆的外部取入空气，在利用空气滤清器将尘埃等去除之后，经由供气管将该空气向柴油内燃机50的燃烧室供给。空气流量计60对供气管中流动的空气的流量进行检测。此外，供气装置还可以包含能够将压力提高后的空气向燃烧室供给的增压器。

排气装置是图2所示的排气装置70。排气装置70发挥如下作用，即，对因柴油内燃机50的燃料、这里为轻油的燃烧而产生的废气进行净化，并且减弱排气音。

排气装置70包含催化剂转换器71和72、消声器73、消声隔断器74、管75a、75b、75c和75d、以及传感器76a和76b。催化剂转换器71和72以及管75b构成将废气净化为能够向大气排放的废气净化装置70a。消声器73、管75d以及消声隔断器74构成消音装置70b。

催化剂转换器71包含转换器主体711、废气净化用催化剂712、柴油颗粒过滤器(Diesel Particulate Filter；DPF)713。

转换器主体711例如由金属或者合金构成。转换器主体711具有设置有进气口以及排气口的中空构造。转换器主体711的进气口经由管75a和排气岐管(未图示)而与柴油内燃机50的活塞室连接。管75b的一端与转换器主体711的排气口连接。

废气净化用催化剂712是直流类型的整体催化剂。废气净化用催化剂712以如下方式收容于转换器主体711内，即，使得供给至转换器主体711的进气口的废气从废气净化用催化剂712的贯通孔通过，之后向柴油颗粒过滤器713供给。

根据一个例子，废气净化用催化剂712是柴油氧化催化剂(Diesel OxidationCatalyst；DOC)。根据其他例子，废气净化用催化剂712是NO_x吸藏还原(NO_x storage andreduction；NSR)催化剂。

废气净化用催化剂712包含整体式蜂窝基材、以及设置于其间隔壁上的催化剂层。

整体式蜂窝基材例如是设置有分别从一个底面向另一个底面延伸的多个贯通孔的柱体。整体式蜂窝基材例如由堇青石以及碳化硅等陶瓷构成。

催化剂层设置于整体式蜂窝基材的间隔壁上。催化剂层可以具有单层构造，也可以具有多层构造。

在废气净化用催化剂712是柴油氧化催化剂的情况下，催化剂层例如包含第1载体以及第1贵金属元素。

第1载体是由氧化铝等耐热性材料构成的粒子。第1载体担载有第1贵金属元素。第1载体承担如下作用，即，使得第1贵金属的表面积增大，并且使因催化剂反应产生的热消散而抑制第1贵金属的烧结。

第1贵金属元素例如为铂以及钯等铂族元素。作为第1贵金属元素，催化剂层可以包含单一的贵金属元素，也可以包含多种贵金属元素。

第1贵金属元素促进废气中的一氧化碳(CO)以及碳化氢(HC)的氧化。通过第1贵金属元素的作用使得废气中的一氧化碳以及碳化氢的浓度降低，将由高沸点的碳化氢、硫化物构成的粒子状物质(particulate matter；PM)的一部分从废气去除。

在废气净化用催化剂712是NO_x吸藏还原催化剂的情况下，催化剂层例如包含第2载体、第2贵金属元素以及NO_x吸藏材料。

第2载体是由氧化铝等耐热性材料构成的粒子。第2载体担载有第2贵金属元素、以及任意的NO_x吸藏材料。第2载体承担如下作用，即，使得第2贵金属的表面积增大，并且使因催化剂反应产生的热消散而抑制第2贵金属的烧结。

第2贵金属元素例如是铂、钯以及铑等铂族元素。第2贵金属元素促进废气中的NO_x的还原反应。通过第2贵金属元素的作用而使得废气中的NO_x浓度降低。

NOx吸藏材料例如包含钡、钾、锂以及铈中的至少1种，是处于碳酸盐或者氧化物的形态的化合物或者它们的组合。NO_x吸藏材料在氧化性气氛下对NO_x进行吸藏，在还原性气氛下对NO_x进行排放。

