JP2009156159A - Device for determining abnormal section of exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置、特に選択還元型NOx触媒及びアンモニア酸化触媒を備え、それらの上流の排気通路に尿素水を供給する尿素水供給手段を有する排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for determining an abnormal part of an exhaust gas purification system of an internal combustion engine, particularly an exhaust gas having a selective reduction type NOx catalyst and an ammonia oxidation catalyst, and having urea water supply means for supplying urea water to an exhaust passage upstream thereof. The present invention relates to an apparatus for determining an abnormal part of a gas purification system.
一般に、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気系に配置される排気浄化装置として、酸素共存下でも選択的にNOxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型NOx触媒が知られている。これは、選択還元型NOx触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して、該還元剤を触媒上にて排出ガス中のNOx(窒素酸化物)と還元反応させ、これによりNOxの排出濃度を低減し得るようにしたものである。 In general, as an exhaust purification device disposed in an exhaust system of an internal combustion engine such as a diesel engine, a selective reduction type NOx catalyst having a property of selectively reacting NOx with a reducing agent even in the presence of oxygen is known. This is because a necessary amount of reducing agent is added upstream of the selective reduction type NOx catalyst, and the reducing agent is subjected to a reduction reaction with NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas on the catalyst, thereby discharging NOx. The concentration can be reduced.
そして、自動車の場合には、還元剤としてのアンモニアそのものを搭載して走行することに関して安全確保が困難であることから、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが提案されている。即ち、尿素水を選択還元型NOx触媒の上流側で排出ガス中に添加すれば、該尿素水が排出ガス中でアンモニアと炭酸ガスに熱分解され、排出ガス中のNOxが選択還元型NOx触媒上でアンモニアにより良好に還元浄化されるからである。 In the case of automobiles, it is difficult to ensure safety with respect to traveling with ammonia itself as a reducing agent, and therefore it has been proposed to use non-toxic urea water as a reducing agent. That is, if urea water is added to the exhaust gas upstream of the selective reduction type NOx catalyst, the urea water is thermally decomposed into ammonia and carbon dioxide gas in the exhaust gas, and the NOx in the exhaust gas is converted into the selective reduction type NOx catalyst. This is because ammonia is reduced and purified well by ammonia.
ところで、このような尿素水を還元剤としてNOxを還元浄化するようにした排気浄化装置にあっては、熱や排ガス成分により選択還元型NOx触媒が経時的に劣化して、NOx低減性能が徐々に低下してくるため、選択還元型NOx触媒の初期性能を基準としたまま尿素水の添加量制御を継続していると、運転時間が長くなるにつれて、添加した尿素水に余剰分が生じてしまい、NOxの還元浄化反応に使用されないまま選択還元型NOx触媒の後方へ擦り抜けてしまうアンモニアが生じる虞れがあることから、この対策として、選択還元型NOx触媒の後流に使用されなかったアンモニアを酸化処理するアンモニア酸化触媒を設けている。 By the way, in such an exhaust purification device that reduces and purifies NOx using urea water as a reducing agent, the selective reduction type NOx catalyst is deteriorated with time due to heat and exhaust gas components, and the NOx reduction performance gradually increases. Therefore, if the addition amount control of the urea water is continued with the initial performance of the selective reduction type NOx catalyst as a reference, an excess amount is generated in the added urea water as the operation time becomes longer. In other words, ammonia may be scrubbed to the rear of the selective reduction NOx catalyst without being used in the NOx reduction and purification reaction. Therefore, as a countermeasure, it has not been used in the downstream of the selective reduction NOx catalyst. An ammonia oxidation catalyst for oxidizing ammonia is provided.
そして、このような選択還元型NOx触媒とアンモニア酸化触媒とを備えた排気ガス後処理システムに還元剤として尿素水を供給するようにした排気ガス後処理システムにおいて、尿素水の供給量を変更し、排気ガス系統に配置されたセンサの信号が所期のように変化しない場合に欠陥が存在すると判定するようにした排気ガス後処理システムの監視方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the exhaust gas aftertreatment system in which urea water is supplied as a reducing agent to such an exhaust gas aftertreatment system including the selective reduction type NOx catalyst and the ammonia oxidation catalyst, the supply amount of urea water is changed. A method for monitoring an exhaust gas aftertreatment system has been proposed in which it is determined that a defect exists when the signal of a sensor arranged in the exhaust gas system does not change as expected (see, for example, Patent Document 1). ).
ところで、特許文献1に記載の排気ガス後処理システムの監視方法においては、単に、尿素水の供給量を変更し、排気ガス系統に配置されたセンサの信号が所期のように変化するか否かにより判定するようにしていることから、排気ガス後処理システム全体として欠陥が存在するか否か、すなわち、システム全体としての異常判定は可能であるが、排気ガス後処理システムを構成する各要素のいずれが異常状態にあるのかの判定は不可能であり、その点改善の余地があるものであった。
By the way, in the monitoring method of the exhaust gas aftertreatment system described in
そこで、本発明の目的は、排気ガス浄化システムを構成する要素各々の異常をも判定可能な排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus for determining an abnormal portion of an exhaust gas purification system that can also determine an abnormality of each element constituting the exhaust gas purification system.
上記目的を達成するための本発明に係る排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置の一形態は、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元型NOx触媒、その下流のNH3酸化触媒及び前記選択還元型NOx触媒の上流の排気通路に尿素水を供給する尿素水供給手段を有する排気ガス浄化システムにおける異常部位の判定装置であって、前記NH3酸化触媒の下流に配置されたNOxセンサと、前記内燃機関の所定の運転状態における異常判定モード時に、前記内燃機関から排出される出ガスのNOx濃度を所定量増大させるNOx濃度増大手段と、該NOx濃度増大手段によってNOx濃度が所定量増大されたとき、前記NOxセンサの出力値の変化を検出する第1の出力値変化検出手段と、該第1の出力値変化検出手段による出力値の変化の検出に対応して前記尿素水供給手段からの尿素水供給量を所定量増量制御する尿素水供給量増量制御手段と、該尿素水供給量増量制御手段によってそれぞれ尿素水供給量が所定量増量制御されたとき、前記NOxセンサの出力値の変化を検出する第2の出力値変化検出手段と、該第2の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化に基づき、少なくとも前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒の正常又は異常を判定する第1の判定手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an embodiment of the apparatus for determining an abnormal part of an exhaust gas purification system according to the present invention includes a selective reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, an NH 3 oxidation catalyst downstream thereof, An apparatus for determining an abnormal site in an exhaust gas purification system having urea water supply means for supplying urea water to an exhaust passage upstream of a selective reduction type NOx catalyst, comprising: a NOx sensor disposed downstream of the NH 3 oxidation catalyst; The NOx concentration increasing means for increasing the NOx concentration of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine by a predetermined amount during the abnormality determination mode in the predetermined operating state of the internal combustion engine, and the NOx concentration increasing by a predetermined amount by the NOx concentration increasing means A first output value change detecting means for detecting a change in the output value of the NOx sensor, and a change in the output value by the first output value change detecting means. The urea water supply amount increase control means for controlling the urea water supply amount from the urea water supply means to increase by a predetermined amount in response to the detection of liquefaction, and the urea water supply amount by the urea water supply amount increase control means respectively. Based on a change in the output value of the NOx sensor detected by the second output value change detecting means, a second output value change detecting means for detecting a change in the output value of the NOx sensor when the increase control is performed. And a first determination means for determining normality or abnormality of at least the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst.
