JP2016223322A - ＮＯｘセンサの点検プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法 - Google Patents

ＮＯｘセンサの点検プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ＮＯｘセンサの劣化又は故障を精度良く判定して、劣化又は故障していないＮＯｘセンサの誤交換を防止すると共に、ＮＯｘセンサの劣化又は故障に伴う車両の稼働率の低下を抑制するＮＯｘセンサの点検化プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法を提供する。
【解決手順】制御ユニット４０に、ＳＣＲ触媒３４に尿素水噴射弁３３からの尿素水が供給されない状態となってから、エンジン１０に高温排気運転Ｄ１をさせる手順と、筒内１３からの排気ガスの流量が低減しない状態となってから、エンジン１０に高流量排気運転Ｄ２をさせる手順とを実行させ、車外電子計算機５２に、エンジン回転数Ｎａが判定回転数Ｎｘになったときに取得させた検出値Ｃａ、Ｃｂに基づいて上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の劣化又は故障を判定させる手順を実行させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＮＯｘセンサの点検プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法に関し、より詳細には、ＮＯｘセンサの劣化又は故障を精度良く判定して、劣化又は故障していないＮＯｘセンサの誤交換を防止すると共に、ＮＯｘセンサの劣化又は故障に伴う車両の稼働率の低下を抑制するＮＯｘセンサの点検プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法に関する。
ディーゼルエンジンは、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するために排気通路に配置したＮＯｘセンサで排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出し、その検出値に基づいて尿素水の噴射量の調節及び、触媒などの自己診断を行っている。
このＮＯｘセンサの劣化又は故障を診断する装置として、還元触媒で使用される還元剤の供給を停止した上で、還元触媒の前後のＮＯｘ濃度を比較してＮＯｘセンサの劣化又は故障を診断する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この装置は、車両の走行中におけるＮＯｘセンサの劣化又は故障を診断するものである。しかしながら、車両の走行中の診断では、還元剤の供給を停止しても、排気通路に残留した還元剤や還元触媒に吸着した還元剤による還元触媒の還元作用の影響があり、還元触媒の前後のＮＯｘ濃度が略一致する状況にすることは難しい。そのため、上記の装置におけるＮＯｘセンサの故障診断では、精度の高い診断を行うことができず、劣化又は故障していないＮＯｘセンサの誤交換が生じるおそれがある。
特開２００８−１３３７８０号公報
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、ＮＯｘセンサの劣化又は故障を精度良く判定して、劣化又は故障していないＮＯｘセンサの誤交換を防止すると共に、ＮＯｘセンサの劣化又は故障に伴う車両の稼働率の低下を抑制するＮＯｘセンサの点検化プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法を提供することである。
上記の課題を解決するための本発明のＮＯｘセンサの点検プログラムは、排気通路に配置された還元触媒の上流側に上流ＮＯｘセンサを、下流側に下流ＮＯｘセンサを配置した内燃機関と、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれが接続された車載電子計算機とを搭載した車両の点検中に、前記上流ＮＯｘセンサと前記下流ＮＯｘセンサとのそれぞれの劣化又は故障を点検するＮＯｘセンサの点検プログラムにおいて、前記車載電子計算機に通信機を介して接続される車外電子計算機に記憶され、前記車載電子計算機に、前記還元触媒に還元剤噴射弁からの還元剤が供給されない状態となってから、前記内燃機関に、排気ガスの温度を予め定められた高温度以上にする高温排気運転をさせる高温排気運転手順と、排気ガスの流量が低減しない状態となってから、前記内燃機関に、前記内燃機関の回転数を予め定められた高回転数以上にする高流量排気運転をさせる高流
量排気運転手順と、を実行させ、前記車外電子計算機に、前記内燃機関の回転数が予め定められた判定回転数のときに、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれの検出値を取得させて、その検出値に基づいて前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサの劣化又は故障を判定させる判定手順を実行させることを特徴とするものである。
また、上記の課題を解決するための本発明の車両点検設備は、上記に記載のＮＯｘセンサの点検プログラムが記録された車外電子計算機を備えたことを特徴とするものである。
