JP4161614B2

JP4161614B2 - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP4161614B2
Application number: JP2002150266A
Authority: JP
Inventors: 雅之片渕; 茂春藤
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: JP2003343240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気ガスには、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）及びＰＭ（Particulate Matter：パティキュレート）等の汚染物質が含まれる。これらの汚染物質の中でもＮＯｘは、酸化触媒やガソリン自動車で実用化されている三元触媒では浄化が難しく、ＮＯｘを浄化することができる有望な触媒として選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）の開発が行われている。
【０００３】
ＳＣＲ触媒はアンモニアなどの還元剤の存在下でＮＯｘを浄化する触媒である。ユリア（尿素）水タンクからＳＣＲ触媒の上流側の排気系に添加されたユリア水は、排気ガスの熱により加水分解されアンモニアを生成する。このアンモニアがＳＣＲ触媒の触媒表面に吸着し、排気ガス中のＮＯｘと反応することにより排気ガス中のＮＯｘが浄化される。
【０００４】
ここで、前述するようにＮＯｘがアンモニアと反応することによりＮＯｘ浄化が行われるため、ユリア水の供給が途絶えるとＳＣＲ触媒が浄化作用を発揮しなくなる。ユリア水の供給が途絶える場合としては、例えばタンクに貯蔵されたユリア水がなくなった場合があり、このような事態のときには、タンクに設置されたレベルセンサによりドライバーに警告し、ユリア水の補給を促すようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レベルセンサー自体の故障により、ユリア水がなくなっても警告がなく、ドライバーが気づかないおそれもある。また、ユリア水の供給が途絶える場合としては前述したほかに、ユリア水がタンクから排気系に添加されるまでに通過する供給管において、ユリア水が目詰まりを起こしてしまう場合が挙げられる。これはユリア水中に溶解したユリアが温度や濃度の変化等により析出し、供給管を閉塞してしまうためである。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ユリア水が適切に供給されているかどうかを判定可能とした内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するため、請求項１に係る発明では、排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、当該ＮＯｘ触媒にユリア水を供給する還元剤供給手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムにおいて、ユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、車両の走行距離を検出する走行距離検出手段とを備え、前記ユリア水消費量が前記走行距離に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定し、更に前記ＮＯｘ触媒の入口の排気ガス温度または前記ＮＯｘ触媒の触媒温度を検出または推定する温度検出手段を備え、前記走行距離検出手段により、前記排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上である前記内燃機関の運転状態における走行距離を検出するようにした。これにより、簡易な検知システムで、排気浄化システムの不具合を精度よく検知し、乗員に異常を知らせることができる。
【０００８】
前記排気浄化システムの異常とは、例えば、ユリア水中のユリア析出によるユリア水供給通路の目詰まり、ユリア水タンクのレベルセンサの故障等が挙げられる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、当該ＮＯｘ触媒にユリア水を供給する還元剤供給手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムにおいて、ユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、前記ユリア水消費量が前記運転状態に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定するようにし、更に前記ＮＯｘ触媒の入口の排気ガス温度または前記ＮＯｘ触媒の触媒温度を検出または推定する温度検出手段を備え、前記運転状態検出手段により、前記排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上のときの前記運転状態の時間を積算した積算運転時間を検出し、当該積算運転時間が所定時間以上であり、前記ユリア水消費量が当該所定時間に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定するようにした。