JP6278002B2 - Failure diagnosis device for exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置の故障診断装置に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis device for an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas from an internal combustion engine.
内燃機関の排気通路に、排気中の粒子状物質(以下、「PM」と称する場合もある)を捕集するフィルタを設ける技術が知られている。このフィルタには、PMの他に、オイル由来のアッシュも捕集される。フィルタに堆積したPMは、該フィルタの温度を上昇させることで該PMを酸化させる処理である所謂フィルタ再生処理を実行することで、該フィルタから除去することができる。しかしながら、フィルタに堆積したアッシュは、金属成分を含んでいるため、フィルタ再生処理を実行しても該フィルタから除去されない。そのため、フィルタに堆積したアッシュは継続的に残存する。 A technique is known in which an exhaust passage of an internal combustion engine is provided with a filter that collects particulate matter (hereinafter sometimes referred to as “PM”) in exhaust gas. In addition to PM, ash derived from oil is also collected in this filter. The PM deposited on the filter can be removed from the filter by executing a so-called filter regeneration process that is a process of oxidizing the PM by raising the temperature of the filter. However, since the ash deposited on the filter contains a metal component, it is not removed from the filter even if the filter regeneration process is executed. Therefore, the ash deposited on the filter remains continuously.
特許文献1には、フィルタにおけるアッシュ堆積量の推定手法に関する技術が開示されている。また、特許文献2には、排気中の燃料や煤の付着による排気浄化触媒の目詰まりが発生した場合、該排気浄化触媒での還元反応に供される還元剤が不足するために、該排気浄化触媒での排気浄化率が低下することが記載されている。
内燃機関の排気通路に、排気中のNOxを還元するSCR触媒(選択還元型NOx触媒)がフィルタに担持された構成のSCRフィルタを設ける場合がある。また、SCRフィルタよりも下流側の排気通路に、排気中のNOxを還元する後段SCR触媒をさらに設ける場合がある。本発明は、このようなSCRフィルタと後段SCR触媒とを有する排気浄化装置が故障しているか否かを、SCRフィルタと後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサの検出値を用いて診断する際の、診断精度を向上させることを目的とする。 In some cases, an SCR filter having a configuration in which an SCR catalyst (selective reduction type NOx catalyst) for reducing NOx in the exhaust is carried by the filter is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. In some cases, a downstream SCR catalyst for reducing NOx in the exhaust gas is further provided in the exhaust passage downstream of the SCR filter. In the present invention, whether or not the exhaust gas purification apparatus having such an SCR filter and a rear SCR catalyst has failed is detected by a NOx sensor provided in an exhaust passage between the SCR filter and the rear SCR catalyst. It aims at improving the diagnostic accuracy when using and diagnosing.
第一の発明では、SCRフィルタと後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサの検出値を用いてSCRフィルタにおけるNOx浄化率が算出される。そして、SCRフィルタにおけるNOx浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、SCRフィルタおよび後段SCR触媒を有する排気浄化装置が故障していると判定される。このときに、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量に応じて判定浄化率の値が変更される。 In the first invention, the NOx purification rate in the SCR filter is calculated using the detected value of the NOx sensor provided in the exhaust passage between the SCR filter and the subsequent SCR catalyst. When the NOx purification rate in the SCR filter is equal to or less than a predetermined determination purification rate, it is determined that the exhaust purification device having the SCR filter and the subsequent SCR catalyst has failed. At this time, the value of the determination purification rate is changed according to the ash accumulation amount in the SCR filter.
より詳しくは、第一の発明に係る排気浄化装置の故障診断装置は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに、排気中のNOxを還元するSCR触媒が担持された構成のSCRフィルタであって、内燃機関の排気通路に設けられたSCRフィルタと、排気中のNOxを還元する後段SCR触媒であって、前記SCRフィルタよりも下流側の排気通路に設けられた後段SCR触媒と、を有する排気浄化装置が故障しているか否かを診断する排気浄化装置の故障診断装置において、前記SCRフィルタと前記後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサと、前記NOxセンサの検出値を用いて前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率を算出するNOx浄化率算出部と、前記NOx浄化率算出部によ
って算出された前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、前記排気浄化装置が故障していると判定する判定部と、前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定部と、を備え、前記アッシュ堆積量推定部によって推定された前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて前記判定浄化率がより小さい値である。
More specifically, the failure diagnosis device for an exhaust gas purification device according to the first invention is an SCR filter having a configuration in which an SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas is supported on a filter that collects particulate matter in exhaust gas. An SCR filter provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a post-stage SCR catalyst for reducing NOx in the exhaust gas, the post-stage SCR catalyst provided in the exhaust passage downstream of the SCR filter, In a failure diagnosis device for an exhaust gas purification device for diagnosing whether or not the exhaust gas purification device has a failure, a NOx sensor provided in an exhaust passage between the SCR filter and the rear SCR catalyst, and detection of the NOx sensor A NOx purification rate calculating unit for calculating a NOx purification rate in the SCR filter using the value, and the SCR filter calculated by the NOx purification rate calculating unit. When the NOx purification rate in the filter is equal to or less than a predetermined judgment purification rate, a determination unit that determines that the exhaust purification device has failed, and an ash accumulation amount estimation unit that estimates an ash accumulation amount in the SCR filter, In addition, when the ash accumulation amount in the SCR filter estimated by the ash accumulation amount estimation unit is large, the determination purification rate is smaller than when the ash accumulation amount is small.
