JP6972878B2 - Abnormality diagnosis device for exhaust gas purification device of internal combustion engine - Google Patents

Abnormality diagnosis device for exhaust gas purification device of internal combustion engine Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnostic device for an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.

アンモニアを還元剤として使用することで、内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という。）が知られている。このＮＯｘ触媒よりも上流側には、排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を添加する添加弁等が設置される。アンモニアの前駆体としては、尿素を例示できる。以下、アンモニアの前駆体またはアンモニアをまとめて「還元剤」ともいう。 A selective reduction type NOx catalyst (hereinafter, simply referred to as "NOx catalyst") that purifies NOx contained in the exhaust gas from an internal combustion engine by using ammonia as a reducing agent is known. An addition valve or the like for adding ammonia or a precursor of ammonia to the exhaust gas is installed on the upstream side of the NOx catalyst. Urea can be exemplified as a precursor of ammonia. Hereinafter, the precursor of ammonia or ammonia is collectively referred to as a "reducing agent".

添加弁から還元剤を供給する際には、還元剤を吐出するポンプの回転速度に基づいたフィードバック制御が行われる。ここで、上記ポンプの回転速度を一定に維持しつつ上記フィードバック制御を停止させ、その状態で還元剤を供給したときの還元剤通路内の圧力低下量に基づいて、還元剤供給装置の異常診断を実施する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 When the reducing agent is supplied from the addition valve, feedback control is performed based on the rotation speed of the pump that discharges the reducing agent. Here, an abnormality diagnosis of the reducing agent supply device is made based on the amount of pressure drop in the reducing agent passage when the feedback control is stopped while maintaining the rotation speed of the pump constant and the reducing agent is supplied in that state. Is known (see, for example, Patent Document 1).

米国特許出願公開第２０１５／１０４３６３号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2015/104363

車両の走行中には、走行振動により還元剤通路が変形して、該還元剤通路内の還元剤圧力が変化し得る。この還元剤圧力の変化は、還元剤供給時の還元剤通路内の圧力に影響するため、この圧力に基づいて還元剤供給装置の異常診断を実施すると、誤診断の虞がある。 While the vehicle is traveling, the reducing agent passage may be deformed by the traveling vibration, and the reducing agent pressure in the reducing agent passage may change. Since this change in the reducing agent pressure affects the pressure in the reducing agent passage when the reducing agent is supplied, if an abnormality diagnosis of the reducing agent supply device is performed based on this pressure, there is a risk of erroneous diagnosis.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、還元剤の供給異常を診断するときの診断精度を向上することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to improve the diagnostic accuracy when diagnosing an abnormality in the supply of a reducing agent.

本発明の態様の一つは、車両に搭載される内燃機関の排気通路に設けられ還元剤を用いて排気を浄化する触媒と、還元剤を前記触媒へ供給する添加弁と、還元剤を吐出するポンプと、前記ポンプと前記添加弁とを接続して還元剤が流通する還元剤通路と、前記還元剤通路において還元剤の圧力を検出する圧力検出装置と、を備えた内燃機関の排気浄化装置の異常診断を実施する装置である内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置において、前記車両が停止している場合に、前記異常診断を実施する条件が成立していると判定する判定部と、前記判定部によって前記異常診断を実施する条件が成立していると判定された場合に、前記添加弁から還元剤を供給したときの前記圧力検出装置によって検出される還元剤の圧力低下量に基づいて、前記異常診断を実施する診断部と、を備える内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置である。 One aspect of the present invention is a catalyst provided in the exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle to purify the exhaust using a reducing agent, an addition valve for supplying the reducing agent to the catalyst, and discharging the reducing agent. Exhaust purification of an internal combustion engine provided with a reducing agent passage for connecting the pump and the addition valve to flow a reducing agent, and a pressure detecting device for detecting the pressure of the reducing agent in the reducing agent passage. In the abnormality diagnosis device of the exhaust purification device of the internal combustion engine, which is a device for performing the abnormality diagnosis of the device, the determination unit for determining that the condition for performing the abnormality diagnosis is satisfied when the vehicle is stopped. , The amount of pressure decrease of the reducing agent detected by the pressure detecting device when the reducing agent is supplied from the addition valve when the determination unit determines that the conditions for performing the abnormality diagnosis are satisfied. Based on this, it is an abnormality diagnosis device of an exhaust purification device of an internal combustion engine including a diagnosis unit for performing the abnormality diagnosis.

本発明によれば、還元剤の供給異常を診断するときの診断精度を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the diagnostic accuracy when diagnosing an abnormality in the supply of a reducing agent.