また、上記の課題を解決するための本発明のＮＯｘセンサの点検方法は、排気通路に配置された還元触媒の上流側に上流ＮＯｘセンサを、下流側に下流ＮＯｘセンサを配置した内燃機関と、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれが接続された車載電子計算機とを搭載した車両を点検中に、前記上流ＮＯｘセンサと前記下流ＮＯｘセンサとのそれぞれの劣化又は故障を点検するＮＯｘセンサの点検方法において、前記還元触媒に還元剤噴射弁からの還元剤が供給されない状態となってから、前記内燃機関の運転を、排気ガスの温度を予め定められた高温度以上にする高温排気運転をするステップと、排気ガスの流量が低減しない状態となってから、前記内燃機関の運転を、前記内燃機関の回転数を予め定められた高回転数以上にする高流量排気運転をするステップと、前記内燃機関の回転数が予め定められた判定回転数のときに、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれの検出値を取得するステップと、その検出値に基づいて前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサの劣化又は故障を判定するステップと、を含むことを特徴とする方法である。
本発明のＮＯｘセンサの点検プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法によれば、還元触媒に還元剤が供給されない状態になってから、内燃機関を高温排気運転し、次いで、排出された排気ガスが低減しない状態になってから、内燃機関を高流量排気運転することで、還元触媒における還元作用が生じない状況、すなわち還元触媒の前後でＮＯｘ濃度が略一致する状況を作り出す。そして、その状況下で内燃機関の回転数が予め設定される判定回転数になったときに、上流ＮＯｘセンサと下流ＮＯｘセンサのそれぞれの検出値を取得して、それらの検出値に基づいてＮＯｘセンサの劣化又は故障を判定するので、ＮＯｘセンサの劣化又は故障の判定の精度を向上でき、劣化又は故障していないＮＯｘセンサの誤交換を防止できる。また、この精度の高いＮＯｘセンサの劣化又は故障の判定を行うことで、ＮＯｘセンサの予防的整備が推進されるので、ＮＯｘセンサの劣化又は故障に伴う車両の稼働率の低下を抑制できる。
本発明のＮＯｘセンサの点検プログラムの実施形態を例示する説明図である。 本発明のＮＯｘセンサの点検方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。 図２の高流量排気運転が完了した後の、内燃機関の回転数と還元触媒の前後のＮＯｘ濃度との関係の一例を示すグラフである。 図２の高流量排気運転が完了した後の、内燃機関の回転数と還元触媒の前後のＮＯｘ濃度との関係の他の例を示すグラフである。 本発明のＮＯｘセンサの点検方法の実施形態の他の例を示すフローチャートである。 図５のＶＩに続くフローチャートである。 図６のＶＩＩに続くフローチャートである。 図７の第一判定を例示するフローチャートである。 図７の第二判定を例示するフローチャートである。
以下、本発明のＮＯｘセンサの点検プログラム及び車両点検設備、並びにＮＯｘセンサの点検方法について説明する。図１は、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の配置と、これらのための点検プログラム６０の関係を例示している。この点検プログラム６０は、車両点検設備５０に設けられている車外電子計算機５２に記憶され、車両１のエンジン１０の排気通路２３に配置された上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の劣化を点検するプログラムである。なお、車両点検設備５０としては、給油所などのサービスステーションを例示できる。
図１に示すように、車両１は車両点検設備５０に停車して、点検整備が行われている車両である。
この車両１に搭載されたエンジン１０では、車両の走行時などにおいて吸気バルブ１１からピストン１２が往復する筒内１３に吸入された吸入空気と、燃料噴射弁１４から筒内１３に噴射された軽油と、が混合されて燃焼して、排気ガスとなって排気バルブ１５から排気されている。
吸入空気は、外部から吸気通路１６へ吸入されて、ターボチャージャ１７のコンプレッサ１８により圧縮されて高温になり、インタークーラー１９で冷却されている。その後に、吸気スロットル２０により流量が調節されて、インテークマニホールド２１を経て吸気バルブ１１から筒内１３に吸入されている。
排気ガスは、筒内１３から排気バルブ１５を経由してエキゾーストマニホールド２２から排気通路２３へ排気されて、ターボチャージャ１７のタービン２４を駆動させている。その後に、排気ガス浄化装置３０で浄化されて大気へと放出されている。また、排気ガスの一部は、ＥＧＲ通路２５に設けられたＥＧＲクーラー２６で冷却された後に、ＥＧＲバルブ２７により吸気通路１６に供給されて吸入空気に混合されている。
また、エンジン１０は、冷却回路２８に設けられたラジエータ２９で冷却された冷却水により冷却されている。
排気ガス浄化装置３０には、酸化触媒３１、捕集装置３２、尿素水噴射弁３３、ＳＣＲ触媒（還元触媒）３４、及びアンモニアスリップ触媒３５が上流から下流に向って順に配置されている。
排気ガスがこの排気ガス浄化装置３０を通過すると、酸化触媒３１では、排気ガス中の未燃炭化水素と一酸化炭素とが酸化されると共に、一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素が生成される。次いで、捕集装置３２では、担持された触媒によって一酸化窒素が酸化されて二酸化窒素が生成されると共に、排気ガス中の微粒子状物質が捕集される。また、この捕集装置３２では、捕集した微粒子状物質と二酸化窒素とを反応させることで微粒子状物質が酸化除去される。次いで、ＳＣＲ触媒３４では、酸化触媒３１と捕集装置３２との酸化反応で温度が上昇した排気ガス中の窒素酸化物が、尿素水噴射弁３３から噴射された尿素水の加水分解により生じたアンモニアによる各ＳＣＲ反応によって還元される。次いで、アンモニアスリップ触媒３５では、ＳＣＲ触媒３４を通過したアンモニアが除去される。尿素水噴射弁３３から噴射される尿素水は尿素水タンク３６に貯蔵されている。その尿素水タンク３６に貯蔵された尿素水は、圧送ポンプ３７により圧送され、配管を経由して尿素水噴射弁３３へ移送されている。