柴油颗粒过滤器713是尾流类型的整体催化剂。柴油颗粒过滤器713以如下方式收容于转换器主体711内，即，使得从废气净化用催化剂712的贯通孔通过的废气从柴油颗粒过滤器713的间隔壁透过，之后从转换器主体711的排气口向催化剂转换器71的外部排出。柴油颗粒过滤器713从废气将粒子状物质去除。

柴油颗粒过滤器713包含过滤基材。过滤基材例如包含蜂窝结构体以及栓。

蜂窝结构体例如是设置有分别从一个底面向另一个底面延伸的多个贯通孔的柱体。蜂窝结构体包含构成贯通孔的侧壁的、即对相邻的贯通孔进行分隔的多孔质间隔壁。上述多孔质间隔壁使废气透过而几乎不使伴随着废气的粒子状物质透过。

作为蜂窝结构体的材料，例如可以使用堇青石以及碳化硅等陶瓷。金属制的无纺布可以编入蜂窝结构体。

栓的一部分在下游侧将蜂窝结构体的孔的一部分封堵。在下游侧将孔封堵的栓、以及构成该孔的侧壁的多孔质间隔壁形成在上游侧开口的上游单元。

栓的剩余部分在上游侧将蜂窝结构体的剩余的孔封堵。在上游侧将孔封堵的栓、以及构成该孔的侧壁的多孔质间隔壁形成在下游侧开口的下游单元。

上述栓配置为使得下游侧由栓封堵的孔和上游侧由栓封堵的孔隔着多孔质间隔壁而相邻。即，上游单元和下游单元隔着多孔质间隔壁而相邻。

作为栓的材料，例如可以使用堇青石以及碳化硅等陶瓷。

从废气净化用催化剂712的贯通孔通过的废气首先流入柴油颗粒过滤器713的上游单元。接下来，该废气从将上游单元和下游单元分隔的多孔质间隔壁透过，向下游单元流入。此时，从废气将粒子状物质去除。

在作为过滤器的功能的基础上，柴油颗粒过滤器713还可以具有其他功能。即，柴油颗粒过滤器713还包含在蜂窝结构体和/或栓上设置的催化剂层。

例如，在作为过滤器的功能的基础上，柴油颗粒过滤器713还可以具有作为选择还原(Selective Catalytic Reduction；SCR)催化剂的功能、例如基于和碳化氢或者氨的反应的促进NO_x向氮的还原的功能。即，柴油颗粒过滤器713还可以具有作为尿素选择还原催化剂或者碳化氢选择还原催化剂的功能。

在对柴油颗粒过滤器713赋予作为尿素选择还原催化剂的功能的情况下，作为该催化剂层的活性成分，例如可以使用由铁及铜等过渡金属元素的离子部分地置换钠以及钾等碱金属元素的离子的沸石。或者，作为该活性成分，还可以使用钨以及钒等贱金属的氧化物。

此外，在对柴油颗粒过滤器713赋予作为尿素选择还原催化剂的功能的情况下，在排气装置70例如还设置有在柴油颗粒过滤器713的上游将尿素水溶液注入至废气的第1注射器。

如上所述，管75b的一端与转换器主体711的排气口连接。在管75b设置有传感器76a。传感器76a对催化剂转换器71排出的废气的NO_x浓度进行检测。传感器76a的输出例如用于对氨或者其前体、例如尿素水溶液向废气的注入量的控制。

催化剂转换器72包含转换器主体721以及废气净化用催化剂722。

转换器主体721例如由金属或者合金构成。转换器主体721具有设置有进气口和排气口的中空构造。转换器主体711的进气口经由管75b与转换器主体711的排气口连接。管75c的一端与转换器主体721的排气口连接。

废气净化用催化剂722是直流类型的整体催化剂。废气净化用催化剂722以如下方式收容于转换器主体721内，即，使得供给至转换器主体721的进气口的废气在从废气净化用催化剂722的贯通孔通过，之后从转换器主体721的排气口向催化剂转换器72的外部排出。