これにより、簡易な検知システムで、排気浄化システムの不具合を精度よく検知し、乗員に異常を知らせることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、当該ＮＯｘ触媒にユリア水を供給する還元剤供給手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムにおいて、ユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、前記ユリア水消費量が前記運転状態に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定するようにし、更に燃料噴射ノズルの開弁時間を制御する燃料噴射ノズル駆動手段を備え、前記運転状態検出手段により、前記開弁時間が設定時間以上のときの当該開弁時間を積算した積算開弁時間を検出し、当該積算開弁時間が所定時間以上であり、前記ユリア水消費量が当該所定時間に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定するようにした。これにより、簡易な検知システムで、排気浄化システムの不具合を精度よく検知することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、当該ＮＯｘ触媒にユリア水を供給する還元剤供給手段と、内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムにおいて、ユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、前記ユリア水消費量が前記運転状態に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定するようにし、更に前記ＮＯｘ触媒の入口の排気ガス温度または前記ＮＯｘ触媒の触媒温度を検出または推定する温度検出手段と、燃料噴射ノズルの開弁時間を制御する燃料噴射ノズル駆動手段とを備え、前記運転状態検出手段により、前記排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上のときの前記開弁時間を積算した積算開弁時間を検出し、当該積算開弁時間が所定時間以上であり、前記ユリア水消費量が当該所定時間に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定するようにした。これにより、簡易な検知システムで、排気浄化システムの不具合を更に精度よく検知することができる。
【００１４】
また、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記ユリア水消費量検出手段により検出されるユリア水消費量を、ユリア水タンクにユリア水を補給した直後の第１ユリア水量から異常判定手段による判定直前の第２ユリア水量を減算して算出したユリア水消費量とし、異常判定手段により判定を行うこととしてもよい。
【００１５】
なお、一回の運転の走行距離が少なく、複数回の運転におけるユリア水消費量及び走行距離を積算して前期異常判定手段における判定に使用する場合がある。このような場合に、途中でユリア水タンクへのユリア水の補給があると正しい判定ができないため、判定結果が出るまでの間にユリア水の補給があった場合にはそれまでのユリア水消費量及び走行距離の積算値をリセットし、最初から判定をやり直す。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を示した構成図である。同図に示すように、排気浄化装置１は、エンジン２の排気系に設けられたＮＯｘ触媒であるＳＣＲ触媒３、還元剤であるユリア水を貯蔵するユリア水タンク４、ユリア水タンク４内のユリア水を供給管１４に供給する還元剤供給手段としての制御弁１５、前記供給管１４により送液されるユリア水を排気系に供給するユリア添加インジェクタ５、エンジンの燃焼室に燃料を供給する燃料噴射ノズル８、燃料噴射量を調整するため前記燃料噴射ノズル８の開弁時間を制御する燃料噴射ノズル駆動手段であるエンジンＥＣＵ６、ＳＣＲ触媒３を通過する前の排気ガスＡの温度を検出する温度検出手段である温度センサ７、及びこれらの装置を制御するコントロールユニット１０からなる。また、ユリア水タンク４にはユリア水の量を検出するレベルセンサ１１、ユリア水の車外温度の影響による凍結を防止する電気ヒータ１２が設けられている。また、図示していない走行距離検出手段である走行距離センサにより検出される車両の走行距離に関する情報がコントロールユニット１０に送信され、コントロールユニット１０は当該送信情報に基づいて、一定の条件を満たす運転状態での走行距離を計算するようになっている。
【００１７】
ＳＣＲ触媒３は排気ガスＡの温度が所定温度以上となってから急激にＮＯｘ浄化率が高くなる性質を有する。このため、制御弁１５の作動を制御する制御手段であるコントロールユニット１０は、温度センサ７により検出される排気ガスＡの温度やエンジンＥＣＵ６から送信される燃料噴射ノズル８の開弁時間等の情報からなるエンジンの運転状態を検出し（運転状態検出手段としての機能）、エンジン２から排出されるＮＯｘの量及びＮＯｘ触媒に吸着されているアンモニアの量に応じて、ユリア水の供給量を設定し、制御弁１５の作動を制御する。