また、エンジン１０は、エンジン１０を制御する車載電子計算機のユニットとして制御
ユニット４０を備えている。この制御ユニット４０は、燃料噴射弁１４を制御して、燃料の噴射量と噴射のタイミングを調節し、エンジン１０を所定の運転状態に維持するエンジン制御装置（以下、ＥＣＭ）４１や、排気ガス浄化装置３０における尿素水噴射弁３３を制御して、尿素水の噴射を調節するＤＣＵ４２を有している。
ＥＣＭ４１は、イグニッションオンセンサ４３、水温センサ４４、及びエンジン回転数センサ４５が接続されており、エンジン１０の所定の運転状態の継続時間を計測するタイマー４６を備えている。ＤＣＵ４２は、ＳＣＲ触媒３４の上流に配置された上流ＮＯｘセンサ４７、ＳＣＲ触媒３４の下流に配置された下流ＮＯｘセンサ４８、及びＳＣＲ触媒３４の上流に配置された排気温度センサ４９が接続されている。なお、このエンジン１０に設けられている各センサは一例であり、この構成に限定されない。
上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８においては、車両１の走行中に、簡易的に劣化又は故障を判定してもよいが、その走行中の判定は、ＳＣＲ触媒３４におけるアンモニアの残留量をゼロに、すなわちＳＣＲ触媒３４における還元作用をゼロにはできないために精度が低い。そのため、走行中の判定に従って車両点検設備５０で該当のセンサを交換すると、劣化又は故障していないセンサを誤交換してしまうおそれがある。
そこで、本発明のＮＯｘセンサの点検プログラム６０は、車外電子計算機５２に記憶されたプログラムであり、車両１の走行中ではなく、車両１を車両点検設備５０で点検する際に、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれの劣化又は故障を判定するように構成される。
車外電子計算機５２は通信機５１によりＤＣＵ４２に接続されて、相互にデータを送受信可能なコンピュータで構成され、ＣＰＵ、メモリ、記憶媒体、入力装置、及び出力装置を有している。通信機５１としては、光ケーブル、同軸ケーブル、ＴＰケーブル、シリアルケーブル、及びパラレルケーブルなどを例示できる。そして、ＤＣＵ４２に、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれが接続されているので、この車外電子計算機５２は、ＤＣＭ４２と通信機５１を介して、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれに接続されていることになる。
図２に示すように、点検プログラム６０は、車外電子計算機５２から制御ユニット４０に指示をして、ステップＳ１０〜ステップＳ４０を実行させる。つまり、ステップＳ１０で、制御ユニット４０のＤＣＵ４２に尿素水噴射弁３３から尿素水の噴射を停止する手順を実行させる。そして、ＳＣＲ触媒３４に尿素水噴射弁３３からの尿素水が供給されない状態となってから、ステップＳ２０で、エンジン１０に排気ガスの温度Ｔａを予め定められた高温度Ｔ１以上にする高温排気運転Ｄ１をさせる高温排気運転手順を実行させる。次いで、ステップＳ３０で、ＥＣＭ４１にＥＧＲバルブ２７を閉じる手順を実行させる。そして、筒内１３からの排気ガスの流量が低減しない状態となってから、ステップＳ４０で、エンジン１０にエンジン回転数Ｎａを予め定められた高回転数Ｎ６以上にする高流量排気運転Ｄ２をさせる高流量排気運転手順を実行させる。
次いで、車外電子計算機５２から制御ユニット４０に指示をして、ステップＳ５０を実行させる。つまり、ステップＳ５０で、ＥＣＭ４１にエンジン回転数Ｎａが予め定められた判定回転数Ｎｘにする手順を実行させる。
次いで、車外電子計算機５２に指示をして、ステップＳ６０〜ステップＳ８０を実行させる。つまり、ステップＳ５０でエンジン回転数Ｎａが判定回転数Ｎｘになったときに、ステップＳ６０及びステップＳ７０で、車外電子計算機５２に上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれの検出値Ｃａ、Ｃｂを取得させて、ステップＳ８０で、
車外電子計算機５２で、その検出値Ｃａ、Ｃｂに基づいて上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の劣化を判定させる判定手順を実行させる。
ＳＣＲ触媒３４に尿素水噴射弁３３からの尿素水が供給されない状態とは、ＳＣＲ触媒３４に新たなアンモニアが吸着されない状態のことである。この状態としては、ＤＣＵ４２により尿素水噴射弁３３からの尿素水の噴射を停止した状態の他に、例えば、車両１の点検のために尿素水噴射弁３３が取り外された状態、又は、ＤＣＵ４２に接続された電子制御信号線が尿素水噴射弁３３から取り外された状態を例示できる。
高温排気運転Ｄ１は、ＳＣＲ触媒３４に流入する排気ガスの温度Ｔａを、ＳＣＲ触媒３４に吸着したアンモニアを脱離する温度に設定された高温度Ｔ１以上にする運転、すなわち、捕集装置３２の下流、且つＳＣＲ触媒３４の上流に配置された排気温度センサ４９で取得される温度Ｔａを高温度Ｔ１以上にする運転である。この高温排気運転Ｄ１としては、例えば、捕集装置３２に捕集された粒子状物質を燃焼除去して捕集装置３２を再生する再生制御時の運転、ＳＣＲ触媒３４に付着した白色生成物を燃焼除去してＳＣＲ触媒３４の機能を回復する機能回復制御時の運転を例示できる。特に、ＥＣＭ４１は、走行中などにおいて捕集装置３２の再生制御やＳＣＲ３４の機能回復制御を行うようにそれらの制御がプログラムされており、高温排気運転Ｄ１としてそれを実行させると制御を単純化できるので望ましい。
