JP2009138624A - Abnormality detection device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine whether an NOx clean-up rate is lowered due to the degradation of an NOx selective reduction catalyst or due to the abnormality of urea water. <P>SOLUTION: When the NOx selective reduction catalyst 15 is degraded, the clean-up rate NR is increased according to the rise of a catalyst temperature TC as shown by a curve B1. When the supply amount or quality of the urea water is abnormal, the NOx clean-up rate NR is uniformly lowered as shown by a curve C. The NOx clean-up rate NR is detected by catalyst temperatures TC<SB>1</SB>, TC<SB>2</SB>, TC<SB>3</SB>. When the NOx clean-up rate NR is raised due to the rise of the catalyst temperature, the degradation of the catalyst occurs. When the clean-up rate is kept unchanged, the supply amount or quality of the urea water is considered to be abnormal. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の異常検出装置に関する。   The present invention relates to an abnormality detection device for an internal combustion engine.

機関排気通路内にNOx選択還元触媒を配置し、NOx選択還元触媒に尿素水を供給して尿素水から発生するアンモニアにより排気ガス中に含まれるNOxを選択的に還元するようにした内燃機関において、NOx選択還元触媒下流の機関排気通路内に尿素水から生成されるアンモニア等を検出可能なセンサを配置し、尿素水の供給量を変化させたときにセンサの出力信号の変化が予測される変化と異なるときには欠陥が存在すると判断するようにした内燃機関が公知である(例えば特許文献1を参照)。
特開2004−176719号公報
A NO x selective reduction catalyst is arranged in the engine exhaust passage, and urea water is supplied to the NO x selective reduction catalyst so that NO x contained in the exhaust gas is selectively reduced by ammonia generated from the urea water. In an internal combustion engine, a sensor capable of detecting ammonia or the like generated from urea water is disposed in the engine exhaust passage downstream of the NO x selective reduction catalyst, and the change in the output signal of the sensor when the supply amount of urea water is changed An internal combustion engine is known in which it is determined that a defect exists when the change is different from the expected change (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-176719 A

しかしながら尿素水の供給量又は質が正規の値からずれた場合でもセンサの出力信号の変化は予測された変化とは異なり、NOx選択還元触媒が劣化した場合でもセンサの出力信号は予測された変化とは異なるのでこのような方法では尿素水の供給量又は質が正規の値からずれたのか、或いはNOx選択還元触媒が劣化したのかを判断できないという問題がある。 However, even when the supply amount or quality of urea water deviates from the normal value, the change in the output signal of the sensor is different from the predicted change, and the output signal of the sensor is predicted even when the NO x selective reduction catalyst deteriorates. Since this is different from the change, there is a problem that such a method cannot judge whether the supply amount or quality of urea water deviates from the normal value or whether the NO x selective reduction catalyst has deteriorated.

上記問題を解決するために本発明によれば、機関排気通路内に配置されたNOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのか、或いはNOx選択還元触媒に供給される尿素水の量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのかを判断するようにした内燃機関の異常検出装置において、NOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたときにはNOx浄化率はNOx選択還元触媒の温度が上昇するにつれて上昇する変化パターンに沿って変化し、尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたときにはNOx浄化率はNOx選択還元触媒の温度が上昇しても上昇しない変化パターンに沿って変化し、NOx選択還元触媒の異なる複数の温度におけるNOx浄化率を検出してNOx浄化率がいずれの変化パターンに沿って変化しているかを判断し、それによりNOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたのかを判定するようにしている。 In order to solve the above problem, according to the present invention, the NO x selective reduction catalyst disposed in the engine exhaust passage deteriorates, so that the NO x emission amount exceeds a predetermined regulation value or NO x. In the internal combustion engine abnormality detection device for judging whether the amount or quality of urea water supplied to the selective reduction catalyst deviates from a normal value, the NO x emission amount exceeds a predetermined regulation value, the NO x purification rate when the NO x emissions exceeds the regulation value by the NO x selective reduction catalyst is degraded varies along the pattern of change increases as the temperature of the NO x selective reduction catalyst increases, the urea water supply amount or the nO x purification rate when the quality nO x emissions by deviating from the normal value exceeds the regulation value is variable along the pattern of change does not increase even if the temperature rise of the nO x selective reduction catalyst However, to determine the NO x purification rate by detecting the NO x purification rate varies at a plurality of temperatures of the NO x selective reduction catalyst is changed along any of the change pattern, thereby the NO x selective reduction catalyst is degraded Thus, it is determined whether the NO x emission amount exceeds the regulation value or whether the supply amount or quality of the urea water deviates from the normal value, and whether the NO x emission amount exceeds the regulation value.

NOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのかを確実に判断することができる。 NO x or selective reduction catalyst that exceeds the regulation value NO x emissions predetermined by deterioration, or NO x emissions predetermined by the supply amount or quality of aqueous urea is deviated from a normal value It is possible to reliably determine whether or not the limit value is exceeded.

図1に圧縮着火式内燃機関の全体図を示す。
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内に夫々燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口は吸入空気量検出器8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
FIG. 1 shows an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. Respectively. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 9 via the intake air amount detector 8. A throttle valve 10 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing through the intake duct 6 is disposed around the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water.

一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口は酸化触媒12の入口に連結される。酸化触媒12の下流には酸化触媒12に隣接して排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタ13が配置され、このパティキュレートフィルタ13の出口は排気管14を介してNOx選択還元触媒15の入口に連結される。このNOx選択還元触媒15の出口には酸化触媒16が連結される。 On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the inlet of the oxidation catalyst 12. Downstream of the oxidation catalyst 12, a particulate filter 13 for collecting particulate matter contained in the exhaust gas is disposed adjacent to the oxidation catalyst 12, and an outlet of the particulate filter 13 is disposed via the exhaust pipe 14. To the inlet of the NO x selective reduction catalyst 15. An oxidation catalyst 16 is connected to the outlet of the NO x selective reduction catalyst 15.

NOx選択還元触媒15上流の排気管14内には尿素水供給弁17が配置され、この尿素水供給弁17は供給管18、供給ポンプ19を介して尿素水タンク20に連結される。尿素水タンク20内に貯蔵されている尿素水は供給ポンプ19によって尿素水供給弁17から排気管14内に配置された分散板14aに向けて噴射され、尿素から発生したアンモニア((NH22CO+H2O→2NH3+CO2)によって排気ガス中に含まれるNOxがNOx選択還元触媒15において還元される。 The the NO x selective reduction catalyst 15 upstream of the exhaust pipe 14 is arranged urea water supply valve 17, the urea water supply valve 17 is connected to the supply pipe 18, the urea water tank 20 through a supply pump 19. The urea water stored in the urea water tank 20 is injected from the urea water supply valve 17 toward the dispersion plate 14a disposed in the exhaust pipe 14 by the supply pump 19, and ammonia generated from urea ((NH 2 )). 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 ), NO x contained in the exhaust gas is reduced in the NO x selective reduction catalyst 15.

排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路21を介して互いに連結され、EGR通路21内には電子制御式EGR制御弁22が配置される。また、EGR通路21周りにはEGR通路21内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置23が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置23内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管24を介してコモンレール25に連結され、このコモンレール25は電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ26を介して燃料タンク27に連結される。燃料タンク27内に貯蔵されている燃料は燃料ポンプ26によってコモンレール25内に供給され、コモンレール25内に供給された燃料は各燃料供給管24を介して燃料噴射弁3に供給される。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 21, and an electronically controlled EGR control valve 22 is disposed in the EGR passage 21. A cooling device 23 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 21 is disposed around the EGR passage 21. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 23, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 25 via a fuel supply pipe 24, and this common rail 25 is connected to a fuel tank 27 via an electronically controlled fuel pump 26 with variable discharge amount. The fuel stored in the fuel tank 27 is supplied into the common rail 25 by the fuel pump 26, and the fuel supplied into the common rail 25 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 24.