根据一个例子，废气净化用催化剂722具有作为选择还原催化剂的功能、以及作为氨滑催化剂(Ammonia Slip Catalyst；ASC)的功能。

废气净化用催化剂722包含整体式蜂窝基材、以及设置于其间隔壁上的催化剂层。

在废气净化用催化剂712具有作为选择还原催化剂的功能和作为氨滑催化剂的功能的情况下，对于催化剂层，例如可以采用如下构造，即，包含：第1层，其位于基材中的上游侧部分的间隔壁上，具有作为选择还原催化剂的功能；以及第2层，其位于基材中的下游侧部分的间隔壁上，具有作为氨滑催化剂的功能。或者，在该情况下，对于催化剂层也可以采用如下多层构造，即，包含：第1层，其具有作为选择还原催化剂的功能；以及第2层，其介于第1层与基材的间隔壁之间，具有作为氨滑催化剂的功能。

作为具有作为选择还原催化剂的功能的第1层的活性成分，例如可以使用由铁以及铜等过渡金属元素的离子部分地置换钠以及钾等碱金属元素的离子的沸石。或者，作为该活性成分，还可以使用钨以及钒等贱金属的氧化物。

氨滑催化剂是氧化催化剂，促进未反应的氨的氧化。因氨的氧化而产生氮氧化物，但未反应的氨的量较少，因此氨滑催化剂中生成的氮氧化物的量也较少。即，氨滑催化剂使得废气中的氨的浓度降低而不会使得废气中的氮氧化物的浓度大幅升高。

具有作为氨滑催化剂的功能的第2层例如包含第3载体以及第3贵金属元素。

第3载体是由氧化铝等耐热性材料构成的粒子。第3载体担载有第3贵金属元素。第3载体承担如下作用，即，使得第3贵金属的表面积增大，并且使因催化剂反应产生的热消散而抑制第3贵金属的烧结。

第3贵金属元素例如是铂以及钯等铂族元素。第3贵金属元素促进氨的氧化。作为第3贵金属元素，第2层可以包含单一的贵金属元素，也可以包含多种贵金属元素。例如，作为第2贵金属元素，第2层可以仅包含铂，也可以包含铂和钯。

此外，在废气净化用催化剂722具有作为选择还原催化剂的功能以及作为氨滑催化剂的功能的情况下，在未对柴油颗粒过滤器713赋予作为选择还原催化剂的功能时，在排气装置70例如未设置第1注射器，而是仅设置有在柴油颗粒过滤器713与废气净化用催化剂722之间将氨或者其前体、例如尿素水溶液注入至废气的第2注射器。

另外，在对柴油颗粒过滤器713赋予作为选择还原催化剂的功能的情况下，例如由上述第1注射器注入至废气的氨或者其前体的一部分有可能在催化剂转换器71全部都未消耗，而是向催化剂转换器72供给。因此，在废气净化用催化剂722具有作为选择还原催化剂的功能和作为氨滑催化剂的功能的情况下，在对柴油颗粒过滤器713赋予了作为选择还原催化剂的功能时，可以在排气装置70设置上述第2注射器，也可以不设置第2注射器。

如上所述，管75c的一端与转换器主体721的排气口连接。在管75c设置有传感器76b。传感器76b对催化剂转换器72排出的废气中的NO_x浓度进行检测。关于废气净化装置70a包含的废气净化用催化剂的至少1个，传感器76b的输出例如用于判断其性能是否维持足够的水平。另外，传感器76b的输出还能够用于对氨或者其前体、例如尿素水溶液向废气的注入量的控制。

消声器73例如由金属或者合金构成。消声器73具有设置有进气口和排气口、且内部分隔为多个室的中空构造。消声器73发挥减弱排气音的作用。消声器73的进气口经由管75c与转换器主体的排气口连接。管75d的一端与消声器73的排气口连接。

消声隔断器74例如由金属或者合金构成。消声隔断器74具有设置有进气口和排气口的中空构造。消声隔断器74的进气口与管75d的另一端连接。可以省略消声隔断器74。

燃料供给装置包含燃料箱、燃料喷射泵以及燃料管。燃料供给装置通过使燃料喷射泵执行动作而经由燃料管将收容于燃料箱的轻油向燃料喷射喷嘴56输送。图1所示的汽车1对燃料喷射泵的动作进行控制，从而调整图2所示的柴油内燃机50的输出。