上記本発明に係る排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置の一形態によれば、内燃機関の所定の運転状態における異常判定モード時に、NOx濃度増大手段により内燃機関から排出される出ガスのNOx濃度が所定量増大され、第1の出力値変化検出手段によってNH3酸化触媒の下流に配置されたNOxセンサの出力値の変化が検出される。 According to the embodiment of the apparatus for determining an abnormal part of the exhaust gas purification system according to the present invention, the NOx of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine by the NOx concentration increasing means during the abnormality determination mode in a predetermined operation state of the internal combustion engine. The concentration is increased by a predetermined amount, and a change in the output value of the NOx sensor disposed downstream of the NH 3 oxidation catalyst is detected by the first output value change detecting means.
このとき、第1の出力値変化検出手段によるNOxセンサの出力値が変化しない場合には、NOx濃度の増大にもかかわらず、NOx又はNH3が増大していないことを意味し、少なくとも選択還元型NOx触媒は正常であると推定される。そして、この出力値の変化の検出に対応して尿素水供給量増量制御手段により、尿素水供給手段からの尿素水供給量が所定量増量制御され、そのときにそれぞれ第2の出力値変化検出手段により前記NOxセンサの出力値の変化が検出される。そして、第1の判定手段によって、第2の出力値変化検出手段により検出されたNOxセンサの出力値の変化に基づいて、少なくとも前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒の正常又は異常が判定される。すなわち、NOxセンサの出力値が変化しない場合には、尿素水供給量の増量にもかかわらずNOx及びNH3が増大していない、換言すると、選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒が正常に機能していることを意味するので、選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒が共に正常であると判定される。一方、NOxセンサの出力値が変化した場合には、尿素水供給量の増量に伴うNH3の増大があったが、これが処理されなかったことを意味するので、選択還元型NOx触媒は正常であるがNH3酸化触媒が異常(故障)と判定される。 At this time, if the output value of the NOx sensor by the first output value change detecting means does not change, it means that NOx or NH 3 has not increased despite the increase in NOx concentration, and at least selective reduction. The type NOx catalyst is estimated to be normal. Corresponding to the detection of the change in output value, the urea water supply amount from the urea water supply means is controlled to increase by a predetermined amount by the urea water supply amount increase control means, at which time the second output value change detection is performed respectively. The change in the output value of the NOx sensor is detected by the means. Then, based on the change in the output value of the NOx sensor detected by the second output value change detection means, the first determination means determines whether at least the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are normal or abnormal. Is done. That is, when the output value of the NOx sensor does not change, NOx and NH 3 have not increased despite the increase in the urea water supply amount. In other words, the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are not operating normally. Since it means that it is functioning, it is determined that both the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are normal. On the other hand, when the output value of the NOx sensor changes, there is an increase in NH 3 accompanying an increase in the urea water supply amount, which means that this has not been processed, so the selective reduction type NOx catalyst is normal. However, it is determined that the NH 3 oxidation catalyst is abnormal (failure).
また、上述の第1の出力値変化検出手段によるNOxセンサの出力値が変化した場合には、NOx濃度の増大に伴い、NOxが増大したことを意味し、少なくとも選択還元型NOx触媒は正常に機能しておらず異常であると推定される。そして、この出力値の変化の検出に対応して尿素水供給量増量制御手段により、尿素水供給手段からの尿素水供給量が所定量増量制御され、そのときにそれぞれ第2の出力値変化検出手段により前記NOxセンサの出力値の変化が検出される。この第2の出力値変化検出手段によるNOxセンサの出力値が変化した場合には、尿素水供給量の増量に伴うNH3の増大があったが、これが処理されなかったことを意味するので、第1の判定手段によって、選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒が共に異常(故障)と判定される。 Further, when the output value of the NOx sensor by the first output value change detecting means described above changes, it means that NOx has increased as the NOx concentration has increased, and at least the selective reduction type NOx catalyst is normal. It is presumed to be abnormal without functioning. Corresponding to the detection of the change in output value, the urea water supply amount from the urea water supply means is controlled to increase by a predetermined amount by the urea water supply amount increase control means, at which time the second output value change detection is performed respectively. The change in the output value of the NOx sensor is detected by the means. When the output value of the NOx sensor by the second output value change detecting means has changed, NH 3 has increased with the increase in the urea water supply amount, which means that this has not been processed. The first determination means determines that both the selective reduction NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are abnormal (failure).
したがって、この一形態によれば、少なくとも選択還元型NOx触媒又はNH3酸化触媒の正常又は異常かを判定することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to determine whether at least the selective reduction type NOx catalyst or the NH 3 oxidation catalyst is normal or abnormal.
ここで、上記一形態は、前記第1の出力値変化検出手段による出力値に変化があり、且つ前記第2の出力値変化検出手段による出力値に変化がないとき、前記尿素水供給手段からの尿素水供給量を減量制御する尿素水供給量減量制御手段と、該尿素水供給量減量制御手段によって尿素水供給量が減量制御されたとき、前記NOxセンサの出力値の変化を検出する第3の出力値変化検出手段と、該第3の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化に基づき、前記尿素水供給手段、前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒の正常又は異常を判定する第2の判定手段と、をさらに備えることが好ましい。 Here, in the embodiment, when there is a change in the output value by the first output value change detecting unit and there is no change in the output value by the second output value change detecting unit, the urea water supply unit A urea water supply amount reduction control means for reducing the urea water supply amount, and a change in the output value of the NOx sensor when the urea water supply amount is controlled to be reduced by the urea water supply amount reduction control means. Output value change detecting means 3 and the change in the output value of the NOx sensor detected by the third output value change detecting means, the urea water supply means, the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst It is preferable to further comprise a second determination means for determining normality or abnormality.