電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。NOx選択還元触媒15の下流側にはNOx選択還元触媒15の温度を検出するための温度センサ28が配置され、酸化触媒16の下流には排気ガス中のNOx濃度を検出するためのNOxセンサ29が配置される。これらの温度センサ28、NOxセンサ29および吸入空気量検出器8の出力信号は夫々対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。 The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. It comprises. The downstream side of the NO x selective reduction catalyst 15 is arranged a temperature sensor 28 for detecting the temperature of the NO x selective reduction catalyst 15, the downstream of the oxidation catalyst 16 for detecting the NO x concentration in the exhaust gas A NO x sensor 29 is arranged. Output signals of these temperature sensors 28, NO x sensor 29 and the intake air amount detector 8 via the AD converter 37 each corresponding input to the input port 35.

一方、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10の駆動用ステップモータ、尿素水供給弁17、供給ポンプ19、EGR制御弁22および燃料ポンプ26に接続される。   On the other hand, a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Is done. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 10, the urea water supply valve 17, the supply pump 19, the EGR control valve 22, and the fuel pump 26 through corresponding drive circuits 38. .

酸化触媒12は例えば白金のような貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒12は排気ガス中に含まれるNOをNO2に転換する作用と排気ガス中に含まれるHCを酸化させる作用をなす。即ち、NO2はNOよりも酸化性が強く、従ってNOがNO2に転換されるとパティキュレートフィルタ13上に捕獲された粒子状物質の酸化反応が促進され、またNOx選択還元触媒15でのアンモニアによる還元作用が促進される。一方、NOx選択還元触媒15にHCが吸着するとアンモニアの吸着量が減少するためにNOx浄化率が低下する。従って酸化触媒12によりHCを酸化することによってNOx浄化率が低下するのが阻止される。 The oxidation catalyst 12 carries a noble metal catalyst such as platinum, for example. The oxidation catalyst 12 functions to convert NO contained in the exhaust gas into NO 2 and oxidize HC contained in the exhaust gas. . That is, NO 2 is more oxidizable than NO. Therefore, when NO is converted to NO 2 , the oxidation reaction of the particulate matter captured on the particulate filter 13 is promoted, and the NO x selective reduction catalyst 15 The reduction action by ammonia is promoted. On the other hand, when HC is adsorbed on the NO x selective reduction catalyst 15, the amount of ammonia adsorbed decreases, so the NO x purification rate decreases. Thus the the NO x purification rate by oxidizing the HC by the oxidation catalyst 12 is reduced is prevented.

パティキュレートフィルタ13としては触媒を担持していないパティキュレートフィルタを用いることもできるし、例えば白金のような貴金属触媒を担持したパティキュレートフィルタを用いることもできる。また、NOx選択還元触媒15は低温で高いNOx浄化率を有するアンモニア吸着タイプのFeゼオライトから構成されている。酸化触媒16は例えば白金からなる貴金属触媒を担持しており、この酸化触媒16はNOx選択還元触媒15から漏出したアンモニアを酸化する作用をなす。 As the particulate filter 13, a particulate filter not supporting a catalyst can be used, or a particulate filter supporting a noble metal catalyst such as platinum can be used. The NO x selective reduction catalyst 15 is composed of an ammonia adsorption type Fe zeolite having a high NO x purification rate at a low temperature. The oxidation catalyst 16 carries a noble metal catalyst made of platinum, for example, and this oxidation catalyst 16 has an action of oxidizing ammonia leaked from the NO x selective reduction catalyst 15.

さて、図1に示される実施例ではNOx選択還元触媒15は200℃程度で活性化し、NOx選択還元触媒15が活性化した後は排気ガス中に含まれるNOxを還元するのに必要な量の尿素水が尿素水供給弁17から供給される。図2(A)はNOx選択還元触媒15が劣化しておらずしかも尿素水の供給量が排気ガス中のNOxを還元するのに必要な正規の値に維持されていると共に尿素水の質が予め定められている正規の質に維持されているときのNOx浄化率NRとNOx選択還元触媒15の温度TCとの関係を示している。 In the embodiment shown in FIG. 1, the NO x selective reduction catalyst 15 is activated at about 200 ° C., and after the NO x selective reduction catalyst 15 is activated, it is necessary for reducing NO x contained in the exhaust gas. An appropriate amount of urea water is supplied from the urea water supply valve 17. FIG. 2A shows that the NO x selective reduction catalyst 15 is not deteriorated, and the supply amount of urea water is maintained at a normal value necessary for reducing NO x in the exhaust gas, and the urea water is maintained. The graph shows the relationship between the NO x purification rate NR and the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 when the quality is maintained at a predetermined regular quality.

図2(A)からわかるようにNOx選択還元触媒15の温度TCが活性温度まで上昇するとNOx浄化率NRは急速にピーク値まで上昇し、NOx選択還元触媒15の温度TCが更に上昇するとNOx浄化率NRはピーク値に維持される。ところで触媒温度TCが比較的低いときには尿素水供給弁17から供給された尿素水はアンモニアの形で一旦NOx選択還元触媒15に吸着され、排気ガス中のNOxはNOx選択還元触媒15に吸着されたアンモニアと反応して還元せしめられる。 As can be seen from FIG. 2A, when the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 rises to the activation temperature, the NO x purification rate NR rapidly rises to the peak value, and the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 further rises. Then, the NO x purification rate NR is maintained at the peak value. Meanwhile when the catalyst temperature TC is relatively low, urea is supplied from the urea water supply valve 17 water once adsorbed on the NO x selective reduction catalyst 15 in the form of ammonia, NO x in the exhaust gas in the NO x selective reduction catalyst 15 It reacts with the adsorbed ammonia and is reduced.

一方、触媒温度TCが高くなるとアンモニアはNOx選択還元触媒15に吸着されなくなり、このとき排気ガス中のNOxは尿素水から生成されたアンモニアと気相で反応して還元せしめられるようになる。図2(B)はこのことを模式的に表わしている。即ち、図2(B)に示されるように触媒温度TCが高くなるにつれて吸着アンモニアによるNOxの還元反応の割合が減少し、NOxとアンモニアの気相反応の割合が増大する。 On the other hand, when the catalyst temperature TC increases, ammonia is no longer adsorbed by the NO x selective reduction catalyst 15, and at this time, NO x in the exhaust gas reacts with ammonia generated from urea water in the gas phase and is reduced. . FIG. 2B schematically represents this. That is, as shown in FIG. 2B, as the catalyst temperature TC increases, the rate of NO x reduction reaction by adsorbed ammonia decreases and the rate of gas phase reaction of NO x and ammonia increases.

ところで大気中に排出されるNOx排出量に対しては国又は地域毎に異なる排出基準が設定されている。この場合、予め定められたモードで車両が運転されたときのNOxの総排出量が通常NOx排出量の判断基準として用いられ、車両が予め定められた期間使用された後のNOx排出量が予め定められた基準量以下となるように排出基準が定められている。 By the way, different emission standards are set for each country or region with respect to the amount of NO x emitted into the atmosphere. In this case, used as a criterion of total emissions normally NO x emissions of the NO x when the vehicle is operated in a predetermined mode, NO x emissions after the vehicle, which is the period used predetermined Emission standards are set so that the amount is equal to or less than a predetermined reference amount.

更に、この排出基準に加えてNOx排出量が予め定められた規制値を越えてはならないという排出規制が設定されている。この規制値は国或いは地域によって異なるがNOx排出基準量の2倍或いは3倍等であり、NOx排出量がこの規制値を越えた場合には異常箇所を示す警告灯を点灯させることを義務付けている国もある。 Further, in addition to this emission standard, an emission regulation is set such that the NO x emission amount must not exceed a predetermined regulation value. The regulation value is twice or three times, etc. of different but NO x emission standard amount by country or region, when the NO x emissions exceed the restriction value that turns on the alarm lamp indicating an abnormality location Some countries require it.