SCRフィルタと後段SCR触媒とを有する排気浄化装置では、SCRフィルタおよび後段SCR触媒の両方によって所望のNOx浄化率を確保する必要がある。ここで、通常、SCRフィルタに担持されたSCR触媒の劣化が進行すれば、後段SCR触媒の劣化も進行する(なお、ここでの「劣化」とは、経時的な劣化や熱劣化のようにSCR触媒のNOx浄化機能自体が低下する劣化のことである。)。そのため、SCRフィルタに担持されたSCR触媒の劣化度合い(すなわち、NOx浄化機能の低下度合い)と、後段SCR触媒の劣化度合いとの間には相関がある。したがって、SCRフィルタにおけるNOx浄化率がある程度まで低下した状態では、その低下の程度に応じた分だけ、後段SCR触媒におけるNOx浄化率も低下している可能性が高い。 In an exhaust purification device having an SCR filter and a rear SCR catalyst, it is necessary to ensure a desired NOx purification rate by both the SCR filter and the rear SCR catalyst. Here, normally, if the deterioration of the SCR catalyst carried on the SCR filter progresses, the deterioration of the post-stage SCR catalyst also progresses (Note that “deterioration” here refers to deterioration over time or thermal deterioration. This is a deterioration in which the NOx purification function of the SCR catalyst itself decreases.) Therefore, there is a correlation between the degree of deterioration of the SCR catalyst carried on the SCR filter (that is, the degree of deterioration of the NOx purification function) and the degree of deterioration of the subsequent SCR catalyst. Therefore, in a state where the NOx purification rate in the SCR filter has decreased to a certain extent, there is a high possibility that the NOx purification rate in the rear-stage SCR catalyst is also reduced by an amount corresponding to the degree of the reduction.
そこで、本発明では、SCRフィルタと後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサの検出値を用いてSCRフィルタにおけるNOx浄化率が算出される。そして、SCRフィルタにおけるNOx浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、SCRフィルタと後段SCR触媒とを有する排気浄化装置が故障していると判定される。ここで、判定浄化率は、SCRフィルタにおけるNOx浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化装置が故障していると判定すべき程度まで、後段SCR触媒におけるNOx浄化率も低下していると想定される値である。 Therefore, in the present invention, the NOx purification rate in the SCR filter is calculated using the detected value of the NOx sensor provided in the exhaust passage between the SCR filter and the subsequent SCR catalyst. When the NOx purification rate in the SCR filter is equal to or less than a predetermined determination purification rate, it is determined that the exhaust purification device having the SCR filter and the subsequent SCR catalyst has failed. Here, when the NOx purification rate in the SCR filter is reduced below the judgment purification rate, the NOx purification rate in the rear-stage SCR catalyst is also lowered to the extent that it should be determined that the exhaust purification device has failed. It is a value that is assumed to be.
一方で、SCRフィルタには、排気中のPMのみならず、排気中のアッシュも捕集される。そのため、SCRフィルタには、PMに加えてアッシュも堆積する。このSCRフィルタに一旦堆積したアッシュは除去されない。そして、SCRフィルタにアッシュが堆積すると、該SCRフィルタに担持されたSCR触媒へのアンモニアの吸着が該アッシュによって阻害される。その結果、SCRフィルタに担持されたSCR触媒のNOx浄化機能自体は低下していなくても、該SCRフィルタにおけるNOx浄化率が低下する。つまり、SCRフィルタに担持されたSCR触媒の劣化度合いが同一であっても、該SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が増加するほど、該SCRフィルタにおけるNOx浄化率は低くなる。ただし、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が増加しても、後段SCR触媒の劣化度合いが進行するわけではない。そのため、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が増加することに起因して該SCRフィルタにおけるNOx浄化率が低下しても、その低下の程度に応じた分だけ、後段SCR触媒におけるNOx浄化率も低下するわけではない。 On the other hand, the SCR filter collects not only PM in exhaust but also ash in exhaust. Therefore, ash is deposited on the SCR filter in addition to PM. The ash once deposited on the SCR filter is not removed. When ash is deposited on the SCR filter, adsorption of ammonia on the SCR catalyst supported on the SCR filter is inhibited by the ash. As a result, even if the NOx purification function itself of the SCR catalyst carried by the SCR filter is not lowered, the NOx purification rate in the SCR filter is lowered. That is, even if the degree of deterioration of the SCR catalyst carried on the SCR filter is the same, the NOx purification rate in the SCR filter becomes lower as the ash accumulation amount in the SCR filter increases. However, even if the ash accumulation amount in the SCR filter increases, the degree of deterioration of the post-stage SCR catalyst does not advance. Therefore, even if the NOx purification rate in the SCR filter decreases due to an increase in the amount of ash accumulated in the SCR filter, the NOx purification rate in the subsequent SCR catalyst also decreases by an amount corresponding to the degree of the decrease. is not.
ここで、仮に、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量にかかわらず判定浄化率を一定の値とする。この場合、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量の増加に起因して該SCRフィルタにおけるNOx浄化率が判定浄化率以下となったとしても、後段SCR触媒におけるNOx浄化率はある程度高い値に維持された状態となっている可能性が高い。そのため、SCRフィルタにおけるNOx浄化率が判定浄化率以下であっても、排気浄化装置全体としてはある程度のNOx浄化率(許容範囲内の浄化率)を確保できている場合がある。したがって、このときに排気浄化装置が故障していると判定すると、排気浄化装置の故障診断としては誤診断したことになる。 Here, it is assumed that the determination purification rate is a constant value regardless of the ash accumulation amount in the SCR filter. In this case, even if the NOx purification rate in the SCR filter becomes equal to or lower than the determination purification rate due to an increase in the amount of ash accumulation in the SCR filter, the NOx purification rate in the subsequent SCR catalyst is maintained at a high value to some extent. It is highly possible that Therefore, even if the NOx purification rate in the SCR filter is equal to or less than the determination purification rate, the NOx purification rate as a whole (purification rate within an allowable range) may be secured as a whole exhaust purification device. Therefore, if it is determined at this time that the exhaust emission control device is out of order, a fault diagnosis is made as a failure diagnosis of the exhaust emission purification device.
そこで、本発明においては、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて判定浄化率がより小さい値にされる。これによれば、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量の増加に起因して該SCRフィルタにおけるN
Ox浄化率が低下した場合、その低下度合いに応じて判定浄化率の値が小さくなる。そのため、排気浄化装置全体としてはある程度のNOx浄化率(許容範囲内の浄化率)が確保されているにもかかわらず該排気浄化装置が故障していると判定されることが抑制される。したがって、排気浄化装置の故障診断の診断精度を向上させることができる。
Therefore, in the present invention, when the ash accumulation amount in the SCR filter is large, the determination purification rate is set to a smaller value than when the ash accumulation amount is small. According to this, N in the SCR filter due to an increase in the amount of ash deposition in the SCR filter.