この形態によれば、上記一形態における前記第1の出力値変化検出手段による出力値に変化があり、且つ前記第2の出力値変化検出手段による出力値に変化がないとき、尿素水供給量減量制御手段によって前記尿素水供給手段からの尿素水供給量が減量制御され、そのとき、第3の出力値変化検出手段によって前記NOxセンサの出力値の変化が検出される。前記第1の出力値変化検出手段による出力値に変化があり、且つ前記第2の出力値変化検出手段による出力値に変化がないときは、尿素水供給量の増量に伴うNH3の増大があったが、これがNH3酸化触媒で正常に処理されたことを意味するので、NH3酸化触媒は正常であると推定される。そして、この第3の出力値変化検出手段によるNOxセンサの出力値が変化しない場合には、尿素水供給量減量制御手段により尿素水供給量が減量制御されたが、尿素水供給手段からは尿素水が減量して供給されなかった結果、未処理NOxの増大がないことを意味するので、第2の判定手段によって前記尿素水供給手段が異常(故障)でありNH3酸化触媒は正常であると判定される。一方、第3の出力値変化検出手段によるNOxセンサの出力値が変化した場合には、NH3酸化触媒は正常であるが未処理NOxが増大したことを意味し、選択還元型NOx触媒は正常に機能しておらず異常であると判定される。 According to this aspect, when there is a change in the output value by the first output value change detecting means in the one aspect and there is no change in the output value by the second output value change detecting means, the urea water supply amount The amount of urea solution supplied from the urea solution supply unit is controlled to decrease by the amount reduction control unit, and at this time, the change in the output value of the NOx sensor is detected by the third output value change detection unit. When there is a change in the output value by the first output value change detecting means and there is no change in the output value by the second output value change detecting means, the increase in NH 3 accompanying the increase in the urea water supply amount However, this means that the NH 3 oxidation catalyst was normally treated, so it is assumed that the NH 3 oxidation catalyst is normal. When the output value of the NOx sensor by the third output value change detecting means does not change, the urea water supply amount is controlled to be reduced by the urea water supply amount reduction control means. As a result of the reduced amount of water not being supplied, this means that there is no increase in untreated NOx. Therefore, the urea water supply means is abnormal (failure) by the second determination means, and the NH 3 oxidation catalyst is normal. It is determined. On the other hand, when the output value of the NOx sensor by the third output value change detecting means changes, it means that the NH 3 oxidation catalyst is normal but the untreated NOx has increased, and the selective reduction type NOx catalyst is normal. It is determined that the function is abnormal.
したがって、この形態によれば、尿素水供給手段を含み、選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒のいずれかの正常又は異常かを判定することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to determine whether the selective reduction type NOx catalyst or the NH 3 oxidation catalyst is normal or abnormal, including the urea water supply means.
なお、前記第1の判定手段は、前記第1の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化がない場合において、前記第2の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化がないときに、前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒が共に正常と判定し、前記第2の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化があるときに、前記選択還元型NOx触媒は正常であり、NH3酸化触媒が異常であると判定してもよい。 The first determination means detects the second output value change detection means when there is no change in the output value of the NOx sensor detected by the first output value change detection means. When there is no change in the output value of the NOx sensor, it is determined that both the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are normal, and the output value of the NOx sensor detected by the second output value change detecting means When there is a change, it may be determined that the selective reduction type NOx catalyst is normal and the NH 3 oxidation catalyst is abnormal.
また、前記第1の判定手段は、前記第1の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化がある場合において、前記第2の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化があるときに、前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒が共に異常と判定してもよい。 Further, the first determination means detects the second output value change detection means when there is a change in the output value of the NOx sensor detected by the first output value change detection means. When there is a change in the output value of the NOx sensor, it may be determined that both the selective reduction type NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are abnormal.
さらに、前記第2の判定手段は、前記第3の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化がないときに、前記NH3酸化触媒は正常であり前記尿素水供給手段が異常であると判定してもよい。 Further, the second determination means determines that the NH 3 oxidation catalyst is normal and the urea water supply means when there is no change in the output value of the NOx sensor detected by the third output value change detection means. May be determined to be abnormal.
また、前記第2の判定手段は、前記第3の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化があるときに、前記NH3酸化触媒は正常であり前記選択還元型NOx触媒が異常であると判定してもよい。 The second determination means determines that the NH 3 oxidation catalyst is normal and the selective reduction type NOx when there is a change in the output value of the NOx sensor detected by the third output value change detection means. It may be determined that the catalyst is abnormal.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。図中、10は、自動車用の圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであり、11は吸気ポートに連通されている吸気マニフォルド、12は排気ポートに連通されている排気マニフォルド、13は燃焼室である。本実施形態では、不図示の燃料タンクから高圧ポンプ17に供給された燃料が、高圧ポンプ17によりコモンレール18に圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール18内の高圧燃料がインジェクタ14から燃焼室13内に直接噴射供給される。エンジン10からの排気ガスは、排気マニフォルド12からターボチャージャ19を経た後にその下流の排気通路15に流され、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。なお、ディーゼルエンジンの形態としてはこのようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたものに限らない。またEGR装置などの他の排気浄化デバイスを含むことも任意である。