本発明ではNOx排出量が異常に増大する原因としてNOx選択還元触媒15の劣化および尿素水の供給量又は質の変化を取り上げ、NOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのか、或いはNOx選択還元触媒15に供給される尿素水の量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのかを判断するようにしている。 Taken up changes in supply amount or quality degradation and the urea water of the NO x selective reduction catalyst 15 causes the NO x emissions will increase abnormally in the present invention, NO x emissions by the NO x selective reduction catalyst 15 is deteriorated beyond but what exceeds the regulation value set in advance, or the NO x regulation value NO x emissions predetermined amount or quality by deviates from a normal value of the urea water supplied to the selective reduction catalyst 15 I try to judge whether it was.

次にこのことについて図2(C)、図3(A),(B)を参照しつつ説明する。図2(C)、図3(A),(B)は規制値がNOx排出基準量の2倍である場合を例にとって示しており、これら図2(C)、図3(A),(B)において破線AはNOx排出量がNOx排出基準量となるときのNOx浄化率NRを示している。即ち、別の言い方をするとNOx浄化率NRが図2(C)、図3(A),(B)において破線Aで示すように触媒温度TCに対して変化する状態のときに車両が予め定められたモードで運転されたとするとこのときのNOx排出量はNOx排出基準量となる。なお、以下破線Aで示すNOx浄化率NRを基準NOx浄化率Aと称する。 Next, this will be described with reference to FIGS. 2C, 3A, and 3B. FIG. 2 (C), the FIG. 3 (A), (B) shows an example where the regulation value is two times of the NO x emission standards amount, these figures 2 (C), FIG. 3 (A), the broken line a shows the the NO x purification efficiency NR when the NO x emission amount becomes NO x emission standards amount in (B). That is, in other words, when the NO x purification rate NR changes with respect to the catalyst temperature TC as shown by the broken line A in FIGS. 2 (C), 3 (A) and 3 (B), If the engine is operated in a predetermined mode, the NO x emission amount at this time becomes the NO x emission reference amount. Hereinafter, the NO x purification rate NR indicated by the broken line A is referred to as a reference NO x purification rate A.

さて、図2(C)には、NOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量がNOx排出基準量の2倍である規制値に達したときのNOx浄化率NRが実線B1で示されており、NOx選択還元触媒15の触媒作用が完全に失なわれたときのNOx浄化率NRが実線B2で示されている。ここでNOx排出量がNOx排出基準量の2倍になったということは基準NOx浄化率Aの場合に比べてNOx浄化率が50パーセントに低下したことを意味しており、従って実線B1は基準NOx浄化率Aに対してNOx浄化率NRが50パーセントの場合を示していると言える。 Now, in FIG. 2 (C), NO x removal efficiency NR is solid when the NO x emissions by the NO x selective reduction catalyst 15 is deteriorated reaches the regulation value is two times of the NO x emission standards amount The NO x purification rate NR when the catalytic action of the NO x selective reduction catalyst 15 is completely lost is indicated by a solid line B2. Here, the fact that the NO x emission amount becomes twice the NO x emission reference amount means that the NO x purification rate has decreased to 50% compared to the case of the reference NO x purification rate A, and accordingly. It can be said that the solid line B1 shows the case where the NO x purification rate NR is 50% with respect to the reference NO x purification rate A.

ところでNOx選択還元触媒15へのアンモニアの吸着作用および吸着アンモニアによるNOxの還元作用は触媒の活性に支配される。従って図2(B)に示されるように吸着アンモニアによるNOxの還元作用が支配的となるとき、即ち触媒温度TCが比較的低いときにはNOx選択還元触媒15が劣化すると図2(C)において実線B1,B2で示されるようにNOx浄化率NRが大巾に低下する。 Meanwhile, the adsorption action of ammonia on the NO x selective reduction catalyst 15 and the reduction action of NO x by the adsorbed ammonia are governed by the activity of the catalyst. Thus when the reduction action of the NO x by the adsorbed ammonia as shown in FIG. 2 (B) is dominant, that is, the NO x selective reduction catalyst 15 when the catalyst temperature TC is relatively low is deteriorated in FIG 2 (C) As indicated by the solid lines B1 and B2, the NO x purification rate NR greatly decreases.

これに対し、NOxの還元作用が気相で行われるときにはNOxの還元作用は触媒の活性にほとんど支配されない。従って図2(B)に示されるように気相におけるNOxの還元作用が支配的となるとき、即ち触媒温度TCが比較的高いときにはNOx選択還元触媒15が劣化しても図2(C)において実線B1,B2で示されるようにNOx浄化率NRはさほど低下しない。 On the other hand, when the NO x reduction action is performed in the gas phase, the NO x reduction action is hardly governed by the activity of the catalyst. Therefore, as shown in FIG. 2B, when the NO x reduction action in the gas phase becomes dominant, that is, when the catalyst temperature TC is relatively high, even if the NO x selective reduction catalyst 15 deteriorates, FIG. ), The NO x purification rate NR does not decrease so much as indicated by the solid lines B1 and B2.

即ち、実線B1に示されるようにNOx選択還元触媒15が劣化してNOx浄化率が50パーセント低下したときにはNOx浄化率NRは触媒温度TCが上昇するにつれて高くなり、450°以上ではNOx浄化率NRは基準NOx浄化率Aに近接する。一方、実線B2に示されるようにNOx選択還元触媒15の触媒作用が完全に失なわれたときでもNOx浄化率NRは触媒温度TCが上昇するにつれて高くなり、500℃以上ではNOx浄化率NRが50パーセント以上となる。 That, the NO x purification efficiency NR when the NO x selective reduction catalyst 15 deteriorates the NO x purification rate decreased 50% as shown in the solid line B1 becomes higher as the catalyst temperature TC is increased, NO at 450 ° or higher The x purification rate NR is close to the reference NO x purification rate A. On the other hand, NO x removal efficiency NR even when the catalysis of the NO x selective reduction catalyst 15 is completely lost as shown in solid line B2 becomes higher as the catalyst temperature TC is increased, NO x purification at 500 ° C. or higher The rate NR is 50% or more.

次に尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx浄化率NRが低下する場合について説明する。尿素水の供給量は機関の運転状態に応じて予め定められているが例えば尿素水供給弁17のノズル口の目詰りにより供給量が予め定められている正規の値に対して減少するとNOx浄化率が低下する。また、正規の尿素水ではなく品質の粗悪なアンモニア濃度の低い尿素水が使用されたり、或いは尿素水タンク20内に他の液体、例えば水が加えられたりするとNOx浄化率が低下する。 Next, a description will be given of a case where the NO x purification rate NR decreases due to the supply amount or quality of urea water deviating from a normal value. The supply amount of urea water is predetermined according to the operating state of the engine. For example, when the supply amount decreases with respect to a predetermined normal value due to clogging of the nozzle port of the urea water supply valve 17, NO x is obtained. The purification rate decreases. It can also be used low urea water of poor ammonia concentration of quality rather than the normal of the urea water, or other liquid to the urea water tank 20, for example, water or added the NO x purification rate decreases.

図3(A)には、尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量がNOx排出基準量の2倍である規制値に達したときのNOx浄化率NRが実線Cで示されている。前述したようにNOx排出量がNOx排出基準量の2倍になったということは基準NOx浄化率Aの場合に比べてNOx浄化率が50パーセントに低下したことを意味しており、従って実線Cは基準NOx浄化率Aに対してNOx浄化率NRが50パーセントの場合を示していると言える。 Figure 3 (A) is, NO x removal efficiency NR when the supply amount or quality of aqueous urea NO x emissions by deviating from the normal value has reached the regulated value which is twice of the NO x emission standards amount Is shown by the solid line C. The NO x purification rate in comparison with the case NO x emissions as described above is based the NO x purification rate A is that doubled of the NO x emission standards amount it is indicative that fell to 50% Therefore, it can be said that the solid line C shows the case where the NO x purification rate NR is 50% with respect to the reference NO x purification rate A.