When the Ox purification rate decreases, the value of the determination purification rate decreases according to the degree of decrease. Therefore, it is suppressed that the exhaust gas purification device is determined to be malfunctioning even though a certain amount of NOx purification rate (purification rate within an allowable range) is secured as a whole. Accordingly, it is possible to improve the diagnosis accuracy of the failure diagnosis of the exhaust purification device.
第二の発明でも、第一の発明と同様、SCRフィルタと後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサの検出値を用いてSCRフィルタにおけるNOx浄化率が算出される。そして、算出されたSCRフィルタにおけるNOx浄化率が該SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量に応じて修正される。このように修正された後の値が所定の判定浄化率以下のときは、SCRフィルタおよび後段SCR触媒を有する排気浄化装置が故障していると判定される。 In the second invention as well, as in the first invention, the NOx purification rate in the SCR filter is calculated using the detected value of the NOx sensor provided in the exhaust passage between the SCR filter and the subsequent SCR catalyst. Then, the calculated NOx purification rate in the SCR filter is corrected according to the ash accumulation amount in the SCR filter. When the value corrected in this way is equal to or less than a predetermined determination purification rate, it is determined that the exhaust purification device having the SCR filter and the post-stage SCR catalyst has failed.
より詳しくは、第二の発明に係る排気浄化装置の故障診断装置は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに、排気中のNOxを還元するSCR触媒が担持された構成のSCRフィルタであって、内燃機関の排気通路に設けられたSCRフィルタと、排気中のNOxを還元する後段SCR触媒であって、前記SCRフィルタよりも下流側の排気通路に設けられた後段SCR触媒と、を有する排気浄化装置が故障しているか否かを診断する排気浄化装置の故障診断装置において、 前記SCRフィルタと前記後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサと、前記NOxセンサの検出値を用いて前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率を算出するNOx浄化率算出部と、前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定部と、前記NOx浄化率算出部によって算出された前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率を、前記アッシュ堆積量推定部によって推定された前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量に基づいて修正することで修正浄化率を算出する修正浄化率算出部と、前記修正浄化率算出部によって算出された前記修正浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、前記排気浄化装置が故障していると判定する判定部と、を備え、前記修正浄化率算出部が、前記アッシュ堆積量推定部によって推定された前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて、前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率をより大きい値に修正することで前記修正浄化率を算出する。 More specifically, the failure diagnosis device for an exhaust gas purification apparatus according to the second invention is an SCR filter having a configuration in which an SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas is supported on a filter that collects particulate matter in exhaust gas. An SCR filter provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a post-stage SCR catalyst for reducing NOx in the exhaust gas, the post-stage SCR catalyst provided in the exhaust passage downstream of the SCR filter, In the failure diagnosis device of the exhaust gas purification device for diagnosing whether or not the exhaust gas purification device has a failure, a NOx sensor provided in an exhaust passage between the SCR filter and the post-stage SCR catalyst, and detection of the NOx sensor A NOx purification rate calculating unit that calculates a NOx purification rate in the SCR filter using a value, and an ash accumulation amount in the SCR filter. And correcting the NOx purification rate in the SCR filter calculated by the NOx purification rate estimation unit and the NOx purification rate calculation unit based on the ash deposition amount in the SCR filter estimated by the ash deposition amount estimation unit. When the corrected purification rate calculated by the corrected purification rate calculation unit and the corrected purification rate calculation unit is equal to or less than a predetermined determination purification rate, it is determined that the exhaust purification device has failed. And when the ash accumulation amount in the SCR filter estimated by the ash accumulation amount estimation unit is large, the corrected purification rate calculation unit includes the SCR compared to when the ash accumulation amount is small. The corrected purification rate is calculated by correcting the NOx purification rate in the filter to a larger value.
本発明では、SCRフィルタにおけるNOx浄化率を該SCR触媒におけるアッシュ堆積量に基づいて修正することで修正浄化率が算出される。そして、修正浄化率と判定浄化率とを比較することで、排気浄化装置が故障しているか否かが判定される。このとき、SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて、SCRフィルタにおけるNOx浄化率から修正浄化率への修正幅(増加幅)が大きくされる。これによれば、SCRフィルタにおけるNOx浄化率の値が同一であっても、該SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量の増加に起因して該NOx浄化率が低下していた場合は、その低下度合いに応じて修正浄化率の値が大きくなる。そのため、本発明によっても、第一の発明と同様、排気浄化装置全体としてはある程度のNOx浄化率(許容範囲内の浄化率)が確保されているにもかかわらず該排気浄化装置が故障していると判定されることが抑制される。したがって、排気浄化装置の故障診断の診断精度を向上させることができる。 In the present invention, the corrected purification rate is calculated by correcting the NOx purification rate in the SCR filter based on the ash accumulation amount in the SCR catalyst. Then, by comparing the corrected purification rate with the determined purification rate, it is determined whether or not the exhaust purification device has failed. At this time, when the ash accumulation amount in the SCR filter is large, the correction width (increase width) from the NOx purification rate to the correction purification rate in the SCR filter is increased compared to when the ash accumulation amount is small. According to this, even if the value of the NOx purification rate in the SCR filter is the same, if the NOx purification rate is reduced due to an increase in the amount of ash accumulation in the SCR filter, depending on the degree of reduction. As a result, the corrected purification rate increases. Therefore, according to the present invention, as in the first aspect of the invention, the exhaust purification device fails as a whole even though a certain degree of NOx purification rate (purification rate within an allowable range) is ensured. It is suppressed that it determines with being. Accordingly, it is possible to improve the diagnosis accuracy of the failure diagnosis of the exhaust purification device.