また、高温度Ｔ１としては、例えば、４００度以上、５００度以下の値を例示できる。高温度Ｔ１を４００度未満の値に設定すると、ＳＣＲ触媒３４に吸着されたアンモニアを充分に脱離させることができない。一方、高温度Ｔ１を、５００度を超えた値に設定すると、排気ガスの温度がＳＣＲ触媒３４で許容できる温度を超えて、ＳＣＲ触媒３４の耐久性が低下するおそれがある。
筒内１３からの排気ガスの流量が低減しない状態とは、排気ガスが排気通路２３からＥＧＲ通路２５を経由して吸気通路１６に還流しない状態、すなわち、ＥＧＲバルブ２７が閉じられてＥＧＲ通路２５が遮断した状態のことである。この状態としては、ＥＣＭ４１によりＥＧＲバルブ２７が閉じられた状態の他に、例えば、車両１の点検のためにＥＣＭ４１に接続された電子制御信号線が、閉弁したＥＧＲバルブ２７から取り外された状態を例示できる。
高流量排気運転Ｄ２は、排気ガス中のＮＯｘ流量を多くして排気通路２３に残っているアンモニアを速やかに排出する運転、すなわち、エンジン回転数Ｎａを予め定められた高回転数Ｎ６以上にする運転である。この高流量排気運転Ｄ２としては、エンジン回転数Ｎａを無負荷最高回転数Ｎ５にする運転、つまり空吹かし運転を例示できる。エンジン回転数Ｎａを無負荷最高回転数Ｎ５にすると、筒内１３から排出される排気ガスの流量が最も多くなり、排気通路２３やＳＣＲ触媒３４に残留しているアンモニアを吹き飛ばしながら、完全に消費する効果が最も高くなる。
図３に示すように、判定回転数Ｎｘとしては、アイドル回転数Ｎ１と、無負荷最高回転数Ｎ５と、このアイドル回転数Ｎ１と無負荷最高回転数Ｎ５との間の回転数に設定された第一回転数Ｎ２、第二回転数Ｎ３、及び第三回転数Ｎ４とのいずれかを選択できる。一方で、この点検プログラム６０においては、判定回転数Ｎｘを上記の複数の回転数に設定して、異なる判定回転数Ｎｘに対して判定手順を実行させると、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の劣化又は故障をより精度良く判定できるので、より望ましい。
検出値Ｃａ、Ｃｂに基づいて上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれの劣化又は故障を判定する手順としては、判定回転数Ｎｘのときの下流ＮＯｘセンサ４
８の検出値Ｃｂが、予め設定された第一判定値ＣＢ未満（Ｃｂ＜ＣＢ）のときに、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａが、下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂにより設定される上流判定領域Ａから外れた値であるか否か、及び判定回転数Ｎｘのときの上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａが、予め設定された第二判定値ＣＡ超（Ｃａ＞ＣＡ）のときに、下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂが、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａにより設定される下流判定領域Ｂから外れた値であるか否かを判定する手順とすることが望ましい。
一般的にＮＯｘセンサの実際的な故障形態としては、被毒によるＮＯｘ検出電極の機能低下を起因とする感度の低い側へのシフト（感度の低下）と、被毒や素子のクラックによるセンサ内の酸素濃度の制御不良を起因とする感度の高い側へのシフト（感度の上昇）がある。その中でも特に、上流ＮＯｘセンサ４７の感度が低下する故障は、この上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａに応じて尿素噴射量が決定されることから、ＮＯｘ浄化率に致命的な影響を与えるおそれがある。また、ＮＯｘ浄化率が低下すると、排気ガス性能が悪化し、ＯＢＤによる診断検出にも至ることもあることから、この上流ＮＯｘセンサ４７の感度の低下の故障については特に精度良く判定する必要がある。
そこで、下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂが第一判定値ＣＢ未満のときに、つまり、下流ＮＯｘセンサ４８の高い側へシフトする故障の可能性がないことを確認した後に、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａが上流判定領域Ａから外れた値であるか否か、すなわち、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａと下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂとを比較することにより、上流ＮＯｘセンサ４７の低い側のずれを高精度で判定することができる。
また、同様に、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａが第二判定値ＣＡ超のときに、つまり、上流ＮＯｘセンサ４７の低い側へシフトする故障の可能性がないことを確認した後に、下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂが下流判定領域Ｂから外れた値であるか否か、すなわち、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａと下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂとを比較することにより、下流ＮＯｘセンサ４８の高い側のずれを高精度で判定することができる。