実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the internal combustion engine which concerns on Example, and the intake system and the exhaust system. 還元剤通路の平均加速度（横軸）と圧力センサにより検出される還元剤圧力の変化量（縦軸）との関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the average acceleration (horizontal axis) of a reducing agent passage, and the amount of change (vertical axis) of a reducing agent pressure detected by a pressure sensor. 還元剤供給装置の異常診断を実施するときの車速、添加弁の開閉状態、還元剤圧力の推移を示したタイムチャートである。It is a time chart showing the transition of the vehicle speed, the open / closed state of the addition valve, and the reducing agent pressure when the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device is carried out. 実施例に係る還元剤供給装置の異常診断を実施するか否かを判定するフローを示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the flow which determines whether or not the abnormality diagnosis of the reducing agent supply apparatus which concerns on an Example is carried out. 還元剤供給装置の異常診断のフローを示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the flow of abnormality diagnosis of a reducing agent supply apparatus.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail exemplary with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to those alone.

（実施例）
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。内燃機関１は、車両１００に搭載されているディーゼルエンジンである。ただし、内燃機関１はガソリンエンジンであってもよい。内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒３（以下、「ＮＯｘ触媒３」という。）が設けられている。 (Example)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to this embodiment and its intake system and exhaust system. The internal combustion engine 1 is a diesel engine mounted on the vehicle 100. However, the internal combustion engine 1 may be a gasoline engine. An exhaust passage 2 is connected to the internal combustion engine 1. The exhaust passage 2 is provided with a selective reduction type NOx catalyst 3 (hereinafter referred to as “NOx catalyst 3”) that selectively reduces NOx in the exhaust using ammonia as a reducing agent.

ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２には、ＮＯｘ触媒３へ還元剤を供給する還元剤供給装置４が設けられている。還元剤供給装置４は、タンク４１、添加弁４２、還元剤通路４３、ポンプ４４、圧力センサ４５、リターン通路４７、チェック弁４８を備えている。 An exhaust passage 2 upstream of the NOx catalyst 3 is provided with a reducing agent supply device 4 for supplying the reducing agent to the NOx catalyst 3. The reducing agent supply device 4 includes a tank 41, an addition valve 42, a reducing agent passage 43, a pump 44, a pressure sensor 45, a return passage 47, and a check valve 48.

タンク４１は、尿素水を貯留している。添加弁４２はＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２に取り付けられて尿素水を噴射する。還元剤通路４３は、タンク４１と添加弁４２とを接続して尿素水を流通させる。添加弁４２から供給された尿素水は、排気の熱またはＮＯｘ触媒３からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒３に吸着する。このアンモニアは、ＮＯｘ触媒３において還元剤として利用される。なお、以下では、アンモニア及び尿素水をまとめて還元剤と称する。 The tank 41 stores urea water. The addition valve 42 is attached to the exhaust passage 2 upstream of the NOx catalyst 3 to inject urea water. The reducing agent passage 43 connects the tank 41 and the addition valve 42 to circulate urea water. The urea water supplied from the addition valve 42 is hydrolyzed by the heat of the exhaust gas or the heat from the NOx catalyst 3 to become ammonia, which is adsorbed on the NOx catalyst 3. This ammonia is used as a reducing agent in the NOx catalyst 3. In the following, ammonia and urea water are collectively referred to as a reducing agent.

ポンプ４４は、還元剤通路４３がタンク４１に接続される箇所に設けられており還元剤を吐出する。なお、ポンプ４４は、タンク４１内に設置してもよい。ポンプ４４は、電動ポンプであり、電力を供給することで回転する。このポンプ４４は、回転速度を変化させることにより還元剤の吐出量を変化させることができる。これにより還元剤の圧力を調整することができる。 The pump 44 is provided at a position where the reducing agent passage 43 is connected to the tank 41, and discharges the reducing agent. The pump 44 may be installed in the tank 41. The pump 44 is an electric pump and rotates by supplying electric power. The pump 44 can change the discharge amount of the reducing agent by changing the rotation speed. This makes it possible to adjust the pressure of the reducing agent.

また、還元剤通路４３には、還元剤の圧力を検出する圧力センサ４５が設けられている。本実施例においては圧力センサ４５が、本発明における圧力検出装置に相当する。ポンプ４４には、該ポンプ４４の回転速度（１分間あたりの回転回数としてもよい。）を検出するポンプ回転速度センサ４６が設けられている。また、リターン通路４７は、還元剤通路４３とタンク４１とを接続している。リターン通路４７は、ポンプ４４から吐出された還元剤のうち一定の圧力を超える分の還元剤をチェック弁４８を介してタンク４１へ戻すための通路である。チェック弁４８は、リターン通路４７に設けられ、一定の圧力になると開弁して還元剤通路４３側からタンク４１側へ還元剤を流通させる。 Further, the reducing agent passage 43 is provided with a pressure sensor 45 for detecting the pressure of the reducing agent. In this embodiment, the pressure sensor 45 corresponds to the pressure detection device in the present invention. The pump 44 is provided with a pump rotation speed sensor 46 that detects the rotation speed of the pump 44 (may be the number of rotations per minute). Further, the return passage 47 connects the reducing agent passage 43 and the tank 41. The return passage 47 is a passage for returning the reducing agent discharged from the pump 44, which exceeds a certain pressure, to the tank 41 via the check valve 48. The check valve 48 is provided in the return passage 47, and when a constant pressure is reached, the check valve 48 is opened to allow the reducing agent to flow from the reducing agent passage 43 side to the tank 41 side.