【００１８】
ユリア水タンク４から供給されたユリア水は、ミキシングチャンバー１６にて圧縮エア１３と混合され供給管１４を通過後、ユリア添加インジェクタ５からＳＣＲ触媒３の上流側の排気系に添加される。
【００１９】
ミキシングチャンバー１６内のユリア水通路は径が細く、またユリア添加インジェクタ５の噴孔径も小さいため、これらの箇所でユリア水中のユリアが析出し目詰まりが起こるおそれがある。また、ユリア水タンク４に設けられたレベルセンサ１１自体が故障していても、例えば乗員がユリア水がなくなったことに気づかない結果、適切にユリア水が供給されないおそれがある。このように、ユリア水が適切に供給されなくなると、前述するように、ＳＣＲ触媒３はＮＯｘを浄化する機能が低下したり、浄化することができなくなってしまう。
【００２０】
そこで、以下に説明する５つの実施例により、ユリア水が適切に供給されているかどうかを判定している。以下、５つの実施例の制御動作を図に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
図２は、実施例１に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。同図に示すように、まず、ステップＳ２００では走行距離Ｄをゼロにリセットすると共に、現在のユリア水量Ｑｆを読み込む。すなわち、ユリア水が適切に供給されているかどうかを判定するにあたって、初期設定として、コントロールユニット１０に記録されている走行距離Ｄの値をゼロとすると共に、レベルセンサ１１により検出されるユリア水タンク４内の現在のユリア水量Ｑｆを読み込み、コントロールユニット１０に記録する。
【００２２】
次に、ステップＳ２０１から始まり、ステップＳ２０４、Ｓ２０５に進み再びステップＳ２０１に戻る一連の制御では、走行距離センサにより検出される車両の走行距離を測定し、所定距離Ｄ０との比較を行うと共に、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０に達するまでの間にユリア水タンク４にユリア水が補給されたか否かを判断する。すなわち、まず、ステップＳ２０１では、ユリア水タンク４にユリア水が補給されたか否かが判断される。ユリア水の補給がなければ、ステップＳ２０４において、コントロールユニット１０に記録されている走行距離Ｄの値を車両の走行に応じて増加させる。次にステップＳ２０５において走行距離Ｄと所定距離Ｄ０とを比較し、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０に達していなければステップＳ２０１に戻る。ここで、所定距離Ｄ０とは、所定量Ｑ０のユリア水の消費が予想される走行距離である。所定距離Ｄ０の値については、設定値を大きくしすぎるとユリア水が適切に供給されているかどうかの判定に時間がかかり、一方、小さくしすぎると判定誤差が大きくなるので、これらの状況を踏まえ適当な設定値を選ぶ。
【００２３】
一方、ステップＳ２０５において、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０以上となった場合にはステップＳ２０７以降の制御に進むが、所定距離Ｄ０に達するまでにステップＳ２０１においてユリア水が補給されたと判断された場合には、ステップＳ２００に戻り前記初期設定から再度開始する。すなわち判定制御の途中でユリア水が補給された場合には、最初から判定制御をやり直す。なお、ステップＳ２０１におけるユリア水が補給されたかどうかの判断は、例えばユリア水タンク４のキャップの取り外しを検出するか又はレベルセン１１によりユリア水量の増加を検出すること等により判断する。
【００２４】
ステップＳ２０７以降では、所定距離Ｄ０の走行に基づいて予想されるユリア水消費量と所定距離Ｄ０を走行した後の実際のユリア水消費量との比較を行い、ユリア水が適切に供給されているかどうかを判定する。すなわち、まず、ユリア水消費量検出手段であるコントロールユニット１０は、ステップＳ２０７において所定距離Ｄ０を走行した後のユリア水量Ｑｒを読み込み、ステップＳ２０８においてステップＳ２００で読み込んだユリア水量Ｑｆと当該ユリア水量Ｑｒとからユリア水消費量Ｑｃを算出する。次に、異常判定手段であるコントロールユニット１０は、ステップＳ２０９において、ユリア水消費量Ｑｃと判定値Ｑとの比較を行う。ここで、判定値Ｑとは、所定距離Ｄ０を走行したときに予想されるユリア水消費量Ｑ０（走行テスト等の結果に基づいて予め設定）から一定の閾値を引いた値である。ステップＳ２０９において、ユリア水消費量Ｑｃが判定値Ｑよりも小さい場合には、ユリア水が何らかの原因で適切に供給されていないと判断し、ステップＳ２１０において「異常」の判定を行い、乗員に警告等を行う。一方、ユリア水消費量Ｑｃが判定値Ｑ以上の場合には、適切なユリア水供給が行われていると判断し、終了する。
【００２５】
図３は、実施例２に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。同図に示すように、まず、初期設定であるステップＳ３００では走行距離Ｄをゼロにリセットすると共に、現在のユリア水量Ｑｆを読み込む。詳細な説明は実施例１と同様である。
【００２６】