本発明によれば、SCRフィルタと後段SCR触媒とを有する排気浄化装置の故障を、SCRフィルタと後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサの検出値を用いて診断する際の、診断精度を向上させることができる。 According to the present invention, a failure of an exhaust purification device having an SCR filter and a subsequent SCR catalyst is diagnosed using a detection value of a NOx sensor provided in an exhaust passage between the SCR filter and the subsequent SCR catalyst. , Diagnostic accuracy can be improved.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施例1>
[概略構成]
図1は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関にも適用することができる。
<Example 1>
[Schematic configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and its intake / exhaust system according to the present embodiment. An
内燃機関1は、気筒2内へ燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。内燃機関1は、吸気通路4と接続されている。吸気通路4には、エアフローメータ40およびスロットル弁41が設けられている。エアフローメータ40は、吸気通路4内を流れる吸気(空気)の量(質量)に応じた電気信号を出力する。スロットル弁41は、吸気通路4におけるエアフローメータ40よりも下流側に配置されている。スロットル弁41は、吸気通路4内の通路断面積を変更することで、内燃機関1の吸入空気量を調整する。
The
内燃機関1は排気通路5と接続されている。排気通路5には、酸化触媒50、SCRフィルタ51、および後段SCR触媒52が設けられている。SCRフィルタ51は、多孔質の基材により形成されたウォールフロー型のフィルタに、SCR触媒が担持されて構成されている。このように構成されたSCRフィルタ51は、排気中のPMを捕集するPM捕集機能と、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元するNOx浄化機能とを有する。酸化触媒50は、SCRフィルタ51よりも上流側の排気通路5に設けられている。後段SCR触媒52は、SCRフィルタ51よりも下流側の排気通路5に設けられている。後段SCR触媒52は、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒と同様、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを還元するNOx浄化機能を有する触媒である。
The
酸化触媒50よりも上流側の排気通路5には燃料添加弁53が設けられている。燃料添加弁53は、排気通路5内を流れる排気中に燃料を添加する。また、酸化触媒50よりも
下流側且つSCRフィルタ51よりも上流側の排気通路5には尿素水添加弁54が設けられている。尿素水添加弁54は、排気通路5内を流れる排気中に尿素水を添加する。尿素水添加弁54から排気中に尿素水が添加されると、該尿素水がSCRフィルタ51に供給される。SCRフィルタ51においては、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがSCR触媒に吸着する。そして、このSCR触媒に吸着したアンモニアを還元剤として排気中のNOxが還元される。また、尿素水添加弁54から排気中に添加された尿素水の一部はSCRフィルタ51をすり抜けて後段SCR触媒52に供給される。そして、後段SCR触媒52においても、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアが吸着し、該吸着したアンモニアを還元剤として排気中のNOxが還元される。
A
なお、尿素水添加弁54に加えて、SCRフィルタ51と後段SCR触媒52との間に、尿素水添加弁をもう一つ設けてもよい。また、尿素水添加弁に代えて、アンモニアガスを排気中に添加するアンモニア添加弁を設けてもよい。また、尿素水添加弁に代えて、NSR触媒(吸蔵還元型NOx触媒)等のアンモニア生成触媒を設けてもよい。アンモニア生成触媒はHC(燃料)が供給されることでアンモニアを生成する機能を有する触媒である。
In addition to the urea
酸化触媒50よりも下流側且つ尿素水添加弁54よりも上流側の排気通路5には温度センサ55が設けられている。SCRフィルタ51より下流側且つ後段SCR触媒52より上流側の排気通路5(つまり、SCRフィルタ51と後段SCR触媒52との間の排気通路5)にはNOxセンサ56が設けられている。温度センサ55は、排気の温度に応じた電気信号を出力するセンサである。NOxセンサ56は、排気のNOx濃度に応じた電気信号を出力するセンサである。
A
内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)10が併設されている。ECU10は、内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU10には、エアフローメータ40、温度センサ55、およびNOxセンサ56が電気的に接続されている。さらに、ECU10には、アクセルポジションセンサ7およびクランクポジションセンサ8等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ7は、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ8は、内燃機関1の機関出力軸(クランクシャフト)の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がECU10に入力される。
The
また、ECU10には、燃料噴射弁3、スロットル弁41、燃料添加弁53、および尿素水添加弁54等の各種機器が電気的に接続されている。そして、これらの機器がECU10によって制御される。例えば、ECU10は、SCRフィルタ51におけるアンモニア吸着量(すなわち、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒におけるアンモニア吸着量)や後段SCR触媒52におけるアンモニア吸着量を目標吸着量に維持すべく、尿素水添加弁54による尿素水添加を制御する。
Various devices such as the
また、ECU10は、SCRフィルタ51におけるPM堆積量の推定値が所定のPM堆積量に達した場合、燃料添加弁53から燃料を添加することでフィルタ再生処理を実行する。フィルタ再生処理では、燃料添加弁53から添加された燃料が酸化触媒50において酸化されることで生じる酸化熱によって、SCRフィルタ51が昇温される。このとき、ECU10は、温度センサ55の出力値に基づいてSCRフィルタ51の温度を推定する。そして、ECU10は、推定されたSCRフィルタ51の温度を目標温度とすべく、燃料添加弁53からの燃料添加量を制御する。その結果、SCRフィルタ51に堆積していたPMが酸化され、該SCRフィルタ51から除去される。
Further, when the estimated value of the PM accumulation amount in the
また、SCRフィルタ51には、排気中のPMに加えて、排気中のアッシュが捕集される。アッシュはオイル由来の物質である。SCRフィルタ51に捕集されたアッシュは該SCRフィルタ51に堆積する。このアッシュは、金属成分を含んでいるため、フィルタ再生処理を実行してもSCRフィルタ51から除去されない。そのため、SCRフィルタ51に堆積したアッシュは継続的に残存する。本実施例では、ECU10によって、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が推定される。具体的には、先ず、内燃機関1の機関負荷の履歴に基づき該内燃機関1でのオイル消費量が算出される。内燃機関1からのアッシュ流出量は、このオイル消費量と相関がある。そこで、このオイル消費量に基づいて、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が推定される。推定されたアッシュ堆積量はECU10に記憶される。
The
なお、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量を上記の手法とは別の手法によって推定することもできる。例えば、内燃機関1を搭載した車両の走行距離に基づいてSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量を推定してもよい。また、SCRフィルタ51の上流側と下流側との排気圧力差を検出する差圧センサが設けられている場合は、この排気圧力差に基づいてSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量を推定してもよい。上述したように、SCRフィルタ51に堆積したアッシュは、フィルタ再生処理が実行されても該SCRフィルタ51から除去されない。そのため、フィルタ再生処理の実行終了直後の時期においては、SCRフィルタ51には、ほぼアッシュのみが堆積している状態となる。そのため、この時に差圧センサによって検出される排気差圧は、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量との相関が高い。そこで、フィルタ再生処理の実行終了直後に差圧センサによって検出される排気圧力差に基づいて、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量を推定することができる。
Note that the ash accumulation amount in the
[故障診断]
