JP2013181427A - 排気浄化システムの異常検知装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの運転時におけるＮＯｘ浄化率を検出して、高い精度の尿素水識別判定を行うことを目的とする。
【解決手段】還元剤添加手段と、該還元剤添加手段から噴射された尿素水１４ａでＮＯｘを還元浄化するＳＣＲ触媒１１と、エンジン１の運転状態を検知する第１のパラメータと、第１のパラメータからエンジン１が定常運転域にあることを判定する第２のパラメータと、第２のパラメータに基づいてマップからＮＯｘ排出量を算出するＮＯｘ排出量算出手段と、ＳＣＲ触媒１１の下流側に配設されＮＯｘ量を検出するＮＯｘ量検出手段と、ＮＯｘ排出量とＮＯｘ検出量とでＮＯｘ浄化率Ｒを算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、ＮＯｘ浄化率Ｒによって尿素水１４ａの品質判定を行う還元剤品質判定手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の排気浄化システムの異常を検知する方法に関するものである。

内燃機関であるディーゼルエンジン（以後「エンジン」と称す）の排気系には、エンジンから排出される排ガスに含まれ、有害物質とされるディーゼル排気微粒子〔以後「ＰＭ（Particulate Matter）」と称す〕及びＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれており、ＰＭはディーゼルパティキュレートフィルタ〔以後「ＤＰＦ(Diesel Ｐarticulate Ｆilter)」と称す〕にて補足される。ＤＰＦで浄化された排ガスは、
該排ガス中に含まれるＮＯｘを還元剤と反応させる選択還元型触媒上で還元反応させて、ＮＯｘの排出濃度を低減するようにしたものが、広く実用化されている。
還元剤として使用されているアンモニア（ＮＨ₃）の有効性は知られているが、アンモニアを自動車等の輸送機関に搭載して移動するには、安全上問題があることから毒性のない尿素水を尿素水タンクに貯溜した状態で保持し、尿素水タンクから排ガス中に尿素水を噴射して還元剤として使用している。

ところが、尿素水タンクに貯溜する尿素水の濃度管理が厳しく、異種水溶液が混入、又は規格外濃度の尿素水になるとＮＯｘ浄化能力が低下することが知られている。このような状態で、自動車等の輸送機関を走行させることはできない。
従って、尿素水の品質管理を常に行う必要があり、関連する先行技術として、特開２０１０―２６１３２６号公報（特許文献１）が存在している。
特許文献１によると、還元剤タンクへの還元剤の補給を検出し、補給の検出時からＮＯｘ浄化率が安定化するまでの期間を浄化安定期間として待機し、浄化率安定期間後の判定期間に測定ＮＯｘ浄化率の異常低下を検出した場合には還元剤タンク内に低濃度の還元剤、又は別の物質が補給されたと判断するものである。

また、関連する先行技術として、特開２００８―２９１８２８号公報（特許文献２）が存在している。
特許文献２によると、尿素水タンク内に尿素水が補充されたか否かを判断する尿素水補充判断手段と、ＮＯｘ浄化率が許容レベル以下まで低下したか否かを判断するＮＯｘ浄化率判断手段とを備え、尿素水タンク内に尿素水が補充された直後の機関運転時にＮＯｘ浄化率が許容レベル以下に低下したと判断したときに補充された尿素水が異常であると判断するものである。

特開２０１０―２６１３２６号公報 特開２００８―２９１８２８号公報

ところが、還元剤とＮＯｘとの反応には効率よく反応する反応熱が必要であり、排気経路における雰囲気温度及び、エンジンの運転状況を無視することができない。
雰囲気温度中においても、エンジンが定常運転時にはＮＯｘの浄化率が精度よく検出でき、尿素水の識別判定が可能である。一方、エンジン過渡運転時には、尿素水噴射中でもＮＯｘ排出量が多く、尿素水の識別判定が不確実になる場合がある。
図４（Ａ）はエンジンの定常運転（走行）時を示し、エンジン回転数Ｎｅ、トルクＴｒｑが略定常の場合に尿素水（ユリア）噴射に対してＮＯｘセンサの検出値が低くなっている。
図４（Ｂ）はエンジンの過渡運転（走行）時を示し、エンジン回転数Ｎｅ、トルクＴｒｑが大きく変動している場合に尿素水（ユリア）噴射に対してＮＯｘセンサの検出値は大きくなっている。

