KR101741363B1 - 이상 진단 장치 및 이상 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

환원제 공급 장치가 정상일 때의 NOx 촉매의 환원제 흡착량인 추정 흡착량과, NOx 촉매의 각 환원제 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값인 대응 검출값을 추정하고, 추정 흡착량이, 대응 검출값의 최솟값에 대응하고 있는 환원제 흡착량 이상이고, 또한 환원제 흡착량이 0일 때의 대응 검출값과 동일한 대응 검출값이 되는 환원제 흡착량이며 제1 흡착량보다도 큰 환원제 흡착량인 제2 흡착량 이하의 경우에는, NOx 센서의 검출값에 기초한 NOx 촉매의 진단을 금지한다.

Description

이상 진단 장치 및 이상 진단 방법 {MALFUNCTION DIAGNOSIS APPARATUS AND MALFUNCTION DIAGNOSIS METHOD}
본 발명은 이상 진단 장치 및 이상 진단 방법에 관한 것이다.
내연 기관으로부터의 배기 중에 포함되는 NOx를, 암모니아를 환원제로서 사용함으로써 정화하는 선택 환원형 NOx 촉매(이하, 간단히 「NOx 촉매」라고 함)가 알려져 있다. 이 NOx 촉매보다도 배기 상류측에는 배기 중에 암모니아 또는 암모니아의 전구체를 첨가하는 첨가 밸브 등이 설치된다. 암모니아의 전구체의 일례로서 요소가 있다. 이하, 암모니아의 전구체 또는 암모니아를 통합하여 「환원제」라고도 한다.
일본 특허 공표 제2009－510324는 NOx 촉매보다도 하류에 NOx 센서를 구비한 배기 후처리 시스템을 개시한다. 일본 특허 공표 제2009－510324의 배기 후처리 시스템에서는, NOx 촉매에 공급하는 환원제의 양을 증가하도록 첨가 밸브를 조작했을 때에, NOx 센서의 검출값이 바뀌지 않거나, 또는 저하된 경우에는, 환원제의 공급 이상이 발생하고 있다고 판정한다. 첨가 밸브로부터의 단위 시간당의 환원제 공급량이 감소하고 있는 경우에는, 환원제 공급량이 증가하도록 첨가 밸브를 조작함으로써, 환원제 공급량이 적정값에 가까워지므로 NOx 정화율이 저하되고, 그 결과 NOx 센서의 검출값이 저하된다. 또한, 첨가 밸브로부터 환원제가 완전히 공급되지 않은 경우에는, 환원제의 양이 증가하도록 첨가 밸브를 조작해도 환원제는 공급되지 않으므로, NOx 센서의 검출값은 바뀌지 않는다.
NOx 촉매를 배기의 흐름에 따라 복수 설치하는 경우가 있다. 또한, 복수의 NOx 촉매에 대해, 1개의 첨가 밸브로부터 환원제를 공급하는 것도 생각된다. 즉, 상류측의 NOx 촉매로 흡착 가능한 양 이상의 환원제를 공급함으로써, 상류측의 NOx 촉매로부터 환원제를 유출시키고, 그 결과, 하류측의 NOx 촉매로 환원제를 공급할 수 있다. 그리고, 상류측의 NOx 촉매와 하류측의 NOx 촉매 사이의 배기 통로에 NOx 센서를 구비하고, 해당 NOx 센서의 검출값에 기초하여 환원제를 공급하는 것이 생각된다. 또한, NOx 촉매보다도 하류에 NOx 센서와, 암모니아를 산화시키는 암모니아 슬립 촉매를 구비하는 구성에 있어서도, NOx 센서의 검출값에 기초하여 환원제를 공급하는 경우가 있다.
여기서, NOx 센서는 NOx 외에 암모니아도 검출한다. 이로 인해, 상류측의 NOx 촉매로부터 환원제가 유출되면, 상류측의 NOx 촉매보다도 하류에 구비되는 NOx 센서에서는 NOx와 환원제가 검출되게 된다. 따라서, NOx 센서의 검출값에 기초하여 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부를 진단하는 경우에, 환원제의 영향을 고려하지 않으면, 진단 정밀도가 저하되어 버린다.
