DE102016223247A1 - Fehlerdiagnosevorrichtung für abgasreinigungssystem - Google Patents

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Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit einer Diagnose beim Diagnostizieren, ob ein Abgasreinigungssystem, das ein SCR-Filter aufweist, fehlerhaft ist, zu verbessern. Es wird bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wenn die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters, die unter Verwendung eines Messwertes eines NOx-Sensors berechnet wird, kleiner oder gleich einer vorbestimmten Kriterienentfernungsrate ist. In der Vorrichtung wird eine Differenzdruckänderungsrate berechnet, die als die Erhöhung eines umgewandelten Differenzdruckwertes je Einheitserhöhung der Filter-PM-Abscheidungsmenge definiert ist. Der Wert der Kriterienentfernungsrate wird auf größer eingestellt, wenn die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt, zu dem der Messwert des NOx-Sensors erhalten wird, niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, als wenn die Differenzdruckänderungsrate größer oder gleich der vorbestimmte Schwellenwert ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Abgasreinigungsvorrichtung, die das Abgas einer Brennkraftmaschine reinigt.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, ein SCR-Filter, das aus einem Filter und einem SCR-Katalysator (SCR: selektive katalytische Reduktion) (NOx-Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion), der an dem Filter angeordnet ist, in einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine bereitzustellen. Das SCR-Filter kann NOx in dem Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel verringern bzw. reduzieren. Das Filter weist eine Funktion zum Einfangen von Fremdteilchen (die im Folgenden als „PM” bezeichnet werden) in dem Abgas auf. In einem Abgasreinigungssystem, das mit einem derartigen SCR-Filter ausgerüstet ist, wird Ammoniak, das als Reduktionsmittel dient, dem SCR-Filter von einer Ammoniakzufuhrvorrichtung, die in der Abgaspassage angeordnet ist, zugeführt.
  • Die JP 2015-010589 A offenbart eine Technologie betreffend eine Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem, das mit einem SCR-Katalysator ausgerüstet ist, der in der Abgaspassage angeordnet ist. Bei dieser Technologie werden ein bestimmter Schwellenwert und ein Korrekturkoeffizient zur Fehlerdiagnose auf der Grundlage von dazwischen liegenden Eigenschaften zwischen Reinigungseigenschaften in dem Fall, in dem das Abgassystem gesund ist, und Reinigungseigenschaften in dem Fall, in dem das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, eingestellt. Der Korrekturkoeffizient, der somit eingestellt wird, wird verwendet, um die NOx-Entfernungsrate, die unter Verwendung der Menge an NOx, das aus dem SCR-Katalysator fließt, als einem Parameter berechnet wird, zu korrigieren. Die NOx-Entfernungsrate nach der Korrektur wird mit dem Schwellenwert verglichen, um zu diagnostizieren, ob das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist.
  • Der Beitrag „Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR an DPF (SCR/DPF) System", SAE International Journal of Engines, August 2012, Band 5, Nr. 3, Seiten 958–974, lehrt, dass Erhöhungen der Menge an PM, die sich in einem SCR-Filter abscheiden, bewirken, dass die Ammoniakadsorptionsmenge, die als die Menge an Ammoniak definiert ist, die in einem SCR-Katalysator, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, adsorbiert wird, mehr erhöht wird.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • JP 2015-010589 A
  • Nicht-Patentliteratur
    • „Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR an DPF (SCR/DPF) System", SAE International Journal of Engines, August 2012, Band 5, Nr. 3, Seiten 958–974
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Es ist bekannt, auf der Grundlage der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters (das heißt die Rate der Menge an NOx, das in dem SCR-Filter reduziert wird, zu der Menge an NOx, das in den SCR-Filter fließt) zu diagnostizieren, ob ein Abgasreinigungssystem, das mit einem SCR-Filter ausgerüstet ist, fehlerhaft ist. Wie es in der obigen Literatur des Stands der Technik beschrieben wurde, kann die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, durch den Zustand der Ablagerung bzw. Abscheidung von PM in dem SCR-Filter beeinflusst werden, sodass sie sich ändert. Eine Änderung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator wird zu einer Änderung der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters führen. Um eine Diagnose hinsichtlich eines fehlerhaften Abgasreinigungssystems auf der Grundlage der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters mit hoher Genauigkeit durchzuführen, ist es daher notwendig, die Wirkung des Zustands der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter zu berücksichtigen.
  • Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf das oben beschriebene Problem und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit der Diagnose hinsichtlich dessen, ob ein Abgasreinigungssystem, das mit einem SCR-Filter ausgerüstet ist, fehlerhaft ist, zu verbessern.
  • Lösung für das Problem
  • Wenn PM in dem Abgas von einem SCR-Filter eingefangen werden, scheiden sich die eingefangenen PM in dem SCR-Filter graduell ab. In dem SCR-Filter werden zunächst PM in Trennwänden des SCR-Filters, insbesondere in Mikroporen in den Trennwänden abgeschieden. Nachdem die Menge der PM, die sich in den Trennwänden abgeschieden hat, eine obere Grenze erreicht hat, werden PM auf der Oberfläche der Trennwände abgeschieden. Im Folgenden wird die Abscheidung von PM in den Trennwänden des SCR-Filters manchmal auch als „In-Wand-PM-Abscheidung” bezeichnet, und die Periode bzw. Zeitdauer, während der die In-Wand-PM-Abscheidung fortschreitet, wird manchmal als „In-Wand-PM-Abscheidungsperiode” bezeichnet. Die Menge an PM, die sich in den Trennwänden des SCR-Filters abscheidet, wird manchmal auch als „In-Wand-PM-Abscheidungsmenge” bezeichnet. Außerdem wird die Abscheidung von PM auf der Oberfläche der Trennwände des SCR-Filters manchmal auch als „Oberflächen-PM-Abscheidung” bezeichnet, und die Periode bzw. Zeitdauer, während der die Oberflächen-PM-Abscheidung fortschreitet, wird manchmal auch als „Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode” bezeichnet. Die Menge an PM, die sich auf der Oberfläche der Trennwände des SCR-Filters abscheidet, wird manchmal auch als „Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge” bezeichnet.
  • Wie es oben beschrieben wurde, wurde herkömmlich angenommen, dass Erhöhungen der Menge der PM, die sich in dem SCR-Filter abscheidet, dazu tendieren zu bewirken, dass sich die Menge an Ammoniak, die in einem SCR-Katalysator absorbiert wird, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, mehr erhöht. Die Details der Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter und der Tendenz der Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator sind jedoch bisher nicht bekannt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Tendenz entdeckt, dass, auch wenn die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator mehr zur Erhöhung neigt, wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter groß ist, als wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist, Erhöhungen oder Verringerungen in der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter geringe Wirkungen auf Erhöhungen oder Verringerungen in der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator haben. Es wird angenommen, dass der Grund dafür, warum die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator mehr zur Erhöhung neigt, wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter groß ist, als wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist, darin liegt, dass Erhöhungen in der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu Erhöhungen in der gesättigten Ammoniakadsorptionsmenge des SCR-Katalysators führen, was zu Verringerungen der Menge an Ammoniak, das von dem SCR-Katalysator desorbiert wird, führt. Andererseits führen Änderungen in der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge zu geringen Änderungen in der gesättigten Ammoniakadsorptionsmenge des SCR-Katalysators, und zu geringen Änderungen in der Menge an Ammoniak, das von dem SCR-Katalysator desorbiert wird. Daher wird angenommen, dass Erhöhungen oder Verringerungen in der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter eine geringe Wirkung auf Erhöhungen oder Verringerungen in der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator aufweisen. Die vorliegende Erfindung verwendet die oben beschriebene Entdeckung für eine Fehlerdiagnose eines Abgasreinigungssystems, die auf der Grundlage der NOx-Entfernungsrate eines SCR-Filters durchgeführt wird.
  • Genauer gesagt wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem zum Diagnostizieren, ob das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, geschaffen, wobei das Abgasreinigungssystem ein SCR-Filter, das in einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und eine Ammoniakzufuhrvorrichtung, die dem SCR-Filter Ammoniak zuführt, enthält, wobei das SCR-Filter ein Filter und einen SCR-Katalysator enthält, der an dem Filter angeordnet ist, wobei der SCR-Katalysator ausgebildet ist, NOx in einem Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduziermittel zu reduzieren, und wobei das Filter eine Funktion zum Einfangen von Fremdteilchen in einem Abgas aufweist. Die Fehlerdiagnosevorrichtung weist auf: einen NOx-Sensor, der in der Abgaspassage stromab des SCR-Filters angeordnet ist; eine NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit, die ausgelegt ist, die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters unter Verwendung eines Messwertes des NOx-Sensors zu berechnen; eine Bestimmungseinheit, die ausgelegt ist, zu bestimmen, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wenn die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Kriterienentfernungsrate ist; und eine Einstelleinheit, die ausgelegt ist, die Kriterienentfernungsrate einzustellen, wobei die Einstelleinheit den Wert der Kriterienentfernungsrate höher einstellt, wenn eine Differenzdruckänderungsrate zu einem Zeitpunkt einer Sensormessung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, als wenn die Differenzdruckänderungsrate gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, wobei die Differenzdruckänderungsrate als die Größe einer Erhöhung eines umgewandelten Differenzdruckwertes definiert ist, der durch Normalisieren des Differenzdruckes des Abgases über dem SCR-Filter mit der Abgasrate je Erhöhungseinheit in einer Filter-PM-Abscheidungsmenge erhalten wird, die als die Menge von Fremdteilchen definiert ist, die sich in dem SCR-Filter abgeschieden hat und die auf der Grundlage eines Parameters geschätzt wird, der nicht der umgewandelte Differenzdruckwert ist, und wobei der Zeitpunkt einer Sensormessung als die Zeit definiert ist, zu der der Messwert des NOx-Sensors, der bei der Berechnung der NOx-Entfernungsrate von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit verwendet wird, erhalten wird.
  • In dem Abgasreinigungssystem, für das die vorliegende Erfindung verwendet wird, wird Ammoniak, das als Reduktionsmittel dient, dem SCR-Filter mittels der Ammoniakzufuhrvorrichtung zugeführt. Das somit zugeführte Ammoniak wird in dem SCR-Katalysator, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, adsorbiert. Die Ammoniakzufuhrvorrichtung kann Ammoniak in der Form entweder von Gas oder in flüssiger Form zuführen, oder die Ammoniakzufuhrvorrichtung kann alternativ ein Vorprodukt von Ammoniak zuführen.
  • Wenn das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters sich aufgrund einer Verschlechterung des SCR-Katalysators, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, oder anderer Gründe verschlechtert, verschlechtert sich die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters. Die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters verringert sich ebenfalls in Fällen, in denen die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter zugeführt wird, aufgrund von Problemen mit der Ammoniakzufuhrvorrichtung kleiner als eine benötigte Menge ist. Daher beinhalten im Kontext der vorliegenden Erfindung Fehler des Abgasreinigungssystems nicht nur eine Verschlechterung des NOx-Entfernungsvermögens des SCR-Filters, sondern auch eine Abnormität der Ammoniakzufuhrvorrichtung.
  • In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet die NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters unter Verwendung eines Messwertes des NOx-Sensors, der in der Abgaspassage stromab des SCR-Filters angeordnet ist. Wenn die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Kriterienentfernungsrate ist, bestimmt die Bestimmungseinheit, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist. Die Kriterienentfernungsrate, die oben erwähnt ist, wird als ein Schwellenwert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters eingestellt, bei oder unterhalb der bestimmt wird, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist.
  • Gemäß der oben beschriebenen Entdeckung der Erfinder kann sogar dann, wenn das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters sich in derselben Bedingung befindet und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter zugeführt wird, dieselbe ist, die Menge an Ammoniak, die in dem SCR-Katalysator adsorbiert wird, in Abhängigkeit von dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter variieren. Genauer gesagt verschiebt sich, wie es oben beschrieben wurde, der Modus der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter zu einer Oberflächen-PM-Abscheidung, nachdem die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge ihre obere Grenze erreicht hat. Daher ist die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode stets bei ihrer oberen Grenze. Dieses bedeutet, dass während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge größer als diejenige während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode ist. Die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator neigt mehr dazu, sich zu erhöhen, wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge groß ist, als wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Sogar wenn sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters in derselben Bedingung befindet und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter zugeführt wird, dieselbe ist, ist daher die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode größer als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode.