动力传递装置包含变速器、驱动轴、差动装置以及车轴。动力传递装置例如经由变速器、驱动轴以及差动装置而将柴油内燃机50的旋转运动向车轴传递。

底盘装置包含悬架装置、车轮、以及图1所示的轮胎20。悬架装置固定于框架，将前轮用以及后轮用的车轴支撑为能够旋转。车轮与车轴连接，从它们的内侧对轮胎20进行支撑。

加速装置包含加速器踏板。加速装置例如根据加速器踏板的位移而使图2所示的燃料喷射喷嘴56喷射的轻油的量变化。

制动装置包含制动器踏板以及制动器主体。制动器主体例如是包含安装于悬架装置的制动钳以及安装于车轴的制动盘的盘式制动器的。制动装置例如根据制动器踏板的位移而使制动器主体的制动力变化。

转向装置包含方向盘、转向臂、转向齿轮、转向摇臂以及转向横拉杆。转向装置根据转向的旋转角而使前轮的朝向变化。

车辆主体还包含图2所示的控制部80。控制部80基于传感器76b检测到的废气中的NO_x浓度而判断废气净化用催化剂的至少1个的性能是否维持足够的水平。

控制部80包含处理部810以及存储部820。控制部80和废气净化装置70a一起构成废气净化系统。

处理部810包含中央处理装置(CPU)。

传感器76a和76b、以及上述注射器与处理部810连接。处理部810基于传感器76a和76b检测到的废气中的NO_x浓度，对注射器的动作进行控制。

在处理部810还连接有空气流量计60、存储部820、后述的速度计90以及显示部100。可以取代速度计90而将距离计与处理部810连接。或者，在处理部810可以连接与速度计90或者距离计连接的传感器。

处理部810基于传感器76b、空气流量计60以及速度计90的输出，判断废气净化用催化剂中的至少1个的性能是否维持足够的水平。而且，处理部810将该判断结果向显示部100输出。此外，后文中对处理部810的动作进行详细说明。

存储部820与处理部810连接。存储部820包含对处理部810读入的程序、从处理部810供给的数据进行存储的非易失性存储器。

车辆主体还包含图1所示的坐席30以及仪表盘40。仪表盘40将配置有柴油内燃机50以及供气装置等的内燃机室、以及配置有坐席30的乘员室分隔。在仪表盘40设置有速度显示器、警告灯等。

另外，在仪表盘40设置有图2所示的显示部100。显示部100是关于废气净化用催化剂的性能而将处理部810判断的结果输出的输出部的一个例子。关于废气净化用催化剂的性能，显示部100例如以使得驾驶者或者维修保养或者检修作业者能够感知的方式对处理部810判断的结果进行显示。此外，显示部100可以设置于仪表盘40以外的位置。

显示部100例如是直视型显示器、头戴式显示器等投射型显示器、警告灯、或者它们的组合。对于显示部100例如可以使用液晶显示器、有机电致发光显示器、发光二极管、或者它们的组合。

可以省略显示部100。

例如，在控制部80设置有能够实现基于有线或者无线的通信的通信部的情况下，可以通过智能手机等装置和控制部80的通信关于废气净化用催化剂的性能而将处理部810判断的结果在此前的装置进行显示。在该情况下，通信部相当于上述输出部。

或者，可以取代采用将针对废气净化用催化剂的性能而由处理部810判断的结果通过显示向驾驶者或者维修保养或者检修作业者通知的结构，而采用通过蜂鸣器等的警告音以及语音向导等向驾驶者或者维修保养或者检修作业者通知的结构。在该情况下，蜂鸣器、语音向导装置相当于上述输出部。