본 발명은 선택 환원형 NOx 촉매보다도 하류에 구비되는 NOx 센서의 검출값에 기초하여, 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부를 진단할 때의 진단 정밀도의 저하를 억제하는 기술을 제공한다.
〔1〕 내연 기관(1)의 배기 정화 장치의 이상 진단 장치이며, 상기 배기 정화 장치는 환원제 공급 장치(4), 선택 환원형 NOx 촉매(3) 및 NOx 센서(12)를 포함하고, 상기 환원제 공급 장치(4)는 내연 기관(1)의 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 환원제 공급 장치(4)는 상기 배기 통로(2) 내에 암모니아의 전구체 또는 암모니아를 환원제로서 공급하고, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 환원제 공급 장치(4)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 흡착되어 있는 환원제에 의해 NOx를 선택 환원하도록 구성되어 있고, 상기 NOx 센서(12)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 NOx 센서(12)는 NOx 및 암모니아를 검출하도록 구성되어 있고, 상기 이상 진단 장치는, 전자 제어 유닛(10)을 포함하고, 전자 제어 유닛(10)은, 상기 NOx 센서(12)의 검출값에 기초하여 상기 환원제 공급 장치(4)에 이상이 있는지 여부를 진단하고; 상기 환원제 공급 장치(4)가 정상일 때의 추정 흡착량을 추정하고, 상기 추정 흡착량은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 환원제 흡착량의 추정량이고; 대응 검출값을 추정하고, 상기 대응 검출값은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 상기 환원제 흡착량에 대응하는 상기 NOx 센서(12)의 검출값이고; 상기 추정 흡착량이, 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하인 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지하고, 상기 제1 흡착량은 상기 대응 검출값의 최솟값에 대응하고 있는 환원제 흡착량이고, 상기 제2 흡착량은 제1 검출값과 동일한 대응 검출값이 되는 환원제 흡착량이고, 상기 제1 검출값은 환원제 흡착량이 0일 때의 상기 대응 검출값이고, 상기 제2 흡착량은 상기 제1 흡착량보다도 큰 환원제 흡착량이도록 구성되어 있다.
전자 제어 유닛은, 예를 들어 NOx 센서의 실제 검출값과 역치를 비교하여, 환원제 공급 장치의 환원제 공급량이 감소하는 이상이 발생하고 있는지 여부를 진단한다. NOx 센서의 실제 검출값과 역치의 대소 관계는 역치의 설정에 따라 바뀔 수 있다. 추정 흡착량은 환원제 공급 장치가 정상인 경우에 NOx 촉매에 흡착되어 있는 환원제량이다. 대응 검출값은 각 환원제 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값이다. 전자 제어 유닛은 환원제 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값을 각 환원제 흡착량에 대해 추정한다. 전자 제어 유닛은 NOx 촉매가 흡착할 수 있는 환원제량의 범위에 있어서, NOx 센서의 검출값을 추정하면 된다. 여기서, 환원제 공급 장치에 이상이 발생한 경우에는, 이상의 정도에 따라 환원제 공급량이 감소하므로, 이상의 정도에 따라 환원제 흡착량이 감소한다. 따라서, 전자 제어 유닛은 이상의 정도에 따라 변화된 환원제 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값을 각 환원제 흡착량에 대해 추정한다. 그리고, NOx 촉매가 흡착할 수 있는 환원제량의 범위 내에서, 대응 검출값에는 최솟값이 존재한다. 대응 검출값의 최솟값은 내연 기관의 운전 상태 등에 따라 바뀔 수 있다.
NOx 센서는 NOx 및 암모니아를 검출한다. NOx 촉매에 있어서의 환원제 흡착량이 0인 경우나 비교적 적은 경우에는, NOx 촉매에 있어서 환원되지 않았던 NOx가, 해당 NOx 촉매를 빠져나가기 때문에, NOx 센서에서 NOx가 검출된다. 환원제 흡착량이 많을수록, NOx 촉매에 있어서의 NOx의 환원량이 많아지므로, NOx 센서의 검출값이 감소한다. 한편, 환원제 흡착량이 많아질수록, NOx 촉매로부터 유출되는 환원제량이 많아진다. 이로 인해, 환원제 흡착량과 NOx 센서의 검출값(대응 검출값)의 관계에 있어서, NOx 센서의 검출값이 최솟값이 되는 환원제 흡착량이 존재한다. 이 NOx 센서의 검출값이 최솟값이 되는 환원제 흡착량을 제1 흡착량으로 하고 있다.