そこで、本発明はこのような不具合に鑑み成されたもので、エンジンの稼働時に定常運転状態を検知して、該定常運転時におけるＮＯｘ浄化率を検出して、高い精度の尿素水識別判定を行うことを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排ガスに還元剤を添加する還元剤添加手段と、
該還元剤添加手段の前記排気通路下流側に配設され、添加された還元剤を用いて前記排ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と、
前記ＮＯｘ還元触媒の還元状況を判断するのに必要な前記内燃機関の運転状態を検知する第１のパラメータと、
前記第１のパラメータから前記内燃機関が定常運転域にあることを判定する第２のパラメータと、
前記第２のパラメータに基づいて前記内燃機関のＮＯｘ排出量を予め準備されたマップから算出するＮＯｘ排出量算出手段と、
前記ＮＯｘ還元触媒の下流側に配設され、前記定常運転時の前記排ガス中の残留ＮＯｘ量を検出するためのＮＯｘ量検出手段と、
前記ＮＯｘ排出量算出手段により算出されたＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ検出手段によって算出された前記残留ＮＯｘ検出量とで前記ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、
前記ＮＯｘ浄化率算出手段の算出結果に基づいて、前記還元剤の品質判定を行う還元剤品質判定手段とを備えたことを特徴とする。

更に、前記定常運転判定手段は、前記内燃機関の冷却水温度、回転数、トルク、排ガス流量及びＮＯｘ排出量と、前記還元剤供給量と、前記ＮＯｘ還元触媒の排ガスの入口側温度及び、出口側温度と、前記還元剤が加水分解されて生成されたＮＨ₃の前記ＮＯｘ触媒への吸着量、及び、前記ＮＯｘ還元触媒上流側のＨＣ濃度の夫々が設定された範囲内であるときに、前記内燃機関の回転数、トルク、排ガス流量、及びＮＯｘ排出量と、還元剤供給量、前記ＮＨ₃吸着量を定常時の値にするとよい。

かかる発明において、走行中の負荷変動を除外して、定常運転中のみの安定した運転状況データに基づいて、現状のＮＯｘ浄化された残存ＮＯｘ量と、定常運転中に内燃機関から排出されるＮＯｘ量とからＮＯｘ浄化率を算出することにより、排ガス中に添加された還元添加剤が正規の品質を有していることを容易に且つ、精度よく判定することができる。
更に、ＮＯｘ還元触媒下流側で排ガス中のＮＯｘを検出するので、大気に放出される排ガスの管理が確実にできる効果を有している。
また、ＮＯｘ還元触媒の下流側にＮＯｘ検出手段を配設するだけで、大気に放出される排ガス管理ができるので、ＮＯｘ検出手段となるＮＯｘセンサ数が減少できコスト低減が可能となった。

また、本願発明において好ましくは、前記還元剤品質判定手段が異常と判断した場合には、ＤＰＦ再生を実行し、再度前記還元剤品質判定手段による品質判定を実施させるＤＰＦ再生実施判定手段を備えるとよい。

このような構成にすることにより、燃焼が不安定な低車速走行を繰返すことで、ＮＯｘ還元触媒にＨＣが付着して、ＮＨ₃が還元触媒に付着するのを妨げ、還元触媒の能力低下をまねくと共に、ＮＯｘセンサがＨＣをＮＯｘと勘違いして誤検知するのを防止する。

また、本願発明において好ましくは、前記ＮＯｘ浄化率算出手段は所定時間毎に実施されるとよい。

このような構成にすることにより、所定時間ごとに、ＮＯｘ浄化率を算出することにより、還元剤補給時の品質がチェックできると共に、排気浄化システムの故障等も検出でき、大気汚染防止が確実にできる。