さらに、添加弁４２よりも上流には、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度を検
出する上流側ＮＯｘセンサ１１が設けられている。また、ＮＯｘ触媒３よりも下流には、ＮＯｘ触媒３から流れ出る排気中のＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１２と、排気温度を検出する温度センサ１３と、が設けられている。 Further, upstream of the addition valve 42, an upstream NOx sensor 11 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 3 is provided. Further, downstream of the NOx catalyst 3, a downstream NOx sensor 12 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas flowing out of the NOx catalyst 3 and a temperature sensor 13 for detecting the exhaust temperature are provided.

また、内燃機関１には、吸気通路６が接続されている。吸気通路６の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル７が設けられている。また、スロットル７よりも上流の吸気通路６には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１６が取り付けられている。また、車両１００には、該車両１００の速度を検出する車速センサ１７が設けられている。 Further, an intake passage 6 is connected to the internal combustion engine 1. A throttle 7 for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine 1 is provided in the middle of the intake passage 6. Further, an air flow meter 16 for detecting the amount of intake air of the internal combustion engine 1 is attached to the intake passage 6 upstream of the throttle 7. Further, the vehicle 100 is provided with a vehicle speed sensor 17 that detects the speed of the vehicle 100.

そして、内燃機関１には電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上述した上流側ＮＯｘセンサ１１、下流側ＮＯｘセンサ１２、温度センサ１３、エアフローメータ１６、車速センサ１７、圧力センサ４５、ポンプ回転速度センサ４６の他、クランクポジションセンサ１４及びアクセル開度センサ１５が電気的に接続され、各センサの出力値がＥＣＵ１０に渡される。 The internal combustion engine 1 is provided with an ECU 10 which is an electronic control unit. The ECU 10 controls the operating state of the internal combustion engine 1, the exhaust gas purification device, and the like. The ECU 10 includes the upstream NOx sensor 11, the downstream NOx sensor 12, the temperature sensor 13, the air flow meter 16, the vehicle speed sensor 17, the pressure sensor 45, the pump rotation speed sensor 46, the crank position sensor 14, and the accelerator opening. The sensors 15 are electrically connected, and the output value of each sensor is passed to the ECU 10.

ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１４の検出に基づく機関回転速度や、アクセル開度センサ１５の検出に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘは上流側ＮＯｘセンサ１１によって検出可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒３に浄化される前の排気であり、すなわちＮＯｘ触媒３に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関１の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ１３によって検出される排気温度に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することが可能である。また、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することも可能である。一方、ＥＣＵ１０には、スロットル７、添加弁４２、ポンプ４４が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。 The ECU 10 can grasp the operating state of the internal combustion engine 1 such as the engine rotation speed based on the detection of the crank position sensor 14 and the engine load based on the detection of the accelerator opening sensor 15. In this embodiment, NOx in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 3 can be detected by the upstream NOx sensor 11, but the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 (exhaust gas before being purified by the NOx catalyst 3). That is, the NOx contained in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 3) has a relationship with the operating state of the internal combustion engine 1, so that it can be estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1. Further, the ECU 10 can estimate the temperature of the NOx catalyst 3 based on the exhaust temperature detected by the temperature sensor 13. It is also possible to estimate the temperature of the NOx catalyst 3 based on the operating state of the internal combustion engine 1. On the other hand, a throttle 7, an addition valve 42, and a pump 44 are connected to the ECU 10 via electrical wiring, and these devices are controlled by the ECU 10.