추정 흡착량이, 제1 흡착량보다도 적은 영역에 속하는 경우에는, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하여 환원제 흡착량이 감소할수록, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx가 많아지므로, NOx 센서의 실제 검출값이, 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값보다도 항상 커진다. 이 관계에 기초하여, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하고 있는지 여부를 진단할 수 있다.
또한, 추정 흡착량이, 제2 흡착량보다도 많은 영역에 속하는 경우에는, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하여 환원제 흡착량이 감소할수록, NOx 촉매로부터 유출되는 환원제량이 적어지므로, NOx 센서의 실제 검출값이, 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값보다도 항상 작아진다. 이 관계에 기초하여, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하고 있는지 여부를 진단할 수 있다.
추정 흡착량이, 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하의 영역에 속하는 경우에는, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하여 환원제 흡착량이 감소하면, 추정 흡착량으로부터 제1 흡착량까지는 환원제 흡착량이 감소할수록 대응 검출값이 감소한다. 그러나, 환원제 흡착량이 제1 흡착량보다도 적어지면 환원제 흡착량이 감소할수록 대응 검출값이 증가한다. 이로 인해, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하여 환원제 흡착량이 감소한 경우에는, NOx 센서의 실제 검출값이, 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값에 대해 커지는 경우도 있고 작아지는 경우도 있다. 이로 인해, NOx 센서의 검출값에 기초하여 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부를 진단하는 것이 곤란해진다. 따라서, 이와 같은 경우에는, NOx 센서의 검출값을 이용한 진단을 금지한다. 이에 의해, 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부를 진단할 때의 진단 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
〔2〕
전자 제어 유닛(10)은 상기 추정 흡착량이, 상기 제2 흡착량보다도 많은 경우에 있어서, 상기 추정 흡착량에 대응하는 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값보다도 작은 값을 역치로 하도록 구성되어 있고, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값이 상기 역치 이하인 경우에, 상기 환원제 공급 장치(4)가 이상이라고 진단하도록 구성되어 있다.
추정 흡착량이 상기의 영역에 속하는 경우에는, 환원제 공급 장치에 이상이 발생하면, NOx 센서의 실제 검출값이, 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값보다도 항상 작아진다. 따라서, 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값보다도 작은 값을 역치로 해 두면, NOx 센서의 실제 검출값이 역치보다도 작아진 경우에, 환원제 공급 장치가 이상이라고 진단할 수 있다. 역치는 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값보다도 작은 값이며, 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부의 경계에 있을 때의 NOx 센서의 검출값으로 할 수 있다. 역치는 미리 정해진 값으로 해도 되고, 추정 흡착량에 따라 설정해도 된다. 예를 들어, 추정 흡착량에 대응하는 NOx 센서의 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 작은 값을 역치로 해도 된다.
〔3〕
전자 제어 유닛(10)은 상기 추정 흡착량이, 상기 제2 흡착량보다도 많고, 상기 역치가 상기 제1 검출값 이하일 때는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지하도록 구성되어 있다.
역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 실제의 환원제 흡착량이, 제1 흡착량보다도 많은 경우도 있고 적은 경우도 있다. 이로 인해, NOx 센서의 검출값을 이용한 진단을 금지함으로써, 진단 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
〔4〕
전자 제어 유닛(10)은 상기 추정 흡착량이, 상기 제2 흡착량보다도 많고, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값이, 상기 제1 검출값 이하인 경우에, 상기 환원제 공급 장치(4)가 이상이라고 진단하도록 구성되어 있다.
추정 흡착량이 제2 흡착량보다도 많은 경우에는, 환원제 공급 장치가 정상이면 NOx 센서의 실제 검출값은 제1 검출값보다도 항상 커진다. 한편, 환원제 공급 장치가 이상이면, NOx 센서의 실제 검출값이 제1 검출값보다도 작아질 수 있다. 즉, 제1 검출값을 역치로서 사용함으로써도, 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부를 진단할 수 있다.