また、本願発明において、内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排ガスに還元剤を添加する還元剤添加手段と、
該還元剤添加手段の前記排気通路下流側に配設され、添加された還元剤を用いて前記排ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と、
前記ＮＯｘ還元触媒の還元状況を判断するのに必要な前記内燃機関の運転状態を検知する第１のパラメータと、
前記第１のパラメータから前記内燃機関が定常運転域にあることを判定する第２のパラメータと、
前記第２のパラメータに基づいて前記内燃機関のＮＯｘ排出量を予め準備されたマップから算出するＮＯｘ排出量算出手段と、
前記ＮＯｘ還元触媒の下流側に配設され、前記定常運転時の前記排ガス中の残留ＮＯｘ量を検出するためのＮＯｘ量検出手段と、
前記ＮＯｘ排出量算出手段により算出されたＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ検出手段によって算出された前記残留ＮＯｘ検出量とで前記ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、
前記ＮＯｘ浄化率算出手段の算出結果に基づいて、前記還元剤の品質判定を行う還元剤品質判定手段とを備え
前記定常運転を判定するため前記内燃機関の運転状況を検知する工程と、該運転状況が定常運転であることを判定する工程と、ＮＯｘ排出量算出手段によって算出されたＮＯｘ量とＮＯｘ量検出手段によって算出されたＮＯｘ量とからＮＯｘ浄化率を算出する工程と、を備えたことを特徴とする。

前記還元剤品質判定手段が異常と判断した場合には、ＤＰＦ再生実施後に再度ＮＯｘ浄化状況を算出する工程を備えるとよい。

本発明によれば、走行中の負荷変動を除外して、定常運転中のみの安定した運転状況データに基づいて、現状のＮＯｘ浄化された残存ＮＯｘ量と、定常運転中に内燃機関から排出されるＮＯｘ量とからＮＯｘ浄化率を算出することにより、排ガス中に添加された還元添加剤が正規の品質を有していることを容易に且つ、精度よく判定することができる。

は本発明の実施形態にかかる排気浄化システムの概略構成図を示す。 は本発明の実施形態にかかるＮＯｘ浄化システムの異常検知の作動フローチャート図を示す。 （Ａ）は図３―※１のモニタリング条件詳細、（Ｂ）は図３―※２の定常判定条件詳細を示す。 （Ａ）は本発明の実施形態にかかるエンジン定常運転（定常走行）時のユリア噴射とＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度検出状況図、（Ｂ）はエンジン過渡運転（過渡走行）時のＮＯｘ濃度検出を示す。 は本発明の実施形態にかかる排ガスのＮＯｘ排出量算出用マップ図の一例を示す。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施形態にかかる排気浄化システムの概略構成図を示す。
１は内燃機関であるエンジンを示し、該エンジン１の側部には燃焼室（図示省略）で燃料と空気の混合ガスが燃焼し、その燃焼した排ガス８ｂが導入される排気マニホールド１ｃが装着されている。
排気マニホールド１ｃの集合部にはターボチャージャ２が装着されている。ターボチャージャ２は、排ガス８ｂによって駆動される排気タービン２ｂと、該排気タービン２ｂと同軸的に連結されたコンプレッサ２ａとから構成されている。
コンプレッサ２ａは大気中の塵埃をエアクリーナ３にて除去された空気３ｂを吸気管３ａを介して吸入し、該空気３ｂを圧縮する。圧縮された空気３ｂは給気管６ａを介してインタークーラ６に圧送されて冷却される。
インタークーラ６で冷却された空気３ｂは給気管６ｂを介してエンジン１の燃焼室に圧送される。
また、エアクリーナ３には、大気温度を検知する大気温センサ３ｄが装着されており、検知された温度はエンジン１の燃焼制御及び、排ガス浄化制御に使用される。

一方、排気タービン２ｂを駆動した排ガス８ｂは排気通路８を形成する排気管８ａ内を流動して大気中に放出される。
排気通路８には、該排気通路８の上流側から排ガス８ｂ中の未燃焼微細物質（以後ＰＭと称す）を捕捉するＤＰＦ１０（Diesel Particulate Filter）、還元剤添加物（尿素水）を用いて排ガス８ｂ中のＮＯｘを無害化するＳＣＲ触媒１１（選択還元型触媒）、該ＳＣＲ触媒１１にてスリップしたＮＨ₃無害化する後段酸化触媒１２の順に夫々が間隔を有して配設されている。
更に、ＤＰＦ１０には、排ガス流通上流側に前段酸化触媒１０ａ、該前段酸化触媒１０ａと排気流動方向に間隔を有してパテキュレートフィルタ１０ｂが配設されている。
前段酸化触媒１０ａは、ＳＣＲ触媒１１において、ＮＯｘ浄化率を向上させるため、ＮＯ→ＮＯ２に酸化（２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２）するものである。