そして、内燃機関１の作動中にＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３を通過する排気中のＮＯｘを還元するためにＮＯｘ触媒３へ還元剤を供給する制御である還元剤供給制御を実施する。還元剤供給制御では、ポンプ４４を作動させると共に添加弁４２を開弁することにより、添加弁４２から排気中に還元剤を供給する。このときにＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量が、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の目標値（以下、目標吸着量ともいう。）となるように、添加弁４２から還元剤を供給する。この際、ＥＣＵ１０は、前回の還元剤の供給開始時点から今回の還元剤の供給開始時点までの期間（以下、供給間隔ともいう。）に、ＮＯｘ触媒３においてＮＯｘを浄化するために消費されたアンモニア量（以下、アンモニア消費量ともいう。）と、ＮＯｘ触媒３から脱離してＮＯｘを浄化することなく減少したアンモニア量（以下、アンモニア脱離量ともいう。）と、を補うことでＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量が目標吸着量となるように、添加弁４２から供給する還元剤量（以下、還元剤供給量ともいう。）を算出する。 Then, during the operation of the internal combustion engine 1, the ECU 10 implements a reducing agent supply control, which is a control for supplying a reducing agent to the NOx catalyst 3 in order to reduce NOx in the exhaust gas passing through the NOx catalyst 3. In the reducing agent supply control, the reducing agent is supplied from the addition valve 42 into the exhaust gas by operating the pump 44 and opening the addition valve 42. At this time, the ECU 10 supplies the reducing agent from the addition valve 42 so that the amount of ammonia adsorbed by the NOx catalyst 3 becomes the target value of the amount of ammonia adsorbed by the NOx catalyst 3 (hereinafter, also referred to as the target adsorption amount). At this time, the ECU 10 was consumed in order to purify NOx in the NOx catalyst 3 during the period from the start time of the previous supply of the reducing agent to the start time of the supply of the current reducing agent (hereinafter, also referred to as a supply interval). The NOx catalyst by supplementing the amount of ammonia (hereinafter, also referred to as ammonia consumption) and the amount of ammonia desorbed from NOx catalyst 3 without purifying NOx (hereinafter, also referred to as ammonia desorption amount). The amount of reducing agent supplied from the addition valve 42 (hereinafter, also referred to as the amount of reducing agent supplied) is calculated so that the amount of ammonia adsorbed in 3 becomes the target adsorbed amount.

このため、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ量（以下、流入ＮＯｘ量ともいう。）、ＮＯｘ触媒３の温度（以下、触媒温度ともいう。）、ＮＯｘ触媒３における目標吸着量に基づいて、供給間隔中に含まれる複数の演算周期毎に繰り返し還元剤供給量を算出し、供給間隔中に算出された還元剤供給量を積算していく。そして、還元剤の供給開始時点における還元剤供給量の積算値が、ＥＣＵ１０から添加弁４２へ与えられる指令値となる。この還元剤供給量の指令値は、実際に添加弁４２から供給するべき還元剤量である。還元剤供給量と添加弁４２の開弁時間と還元剤の圧力とには相関関係があるため、この関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、算出された還元剤供給
量及び検出された還元剤圧力から添加弁４２の開弁時間を決定することができる。ＥＣＵ１０は、還元剤供給量に応じた時間だけ添加弁４２を開弁させることにより、還元剤を供給する。還元剤の供給は所定期間毎に実施される。 Therefore, the ECU 10 is based on the amount of NOx flowing into the NOx catalyst 3 (hereinafter, also referred to as the inflow NOx amount), the temperature of the NOx catalyst 3 (hereinafter, also referred to as the catalyst temperature), and the target adsorption amount in the NOx catalyst 3. , The reducing agent supply amount is repeatedly calculated for each of a plurality of calculation cycles included in the supply interval, and the reduced agent supply amount calculated during the supply interval is integrated. Then, the integrated value of the reducing agent supply amount at the time of starting the supply of the reducing agent becomes the command value given from the ECU 10 to the addition valve 42. The command value of the reducing agent supply amount is the reducing agent amount to be actually supplied from the addition valve 42. Since there is a correlation between the reducing agent supply amount, the valve opening time of the addition valve 42, and the pressure of the reducing agent, if this relationship is obtained in advance by experiments or simulations, the calculated reducing agent supply amount and detection are performed. The valve opening time of the addition valve 42 can be determined from the pressure of the reducing agent. The ECU 10 supplies the reducing agent by opening the addition valve 42 for a time corresponding to the amount of the reducing agent supplied. The supply of the reducing agent is carried out at predetermined intervals.

また、ＥＣＵ１０は、還元剤通路４３内の圧力が所定圧力に近づくように、ポンプ４４の回転速度をフィードバック制御している。所定圧力は、添加弁４２から還元剤を供給するのに適した還元剤の圧力である。添加弁４２から還元剤を供給すると還元剤通路４３内の圧力が低下する。還元剤通路４３内の圧力低下が圧力センサ４５により検出された場合には、ポンプ４４の回転速度を増加させることにより、還元剤通路４３内の圧力を速やかに上昇させる。 Further, the ECU 10 feedback-controls the rotation speed of the pump 44 so that the pressure in the reducing agent passage 43 approaches a predetermined pressure. The predetermined pressure is the pressure of the reducing agent suitable for supplying the reducing agent from the addition valve 42. When the reducing agent is supplied from the addition valve 42, the pressure in the reducing agent passage 43 decreases. When the pressure drop in the reducing agent passage 43 is detected by the pressure sensor 45, the pressure in the reducing agent passage 43 is rapidly increased by increasing the rotation speed of the pump 44.