  • Je größer die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator ist, umso größer ist die Menge an NOx, das in dem SCR-Katalysator reduziert wird. Wenn die Werte der Parameter, die die NOx-Entfernungsrate betreffen und nicht die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator betreffen, dieselben sind, ist die NOx-Entfernungsrate umso größer, je größer die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator ist. Sogar wenn sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters in derselben Bedingung befindet und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter zugeführt wird, dieselbe ist, ist daher der Wert der NOx-Entfernungsrate, der von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode größer als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode.
  • Wenn die Kriterienentfernungsrate, die als Schwellenwert zur Bestimmung eines Fehlers in dem Abgasreinigungssystem dient, ohne Berücksichtigung dessen eingestellt wird, ob der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode oder während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, kann eine falsches Bestimmungsergebnis in der Fehlerdiagnose erhalten werden. Um dieses Problem zu handhaben, ist die Einstelleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ausgelegt, die Kriterienentfernungsrate in Abhängigkeit davon, ob der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode oder während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf unterschiedliche Werte einzustellen. Der Zeitpunkt der Sensormessung bezieht sich auf den Zeitpunkt, zu dem der Messwert des NOx-Sensors, der bei der Berechnung der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters verwendet wird, erhalten wird.
  • Insbesondere stellt Einstelleinheit den Wert der Kriterienentfernungsrate höher ein, wenn die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, als wenn die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Die Differenzdruckänderungsrate, die oben erwähnt ist, ist die Größe einer Erhöhung des umgewandelten Differenzdruckwertes je Erhöhungseinheit der Filter-PM-Abscheidungsmenge. Der Wert der PM-Abscheidungsmenge wird auf der Grundlage eines Parameters geschätzt, der nicht der umgewandelte Differenzdruckwert ist. Der Wert der Differenzdruckänderungsrate, der oben definiert ist, ist während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode niedriger als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode. Daher wird der vorbestimmte Schwellenwert, auf den in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, auf einen Wert eingestellt, bei dem eine Unterscheidung hinsichtlich dessen, ob die In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder die Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode vorliegt, nun erfolgen kann, das heißt einen Wert, bei dem eine Identifizierung bzw. Unterscheidung zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode durchgeführt werden kann.
  • Der Modus der PM-Abscheidung in dem SCR-Filter verschiebt sich zur Oberflächen-PM-Abscheidung, nachdem die In-Wand-PM-Abscheidung ihre obere Grenze erreicht hat. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine Oxidierung von PM in dem SCR-Filter sowohl in Trennwänden des SCR-Filters als auch auf der Oberfläche der Trennwände auftreten kann. Sogar nachdem der Modus der PM-Abscheidung in dem SCR-Filter einmal zu der Oberflächen-PM-Abscheidung gewechselt hat, kann daher in einigen Fällen die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge durch eine Oxidierung von PM in den Trennwänden verringert werden. Wenn in derartigen Fällen eine Abscheidung von PM neu startet, werden PM erneut in Trennwänden abgeschieden, mit anderen Worten, der Modus der Abscheidung verschiebt sich von der Oberflächen-PM-Abscheidung zu der In-Wand-PM-Abscheidung. Somit ist es schwierig, eine Identifizierung bzw. Unterscheidung zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode nur auf der Grundlage der Zeit, die verstrichen ist, seitdem die Abscheidung der PM in dem SCR-Filter gestartet hat, oder der Filter-PM-Abscheidungsmenge (d. h. die Gesamtmenge von PM, die sich in dem SCR-Filter abgeschieden haben) genau durchzuführen. Daher wird in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Differenzdruckänderungsrate als ein Parameter zur Identifizierung bzw. Unterscheidung zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode verwendet.
  • Mit der oben beschriebenen Weise zum Einstellen der Kriterienentfernungsrate wird der Wert der Kriterienentfernungsrate in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, höher als in dem Fall eingestellt, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Auch wenn der Wert der NOx-Entfernungsrate, der von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, ein Wert ist, der durch den Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter beeinflusst wird, wird somit die Kriterienentfernungsrate, die mit der NOx-Entfernungsrate zu vergleichen ist, bei einer Fehlerdiagnose auf einen geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die vorliegende Erfindung die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems, das den SCR-Filter aufweist, verbessern.
  • Gemäß der oben beschriebenen Entdeckung weisen Erhöhungen oder Verringerungen der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter eine geringe Auswirkung auf Erhöhungen oder Verringerungen der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator auf. Daher weisen Erhöhungen oder Verringerungen der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter eine geringe Auswirkung auf die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters auf. Im Hinblick dessen kann in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Änderung der Kriterienentfernungsrate, die von der Einstelleinheit eingestellt wird, in Bezug auf die Änderung der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich null gemacht werden. Somit beeinflusst in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung die Einstellung der Kriterienentfernungsrate nicht. Daher kann die Genauigkeit einer Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, weiter verbessert werden.
  • Je niedriger die Temperatur des SCR-Filters ist, umso größer ist die Größe einer Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator, die eine Abscheidung von PM in Trennwänden des SCR-Filters zuzuschreiben ist. Daher ist die NOx-Entfernungsrate während der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge umso größer, je kleiner die Temperatur des SCR-Filters ist, wenn die Werte der Parameter betreffend die NOx-Entfernungsrate, die nicht die Temperatur des SCR-Filters betreffen, dieselben sind. Im Hinblick dessen kann die Einstelleinheit in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beim Einstellen des Wertes der Kriterienentfernungsrate in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist, auf größer als in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, den Wert der Kriterienentfernungsrate größer einstellen, wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung hoch ist. Somit wird in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, der Wert der Kriterienentfernungsrate größer eingestellt, wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung hoch ist. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, weiter verbessert werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem zum Diagnostizieren, ob das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, geschaffen, wobei das Abgasreinigungssystem ein SCR-Filter, das in einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und eine Ammoniakzufuhrvorrichtung enthält, die dem SCR-Filter Ammoniak zuführt, wobei das SCR-Filter ein Filter und einen SCR-Katalysator, der an dem Filter angeordnet ist, enthält, wobei der SCR-Katalysator in der Lage ist, NOx in einem Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel zu reduzieren, und wobei das Filter eine Funktion zum Einfangen von Fremdteilchen in einem Abgas aufweist. Die Fehlerdiagnosevorrichtung weist auf: einen NOx-Sensor, der in der Abgaspassage stromab des SCR-Filters angeordnet ist; eine NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit, die ausgelegt ist, die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters unter Verwendung eines Messwertes des NOx-Sensors zu berechnen; eine Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit, die ausgelegt ist, eine korrigierte Entfernungsrate durch Subtrahieren einer Verringerung, die auf der Grundlage einer Differenzdruckänderungsrate zu einem Zeitpunkt einer Sensormessung bestimmt wird, von der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, zu berechnen, wobei die Differenzdruckänderungsrate als eine Größe einer Erhöhung eines umgewandelten Differenzdruckwertes definiert ist, der durch Normalisieren des Differenzdruckes des Abgases über dem SCR-Filter mit der Abgasrate je Erhöhungseinheit in einer Filter-PM-Abscheidungsmenge erhalten wird, die als eine Menge an Fremdteilchen definiert ist, die sich in dem SCR-Filter abscheidet, und die auf der Grundlage eines Parameters geschätzt wird, der nicht der umgewandelte Differenzdruckwert ist, und wobei der Zeitpunkt der Sensormessung als ein Zeitpunkt definiert ist, zu dem der Messwert des NOx-Sensors, der bei der Berechnung der NOx-Entfernungsrate mittels der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit verwendet wird, erhalten wird; und eine Bestimmungseinheit, die ausgelegt ist, zu bestimmen, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wenn die korrigierte Entfernungsrate, die von der Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Kriterienentfernungsrate ist, die unter der Annahme bestimmt wird, dass sich keine Fremdteilchen in dem SCR-Filter abgeschieden haben, wobei die Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit die Verringerung in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, größer als in dem Fall macht, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
  • In der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Kriterienentfernungsrate als eine Kriterienentfernungsrate in dem Fall eingestellt, in dem angenommen wird, dass sich keine PM in dem SCR-Filter abgeschieden haben. Mit anderen Worten, die Kriterienentfernungsrate, die in der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eingestellt wird, ist ein Wert, der als ein Schwellenwert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters in dem Zustand eingestellt wird, in dem sich keine PM abgeschieden haben, unterhalb dem eine Bestimmung, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, erfolgt. In der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine korrigierte Entfernungsrate durch Subtrahieren einer bestimmten Verringerung, die auf der Grundlage der Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung bestimmt wird, von der NOx-Entfernungsrate, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, berechnet. Dann werden die korrigierte Entfernungsrate und die Kriterienentfernungsrate verglichen, um zu bestimmen, ob das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist.
  • Sogar wenn sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters in derselben Bedingung befindet und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter zugeführt wird, dieselbe ist, ist, wie es oben beschrieben wurde, der Wert der NOx-Entfernungsrate, der von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode größer als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode. Daher wird in der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Verringerung, die von dem Wert der NOx-Entfernungsrate subtrahiert wird, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, bei der Berechnung der korrigierten Entfernungsrate größer als in dem Fall gemacht, in dem die Differenzdruckänderungsrate gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, das heißt als in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Sogar wenn der Wert der NOx-Entfernungsrate an dem SCR-Katalysator, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, ein Wert ist, der von dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter beeinflusst wird, wird die korrigierte Entfernungsrate, die mit der Kriterienentfernungsrate bei der Fehlerdiagnose zu vergleichen ist, auf einen geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems, das den SCR-Filter aufweist, wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verbessern.
  • In der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Verringerung, die von der NOx-Entfernungsrate zu subtrahieren ist, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, gleich null gemacht werden. Mit anderen Worten, der intakte Wert der NOx-Entfernungsrate, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, kann als korrigierte Entfernungsrate verwendet werden.
  • In der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Änderung der Verringerung, die von der NOx-Entfernungsrate zu subtrahieren ist, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, bei der Berechnung der korrigierten Entfernungsrate mittels der Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit in Bezug auf die Änderung der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich null gemacht werden. Somit beeinflusst die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Berechnung der korrigierten Entfernungsrate nicht. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, weiter verbessert werden.
  • In der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung macht die Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Verringerung, die von dem Wert der NOx-Entfernungsrate zu subtrahieren ist, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, bei der Berechnung der korrigierten Entfernungsrate größer als in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Dadurch kann die Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit die obige Verringerung größer machen, wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung hoch ist. Somit wird sogar dann, wenn der Wert der NOx-Entfernungsrate, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, ein Wert ist, der durch den Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter beeinflusst wird, die korrigierte Entfernungsrate, die mit der Kriterienentfernungsrate in der Fehlerdiagnose zu vergleichen ist, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, weiter verbessert werden.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung kann die Genauigkeit der Diagnose hinsichtlich dessen, ob ein Abgasreinigungssystem, das mit einem SCR-Filter ausgerüstet ist, fehlerhaft ist, verbessern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration einer Brennkraftmaschine und dessen Ansaugluft- und Abgassystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit in einer ECU gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Adsorptionsmengenberechnungseinheit in der ECU gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 4 ist eine Grafik, die zeigt, wie der Zustand der Abscheidung von PM in einem SCR-Filter die gesättigte Ammoniakadsorptionsmenge eines SCR-Katalysators an dem SCR-Filter beeinflusst.
  • 5 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter und der gesättigten Ammoniakadsorptionsmenge des SCR-Katalysators zeigt.
  • 6 ist ein erstes Balkendiagramm, das die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters zeigt.
  • 7 ist eine Grafik, die Änderungen des umgewandelten Differenzdruckwertes in Abhängigkeit von Erhöhungen der Filter-PM-Abscheidungsmenge zeigt.
  • 8 ist ein Flussdiagramm einer Fehlerdiagnose eines Abgasreinigungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Filtertemperatur und dem Korrekturkoeffizienten α gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist ein zweites Balkendiagramm, das die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters zeigt.
  • 11 ist ein Flussdiagramm einer Fehlerdiagnose eines Abgasreinigungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Filtertemperatur und dem vorbestimmten Wert βx gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Abmessungen, Materialien, Gestalten, relative Anordnungen und weitere Merkmale der Komponenten, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben werden, dienen nicht dazu, den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung zu beschränken, wenn es nicht besonders angegeben ist.