次に、ステップＳ３０１からＳ３０５における一連の制御では、一定条件下における車両の走行距離を測定し、所定距離Ｄ０と比較すると共に、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０に達するまでの間にユリア水が補給されたか否かを判断する。
【００２７】
ステップＳ３０１では、ユリア水が補給されたか否かが判断される。ユリア水の補給がなければ、ステップＳ３０２において、温度センサ７において検出される排気ガス温度Ｇｔを読み込む。ステップＳ３０３では、排気ガス温度Ｇｔと所定温度Ｔ１との比較を行い、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１以上の場合にはステップＳ３０４に進む一方、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１より小さい場合にはステップＳ３０１に戻る。ここで、所定温度Ｔ１とは、ＳＣＲ触媒３のＮＯｘ浄化が所定浄化率となる温度であり、一定量のユリア水の消費が予想される排気ガス温度である。ステップＳ３０４では、コントロールユニット１０に記録されている走行距離Ｄの値を車両の走行に応じて増加させる。次に、ステップＳ３０５において、走行距離Ｄと所定距離Ｄ０とを比較し、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０に達していなければステップＳ３０１に戻る。ここで、所定距離Ｄ０とは、所定量Ｑ０のユリア水の消費が予想される走行距離である。
【００２８】
一方、ステップＳ３０５において、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０以上となった場合には、ステップＳ３０７以降の制御に進むが、所定距離Ｄ０に達するまでにステップＳ３０１においてユリア水が補給されたと判断された場合には、ステップＳ３００に戻り、前記初期設定から再度開始する。
【００２９】
すなわち、ステップＳ３０１からＳ３０５の一連の制御では、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１以上の運転状態における車両の走行距離を測定し、走行距離Ｄが所定距離Ｄ０以上となった場合にはステップＳ３０７に進む一方、所定距離Ｄ０に達する前にユリア水が補給された場合には最初から判定制御をやり直す。
【００３０】
ステップＳ３０７以降は、実施例１におけるステップＳ２０７以降の制御と同様である。ただし、実施例１においては、エンジンの運転状態にかかわらず、一定距離の走行におけるユリア水消費量に基づいて判定をしていたのに対し、実施例２では排気ガス温度が所定温度以上のときの走行距離に対するユリア水消費量に基づいて判定を行っている。このため、実施例２では判定精度が向上しており、ステップＳ３０９における判定値Ｑは閾値を設けず、所定距離Ｄ０を走行したときに予想されるユリア水の消費量Ｑ０としてもよい。
【００３１】
図４は、実施例３に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。同図に示すように、まず、初期設定として、ステップＳ４００では運転時間Ｔｄの値をゼロにリセットすると共に、現在のユリア水量Ｑｆを読み込む。運転時間Ｔｄとは、一定条件下におけるエンジンの運転時間を積算した積算運転時間である。
【００３２】
次に、ステップＳ４０１からＳ４０５の一連の制御では、一定条件下におけるエンジンの運転時間を測定し所定時間Ｔ０との比較を行うと共に、運転時間Ｔｄが所定時間Ｔ０に達するまでの間にユリア水が補給されたか否かを判断する。
【００３３】
ステップＳ４０１では、ユリア水が補給されたか否かが判断される。ユリア水の補給がなければ、ステップＳ４０２において、排気ガス温度Ｇｔを読み込む。ステップＳ４０３では、排気ガス温度Ｇｔと所定温度Ｔ１との比較を行い、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１以上の場合にはステップＳ４０４に進む一方、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１より小さい場合にはステップＳ４０１に戻る。なお、所定温度Ｔ１とは、実施例２で説明したとおりである。ステップＳ４０４では、コントロールユニット１０に記録されている運転時間Ｔｄの値をエンジンの運転に応じて増加させる。次にステップＳ４０５において、運転時間Ｔｄと所定時間Ｔ０とを比較し、運転時間Ｔｄが所定時間Ｔ０に達していなければステップＳ４０１に戻る。所定時間Ｔ０とは、所定量Ｑ０のユリア水の消費が予想されるエンジンの運転時間である。
【００３４】
一方、ステップＳ４０５において、運転時間Ｔｄが所定時間Ｔ０以上となった場合にはステップＳ４０７以降の制御に進むが、所定時間Ｔ０に達するまでにステップＳ４０１においてユリア水が補給されたと判断された場合には、ステップＳ４００に戻り前記初期設定から再度開始する。
【００３５】
すなわち、ステップＳ４０１からＳ４０５の一連の制御では、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１以上の運転状態における運転時間を測定し、運転時間Ｔｄが所定時間Ｔ０以上となった場合にはステップＳ４０７に進む一方、所定時間Ｔ０に達する前にユリア水が補給された場合には最初から判定制御をやり直す。
【００３６】