また、ＥＣＵ１０は、還元剤供給装置４の異常診断を、還元剤供給時の還元剤の圧力低下量と、所定低下量と、を比較することにより実施する。還元剤供給時の還元剤の圧力低下量は、還元剤供給開始時点の圧力センサ４５の検出値から、還元剤が供給されている期間（添加弁４２が開いている期間としてもよい。）における圧力センサ４５の検出値の最小値を減算することにより算出される。また、所定低下量は、還元剤供給装置４が正常である場合の圧力低下量として予め実験またはシミュレーション等により求めておく。 Further, the ECU 10 performs an abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 by comparing the amount of pressure decrease of the reducing agent at the time of supplying the reducing agent with the predetermined amount of decrease. The amount of pressure decrease of the reducing agent at the time of supplying the reducing agent is the period during which the reducing agent is supplied (may be the period during which the addition valve 42 is open) from the detection value of the pressure sensor 45 at the start of supplying the reducing agent. It is calculated by subtracting the minimum value of the detected value of the pressure sensor 45. Further, the predetermined reduction amount is obtained in advance by an experiment, simulation, or the like as the pressure reduction amount when the reducing agent supply device 4 is normal.

ここで、添加弁４２及び還元剤通路４３に詰まりがなく、添加弁４２から還元剤が正常に供給された場合には、添加弁４２から還元剤が供給されることにより還元剤通路４３内の圧力が低下する。還元剤の圧力低下量は、添加弁４２からの還元剤の供給量と相関関係にあるため、添加弁４２または還元剤通路４３に詰まりがある場合には、添加弁４２から噴射される還元剤の量が少なくなる分、還元剤の圧力低下量も小さくなる。したがって、還元剤供給装置４が正常であるときの圧力低下量を所定低下量として設定しておけば、実際の圧力低下量と所定低下量とを比較することにより、還元剤供給装置４の異常診断が可能となる。ＥＣＵ１０は、圧力センサ４５により検出される圧力低下量が所定低下量以上であれば、還元剤供給装置４が正常であると判定し、圧力センサ４５により検出される圧力低下量が所定低下量未満であれば、還元剤供給装置４が異常であると判定する。 Here, when the addition valve 42 and the reducing agent passage 43 are not clogged and the reducing agent is normally supplied from the addition valve 42, the reducing agent is supplied from the addition valve 42 in the reducing agent passage 43. The pressure drops. Since the amount of pressure decrease of the reducing agent correlates with the supply amount of the reducing agent from the addition valve 42, if the addition valve 42 or the reducing agent passage 43 is clogged, the reducing agent injected from the addition valve 42 As the amount of the reducing agent decreases, the amount of pressure decrease of the reducing agent also decreases. Therefore, if the pressure drop amount when the reducing agent supply device 4 is normal is set as the predetermined drop amount, the abnormality of the reducing agent supply device 4 can be obtained by comparing the actual pressure drop amount with the predetermined drop amount. Diagnosis is possible. If the pressure drop amount detected by the pressure sensor 45 is equal to or more than the predetermined drop amount, the ECU 10 determines that the reducing agent supply device 4 is normal, and the pressure drop amount detected by the pressure sensor 45 is less than the predetermined drop amount. If so, it is determined that the reducing agent supply device 4 is abnormal.

ところで、車両１００の走行時には、走行振動が発生し、この走行振動は還元剤供給装置４にも伝わるため、還元剤供給装置４を構成する各部材も振動する。例えば還元剤通路４３が振動により変形すると還元剤圧力に影響を与えるため、圧力センサ４５の検出値が変動してしまう。このように、変動した圧力センサ４５の検出値に基づいて還元剤供給装置４の異常診断を実施すると、誤診断の虞がある。 By the way, when the vehicle 100 is running, running vibration is generated, and this running vibration is also transmitted to the reducing agent supply device 4, so that each member constituting the reducing agent supply device 4 also vibrates. For example, if the reducing agent passage 43 is deformed by vibration, the reducing agent pressure is affected, so that the detected value of the pressure sensor 45 fluctuates. In this way, if the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is performed based on the detected value of the fluctuating pressure sensor 45, there is a risk of misdiagnosis.