尿素水供給弁17のノズル口の目詰りや尿素水の濃度低下が生ずると尿素水の供給量にかかわらずにNOxの還元に必要なアンモニア量が一定の割合で一律に低下し、従って図3において実線Cに示されるようにNOx浄化率NRは基準NOx浄化率Aに対して触媒温度TCにかかわらずに一定の割合で一律に低下することになる。 Ammonia amount required for the reduction of the NO x regardless of the clogging and the supply amount of urea water when the concentration decrease is caused in the urea water nozzle opening of the urea water supply valve 17 is reduced uniformly at a constant rate, thus drawing 3, the NO x purification rate NR uniformly decreases at a constant rate with respect to the reference NO x purification rate A regardless of the catalyst temperature TC.

図2(C)と図3(A)とを比較するとわかるようにNOx選択還元触媒15が劣化したときと、尿素水の供給量又は質に異常が生じたときとでは触媒温度TCに対するNOx浄化率NRの変化パターンが異なる。従ってこのNOx浄化率NRの変化パターンの差異を利用することによってNOx選択還元触媒15が劣化したのか、或いは尿素水の供給量又は質に異常が生じたのかを判断できることになる。 As can be seen by comparing FIG. 2 (C) and FIG. 3 (A), when the NO x selective reduction catalyst 15 deteriorates and when an abnormality occurs in the supply amount or quality of urea water, the NO with respect to the catalyst temperature TC. x Change pattern of purification rate NR is different. Therefore, it is possible to determine whether the NO x selective reduction catalyst 15 has deteriorated or whether the supply amount or quality of the urea water has become abnormal by using the difference in the change pattern of the NO x purification rate NR.

そこで本発明ではこのNOx浄化率NRの変化パターンの差異を利用して、NOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのか、或いはNOx選択還元触媒15に供給される尿素水の量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのかを判断するようにしている。次にこのことについて図2(C)および図3(A)を統合した図3(B)を参照しつつ説明する。 Therefore, in the present invention, the difference in the change pattern of the NO x purification rate NR is utilized to determine whether the NO x selective reduction catalyst 15 has deteriorated and the NO x emission amount has exceeded a predetermined regulation value, or NO x. selective reduction amount or quality of aqueous urea supplied to the catalyst 15 so that it is determined whether exceeds a regulation value NO x emissions predetermined by deviating from a normal value. Next, this will be described with reference to FIG. 3B in which FIG. 2C and FIG. 3A are integrated.

図3(B)は代表的な例として、NOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx浄化率NRが基準NOx浄化率Aに対して50パーセント以上低下したか否か、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx浄化率NRが基準NOx浄化率Aに対して50パーセント以上低下したか否かを判断するようにした場合を示している。 FIG. 3B shows, as a representative example, whether the NO x purification rate NR has decreased by 50% or more with respect to the reference NO x purification rate A due to deterioration of the NO x selective reduction catalyst 15, or urea water. supply amount or quality indicates a case where the determination as to whether or not the NO x purification efficiency NR is decreased by more than 50 percent with respect to the reference the NO x purification rate a by deviating from a normal value of.

なお、図3(B)に基づいてこのような判断をする場合、NOx選択還元触媒15が少し劣化し、尿素水の供給量又は質が多少異常になることは別として、50パーセント以上のNOx浄化率の低下をもたらすようなNOx選択還元触媒15の劣化および50パーセント以上のNOx浄化率の低下をもたらすような尿素水の供給量又は質の異常は同時に発生しないことを前提としている。 In addition, when making such a determination based on FIG. 3B, the NO x selective reduction catalyst 15 is slightly deteriorated and the supply amount or quality of the urea water becomes somewhat abnormal, and more than 50%. assuming that no generated nO x supply amount of urea water that leads to a reduction of degradation and more than 50 percent of the nO x purification rate of the nO x selective reduction catalyst 15 that result in lowering of the purification rate or quality abnormalities simultaneously Yes.

まず初めにNOx選択還元触媒15が劣化することによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じる場合について説明すると、この場合には図3(B)に示されるように各触媒温度TCにおけるNOx浄化率NRは曲線B1と曲線B2との間となる。即ち、図3(B)から推測しうるようにNOx選択還元触媒15が劣化することによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じる場合にはNOx浄化率が何パーセント低下しようともNOx浄化率NRはNOx選択還元触媒15の温度TCが上昇するにつれて上昇する変化パターンに沿って変化する。 When the first, the NO x selective reduction catalyst 15 will be described in which the reduction of the NO x purification rate of 50 percent or more by deterioration occurs, at each catalyst temperature TC as is shown in FIG. 3 (B) in this case The NO x purification rate NR is between the curve B1 and the curve B2. That is, as can be inferred from FIG. 3B, when the NO x selective reduction catalyst 15 deteriorates and the NO x purification rate decreases by 50% or more, no matter how many percent the NO x purification rate is reduced, NO The x purification rate NR changes along a change pattern that increases as the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 increases.

これに対し、尿素水の供給量又は質が異常になることによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じる場合には各触媒温度TCにおけるNOx浄化率NRは曲線C以下となる。この場合には図3(B)から推測しうるようにNOx浄化率が何パーセント低下しようともNOx浄化率はNOx選択還元触媒15の温度TCが上昇しても上昇しない変化パターンに沿って変化する。もう少し具体的に言うとNOx浄化率NRはNOx選択還元触媒15が活性化していればNOx選択還元触媒15の温度TCにかかわらずにほぼ一定となる。 In contrast, the NO x purification efficiency NR at each catalyst temperature TC if reduction of the NO x purification rate of 50 percent or more by supply amount or quality of aqueous urea solution becomes abnormal occurs is as follows curve C. Figure 3 (B) No matter the NO x purification rate to decrease percentage as may be inferred from the NO x purification rate in this case is along the pattern of change temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 does not rise even increased Change. More specifically, if the NO x selective reduction catalyst 15 is activated, the NO x purification rate NR becomes substantially constant regardless of the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15.

従ってNOx浄化率NRが触媒温度TCの上昇に伴ないどのような変化パターンに沿って変化しているかが把握できればNOx選択還元触媒15が劣化することによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じたのか、或いは尿素水の供給量又は質が異常になることによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じたのかを判別できることになる。 Thus the NO x purification efficiency NR is accompanied not any change if grasped or varies along the pattern the NO x selective reduction the NO x purification rate of 50 percent or more by catalyst 15 is deteriorated to an increase in the catalyst temperature TC whether drop occurs, or by the supply amount or quality of aqueous urea solution becomes abnormal becomes possible to determine whether the resulting reduction of the NO x purification rate of 50 percent or greater.

この場合、異なる複数の触媒温度TCにおいてNOx浄化率NRを検出すればNOx選択還元触媒15が劣化したときの変化パターンに沿ってNOx浄化率NRが変化しているのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれたときの変化パターンに沿ってNOx浄化率NRが変化しているのかがわかる。そこで本発明ではNOx選択還元触媒15の異なる複数の温度におけるNOx浄化率NRを検出し、これらのNOx浄化率NRからNOx選択還元触媒15が劣化することによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じているのか、或いは尿素水の供給量又は質が異常になることによって50パーセント以上のNOx浄化率の低下が生じているのかを判別するようにしている。 In this case, how different catalyst temperature the NO x selective reduction catalyst 15 by detecting the the NO x purification rate NR in TC along the changing pattern when degraded the NO x purification efficiency NR is changed, or aqueous urea It can be seen whether the NO x purification rate NR changes along the change pattern when the supply amount or quality of the gas deviates from the normal value. Therefore, in the present invention, the NO x purification rate NR at a plurality of different temperatures of the NO x selective reduction catalyst 15 is detected, and the NO x selective reduction catalyst 15 is deteriorated from these NO x purification rates NR, whereby 50% or more of the NO x is reduced. It is determined whether a reduction in the purification rate has occurred, or whether a reduction in the NO x purification rate of 50% or more has occurred due to an abnormal supply amount or quality of urea water.