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist ein Diagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Brennkraftmaschine und deren Luftansaug- und Abgassystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Die Brennkraftmaschine 1, die in 1 gezeigt ist, ist eine Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung (Dieselmaschine), die Leichtöl als Kraftstoff verwendet. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch für eine Brennkraftmaschine mit Funkenzündung verwendet werden, die Benzin oder Ähnliches als Kraftstoff verwendet.
  • Die Brennkraftmaschine 1 weist ein Kraftstoffeinspritzventil 3 auf, das Kraftstoff in einen Zylinder 2 einspritzt. In dem Fall, in dem die Brennkraftmaschine 1 eine Brennkraftmaschine mit Funkenzündung ist, kann das Kraftstoffeinspritzventil 3 ausgelegt sein, Kraftstoff in einen Ansaugkanal einzuspritzen.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Ansaugpassage 4 verbunden. Die Ansaugpassage 4 ist mit einem Luftflussmesser 40 und einem Drosselventil 41 ausgerüstet. Der Luftflussmesser 40 gibt ein elektrisches Signal aus, das die Menge (oder Masse) der Ansaugluft, die in die Ansaugpassage 4 fließt, repräsentiert. Das Drosselventil 41 ist in der Ansaugpassage 4 stromab der Luftflussmessers 40 angeordnet. Das Drosselventil 41 ändert den Querschnittsbereich (Querschnittsfläche) der Ansaugpassage 4, um die Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine 1 einzustellen.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Abgaspassage 5 verbunden. Die Abgaspassage 5 ist mit einem Oxidationskatalysator 50, einem SCR-Filter 51, einem Kraftstoffhinzufügungsventil 52 und einem Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 ausgerüstet. Das SCR-Filter 51 besteht aus einem Wandflussfilter, das aus einem porösen Basismaterial und einem SCR-Katalysator 51a besteht, der auf diesem getragen wird. Das Filter weist eine Funktion zum Einfangen von PM in dem Abgas auf. Der SCR-Katalysator 51a ist in der Lage, NOx in dem Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel zu reduzieren. Somit ist das SCR-Filter 51 in der Lage, PM einzufangen und NOx zu entfernen. Der Oxidationskatalysator 50 ist in der Abgaspassage 5 stromauf des SCR-Filters 51 angeordnet. Das Kraftstoffhinzufügungsventil 52 ist in der Abgaspassage 5 stromauf des Oxidationskatalysators 50 angeordnet. Das Kraftstoffhinzufügungsventil 52 wird verwendet, um Kraftstoff zu dem Abgas, das in der Abgaspassage 5 fließt, hinzuzufügen. Das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 ist in der Abgaspassage 5 stromab des Oxidationskatalysators 50 und stromauf des SCR-Filters 51 angeordnet. Das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 wird verwendet, um eine Harnstofflösung zu dem Abgas, das in der Abgaspassage 5 fließt, hinzuzufügen. Da Harnstofflösung durch das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 zu dem Abgas hinzugefügt wird, wird die Harnstofflösung dem SCR-Filter 51 zugeführt. Somit wird Harnstoff als Vorprodukt von Ammoniak dem SCR-Filter 51 zugeführt. In dem SCR-Filter 51 wird Ammoniak, das durch Hydrolyse von dem zugeführten Harnstoff erzeugt wird, in dem SCR-Katalysator 51a adsorbiert. Das Ammoniak, das in dem SCR-Katalysator 51a adsorbiert wird, dient als ein Reduktionsmittel, um NOx in dem Abgas zu reduzieren. Das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 kann durch ein Ammoniakhinzufügungsventil ersetzt werden, das Ammoniakgas zu dem Abgas hinzufügt.
  • Die Abgaspassage 5 stromab des Oxidationskatalysators 50 und stromauf des Harnstofflösungshinzufügungsventils 53 weist einen O2-Sensor 54, einen stromaufseitigen Temperatursensor 55 und einen stromaufseitigen NOx-Sensor 57 auf. Die Abgaspassage 5 stromab des SCR-Filters 51 weist einen stromabseitigen Temperatursensor 56 und einen stromabseitigen NOx-Sensor 58 auf. Der O2-Sensor 54 gibt ein elektrisches Signal aus, das die O2-Konzentration in dem Abgas repräsentiert. Der stromaufseitige Temperatursensor 55 und der stromabseitige Temperatursensor 56 geben jeweils ein elektrisches Signal aus, das die Temperatur des Abgases repräsentiert. Der stromaufseitige NOx-Sensor 57 und der stromabseitige NOx-Sensor 58 geben jeweils ein elektrisches Signal aus, das die NOx-Konzentration in dem Abgas repräsentiert. Die Abgaspassage 5 weist einen Differenzdrucksensor 59 auf. Der Differenzdrucksensor 59 gibt ein elektrisches Signal aus, das den Differenzdruck des Abgases über dem SCR-Filter 51 repräsentiert, der manchmal im Folgenden auch als Filterdifferenzdruck bezeichnet wird.
  • Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 10 ausgerüstet. Die ECU 10 ist eine Einheit, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 steuert. Die ECU 10 ist mit verschiedenen Sensoren, die einen Gaspedalpositionssensor (Gaspedalstellungssensor) 7 und einen Kurbelpositionssensor 8 enthalten, ebenso wie mit dem Luftflussmesser 40, dem O2-Sensor 54, dem stromaufseitigen Temperatursensor 55, dem stromaufseitigen NOx-Sensor 57, dem stromabseitigen Temperatursensor 56, dem stromabseitigen NOx-Sensor 58 und dem Differenzdrucksensor 59, die oben beschrieben wurden, elektrisch verbunden. Der Gaspedalpositionssensor 7 ist ein Sensor, der ein elektrisches Signal ausgibt, das die Größe eines Betriebs eines Gaspedals (Beschleunigeröffnungsgrad) repräsentiert, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Der Kurbelpositionssensor 8 ist ein Sensor, der ein elektrisches Signal ausgibt, das die Drehposition der Verbrennungsmotorausgangswelle (oder Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine 1 repräsentiert. Signale, die von diesen Sensoren ausgegeben werden, werden in die ECU 10 eingegeben. Die ECU 10 schätzt die Temperatur des SCR-Filters 51 auf der Grundlage des Ausgangswertes des stromabseitigen Temperatursensors 56. Diese Temperatur wird im Folgenden manchmal auch als „Filtertemperatur” bezeichnet. Die ECU 10 schätzt die Fließrate des Abgases, das in den SCR-Filter 51 fließt, auf der Grundlage des Ausgangswertes des Luftflussmessers 40. Diese Fließrate wird im Folgenden manchmal vereinfacht auch als „Abgasfließrate” bezeichnet.
  • Die ECU 10 ist mit verschiedenen Vorrichtungen elektrisch verbunden, die das Kraftstoffeinspritzventil 3, das Drosselventil 41, das Kraftstoffhinzufügungsventil 52 und das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53, die oben beschrieben sind, enthalten. Die ECU 10 steuert diese Vorrichtungen unter Verwendung von Signalen, die von den obigen Sensoren ausgegeben werden. Die ECU 10 steuert beispielsweise die Menge der Harnstofflösung, die durch das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 hinzugefügt wird, um die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a auf eine vorbestimmte Solladsorptionsmenge einzustellen und auf dieser zu halten. Die vorbestimmte Solladsorptionsmenge wird im Voraus durch beispielsweise ein Experiment als ein Wert bestimmt, bei dem eine gewünschte NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 erzielt und die Menge an Ammoniak, die aus dem SCR-Filter 51 fließt, innerhalb eines erlaubten Bereiches gehalten werden kann.
  • Die ECU 10 führt einen Filterregenerationsprozess durch Hinzufügen von Kraftstoff über das Kraftstoffhinzufügungsventil 52 aus, wenn die Menge an PM, die sich in dem SCR-Filter 51 abgeschieden hat (die manchmal auch als „Filter-PM-Abscheidungsmenge” bezeichnet wird), eine vorbestimmte Abscheidungsmenge erreicht. Die Filter-PM-Abscheidungsmenge wird mittels eines Verfahrens geschätzt, das später beschrieben wird. In dem Filterregenerationsprozess wird die Temperatur des SCR-Filters 51 durch Oxidationswärme, die durch Oxidation von Kraftstoff erzeugt wird, das durch das Kraftstoffhinzufügungsventil 52 hinzugefügt wird, in dem Oxidationskatalysator 50 erhöht. Als Ergebnis werden die PM, die sich in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben, verbrannt und entfernt.
  • (Schätzung der Filter-PM-Abscheidungsmenge)
  • In dieser Ausführungsform berechnet die ECU 10 die Filter-PM-Abscheidungsmenge wiederholt in regelmäßigen Rechenintervallen. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit in der ECU 10 darstellt. Die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 110 ist eine funktionelle Einheit, die ausgelegt ist, die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu berechnen. Die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 110 wird durch Ausführen eines bestimmten Programms in der ECU 10 ausgebildet. Die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 100 dieser Ausführungsform ist ausgelegt, die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu berechnen, ohne einen umgewandelten Differenzdruckwert zu verwenden, der durch Normalisieren des Filterdifferenzdruckes, der von dem Differenzdrucksensor 59 gemessen wird, mit der Abgasfließrate erhalten wird. Der umgewandelte Differenzdruckwert wird später beschrieben. Außerdem ist die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 110 dieser Ausführungsform ausgelegt, die Filter-PM-Abscheidungsmenge unter der Annahme zu berechnen, dass sich die PM-Auffangfunktion des SCR-Filters 51 in einer normale Bedingung befindet (normal arbeitet).
  • Die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 110 berechnet die Filter-PM-Abscheidungsmenge des derzeitigen Zeitpunkts durch Integrieren der eingefangenen PM-Menge, die als Menge an PM, die durch das SCR-Filter 51 eingefangen wird, definiert ist, und der oxidierten PM-Menge, die als die Menge an PM definiert ist, die in dem SCR-Filter 51 oxidiert wird. Insbesondere enthält die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 110 eine Einfang-PM-Mengenberechnungseinheit 111 und eine Oxidations-PM-Mengenberechnungseinheit 112. Die Einfang-PM-Mengenberechnungseinheit 111 berechnet eine eingefangene PM-Menge als Menge an PM, die von dem SCR-Filter 51 während einer ersten vorbestimmten Zeitdauer eingefangen wird bzw. wurde, die entsprechend dem Intervall der Berechnung der Filter-PM-Abscheidungsmenge bestimmt wird. Die Oxidations-PM-Mengenberechnungseinheit 112 berechnet eine oxidierte PM-Menge als Menge an PM, die in dem SCR-Filter 51 während der ersten vorbestimmten Zeitdauer oxidiert wird bzw. wurde.
  • Die Einfang-PM-Mengenberechnungseinheit 111 weist als Eingang die Menge an PM, die aus der Brennkraftmaschine 1 während der ersten vorbestimmten Zeitdauer ausgelassen wird (die manchmal einfach auch als „ausgelassene PM-Menge” bezeichnet wird), auf. Die ausgelassene PM-Menge kann auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 geschätzt werden. Die Einfang-PM-Mengenberechnungseinheit 111 berechnet die eingefangene PM-Menge durch Multiplizieren des Eingangswertes der ausgelassenen PM-Menge mit einer vorbestimmten PM-Einfangrate, die die Rate der Menge an PM, die von dem SCR-Filter 51 eingefangen wird, zu der Menge an PM ist, die in den SCR-Filter 51 fließt. Die vorbestimmte PM-Einfangrate kann ein Wert sein, der auf der Grundlage der Abgasfließrate geschätzt wird.