また、ＤＰＦ１０の排気通路８の上流側には第１圧力センサ２７と、ＤＰＦ１０の出口側には第２圧力センサ２８が装着されている。
第１圧力センサ２７と、第２圧力センサ２８とで検出した値は制御装置５に出力され、その圧力差からパテキュレートフィルタ１０ｂのＰＭ堆積状況を判断するものである。
制御装置5内にはＤＰＦ再生実施判定手段が内蔵されており、第１圧力センサ２７と第２圧力センサ２８とで検出した圧力差が閾値以上の場合には、パテキュレートフィルタ１０ｂへのＰＭ堆積量が多いと判断して、パテキュレートフィルタ１０ｂの再生を実施させるようになっている。

また、ＤＰＦ１０とＳＣＲ触媒１１との間には、還元剤添加手段１４が介装されている。還元剤添加手段１４は、還元剤である尿素水１４ａを、排気通路８内を流れる排ガス８ｂに混入させる尿素水噴霧ノズル１４ｅと、尿素水１４ａを貯溜する尿素水タンク１４ｆと、尿素水タンク１４ｆ内に貯溜されている尿素水１４ａを汲み上げて尿素水噴射弁１４側に圧送するポンプ１４ｂと、後述する制御装置５の指令に基づいてポンプ１４ｂから圧送された尿素水１４ａを尿素水噴霧ノズル１４ｅから噴射させる尿素水噴射弁１４ｄと、尿素水タンク１４ｆ内の尿素水１４ａの貯溜量を検知して検知データ信号を制御装置５に送信する液面検知手段１４ｃとで構成されている。
尿素水１４ａの噴射量は制御装置５内に収蔵されているエンジン回転数Ｎｅと負荷（エンジントルクＴｒｑ）に基づいて噴射されるようになっている。
制御装置５によって尿素水１４ａの尿素水タンク内貯溜量が表示モニタ９に表示されるようになっている。

更に、ＳＣＲ触媒１１には、該ＳＣＲ触媒１１の排ガス入口側の排ガス温度を検知するＳＣＲ入口側温度センサ２４と、ＳＣＲ触媒１１の出口側の排ガス温度を検知するＳＣＲ出口側温度センサ２５とが配設されている。ＳＣＲ入口側温度センサ２４とＳＣＲ出口側温度センサ２５夫々の検出データ信号は制御装置５に送信される。
尚、ＳＣＲ触媒１１の入口側及び、出口側の排ガス温度は、尿素水１４ａの加水分解が十分に行われる雰囲気温度に達しているか、さらには、加水分解されて生成したＮＨ₃がＳＣＲ触媒の表面に付着して、ＮＯｘと還元反応するために必要な雰囲気温度になっているかを検知するものである。
また、後段酸化触媒１２の排ガス流通下流側には排ガス８ｂ中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２３が配設され、検知データ信号は制御装置５に送信される。

更に、制御装置５には、エンジン１の運転状況を検知するための信号として、エンジン負荷（トルクＴｒｑ）状態を検知するアクスル開度センサ７、エンジン回転数Ｎｅを検知する回転数センサ１ａ、エンジン１の冷却水温度℃を検知する冷却水温度センサ１ｂからのデータ信号が入力される。
制御装置５は入力されたデータ信号に基づいてＮＯｘ浄化状況、還元剤の品質判定、還元剤１４ａの尿素水タンク１４ｆ内残量等を表示装置９にて表示する。
尚、表示装置は、警告用の表示ランプ、液晶等による絵表示、又はこれらに音声、ブザーを併用した方法でもよい。

以下に本発明の実施形態についての作動を図２のフローチャートに基づいて尿素水１４ａの判定方法について説明する。
エンジン１が始動されて、排気マニホールド１ｃからの排ガス８ｂによってターボチャージャ２が駆動される。
ターボチャージャ２を駆動した排ガス８ｂは排気管８ａを介してＤＰＦ１０内に導入される。
ＤＰＦ１０から流出した排ガス８ｂは尿素水噴射ノズル１４ｅから噴射された尿素水１４ａが混入された状態でＳＣＲ触媒１１に導入される。
導入された尿素水１４ａはＳＣＲ触媒１１によって、アンモニア（ＮＨ₃）と二酸化炭素（ＣＯ２）に加水分解される。
アンモニア（ＮＨ₃）はＳＣＲ触媒１１の表面に付着して、触媒の作用力によって排ガス８ｂ中のＮＯｘと還元反応する。
ＳＣＲ触媒１１におけるアンモニア（ＮＨ₃）と、ＮＯｘとの還元反応は、例えば次の反応式（１）及び（２）のように行われる。
４ＮＯ＋４ＮＨ₃＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ・・・・・（１）
２ＮＨ₃＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ・・・・・（２）
その結果、窒素と水に還元して無害化するものである。