以上の説明からわかるように一般的に表現すると、NOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたときにはNOx浄化率NRはNOx選択還元触媒15の温度TCが上昇するにつれて上昇する変化パターンに沿って変化し、尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたときにはNOx浄化率NRはNOx選択還元触媒15の温度TCが上昇しても上昇しない変化パターンに沿って変化する。 Generally speaking, as can be understood from the above explanation, when the NO x emission amount exceeds the regulation value due to deterioration of the NO x selective reduction catalyst 15, the NO x purification rate NR is the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15. There vary along the pattern of change increases as increases, NO x removal efficiency NR when the supply amount or quality of aqueous urea NO x emissions by deviating from the normal value exceeds the regulation value is the NO x selective reduction Even if the temperature TC of the catalyst 15 rises, it changes along a change pattern that does not rise.

従って本発明では、NOx選択還元触媒15の異なる複数の温度TCにおけるNOx浄化率NRを検出してNOx浄化率NRがいずれの変化パターンに沿って変化しているかを判断し、それによりNOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたのかを判定するようにしている。 Therefore, in the present invention, the NO x purification rate NR at a plurality of different temperatures TC of the NO x selective reduction catalyst 15 is detected to determine along which change pattern the NO x purification rate NR changes, thereby or NO x emissions by the NO x selective reduction catalyst 15 is deteriorated that exceeds the regulation value, or whether the supply amount or quality of aqueous urea NO x emissions by deviating from the normal value exceeds the regulation value Is determined.

次にNOx浄化率NRの変化パターンの把握のしかたについて図3(B)を参照しつつ説明する。
前述したようにNOx排出量の排出基準としてNOx排出基準量が設定されており、本発明による実施例ではNOx排出量がこのNOx排出基準量であるときの基準NOx浄化率AがNOx選択還元触媒15の温度TCの関数として予めROM32内に記憶されている。
Next, how to grasp the change pattern of the NO x purification rate NR will be described with reference to FIG.
NO x emission standards amount as emission standards of the NO x emissions as described above is set, the reference time in this embodiment of the present invention NO x emissions is the NO x emission standard amount the NO x purification rate A Is stored in advance in the ROM 32 as a function of the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15.

本発明ではNOx浄化率NRの変化パターンを把握するために、異なる複数の温度において検出されたNOx浄化率NRから各温度における基準NOx浄化率Aに対するNOx浄化率NRの低下割合が求められ、これらNOx浄化率NRの低下割合の変化からNOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたのかを判定するようにしている。 To understand the change pattern of the NO x purification rate NR in the present invention, reduction ratio of the NO x removal efficiency NR from the NO x purification rate NR detected in a plurality of different temperatures to the reference the NO x purification rate A at each temperature sought, whether NO x emissions by the NO x selective reduction catalyst 15 from the change in the reduction ratio of the NO x purification efficiency NR is degraded exceeds the regulation value, or the supply amount or quality of the normal value of the urea water By deviating from the above, it is determined whether the NO x emission amount exceeds the regulation value.

図3(B)にはNOx浄化率NRが触媒温度TCに対し曲線B1で示されるように変化する場合の異なる複数の触媒温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの低下割合ΔNR1,ΔNR2,ΔNR3が示されている。なお、図3(B)に示される例では異なる三つの触媒温度TC1,TC2,TC3においてNOx浄化率NRを検出するようにしているが四つ以上の触媒温度TCにおいてNOx浄化率NRを検出するようにしてもよいし、場合によって二つの触媒温度TCのみにおいてNOx浄化率NRを検出するようにしてもよい。 Figure 3 reduction of the NO x removal efficiency NR at different catalyst temperature TC 1, TC 2, TC 3 of vary as the NO x purification efficiency NR is indicated by the curve B1 with respect to the catalyst temperature TC in (B) The ratios ΔNR 1 , ΔNR 2 , ΔNR 3 are shown. Incidentally, the NO x purification at three different catalyst temperature TC 1, TC 2, the TC 3 is to detect the the NO x purification rate NR has four or more of the catalyst temperature TC in the example shown in FIG. 3 (B) The rate NR may be detected. In some cases, the NO x purification rate NR may be detected only at the two catalyst temperatures TC.

このようなNOx浄化率NRの低下割合ΔNRを用いると図3(B)から、異なる複数の温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが温度TCが高くなるほど減少しかつNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが予め定められた割合以上であるときにはNOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたと判断でき、異なる複数の温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが温度TCにかかわらずにほぼ一定でありかつNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが予め定められた割合以上であるときには尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたと判断できることがわかる。 From With the decrease rate ΔNR such the NO x purification rate NR FIG. 3 (B), the higher the reduction ratio ΔNR of the NO x removal efficiency NR at different temperatures TC 1, TC 2, TC 3 temperature TC is higher When the decrease rate ΔNR of the NO x purification rate NR is equal to or greater than a predetermined rate, it can be determined that the NO x selective reduction catalyst 15 has deteriorated and the NO x emission amount has exceeded the regulation value, and a plurality of different temperatures When the decrease rate ΔNR of the NO x purification rate NR in TC 1 , TC 2 , and TC 3 is substantially constant regardless of the temperature TC, and the decrease rate ΔNR of the NO x purification rate NR is equal to or greater than a predetermined rate, urea It can be seen that the NO x emission amount can be judged to have exceeded the regulation value when the water supply amount or quality deviates from the normal value.

なお、本発明による実施例では上述した如くNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが予め定められた割合以上であるか否かを判断する際には、異なる複数の温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの低下割合ΔNRの平均値が予め定められた割合以上であるか否かが判断される。 In the embodiment according to the present invention, as described above, when determining whether or not the decrease rate ΔNR of the NO x purification rate NR is equal to or higher than a predetermined rate, a plurality of different temperatures TC 1 , TC 2 , TC It is determined whether or not the average value of the reduction rate ΔNR of the NO x purification rate NR in 3 is equal to or greater than a predetermined rate.

また、図3(B)において曲線B2で示されるNOx浄化率NRの変化パターンをも確実に捕らえることができるように本発明による実施例では、異なる複数の温度TC1,TC2,TC3は、NOx選択還元触媒15の触媒作用が完全に失なわれたときにNOx選択還元触媒15の温度上昇に伴ないNOx浄化率NRの上昇するNOx選択還元触媒15の温度領域内に設定されている。 In addition, in the embodiment according to the present invention, a plurality of different temperatures TC 1 , TC 2 , TC 3 can be captured so that the change pattern of the NO x purification rate NR indicated by the curve B2 in FIG. Is within the temperature range of the NO x selective reduction catalyst 15 where the NO x purification rate NR increases as the temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 rises when the catalytic action of the NO x selective reduction catalyst 15 is completely lost. Is set to

なお、各触媒温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの検出は触媒温度TCが運転状態の変化により各温度TC1,TC2,TC3になるのを待って行われる。しかしながら触媒温度TCがこれら全ての温度TC1,TC2,TC3まで上昇しない場合もあり、この場合には全ての温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率を検出できないことになる。 The detection of the NO x purification rate NR at each catalyst temperature TC 1 , TC 2 , TC 3 is performed after the catalyst temperature TC becomes each temperature TC 1 , TC 2 , TC 3 due to a change in the operating state. However, the catalyst temperature TC may not rise to all these temperatures TC 1 , TC 2 , TC 3, and in this case, the NO x purification rate at all the temperatures TC 1 , TC 2 , TC 3 cannot be detected. .