  • Die Oxidations-PM-Mengenberechnungseinheit 112 weist als Eingänge die Filtertemperatur, die O2-Konzentration in dem Abgas, das in den SCR-Filter 51 fließt (die im Folgenden manchmal auch als „O2-Konzentration eines Hereinfließens” bezeichnet wird) und die NO2-Konzentration in dem Abgas, das in den SCR-Filter 51 fließt (die manchmal im Folgenden auch als „NO2-Konzentration eines Hereinfließens” bezeichnet wird), auf. Die Filtertemperatur kann aus dem Ausgangswert des stromabseitigen Temperatursensors 56 geschätzt werden. Die O2-Konzentration eines Hereinfließens wird durch den O2-Sensor 54 gemessen. Alternativ kann die O2-Konzentration eines Hereinfließens auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases und des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 usw. geschätzt werden. Die NO2-Konzentration eines Hereinfließens kann aus dem Ausgangswert des Luftflussmessers 40, dem Ausgangswert des stromaufseitigen Temperatursensors 55 und dem Ausgangswert des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 usw. geschätzt werden. Genauer gesagt kann die Menge an NOx in dem Abgas aus dem Ausgangswert des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 und der Abgasfließrate geschätzt werden. Der Anteil der Menge an NO2 in der Menge an NOx in dem Abgas kann aus der Temperatur des Oxidationskatalysators 50, die aus dem Ausgangswert des stromaufseitigen Temperatursensors 55 geschätzt wird, und der Abgasfließrate geschätzt werden. Dann kann die NO2-Konzentration eines Hereinfließens aus der Menge an NOx in dem Abgas und dem geschätzten Anteil der Menge an NO2 in der Menge an NOx in dem Abgas usw. geschätzt werden. Außerdem weist die Oxidations-PM-Mengenberechnungseinheit 112 als Eingang einen Wert der Filter-PM-Abscheidungsmenge auf, der in der vorherigen (zu dem letzten Mal) Berechnung berechnet wurde. Dieser Eingangswert wird im Folgenden manchmal auch als „vorheriger Abscheidungsmengenwert” bezeichnet. Die Oxidations-PM-Mengenberechnungseinheit 112 berechnet die oxidierte PM-Menge aus den Eingangswerten der Filtertemperatur, der O2-Konzentration eines Hereinfließens, der NO2-Konzentration eines Hereinfließens und des vorherigen Abscheidungsmengenwertes.
  • Die PM-Abscheidungsmengenberechnungseinheit 110 berechnet die Filter-PM-Abscheidungsmenge dieses Zeitpunkts (oder die Filter-PM-Abscheidungsmenge des derzeitigen Zeitpunkts) durch Addieren der eingefangenen PM-Menge als einer Erhöhung zu dem vorherigen Abscheidungsmengenwert und Subtrahieren der oxidierten PM-Menge als einer Verringerung von diesem. Die Filter-PM-Abscheidungsmenge dieses Zeitpunkts, die derart berechnet wird, wird in dem nächsten Berechnungsprozess als vorheriger Abscheidungsmengenwert dienen.
  • Das Verfahren zum Berechnen der Filter-PM-Abscheidungsmenge gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Filter-PM-Abscheidungsmenge mittels eines bekannten Verfahrens berechnet werden, ohne den umgewandelten Differenzdruckwert zu verwenden, wie es später beschrieben wird.
  • (Schätzung der Ammoniakadsorptionsmenge)
  • In dieser Ausführungsform berechnet die ECU 10 die Ammoniakadsorptionsmenge, die als die Menge an Ammoniak definiert ist, die in dem SCR-Katalysator 51a adsorbiert wird bzw. wurde, wiederholt in vorbestimmten Rechenintervallen. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Adsorptionsmengenberechnungseinheit in der ECU 10 darstellt. Die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 ist eine funktionelle Einheit, die ausgelegt ist, die Menge an Ammoniak, sie in dem SCR-Katalysator 51a adsorbiert wird, zu berechnen. Die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 wird durch Ausführen eines bestimmten Programms in der ECU 10 ausgebildet. Die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 dieser Ausführungsform ist ausgelegt, die Ammoniakadsorptionsmenge unter der Annahme zu berechnen, dass sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters 51 in einer normalen Bedingung befindet. Außerdem ist die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 dieser Ausführungsform ausgelegt, die Ammoniakadsorptionsmenge unter der Annahme zu berechnen, dass sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben. Daher wird der Einfluss des Zustands der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 auf die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a in dem Wert der Ammoniakadsorptionsmenge, die von der Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet wird, nicht berücksichtigt. Der Einfluss des Zustands der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 auf die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a wird später beschrieben.
  • Die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet die Ammoniakadsorptionsmenge des derzeitigen Zeitpunkts durch Integrieren der Ammoniakzufuhrmenge, die als die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, definiert ist, der Ammoniakverbrauchsmenge, die als die Menge an Ammoniak, die bei der Reduzierung von NOx in dem SCR-Katalysator 51a verbraucht wird, definiert ist, und der Ammoniakdesorptionsmenge, die als die Menge an Ammoniak, die von dem SCR-Katalysator 51a desorbiert wird, definiert ist. Insbesondere enthält die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 eine Verbrauchsmengenberechnungseinheit 121 und eine Desorptionsmengenberechnungseinheit 122. Die Verbrauchsmengenberechnungseinheit 121 berechnet die Ammoniakverbrauchsmenge als die Menge an Ammoniak, die bei der Reduktion von NOx in dem SCR-Katalysator 51a während einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer verbraucht wird, die entsprechend dem Intervall der Berechnung der Ammoniakadsorptionsmenge bestimmt wird. Die Desorptionsmengenberechnungseinheit 122 berechnet die Ammoniakdesorptionsmenge als die Menge an Ammoniak, die von dem SCR-Katalysator 51a während der zweiten vorbestimmten Zeitdauer desorbiert wird. Außerdem ist Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 ausgelegt, die Ammoniakzufuhrmenge als die Menge an Ammoniak zu schätzen, die dem SCR-Filter 51 während der zweiten vorbestimmten Zeitdauer zugeführt wird. Wie es oben beschrieben wurde, wird das Ammoniak, das dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, durch Hydrolyse von Harnstoff erzeugt, das in einer Harnstofflösung enthalten ist, die über das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 hinzugefügt wird. Daher kann die Ammoniakzufuhrmenge aus der Menge an Harnstofflösung, die durch das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 während der zweiten vorbestimmten Zeitdauer hinzugefügt wird bzw. wurde, geschätzt werden.
  • Die Verbrauchsmengenberechnungseinheit 121 weist als Eingänge die NOx-Konzentration in dem Abgas, das in den SCR-Filter 51 fließt (die im Folgenden manchmal auch als „NOx-Konzentration eines Hereinfließens” bezeichnet wird), die Abgasfließrate, die Filtertemperatur und den Wert der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a, die bei der vorherigen (letztmaligen) Berechnung berechnet wurde (die im Folgenden manchmal auch als „vorheriger Adsorptionsmengenwert” bezeichnet wird), auf. Die NOx-Konzentration eines Hereinfließens wird mittels des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 gemessen. Die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 51a hängt von der Abgasfließrate, der Filtertemperatur und der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a ab. Daher ist die Verbrauchsmengenberechnungseinheit 121 ausgelegt, die NOx-Entfernungsrate, von der erwartet wird, dass sie von dem SCR-Katalysator 51a zu dem derzeitigen Zeitpunkt erzielt wird (die im Folgenden manchmal auch als „geschätzte NOx-Entfernungsrate” bezeichnet wird), aus den Eingangswerten der Abgasfließrate, der Filtertemperatur und des vorherigen Adsorptionsmengenwertes zu berechnen. Außerdem ist die Verbrauchsmengenberechnungseinheit 121 ausgelegt, die Menge an NOx, die in den SCR-Filter 51 während der zweiten vorbestimmten Zeitdauer fließt (die im Folgenden manchmal auch als „NOx-Menge eines Hereinfließens” bezeichnet wird), aus den Eingangswerten der NOx-Konzentration eines Hereinfließens und der Abgasfließrate zu berechnen. Die Ammoniakverbrauchsmenge wird aus der geschätzten NOx-Entfernungsrate und der NOx-Menge eines Hereinfließens, die wie oben beschrieben berechnet werden, berechnet.
  • Die Desorptionsmengenberechnungseinheit 122 weist als Eingänge die Filtertemperatur und den vorherigen Adsorptionsmengenwert auf. Wenn die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselbe ist, ist die Ammoniakdesorptionsmenge umso größer, je größer die Filtertemperatur ist. Wenn die Filtertemperatur dieselbe ist, ist die Ammoniakdesorptionsmenge umso größer, je größer die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a ist. Die Desorptionsmengenberechnungseinheit 122 berechnet die Ammoniakdesorptionsmenge aus den Eingangswerten der Filtertemperatur und des vorherigen Adsorptionsmengenwertes auf der Grundlage der obigen Beziehungen.
  • Die Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 ist ausgelegt, den Wert der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieses Zeitpunkts durch Addieren der Ammoniakzufuhrmenge als einer Erhöhung zu dem vorherigen Adsorptionsmengenwert und Subtrahieren der Ammoniakverbrauchsmenge und der Ammoniakdesorptionsmenge als Verringerungen von dieser zu berechnen.
  • (Beziehung zwischen Zustand der Abscheidung von PM und Ammoniakadsorptionsmenge)
  • Im Folgenden wird eine Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 und der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a beschrieben. Wie es oben beschrieben wurde, haben die Erfinder etwas hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter und der Tendenz der Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator herausgefunden. Wenn die Filtertemperatur und die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben sind, ist die Ammoniakdesorptionsmenge kleiner, wenn die Menge an PM, die sich in den Trennwänden des SCR-Filters 51 (oder die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge) abscheiden, groß ist, kleiner als wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Wenn die Werte der anderen Parameter betreffend die Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben bleiben, neigt die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a mehr dazu, sich zu erhöhen, wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge groß ist, als wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Zu Zeiten, nachdem die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter 51 ihre obere Grenze erreicht hat und der Modus der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 von der In-Wand-PM-Abscheidung zu der Oberflächen-PM-Abscheidung gewechselt hat, ändert sich die Ammoniakdesorptionsmenge auch dann nur wenig, wenn sich die Filter-PM-Abscheidungsmenge (das heißt die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge) ändert, solange wie die Filtertemperatur und die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben bleiben. Daher weisen Erhöhungen oder Verringerungen der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge einen geringen Einfluss auf Erhöhungen oder Verringerungen der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a auf.
  • Die oben beschriebene Tendenz der Änderung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a in Abhängigkeit von dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 wird der Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 und der gesättigten Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a zugeschrieben. Die gesättigte Ammoniakadsorptionsmenge ist die größte Menge an Ammoniak, die in dem SCR-Katalysator 51a adsorbiert werden kann und die manchmal auch einfach als „gesättigte Adsorptionsmenge” bezeichnet wird. 4 ist eine Grafik, die darstellt, wie der Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a beeinflusst. In 4 repräsentiert die horizontale Achse die Filtertemperatur und die vertikale Achse repräsentiert die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a. Die Linie L1 in 4 repräsentiert eine Beziehung zwischen der Filtertemperatur und der gesättigten Adsorptionsmenge in einem Zustand, in dem sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben. Die Linie 12 in 4 repräsentiert eine Beziehung zwischen der Filtertemperatur und der gesättigten Adsorptionsmenge in einem Zustand, in dem sich PM in dem SCR-Filter 51 abscheiden bzw. abgeschieden haben. Je höher die Filtertemperatur ist (das heißt je höher die Temperatur des SCR-Katalysators 51a ist), umso mehr Ammoniak wird von dem SCR-Katalysator 51a desorbiert. Daher ist die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a umso kleiner, je größer die Filtertemperatur ist. Äquivalent ist die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a umso größer, umso kleiner die Filtertemperatur ist. Wie es in 4 gezeigt ist, ist die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a bei derselben Filtertemperatur in dem Zustand größer, in dem sich PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben, als in dem Zustand, in dem sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben.
  • Im Folgenden wird die Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 und der gesättigten Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a genauer mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen dem Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 und der gesättigten Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a zeigt. In 5 repräsentiert die horizontale Achse die Filter-PM-Abscheidungsmenge und die vertikale Achse repräsentiert die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a. 5 zeigt die Änderung der gesättigten Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a in einem Fall, in dem die Filtertemperatur konstant gehalten wird.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, scheiden sich in dem Prozess der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 die PM zunächst in Trennwänden (insbesondere Mikroporen in Trennwänden) ab. Nachdem die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge ihre obere Grenze erreicht hat, scheiden sich die PM auf der Oberfläche der Trennwände ab. Mit anderen Worten, nachdem die obere Grenze der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge erreicht ist, wechselt der Modus der Abscheidung der PM in dem SCR-Filter 51 von der In-Wand-PM-Abscheidung zu der Oberflächen-PM-Abscheidung. In diesem Prozess erhöht sich die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode entsprechend der Erhöhung der Filter-PM-Abscheidungsmenge, das heißt entsprechend der Erhöhung der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge, wie es in 5 gezeigt ist. Andererseits erhöht sich die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode nicht, auch dann nicht, während sich die Filter-PM-Abscheidungsmenge erhöht, das heißt, während sich die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge erhöht. Man beachte, dass die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode bei ihrer oberen Grenze liegt. Daher ist die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode konstant auf der Menge, die erzielt wird, wenn sich die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge bei ihrer oberen Grenze befindet. Aus Obigem wird angenommen, dass die Differenz zwischen der gesättigten Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a in dem Zustand, in dem sich PM in dem SCR-Filter 51 abscheiden bzw. abgeschieden haben, und derjenigen in dem Zustand, in dem sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abscheiden bzw. abgeschieden haben, wie es in 4 gezeigt ist, der In-Wand-PM-Abscheidung zuzuschreiben ist.