ステップＳ１でスタートして、ステップＳ２において、窒素と水に還元して無害化が正常に行わせることができるか、否かを判断するために、エンジン１の稼働状態を検知するための第１のパラメータであるモニタリング条件が整ったか否かを判断する。
モニタリング条件とは、エンジン１の稼働状態が上述のＳＣＲ触媒１１と尿素水１４ａとが正常な還元作用を行う環境状態下にあることを確認する工程で、図３（Ａ）※１の条件を必要とする。

モニタリング条件項目としては、以下がＡＮＤ条件になっている。
回転数Ｎｅ 常用回転数下限Ｎ_０≦Ｎｅ≦常用回転数上限Ｎｍ
トルクＴrq 常用トルク下限Ｔrq_０≦Ｔrq≦常用トルク上限Ｔrqｍ
尿素水噴射量Ｓｃ Ｓｃ＞０（ｇ／ｈ）（尿素水が噴射されている）
ＳＣＲ触媒出入口温度Ｔ Ｔ_０≦Ｔ≦Ｔｍ
ＮＨ₃吸着量Ｍ Ｍ≧Ｍ_０（Ｍ_０閾値ｇ／Ｌ）
排ガス流量Ｅｘ Ｅｘ＜Ｅｘ_０（Ｅｘ_０閾値ｋｇ／ｈ）
ＮＯｘ排出量Ｑ Ｑ＜Ｑ_０（閾値Ｑ_０ｐｐｍ）
冷却水温度Ｔｔ Ｔｔ＞Ｔ_０（Ｔ_０閾値℃）
大気温度Ｔｃ Ｔｃ＞Ｔｃ_０（Ｔｃ_０閾値℃）
これらの条件は、エンジン１が運転し始めてから十分に暖気された状態を検知するもので、尿素水１４ａ及び、ＳＣＲ触媒１１が十分に反応するために必要な温度になっていることを条件としている。
また、排気管８ｂ内の温度が低いと尿素水１４ａの加水分解が十分におこなわれないので、ＮＨ₃のＳＣＲ触媒１１への吸着量Ｍも低下することになる。
尚、ＮＨ₃の吸着量Ｍは、供給ＮＨ₃と消費ＮＨ₃との差から求めるもので、供給ＮＨ₃は尿素水噴射量から求め、消費ＮＨ₃は推定ＮＯｘ排出量に推定ＮＯｘ浄化率を乗じて求める。これらの演算は制御装置５内にて実施される。
排ガス流量Ｅｘ及び、ＮＯｘ排出量Ｑも閾値以下としたのは、エンジン１が過渡運転状況下ではＮＯｘ浄化状況が精度よく検出できないためである。
更に、大気温度が低いと尿素水１４ａの凍結又は、流動性が悪化し、尿素水噴射量Ｓｃが確保できない場合が生ずるためである。

ステップＳ３において、エンジン１が定常運転状態になっているか否かを判定する工程で、図３（Ｂ）※２の条件を必要とする。
第２のパラメータである定常判定条件としては、以下がＡＮＤ条件になっている。
回転数変動量ΔＮｅ ΔＮｅ＜Ｎｓ（Ｎｓ閾値ｒｐｍ／０．１ｓｅｃ）
トルク変動量ΔＴrq ΔＴrq＜Ｔrqｓ（Ｔrqｓ閾値／０．１ｓｅｃ）
尿素水噴射量Ｓｃ Ｓｃ≧連続噴射時間Ｓｃｔ（ｓｅｃ）
排ガス流量変動量ΔＥｘ ΔＥｘ＜Ｅｘｓ（Ｅｘｓ閾値ｋｇ／ｈ／０．１ｓｅｃ）
ＮＯｘ排出量Ｑ_０ｔ Ｑ_０ｔ≦Ｑ_０（閾値Ｑ_０ｐｐｍ以下の連続時間ｔで排出量を制御）
ＮＨ₃吸着量Ｍｔ 尿素水連続噴射時間Ｍｔ≧Ｍｔ_０（閾値時間Ｍｔ_０吸着
量を尿素水噴射時間ｔで制御）
これらの条件は、エンジン１の運転が定常運転状態であることを判断している。