上述したように、本実施例においては、SCRフィルタ51および後段SCR触媒52がNOx浄化機能を有している。そのため、SCRフィルタ51および後段SCR触媒52の両方によって所望のNOx浄化率(SCRフィルタ51に流入するNOx量に対する、SCRフィルタ51および後段SCR触媒52において還元されるNOx量の割合)を確保している。そこで、本実施例では、SCRフィルタ51および後段SCR触媒52を一つの排気浄化装置60とみなして、該排気浄化装置60が故障しているか否か(つまり、排気浄化装置60のNOx浄化機能が故障しているか否か)を診断する故障診断が行われる。なお、SCRフィルタ51においては、そのPM捕集機能が故障することも考えられる。そして、排気浄化装置60のNOx浄化機能の故障と、該排気浄化装置60のPM捕集機能の故障(すなわち、SCRフィルタ51のPM捕集機能の故障)とを区別して検出する場合においては、本実施例に係る故障診断は、排気浄化装置60のNOx浄化機能の故障を検出するための故障診断として実行される。
[Fault diagnosis]
As described above, in this embodiment, the
ここで、本実施例では、SCRフィルタ51と後段SCR触媒52とは排気通路5において直列に配置されている。そのため、通常は、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒の劣化が進行すれば、後段SCR触媒52の劣化も進行する。つまり、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒の劣化度合いと、後段SCR触媒52の劣化度合いとの間には相関がある。したがって、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率(SCRフィルタ51に流入するNOx量に対する、該SCRフィルタ51において還元されるNOx量の割合)がある程度まで低下した状態では、その低下の程度に応じた分だけ、後段SCR触媒52におけるNOx浄化率(後段SCR触媒52に流入するNOx量に対する、該後段SCR触媒52において還元されるNOx量の割合)も低下しているとみなすことができる。
Here, in this embodiment, the
そこで、本実施例では、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率に基づいて排気浄化装置60が故障しているか否かの判定が行われる。より詳しくは、SCRフィルタ51と後段SCR触媒52との間の排気通路5に設けられたNOxセンサ56の検出値を用いてSCRフィルタ51におけるNOx浄化率が算出される。なお、SCRフィルタ51に流入する排気(以下、「流入排気」と称する場合もある)のNOx濃度は内燃機関1の運転状態に基づいて推定することができる。そして、SCRフィルタ51から流出する排気(以下、「流出排気」と称する場合もある)のNOx濃度がNOxセンサ56によって検出される。この流入排気のNOx濃度の推定値と流出排気のNOx濃度の検出値とに基づいてSCRフィルタ51におけるNOx浄化率が算出される。そして、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が所定の判定浄化率以下のときは排気浄化装置60が故障していると判定される。ここで、判定浄化率は、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化装置60全体におけるNOx浄化率が許容範囲の下限値を下回っていると想定される値である。この判定浄化率は、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒の劣化度合いと、後段SCR触媒52の劣化度合いとの間の相関を考慮して定められる値である。つまり、判定浄化率は、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化装置60が故障していると判定すべき程度まで、後段SCR触媒52におけるNOx浄化率も低下していると想定される値である。
Therefore, in this embodiment, it is determined whether or not the
一方で、SCRフィルタ51には、上述したように、PMのみならず、アッシュも堆積する。そして、SCRフィルタ51に堆積したアッシュは継続的に残存する。ここで、図2は、SCRフィルタ51におけるアンモニア(NH3)の吸着状態のイメージを示す図である。図2(a)は、SCRフィルタにアッシュが堆積していないときのアンモニアの吸着状態を示しており、図2(b)は、SCRフィルタにアッシュが堆積しているときのアンモニアの吸着状態を示している。なお、図2(a),(b)において、矢印は排気の流れを表している。
On the other hand, as described above, not only PM but also ash is deposited on the
図2(a),(b)に示すように、SCRフィルタ51においては、フィルタ担体の隔壁上にSCR触媒が担持されている。そして、このSCR触媒に、SCRフィルタ51に供給された尿素が加水分解することで生成されたアンモニアが吸着する。ここで、図2(b)に示すように、SCRフィルタ51にアッシュが堆積すると、SCR触媒上にアッシュが継続的に堆積することになる。したがって、SCRフィルタ51にアッシュが堆積すると、該SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒へのアンモニアの吸着が該アッシュによって阻害されることになる。つまり、SCRフィルタ51においてNOxが還元される際の還元剤となるアンモニアの量が減少することになる。その結果、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒のNOx浄化機能自体は低下していなくても、該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が低下する。このときのSCRフィルタ51におけるNOx浄化率の低下度合いは、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が多いほど大きくなる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, in the
図3は、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashと、該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfとの相関を示す図である。図3において、横軸はSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashを表しており、縦軸は該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfを表している。また、この図3は、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒の劣化度合いが一定である場合の両者の相関を示している。この図3に示すように、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒の劣化度合いが同一であっても、該SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が増加するほど、該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率は低くなる。
FIG. 3 is a diagram showing a correlation between the ash accumulation amount Aash in the
ただし、後段SCR触媒52にはアッシュは堆積し難い。そのため、後段SCR触媒5
2のNOx浄化率はアッシュの影響をほとんど受けない。また、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が増加しても、後段SCR触媒52の劣化度合いが進行するわけではない。そのため、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が増加することに起因して該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が低下しても、その低下の程度に応じた分だけ、後段SCR触媒52におけるNOx浄化率も低下するわけではない。この点が、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒が劣化することに起因して該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が低下した場合と異なっている。
However, ash is difficult to deposit on the
The NOx purification rate of 2 is hardly affected by ash. Further, even if the ash accumulation amount in the
図4は、排気浄化装置60におけるNOx浄化率を棒グラフで示した図である。図4(a),(c)は、排気浄化装置60のNOx浄化機能が正常なときのNOx浄化率を示している。ただし、図4(a)は、SCRフィルタ51にアッシュが堆積していないときのNOx浄化率を示している。一方、図4(c)は、SCRフィルタ51にアッシュが堆積しているときのNOx浄化率を示している。また、図4(b)は、排気浄化装置60のNOx浄化機能が故障しているときのNOx浄化率を示している。なお、図4(a),(b),(c)において、格子部RfはSCRフィルタ51におけるNOx浄化率を示しており、斜線部Rpは後段SCR触媒52におけるNOx浄化率を示している。また、図4において、Rfthを判定浄化率とし、Rathを排気浄化装置60全体におけるNOx浄化率の許容範囲の下限値とする。
FIG. 4 is a bar graph showing the NOx purification rate in the