ここで、第一判定値ＣＢは例えば３００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍ、第二判定値ＣＡは例えば５０ｐｐｍであり、それぞれ下流ＮＯｘセンサ４８、あるいは上流ＮＯｘセンサ４７が、大幅な高い側ずれの故障、大幅な低い側ずれの故障状態でないことを確かめ、続く、相互比較による高精度な点検が実施可能であることを確認するための判定値である。
図３は、高温排気運転Ｄ１及び高流量排気運転Ｄ２のそれぞれが実行された後の、エンジン回転数とＮＯｘ濃度との関係を示している。
判定回転数Ｎｘを無負荷最高回転数Ｎ５に設定した場合においては、上流判定領域ＡはＮＯｘ濃度Ｃ１以下の領域となり、下流判定領域ＢはＮＯｘ濃度Ｃ２以上の領域となる。このＮＯｘ濃度Ｃ１は、エンジン回転数Ｎａが無負荷最高回転数Ｎ５のときに、下流ＮＯｘセンサ４８で取得された検出値Ｃｂに０．５〜０．９を乗算した値であり、ＮＯｘ濃度Ｃ２は、エンジン回転数Ｎａが無負荷最高回転数Ｎ５のときに、上流ＮＯｘセンサ４７で取得された検出値Ｃｂに２〜３を乗算した値である。
ＮＯｘ濃度は、外気圧や外気温などの影響により変化する。従って、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８が劣化又は故障していない場合には、検出値Ｃａ及び検出値Ｃｂは略一致した値になるので、これに基づいて、一方の検出値に対する判定領域を、他方の検出値に基づいて設定することにより、より精度よくセンサの劣化又は故障を判定できる。
そして、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａが上流判定領域Ａに収まる値である場合には上流ＮＯｘセンサ４７が劣化又は故障していると判定し、下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂが下流判定領域Ｂに収まる値である場合には、下流ＮＯｘセンサ４８が劣化又は故障していると判定する。
なお、この判定手順を、検出値Ｃａ、Ｃｂの差分が予め定められた閾値以上となる場合に一方のセンサが劣化していると判定する手順としてもよい。また、下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂの比較については、上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａに基づいて設定された下流判定領域Ｂから外れた値であるか否かを判定する手順の他、予め定めた一定値、例えば、４００ｐｐｍ未満か否かを判定する手順を用いてもよい。
この点検プログラム６０及び、点検プログラム６０を実行することで行われる上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の点検方法によれば、まず、ＳＣＲ触媒３４にアンモニアが新たに供給されない状態になってから、エンジン１０の運転状態を高温排気運転Ｄ１にすることで、ＳＣＲ触媒３４に吸着したアンモニアを脱離する。
次いで、排気ガスの流量が低減しない状態となってから、エンジン１０の運転状態を高流量排気運転Ｄ２にすることで、排気通路２３及びＳＣＲ触媒３４に残留したアンモニアを高流量の排気ガスで吹き飛ばししながら、完全に消費して排出する。
このようにエンジン１０の運転状態を二段階に変化させて、ＳＣＲ触媒３４で完全にアンモニアによる還元作用が無くなった状況、すなわちＳＣＲ触媒３４の前後で実際のＮＯｘ濃度が略一致する状況を作り出す。
そして、その状況下でエンジン回転数Ｎａが判定回転数Ｎｘになったときに、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれの検出値Ｃａ、Ｃｂを取得して、その検出値Ｃａ、Ｃｂに基づいてそれぞれの劣化又は故障を判定する。
従って、本発明の点検プログラム６０及び点検方法によれば、ＳＣＲ触媒３４の前後で実際のＮＯｘ濃度が略一致する状況下で判定するので、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８のそれぞれの劣化又は故障を精度よく判定することができ、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８が故障していない場合の誤交換を防止できる。また、この精度の高い劣化の判定を行うことで、車両点検設備５０における上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の予防的整備が推進されるので、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の故障に伴う車両１の稼働率の低下を抑制できる。
上記の点検プログラム６０においては、制御ユニット４０のＥＣＭ４１に、高温排気運転Ｄ１及び高流量排気運転Ｄ２が実行されるとタイマー４６でそれぞれの経過時間をカウントさせて、ＳＣＲ触媒３４からアンモニアを脱離するまでに掛かる第一時間ｔ１が経過するまで高温排気運転Ｄ１を継続させる手順と、排気通路２３及びＳＣＲ触媒３４からアンモニアを外部に排出するまでに掛かる第二時間ｔ２が経過するまで高流量排気運転Ｄ２を継続させる手順とを実行させることが望ましい。
第一時間ｔ１は、予め実験や試験により求めた時間に設定される。例えば、２０分以上の時間に設定される。また、高温排気運転Ｄ１として、捕集装置３２の再生制御の運転やＳＣＲ触媒３４の機能回復制御の運転を用いる場合には、第一時間ｔ１をそれらの制御時間としてもよい。なお、捕集装置３２の再生制御やＳＣＲ触媒３４の機能回復制御の制御時間も２０分以上の時間に設定されている。
第二時間ｔ２は、予め実験や試験により求めた時間に設定される。この第二時間ｔ２は
、排気通路２３の通路長やエンジン１０の排気量に基づいて設定でき、例えば、６０秒以上、３００秒以下の時間に設定される。この第二時間ｔ２が６０秒未満の時間の場合には、排気通路２３及びＳＣＲ触媒３４からアンモニアを吹き飛ばすことができない。一方、第二時間ｔ２が３００秒を超える時間の場合には、排気ガスの排出時間が長くなる。