FIG. 1 is a schematic system diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a compression ignition type internal combustion engine or diesel engine for automobiles, 11 is an intake manifold communicated with an intake port, 12 is an exhaust manifold communicated with an exhaust port, and 13 is a combustion chamber. . In the present embodiment, fuel supplied from a fuel tank (not shown) to the
他方、エアクリーナ20から吸気通路21内に導入された吸入空気は、エアフローメータ22、ターボチャージャ19、インタークーラ23、スロットルバルブ24を順に通過して吸気マニフォルド11に至る。エアフローメータ22は吸入空気量を検出するためのセンサであり、具体的には吸入空気の流量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ24には電子制御式のものが採用されている。
On the other hand, the intake air introduced from the
排気通路15には、上流側から順に排気ガス中に含まれる未燃成分を酸化処理する酸化触媒30、微粒子(PM)を捕捉して処理するDPF触媒32、その通路内の排気ガス中に含まれるNOxを還元して浄化するNOx触媒34、及びアンモニア酸化触媒36が設けられている。本実施形態のNOx触媒34は選択還元型NOx触媒であり、還元剤が添加されたときにNOxを連続的に還元して浄化し得る。
The
DPF触媒32の下流で選択還元型NOx触媒34の上流側の排気通路15には、選択還元型NOx触媒34に還元剤としての尿素を選択的に添加するための添加弁40が設けられている。尿素は尿素水溶液の形で使用され、添加弁40から下流側の選択還元型NOx触媒34に向かって排気通路15内に噴射供給される。そして、添加弁40の下流で選択還元型NOx触媒34の上流入口には、噴射供給された尿素水溶液を選択還元型NOx触媒34に均等に分散させるための尿素分散板41が設けられている。さらに、添加弁40には、これに尿素水溶液を供給するための供給装置42が接続され、供給装置42には尿素水溶液を貯留するタンク44が接続されている。
An
また、エンジン全体の制御を司る制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUと称
す)100が設けられている。ECUl00は,デジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、CPU(セントラルプロセッサユニット)、入力ポート、出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。ECU100は、各種センサ類の検出値等に基づいて、所望のエンジン制御が実行されるように、インジェクタ14、高圧ポンプ17、スロットルバルブ24等を制御する。またECU100は、尿素添加量を制御すべく、添加弁40及び供給装置42を制御する。また、ECUl00は、ROMに格納されたプログラムを実行することによって、後述する故障判定処理をも実行することが可能に構成されており、本発明に係る排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置の一例としても機能するように構成されている。
Further, an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 100 is provided as a control means for controlling the entire engine. The
ECU100に接続されるセンサ類としては、前述のエアフローメータ22の他、本実施の形態では選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の下流側に設けられたNOxセンサ52、及び、同じく添加弁40の下流側であって選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の上流側と下流側にそれぞれ設けられた触媒前排気温センサ54及び触媒後排気温センサ56が含まれる。NOxセンサ52、触媒前排気温センサ54及び触媒後排気温センサ56は、それぞれ、その設置位置における排気ガスのNOx濃度、及び温度に応じた信号をECU100に出力する。
As sensors connected to the
ここで、上述の排気温センサとしてはサーミスタ、NOxセンサ52としては安定化ジルコニアを固体電解質とするものなどが用いられ得る。この安定化ジルコニアを固体電解質とするNOxセンサ52は、排気ガス中のNOxをO2とN2とに分解してそのO2分圧を検出し、これにより排気ガス中のNOx濃度を検出する。また、排気ガス中にNH3が存在すると、このNH3はNOxセンサ52の安定化ジルコニアからなる固体電解質において酸化されてNOに変わり、このNH3の酸化によるNOもNOxとして検出されることから、このNOxセンサ52の検出出力値は排気ガス中のNOx濃度とNH3濃度の双方の和となる。
Here, a thermistor can be used as the exhaust temperature sensor, and a stabilized zirconia solid electrolyte can be used as the
また他のセンサ類として、クランク角センサ26及びアクセル開度センサ27がECU100に接続されている。クランク角センサ26はクランク角の回転時にクランクパルス信号をECU100に出力し、ECU100はそのクランクパルス信号に基づきエンジン10のクランク角を検出すると共に、エンジン10の回転速度を計算する。アクセル開度センサ27は、ユーザによって操作されるアクセルペダルの開度(アクセル開度)に応じた信号をECU100に出力する。
As other sensors, a
選択還元型NOx触媒(SCR: Selective Catalytic Reduction)34は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にPtなどの貴金属を担持したものや、その基材表面にCu等の遷移金属をイオン交換して担持させたもの、その基材表面にチタニヤ/バナジウム触媒(V2O5/WO3/TiO2)を担持させたもの等が例示できる。選択還元型NOx触媒34は、その触媒温度(触媒床温)が活性温度域にあり、且つ、還元剤としての尿素が添加されているときにNOxを還元浄化する。尿素水が触媒に添加されると、下記の化学反応式などに代表的に示されるように、選択還元型NOx触媒上でアンモニア(NH3)が生成され、このアンモニアがNOxと反応してNOxが還元され、窒素(N2)と水(H2O)が生成される。
・CO(NH2)2+H2O → 2NH3+CO2
・4NO+4NH3+O2 → 4N2+6H2O
・6NO2+8NH3 → 7N2+12H2O
Selective reduction type NOx catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) 34 is supported by supporting a noble metal such as Pt on the surface of a substrate such as zeolite or alumina, or by supporting a transition metal such as Cu on the surface of the substrate by ion exchange. Examples thereof include those obtained by carrying a titania / vanadium catalyst (V 2 O 5 / WO 3 / TiO 2 ) on the surface of the substrate. The selective reduction
・ CO (NH 2 ) 2 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2
・ 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O
・ 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O
選択還元型NOx触媒34に対する尿素添加量は、本実施形態では、エンジン運転状態(例えばエンジン回転速度とアクセル開度)の情報に基づいて、処理すべきNOx発生量に対応した基本的な尿素水添加量が予め実験により求められて設定されている制御マップから読み出されて決定される。また、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の下流に設けられたNOxセンサ52に検出されるNOx濃度に基づき、ECU100により制御されてもよい。具体的には、NOx濃度の検出値が常にゼロになるように添加弁40からの尿素噴射量が制御される。この場合、触媒後NOx濃度の検出値のみに基づいて尿素噴射量を設定してもよく、或いは、上述のエンジン運転状態(例えばエンジン回転速度とアクセル開度)の情報に基づく基本的な尿素水添加量が制御マップから読み出されて決定され、これがNOxセンサ52の検出値に基づきフィードバック補正制御されてもよい。選択還元型NOx触媒34は尿素添加時のみNOxを還元可能なので、通常、尿素水は常時添加される。また、エンジンから排出されるNOxを還元するのに必要な最小限の量しか尿素が添加されないよう、制御が行われる。過剰に尿素を添加することによりアンモニアが触媒下流に排出されてしまう所謂NH3スリップを防止するために、上述のアンモニア酸化触媒36が設けられている。
In this embodiment, the urea addition amount with respect to the selective reduction
ここで、本実施の形態における排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置による正常又は異常の判定が行われる各モードにつき、表1を参照して説明する。 Here, with reference to Table 1, each mode in which normality or abnormality is determined by the abnormality site determination device of the exhaust gas purification system in the present embodiment will be described.