排気浄化装置60が正常であれば、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒および後段SCR触媒52のいずれも劣化度合いは小さい。この場合、図4(a)に示すように、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが判定浄化率Rfthより大きく、且つ、排気浄化装置60全体におけるNOx浄化率も許容範囲の下限値Rathより大きくなっている。一方、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒および後段SCR触媒52が劣化し排気浄化装置60が故障すると、図4(b)に示すように、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが判定浄化率Rfthより小さくなる。また、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfの低下の程度に応じた分だけ、後段SCR触媒52におけるNOx浄化率Rpも正常時に比べて低下している。そのため、排気浄化装置60全体におけるNOx浄化率が許容範囲の下限値Rathよりも小さくなっている。また、SCRフィルタ51にアッシュが堆積すると、図4(c)に示すように、SCRフィルタ51に担持されたSCR触媒の劣化度合いが小さくても、該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが、排気浄化装置60が故障したときと同程度(図4(b)に示すSCRフィルタ51におけるNOx浄化率と同程度)まで低下する場合がある。ただし、この場合でも、後段SCR触媒52におけるNOx浄化機能は正常であるため、該後段SCR触媒52のNOx浄化率Rpは、図4(a)に示す後段SCR触媒52のNOx浄化率Rpと同程度に維持されている。この場合、排気浄化装置60全体におけるNOx浄化率は許容範囲の下限値Rathより大きくなっている。
If the
つまり、仮に、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量にかかわらず判定浄化率を、図4においてRfthで示すような値で一定とすると、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量の増加に起因して該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが判定浄化率Rfth以下となったとしても、後段SCR触媒52におけるNOx浄化率Rpはある程度高い値に維持された状態となっている可能性が高い。そのため、図4(c)のように、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が判定浄化率Rfth以下であっても、排気浄化装置60としては許容範囲内のNOx浄化率を確保できている場合がある。したがって、このときに排気浄化装置60が故障していると判定すると、排気浄化装置60の故障診断としては誤診断したことになる。
In other words, if the determination purification rate is constant at a value such as Rfth in FIG. 4 regardless of the ash accumulation amount in the
そこで、本実施例では、ECU10によって推定されるSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量に基づいて判定浄化率を変更する。具体的には、SCRフィルタ51におけ
るアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて判定浄化率がより小さい値に設定される。これによれば、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量の増加に起因して該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率が低下した場合、その低下度合いに応じて判定浄化率の値が小さくなる。つまり、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が、排気浄化装置60が故障しているか否かの判定に対して与える影響を小さくすることができる。そのため、排気浄化装置60全体としては許容範囲内のNOx浄化率が確保されているにもかかわらず該排気浄化装置60が故障していると判定されることを抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, the determination purification rate is changed based on the ash accumulation amount in the
[故障診断フロー]
図5は、本実施例に係る排気浄化装置の故障診断フローを示すフローチャートである。本フローにしたがって、ECU10によって、排気浄化装置60の故障診断が、内燃機関1の運転中に実行される。
[Failure diagnosis flow]
FIG. 5 is a flowchart showing a failure diagnosis flow of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment. According to this flow, the
本フローでは、先ずS101において、排気浄化装置の故障診断の実行条件が成立したか否かが判別される。排気浄化装置の故障診断の実行条件は予め定められている。この実行条件としては、内燃機関1の運転状態が定常状態であること、NOxセンサ56が正常であること、排気通路5を流れる排気の流量が所定範囲内であること、及び、SCRフィルタ51の温度が所定範囲内であること等を例示することができる。NOxセンサ56が正常であるか否かの診断は、本フローとは異なるフローにしたがってECU10によって行われており、その診断結果がECU10に記憶されている。また、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率は、該SCRフィルタ51におけるアンモニア吸着量に応じて変化する。そして、SCRフィルタ51におけるアンモニア吸着量は、排気通路5を流れる排気の流量およびSCRフィルタ51の温度の影響を受ける。そのため、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率に基づいて排気浄化装置の故障診断を行う際には、排気通路5を流れる排気の流量およびSCRフィルタ51の温度がいずれも所定範囲内であることが好ましい。
In this flow, first, in S101, it is determined whether or not an execution condition for failure diagnosis of the exhaust purification device is satisfied. Execution conditions for failure diagnosis of the exhaust gas purification device are predetermined. As the execution conditions, the operating state of the
S101において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、S101において肯定判定された場合、次にS102の処理が実行される。S102においては、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが算出される。ここでは、上述したように、内燃機関1の運転状態に基づいて推定される流入排気のNOx濃度およびNOxセンサ56によって検出される流出排気のNOx濃度に基づいて、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが算出される。
If a negative determination is made in S101, the execution of this flow is temporarily terminated. On the other hand, when a positive determination is made in S101, the process of S102 is executed next. In S102, the NOx purification rate Rf in the
次に、S103において、上述した手法により算出されECU10に記憶されている、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashが読み込まれる。次に、S104において、S103で読み込まれたSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashに基づいて、後述する判定浄化率Rfthの算出に用いられる係数k1が算出される。図6は、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashと係数k1との相関を示す図である。この図6に示すように、アッシュ堆積量Aashが零のときは、係数k1は1である。そして、アッシュ堆積量Aashの値が大きくなるほど係数k1の値が小さくなる。ECU10には、この図6に示すようなSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashと係数k1との相関がマップとして記憶されている。S104では、このマップを用いて係数k1が算出される。
Next, in S103, the ash accumulation amount Aash in the
次に、S105において判定浄化率Rfthが設定される。ここで設定される判定浄化率Rfthは下記式(1)によって算出される。
Rfth= Rfth0 × k1 ・・・式(1)
Rfth0:基準判定浄化率
k1:S104で算出される係数
ここで、基準判定浄化率Rfth0は、SCRフィルタ51にアッシュが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率である。この基準判定浄化率Rfth0は、実験等に基づいて予め定められている。上記式(1)によって算出される判定浄化率Rfthは、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashが多いほどより小さくなる。
Next, a determination purification rate Rfth is set in S105. The determination purification rate Rfth set here is calculated by the following equation (1).