ステップＳ４０７以降は、実施例１におけるステップＳ２０７以降の制御と同様である。ただし、ステップＳ４０９における判定値Ｑは、実施例２と同様に閾値を設けず、エンジンを所定時間Ｔ０運転したときに予想されるユリア水の消費量Ｑ０としてもよい。
【００３７】
図５は、実施例４に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。同図に示すように、まず、初期設定として、ステップＳ５００では積算開弁時間Ｔの値をゼロにリセットすると共に、現在のユリア水量Ｑｆを読み込む。積算開弁時間とは、燃料噴射ノズル８から燃料を噴射する際の噴射量を決定するノズル８の開弁時間を積算した値であり、燃料消費量に相関する値となっている。
【００３８】
次に、ステップＳ５０１からＳ５０５の一連の制御では、一定条件下における燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎを積算（積算開弁時間Ｔ）し、所定時間Ｔ０と比較すると共に、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０に達するまでの間にユリア水が補給されたか否かを判断する。
【００３９】
ステップＳ５０１では、ユリア水が補給されたか否かが判断される。ユリア水の補給がなければ、ステップＳ５０２において、エンジンＥＣＵ６が制御する燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎを読み込む。ステップＳ５０３では、開弁時間Ｔｎと設定時間Ｔ１とを比較し、開弁時間Ｔｎが設定時間Ｔ１以上の場合にはステップＳ５０４に進む一方、開弁時間Ｔｎが設定時間Ｔ１より小さい場合にはステップＳ５０１に戻る。設定時間Ｔ１とは、燃料の消費量（開弁時間Ｔｎに略比例）と一定の関係にあるユリア水の消費量（例えば、燃料消費量の約５％の量）において、一定量のユリア水の消費が予想される燃料噴射ノズル８の開弁時間である。ステップＳ５０４では、コントロールユニット１０に記録されている積算開弁時間Ｔの値を燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎに応じて増加させる。次にステップＳ５０５において、積算開弁時間Ｔと所定時間Ｔ０とを比較し、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０に達していなければステップＳ５０１に戻る。所定時間Ｔ０とは、所定量Ｑ０のユリア水の消費が予想される「開弁時間の積算値」である。
【００４０】
一方、ステップＳ５０５において、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０以上となった場合にはステップＳ５０７以降の制御に進むが、所定時間Ｔ０に達するまでにステップＳ５０１においてユリア水が補給されたと判断された場合には、ステップＳ５００に戻り、前記初期設定から再度開始する。
【００４１】
すなわち、ステップＳ５０１からＳ５０５の一連の制御では、燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎが設定時間Ｔ１以上の運転状態における開弁時間を積算し、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０以上となった場合にはステップＳ５０７に進む一方、所定時間Ｔ０に達する前にユリア水が補給された場合には最初から判定制御をやり直す。
【００４２】
ステップＳ５０７以降は、実施例１におけるステップＳ２０７以降の制御と同様である。ただし、ステップＳ５０９における判定値Ｑは、実施例２と同様に閾値を設けず、燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎの積算値が所定時間Ｔ０となったときに予想されるユリア水の消費量Ｑ０としてもよい。
【００４３】
図６は、実施例５に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。同図に示すように、まず、初期設定として、ステップＳ６００では、積算開弁時間Ｔの値をゼロにリセットすると共に、現在のユリア水量Ｑｆを読み込む。詳細な説明は実施例４と同様である。
【００４４】
次に、ステップＳ６０１からステップＳ６０５の一連の制御では、一定条件下における燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎを積算（積算開弁時間Ｔ）し、所定時間Ｔ０との比較を行うと共に、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０に達するまでの間にユリア水が補給されたか否かを判断する。
【００４５】