  • Je größer die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a ist, umso weniger Ammoniak wird von dem SCR-Katalysator 51a desorbiert. Wenn die Werte der anderem Parameter betreffend die Ammoniakdesorptionsmenge dieselben sind, das heißt, wenn die Filtertemperatur und die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben sind, ist daher die Ammoniakdesorptionsmenge kleiner, wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge groß ist, als wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Wenn die Filtertemperatur und die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben sind, ist daher die Ammoniakdesorptionsmenge während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode kleiner als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode. Aus diesem Grund wird angenommen, dass sich die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode eher erhöht als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode. Daher ist die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode größer als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode, wenn die Werte der anderen Parameter betreffend die Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben sind.
  • Während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode erhöht sich die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a sogar dann nicht, wenn sich die Filter-PM-Abscheidungsmenge erhöht, das heißt, wenn sich die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge erhöht. Daher ändert sich die Ammoniakdesorptionsmenge während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode sogar dann nicht, wenn sich die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge ändert, wenn die Filtertemperatur und die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben bleiben. Aus diesem Grund wird angenommen, dass Erhöhungen oder Verringerungen der Filter-PM-Abscheidungsmenge während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode einen geringen Einfluss auf Erhöhungen oder Verringerungen der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a haben.
  • (Fehlerdiagnose)
  • In dieser Ausführungsform verringert sich die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 in Fällen, in denen sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters 51 aufgrund einer Verschlechterung des SCR-Katalysators 51a oder anderen Gründen verschlechtert hat. Außerdem verringert sich die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 ebenfalls in Fällen, in denen sich die Menge an Harnstofflösung, die hinzugefügt wird, aufgrund eines Problems in dem Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 verringert, sodass die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, kleiner als eine geforderte bzw. benötigte Menge wird. In dieser Ausführungsform werden sowohl eine Verschlechterung des NOx-Entfernungsvermögens des SCR-Filters 51 als auch ein Problem in dem Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 als ein Fehler des Abgasreinigungssystems 60 erfasst, das den SCR-Filter 51 und das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 enthält. Im Folgenden wird eine Fehlerdiagnose zur Erfassung eines Fehlers des Abgasreinigungssystems 60 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
  • In dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 bestimmt, ob das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Genauer gesagt wird die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 aus dem Messwert des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 (d. h. der NOx-Konzentration eines Hereinfließens) und dem Messwert des stromabseitigen NOx-Sensors 58 (d. h. der NOx-Konzentration eines Herausfließens) berechnet. Die NOx-Konzentration eines Hereinfließens kann auf der Grundlage des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 geschätzt werden. Wenn die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 gleich oder kleiner als eine Kriterienentfernungsrate ist, wird bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Die Kriterienentfernungsrate ist ein Wert, der als ein Schwellenwert der NOx-Entfernungsrate an dem SCR-Filter 51 eingestellt wird, bei oder unterhalb dem zu bestimmen ist, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist.
  • Der Wert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51, der aus den Messwerten des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 und des stromabseitigen NOx-Sensors 58 berechnet wird, variiert in Abhängigkeit von der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a zu dem Zeitpunkt der Sensormessung, der als die Zeit bzw. der Zeitpunkt definiert ist, zu der bzw. dem die Messwerte erhalten werden. Wie es oben beschrieben wurde, ist die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode größer als während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode, und zwar sogar dann, wenn die Werte der anderen Parameter betreffend die Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselben sind. Sogar wenn sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters 51 in derselben Bedingung befindet und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, dieselbe ist, variiert daher der berechnete Wert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 in Abhängigkeit davon, ob die Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode oder In-Wand-PM-Abscheidungsperiode vorliegt. Sogar wenn der Grad der Verschlechterung des NOx-Entfernungsvermögens des SCR-Filters 51 im Wesentlichen derselbe ist, oder sogar wenn die Verringerung der Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, aufgrund eines Problems in dem Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 im Wesentlichen dieselbe ist, variiert daher der berechnete Wert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51. Insbesondere ist der berechnete Wert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 in dem Fall höher, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, als in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt.
  • 6 ist ein Balkendiagramm, das die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 zeigt. Die Balken (A) und (B) in 6 repräsentieren Werte der NOx-Entfernungsrate in Fällen, in denen das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. In beiden Fällen, die durch die Balken (A) und (B) in 6 repräsentiert werden, befindet sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters 51 in derselben Bedingung und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, ist dieselbe. Der Balken (A) in 6 repräsentiert den Wert der NOx-Entfernungsrate in einem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Der Balken (B) in 6 repräsentiert den Wert der NOx-Entfernungsrate in einem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Der Wert, der durch den Balken (B) in 6 repräsentiert wird, ist um eine NOx-Entfernungsratendifferenz dR, die der Differenz der Ammoniakadsorptionsmengen in dem SCR-Katalysator 51a entspricht, größer als der Wert, der durch den Balken (A) in 6 repräsentiert wird. In 6 repräsentieren Rnoxth1 und Rnoxth2 Werte der Kriterienentfernungsrate, die als Schwellenwerte zur Bestimmung eines Fehlers in dem Abgasreinigungssystem dienen.
  • Es wird nun ein Fall betrachtet, bei dem die Kriterienentfernungsrate unabhängig davon, ob der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode oder während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf Rnoxth1 eingestellt wird. Wenn in diesem Fall der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode wie in dem Fall (A) in 6 liegt, ist die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 gleich oder kleiner als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth1. Dann wird bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Wenn andererseits der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode wie in dem Fall (B) in 6 liegt, kann es Fälle geben, in denen die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 größer als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth1 ist, da in 6 die NOx-Entfernungsrate um die NOx-Entfernungsratendifferenz dR größer als diejenige in dem Fall (A) ist. Dann wird fehlerhaft diagnostiziert, dass das Abgasreinigungssystem normal ist, obwohl das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist.
  • Im Hinblick auf das Obige wird bei der Fehlerdiagnose gemäß dieser Ausführungsform die Kriterienentfernungsrate auf unterschiedliche Werte in Abhängigkeit davon eingestellt, ob der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Insbesondere wird in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, der Wert der Kriterienentfernungsrate auf einen Wert eingestellt, der größer als derjenige in dem Fall ist, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Während der Wert der Kriterienentfernungsrate auf Rnoxth1 in 6 in dem Fall eingestellt ist, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, wird der Wert der Kriterienentfernungsrate auf Rnoxth2 (> Rnoxth1) in 6 in dem Fall eingestellt, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Dann ist wie in dem Fall (B) in 6 sogar dann, wenn die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 um die NOx-Entfernungsratendifferenz dR größer als diejenige in dem Fall (A) in 6 ist, die NOx-Entfernungsrate kleiner als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth2. Demzufolge wird bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Somit kann verhindert werden, dass eine falsche Diagnose als Ergebnis der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems geliefert wird.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Identifizieren bzw. Unterscheiden zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist eine Grafik, die Änderungen des umgewandelten Differenzdruckwertes mit (in Abhängigkeit von) Erhöhungen der Filter-PM-Abscheidungsmenge zeigt. In 7 repräsentiert die horizontale Achse die Filter-PM-Abscheidungsmenge und die vertikale Achse repräsentiert den umgewandelten Differenzdruckwert.
  • Der umgewandelte Differenzdruckwert ist ein umgewandelter Wert des Filterdifferenzdruckes, der durch Normalisieren des Filterdifferenzdruckes, der von dem Differenzdrucksensor 59 gemessen wird, mit der Abgasfließrate erhalten wird. Genauer gesagt wird der umgewandelte Differenzdruckwert dieser Ausführungsform durch die folgende Gleichung 1 ausgedrückt: Ap = dP/Qg Gleichung 1 wobei Ap der umgewandelte Differenzdruckwert ist, dP der Filterdifferenzdruck (d. h. der Messwert des Differenzdrucksensors 59) ist und Qg die Abgasfließrate ist.
  • Die Differenzdruckänderungsrate ist als die Erhöhung des umgewandelten Differenzdruckwertes je Erhöhungseinheit der Filter-PM-Abscheidungsmenge definiert (d. h. der Gradient der Linie der 7). Die Differenzdruckänderungsrate wird durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt: Rp = dAp/dQpm Gleichung 2 wobei Rp die Differenzdruckänderungsrate ist, dAp die Erhöhung des umgewandelten Differenzdruckwertes während einer dritten vorbestimmten Zeitdauer ist und dQpm die Erhöhung der Filter-PM-Abscheidungsmenge während der dritten vorbestimmten Zeitdauer ist. Die Länge der dritten vorbestimmten Zeitdauer wird im Voraus entsprechend dem Intervall der Berechnung bestimmt, um die Differenzdruckänderungsrate zu berechnen. Die Werte dAp und dQpm sind die Erhöhung des umgewandelten Differenzdruckwertes und die Erhöhung der Filter-PM-Abscheidungsmenge während derselben dritten vorbestimmten Zeitdauer.
  • Wie es in 7 gezeigt ist, erhöht sich der umgewandelte Differenzdruckwert, wenn sich die Filter-PM-Abscheidungsmenge erhöht. Bei dem SCR-Filter 51 beeinflusst die Abscheidung von PM in Trennwänden den Filterdifferenzdruck stärker als die Abscheidung von PM auf der Oberfläche der Trennwände. Daher ist für denselben Erhöhungsbetrag der PM-Abscheidungsgröße die Größe der Erhöhung des umgewandelten Differenzdruckwertes bei einer Erhöhung der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge größer als bei einer Erhöhung der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge. Wie es in 7 gezeigt ist, ist die Differenzdruckänderungsrate daher während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode größer als während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode. Mit anderen Worten, eine Änderung des Modus der PM-Abscheidung in dem SCR-Filter 51 von der In-Wand-PM-Abscheidung zu der Oberflächen-PM-Abscheidung bewirkt eine Verringerung der Differenzdruckänderungsrate. Daher kann eine Identifizierung zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode auf der Grundlage der Differenzdruckänderungsrate durchgeführt werden. Insbesondere wenn die Differenzdruckänderungsrate gleich oder größer als ein spezieller Schwellenwert ist, kann geschlossen werden, dass die In-Wand-PM-Abscheidungsperiode vorliegt. Wenn die Differenzdruckänderungsrate kleiner als der spezielle Schwellenwert ist, kann geschlossen werden, dass die Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode vorliegt.
  • Wie es oben beschrieben wurde, wechselt der Modus der PM-Abscheidung in dem SCR-Filter 51 von der In-Wand-PM-Abscheidung zu der Oberflächen-PM-Abscheidung. Man beachte, dass eine Oxidierung von PM in dem SCR-Filter 51 sowohl innerhalb der Trennwände als auch auf der Oberfläche der Trennwände stattfinden kann. Sogar nachdem der Modus der PM-Abscheidung einmal zu der Oberflächen-PM-Abscheidung gewechselt hat, kann sich daher in einigen Fällen die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge aufgrund einer Oxidation verringern. Wenn in derartigen Fällen eine Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 neu startet, scheiden sich PM zunächst in den Trennwänden ab. Dann kann es Fälle geben, in denen die In-Wand-PM-Abscheidung in einem Zustand fortschreitet, in dem PM auf der Oberfläche der Trennwände verbleiben. Daher ist es schwierig, eine Identifizierung zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode mit hoher Genauigkeit nur auf der Grundlage der Zeit, die seit dem Start der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 verstrichen ist (beispielsweise der Zeit, die seit dem Ende des Filterregenerationsprozesses verstrichen ist), oder der Filter-PM-Abscheidungsmenge (d. h. der Gesamtmenge an PM, die sich in dem SCR-Filter 51 abgeschieden hat) durchzuführen. Die Verwendung der Differenzdruckänderungsrate als Parameter beim Durchführen einer Identifizierung bzw. Unterscheidung zwischen der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode und der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode ermöglicht eine genauere Identifizierung.
  • (Fluss der Fehlerdiagnose)
  • Im Folgenden wird ein Fluss der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems gemäß dieser Ausführungsform mit Bezug auf 8 beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 wird von der ECU 10 gemäß diesem Fluss während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt.