Rfth = Rfth0 × k1 (1)
Rfth0: reference determination purification rate k1: coefficient calculated in S104 Here, the reference determination purification rate Rfth0 is a determination purification rate when it is assumed that no ash is accumulated in the
なお、上述したように、排気浄化装置の故障診断の実行条件には、排気通路5を流れる排気の流量が所定範囲内であること、及び、SCRフィルタ51の温度が所定範囲内であることが含まれているが、診断精度をより向上させるために、判定浄化率Rfthを、さらに排気通路5を流れる排気の流量およびSCRフィルタ51の温度に基づいて補正してもよい。また、判定浄化率Rfthを、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashの増加に応じて段階的に変更してもよい。
Note that, as described above, the exhaust gas purifier failure diagnosis execution conditions include that the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 5 is within a predetermined range, and that the temperature of the
次に、S106において、S102で算出されたSCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが、S105で設定された判定浄化率Rfthより大きいか否かが判別される。S106において肯定判定された場合、次にS107において、排気浄化装置60は正常であると判定される。一方、S106において否定判定された場合、すなわち、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが判定浄化率Rfth以下の場合、次にS108において、排気浄化装置60が故障していると判定される。S107において排気浄化装置60は正常であると判定された後、または、S108において排気浄化装置60が故障していると判定された後、本フローの実行が終了される。
Next, in S106, it is determined whether or not the NOx purification rate Rf in the
本実施例によれば、排気浄化装置60全体としては許容範囲内のNOx浄化率が確保されているにもかかわらず該排気浄化装置60が故障していると判定されることを抑制することができる。したがって、排気浄化装置60の故障診断の診断精度を向上させることができる。
According to the present embodiment, the
<実施例2>
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。以下、本実施例に係る排気浄化装置の故障診断において実施例1とは異なる点について説明する。
<Example 2>
The schematic configuration of the internal combustion engine and its intake / exhaust system according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment in the failure diagnosis of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment will be described.
実施例1に係る排気浄化装置の故障診断では、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率と比較するための閾値である判定浄化率を該SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量に基づいて変更した。本実施例に係る排気浄化装置の故障診断では、これに代えて、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量に基づいて該SCRフィルタ51におけるNOx浄化率を修正することで修正浄化率を算出する。そして、修正浄化率を判定浄化率と比較することで、排気浄化装置60が故障しているか否かを判別する。
In the failure diagnosis of the exhaust gas purification apparatus according to the first embodiment, the determination purification rate that is a threshold for comparison with the NOx purification rate in the
具体的は、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率をより大きい値に修正することで修正浄化率を算出する。つまり、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率から修正浄化率への修正幅(増加幅)が大きくされる。これによれば、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率の値が同一であっても、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量の増加に起因して該NOx浄化率が低下していた場合は、その低下度合いに応じて修正浄化率の値が大きくなる。
Specifically, when the ash accumulation amount in the
このような修正浄化率を用いて故障診断を行うことで、実施例1のようにSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量に基づいて判定浄化率を変更する場合と同様、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が、排気浄化装置60が故障しているか否かの判定に対
して与える影響を小さくすることができる。そのため、排気浄化装置60全体としては許容範囲内のNOx浄化率が確保されているにもかかわらず該排気浄化装置60が故障していると判定されることを抑制することができる。したがって、排気浄化装置60の故障診断の診断精度を向上させることができる。
By performing failure diagnosis using such a corrected purification rate, the ash accumulation amount in the
[故障診断フロー]
図7は、本実施例に係る排気浄化装置の故障診断フローを示すフローチャートである。本フローにしたがって、ECU10によって、排気浄化装置60の故障診断が、内燃機関1の運転中に実行される。なお、本フローにおいて、図5に示すフローの各ステップにおける処理と同様の処理が行われるステップについては、同様の参照番号を付して、その説明を省略する。
[Failure diagnosis flow]
FIG. 7 is a flowchart showing a failure diagnosis flow of the exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment. According to this flow, the
本フローでは、S103の処理が実行された後、S204の処理が実行される。S204においては、S103で読み込まれたSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashに基づいて、後述する修正浄化率Rfmの算出に用いられる係数k2が算出される。図8は、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashと係数k2との相関を示す図である。この図8に示すように、アッシュ堆積量Aashが零のときは、係数k2は1である。そして、アッシュ堆積量Aashの値が大きくなるほど係数k2の値が大きくなる。ECU10には、この図8に示すようなSCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashと係数k2との相関がマップとして記憶されている。S204では、このマップを用いて係数k2が算出される。
In this flow, after the process of S103 is executed, the process of S204 is executed. In S204, a coefficient k2 used to calculate a corrected purification rate Rfm, which will be described later, is calculated based on the ash accumulation amount Aash in the
次に、S205において修正浄化率Rfmが算出される。ここで、修正浄化率Rfmは下記式(2)によって算出される。
Rfm= Rf × k2 ・・・式(2)
Rf:S102で算出されるSCRフィルタ51におけるNOx浄化率
k2:S104で算出される係数
上記式(2)によって算出される修正浄化率Rfmは、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfが同一の場合、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashが多いほどより大きくなる。なお、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量Aashの増加に応じて、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率Rfを段階的に増加させることで修正浄化率Rfmを算出してもよい。
Next, in S205, a corrected purification rate Rfm is calculated. Here, the corrected purification rate Rfm is calculated by the following equation (2).