下面，参照图1至图11而说明图1所示的汽车1的动作、特别是图2所示的废气净化系统进行的控制。

图3是表示图2所示的废气净化系统进行的控制的一个例子的流程图。图4是表示图2所示的废气净化系统包含的传感器检测到的NO_x浓度的时间变化的一个例子的曲线图。图5是表示图2所示的废气净化系统包含的传感器检测到的NO_x浓度的时间变化的其他例子的曲线图。图6是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的一个例子的曲线图。图7是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的其他例子的曲线图。图8是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的又一其他例子的曲线图。图9是表示每单位行驶距离的NO_x排出量的又一其他例子的曲线图。图10是概略地表示图2所示的废气净化系统使得驾驶者注意到催化剂的更换时机接近的情形的斜视图。图11是用于对基于NO_x排出量而推定自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量达到第3设定值的累计行驶距离的方法进行说明的曲线图。

如果图1所示的汽车1的累计行驶距离增大，则图2所示的废气净化装置70a包含的废气净化用催化剂中的至少1个的性能发生变化。如果废气净化装置70a的性能大幅下降，则有可能排放超过限制值的量的NO_x。如果进行图3所示的控制，则能够降低这种可能性。

在图3所示的控制中，预先将第1至第4设定值存储于图2所示的存储部820。这里，第1设定值是与即将向大气排放之前的废气中的NO_x浓度相关的阈值。第2设定值是与每单位行驶距离的NO_x排出量相关的阈值。这里，作为一个例子，第1设定值设为200ppm，第2设定值设为大于0.11g/km且小于0.20g/km的值。另外，第3设定值是与每单位行驶距离的NO_x排出量相关的阈值，且是小于第2设定值的值。而且，第4设定值是与NO_x排出量达到第3设定值的累计行驶距离D1和实际的累计行驶距离D之差ΔD1相关的阈值。

如上所述，传感器76b、速度计90以及空气流量计60与图2所示的处理部810连接。传感器76b对废气中的NO_x浓度C1进行检测。速度计90对图1所示的汽车1的行驶速度V1进行测量。空气流量计60对向柴油内燃机50流入的空气的流量F1进行检测。图2所示的处理部810从传感器76b、速度计90以及空气流量计60分别获取与NO_x浓度C1、行驶速度V1以及空气流量F1相关的信号(图3的步骤S1)。

处理部810根据在时刻t1至时刻t2的期间、即时间间隔Δt(＝t2-t1)内由传感器76b检测到的NOx浓度C1、在该时间间隔Δt内向柴油内燃机50供给的空气的量或流量F1或者在该时间间隔Δt内由柴油内燃机50排出的废气的量或流量、以及该时间间隔Δt内的汽车1的行驶距离ΔD或者行驶速度V1，对汽车1每单位行驶距离排出的NO_x的量E1进行计算。

另外，处理部810根据上述时间间隔Δt内的汽车1的行驶距离ΔD或者行驶速度V1、以及存储部820存储的过去的行驶距离D0，对时刻t2的行驶距离D进行计算。

例如，处理部810根据与NO_x浓度C1、行驶速度以及空气流量F1对应的信号，对每单位行驶距离的NO_x排出量E1和行驶距离D进行计算(图3中的步骤S2)。存储部820对上述NO_x排出量E1以及行驶距离D进行存储(图3中的步骤S3)。

例如利用下面的等式对每单位行驶距离的NO_x排出量E1进行计算。

【数学式1】

这里，“t1”以及“t2”表示时刻。时刻t2和时刻t1之差(时间间隔Δt)恒定、或者是为了行驶恒定的距离所需的时间。这里，作为一个例子，时刻t2和时刻t1之差设为恒定。

另外，

是NO_x的平均分子量，这里为常数。例如，在NO_x是以1：1的摩尔比含有分子量为30的一氧化氮(NO)、以及分子量为46的二氧化氮(NO₂)的混合物的情况下，NO_x的平均分子量为38。

而且，在上述等式中，NO_x浓度C1为体积浓度(体积/体积)。另外，NO_x排出量E1、行驶速度V1以及空气流量F1的单位分别为“g/km”、“km/秒”以及“g/秒”。

然后，处理部810对NO_x浓度C1和第1设定值进行对比(图3中的步骤S4)。如图4所示，在NO_x浓度C1小于第1设定值或者小于或等于第1设定值的情况下，处理部810针对废气净化装置70a、特别是废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个，例如判断为上述所有装置的性能维持了足够的水平。而且，在该情况下，控制部80反复执行包含图3中的步骤S1至S4的定序。