ステップＳ６０１では、ユリア水が補給されたか否かが判断される。ユリア水の補給がなければ、ステップＳ６０２において、排気ガス温度Ｇｔを読み込む。ステップＳ６０３では、排気ガス温度Ｇｔと所定温度Ｔ１との比較を行い、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１以上の場合にはステップＳ６０４に進む一方、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１より小さい場合にはステップＳ６０１に戻る。所定温度Ｔ１とは、実施例２で説明したとおりである。ステップＳ６０４では、コントロールユニット１０に記録されている積算開弁時間Ｔの値を燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎに応じて増加させる。次にステップＳ６０５において、積算開弁時間Ｔと所定時間Ｔ０とを比較し、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０に達していなければステップＳ６０１に戻る。所定時間Ｔ０とは、所定量Ｑ０のユリア水の消費が予想される「開弁時間の積算値」である。
【００４６】
一方、ステップＳ６０５において、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０以上となった場合にはステップＳ６０７以降の制御に進むが、所定時間Ｔ０に達するまでにステップＳ６０１においてユリア水が補給されたと判断された場合には、ステップＳ６００に戻り、前記初期設定から再度開始する。
【００４７】
すなわち、ステップＳ６０１からＳ６０５の一連の制御では、排気ガス温度Ｇｔが所定温度Ｔ１以上の運転状態における燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎを積算し、積算開弁時間Ｔが所定時間Ｔ０以上となった場合にはステップＳ６０７に進む一方、所定時間Ｔ０に達する前にユリア水が補給された場合には最初から判定制御をやり直す。
【００４８】
ステップＳ６０７以降は、実施例１におけるステップＳ２０７以降の制御と同様である。ただし、ステップＳ６０９における判定値Ｑは、実施例２と同様に閾値を設けず、燃料噴射ノズル８の開弁時間Ｔｎの積算値が所定時間Ｔ０となったときに予想されるユリア水の消費量Ｑ０としてもよい。
【００４９】
なお、本発明は上記実施例に限定されず、例えば、異常判定手段により得られた判定結果をエンジンＥＣＵ等のメモリに記録しておいてもよい。これにより、車両の定期検査等の際にＯＢＤ検知が可能となり、排気浄化システムの故障等を適切に把握することができる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、車両が所定距離（例えば、予め設定された量のユリア水の消費が見込める距離）を走行したとき、実際のユリア水消費量が所定距離の走行から予想される消費量判定値（例えば、予想される消費量の半分の値）に満たない場合には、排気浄化システムに異常有りと判定することとしたため、簡易な検知システムにより排気浄化システムの不具合を検出することができる。また、排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上の運転状態において車両が所定距離（すなわち、一定のユリア水消費量が確実に見込める距離）を走行したとき、実際のユリア水消費量が所定距離の走行から予想される消費量判定値に満たない場合には、排気浄化システムに異常有りと判定することとしたため、簡易な検知システムにより排気浄化システムの不具合を検出することができる。
【００５２】
また、請求項２から４の発明に係る内燃機関の排気浄化装置によれば、実際のユリア水消費量が排気ガス温度及び燃料噴射ノズルの開弁時間、あるいは、燃料噴射ノズルの開弁期間（燃料噴射量）及び開弁時間などの運転状態に基づく消費量判定値に満たないとき、排気浄化システムに異常有りと判定することとしたので、簡易な検知システムにより排気浄化システムの不具合を検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を示した構成図である。
【図２】実施例１に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。
【図３】実施例２に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。
【図４】実施例３に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。
【図５】実施例４に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。
【図６】実施例５に係る排気浄化装置のコントロールユニットによる制御動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
３ＳＣＲ触媒
７温度センサ
８燃料噴射ノズル

Claims

内燃機関の排気系に設けられ、アンモニアを吸着して排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系における前記ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤としてのユリア水を供給する還元剤供給手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムと、
前記ユリア水を貯蔵するユリア水タンクに設けられユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、
前記内燃機関が搭載された車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