図４は、高温排気運転Ｄ１及び高流量排気運転Ｄ２のそれぞれが実行された後の、エンジン回転数とＮＯｘ濃度との関係を示している。
上流判定領域Ａの各回転数における最大値のそれぞれは、各回転数における下流ＮＯｘセンサ４８の検出値Ｃｂに０．５〜０．９を乗算した値とする。下流判定領域Ｂの各回転数における最小値のそれぞれは、各回転数における上流ＮＯｘセンサ４７の検出値Ｃａに２〜３を乗算した値とする。
また、上記の点検プログラム６０においては、車両１のエンジン１０から尿素水噴射弁３３が取り外されてから、ＥＣＭ４１に高温排気運転Ｄ１を実行させることが望ましい。
高温排気運転Ｄ１を行っている最中においては、尿素水噴射弁３３は、高温の排気ガスに曝されている。通常、排気ガスが高温になっている場合には、尿素水噴射弁３３からは尿素水が噴射されており、この尿素水の噴射によって尿素水噴射弁３３への熱害は防止されている。しかし、本発明の場合には、尿素水噴射弁３３からの尿素水の噴射を停止した状態で、エンジン１０を高温排気運転Ｄ１にするために、エンジン１０を高温排気運転Ｄ１にする前に、尿素水噴射弁３３を取り外すことで、高温排気運転Ｄ１による尿素水噴射弁３３への熱害を回避することができる。
また、車両１のエンジン１０からＥＧＲバルブ２７から電子制御信号線が取り外されてから、ＥＣＭ４１に高流量排気運転Ｄ２を実行させることが望ましい。
高流量排気運転Ｄ２を行っている最中においては、排気ガスの排気流量が増加することから、通常、ＥＧＲバルブ２７を開いて、その排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させている。しかし、本発明の場合には、ＥＧＲバルブ２７を閉じた状態で、高流量排気運転Ｄ２を維持しないと、排気通路２３及びＳＣＲ触媒３４からアンモニアを効率よく吹き飛ばすことができないので、エンジン１０を高流量排気運転Ｄ２にする前に、閉弁状態のＥＧＲバルブ２７とＥＣＭ４１との通信を遮断する、すなわちＥＧＲバルブ２７から電子制御信号線を外すことで、高流量排気運転Ｄ２における排気ガスの流量が低減することを回避できる。
上記の点検プログラム６０よる点検方法について、図５〜図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、この点検方法は、車両１を車両点検設備５０において点検する際に行われる方法である。また、図７の二重線は並列処理を示している。
図５に示すように、ステップＳ１００では、点検者が、エンジン１０の暖機を行う。次いで、ステップＳ１１０では、点検者が、水温センサ４４の取得した冷却水の水温Ｔｂが予め定められた閾値Ｔ２より高くなったか否かを判定する。この閾値Ｔ２としては、例えば、７５度を例示できる。このステップＳ１１０で、水温Ｔｂが閾値Ｔ２以下の場合にはステップＳ１００へ戻る。一方、このステップＳ１１０で、水温Ｔｂが閾値Ｔ２を超えた場合には、ステップＳ１２０へ進む。
次いで、ステップＳ１２０では、点検者が、イグニッションキーをオフにする。次いで、ステップＳ１３０では、点検者が、予め定められた時間ｔｃが経過するまで待機する。この時間ｔｃは、例えば、三分以上、十分以下の時間を例示できる。この時間ｔｃが経過するまで待機することで、確実にエンジン１０のアフターランを回避できる。
次いで、ステップＳ１４０では、点検者が、尿素水噴射弁３３を取り外す。次いで、ステップＳ１５０では、点検者が、尿素水噴射弁３３の電子制御信号線を外す。尿素水噴射弁３３を排気通路２３から取り外しても、ＤＣＵ４２との通信線が接続されている場合には、高温排気運転Ｄ１中に尿素水が噴射されてしまう。そこで、電子制御信号線を外しておく。次いで、ステップＳ１６０では、点検者が、尿素水噴射弁３３を取り外した箇所を封鎖するために封鎖蓋を取り付ける。次いで、ステップＳ１７０では、点検者が、エンジン１０を再始動する。
以上の、ステップＳ１００〜ステップＳ１６０までを行うことで、ＳＣＲ触媒３４に新たなアンモニアが供給されない状態となる。
図６に示すように、次いで、ステップＳ１８０では、点検者が、ＤＣＵ４２に通信機５１を接続して、車両１の制御ユニット４０と車外電子計算機５２とを接続する。次いで、ステップＳ１９０では、点検者が、車外電子計算機５２に記憶されている点検プログラム６０を実行する。
次いで、ステップＳ２０が行われる。ステップＳ２０が完了すると、ステップＳ２００では、点検プログラム６０が、ＥＣＭ４１にＥＧＲバルブ２７を閉弁させる手順を実行させる。次いで、ステップＳ２１０では、点検者が、ＥＧＲバルブ２７の電子制御信号線を外す。なお、このとき、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、点検者にＥＧＲバルブ２７の電子制御信号線を外させるように、車外電子計算機５２の画面にその指示を表示させる手順を実行させるとよい。また、点検者がＥＧＲバルブ２７の電子制御信号線を外した後に、そのことを車外電子計算機５２に入力するようにしてから、点検プログラム６０が次のステップを実行するようにするとよい。
次いで、ステップＳ４０が行われる。ステップＳ４０が完了すると、図７のステップＳ５０〜ステップＳ７０へ進む。なお、最初にステップＳ５０を行う場合には、判定回転数Ｎｘは無負荷最高回転数Ｎ５に設定される。
図７に示すように、ステップＳ５０〜ステップＳ７０が完了すると、並列処理としてステップＳ２２０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に図８に示す第一判定の手順を実行させる。また、ステップＳ２３０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に図９に示す第二判定の手順を実行させる。なお、この実施形態では、ステップＳ２２０及びステップＳ２３０を並列処理としたが、ステップＳ２２０及びステップＳ２３０を順に処理してもよい。