Rfm = Rf × k2 (2)
Rf: NOx purification rate in the
次に、S206において、S205で算出された修正浄化率Rfmが判定浄化率Rfthより大きいか否かが判別される。ここでの判定浄化率Rfthは、実験等に基づいて予め定められた一定値であり、SCRフィルタ51にアッシュが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率(実施例1に係る基準判定浄化率Rfth0)である。S206において肯定判定された場合、次にS107において、排気浄化装置60は正常であると判定される。一方、S206において否定判定された場合、次にS108において、排気浄化装置60が故障していると判定される。
Next, in S206, it is determined whether or not the corrected purification rate Rfm calculated in S205 is greater than the determined purification rate Rfth. Here, the determination purification rate Rfth is a constant value determined in advance based on experiments or the like, and the determination purification rate when it is assumed that no ash is accumulated on the SCR filter 51 (reference determination purification according to the first embodiment). Rate Rfth0). If an affirmative determination is made in S206, it is then determined in S107 that the
なお、上記実施例1および上記実施例2のそれぞれに係る排気浄化装置の故障診断の手法を組み合わせることもできる。つまり、排気浄化装置60の故障診断を行う際に、ECU10は、SCRフィルタ51におけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて、判定浄化率をより小さい値に設定するとともに、SCRフィルタ51におけるNOx浄化率をより大きい値に修正することで修正浄化率を算出してもよい。そして、ECU10が、これらの判定浄化率と修正浄化率とを比較することで、排気浄化装置60が故障しているか否かを判別してもよい。
It should be noted that the exhaust gas purification apparatus failure diagnosis methods according to the first embodiment and the second embodiment may be combined. That is, when performing failure diagnosis of the
1・・・内燃機関
4・・・吸気通路
5・・・排気通路
50・・酸化触媒
51・・SCRフィルタ
52・・後段SCR触媒
53・・燃料添加弁
54・・尿素水添加弁
55・・温度センサ
56・・NOxセンサ
60・・排気浄化装置
10・・ECU
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記SCRフィルタと前記後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサと、
前記NOxセンサの検出値を用いて前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率を算出するNOx浄化率算出部と、
前記NOx浄化率算出部によって算出された前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、前記排気浄化装置が故障していると判定する判定部と、
前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定部と、を備え、
前記アッシュ堆積量推定部によって推定された前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて前記判定浄化率がより小さい値である排気浄化装置の故障診断装置。 An SCR filter configured to carry a SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas on a filter that collects particulate matter in exhaust gas, the SCR filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, Failure of the exhaust gas purification device for diagnosing whether or not the exhaust gas purification device having a rear-stage SCR catalyst for reducing NOx and having a rear-stage SCR catalyst provided in an exhaust passage downstream of the SCR filter has failed In the diagnostic device,
A NOx sensor provided in an exhaust passage between the SCR filter and the rear SCR catalyst;
A NOx purification rate calculating unit for calculating a NOx purification rate in the SCR filter using a detection value of the NOx sensor;
A determination unit that determines that the exhaust purification device has failed when the NOx purification rate in the SCR filter calculated by the NOx purification rate calculation unit is equal to or less than a predetermined determination purification rate;
An ash accumulation amount estimation unit for estimating an ash accumulation amount in the SCR filter,
A fault diagnosis device for an exhaust gas purification apparatus, wherein when the ash accumulation amount in the SCR filter estimated by the ash accumulation amount estimation unit is large, the determination purification rate is smaller than when the ash accumulation amount is small.
前記SCRフィルタと前記後段SCR触媒との間の排気通路に設けられたNOxセンサと、
前記NOxセンサの検出値を用いて前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率を算出するNOx浄化率算出部と、
前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量を推定するアッシュ堆積量推定部と、
前記NOx浄化率算出部によって算出された前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率を、前記アッシュ堆積量推定部によって推定された前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量に基づいて修正することで修正浄化率を算出する修正浄化率算出部と、
前記修正浄化率算出部によって算出された前記修正浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、前記排気浄化装置が故障していると判定する判定部と、を備え、
前記修正浄化率算出部が、前記アッシュ堆積量推定部によって推定された前記SCRフィルタにおけるアッシュ堆積量が多いときは、該アッシュ堆積量が少ないときに比べて、前記SCRフィルタにおけるNOx浄化率をより大きい値に修正することで前記修正浄化率を算出する排気浄化装置の故障診断装置。 An SCR filter configured to carry a SCR catalyst for reducing NOx in exhaust gas on a filter that collects particulate matter in exhaust gas, the SCR filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, Failure of the exhaust gas purification device for diagnosing whether or not the exhaust gas purification device having a rear-stage SCR catalyst for reducing NOx and having a rear-stage SCR catalyst provided in an exhaust passage downstream of the SCR filter has failed In the diagnostic device,
A NOx sensor provided in an exhaust passage between the SCR filter and the rear SCR catalyst;
A NOx purification rate calculating unit for calculating a NOx purification rate in the SCR filter using a detection value of the NOx sensor;
An ash accumulation amount estimation unit for estimating an ash accumulation amount in the SCR filter;
Correction for calculating a corrected purification rate by correcting the NOx purification rate in the SCR filter calculated by the NOx purification rate calculation unit based on the ash deposition amount in the SCR filter estimated by the ash deposition amount estimation unit A purification rate calculator,
A determination unit that determines that the exhaust purification device has failed when the corrected purification rate calculated by the corrected purification rate calculation unit is equal to or less than a predetermined determination purification rate;
When the ash accumulation amount in the SCR filter estimated by the ash accumulation amount estimation unit is large, the modified purification rate calculation unit increases the NOx purification rate in the SCR filter more than when the ash accumulation amount is small. A fault diagnosis device for an exhaust gas purification device that calculates the corrected purification rate by correcting to a large value.
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