  • In diesem Fluss wird zunächst in Schritt S101 bestimmt, ob Bedingungen zum Ausführen der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 erfüllt sind. Die Bedingungen zum Ausführen der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 werden im Voraus bestimmt. Die Bedingungen zum Ausführen der Fehlerdiagnose können beispielsweise enthalten, dass sich die Brennkraftmaschine 1 in einem stationären Betriebszustand befindet, dass der stromaufseitige NOx-Sensor 57 und der stromabseitige NOx-Sensor 58 normal sind, dass sich die Abgasfließrate in einem vorbestimmten Bereich befindet, dass sich die NOx-Konzentration eines Hereinfließens in einem vorbestimmten Bereich befindet, dass sich die Filtertemperatur in einem vorbestimmten Bereich befindet und dass sich die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a, die von der Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet wird, in einem vorbestimmten Bereich befindet.
  • Eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob der stromaufseitige NOx-Sensor 57 und der stromabseitige NOx-Sensor 58 normal sind, wird von der ECU 10 in einem anderen Fluss, der sich von diesem Fluss unterscheidet, durchgeführt, und das Ergebnis dieser Bestimmung wird in der ECU 10 gespeichert. Wie es oben beschrieben wurde, wird in dem Wert der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a, der von der Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet wird, der Einfluss des Zustands der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 auf die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a nicht berücksichtigt. Dieser Wert der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a, der von der Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet wird, wird manchmal im Folgenden auch als „Basisadsorptionsmenge” bezeichnet. Die Basisadsorptionsmenge kann sich von der tatsächlichen Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a unterscheiden, obwohl die Basisadsorptionsmenge und die tatsächliche Ammoniakadsorptionsmenge bis zu einem gewissen Ausmaß miteinander korrelieren. Bei der Durchführung der Bestimmung, ob die Bedingungen zum Ausführen der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 erfüllt sind, ist es ausreichend zu bestimmen, ob eine Menge an Ammoniak, die ausreichend groß ist, um die Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 durchzuführen, in dem SCR-Katalysator 51a adsorbiert wurde. Daher ist es bei der Durchführung der Bestimmung, ob die Bedingungen zum Ausführen der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 erfüllt sind, nicht notwendigerweise notwendig, den exakten Wert der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a zu verwenden. Daher kann die Basisadsorptionsmenge als ein Parameter beim Bestimmen, ob die Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 durchgeführt werden kann, in Schritt S101 verwendet werden. Wie es oben beschrieben wurde, wird die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a durch die Abgasfließrate und die Filtertemperatur beeinflusst. Wenn daher die Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 auf der Grundlage der NOx-Entfernungsrate in dem SCR-Filter 51 durchgeführt wird, ist es wünschenswert, wenn die Abgasfließrate und die Filtertemperatur sich in ihren jeweiligen vorbestimmten Bereichen befinden.
  • Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S101 negativ ist, wird die Ausführung dieses Prozesses einmal beendet. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S101 positiv ist, wird die Verarbeitung in Schritt S102 ausgeführt. In Schritt S102 wird eine Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb unter Verwendung der Basisadsorptionsmenge, die von der Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet wird, berechnet. Die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb wird als eine Kriterienentfernungsrate berechnet, die in dem Fall eingestellt wird, in dem angenommen wird, dass sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben. Mit anderen Worten, die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb ist ein Schwellenwert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 in dem Zustand, in dem sich keine PM darin abgeschieden haben, bei oder unterhalb dem bestimmt wird, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Die Beziehung zwischen der Basisadsorptionsmenge und der Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb wird im Voraus beispielsweise mittels Experimenten bestimmt und in der ECU 10 als ein Kennlinienfeld gespeichert. In Schritt S102 wird die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb unter Verwendung dieses Kennlinienfeldes berechnet.
  • Dann wird in Schritt S103 die NOx-Entfernungsrate Rnox des SCR-Filters 51 berechnet. Wie es oben beschrieben wurde, wird die NOx-Entfernungsrate Rnox des SCR-Filters 51 aus dem Messwert des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 als NOx-Konzentration eines Hereinfließens und dem Messwert des stromabseitigen NOx-Sensors 58 als NOx-Konzentration eines Herausfließens berechnet.
  • Dann wird in Schritt S104 die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung anhand der oben angegebenen Gleichung 2 berechnet. Der Zeitpunkt der Sensormessung, der oben angegeben ist, ist der Zeitpunkt, zu dem die Messwerte des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 und des stromabseitigen NOx-Sensors 58, die bei der Berechnung der NOx-Entfernungsrate Rnox in Schritt S103 verwendet werden, erhalten werden. Dann wird in Schritt S105 bestimmt, ob die Differenzdruckänderungsrate Rp, die in Schritt S104 berechnet wurde, gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Rpth ist. Der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist ein Schwellenwert, mit dem eine Unterscheidung, ob der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, durchgeführt wird. Dieser vorbestimmte Schwellenwert Rpth wird im Voraus mittels beispielsweise Experimenten bestimmt und in der ECU 10 gespeichert.
  • Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S105 positiv ist, kann geschlossen werden, dass der Zeitpunkt der Sensormessung während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Dann wird in Schritt S106 der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth auf die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb, die in Schritt S102 berechnet wurde, eingestellt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S105 negativ ist, kann geschlossen werden, dass der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Dann wird in Schritt S107 eine korrigierte Kriterienentfernungsrate Rnoxthc durch Multiplizieren der Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb, die in Schritt S102 berechnet wurde, mit einem Korrekturkoeffizienten α berechnet. Der Korrekturkoeffizient α ist ein spezieller Wert, der größer als 1 ist. Der Korrekturkoeffizient α ist ein konstanter Wert unabhängig von der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung. Der Wert des Korrekturkoeffizienten α wird derart bestimmt, dass die korrigierte Kriterienentfernungsrate Rnoxthc als eine Kriterienentfernungsrate in dem Fall dienen kann, in dem sich die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter 51 bei ihrem oberen Grenzwert befindet. Mit anderen Worten, die korrigierte Kriterienentfernungsrate Rnoxthc, die in Schritt S107 berechnet wird, dient als ein Schwellenwert der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 in dem Zustand, in dem sich die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge bei ihrer oberen Grenze befindet, bei oder unterhalb der bestimmt wird, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Der Korrekturkoeffizient α als solches wird im Voraus mittels beispielsweise Experimenten bestimmt und in der ECU 10 gespeichert. Dann wird in Schritt S108 der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth auf die korrigierte Kriterienentfernungsrate Rnoxthc, die in Schritt S107 berechnet wurde, eingestellt.
  • Die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, die in Schritt S108 eingestellt wird, ist größer als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, die in Schritt S106 eingestellt wird. Mit anderen Worten, die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, die in dem Fall eingestellt wird, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, ist größer als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, die in dem Fall eingestellt wird, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt.
  • Nach der Verarbeitung in Schritt S106 oder S108 wird die Verarbeitung in Schritt S109 ausgeführt. In Schritt S109 wird bestimmt, ob die NOx-Entfernungsrate Rnox des SCR-Filters 51, die in Schritt S103 berechnet wurde, größer als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth ist, die in Schritt S106 oder S108 eingestellt wurde. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S109 positiv ist, wird in dem nächsten Schritt S110 bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 normal ist. Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S109 negativ ist, das heißt, wenn die NOx-Entfernungsrate Rnox des SCR-Filters 51 gleich oder kleiner als die Kriterienentfernungsrate Rnoxth ist, wird im nächsten Schritt S111 bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Nachdem in Schritt S110 bestimmt wurde, dass das Abgasreinigungssystem 60 normal ist, oder nachdem in Schritt S111 bestimmt wurde, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist, wird die Ausführung dieses Flusses beendet.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose wird sogar dann, wenn der berechnete Wert der NOx-Entfernungsrate Rnox des SCR-Katalysators 51a ein Wert ist, der durch den Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 beeinflusst wird, die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, mit der die NOx-Entfernungsrate bei der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems zu vergleichen ist, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems verbessert werden.
  • Auf der Grundlage der herkömmlichen Theorie, dass Erhöhungen der PM-Abscheidungsmenge in einem SCR-Filter 51 bewirken, dass die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, sich mehr erhöht, kann der Fehlerdiagnoseprozess derart ausgebildet sein, dass der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth in Abhängigkeit von der Filter-PM-Abscheidungsmenge in dem Fall variiert wird, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Insbesondere kann der Fehlerdiagnoseprozess derart ausgelegt sein, dass, je größer die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung ist (das heißt je größer die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge ist), umso größer der Korrekturkoeffizient α, der bei der Berechnung der korrigierten Kriterienentfernungsrate Rnoxthc in der Verarbeitung des Schrittes S107 in dem obigen Fluss der Fehlerdiagnose verwendet wird, eingestellt wird, sodass, je größer die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung ist, umso größer der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth ist. Gemäß den Erkenntnissen der Erfinder der vorliegenden Erfindung weisen jedoch Erhöhungen oder Verringerungen der Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge einen geringen Einfluss auf die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator auf, wie es oben beschriebe wurde. Daher weisen Erhöhungen oder Verringerungen der PM-Abscheidungsmenge während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode einen geringen Einfluss auf die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters auf. Daher besteht in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Möglichkeit, dass sich die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems verschlechtert, wenn die Kriterienentfernungsrate Rnoxth in Abhängigkeit von der Filter-PM-Abscheidungsmenge variiert wird. In dem Fall des oben beschriebenen Flusses der Fehlerdiagnose wird der Korrekturkoeffizient α als ein konstanter Wert unabhängig von der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung eingestellt. Somit ist in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, die Änderung des Wertes der Kriterienentfernungsrate Rnoxth bei einer Änderung der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich null. Daher beeinflusst gemäß dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung den eingestellten Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth nicht. Somit wird die Kriterienentfernungsrate Rnoxth in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, verbessert werden.
  • Wie es in 4 gezeigt ist, ist bei derselben Filtertemperatur die gesättigte Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a in dem Zustand, in dem sich PM in dem SCR-Filter 51 abscheiden bzw. abgeschieden haben, größer als in dem Zustand, in dem sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abscheiden bzw. abgeschieden haben. Wie es oben beschrieben wurde, ist diese Änderung der gesättigten Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a nicht der Oberflächen-PM-Abscheidung, sondern der In-Wand-PM-Abscheidung zuzuschreiben. Wie es aus der 4 ersichtlich ist, ist, je kleiner die Filtertemperatur ist, umso größer die Größe der Erhöhung der gesättigten Adsorptionsmenge des SCR-Katalysators 51a, die der In-Wand-PM-Abscheidung zuzuschreiben ist. Daher ist sogar während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode, in der die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge konstant auf ihrer oberen Grenze bleibt, die Größe der Verringerung der Ammoniakdesorptionsmenge, die der In-Wand-PM-Abscheidung zuzuschreiben ist, umso kleiner die Filtertemperatur ist, wenn die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a dieselbe ist. Dementsprechend ist, je kleiner die Temperatur des SCR-Filters 51 ist, umso größer die Größe der Erhöhung der Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator 51a, die der Abscheidung von PM in den Trennwänden des SCR-Filters 51 zuzuschreiben ist. Daher ist, je niedriger die Temperatur des SCR-Filters 51 ist, die Differenz zwischen der NOx-Entfernungsrate in dem Zustand, in dem die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge sich auf ihrer oberen Grenze befindet, und der NOx-Entfernungsrate in dem Zustand, in dem sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben, umso größer. Mit anderen Worten, während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode ist die NOx-Entfernungsrate umso größer, je kleiner die Temperatur des SCR-Filters 51 ist, wenn die Werte der Parameter betreffend die NOx-Entfernungsrate, die nicht die Temperatur des SCR-Filters 51 betreffen bzw. sind, dieselben sind.
  • Im Hinblick auf das Obige kann in dieser Ausführungsform der Wert des Korrekturkoeffizienten α, der bei der Berechnung der korrigierten Kriterienentfernungsrate Rnoxthc in Schritt S107 des oben beschriebenen Flusses der Fehlerdiagnose verwendet wird, in Abhängigkeit von der Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung variiert werden. 9 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Filtertemperatur und dem Korrekturkoeffizienten α zeigt. Wie es in 9 gezeigt ist, kann der Korrekturkoeffizient α größer gemacht werden, wenn die Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Filtertemperatur hoch ist. Somit wird in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth größer eingestellt, wenn die Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung hoch ist. Somit kann die Kriterienentfernungsrate Rnoxth in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt werden. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, weiter verbessert werden.