図８に示すように、第一判定におけるステップＳ２４０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、無負荷最高回転数Ｎ５における検出値Ｃｂが第一判定値ＣＢ未満か否かを判定させる手順を実行させる。このステップＳ２４０で、検出値Ｃｂが第一判定値ＣＢ未満の場合にはステップＳ２５０へ進み、一方、検出値Ｃｂが第一判定値ＣＢ以上の場合には図９のステップＳ２９０へ進む。
次いで、ステップＳ２５０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、無負荷最高回転数Ｎ５における検出値Ｃａが、図４に示す上流判定領域Ａから外れた値か否かを判定させる手順を実行させる。このステップＳ２４０で、検出値Ｃａが上流判定領域Ａから外れた値である場合には、図７のステップＳ３００へ進む。一方、ステップＳ２４０で、検出値Ｃａが上流判定領域Ａに収まる値の場合には、ステップＳ２６０へ進む。次いで、ステップＳ２６０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、上流ＮＯｘ
センサ４７が劣化している、又は故障していると判定させる手順を実行させて、ステップＳ３００へ進む。
図９に示すように、第二判定におけるステップＳ２７０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、無負荷最高回転数Ｎ５における検出値Ｃａが第二判定値ＣＡ超か否かを判定させる手順を実行させる。このステップＳ２７０で、検出値Ｃａが第二判定値ＣＡ超の場合にはステップＳ２８０へ進み、一方、検出値Ｃａが第二判定値ＣＡ以下の場合には図８のステップＳ２６０へ進む。
次いで、ステップＳ２８０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、無負荷最高回転数Ｎ５における検出値Ｃｂが、図４に示す下流判定領域Ｂから外れた値か否かを判定させる手順を実行させる。このステップＳ２８０で、検出値Ｃｂが下流判定領域Ｂから外れた値である場合には、図７のステップＳ３００へ進む。一方、ステップＳ２８０で、検出値Ｃｂが下流判定領域Ｂに収まる値の場合には、ステップＳ２９０へ進む。次いで、ステップＳ２９０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、下流ＮＯｘセンサ４８が劣化している、又は故障していると判定させる手順を実行させて、ステップＳ３００へ進む。
図７に示すように、ステップＳ３００では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に変数ｘから「１」を引いたものを次の変数とする手順を実行させる。最初に設定された変数は「５」であるため、次の変数は「４」、すなわち判定回転数Ｎｘとして第三回転数Ｎ４を用いる。次いで、ステップＳ３１０では、点検プログラム６０が、車外電子計算機５２に、判定回転数Ｎｘがアイドル回転数Ｎ１未満となるか否かを判定させる手順を実行させる。このステップＳ３１０で、判定回転数Ｎｘがアイドル回転数Ｎ１以上の場合には、ステップＳ５０へ戻り、判定回転数Ｎｘを第三回転数Ｎ４として、ステップＳ５０〜ステップＳ３００を行う。このように、無負荷最高回転数Ｎ５、第三回転数Ｎ４、第二回転数Ｎ３、第一回転数Ｎ２、アイドル回転数Ｎ１まで繰り返し上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の劣化又は故障を判定する。そして、ステップＳ３００で変数ｘがゼロになると、ステップＳ３１０で判定回転数Ｎｘがアイドル回転数Ｎ１未満となり、この点検方法は完了する。
このように、本発明の点検プログラム６０及び点検方法によれば、車両１を車両点検設備５０で点検する際に、車両１の走行中には作り出すことができないＳＣＲ触媒３４におけるアンモニアによる還元作用が生じない状況を作り出して、上流ＮＯｘセンサ４７及び下流ＮＯｘセンサ４８の劣化又は故障を判定するので、劣化又は故障の判定の精度を向上でき、故障していないＮＯｘセンサの誤交換を防止できる。
そして、この点検プログラム６０を記憶した車外電子計算機５２を車両点検設備５０に備えておくことで、車両１の点検の際に、上記の精度の高いＮＯｘセンサの劣化の判定を行うことができ、ＮＯｘセンサの予防的整備が推進されるので、ＮＯｘセンサの故障に伴う車両１の稼働率の低下を抑制できる。
１ 車両
１０ エンジン
２３ 排気通路
３０ 排気ガス浄化装置
３１ 酸化触媒
３２ 捕集装置
３３ 尿素水噴射弁
３４ ＳＣＲ触媒
４０ 制御ユニット
４５ エンジン回転数センサ
４７ 上流ＮＯｘセンサ
４８ 下流ＮＯｘセンサ
４９ 排気温度センサ
５０ 車両点検設備
５１ 通信機
５２ 車外電子計算機
６０ 点検プログラム
Ａ 上流判定領域
Ｂ 下流判定領域
Ｃａ、Ｃｂ 検出値
Ｄ１ 高温排気運転
Ｄ２ 高流量排気運転
Ｎ１ アイドル回転数
Ｎ５ 無負荷最高回転数
Ｎ６ 高回転数
Ｎａ エンジン回転数
Ｎｘ 判定回転数
Ｔ１ 高温度

Claims (11)

  1. 排気通路に配置された還元触媒の上流側に上流ＮＯｘセンサを、下流側に下流ＮＯｘセンサを配置した内燃機関と、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれが接続された車載電子計算機とを搭載した車両の点検中に、前記上流ＮＯｘセンサと前記下流ＮＯｘセンサとのそれぞれの劣化又は故障を点検するＮＯｘセンサの点検プログラムにおいて、