〔5〕
전자 제어 유닛(10)은 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지한 경우에, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도 또는 환원제 공급 장치(4)로부터의 환원제 공급량 중 적어도 한쪽을 변화시킴으로써, 상기 대응 검출값 또는 상기 추정 흡착량을 변화시키는 제1 제어를 실시하도록 구성되어 있고, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 제1 제어를 실시함으로써, 상기 추정 흡착량이, 상기 제1 흡착량보다도 작아지거나, 또는 상기 제2 흡착량보다도 커진 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 허가하도록 구성되어 있다.
환원제 공급량을 증가시킴으로써 NOx 촉매의 환원제 흡착량이 증가하므로, 추정 흡착량도 증가한다. 따라서, 추정 흡착량이 제2 흡착량보다도 많아질 수 있다. 한편, 환원제 공급량을 감소시킴으로써 NOx 촉매의 환원제 흡착량이 감소하므로, 추정 흡착량도 감소한다. 따라서, 추정 흡착량이 제1 흡착량보다도 적어질 수 있다. 그렇게 하면, NOx 센서의 검출값을 이용한 진단부에 의한 진단을 금지하는 영역으로부터 추정 흡착량이 벗어나는 경우가 있다. 또한, NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 증가시킴으로써, NOx 촉매로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도가 증가하므로, NOx 센서의 검출값이 커진다. 그렇게 하면, 추정되는 대응 검출값이 증가하여, 제1 흡착량 및 제2 흡착량이 변화될 수 있다. 마찬가지로, NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 감소시킴으로써, 추정되는 대응 검출값이 감소하여, 제1 흡착량 및 제2 흡착량이 변화될 수 있다. 이와 같이, NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 증감시킴으로써, 추정 흡착량과, 제1 흡착량 및 제2 흡착량의 관계가 변화된다. 그렇게 하면, NOx 센서의 검출값을 이용한 진단을 금지하는 영역으로부터 추정 흡착량이 벗어나는 경우가 있다. 이 경우, 진단을 허가해도 정확한 진단이 가능하다. 따라서, 진단을 실시함으로써, 진단의 기회를 늘릴 수 있다.
〔6〕
전자 제어 유닛(10)은 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지한 경우에, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도 또는 환원제 공급 장치(4)로부터의 환원제 공급량 중 적어도 한쪽을 변화시킴으로써, 상기 대응 검출값 또는 상기 추정 흡착량을 변화시키는 제1 제어를 실시하도록 구성되어 있고, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 제1 제어를 실시함으로써 상기 역치가 상기 제1 검출값보다도 커진 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 허가하도록 구성되어 있다.
대응 검출값의 최솟값이 변화되거나, 또는 대응 검출값의 최솟값에 대응하는 NOx 센서의 검출값이 변화됨으로써, 역치가 제1 검출값보다도 커지는 경우가 있다. 이 경우, 진단을 허가해도 정확한 진단이 가능하다. 따라서, 진단을 실시함으로써, 진단의 기회를 늘릴 수 있다.
〔7〕
전자 제어 유닛(10)은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 환원제량, 상기 선택 환원형 NOx 촉매에 유입되는 NOx량, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)의 온도, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)의 환원제 흡착량 및 배기 유량에 기초하여 상기 대응 검출값을 추정하도록 구성되어 있다.
NOx 센서는 NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 환원제를 검출하고 있다. NOx 촉매로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도는 NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도, NOx 촉매의 온도, NOx 촉매의 환원제 흡착량 및 배기 유량과 상관 관계에 있다. NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도는 NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx량 및 배기 유량으로부터 산출할 수 있다. 또한, NOx 촉매로부터 유출되는 배기 중의 환원제 농도는 NOx 촉매의 온도 및 NOx 촉매의 환원제 흡착량과 상관 관계에 있다. 따라서, 이들의 관계를 이용하여, NOx 센서의 검출값을 추정할 수 있다.