そこで本発明による実施例ではNOx選択還元触媒15の温度TCが予め定められた期間中に異なる複数の温度TC1,TC2,TC3の全ての温度を越えなかったときには異なる複数の温度TC1,TC2,TC3のうちの最大の温度TC3を越えるまでNOx選択還元触媒15が昇温せしめられる。 Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the temperature TC of the NO x selective reduction catalyst 15 does not exceed all of the different temperatures TC 1 , TC 2 , TC 3 during a predetermined period, the different temperatures TC. The temperature of the NO x selective reduction catalyst 15 is raised until the maximum temperature TC 3 out of 1 , TC 2 and TC 3 is exceeded.

また、本発明による実施例ではNOx選択還元触媒15によるNOx浄化率NRを検出する必要がある。そのために機関から単位時間当り排出されるNOx量NOXAが要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図4に示すマップの形で予めROM32内に記憶されている。また、NOxセンサ29により検出されたNOx濃度と排気ガス量、即ち吸入空気量とからNOx選択還元触媒15からの単位時間当りの排出NOx量が求まる。従って図4に示されるNOx量NOXAとNOxセンサ29の検出値からNOx浄化率NRが求まることになる。 In the embodiment according to the present invention, it is necessary to detect the NO x purification rate NR by the NO x selective reduction catalyst 15. Is stored in advance in the ROM32 in the form of a map shown in FIG. 4 the amount of NO x NOXA exhausted per unit time from the engine in order as a function of the required torque TQ and engine speed N. Further, NO x concentration and the exhaust gas amount detected by the NO x sensor 29, i.e., the discharge amount of NO x per unit time from the NO x selective reduction catalyst 15 from the intake air amount is obtained. Will therefore the NO x purification efficiency NR is obtained from the detection value of the NO x amount NOXA and NO x sensor 29 shown in FIG.

次に図5および図6を参照しつつ異常検出ルーチンについて説明する。なお、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図5を参照するとまず初めにステップ50において例えば車両が運転される毎に一回行われる異常検出が完了したことを示している完了フラグがセットされているか否かが判別される。完了フラグがセットされているときには処理サイクルを完了し、完了フラグがセットされていないときにはステップ51に進む。
Next, the abnormality detection routine will be described with reference to FIGS. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 5, first, at step 50, for example, it is determined whether or not a completion flag indicating that abnormality detection performed once is completed is set every time the vehicle is driven. When the completion flag is set, the processing cycle is completed, and when the completion flag is not set, the process proceeds to step 51.

ステップ51ではΣMに一定時間ΔMが加算され、従ってΣMは機関の運転が開始されてからの経過時間を表わしている。なお、この場合、ΔMとしては一定時間の代りに吸入空気量、燃料噴射量或いは車速を用いることもできる。次いでステップ52では経過時間ΣMが予め定められた時間MXを越えたか否かが判別される。ΣM≦MXのときにはステップ56にジャンプする。   In step 51, a certain time ΔM is added to ΣM, and therefore ΣM represents an elapsed time from the start of engine operation. In this case, as ΔM, the intake air amount, the fuel injection amount, or the vehicle speed can be used instead of a fixed time. Next, at step 52, it is judged if the elapsed time ΣM has exceeded a predetermined time MX. When ΣM ≦ MX, the routine jumps to step 56.

これに対し、触媒温度TCがTC1,TC2,TC3の全ての温度まで上昇せず、ステップ52においてΣM>MXになったと判断されたときにはステップ53に進んでNOx選択還元触媒15の昇温作用が行われる。この昇温作用は例えば燃料噴射時期を遅らせて排気ガス温を上昇させることにより、或いは酸化触媒12の上流に追加の燃料を添加してこの燃料による酸化反応熱を発生させることにより行われる。昇温作用が開始された後、ステップ54においてTC>TC3になったと判断されたときにはステップ55に進んで昇温作用が停止される。 On the other hand, when it is determined that the catalyst temperature TC does not rise to all the temperatures TC 1 , TC 2 , and TC 3 and ΣM> MX is satisfied in step 52, the process proceeds to step 53 and the NO x selective reduction catalyst 15. A temperature raising action is performed. This temperature raising action is performed, for example, by delaying the fuel injection timing to raise the exhaust gas temperature, or by adding additional fuel upstream of the oxidation catalyst 12 to generate oxidation reaction heat by this fuel. After the temperature raising action is started, when it is determined in step 54 that TC> TC 3 , the routine proceeds to step 55 where the temperature raising action is stopped.

ステップ56では触媒温度TCが図3(B)に示される温度TC1になったか否かが判別される。触媒温度TCがTC1でないときにはステップ59に進む。これに対し、触媒温度TCがTC1になったときにはステップ57に進んで図4に示されるマップおよびNOxセンサ29の出力信号からNOx浄化率NRが算出される。次いでステップ58ではNOx浄化率NRの低下割合ΔNR1(=(基準NOx浄化率A−NOx浄化率NR)/基準NOx浄化率A)が算出され、次いでステップ59に進む。 In step 56, it is determined whether or not the catalyst temperature TC has reached the temperature TC 1 shown in FIG. When the catalyst temperature TC is not TC 1 , the routine proceeds to step 59. In contrast, the catalyst temperature TC is the NO x purification rate NR from the output signal of the maps and NO x sensor 29 shown in FIG. 4 proceeds to step 57 when it is TC 1 is calculated. Next, at step 58 the NO x purification rate decrease rate .DELTA.NR 1 of NR (= (reference the NO x purification rate A-the NO x purification rate NR) / reference the NO x purification rate A) is calculated, then the routine proceeds to step 59.

ステップ59では触媒温度TCが図3(B)に示される温度TC2になったか否かが判別される。触媒温度TCがTC2でないときにはステップ62に進む。これに対し、触媒温度TCがTC2になったときにはステップ60に進んで図4に示されるマップおよびNOxセンサ29の出力信号からNOx浄化率NRが算出される。次いでステップ61ではNOx浄化率NRの低下割合ΔNR2が算出され、次いでステップ62に進む。 Catalyst temperature TC at step 59 whether it is the temperature TC 2 shown in FIG. 3 (B) is determined. When the catalyst temperature TC is not TC 2 , the routine proceeds to step 62. In contrast, when the catalyst temperature TC reaches TC 2 , the routine proceeds to step 60 where the NO x purification rate NR is calculated from the map shown in FIG. 4 and the output signal of the NO x sensor 29. Next, at step 61, the reduction rate ΔNR 2 of the NO x purification rate NR is calculated, and then the routine proceeds to step 62.

ステップ62では触媒温度TCが図3(B)に示される温度TC3になったか否かが判別される。触媒温度TCがTC3でないときには処理サイクルを完了する。これに対し、触媒温度TCがTC3になったときにはステップ63に進んで図4に示されるマップおよびNOxセンサ29の出力信号からNOx浄化率NRが算出される。次いでステップ64ではNOx浄化率NRの低下割合ΔNR3が算出され、次いでステップ65に進む。 In step 62, it is determined whether or not the catalyst temperature TC has reached the temperature TC 3 shown in FIG. When the catalyst temperature TC is not TC 3 , the processing cycle is completed. In contrast, when the catalyst temperature TC reaches TC 3 , the routine proceeds to step 63, where the NO x purification rate NR is calculated from the map shown in FIG. 4 and the output signal of the NO x sensor 29. Next, at step 64, the reduction rate ΔNR 3 of the NO x purification rate NR is calculated, and then the routine proceeds to step 65.