定常運転を判定することの重要性を図４に基づいて説明する。
尚、図４のエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）、噴射状況（ｇ／ｈ）及び、ＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）夫々の縦軸、横軸（ｓｅｃ）目盛り幅は（Ａ）定常走行と（Ｂ）過渡走行共に同一となっている。
図４（Ａ）の（Ａ−１）にＮＯｘセンサ２３の検知濃度（ｐｐｍ）、（Ａ−２）に尿素水（ユリア）噴射状況（ｇ／ｈ）、（Ａ−３）に回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）とトルクＴrqを表わしている。
（Ａ−３）はエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）の変動量ΔＮｅがほとんど無くΔＮｅ＜Ｎｓ（閾値）となっており、トルク変動量ΔＴrqもΔＴrq＜Ｔrqｓ（閾値）となっており安定した定常運転走行状態になっている。（Ａ−２）は（Ａ−３）の状態時にＳｃ＞Ｓｃｔ（閾値以上の尿素水噴射時間）〔噴射量Ｓｃを時間Ｓｃｔ（ｓｅｃ）で制御〕を実施している、（Ａ−１）は（Ａ−２）において尿素水噴射を実施した結果ＮＯｘセンサ２３のよる排ガス８ｂ中のＮＯｘ検知濃度（ｐｐｍ）が低下していることがわかる。

一方、図４（Ｂ）に車両の過渡走行時の状態であり、（Ｂ−１）にＮＯｘセンサ２３の検知濃度（ｐｐｍ）、（Ｂ−２）に尿素水（ユリア）噴射状況、（Ｂ−３）に回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）とトルクＴrqを表わしている。
（Ｂ−３）はエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）の変動量ΔＮｅがΔＮｅ＞Ｎｓ（閾値）となっており回転数の変動が大きくなっている。
また、トルク変動量ΔＴrqもΔＴrq＜Ｔrqｓ（閾値）となっており変動の大きい運転状態になっている。（Ｂ−２）は（Ｂ−３）の状態時、すなわちトルク変動が大きいためＮＯｘ排出量が多くなるので、尿素水噴射量Ｓｃ＞＞Ｓｃｔ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ）となっている。
しかし、（Ｂ−１）は（Ｂ−２）において尿素水噴射を多量に実施したにもかかわらず、ＮＯｘセンサ２３による排ガス８ｂ中のＮＯｘ検知濃度（ｐｐｍ）は上昇していることがわかる。

ステップＳ４では、ステップＳ３にて定常判定した時点でのエンジン回転数Ｎｅと、トルクＴrq（燃料噴射量＝負荷）のサンプル値に基づいて、定常運転時のＮＯｘ排出特性に対応して設定されたマップによってＮＯｘ排出量Ｑ_０ｔを算出（ＮＯｘ排出量算出手段）し、積算する。
例えば、通常運転制御マップは図５に示すように設定されており、トルクＴrq或は回転数が高いほどＮＯｘ排出量として高く算出される。

また、併せて、後段酸素触媒１２の排気通路下流側に配設されたＮＯｘセンサ２３によって検出された排ガス８ｂ中のＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）をサンプリングし、積算する。
尚、ＮＯｘセンサ２３を後段酸素触媒１２の排気通路下流側に配設する理由は、
ＮＯｘセンサ２３にＳＣＲ触媒１１をスリップしたＮＨ₃が付着すると、ＮＯｘセンサ２３は誤検出するので、後段酸素触媒１２によって、ＮＨ₃を無害化させるためである。
ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、ステップＳ４の積算数が閾値以下の場合はステップＳ１に戻り、閾値以上となった場合はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、ステップＳ４のＮＯｘ排出量Ｑ_０ｔ及び、ＮＯｘセンサ２３により検出されたＮＯｘ濃度からＮＯｘ浄化率Ｒを求める。（ＮＯｘ浄化率算出手段）
尚、ＮＯｘ浄化率Ｒ（％）は例えば次式（３）によって算出する。
ＮＯｘ浄化率Ｒ（％）＝（１−残存ＮＯｘ量Ｑ／ＮＯｘ排出量Ｑ_０ｔ）×１００
・・・・・（３）
ＮＯｘ浄化率Ｒ（％）が算出されるとステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、予め規定されたＮＯｘ浄化率（閾値）Ｒ_０と、現状のＮ
Ｏｘ浄化率Ｒの比較によって浄化システム及び、還元剤である尿素水１４ａの品質
が判定される（還元剤品質判定手段）。
ＮＯｘ浄化率Ｒが基準浄化率（閾値）Ｒ_０より大きいと排気浄化システムは正常に作動しており、還元剤である尿素水１４ａの品質は確保されていると判定される。
一方、ＮＯｘ浄化率Ｒが基準浄化率（閾値）Ｒ_０より小さい場合は異常と判断され、排気浄化システムの故障又は、尿素水１４ａの濃度の異なる異種剤が尿素水タンク１４ｆに混入し、尿素水１４ａの品質が守られていないと判断する。