表1において、○は正常、×は異常を意味する。モード「1」においては、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36が共に正常に機能していることを意味し、逆に、モード「4」においては、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36が共に正常に機能せず、異常状態にあることを意味している。また、モード「2」及び「3」では、選択還元型NOx触媒34又はアンモニア酸化触媒36のいずれか一方が異常状態にあることを意味し、モード「5」は、尿素水供給系から正常に尿素が供給されない異常状態にあることを意味している。なお、以下の説明において、NOxセンサ52の第1ないし第5の出力値x「1」ないしx「5」は、上述のモード「1」ないし「5」にそれぞれ対応しする出力値である。
In Table 1, ◯ means normal and x means abnormal. In the mode “1”, it means that the selective reduction
そこで、かかるモード「1」ないし「5」とNOxセンサ52の第1ないし第5の出力値x「1」ないしx「5」との関係を、添加弁40からの距離を横軸に、NOx濃度及びNH3濃度をそれぞれ縦軸に取った図2を参照して説明する。
Therefore, the relationship between the modes “1” to “5” and the first to fifth output values x “1” to x “5” of the
まず、所定のNOx濃度の出ガスが添加弁40の下流の選択還元型NOx触媒34に流入した場合を想定する。尿素水供給系から正常に尿素が供給されない異常状態であるモード「5」においては、NOxの還元処理が行われず、図2(A)に実線aで示すように、NOxセンサ52で当該NOx濃度に対応した出力値x「5」として検出される。一方、選択還元型NOx触媒34が異常状態にあるモード「2」及び「4」では、その残存処理能力に応じたNOxの還元処理が僅かに行なわれてNOx濃度が低下する結果、図2(A)に破線bで示すように、出力値x「5」よりも僅かに小さい出力値x「2」及び出力値x「4」として検出される。さらに、選択還元型NOx触媒34が正常状態にあるモード「1」及びモード「3」では、NOxの還元処理が行われNOx濃度が大幅に低下する結果、図2(A)に一点鎖線cで示すように、ほぼゼロに近い出力値x「1」及び出力値x「3」として検出される。
First, it is assumed that the output gas having a predetermined NOx concentration flows into the selective reduction
そして、尿素水供給系から尿素が供給された結果、選択還元型NOx触媒34の下流にその処理能力に対応したNH3濃度のガスが現れ、これがアンモニア酸化触媒36に流入した場合を想定する。選択還元型NOx触媒34が異常状態にあるモード「2」では、尿素水がさほど消費されない結果としてやや高めのNH3濃度のガスとなるのに対し、選択還元型NOx触媒34が正常状態にあるモード「1」では、尿素水がほぼ消費されて低めのNH3濃度のガスとなる。アンモニア酸化触媒36が異常状態にあるモード「3」及びモード「4」では、NH3の酸化処理が行われず、図2(B)にそれぞれ破線d及び実線eで示すように、NOxセンサ52で当該NH3濃度に対応した出力値x「3」及び出力値x「4」として検出される。一方、アンモニア酸化触媒36が正常状態にあるモード「1」及びモード「2」では、NH3の酸化処理が行われ、図2(B)に一点鎖線fで示すように、NOxセンサ52でほぼゼロに近い出力値x「1」又は出力値x「2」として検出される。
Assuming that urea is supplied from the urea water supply system, a gas having NH 3 concentration corresponding to the processing capacity appears downstream of the selective reduction
なお、NOxセンサ52の検出出力値は、前述のようにNOx濃度とNH3濃度に対応する双方の出力値の和となることから、上述のNOx濃度とNH3濃度にそれぞれ対応する出力値x「1」ないしx「5」をそれぞれ加算すると、図2(C)に示すような、NOxセンサ52の第1ないし第5の出力値x「1」ないしx「5」となる。
Note that the detection output value of the
次に、本実施の形態における排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置による正常又は異常の判定を実行するための処理手順の一例を、図3のフローチャートと共に図4のタイムチャートを参照しつつ説明する。図示される判定ルーチンはECU100により所定条件が成立したときに所定の周期で実行される。
Next, an example of a processing procedure for executing normality or abnormality determination by the abnormality site determination device of the exhaust gas purification system according to the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. 4 together with the flowchart of FIG. To do. The illustrated determination routine is executed at a predetermined cycle when a predetermined condition is satisfied by the
したがって、この正常又は異常の判定ルーチンを実行する前に、所定条件が成立したか否かがECU100による通常の制御ルーチンで判断される。具体的に例示すると、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の床温が後述するように所定温度範囲内にあるか否か、NOxセンサ52が活性済みであるか否か、尿素水添加制御中であるか否か、及び後述の如く正常又は異常の判定が未完了か否かが判定される。これらの所定条件のいずれか一つでも成立していないときは、本ルーチンは実行されない。所定条件が成立していないときに判定を実行しても正しい判定はできないからである。
Therefore, before executing the normal or abnormal determination routine, it is determined by a normal control routine by the
ここで、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の床温Tcを求める方法につき説明する。選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の温度は、触媒に埋設した温度センサにより直接検出することもできるが、本実施形態ではそれを推定することとしている。具体的には、ECU100が、触媒前排気温センサ54及び触媒後排気温センサ56によりそれぞれ検出された触媒前排気温及び触媒後排気温に基づき、床温を推定する。
Here, a method for obtaining the bed temperature Tc of the selective reduction
今、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36に流入する触媒上流側の排気ガスの温度をTf(℃)、その排気ガスのガス量をGa(g/s)とする。ここで排気ガスのガス量はエンジンに吸入される空気量と等しいとみなせることから、その吸入空気量Gaを排気ガス量としている。この排気ガス量は単位時間(ここでは1秒)当たりに触媒に流入する排気ガス量である。他方、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の床温をTc(℃)、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の重量をMc(g)、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36から排出される触媒下流側の排気ガスの温度をTr(℃)とする。
Now, assume that the temperature of the exhaust gas upstream of the selective reduction
さらに、触媒上流側の排気ガスの持つ熱エネルギをEf、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の持つ熱エネルギをEcとする。これら熱エネルギEf,Ecは次式(1)、(2)により表すことができる。但し、Cgは排気ガスの比熱比、Ccは選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の比熱比で、両者は一定値である。
Ef=Ga×Tf×Cg(J/s) ・・・(1)
Ec=Mc×Tc×Cc(J) ・・・(2)
Further, Ef is the thermal energy of the exhaust gas upstream of the catalyst, and Ec is the thermal energy of the selective reduction
Ef = Ga × Tf × Cg (J / s) (1)
Ec = Mc × Tc × Cc (J) (2)
ところで、熱エネルギEcを持った選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36に、熱エネルギEfを持った排気ガスが供給された場合の熱平衡を考えると、排気ガスの供給開始時点から単位時間経過後に選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36と排気ガスとが熱平衡状態になったと考え、熱平衡後の両者の温度をTmとすると、熱平衡の式は次式(3)で表される。