ステップ65ではNOx選択還元触媒15が劣化したときの変化パターンに沿ってNOx浄化率NRが変化しているか否かが判別される。即ち、ステップ65ではまず初めにNOx浄化率NRの低下割合ΔNR2がNOx浄化率NRの低下割合ΔNR1から一定値αを減算した値(ΔNR1−α)よりも小さいか否か、即ち触媒温度TCがTC1からTC2に上昇したときにNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが減少したか否かが判別される。ΔNR2≧ΔNR1−αのときにはステップ70に進む。これに対し、ΔNR2<ΔNR1−αのときには、即ち触媒温度TCがTC1からTC2に上昇したときにNOx浄化率NRが上昇したときにはステップ66に進む。 In step 65, it is determined whether or not the NO x purification rate NR changes along the change pattern when the NO x selective reduction catalyst 15 deteriorates. That is, either smaller or not than the value decrease rate .DELTA.NR 2 in step 65 the first, the NO x purification efficiency NR is obtained by subtracting a predetermined value α from the reduction ratio .DELTA.NR 1 of the NO x removal efficiency NR (.DELTA.NR 1-.alpha.), That is, it is determined whether or not the decrease rate ΔNR of the NO x purification rate NR has decreased when the catalyst temperature TC has increased from TC 1 to TC 2 . When ΔNR 2 ≧ ΔNR 1 −α, the routine proceeds to step 70. In contrast, when ΔNR 2 <ΔNR 1 −α, that is, when the NO x purification rate NR increases when the catalyst temperature TC increases from TC 1 to TC 2 , the routine proceeds to step 66.

ステップ66ではNOx浄化率NRの低下割合ΔNR3がNOx浄化率NRの低下割合ΔNR2から一定値βを減算した値(ΔNR2−β)よりも小さいか否か、即ち触媒温度TCがTC2からTC3に上昇したときにNOx浄化率NRの低下割合ΔNRが減少したか否かが判別される。ΔNR2≧ΔNR2−βのときにはステップ70に進む。これに対し、ΔNR2<ΔNR2−βのときには、即ち触媒温度TCがTC2からTC3に上昇したときにNOx浄化率NRが上昇したときにはステップ67に進む。 The NO x purification rate decrease rate .DELTA.NR 3 of NR in step 66 is obtained by subtracting a predetermined value β from reduction ratio .DELTA.NR 2 of the NO x removal efficiency NR value (.DELTA.NR 2-beta) less whether than, i.e. the catalyst temperature TC is It is determined whether or not the decrease rate ΔNR of the NO x purification rate NR has decreased when it has increased from TC 2 to TC 3 . When ΔNR 2 ≧ ΔNR 2 −β, the routine proceeds to step 70. On the other hand, when ΔNR 2 <ΔNR 2 −β, that is, when the NO x purification rate NR increases when the catalyst temperature TC increases from TC 2 to TC 3 , the routine proceeds to step 67.

ステップ67では各触媒温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの低下割合ΔNR1,ΔNR2,ΔNR3の平均値が算出される。次いでステップ68ではNOx浄化率NRの低下割合の平均値が予め定められた割合X1よりも大きいか否かが判別される。低下割合の平均値がX1よりも小さいときにはステップ70に進む。これに対し、低下割合の平均値がX1よりも大きいときにはステップ69に進んでNOx選択還元触媒15が劣化することによってNOx排出量が規制値を越えたことを示す警報が発せられる。次いでステップ75に進んで完了フラグがセットされる。 In step 67, the average values of the reduction ratios ΔNR 1 , ΔNR 2 , ΔNR 3 of the NO x purification rate NR at the catalyst temperatures TC 1 , TC 2 , TC 3 are calculated. Then whether or not the average value of the reduction ratio of the step 68 NO x removal efficiency NR is greater than the ratio X 1 defined in advance is determined. When the average value of the decrease rate is smaller than X 1 , the process proceeds to step 70. In contrast, when the average value of the reduction ratio is greater than X 1 NO x emission is emitted an alarm indicating that exceeds the regulation value by the NO x selective reduction catalyst 15 proceeds to step 69 is deteriorated. Next, the routine proceeds to step 75, where the completion flag is set.

一方、ステップ70では尿素水が異常になったときの変化パターンに沿ってNOx浄化率NRが変化しているか否かが判別される。即ち、ステップ70ではまず初めにNOx浄化率NRの低下割合ΔNR2がNOx浄化率NRの低下割合ΔNR1とほぼ等しいか否か、例えばdを極めて小さな値とするとΔNR1−d<ΔNR2<ΔNR1+dが成立しているか否かが判別される。ΔNR2がΔNR1とほぼ等しくないときにはステップ75にジャンプし、完了フラグがセットされる。これに対しΔNR2がΔNR1とほぼ等しいときには、即ち触媒温度TCがTC1からTC2に上昇したときにNOx浄化率NRがほとんど変化しなかったときにはステップ71に進む。 On the other hand, at step 70, it is determined whether or not the NO x purification rate NR changes along the change pattern when the urea water becomes abnormal. That is, approximately equal or not reduction ratio .DELTA.NR 2 steps 70 in First the NO x purification efficiency NR is a reduction ratio .DELTA.NR 1 of the NO x purification rate NR, for example, an extremely small value d ΔNR 1 -d <ΔNR It is determined whether or not 2 <ΔNR 1 + d is satisfied. When ΔNR 2 is not substantially equal to ΔNR 1 , the process jumps to step 75 and the completion flag is set. On the other hand, when ΔNR 2 is substantially equal to ΔNR 1 , that is, when the NO x purification rate NR hardly changes when the catalyst temperature TC rises from TC 1 to TC 2 , the routine proceeds to step 71.

ステップ71ではNOx浄化率NRの低下割合ΔNR3がNOx浄化率NRの低下割合ΔNR2とほぼ等しいか否か、例えばdを極めて小さな値とするとΔNR2−d<ΔNR3<ΔNR2+dが成立しているか否かが判別される。ΔNR3がΔNR2とほぼ等しくないときにはステップ75にジャンプし、完了フラグがセットされる。これに対しΔNR3がΔNR2とほぼ等しいときには、即ち触媒温度TCがTC2からTC3に上昇したときにNOx浄化率NRがほとんど変化しなかったときにはステップ72に進む。 Step 71 In the NO x purification rate decrease rate .DELTA.NR 3 of NR whether substantially equal to the reduction ratio .DELTA.NR 2 of the NO x purification rate NR, for example, an extremely small value of d ΔNR 2 -d <ΔNR 3 < ΔNR 2 + d Whether or not is established is determined. When ΔNR 3 is not substantially equal to ΔNR 2 , the process jumps to step 75 and the completion flag is set. On the other hand, when ΔNR 3 is substantially equal to ΔNR 2 , that is, when the catalyst temperature TC rises from TC 2 to TC 3 and the NO x purification rate NR hardly changes, the routine proceeds to step 72.

ステップ72では各触媒温度TC1,TC2,TC3におけるNOx浄化率NRの低下割合ΔNR1,ΔNR2,ΔNR3の平均値が算出される。次いでステップ73ではNOx浄化率NRの低下割合の平均値が予め定められた割合X2よりも大きいか否かが判別される。低下割合の平均値がX2よりも小さいときにはステップ75に進んで完了フラグがセットされる。これに対し、低下割合の平均値がX2よりも大きいときにはステップ74に進んで尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が規制値を越えたことを示す警報が発せられる。次いでステップ75において完了フラグがセットされる。 In step 72, average values of the reduction ratios ΔNR 1 , ΔNR 2 and ΔNR 3 of the NO x purification rate NR at the catalyst temperatures TC 1 , TC 2 and TC 3 are calculated. Then whether or not the average value of the reduction ratio of the NO x removal efficiency NR at step 73 is greater than the ratio X 2 defined in advance is determined. Completion flag is set the routine proceeds to step 75 when the average value of the reduction ratio is less than X 2. Alarm hand, indicating that the NO x emissions by supplying amount or quality deviates from a normal value of the urea water proceeds to step 74 when the average value is greater than X 2 reduction ratio exceeds the regulation value Is emitted. Next, at step 75, a completion flag is set.