〔8〕
내연 기관(1)의 배기 정화 장치의 이상 진단 방법이며, 상기 배기 정화 장치는 환원제 공급 장치(4), 선택 환원형 NOx 촉매(3) 및 NOx 센서(12)를 포함하고, 상기 환원제 공급 장치(4)는 내연 기관(1)의 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 환원제 공급 장치(4)는 상기 배기 통로(2) 내에 암모니아의 전구체 또는 암모니아를 환원제로서 공급하고, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 환원제 공급 장치(4)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 흡착되어 있는 환원제에 의해 NOx를 선택 환원하도록 구성되어 있고, 상기 NOx 센서(12)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 NOx 센서(12)는 NOx 및 암모니아를 검출하도록 구성되어 있고, 상기 이상 진단 방법은, 상기 NOx 센서(12)의 검출값에 기초하여 상기 환원제 공급 장치(4)에 이상이 있는지 여부를 진단하는 것; 상기 환원제 공급 장치(4)가 정상일 때의 추정 흡착량을 추정하고, 상기 추정 흡착량은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 환원제 흡착량의 추정량인 것; 대응 검출값을 추정하는 것, 상기 대응 검출값은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 상기 환원제 흡착량에 대응하는 상기 NOx 센서(12)의 검출값인 것; 상기 추정 흡착량이, 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하인 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지하는 것을 포함하고,상기 제1 흡착량은 상기 대응 검출값의 최솟값에 대응하고 있는 환원제 흡착량이고, 상기 제2 흡착량은 제1 검출값과 동일한 대응 검출값이 되는 환원제 흡착량이고, 상기 제1 검출값은 환원제 흡착량이 0일 때의 상기 대응 검출값이고, 상기 제2 흡착량은 상기 제1 흡착량보다도 큰 환원제 흡착량이도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 선택 환원형 NOx 촉매보다도 하류에 구비되는 NOx 센서의 검출값에 기초하여, 환원제 공급 장치에 이상이 있는지 여부를 진단할 때의 진단 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사한 요소들을 유사한 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.
도 1은 실시예에 관한 내연 기관과, 그 흡기계 및 배기계의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 2는 상기 실시예에 관한, NOx 촉매에 있어서의 추정 흡착량을 구하기 위한 블록도.
도 3은 상기 실시예에 관한, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 관계를 도시한 도면.
도 4는 상기 실시예에 관한, 센서 검출값을 추정하기 위한 블록도.
도 5는 상기 실시예에 관한, 암모니아 흡착량과 센서 검출값의 관계이며, 첨가 밸브의 정상 시의 암모니아 흡착량이 제1 영역에 속하는 경우의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 상기 실시예에 관한, 첨가 밸브가 정상이면 암모니아 흡착량이 제1 영역에 속하는 경우에 있어서의, 첨가 밸브의 정상 시 및 이상 시의 센서 검출값과, 첨가 밸브의 이상 진단을 위한 역치의 관계를 도시한 도면.
도 7은 상기 실시예에 관한, 암모니아 흡착량과 센서 검출값의 관계이며, 첨가 밸브의 정상 시의 암모니아 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 상기 실시예에 관한, 첨가 밸브가 정상이면 암모니아 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에 있어서의, 첨가 밸브의 정상 시 및 이상 시의 센서 검출값과, 첨가 밸브의 이상 진단을 위한 역치의 관계를 도시한 도면.
도 9는 상기 실시예에 관한, 암모니아 흡착량과 센서 검출값의 관계이며, 첨가 밸브의 정상 시의 암모니아 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우의 관계를 도시하는 도면.
도 10은 상기 실시예에 관한, 첨가 밸브가 정상이면 암모니아 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에 있어서의, 첨가 밸브의 정상 시 및 이상 시의 센서 검출값과, 첨가 밸브의 이상 진단을 위한 역치의 관계를 도시한 도면.
도 11은 실시예 1에 관한 첨가 밸브의 이상 진단의 플로우를 도시한 흐름도.
도 12는 도 3에 도시한 관계에 대해 NOx 유입 농도가 증가한 경우의 도면.
도 13은 도 3에 도시한 관계에 대해 NOx 촉매의 온도를 높게 한 경우의 도면.
도 14는 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록, 환원제 공급량을 증감시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합(즉, 센서 검출값)의 관계를 도시한 도면.
도 15는 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록, NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 증가시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면.
도 16은 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록, NOx 촉매에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 감소시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면.