図２は、還元剤通路４３の平均加速度（横軸）と圧力センサ４５により検出される還元剤圧力の変化量（縦軸）との関係を示した図である。平均加速度は、還元剤通路４３が振動した際のその振動の１周期において発生した加速度の絶対値を平均化した値である。還元剤圧力の変化量は、還元剤圧力が変動する際の最大値と最小値との差である。平均加速度が大きいほど、走行振動が大きいことを示している。このように、平均加速度が大きくなると、還元剤圧力の変化量も大きくなる。そして、還元剤圧力の変化量が大きくなると、還元剤供給時の還元剤の圧力低下量の変化量も大きくなるため、誤診断が起こる可能性も高まる。一方、車両１００が停止している場合には、還元剤圧力の変化量は比較的小さい。そこで本実施例では、車両１００が停止している場合には還元剤通路４３の振動による還元剤圧力の変動は小さいものとして、還元剤供給装置４の異常診断を実施することとし、一方、車両が走行している場合には還元剤供給装置４の異常診断を停止させる。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the average acceleration of the reducing agent passage 43 (horizontal axis) and the amount of change in the reducing agent pressure detected by the pressure sensor 45 (vertical axis). The average acceleration is a value obtained by averaging the absolute values of the accelerations generated in one cycle of the vibration when the reducing agent passage 43 vibrates. The amount of change in the reducing agent pressure is the difference between the maximum value and the minimum value when the reducing agent pressure fluctuates. The larger the average acceleration, the larger the running vibration. As described above, as the average acceleration increases, the amount of change in the reducing agent pressure also increases. When the amount of change in the reducing agent pressure increases, the amount of change in the amount of decrease in the pressure of the reducing agent when the reducing agent is supplied also increases, so that the possibility of erroneous diagnosis increases. On the other hand, when the vehicle 100 is stopped, the amount of change in the reducing agent pressure is relatively small. Therefore, in this embodiment, when the vehicle 100 is stopped, it is assumed that the fluctuation of the reducing agent pressure due to the vibration of the reducing agent passage 43 is small, and the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is performed. On the other hand, the vehicle Is running, the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is stopped.

図３は、還元剤供給装置４の異常診断を実施するときの車速、添加弁４２の開閉状態、還元剤圧力の推移を示したタイムチャートである。Ｔ１において車速が０となり（車両１００が停止し）、Ｔ２において還元剤供給装置４の異常診断を実施するために還元剤を供
給するように添加弁４２が開かれている。Ｔ２において添加弁４２が開かれることにより、Ｔ２から還元剤圧力が低下する。そして、Ｔ３において添加弁４２が閉じられて還元剤の供給が停止されると、ポンプ４４が還元剤を吐出していることにより還元剤圧力は元に戻る。 FIG. 3 is a time chart showing changes in the vehicle speed, the open / closed state of the addition valve 42, and the reducing agent pressure when the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is performed. At T1, the vehicle speed becomes 0 (the vehicle 100 stops), and at T2, the addition valve 42 is opened so as to supply the reducing agent in order to carry out the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4. By opening the addition valve 42 at T2, the reducing agent pressure drops from T2. Then, when the addition valve 42 is closed and the supply of the reducing agent is stopped at T3, the reducing agent pressure returns to the original pressure due to the pump 44 discharging the reducing agent.

ＥＣＵ１０は、還元剤供給開始時点Ｔ２における還元剤圧力から、添加弁４２が開いている期間（すなわちＴ２からＴ３までの期間）の還元剤圧力の最小値を減算することにより、還元剤の圧力低下量を算出し、この圧力低下量を所定低下量と比較することにより、還元剤供給装置４の異常判定を実施する。なお、添加弁４２が開いている期間の還元剤圧力の最小値に代えて、還元剤供給開始時点Ｔ２から所定時間経過時点における還元剤圧力を用いてもよい。この所定時間経過時点は、Ｔ２からＴ３までの期間中の何れかの時点である。また、還元剤の圧力低下量を算出する際には、還元剤供給開始時点Ｔ２における還元剤圧力の代わりに、車両１００の停止時点Ｔ１から還元剤供給開始時点Ｔ２までの期間の何れかの時点における還元剤圧力を用いてもよい。 The ECU 10 reduces the pressure of the reducing agent by subtracting the minimum value of the reducing agent pressure during the period when the addition valve 42 is open (that is, the period from T2 to T3) from the reducing agent pressure at the starting point T2 of the reducing agent supply. By calculating the amount and comparing this pressure decrease amount with the predetermined decrease amount, the abnormality determination of the reducing agent supply device 4 is carried out. Instead of the minimum value of the reducing agent pressure during the period when the addition valve 42 is open, the reducing agent pressure at the time when a predetermined time elapses from the time when the reducing agent supply starts T2 may be used. This predetermined time elapsed time point is any time point in the period from T2 to T3. Further, when calculating the pressure decrease amount of the reducing agent, instead of the reducing agent pressure at the reducing agent supply start time point T2, any time point in the period from the stop time point T1 of the vehicle 100 to the reducing agent supply start time point T2. You may use the reducing agent pressure in.