如图5所示，在NO_x浓度C1大于或等于第1设定值或者超过第1设定值的情况下，处理部810对NO_x排出量E1和第2设定值进行对比(图3中的步骤S5)。如图6至图8所示，在NO_x排出量E1小于第2设定值或者小于或等于第2设定值的情况下，处理部810针对废气净化装置70a、特别是废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个，例如判断为它们的性能维持了足够的水平。而且，在该情况下，控制部80反复执行包含图3中的步骤S1及其后续的步骤的定序。

如图9所示，在NO_x排出量E1大于或等于第2设定值或者超过第2设定值的情况下，控制部80对显示部100输出与第1警告信息对应的图像信号。例如，如图10所示，显示部100以字符串对第1警告信息进行显示而向驾驶者通知(图3中的步骤S6)。此外，显示部100可以以符号等的字符以外的方式对第1警告信息进行显示。

然后，处理部810对NO_x排出量E1达到第3设定值的累计行驶距离D1进行推定(图3中的步骤S7)。

例如，针对大于或等于2的各时间间隔Δt，处理部810根据在该时间间隔Δt内由传感器76b检测到的NO_x浓度C1、在该时间间隔Δt内向柴油内燃机50供给的空气的量或流量F1或者在该时间间隔Δt内由柴油内燃机50排出的废气的量或流量、该时间间隔Δt内的汽车1的行驶距离或者行驶速度V1，对汽车每单位行驶距离排出的氮氧化物的量进行计算。而且，处理部810根据汽车1每单位行驶距离排出的氮氧化物的量E1相对于汽车1的累计行驶距离D的变化，对汽车1每单位行驶距离排出的NO_x的量E1达到第3设定值的累计行驶距离D1进行推定。

根据一个例子，处理部810根据存储部820至今存储的分别包含NO_x排出量E1和行驶距离D的大于或等于2个的数据组，如图11所示那样求出NO_x排出量E1和行驶距离D的关系。而且，处理部810通过外插法而对NO_x排出量E1达到第3设定值的累计行驶距离D1进行推定。

然后，处理部810对推定出的累计行驶距离D1和实际的累计行驶距离D之差ΔD1进行计算(图3中的步骤S8)。

然后，处理部810对差ΔD1和第4设定值进行对比(图3中的步骤S9)。在差ΔD1大于或等于第4设定值或者超过第4设定值的情况下，控制部80反复执行包含图3中的步骤S1及其后续的步骤的定序。

在差ΔD1小于第4设定值或者小于或等于第4设定值的情况下，控制部80针对废气净化装置70a包含的部件、特别是废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个，判断需要更换或者其更换时机接近。而且，在该情况下，控制部80对显示部100输出与第2警告信息对应的图像信号。显示部100通过对第2警告信息进行显示而向驾驶者通知(图3中的步骤S10)。

此外，第1及第2警告信息可以相同，也可以不同。在第1及第2警告信息相同的情况下，例如，通过对第1警告信息进行连续显示、对第2警告信息进行闪烁显示等而对它们进行区分。

在上述汽车1中，利用传感器76b对由将废气净化为能够向大气排放的废气净化装置70a净化的废气中含有的NO_x的浓度C1进行检测。即，针对从最末尾的废气净化用催化剂通过的废气而进行NO_x浓度C1的测定。而且，针对废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个，基于该NO_x浓度C1而判断其性能是否维持足够的水平。因此，该汽车1在实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x的可能性较低。

另外，在该汽车1中，根据NO_x浓度C1、空气流量F1以及行驶速度V1，对汽车1每单位行驶距离排出的NO_x的量E1进行计算。而且，在该汽车1中，对NO_x排出量E1和第2设定值进行对比，针对废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个，判断其性能是否维持足够的水平。因此，该汽车1在实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x的可能性更低。

而且，在该汽车1中，对NO_x排出量E1达到第3设定值的累计行驶距离D1进行推定，将推定出的累计行驶距离D1和实际的累计行驶距离D之差ΔD1与第4设定值进行对比，针对废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个，判断是否需要更换或者其更换时机是否接近。因此，该汽车1在实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x的可能性较低。