  • In dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose wird in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth auf gleich der Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb unabhängig von der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung eingestellt. Der Wert der Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb wird als Kriterienentfernungsrate berechnet, die in dem Fall eingestellt wird, in dem angenommen wird, dass sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abgeschieden haben, wie es oben beschrieben wurde.
  • In dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, variiert der Wert der NOx-Entfernungsrate in Abhängigkeit von der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung, wenn die Werte der anderen Parameter betreffend die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 dieselben sind. Daher ist es in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, theoretisch bevorzugt, dass die Kriterienentfernungsrate Rnoxth auf einen Wert eingestellt wird, der an die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung angepasst ist. Wie es oben beschrieben wurde, ist jedoch sogar dann, wenn die Filter-PM-Abscheidungsmenge dieselbe ist, die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge nicht notwendigerweise dieselbe, da eine Oxidation von PM sowohl in den Trennwänden des SCR-Filters 51 als auch auf der Oberfläche der Trennwände auftreten kann. Sogar wenn die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge dieselbe ist, variiert der umgewandelte Differenzdruckwert, wenn die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge variiert. Aus diesem Grund ist es schwierig, die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode genau aus der Filter-PM-Abscheidungsmenge und dem umgewandelten Differenzdruckwert zu bestimmen. Daher wird in dieser Ausführungsform in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb als Kriterienentfernungsrate Rnoxth verwendet. Es ist jedoch nicht notwendig, dass die Kriterienentfernungsrate Rnoxth in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb eingestellt wird. Eine Annahme beispielsweise, dass sich die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge bis zu einem gewissen Ausmaß während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode ändert, kann im Voraus erfolgen, und die Kriterienentfernungsrate Rnoxth kann auf der Grundlage dieser Annahme eingestellt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth größer gemacht wird, wenn die angenommene In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung groß ist, als wenn die angenommene In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Sogar in dem Fall, in dem der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf diese Weise eingestellt wird, ist der somit eingestellte Wert der Kriterienentfernungsrate kleiner als der Wert der Kriterienentfernungsrate Rnoxth in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht das SCR-Filter 51 dem SCR-Filter gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 entspricht der Ammoniakzufuhrvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Außerdem entspricht in der oben beschriebenen Ausführungsform der stromabseitige NOx-Sensor 58 dem NOx-Sensor gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Weiterhin entspricht in der oben beschriebenen Ausführungsform die Ausführung der Verarbeitung der Schritte S109 bis S111 in dem Fluss der Fehlerdiagnose der 8, die von der ECU 10 durchgeführt wird, der Bestimmungseinheit gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen Ausführungsform realisiert die Ausführung der Verarbeitung der Schritte S105, S106, S107 und S108 in dem Fluss der Fehlerdiagnose der 8, die von der ECU 10 ausgeführt wird, die Einstelleinheit gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • (Modifikation)
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Basiskriterienentfernungsrate auf der Grundlage der Basisadsorptionsmenge berechnet, die die Ammoniakadsorptionsmenge ist, die von der Adsorptionsmengenberechnungseinheit 120 berechnet wird. Mit anderen Worten, die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb wird als eine Kriterienentfernungsrate in dem Fall eingestellt, in dem angenommen wird, dass sich keine PM in dem SCR-Filter 51 abscheiden bzw. abgeschieden haben. Alternativ kann die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb als eine Kriterienentfernungsrate in dem Fall eingestellt werden, in dem angenommen wird, dass sich die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge in dem SCR-Filter auf ihrem oberen Grenzwert befindet. In diesem Fall wird, wenn die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, die als Schwellenwert zur Bestimmung eines Fehlers des Abgasreinigungssystems verwendet wird, auf die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb eingestellt. In dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, wird die korrigierte Kriterienentfernungsrate Rnoxthc durch Multiplizieren der Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb mit einem Korrekturkoeffizienten α' berechnet. Der Wert des Korrekturkoeffizienten α' ist größer als 0 und kleiner als 1. Daher ist der Wert der korrigierten Kriterienentfernungsrate Rnoxthc kleiner als die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb. Dann wird die Kriterienentfernungsrate Rnoxth, die als Schwellenwert zur Bestimmung eines Fehlers des Abgasreinigungssystems dient, auf die korrigierte Kriterienentfernungsrate Rnoxthc eingestellt. In dem Fall, in dem die Kriterienentfernungsrate Rnoxth auf diese Weise eingestellt wird, ist der Wert der Kriterienentfernungsrate in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, größer als der Wert der Kriterienentfernungsrate in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Daher wird die Kriterienentfernungsrate, mit der die NOx-Entfernungsrate in dem SCR-Filter 51 beim Bestimmen eines Fehlers des Abgasreinigungssystems zu vergleichen ist, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt.
  • Ausführungsform 2
  • Die allgemeine Konfiguration einer Brennkraftmaschine und deren Luftansaug- und Abgassystem gemäß einer zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie diejenige gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden werden Merkmale der Fehlerdiagnose eines Abgasreinigungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform, die sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden, beschrieben.
  • Bei der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems gemäß der ersten Ausführungsform wird der Wert der Kriterienentfernungsrate, die als Schwellenwert dient, mit dem die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 zu vergleichen ist, auf unterschiedliche Werte in Abhängigkeit davon eingestellt, ob der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Bei der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform wird eine korrigierte NOx-Entfernungsrate durch Korrigieren der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51, die aus den Messwerten des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 und des stromabseitigen NOx-Sensors 58 berechnet wird, in Abhängigkeit davon, ob der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, zu unterschiedlichen Werten berechnet. Dann wird die korrigierte Entfernungsrate mit der Basiskriterienentfernungsrate verglichen, um zu bestimmen, ob das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist.
  • 10 ist ein Balkendiagramm ähnlich wie 6, das die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 zeigt. Die Balken (A) und (B) in 10 repräsentieren Werte der NOx-Entfernungsrate in Fällen, in denen das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. In beiden Fällen, die durch die Balken (A) und (B) in 10 repräsentiert werden, befindet sich das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Filters 51 in derselben Bedingung, und die Menge an Ammoniak, die dem SCR-Filter 51 zugeführt wird, ist dieselbe. Der Balken (A) in 10 repräsentiert den Wert der NOx-Entfernungsrate in einem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt. Der Balken (B) in 10 repräsentiert den Wert der NOx-Entfernungsrate in einem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Der Wert, der durch den Balken (B) in 10 repräsentiert wird, ist um eine NOx-Entfernungsratendifferenz dR, die der Differenz der Ammoniakadsorptionsmengen in dem SCR-Katalysator 51a entspricht, größer als der Wert, der durch den Balken (A) in 10 repräsentiert wird. In 10 ist Rnoxthb die Basiskriterienentfernungsrate.
  • In dem Fall (A) in 10 ist die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 kleiner als die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb. Wenn somit in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, eine Bestimmung, ob das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist, durch Vergleichen der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51, die aus den Messwerten des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 und des stromabseitigen NOx-Sensors 58 berechnet wird (wird im Folgenden manchmal auch als „tatsächliche Entfernungsrate” bezeichnet), mit der Basiskriterienentfernungsrate durchgeführt wird, wird bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Andererseits ist in dem Fall (B) in 10 die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 51 um die NOx-Entfernungsratendifferenz dR größer als diejenige in dem Fall (A) in 10, und somit ist die tatsächliche Entfernungsrate größer als die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb. Wenn daher in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, eine Bestimmung, ob das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist, durch Vergleichen der tatsächlichen Entfernungsrate mit der Basiskriterienentfernungsrate durchgeführt wird, wird irrtümlicherweise bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 normal ist, obwohl das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist.
  • In dieser Ausführungsform wird eine korrigierte Entfernungsrate durch Korrigieren der tatsächlichen Entfernungsrate, die aus dem Messwert des stromaufseitigen NOx-Sensors 57 und des stromabseitigen NOx-Sensors 58 berechnet wird, unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten, der unterschiedliche Werte in Abhängigkeit davon, ob die Zeit der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, berechnet. Dann werden die somit berechnete korrigierte Entfernungsrate und die Basiskriterienentfernungsrate miteinander verglichen, um zu bestimmen, ob das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist. Insbesondere wird in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die tatsächliche Entfernungsrate durch Korrektur in eine niedrigere korrigierte Entfernungsrate umgewandelt. Mit anderen Worten, die korrigierte Entfernungsrate wird als ein Wert berechnet, der gleich der tatsächlichen Entfernungsrate abzüglich der Erhöhung der NOx-Entfernungsrate, die aus der In-Wand-PM-Abscheidung resultiert, berechnet wird. Sogar in dem Fall, in dem die tatsächliche Entfernungsrate wie in dem Fall (B) in 10 im Vergleich zu dem Fall (A) in 10 größer wird, wird daher bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist, wenn die korrigierte Entfernungsrate gleich oder kleiner als die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb ist. Daher kann eine falsche Bestimmung bei einer Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems verhindert werden.
  • In dieser Ausführungsform ist außerdem das Verfahren zum Bestimmen, ob der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, dasselbe wie in der ersten Ausführungsform. Insbesondere wird eine Bestimmung, ob der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode oder in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf der Grundlage dessen durchgeführt, ob die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
  • (Fluss der Fehlerdiagnose)
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems 60 wird von der ECU 10 entsprechend diesem Fluss während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. In diesem Fluss der Verarbeitung werden die Schritte, in denen dieselbe Verarbeitung wie in dem Fluss der Verarbeitung der 8 durchgeführt werden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
  • In diesem Fluss wird, wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S105 positiv ist, das heißt, wenn der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Verarbeitung des Schrittes S206 als Nächstes ausgeführt. In Schritt S206 wird ein Korrekturkoeffizient β, der bei der Berechnung der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc in Schritt S208 verwendet wird, der später beschrieben wird, auf 1 eingestellt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S105 negativ ist, das heißt, wenn der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, wird als Nächstes die Verarbeitung in Schritt S207 ausgeführt. In Schritt S207 wird der Korrekturkoeffizient β, der bei der Berechnung der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc in Schritt S208 verwendet wird, der später beschrieben wird, auf einen vorbestimmten Wert βx eingestellt. Dieser vorbestimmte Wert βx ist größer als 0 und kleiner als 1. Dieser vorbestimmte Wert βx ist ein fester Wert unabhängig von der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung. Der vorbestimmte Wert βx wird als ein Wert derart bestimmt, dass er bewirkt, dass die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc gleich der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 in dem Fall ist, in dem keine PM abgeschieden wurden. Mit anderen Worten, die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc, die unter Verwendung des vorbestimmten Wertes βx als Korrekturkoeffizient β berechnet wird, ist gleich der NOx-Entfernungsrate Rnox des SCR-Filters 51 (oder der tatsächlichen NOx-Entfernungsrate), die in Schritt S103 berechnet wurde, abzüglich der Erhöhung der NOx-Entfernungsrate, die aus der In-Wand-PM-Abscheidung resultiert. Der vorbestimmte Wert βx als solches wird im Voraus mittels beispielsweise Experimenten bestimmt und in der ECU 10 gespeichert.
  • Nach der Verarbeitung in Schritt S206 oder S207 wird die Verarbeitung in Schritt S208 ausgeführt. In Schritt S208 wird die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc durch Multiplizieren der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox, die in Schritt S103 berechnet wurde, mit dem Korrekturkoeffizienten β, der in Schritt S206 oder S207 bestimmt wurde, berechnet. Mit der auf die oben beschriebene Weise bestimmten korrigierten Entfernungsrate Rnoxc dient in dem Fall, in dem das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S105 positiv ist, das heißt, in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, die tatsächliche Entfernungsrate Rnox, die in Schritt S103 berechnet wurde, als korrigierte Entfernungsrate Rnoxc ohne Änderung ihres Wertes (das heißt Rnoxc = Rnox). Andererseits weist in dem Fall, in dem das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S105 negativ ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc durch Verringerungskorrektur einen Wert auf, der niedriger als die tatsächliche Entfernungsrate Rnox ist, die in Schritt S103 berechnet wurde (das heißt Rnoxc < Rnox). Daher ist die Verringerung des Wertes gegenüber der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, größer als die Verringerung des Wertes von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt (Verringerung = 0 in dem letzteren Fall).
  • Nach der Verarbeitung in Schritt S208 wird die Verarbeitung in Schritt S209 ausgeführt. In Schritt S209 wird bestimmt, ob die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc größer als die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb ist, die in Schritt S102 berechnet wurde. Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S209 positiv ist, wird im nächsten Schritt S110 bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 normal ist. Wenn andererseits das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S209 negativ ist, das heißt, wenn die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc gleich oder kleiner als die Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb ist, wird im nächsten Schritt S111 bestimmt, dass das Abgasreinigungssystem 60 fehlerhaft ist.