図４は、本実施例に係る還元剤供給装置４の異常診断を実施するか否かを判定するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定のタイミングに実施される。この所定のタイミングは、還元剤供給装置４の異常診断を実施するタイミングとしてもよい。 FIG. 4 is a flowchart showing a flow for determining whether or not to carry out an abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the ECU 10 at a predetermined timing. This predetermined timing may be the timing for carrying out the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4.

ステップＳ１０１では、車両１００が停止中であるか否か判定される。例えば、車速センサ１７により検出される車速が０のときに車両１００が停止中であると判定され、車速センサ１７により検出される車速が０よりも大きいときに車両１００が走行中であると判定される。なお、内燃機関１の回転速度がアイドル運転に対応する回転速度である場合に、車両１００が停止中であるとみなしてもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２へ進む。 In step S101, it is determined whether or not the vehicle 100 is stopped. For example, when the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 17 is 0, it is determined that the vehicle 100 is stopped, and when the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 17 is larger than 0, it is determined that the vehicle 100 is running. Will be done. When the rotation speed of the internal combustion engine 1 is the rotation speed corresponding to the idle operation, it may be considered that the vehicle 100 is stopped. If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102.

ステップＳ１０２では、還元剤供給装置４の異常診断用の還元剤供給が実施される。異常診断用の還元剤供給は、還元剤供給装置４の異常診断に適した量の還元剤を供給するように実施される。ただし、ＮＯｘ触媒３を通過する排気中のＮＯｘを還元するためにＮＯｘ触媒３へ還元剤を供給するための還元剤供給制御により、成り行きで還元剤供給を実施してもよい。なお、本ステップＳ１０２に係る還元剤供給時には、還元剤通路４３内の圧力を所定圧力に近づけるポンプ４４の回転速度のフィードバック制御を停止させてもよい。そうすると、還元剤供給時の圧力低下がより顕著に表れるため、異常診断の精度を向上させることができる。 In step S102, the reducing agent for the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is supplied. The reducing agent supply for abnormality diagnosis is carried out so as to supply an amount of reducing agent suitable for the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4. However, the reducing agent may be supplied as it is by controlling the supply of the reducing agent for supplying the reducing agent to the NOx catalyst 3 in order to reduce the NOx in the exhaust passing through the NOx catalyst 3. At the time of supplying the reducing agent according to this step S102, the feedback control of the rotation speed of the pump 44 that brings the pressure in the reducing agent passage 43 close to a predetermined pressure may be stopped. Then, the pressure drop at the time of supplying the reducing agent becomes more remarkable, so that the accuracy of the abnormality diagnosis can be improved.

ステップＳ１０３では、還元剤供給装置４の異常診断に必要なパラメータが算出される。ＥＣＵ１０は、還元剤が供給される期間（添加弁４２が開いている期間としてもよい。）の圧力センサ４５の検出値に基づいて、還元剤が供給される期間における還元剤圧力の最小値、還元剤供給開始時点における還元剤圧力、還元剤が供給される期間における還元剤の圧力低下量等を算出する。 In step S103, the parameters necessary for the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 are calculated. The ECU 10 has a minimum value of the reducing agent pressure in the period in which the reducing agent is supplied, based on the detection value of the pressure sensor 45 in the period in which the reducing agent is supplied (may be a period in which the addition valve 42 is open). The pressure of the reducing agent at the start of supply of the reducing agent, the amount of decrease in the pressure of the reducing agent during the period in which the reducing agent is supplied, and the like are calculated.

ステップＳ１０４では、還元剤供給装置４の異常診断が実施される。還元剤供給装置４の異常診断については、後述の図５に基づいて説明する。一方、ステップＳ１０１で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進んで、還元剤供給装置４の異常診断が停止される。なお、本実施例ではステップＳ１０１をＥＣＵ１０が処理することにより、本発明における判定部として機能する。 In step S104, an abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is performed. The abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 will be described with reference to FIG. 5 described later. On the other hand, if a negative determination is made in step S101, the process proceeds to step S105, and the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is stopped. In this embodiment, the ECU 10 processes step S101 to function as a determination unit in the present invention.

図５は、還元剤供給装置４の異常診断のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により実行される。なお、本実施例では図５に示すフローチャ
ートをＥＣＵ１０が処理することにより、本発明における診断部として機能する。 FIG. 5 is a flowchart showing a flow of abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4. This flowchart is executed by the ECU 10. In this embodiment, the ECU 10 processes the flowchart shown in FIG. 5 to function as a diagnostic unit in the present invention.