进而，在该汽车1中，在NO_x排出量E1和第2设定值的对比结果是针对废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个未判断为其性能维持足够的水平的情况下，对驾驶者等通知第1警告信息。另外，在该汽车1中，在将差ΔD1与第4设定值进行对比的结果是针对废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个而判断为需要更换或者其更换时机接近的情况下，对驾驶者等通知第2警告信息。因此，驾驶者等能够预先掌握废气净化用催化剂等的更换时机，因此，错过更换时机的可能性较低。

在图2所示的废气净化系统中，可以取代进行参照图3说明的控制而进行下面的控制。

图12是表示图2所示的废气净化系统进行的控制的其他例子的一部分的流程图。图13是表示图12中示出了一部分的控制的剩余部分的流程图。

除了下面几点以外，图12及图13所示的控制与参照图3说明的控制相同。即，在图12及图13所示的控制的基础上，控制部80在步骤S4与步骤S5之间执行步骤S11至S13，在步骤S6与步骤S7之间执行步骤S14至S16。步骤S11至S13分别与步骤S1至S3相同。另外，步骤S14至S16分别与步骤S1至S3相同。而且，在处理部810在步骤S5中判断为Yes的情况下，控制部80再次执行包含步骤S11至S13以及S5的定序。另外，在处理部810在步骤S9中判断为Yes的情况下，控制部80再次执行包含步骤S14至S16以及S7至S9的定序。

在图3所示的控制中，在步骤S5及S9的判断结果为Yes的情况下，向步骤S1返回。与此相对，在图12及图13所示的控制中，在步骤S5及S9的判断结果为Yes的情况下，不向步骤S1返回，分别向步骤S11及S14返回。即，在后者的控制中，在步骤S4的判断结果为No的情况下，不再次执行步骤S4，另外，在步骤S5的判断结果为No的情况下，不再次执行步骤S5。在进行这种控制的情况下，也能获得与进行参照图3说明的控制的情况相同的效果。

图14是表示图2所示的废气净化系统进行的控制的又一其他例子的一部分的流程图。图15是表示图14中示出了一部分的控制的另一部分的流程图。

除了取代图13所示的步骤而执行图14及图15所示的步骤以外，图14及图15所示的控制与参照图12及图13说明的控制相同。

即，在图14及图15所示的控制中，控制部80在步骤S10之后首先执行步骤S17至S19。步骤S17至S19分别与上述步骤S1至S3相同。

然后，控制部80执行步骤S20至S22。

除了取代第3设定值而利用第5设定值对累计行驶距离D2进行推定以取代累计行驶距离D1以外，步骤S20与步骤S7相同。第5设定值可以与第3设定值相等，也可以不同。在后者的情况下，第5设定值可以小于第3设定值，也可以大于第3设定值。这里，作为一个例子，第5设定值设为与第3设定值相等。

除了取代累计行驶距离D1而利用累计行驶距离D2对差ΔD2(＝D2-D)进行计算以取代差ΔD1以外，步骤S21与步骤S8相同。

除了取代差ΔD1以及第4设定值而分别使用差Δ2以及第6设定值以外，步骤S22与步骤S9相同。第6设定值是小于第4设定值的值。这里，作为一个例子，第4设定值设为20000km，第6设定值设为10000km。

在处理部810在步骤S22中判断为Yes的情况下，控制部80再次执行包含步骤S17至S22的定序。另外，在处理部810在步骤S22中判断为No的情况下，控制部80对显示部100输出与第3警告信息对应的图像信号。显示部100对第3警告信息进行显示而向驾驶者通知(图15中的步骤S23)。