Ef+Ec=Ga×Tm×Cg+Mc×Tm×Cc ・・・(3)
By the way, considering the thermal equilibrium when the exhaust gas having the thermal energy Ef is supplied to the selective reduction
Ef + Ec = Ga * Tm * Cg + Mc * Tm * Cc (3)
この温度Tmが選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の推定温度の基本的な値である。しかしながら、実際には、排気ガスと選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36との間で完全な熱平衡状態に至る訳ではなく、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の下流側に温度Trの排気ガスが排出され、熱エネルギが逃げている。よってその温度Trに基づいて下流側に逃げた熱エネルギErが計算され、これにより選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の基本推定温度Tmがフィードバック補正され、最終的な推定床温Tcが算出される。
This temperature Tm is a basic value of the estimated temperatures of the selective reduction
上記の説明から理解されるように、本実施形態では、選択還元型NOx触媒34上流側の排気ガス温度である触媒前排気温Tfが触媒前排気温センサ54で検出され、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36下流側の排気ガス温度である触媒後排気温Trが触媒後排気温センサ56で検出される。そして、排気ガス量と等価とみなせる吸入空気量Gaがエアフローメータ22で検出される。これら検出値に基づき、ECU100が、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36の床温Tcを推定する。
As understood from the above description, in this embodiment, the pre-catalyst exhaust temperature Tf, which is the exhaust gas temperature upstream of the selective reduction
そして、判定ルーチンの実行前にこの推定された床温Tcが所定の温度範囲(例えば、200〜400℃)内にあるか否かが判断される。また、同時にNOxセンサ52が活性済みであるか否かが、例えば、検知されたインピーダンスがNOxセンサ52の活性温度に対応する所定値に到達したか否かにより、さらに、尿素水の添加制御中であるか否かが、例えば、添加弁40へのECU100からの開弁作動制御信号の有無などにより判定される。これらの判定の結果、所定条件が成立しているときに判定ルーチンが実行されることになる。
Then, before execution of the determination routine, it is determined whether or not the estimated bed temperature Tc is within a predetermined temperature range (for example, 200 to 400 ° C.). At the same time, whether or not the
そこで、上述の所定条件が満たされたとき、換言すると、異常判定モード時に、排気ガス浄化システムの正常又は異常の判定ルーチンが実行される。そして、この判定ルーチンが実行されると、まず、ステップS301において内燃機関から排出される排気ガス(以下、出ガスと称する)の量が一定ないしは所定範囲内となるように制御される。これは、エアフローメータ22で検出される吸入空気量Gaに基づき、この吸入空気量Gaが一定ないしは所定範囲内にあるように、例えばスロットルバルブ24の開度を制御することによってもよい。なお、上述の所定条件の一つとして、このエアフローメータ22で検出される吸入空気量Gaに基づき、内燃機関から排出される排気ガス(出ガス)の量が一定ないしは所定範囲内にある運転状態であることという条件を設定するようにしてもよい。このようにすると、より正確にNOx濃度の変化を把握できるので、より正確に正常又は異常の判定が行なわれることになる。
Therefore, when the above-mentioned predetermined condition is satisfied, in other words, a routine for determining whether the exhaust gas purification system is normal or abnormal is executed in the abnormality determination mode. When this determination routine is executed, first, in step S301, the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine (hereinafter referred to as “exhaust gas”) is controlled to be constant or within a predetermined range. For example, the opening degree of the
そして、次のステップS302においてエンジン10の出ガス中のNOx濃度を増大する制御が実行される。すなわち、図4のタイムチャートの時点t0において、出ガス中のNOx濃度が増大される。このNOx濃度を増大する制御としては、例えば、排気還流装置を備えるエンジン10の場合、所定の運転状態においてNOxの発生量を最少とする基準排気還流量(EGR量)よりもEGR量を減少させることにより、その結果として、単位出ガス量当たりの発生NOx量を増大させてNOx濃度を増大するようにしてもよい。
Then, in the next step S302, control for increasing the NOx concentration in the exhaust gas of the
そこで、このNOx濃度増大制御を行った後の次のステップS303において、NOxセンサ52により今回計測された第1の検出値としてのNOxセンサ検出値X1(これは、上述の第1ないし第5の出力値x「1」ないしx「5」のいずれかを含んでいる)と、上述のNOx濃度増大制御前のNOxセンサ出力値X0とが比較される。すなわち、NOx濃度増大制御前後でのNOxセンサ出力値の変化量が両計測値の差dNOx1として、次式(4)により算出される。
dNOx1 = X1 − X0 ・・・(4)
Therefore, in the next step S303 after this NOx concentration increase control is performed, the NOx sensor detection value X1 (this is the above-described first to fifth values) as the first detection value measured this time by the
dNOx1 = X1−X0 (4)
そして、ステップS303における比較の結果、NOx濃度増大制御前後でのNOx濃度の計測値の差dNOx1がゼロすなわち変化がないとき、換言すると、NOxセンサ52の出力値が一定(図4のモード「1」又は「3」)のときはステップS304に進み、変化があるとき(図3のモード「2」、「4」又は「5」の場合)には、ステップS308に進む。これらのステップS304及びステップS308においてはいずれも、後述するように、添加弁40からの尿素水の噴射供給量が所定量増量される尿素水供給量増量制御が実行される(図3のタイムチャートの時点t1参照)。なお、この尿素水供給量増量制御は、ステップS302でのNOx濃度増大制御より前における通常の運転状態でのNOx濃度に対応して、そのNOx量を浄化処理するに適した基準の尿素水供給量(当量比:1)に対し、尿素水供給量を所定割合で増量することにより行われる。
As a result of the comparison in step S303, when the difference dNOx1 between the measured values of NOx concentration before and after the NOx concentration increase control is zero, that is, there is no change, in other words, the output value of the
そこで、NOxセンサ52の出力値が一定のときに進むステップS304の次のステップS305においては、NOxセンサ52によりさらに新たに計測された第2の検出値としてのNOxセンサ検出値X2(図4のモード「1」又は「3」に対応)が上述のステップS304における尿素水供給量増量制御前のNOxセンサ検出値X1と比較される。すなわち、尿素水供給量増量制御前後でのNOx濃度の変化量が両計測値の差dNOx2として、次式(5)により算出される。
dNOx2 = X2 − X1 ・・・(5)
ここで、この場合はX1はX0と等しいので、X0と置き換えてもよい。
Therefore, in step S305 following step S304 that proceeds when the output value of the
dNOx2 = X2-X1 (5)
In this case, since X1 is equal to X0, it may be replaced with X0.