도 17은 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있는 경우에 있어서, 제2 역치가 제1 검출값보다도 작게 설정된 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면.
도 18은 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에 있어서, 역치가 제1 검출값보다도 커지도록, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 감소시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면.
도 19는 실시예 3에 관한 액티브 제어의 플로우를 도시한 흐름도.
도 20은 스텝 S202에 관한 액티브 제어의 플로우를 도시한 흐름도.
도 21은 스텝 S203에 관한 액티브 제어의 플로우를 도시한 흐름도.
도 22는 내연 기관으로부터 배출되는 가스 중의 NOx 농도를 증가함으로써, 스텝 S202에 관한 액티브 제어를 실시하는 경우의 플로우를 도시한 흐름도.
도 23은 내연 기관으로부터 배출되는 가스 중의 NOx 농도를 감소함으로써, 스텝 S202에 관한 액티브 제어를 실시하는 경우의 플로우를 도시한 흐름도.
도 24는 환원제 공급량을 증가함으로써, 스텝 S202에 관한 액티브 제어를 실시하는 경우의 플로우를 도시한 흐름도.
이하에 도면을 참조하여, 실시예에 대해 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은, 특별히 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것들로만 한정하는 취지의 것은 아니다. 또한, 하기 실시예는 가능한 한 조합할 수 있다.
먼저, 실시예 1에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시예에 관한 내연 기관과, 그 흡기계 및 배기계의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 내연 기관(1)은 차량 구동용의 디젤 엔진이다. 단, 내연 기관(1)은 가솔린 엔진이어도 된다. 내연 기관(1)에는 배기 통로(2)가 접속되어 있다. 배기 통로(2)에는 암모니아를 환원제로 하여 배기 중의 NOx를 선택 환원하는 선택 환원형 NOx 촉매(3)[이하, 「NOx 촉매(3)」라고 함]가 설치되어 있다.
NOx 촉매(3)보다도 배기 상류의 배기 통로(2)[내연 기관(1)과 NOx 촉매(3)를 접속하는 배기 통로(2)]에는 환원제를 분사하는 첨가 밸브(4)가 설치되어 있다. 환원제에는 암모니아(NH3)가 사용된다. 첨가 밸브(4)는 암모니아 대신에, 암모니아의 전구체인 요소수를 분사해도 된다. 첨가 밸브(4)로부터 분사된 요소수는 배기의 열 또는 NOx 촉매(3)로부터의 열에 의해 가수분해되어 암모니아가 되고, NOx 촉매(3)에 흡착한다. 이 암모니아는 NOx 촉매(3)에 있어서 환원제로서 이용된다. 즉, 첨가 밸브(4)로부터는, 암모니아로 변화되는 물질, 또는 암모니아를 공급하면 된다. 이들은 기체, 액체, 고체의 어떤 상태로 공급해도 된다. 첨가 밸브(4)는 환원제 공급 장치의 일례이다.
첨가 밸브(4)보다도 배기 상류에는 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx를 검지하는 상류측 NOx 센서(11)가 설치되어 있다. NOx 촉매(3)보다도 배기 하류에는 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx를 검지하는 하류측 NOx 센서(12)와, 배기 온도를 검지하는 온도 센서(13)가 설치되어 있다. 하류측 NOx 센서(12)는 NOx 센서의 일례이다.
내연 기관(1)에는 흡기 통로(6)가 접속되어 있다. 흡기 통로(6)의 도중에는 내연 기관(1)의 흡입 공기량을 조정하는 스로틀(7)이 설치되어 있다. 또한, 스로틀(7)보다도 상류의 흡기 통로(6)에는 내연 기관(1)의 흡입 공기량을 검지하는 에어플로우 미터(16)가 설치되어 있다.
내연 기관(1)에는 배기 통로(2) 내를 유통하는 배기의 일부(이하, EGR 가스라고 함)를 흡기 통로(6)로 재순환시키는 EGR 장치(30)가 구비되어 있다. EGR 장치(30)는 EGR 통로(31) 및 EGR 밸브(32)를 구비한다. EGR 통로(31)는 NOx 촉매(3)보다도 상류의 배기 통로(2)와, 스로틀(7)보다도 하류의 흡기 통로(6)를 접속하고 있다. 이 EGR 통로(31)를 통해, EGR 가스가 재순환된다. EGR 밸브(32)는 EGR 통로(31)의 통로 단면적을 조정함으로써, EGR 통로(31)를 흐르는 EGR 가스의 양을 조정한다.