    前記車載電子計算機に通信機を介して接続される車外電子計算機に記憶され、
    前記車載電子計算機に、
    前記還元触媒に還元剤噴射弁からの還元剤が供給されない状態となってから、前記内燃機関に、排気ガスの温度を予め定められた高温度以上にする高温排気運転をさせる高温排気運転手順と、
    排気ガスの流量が低減しない状態となってから、前記内燃機関に、前記内燃機関の回転数を予め定められた高回転数以上にする高流量排気運転をさせる高流量排気運転手順と、を実行させ、
    前記車外電子計算機に、
    前記内燃機関の回転数が予め定められた判定回転数のときに、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれの検出値を取得させて、その検出値に基づいて前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサの劣化又は故障を判定させる判定手順を実行させることを特徴とするＮＯｘセンサの点検プログラム。
  2. 前記高温排気運転を、前記還元触媒の機能を回復するパージ制御時の運転、及び前記還元触媒の上流に配置された捕集装置の機能を回復する再生制御時の運転のどちらかにした請求項１に記載のＮＯｘセンサの点検プログラム。
  3. 前記高流量排気運転を、前記内燃機関の回転数を無負荷最高回転数にする運転にした請求項１又は２に記載のＮＯｘセンサの点検プログラム。
  4. 前記判定回転数を、アイドル回転数と、無負荷最高回転数と、該アイドル回転数及び該無負荷最高回転数の間の回転数に設定された少なくとも一つの回転数とのいずれか、又はいくつかの組み合わせにした請求項１〜３のいずれか１項に記載のＮＯｘセンサの点検プログラム。
  5. 前記車載電子計算機に、前記還元触媒から前記還元剤を脱離するまでに掛かる第一時間が経過するまで前記高温排気運転を継続させる手順と、前記排気通路から前記還元剤を排出するまでに掛かる第二時間が経過するまで前記高流量排気運転を継続させる手順とを実行させる請求項１〜４のいずれか１項に記載のＮＯｘセンサの点検プログラム。
  6. 前記判定手順を、前記判定回転数のときの前記上流ＮＯｘセンサの検出値が前記下流ＮＯｘセンサの検出値により設定される上流判定領域から外れた値であるか否か、及び前記判定回転数のときの前記下流ＮＯｘセンサの検出値が前記上流ＮＯｘセンサの検出値により設定される下流判定領域から外れた値であるか否かを判定して、
    前記上流ＮＯｘセンサの検出値が前記上流判定領域に収まる値の場合には前記上流ＮＯｘセンサが劣化又は故障していると判定し、前記下流ＮＯｘセンサの検出値が前記下流判定領域に収まる値の場合には、前記下流ＮＯｘセンサが劣化又は故障していると判定し、前記上流ＮＯｘセンサの検出値が前記上流判定領域から外れた値、及び前記下流ＮＯｘセンサの検出値が前記下流判定領域から外れた値の場合には、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサが劣化又は故障していないと判定する手順とした請求項１〜５のいずれか１項に記載のＮＯｘセンサの点検プログラム。
  7. 前記判定手順を、前記判定回転数のときの前記下流ＮＯｘセンサの検出値が予め設定された第一判定値未満か否かを判定し、該下流ＮＯｘセンサの検出値が該第一判定値未満のときに、前記上流ＮＯｘセンサの検出値が前記上流判定領域から外れた値であるか否かを判定し、
    前記判定回転数のときの前記上流ＮＯｘセンサの検出値が予め設定された第二判定値超か否かを判定し、該上流ＮＯｘセンサの検出値が該第二判定値超のときに、前記下流ＮＯｘセンサの検出値が前記下流判定領域から外れた値であるか否かを判定する手順として請求項６に記載のＮＯｘセンサの点検プログラム。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のＮＯｘセンサの点検プログラムが記録された車外電子計算機を備えたことを特徴とする車両点検設備。
  9. 排気通路に配置された還元触媒の上流側に上流ＮＯｘセンサを、下流側に下流ＮＯｘセンサを配置した内燃機関と、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれが接続された車載電子計算機とを搭載した車両を点検中に、前記上流ＮＯｘセンサと前記下流ＮＯｘセンサとのそれぞれの劣化又は故障を点検するＮＯｘセンサの点検方法において、
    前記還元触媒に還元剤噴射弁からの還元剤が供給されない状態となってから、前記内燃機関の運転を、排気ガスの温度を予め定められた高温度以上にする高温排気運転をするステップと、
    排気ガスの流量が低減しない状態となってから、前記内燃機関の運転を、前記内燃機関の回転数を予め定められた高回転数以上にする高流量排気運転をするステップと、
    前記内燃機関の回転数が予め定められた判定回転数のときに、前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサのそれぞれの検出値を取得するステップと、
    その検出値に基づいて前記上流ＮＯｘセンサ及び前記下流ＮＯｘセンサの劣化又は故障を判定するステップと、を含むことを特徴とするＮＯｘセンサの点検方法。
  10. 前記内燃機関から前記還元剤噴射弁が取り外されてから、前記高温排気運転するステップを実行する請求項９に記載のＮＯｘセンサの点検方法。
  11. 前記内燃機関の前記排気通路から吸気通路に接続されるＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲ弁が取り外されてから、前記高流量排気運転を実行する請求項９又は１０に記載のＮＯｘセンサの点検方法。
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