そして、ステップS305おける比較の結果、尿素水供給量増量制御前後でのNOx濃度の計測値の差dNOx2がゼロすなわち上昇変化がないとき、換言すると、NOxセンサ52の出力値が一定のときはステップS306に進み、変化があるときに、ステップS307に進む。
As a result of the comparison in step S305, when the difference dNOx2 in the measured value of NOx concentration before and after the urea water supply amount increase control is zero, that is, there is no increase change, in other words, when the output value of the
このステップS306においては、NOx濃度増大制御の前後、及び、尿素水供給量増量制御の前後のいずれにおいても、NOxセンサ52の出力値が一定で変化がない(図4のモード「1」に対応)ことから、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36のいずれもが正常に機能していることを意味するので、その旨の判定を行い、本ルーチンは終了される。
In step S306, the output value of the
また、ステップS307においては、NOx濃度増大制御の前後においてNOxセンサ52の出力値が一定で変化がなかったけれども、尿素水供給量増量制御の前後においてはNOxセンサ52の出力値が上昇変化した(図4の「3」)ことから、選択還元型NOx触媒34は正常に機能しているが、アンモニア酸化触媒36が正常に機能していない、すなわち、異常であることを意味するので、その旨の判定(上述の、モード「3」に対応する)を行い、本ルーチンは終了される。
In step S307, the output value of the
一方、上述のステップS303における比較の結果、NOx濃度増大制御前後でのNOx濃度の計測値の差dNOx1がゼロでない、すなわち、変化があるときに進むステップS308においても、前述のように、添加弁40からの尿素水の噴射供給量が所定量増量される尿素水供給量増量制御が実行される(図4の時点t1参照)。 On the other hand, as a result of the comparison in step S303 described above, the difference dNOx1 in the measured value of NOx concentration before and after the NOx concentration increase control is not zero, that is, in step S308 that proceeds when there is a change, as described above, the addition valve The urea water supply amount increase control is executed in which the urea water injection supply amount from 40 is increased by a predetermined amount (see time t1 in FIG. 4).
そこで、次のステップS309においては、NOxセンサ52により新たに計測された第3の検出値としてのNOxセンサ検出値X3が上述のステップS308における尿素水供給量増量制御前のNOxセンサ検出値X1と比較される。すなわち、尿素水供給量増量制御前後でのNOx濃度の変化量が両計測値の差dNOx3として、次式(6)により算出される。
dNOx3 = X3 − X1 ・・・(6)
Therefore, in the next step S309, the NOx sensor detection value X3 as the third detection value newly measured by the
dNOx3 = X3−X1 (6)
そして、ステップS309おける比較の結果、尿素水供給量増量制御前後でのNOx濃度の計測値の差dNOx3がゼロすなわち変化がない(図4のモード「2」又は「5」)とき、換言すると、NOxセンサ52の出力値が一定のときはステップS311に進み、上昇変化があるときに、ステップS310に進む。
As a result of the comparison in step S309, when the difference dNOx3 between the measured values of the NOx concentration before and after the urea water supply amount increase control is zero, that is, there is no change (mode “2” or “5” in FIG. 4), in other words, When the output value of the
このステップS310においては、NOx濃度増大制御の前後においてNOxセンサ52の出力値に変化があり、尿素水供給量増量制御の前後においてもNOxセンサ52の出力値が変化した(図4のモード「4」参照)ことから、選択還元型NOx触媒34及びアンモニア酸化触媒36がNOxの処理もアンモニアの処理も行なっておらず正常に機能していない、すなわち、異常であることを意味するので、その旨の判定(上述の、モード「4」に対応する)を行い、本ルーチンは終了される。
In step S310, the output value of the
さらに、NOx濃度増大制御の前後においてNOxセンサ52の出力値に変化があり、尿素水供給量増量制御前後でのNOx濃度の計測値の差dNOx3がゼロすなわち変化がないときに進むステップS311においては、添加弁40からの尿素水の噴射供給量が所定量減量される尿素水供給量減量制御が実行される(図4の時点t2参照)。なお、この尿素水供給量減量制御は、ステップS302でのNOx濃度増大制御より前における通常の運転状態でのNOx濃度に対応して、そのNOx量を浄化処理するに適した基準の尿素水供給量(当量比:1)に対し、尿素水供給量を所定割合で減量することにより行われる。
Further, in step S311 which proceeds when there is a change in the output value of the
そこで、次のステップS312においては、NOxセンサ52により新たに計測された第4の検出値としてのNOxセンサ検出値X4(図4の「2」又は「5」)が上述のステップS311における尿素水供給量減量制御前のNOxセンサ検出値X1又はX3と比較される。すなわち、尿素水供給量減量制御前後でのNOx濃度の変化量が両計測値の差dNOx4として、次式(7)により算出される。
dNOx4 = X4 − X1 ・・・(7)
ここで、この場合X1はX3と等しいので、X3と置き換えてもよい。
Therefore, in the next step S312, the NOx sensor detection value X4 ("2" or "5" in FIG. 4) as the fourth detection value newly measured by the
dNOx4 = X4−X1 (7)
Here, since X1 is equal to X3 in this case, it may be replaced with X3.
そして、ステップS312おける比較の結果、尿素水供給量減量制御前後でのNOx濃度の計測値の差dNOx4がゼロすなわち変化がない(図4の「5」)とき、換言すると、NOxセンサ52の出力値が一定のときはステップS313に進み、変化がある(図3の「2」)ときに、ステップS314に進む。
As a result of the comparison in step S312, when the difference dNOx4 between the measured values of NOx concentration before and after the urea water supply amount reduction control is zero, that is, there is no change (“5” in FIG. 4), in other words, the output of the
このステップS313においては、NOx濃度増大制御の前後においてNOxセンサ52の出力値に変化があったが、尿素水供給量増量制御の前後においてはNOxセンサ52の出力値が変化しなかったことから、少なくともアンモニア酸化触媒36は正常に機能しているが、尿素水供給量減量制御の前後においてNOxセンサ52の出力値が変化しなかったことから、添加弁40を含む供給装置42が異常であることを意味するので、その旨の判定(上述の、モード「5」に対応する)を行い、本ルーチンは終了される。
In step S313, the output value of the
一方、ステップS314においては、ステップS313と同様に、NOx濃度増大制御の前後においてNOxセンサ52の出力値に変化があったが、尿素水供給量増量制御の前後においてはNOxセンサ52の出力値が変化しなかったことから、少なくともアンモニア酸化触媒36は正常に機能していると判定される。しかし、尿素水供給量減量制御の前後においてNOxセンサ52の出力値が変化したことから、選択還元型NOx触媒34が正常に機能していない、すなわち、異常であることを意味するので、その旨の判定(上述の、モード「2」に対応する)を行い、本ルーチンは終了される。
On the other hand, in step S314, as in step S313, the output value of the
なお、本発明の実施形態においては、図3のフローチャートにおけるステップS303を実行すべく機能する部位が第1の出力値変化検出手段を、ステップS304及びステップS308を実行すべく機能する部位が尿素水供給量増量制御手段を、ステップS305及びステップS309を実行すべく機能する部位が第2の出力値変化検出手段を、及び、ステップS306、ステップS307及びステップS310を実行すべく機能する部位が第1の判定手段を構成している。また、ステップS311を実行すべく機能する部位が尿素水供給量減量制御手段を、ステップS312を実行すべく機能する部位が第3の出力値変化検出手段を、及び、ステップS313及びステップS314を実行すべく機能する部位が第2の判定手段を構成している。 In the embodiment of the present invention, the part that functions to execute step S303 in the flowchart of FIG. 3 is the first output value change detection means, and the part that functions to execute steps S304 and S308 is urea water. The supply amount increase control means, the part functioning to execute step S305 and step S309 is the second output value change detecting means, and the part functioning to execute step S306, step S307 and step S310 is the first. The determination means is configured. Further, the part that functions to execute step S311 performs the urea water supply amount reduction control means, the part that functions to execute step S312 performs the third output value change detection means, and executes steps S313 and S314. The part that functions as much as possible constitutes the second determination means.