圧縮着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine. NOx浄化率NRと触媒温度TCとの関係等を示す図である。Is a diagram showing the relationships of the the NO x purification rate NR and the catalyst temperature TC. NOx浄化率NRと触媒温度TCとの関係を示す図である。Is a diagram showing a relationship between the NO x purification rate NR and the catalyst temperature TC. 機関からの排出NOx量NOXAのマップを示す図である。It is a diagram illustrating a map of exhaust NO x amount NOXA from the engine. 異常を検出するためのフローチャートである。It is a flowchart for detecting an abnormality. 異常を検出するためのフローチャートである。It is a flowchart for detecting an abnormality.

符号の説明Explanation of symbols

4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
12 酸化触媒
13 パティキュレートフィルタ
15 NOx選択還元触媒
17 尿素水供給弁
4 Intake manifold 5 Exhaust manifold 7 Exhaust turbocharger 12 Oxidation catalyst 13 Particulate filter 15 NO x selective reduction catalyst 17 Urea water supply valve

Claims (7)

機関排気通路内に配置されたNOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのか、或いは該NOx選択還元触媒に供給される尿素水の量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が予め定められた規制値を越えたのかを判断するようにした内燃機関の異常検出装置において、NOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が上記規制値を越えたときにはNOx浄化率はNOx選択還元触媒の温度が上昇するにつれて上昇する変化パターンに沿って変化し、尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が上記規制値を越えたときにはNOx浄化率はNOx選択還元触媒の温度が上昇しても上昇しない変化パターンに沿って変化し、NOx選択還元触媒の異なる複数の温度におけるNOx浄化率を検出してNOx浄化率が上記いずれの変化パターンに沿って変化しているかを判断し、それによりNOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が上記規制値を越えたのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が上記規制値を越えたのかを判定するようにした内燃機関の異常検出装置。 Whether the NO x selective reduction catalyst disposed in the engine exhaust passage has deteriorated and the NO x emission amount has exceeded a predetermined regulation value, or the amount of urea water supplied to the NO x selective reduction catalyst, or In an abnormality detection device for an internal combustion engine that determines whether or not the NO x emission amount exceeds a predetermined regulation value due to the quality deviating from a normal value, NO x selective reduction catalyst deteriorates and NO x When the discharge amount exceeds the regulation value, the NO x purification rate changes along a change pattern that increases as the temperature of the NO x selective reduction catalyst rises, and the supply amount or quality of urea water deviates from the normal value. nO x emissions change along the pattern of change does not increase even if the nO x purification rate when it exceeds the regulation value temperature of the nO x selective reduction catalyst rises due, it different of the nO x selective reduction catalyst The NO x purification rate by detecting the NO x purification rate is determined whether the changed along any of the above change patterns at a plurality of temperatures, the NO x emissions by it by the NO x selective reduction catalyst is degraded An abnormality detection apparatus for an internal combustion engine, which determines whether or not the regulation value has been exceeded, or whether or not the supply amount or quality of urea water has deviated from a normal value, so that the NO x emission amount has exceeded the regulation value. NOx排出量の排出基準としてNOx排出基準量が設定されており、NOx排出量が該NOx排出基準量であるときの基準NOx浄化率がNOx選択還元触媒の温度の関数として予め記憶されており、上記異なる複数の温度において検出されたNOx浄化率から各温度における上記基準NOx浄化率に対するNOx浄化率の低下割合を求め、該NOx浄化率の低下割合の変化からNOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が上記規制値を越えたのか、或いは尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が上記規制値を越えたのかを判定するようにした請求項1に記載の内燃機関の異常検出装置。 NO x is set with NO x emission standards amount as emissions emission standards, as a function of the temperature reference the NO x purification rate of the NO x selective reduction catalyst when NO x emissions is the NO x emission standards amount are previously stored, the determined the decrease rate of the NO x purification rate from different of the NO x purification rate detected in the temperature with respect to the reference the NO x purification rate at each temperature, change in the reduction ratio of the the NO x purification rate whether NO x emissions by the NO x selective reduction catalyst is deteriorated exceeds the regulation value, or NO x emissions by deviating from the feed amount or quality of the normal value of the urea water exceeds the regulation value from The abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality is determined. 尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が上記規制値を越えたときにはNOx選択還元触媒の温度にかかわらずにNOx浄化率は上記基準NOx浄化率に対して一定の割合で一律に低下し、上記異なる複数の温度における上記NOx浄化率の低下割合が温度が高くなるほど減少しかつ該NOx浄化率の低下割合が予め定められた割合以上であるときにはNOx選択還元触媒が劣化することによってNOx排出量が上記規制値を越えたと判断され、上記異なる複数の温度における上記NOx浄化率の低下割合が温度にかかわらずにほぼ一定でありかつ該NOx浄化率の低下割合が予め定められた割合以上であるときには尿素水の供給量又は質が正規の値からずれることによってNOx排出量が上記規制値を越えたと判断される請求項2に記載の内燃機関の異常検出装置。 When the supply amount or quality of urea water deviates from the normal value and the NO x emission amount exceeds the above regulation value, the NO x purification rate becomes the reference NO x purification rate regardless of the temperature of the NO x selective reduction catalyst. is decreased uniformly, the reduction ratio of the the NO x purification rate in a plurality of different temperatures is reduced as the temperature rises and the NO x reduction ratio of the purification ratio predetermined proportion or more at a constant rate for Sometimes, it is judged that the NO x emission amount has exceeded the regulation value due to deterioration of the NO x selective reduction catalyst, and the rate of decrease in the NO x purification rate at the plurality of different temperatures is almost constant regardless of the temperature, and When the reduction rate of the NO x purification rate is equal to or higher than a predetermined rate, it is determined that the NO x emission amount exceeds the regulation value because the supply amount or quality of urea water deviates from the normal value. The abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 2. 上記NOx浄化率の低下割合が予め定められた割合以上であるか否かを判断する際には、上記異なる複数の温度におけるNOx浄化率の低下割合の平均値が予め定められた割合以上であるか否かが判断される請求項3に記載の内燃機関の異常検出装置。 When determining whether decrease ratio of the the NO x purification rate is rate than the predetermined is more ratio average value of reduction ratio of the NO x purification rate of the plurality of different temperatures is predetermined The abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein it is determined whether or not. 上記異なる複数の温度は、NOx選択還元触媒の触媒作用が完全に失なわれたときにNOx選択還元触媒の温度上昇に伴ないNOx浄化率の上昇するNOx選択還元触媒の温度領域内に設定されている請求項1に記載の内燃機関の異常検出装置。 Said plurality of different temperatures, the temperature range of the NO x selective reduction catalyst increases the wake not the NO x purification rate to a temperature rise of the NO x selective reduction catalyst when the catalyst action of the NO x selective reduction catalyst is completely lost The abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality detection device is set inside. NOx選択還元触媒の温度が予め定められた期間中に上記異なる複数の温度の全ての温度を越えなかったときには該異なる複数の温度のうちの最大の温度を越えるまでNOx選択還元触媒が昇温せしめられる請求項1に記載の内燃機関の異常検出装置。 If the temperature of the NO x selective reduction catalyst does not exceed all of the different temperatures during a predetermined period, the NO x selective reduction catalyst increases until the maximum temperature of the different temperatures is exceeded. The abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality detection device is warmed. NOx浄化率を求めるためにNOx選択還元触媒下流の機関排気通路内にNOxセンサを配置した請求項1に記載の内燃機関の異常検出装置。 The abnormality detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a NO x sensor is disposed in an engine exhaust passage downstream of the NO x selective reduction catalyst in order to obtain a NO x purification rate.
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