前記ユリア水消費量検出手段により検出されたユリア水消費量が、前記走行距離検出手段により検出された走行距離に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する異常判定手段とを備え、
更に、前記ＮＯｘ触媒の上流側入口の排気ガス温度または前記ＮＯｘ触媒の触媒温度を検出または推定する温度検出手段を備え、
前記走行距離検出手段は、前記温度検出手段により検出または推定された排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上である前記内燃機関の運転状態における走行距離を検出する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気系に設けられ、アンモニアを吸着して排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系における前記ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤としてのユリア水を供給する還元剤供給手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムと、
前記ユリア水を貯蔵するユリア水タンクに設けられユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記ユリア水消費量検出手段により検出されたユリア水消費量が、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する異常判定手段とを備え、
更に、前記ＮＯｘ触媒の上流側入口の排気ガス温度または前記ＮＯｘ触媒の触媒温度を検出または推定する温度検出手段を備え、
前記運転状態検出手段は、前記温度検出手段により検出または推定された排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上のときの前記運転状態の時間を積算した積算運転時間を検出し、
前記異常判定手段は、前記積算運転時間が所定時間以上であり、前記ユリア水消費量が当該所定時間に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気系に設けられ、アンモニアを吸着して排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系における前記ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤としてのユリア水を供給する還元剤供給手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムと、
前記ユリア水を貯蔵するユリア水タンクに設けられユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記ユリア水消費量検出手段により検出されたユリア水消費量が、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する異常判定手段とを備え、
更に、前記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射ノズルの開弁時間を制御する燃料噴射ノズル駆動手段を備え、
前記運転状態検出手段は、前記燃料噴射ノズル駆動手段による開弁時間が設定時間以上のときの当該開弁時間を積算した積算開弁時間を検出し、
前記異常判定手段は、前記積算開弁時間が所定時間以上であり、前記ユリア水消費量が当該所定時間に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
内燃機関の排気系に設けられ、アンモニアを吸着して排気ガス中のＮＯｘを選択還元するＮＯｘ触媒と、前記排気系における前記ＮＯｘ触媒の上流側に還元剤としてのユリア水を供給する還元剤供給手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記還元剤供給手段の作動を制御する制御手段とを有する排気浄化システムと、
前記ユリア水を貯蔵するユリア水タンクに設けられユリア水消費量を検出するユリア水消費量検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記ユリア水消費量検出手段により検出されたユリア水消費量が、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する異常判定手段とを備え、
更に、前記ＮＯｘ触媒の上流側入口の排気ガス温度または前記ＮＯｘ触媒の触媒温度を検出または推定する温度検出手段と、前記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射ノズルの開弁時間を制御する燃料噴射ノズル駆動手段とを備え、
前記運転状態検出手段は、前記温度検出手段により検出された排気ガス温度または触媒温度が所定温度以上のときの前記燃料噴射ノズル駆動手段による開弁時間を積算した積算開弁時間を検出し、
前記異常判定手段は、前記積算開弁時間が所定時間以上であり、前記ユリア水消費量が当該所定時間に基づく消費量判定値より少ないとき、前記排気浄化システムに異常有りと判定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。