然后，控制部80执行步骤S24至S26。步骤S24至S26分别与上述步骤S1至S3相同。

然后，控制部80执行步骤S27。除了取代第2设定值而使用第7设定值以外，步骤S27与步骤S5相同。第7设定值是大于第2设定值的值。

在处理部810在步骤S27中判断为Yes的情况下，控制部80再次执行包含步骤S24至S27的定序。另外，在处理部810在步骤S27中判断为No的情况下，控制部80对显示部100输出与第4警告信息对应的图像信号。显示部100对第4警告信息进行显示而向驾驶者通知(图15中的步骤S28)。第4警告信息例如是表示应当更换废气净化用催化剂712和722以及柴油颗粒过滤器713中的至少1个的信息。

根据该控制，与参照图3说明的控制、参照图12及图13说明的控制相比，利用显示部100对更多的警告图像进行显示。因此，在汽车1中，如果进行上述控制，则在实际行驶中排出超过基准值的量的NO_x的可能性更低的基础上，错过废气净化用催化剂等的更换时机的可能性更低。

以上以内燃机为柴油内燃机的情况为例进行了说明，但内燃机也可以是汽油内燃机等其他内燃机，还可以是外燃机。另外，在上述例子中，利用内燃机的输出作为推进力，但也可以将内燃机的输出用于发电，将以由此产生的电力进行驱动的其他装置的输出、例如电动机的输出作为推进力。

另外，在上述说明中，作为自动推进车辆而举例示出了四轮汽车，但自动推进车辆也可以是除了四轮汽车以外的车辆、例如摩托车、大于或等于五轮的多轮汽车、移动式重型机械、铁路车辆、船舶、或者飞机。

Claims

1.一种废气净化系统，其对搭载于自动推进车辆的内燃机排出的废气进行净化，其中，

所述废气净化系统具有：

废气净化装置，其包含大于或等于1个的废气净化用催化剂，所述废气从所述内燃机供给至该废气净化装置，该废气净化装置将所述废气净化为能够向大气排放；

传感器，其对利用所述废气净化装置净化后的所述废气中含有的氮氧化物的浓度进行检测；以及

处理部，其基于所述传感器检测到的所述浓度，针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的至少1个，判断其性能是否维持足够的水平，

所述处理部针对大于或等于2个的各时间间隔，根据在所述时间间隔内由所述传感器检测到的所述浓度、在所述时间间隔内向所述内燃机供给的空气的量或流量或者在所述时间间隔内由所述内燃机排出的所述废气的量或流量、以及所述时间间隔内的所述自动推进车辆的行驶距离或者行驶速度，对所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量进行计算，根据所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量相对于所述自动推进车辆的累计行驶距离的变化，对所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量达到第3设定值的累计行驶距离进行推定。

2.根据权利要求1所述的废气净化系统，其中，

在所述传感器检测到的所述浓度小于第1设定值或者小于或等于所述第1设定值的情况下，所述处理部针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂的所述至少1个，判断为其性能维持足够的水平。

3.根据权利要求1或2所述的废气净化系统，其中，

所述处理部根据在某个时间间隔内由所述传感器检测到的所述浓度、在所述时间间隔内向所述内燃机供给的空气的量或流量或者在所述时间间隔内由所述内燃机排出的所述废气的量或流量、以及所述时间间隔内的所述自动推进车辆的行驶距离或者行驶速度，对所述自动推进车辆每单位行驶距离排出的氮氧化物的量进行计算，在该量小于第2设定值或者小于或等于所述第2设定值时，针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的所述至少1个，判断为其性能维持足够的水平。

4.根据权利要求1所述的废气净化系统，其中，

在推定出的所述累计行驶距离和实际的累计行驶距离之差小于第4设定值或者小于或等于所述第4设定值的情况下，所述处理部针对所述大于或等于1个的废气净化用催化剂中的所述至少1个，判断为其需要更换或者其更换时机接近。

5.根据权利要求1所述的废气净化系统，其中，

所述废气净化系统还具有将所述处理部的处理结果输出的输出部。

6.根据权利要求1所述的废气净化系统，其中，

所述内燃机是柴油内燃机，所述大于或等于1个的废气净化用催化剂包含吸藏还原催化剂、尿素选择还原催化剂以及碳化氢选择还原催化剂中的至少1种。

7.一种自动推进车辆，其中，

所述自动推进车辆具有权利要求1至6中任一项所述的废气净化系统。