ステップＳ２０１では、ステップＳ１０３で算出された還元剤が供給される期間における還元剤の圧力低下量が、所定低下量以上であるか否か判定される。すなわち、本ステップＳ２０１では、還元剤が正常に供給されているか否か判定している。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ進んで還元剤供給装置４は正常であると判定される。一方、ステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０３へ進んで還元剤供給装置４が異常であると判定される。 In step S201, it is determined whether or not the amount of pressure decrease of the reducing agent calculated in step S103 during the period in which the reducing agent is supplied is equal to or greater than the predetermined amount of decrease. That is, in this step S201, it is determined whether or not the reducing agent is normally supplied. If an affirmative determination is made in step S201, the process proceeds to step S202 and the reducing agent supply device 4 is determined to be normal. On the other hand, if a negative determination is made in step S201, the process proceeds to step S203 and it is determined that the reducing agent supply device 4 is abnormal.

このようにして、車両１００が走行中の場合には、還元剤供給装置４の異常診断が停止されるため、走行振動の影響を受けて誤診断が生じることを抑制できる。すなわち、本実施例によれば還元剤供給装置４の異常診断の精度を向上させることができる。 In this way, when the vehicle 100 is traveling, the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is stopped, so that it is possible to suppress the occurrence of misdiagnosis due to the influence of traveling vibration. That is, according to this embodiment, the accuracy of the abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 can be improved.

なお、本実施例では選択還元型ＮＯｘ触媒を例に挙げて説明したが、還元剤を用いて排気を浄化する他の触媒（例えば、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）において還元剤供給装置４の異常診断を実施する場合においても同様に考えることができる。還元剤については、尿素水及びアンモニア以外のものを用いることもできる。 In this embodiment, the selective reduction type NOx catalyst has been described as an example, but an abnormality diagnosis of the reducing agent supply device 4 is made in another catalyst (for example, an occlusion reduction type NOx catalyst) that purifies the exhaust by using a reducing agent. The same can be considered when carrying out. As the reducing agent, those other than urea water and ammonia can also be used.

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 選択還元型ＮＯｘ触媒
４ 還元剤供給装置
６ 吸気通路
７ スロットル
１０ ＥＣＵ
１１ 上流側ＮＯｘセンサ
１２ 下流側ＮＯｘセンサ
１３ 温度センサ
１４ クランクポジションセンサ
１５ アクセル開度センサ
１６ エアフローメータ
１７ 車速センサ
４１ タンク
４２ 添加弁
４３ 還元剤通路
４４ ポンプ
４５ 圧力センサ
４６ ポンプ回転速度センサ
４７ リターン通路
４８ チェック弁
１００ 車両 1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Selective reduction type NOx catalyst 4 Reducing agent supply device 6 Intake passage 7 Throttle 10 ECU
11 Upstream NOx sensor 12 Downstream NOx sensor 13 Temperature sensor 14 Crank position sensor 15 Accelerator opening sensor 16 Airflow meter 17 Vehicle speed sensor 41 Tank 42 Addition valve 43 Reduction agent passage 44 Pump 45 Pressure sensor 46 Pump rotation speed sensor 47 Return passage 48 Check valve 100 Vehicle

Claims (1)

車両に搭載される内燃機関の排気通路に設けられ還元剤を用いて排気を浄化する触媒と、
還元剤を前記触媒へ供給する添加弁と、
還元剤を吐出するポンプと、
前記ポンプと前記添加弁とを接続して還元剤が流通する還元剤通路と、
前記還元剤通路において還元剤の圧力を検出する圧力検出装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置の異常診断を実施する装置である内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置において、
前記車両が停止している場合に、前記異常診断を実施する条件が成立していると判定する判定部と、
前記判定部によって前記異常診断を実施する条件が成立していると判定された場合に、前記添加弁から還元剤を供給したときの前記圧力検出装置によって検出される還元剤の圧力低下量に基づいて、前記異常診断を実施する診断部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置の異常診断装置。 A catalyst that is installed in the exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle and purifies the exhaust using a reducing agent.
An addition valve that supplies the reducing agent to the catalyst,
A pump that discharges the reducing agent and
A reducing agent passage that connects the pump and the addition valve and allows the reducing agent to flow, and a reducing agent passage.
A pressure detection device that detects the pressure of the reducing agent in the reducing agent passage,
In the abnormality diagnosis device of the exhaust gas purification device of the internal combustion engine, which is a device for carrying out the abnormality diagnosis of the exhaust gas purification device of the internal combustion engine equipped with
When the vehicle is stopped, a determination unit that determines that the conditions for performing the abnormality diagnosis are satisfied, and
Based on the amount of pressure decrease of the reducing agent detected by the pressure detecting device when the reducing agent is supplied from the addition valve when the determination unit determines that the conditions for performing the abnormality diagnosis are satisfied. And the diagnostic unit that carries out the abnormality diagnosis,
An abnormality diagnostic device for an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
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