ステップＳ７において、排気浄化システムは正常に作動していると判断された場合は、ステップＳ８に進み、同様操作を繰返し実施する。
ところが、ステップＳ７において異常と判断された場合はステップＳ９に進む。
ステップＳ９において、異常と判断された回数を見ている。これは、何かの誤作動、誤検出によって異常の判断がなされたか否かが不明なためである。
ステップＳ９において、異常がｎ−１回目以下の場合、ステップＳ２に進む。
ステップＳ９において、還元剤品質判定手段がｎ回以上連続して異常判定を出した場合に限り、ステップＳ１０に進みユリア水識別判定モニタリングを中断し、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、第１圧力センサ２７と第２圧力センサ２８とで検出した圧力差が閾値以上になっており、パテキュレートフィルタ１０ｂへのＰＭ堆積量が多いと判断して、制御装置５内のＤＰＦ再生実施判定手段によって、ＤＰＦ再生要求がなされ、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２にてＤＰＦ強制再生が実施され、パテキュレートフィルタ１０ｂに堆積したＰＭの焼却が行われ、ステップＳ１３に進む。
燃焼が不安定な低車速走行を繰返すと、未燃焼のＨＣ（燃料）がＳＣＲ触媒１１の表面を覆うため、加水分解したアンモニアがＳＣＲ触媒１１の表面に付着しないので、ＮＯｘ浄化機能が低下する。
更に、ＮＯｘセンサ２３もＨＣをＮＯｘとして誤検知する。
そのため、パテキュレートフィルタ１０ｂのＰＭを燃焼させる際の高温度排出ガスによりＳＣＲ触媒１１におけるＨＣ捕捉能力を回復させる必要がある。
ステップＳ１３では、ステップＳ２〜ステップＳ６の繰返しなので、説明を省略する。ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４ではステップＳ７と同様であるため、説明は省略する。
ステップＳ１４において、排気浄化システムは正常に作動していると判断された場合には、ステップＳ２に進み、同様操作を繰返し実施する。
ところが、ステップＳ１４において異常と判断された場合はステップＳ１５に進み、表示装置である表示モニタ９によって警告を表示（含む音声、警報ブザー等の併用）する。

このようにすることで、走行中の負荷変動を除外して、定常運転中のみの安定した運転状況データに基づいて、現状のＮＯｘ浄化されたあとの残存ＮＯｘ量と、定常運転中にエンジン１から排出されるＮＯｘ量とからＮＯｘ浄化率Ｒを算出することにより、排ガス８ｂ中に添加された尿素水１４ａが正規の品質を有していることを容易に且つ、精度よく判定することができるようになり、誤検知防止及び、品質確保、ＮＯｘ検出手段となるＮＯｘセンサ２３の数の減少によるコスト低減、制御ロジックのシンプル化による適合工数削減が可能になった。
また、還元剤品質判定手段にパテキュレートフィルタ１０ｂのＰＭ堆積状況を判断条件としたので、ＮＯｘ浄化システムの不具合判断の信頼性を更に向上させることができた。