  • In dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose wird sogar dann, wenn der berechnete Wert der NOx-Entfernungsrate Rnox (tatsächliche Entfernungsrate) des SCR-Katalysators 51a durch den Zustand der Abscheidung von PM in dem SCR-Filter 51 beeinflusst wird, die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc, die mit der Basiskriterienentfernungsrate Rnoxthb beim Bestimmen eines Fehlers des Abgasreinigungssystems zu vergleichen ist, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems verbessert werden.
  • Auf der Grundlage der herkömmlichen Theorie, dass Erhöhungen der PM-Abscheidungsmenge in einem SCR-Filter bewirken, dass sich die Ammoniakadsorptionsmenge in dem SCR-Katalysator, der an dem SCR-Filter angeordnet ist, mehr erhöht, kann die Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc (oder die Differenz zwischen der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox und der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc) in Abhängigkeit von der Filter-PM-Abscheidungsmenge in dem Fall variiert werden, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt. Insbesondere kann der Wert βx, der als Korrekturkoeffizient β in der Verarbeitung in Schritt S207 in dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose eingestellt wird, umso kleiner gemacht werden, umso größer die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung ist (das heißt, umso größer die Oberflächen-PM-Abscheidungsmenge ist), sodass die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung umso größer ist, je größer die Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox zu der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc ist. Gemäß den Erkenntnissen der Erfinder der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein Variieren der Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in Abhängigkeit von der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems führen. In dem oben beschriebenen Fehlerdiagnoseprozess ist der Wert von βx unabhängig von der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung fest. Daher ist in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, die Änderung der Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc mit einer Änderung der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich null. Mit anderen Worten, in dem oben beschriebenen Fehlerdiagnoseprozess wird in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, die Berechnung der korrigierten Entfernungsrate Rnox nicht durch die Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung beeinflusst. Daher wird die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, verbessert werden.
  • Wie es oben beschrieben wurde, ist während der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode die tatsächliche Entfernungsrate umso größer, je kleiner die Temperatur des SCR-Filters 51 ist, wenn die Werte der Parameter betreffend die NOx-Entfernungsrate, die nicht die Temperatur des Filters 51 sind, dieselben bleiben. In dieser Ausführungsform kann der vorbestimmte Wert βx, der als Korrekturkoeffizient β in Schritt S207 in dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose eingestellt wird, in Abhängigkeit von der Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung variiert werden. 12 ist eine Grafik, die eine Beziehung zwischen der Filtertemperatur und dem vorbestimmten Wert βx zeigt. Wie es in 12 gezeigt ist, kann der vorbestimmte Wert βx kleiner gemacht werden, wenn die Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Filtertemperatur hoch ist. In diesem Fall ist, wenn die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, der berechnete Wert der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc kleiner, wenn die Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Filtertemperatur hoch ist. Mit anderen Worten, in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, ist die Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc größer, wenn die Filtertemperatur zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Filtertemperatur hoch ist. Daher wird die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf einen noch geeigneteren Wert eingestellt. Daher kann die Genauigkeit der Fehlerdiagnose des Abgasreinigungssystems in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt, weiter verbessert werden.
  • In dem oben beschriebenen Fluss der Fehlerdiagnose dient in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate Rp zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert Rpth ist, das heißt in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, der intakte Wert der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox als der Wert der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc unabhängig von der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung. In dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, enthält der Wert der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox eine Erhöhung der NOx-Entfernungsrate, die der Abscheidung von PM in den Trennwänden des SCR-Filters 51 zuzuschreiben ist.
  • Daher variiert in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, die tatsächliche Entfernungsrate Rnox in Abhängigkeit von der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung sogar dann, wenn die Werte der anderen Parameter betreffend die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters 51 dieselben sind. Daher ist es in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, beim Berechnen der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc theoretisch bevorzugt, dass die tatsächliche Entfernungsrate Rnox durch Korrektur unter Berücksichtigung der In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung in eine niedrigere korrigierte Entfernungsrate Rnoxc umgewandelt wird. Wie es oben beschrieben wurde, ist es jedoch schwierig, die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode korrekt zu bestimmen. Daher wird in dieser Ausführungsform in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, der intakte Wert der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox als korrigierte Entfernungsrate Rnoxc verwendet. Der Wert der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, muss jedoch nicht notwendigerweise auf den intakten Wert der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox eingestellt werden. Eine Annahme, dass sich die In-Wand-PM-Abscheidungsmenge bis zu einem gewissen Ausmaß während der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode ändert, kann im Voraus getroffen werden, und die tatsächliche Entfernungsrate Rnox kann durch Korrektur auf der Grundlage dieser Annahme in eine niedrigere korrigierte Entfernungsrate Rnoxc umgewandelt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der berechnete Wert der korrigierten Entfernungsrate Rnoxc niedriger ist, wenn die angenommene In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung groß ist, als wenn die angenommene In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Mit anderen Worten, es ist bevorzugt, dass die Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc größer ist, wenn die angenommene In-Wand-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung groß ist, als wenn die angenommene In-Wand-PM-Abscheidungsmenge klein ist. Sogar in dem Fall, in dem die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der In-Wand-PM-Abscheidungsperiode liegt, auf die oben beschriebene Weise berechnet wird, ist die Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc kleiner als die Verringerung von der tatsächlichen Entfernungsrate Rnox auf die korrigierte Entfernungsrate Rnoxc in dem Fall, in dem der Zeitpunkt der Sensormessung in der Oberflächen-PM-Abscheidungsperiode liegt.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht das SCR-Filter 51 dem SCR-Filter gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und das Harnstofflösungshinzufügungsventil 53 entspricht der Ammoniakzufuhrvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Außerdem entspricht in der oben beschriebenen Ausführungsform der stromabseitige NOx-Sensor 58 dem NOx-Sensor gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Weiterhin realisiert in der oben beschriebenen Ausführungsform die Ausführung der Verarbeitung der Schritte S209, S110 und S111 in dem Fluss der Fehlerdiagnose der 11, die von der ECU 10 durchgeführt wird, die Bestimmungseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Außerdem realisiert in der oben beschriebenen Ausführungsform die Ausführung der Verarbeitung der Schritte S105, S206, S207 und S208 in dem Fluss der Fehlerdiagnose der 11, die von der ECU 10 durchgeführt wird, die Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    4
    Ansaugpassage
    5
    Abgaspassage
    50
    Oxidationskatalysator
    51
    SCR-Filter
    51a
    SCR-Katalysator
    53
    Harnstofflösungshinzufügungsventil
    57
    stromaufseitiger NOx-Sensor
    58
    stromabseitiger NOx-Sensor
    19
    Differenzdrucksensor
    10
    ECU
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015-010589 A [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR an DPF (SCR/DPF) System”, SAE International Journal of Engines, August 2012, Band 5, Nr. 3, Seiten 958–974 [0004]

Claims (6)

  1. Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem zum Diagnostizieren, ob das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wobei das Abgasreinigungssystem ein SCR-Filter, das in einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und eine Ammoniakzufuhrvorrichtung, die dem SCR-Filter Ammoniak zuführt, enthält, wobei das SCR-Filter ein Filter und einen SCR-Katalysator, der an dem Filter angeordnet ist, enthält, wobei der SCR-Katalysator in der Lage ist, NOx in einem Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel zu reduzieren, und wobei das Filter eine Funktion zum Einfangen von Fremdteilchen in einem Abgas aufweist, wobei die Fehlerdiagnosevorrichtung aufweist: einen NOx-Sensor, der in der Abgaspassage stromab des SCR-Filters angeordnet ist; eine NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit, die ausgelegt ist, eine NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters unter Verwendung eines Messwertes des NOx-Sensors zu berechnen; eine Bestimmungseinheit, die ausgelegt ist, zu bestimmen, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wenn die NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Kriterienentfernungsrate ist; und eine Einstelleinheit, die ausgelegt ist, die Kriterienentfernungsrate einzustellen, wobei die Einstelleinheit den Wert der Kriterienentfernungsrate auf höher einstellt, wenn eine Differenzdruckänderungsrate zu einem Zeitpunkt einer Sensormessung niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, als wenn die Differenzdruckänderungsrate gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, wobei die Differenzdruckänderungsrate als eine Größe einer Erhöhung eines umgewandelten Differenzdruckwertes definiert ist, der durch Normalisieren des Differenzdruckes des Abgases über dem SCR-Filter mit der Abgasrate je Erhöhungseinheit einer Filter-PM-Abscheidungsmenge erhalten wird, die als Menge von Fremdteilchen definiert ist, die sich in dem SCR-Filter abgeschieden haben, und die auf der Grundlage eines Parameters geschätzt wird, der nicht der umgewandelte Differenzdruckwert ist, und wobei der Zeitpunkt der Sensormessung als Zeitpunkt definiert ist, zu dem der Messwert des NOx-Sensors, der bei der Berechnung der NOx-Entfernungsrate mittels der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit verwendet wird, erhalten wird.
  2. Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Änderung der Kriterienentfernungsrate, die von der Einstelleinheit eingestellt wird, in Bezug auf die Änderung der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich null ist.
  3. Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Einstelleinheit den Wert der Kriterienentfernungsrate auf größer einstellt, wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung hoch ist.
  4. Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem zum Diagnostizieren, ob das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wobei das Abgasreinigungssystem ein SCR-Filter, das in einer Abgaspassage einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, und eine Ammoniakzufuhrvorrichtung enthält, die dem SCR-Filter Ammoniak zuführt, wobei das SCR-Filter ein Filter und einen SCR-Katalysator enthält, der an dem Filter angeordnet ist, wobei der SCR-Katalysator in der Lage ist, NOx in einem Abgas unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel zu reduzieren, und wobei das Filter eine Funktion zum Einfangen von Fremdteilchen in dem Abgas aufweist, wobei die Fehlerdiagnosevorrichtung aufweist: einen NOx-Sensor, der in der Abgaspassage stromab des SCR-Filters angeordnet ist; eine NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit, die ausgelegt ist, eine NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters unter Verwendung eines Messwertes des NOx-Sensors zu berechnen; eine Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit, die ausgelegt ist, eine korrigierte Entfernungsrate durch Subtrahieren einer Verringerung, die auf der Grundlage einer Differenzdruckänderungsrate zu einem Zeitpunkt einer Sensormessung bestimmt wird, von der NOx-Entfernungsrate des SCR-Filters, die von der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, zu berechnen, wobei die Differenzdruckänderungsrate als eine Größe einer Erhöhung eines umgewandelten Differenzdruckwertes definiert ist, der durch Normalisieren des Differenzdruckes des Abgases über dem SCR-Filter mit der Abgasrate je Einheitserhöhung einer Filter-PM-Abscheidungsmenge erhalten wird, die als Menge an Fremdteilchen definiert ist, die sich in dem SCR-Filter abgeschieden haben, und die auf der Grundlage eines Parameters geschätzt wird, der nicht der umgewandelte Differenzdruckwert ist, und wobei der Zeitpunkt der Sensormessung als Zeitpunkt definiert ist, zu dem der Messwert des NOx-Sensors, der bei der Berechnung der NOx-Entfernungsrate mittels der NOx-Entfernungsratenberechnungseinheit verwendet wird, erhalten wird; und eine Bestimmungseinheit, die ausgelegt ist, zu bestimmen, dass das Abgasreinigungssystem fehlerhaft ist, wenn die korrigierte Entfernungsrate, die von der Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit berechnet wird, gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Kriterienentfernungsrate ist, die unter der Annahme bestimmt wird, dass sich keine Fremdteilchen in dem SCR-Filter abgeschieden haben, wobei die Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit die Verringerung in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, größer als in einem Fall macht, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
  5. Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem nach Anspruch 4, wobei in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Änderung der Verringerung bei der Berechnung der korrigierten Entfernungsrate mittels der Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit in Bezug auf die Änderung der Filter-PM-Abscheidungsmenge zu dem Zeitpunkt der Sensormessung gleich null ist.
  6. Fehlerdiagnosevorrichtung für ein Abgasreinigungssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei in dem Fall, in dem die Differenzdruckänderungsrate zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist, die Korrekturentfernungsratenberechnungseinheit die Verringerung größer macht, wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung niedrig ist, als wenn die Temperatur des SCR-Filters zu dem Zeitpunkt der Sensormessung hoch ist.
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