以上の説明から明らかなように、本実施の形態によれば、選択還元型NOx触媒34、アンモニア酸化触媒36及び添加弁40を含む供給装置42のいずれが異常であるかの判定が可能である。ここで、いずれかが異常と判定されたときには、公知の手法により運転者に適宜警報などが与えられるのが好ましい。
As is clear from the above description, according to the present embodiment, it is possible to determine which of the supply device 42 including the selective
なお、図3のフローチャートには図示しないが、本ルーチンにおいて選択還元型NOx触媒34、アンモニア酸化触媒36及び添加弁40を含む供給装置42の正常又は異常の判定が行われた際には、正常又は異常の判定が完了した旨のフラグがセットされる。このフラグがセットされた場合には、上述の所定条件成立か否かの判定において、判定は既に完了し所定条件不成立として、ステップS301以降の正常又は異常の判定ルーチンは実行されない。これは、正常又は異常の判定は一走行(トリップ)当り少なくとも一度実行されれば十分であるからである。したがって、エンジン10が停止されたときには、このフラグがリセットされるのが好ましい。
Although not shown in the flowchart of FIG. 3, when it is determined in this routine that the supply device 42 including the selective
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、選択還元型NOx触媒34の上流側にも触媒前NOxセンサを設けるようにしてもよい。この場合には、触媒前NOxセンサにより出ガス中のNOx濃度を基準出力値として計測し、これと上述のNOxセンサ52の出力値とを比較することにより、出力値の変化の有無を判断するようにしてもよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can adopt other embodiments. For example, a pre-catalyst NOx sensor may be provided on the upstream side of the selective reduction
なお、本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
10 エンジン
15 排気通路
34 選択還元型NOx触媒
36 アンモニア酸化触媒
40 添加弁
42 供給装置
52 NOxセンサ
54 触媒前排気温センサ
56 触媒後排気温センサ
100 電子制御ユニット(ECU)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記NH3酸化触媒の下流に配置されたNOxセンサと、
前記内燃機関の所定の運転状態における異常判定モード時に、前記内燃機関から排出される出ガスのNOx濃度を所定量増大させるNOx濃度増大手段と、
該NOx濃度増大手段によってNOx濃度が所定量増大されたとき、前記NOxセンサの出力値の変化を検出する第1の出力値変化検出手段と、
該第1の出力値変化検出手段による出力値の変化の検出に対応して前記尿素水供給手段からの尿素水供給量を所定量増量制御する尿素水供給量増量制御手段と、
該尿素水供給量増量制御手段によってそれぞれ尿素水供給量が所定量増量制御されたとき、前記NOxセンサの出力値の変化を検出する第2の出力値変化検出手段と、
該第2の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化に基づき、少なくとも前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒の正常又は異常を判定する第1の判定手段と、
を備えることを特徴とする排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置。 An exhaust gas purification system comprising a selective reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, an NH 3 oxidation catalyst downstream thereof, and urea water supply means for supplying urea water to an exhaust passage upstream of the selective reduction type NOx catalyst An apparatus for determining an abnormal site in
A NOx sensor disposed downstream of the NH 3 oxidation catalyst;
NOx concentration increasing means for increasing the NOx concentration of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine by a predetermined amount during an abnormality determination mode in the predetermined operating state of the internal combustion engine;
A first output value change detecting means for detecting a change in the output value of the NOx sensor when the NOx concentration is increased by a predetermined amount by the NOx concentration increasing means;
Urea water supply amount increase control means for increasing the urea water supply amount from the urea water supply means by a predetermined amount in response to detection of a change in the output value by the first output value change detection means;
Second output value change detection means for detecting a change in the output value of the NOx sensor when the urea water supply amount is controlled to increase by a predetermined amount by the urea water supply amount increase control means;
First determination means for determining whether the selective reduction NOx catalyst and the NH 3 oxidation catalyst are normal or abnormal based on a change in the output value of the NOx sensor detected by the second output value change detection means;
An apparatus for determining an abnormal part of an exhaust gas purification system comprising:
該尿素水供給量減量制御手段によって尿素水供給量が減量制御されたとき、前記NOxセンサの出力値の変化を検出する第3の出力値変化検出手段と、
該第3の出力値変化検出手段により検出された前記NOxセンサの出力値の変化に基づき、前記尿素水供給手段、前記選択還元型NOx触媒及びNH3酸化触媒の正常又は異常を判定する第2の判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化システムの異常部位の判定装置。 When the output value from the first output value change detecting means is changed and the output value from the second output value change detecting means is not changed, the urea water supply amount from the urea water supply means is reduced. Urea water supply amount reduction control means,
A third output value change detecting means for detecting a change in the output value of the NOx sensor when the urea water supply quantity is controlled to be reduced by the urea water supply quantity reduction control means;
A second determination unit that determines whether the urea water supply unit, the selective reduction type NOx catalyst, and the NH 3 oxidation catalyst are normal or abnormal based on a change in the output value of the NOx sensor detected by the third output value change detection unit; Determining means,
The apparatus for determining an abnormal portion of the exhaust gas purification system according to claim 1, comprising:
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