内燃機関の排気浄化システムを搭載した車両の異常を検知する方法に適用することができる。

１ エンジン（内燃機関）
２ ターボチャージャ
３ エアクリーナ
５ 制御装置
６ インタークーラ
７ アクセル開度センサ
８ 排気通路
９ 表示モニタ
１０ ＤＰＦ
１０ａ 前段酸化触媒
１０ｂ パテキュレートフィルタ
１１ ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ還元触媒）
１２ 後段酸化触媒
１４ 還元剤添加手段
１４ａ 尿素水（還元剤）
１４ｅ 尿素水噴射ノズル
１４ｆ 尿素水タンク
２３ ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ量検出手段）
２７ 第１圧力センサ
２８ 第２圧力センサ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排ガスに還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   該還元剤添加手段の前記排気通路下流側に配設され、添加された還元剤を用いて前記排ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と、
   前記ＮＯｘ還元触媒の還元状況を判断するのに必要な前記内燃機関の運転状態を検知する第１のパラメータと、
   前記第１のパラメータから前記内燃機関が定常運転域にあることを判定する第２のパラメータと、
   前記第２のパラメータに基づいて前記内燃機関のＮＯｘ排出量を予め準備されたマップから算出するＮＯｘ排出量算出手段と、
   前記ＮＯｘ還元触媒の下流側に配設され、前記定常運転時の前記排ガス中のＮＯｘ量を検出するためのＮＯｘ量検出手段と、
   前記ＮＯｘ排出量算出手段により算出されたＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ検出手段によって算出されたＮＯｘ検出量とで前記ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、
   前記ＮＯｘ浄化率算出手段の算出結果に基づいて、前記還元剤の品質判定を行う還元剤品質判定手段とを備えたことを特徴とする排気浄化システムの異常検知装置。
2. 前記定常運転判定手段は、前記内燃機関の冷却水温度、回転数、トルク、排ガス流量及びＮＯｘ排出量と、前記還元剤供給量と、前記ＮＯｘ還元触媒の排ガスの入口側温度及び、出口下側温度と、前記還元剤が加水分解されて生成されたＮＨ₃の前記ＮＯｘ触媒への吸着量、及び、前記ＮＯｘ還元触媒上流側のＨＣ濃度の夫々が設定された範囲内であるときに、前記内燃機関の回転数、トルク、排ガス流量、及びＮＯｘ排出量と、還元剤供給量、前記ＮＨ₃吸着量が定常時の値とすることを特徴とする請求項１記載の排気浄化システムの異常検知装置。
3. 前記還元剤品質判定手段が異常と判断した場合には、ＤＰＦ再生を実行し、再度前記還元剤品質判定手段による品質判定を実施させるＤＰＦ再生実施判定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の排気浄化システムの異常検知装置。
4. 前記ＮＯｘ浄化率算出手段は所定時間毎に実施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれの項記載の排気浄化システムの異常検知装置。
5. 内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路を流れる排ガスに還元剤を添加する還元剤添加手段と、
   該還元剤添加手段の前記排気通路下流側に配設され、添加された還元剤を用いて前記排ガス中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒と、
   前記ＮＯｘ還元触媒の還元状況を判断するのに必要な前記内燃機関の運転状態を検知する第１のパラメータと、
   前記第１のパラメータから前記内燃機関が定常運転域にあることを判定する第２のパラメータと、
   前記第２のパラメータに基づいて前記内燃機関のＮＯｘ排出量を予め準備されたマップから算出するＮＯｘ排出量算出手段と、
   前記ＮＯｘ還元触媒の下流側に配設され、前記定常運転時の前記排ガス中のＮＯｘ量を検出するためのＮＯｘ量検出手段と、
   前記ＮＯｘ排出量算出手段により算出されたＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ検出手段によって算出されたＮＯｘ検出量とで前記ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、
   前記ＮＯｘ浄化率算出手段の算出結果に基づいて、前記還元剤の品質判定を行う還元剤品質判定手段とを備え
   前記定常運転を判定するため前記内燃機関の運転状況を検知する工程と、該運転状況が定常運転であることを判定する工程と、ＮＯｘ排出量算出手段によって算出されたＮＯｘ量とＮＯｘ量検出手段によって算出されたＮＯｘ量とからＮＯｘ浄化率を算出する工程と、を備えたことを特徴とする排気浄化システムの異常検知方法。
6. 前記還元剤品質判定手段が異常と判断した場合には、ＤＰＦ再生実施後に再度ＮＯｘ浄化状況を算出する工程を備えたことを特徴とする請求項５記載の排気浄化システムの異常検知方法。

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