내연 기관(1)에는 전자 제어 유닛인 ECU(10)가 병설되어 있다. ECU(10)는 내연 기관(1)의 운전 상태나 배기 정화 장치 등을 제어한다. ECU(10)에는 상류측 NOx 센서(11), 하류측 NOx 센서(12), 온도 센서(13), 에어플로우 미터(16), 크랭크 포지션 센서(14) 및 액셀러레이터 개방도 센서(15)가 전기적으로 접속되어 있다. ECU(10)는 상기 각 센서의 출력값을 수취한다.
ECU(10)는 크랭크 포지션 센서(14)의 검지에 기초하는 기관 회전 속도나, 액셀러레이터 개방도 센서(15)의 검지에 기초하는 기관 부하 등의 내연 기관(1)의 운전 상태를 파악하도록 구성되어 있다. 본 실시예에서는, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx는 상류측 NOx 센서(11)에 의해 검지 가능하다. 단, 내연 기관(1)으로부터 배출되는 배기[NOx 촉매(3)로 정화되기 전의 배기이고, 즉 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기]에 포함되는 NOx는 내연 기관(1)의 운전 상태와 관련성을 가지므로, 상기 내연 기관(1)의 운전 상태에 기초하여, 추정하는 구성으로 해도 된다. ECU(10)는 온도 센서(13)에 의해 검지되는 배기 온도에 기초하여, NOx 촉매(3)의 온도를 추정하는 것이 가능하다. 또한, 내연 기관(1)의 운전 상태에 기초하여, NOx 촉매(3)의 온도를 추정하는 것도 가능하다. 한편, ECU(10)에는 첨가 밸브(4), 스로틀(7), EGR 밸브(32)가 전기 배선을 통해 접속되어 있다. 이에 의해, ECU(10)에 의해 이들의 기기가 제어된다.
ECU(10)는 NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아의 흡착량을 추정한다. ECU(10)에 의해 추정되는 NOx 촉매(3)의 암모니아 흡착량을 이하, 「추정 흡착량」이라고 한다. 추정 흡착량은 첨가 밸브(4)가 정상이라고 가정하고 산출되는 현시점에 있어서의 암모니아 흡착량이다. 도 2는 NOx 촉매(3)에 있어서의 추정 흡착량을 구하기 위한 블록도이다. 본 실시예에서는, ECU(10)는 NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 변화량을 적산함으로써, 추정 흡착량을 구한다. NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 변화량은 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 증가량으로부터 단위 시간당의 감소량을 감산함으로써 구할 수 있다. NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 증가량은 첨가 밸브(4)로부터 첨가되는 단위 시간당의 환원제량(도 2의 「공급 NH3량」)으로 할 수 있다. NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 감소량은 NOx 촉매(3)에서 소비되는 단위 시간당의 환원제량(도 2의 「소비 NH3량」) 및 NOx 촉매(3)로부터 탈리하는 단위 시간당의 환원제량(도 2의 「탈리 NH3량」)으로 할 수 있다. 그리고, NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 변화량을 적산함으로써, 현시점에 있어서의 암모니아 흡착량(도 2의 「흡착량」)을 산출한다.
첨가 밸브(4)로부터 첨가되는 단위 시간당의 환원제량(도 2의 「공급 NH3량」)은 내연 기관(1)의 운전 상태에 기초하여 ECU(10)가 산출하는 환원제 공급량에 기초하여 미리 구할 수 있다. NOx 촉매(3)에서 소비되는 단위 시간당의 환원제량(도 2의 「소비 NH3량」)은 NOx 촉매(3)에 있어서의 NOx 정화율(도 2의 「NOx 정화율」)과, 내연 기관(1)의 단위 시간당의 배기의 유량(도 2의 「배기 유량」)과, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도(도 2의 「NOx 유입 농도」)에 관련되어 있다. 이로 인해, 이들의 값에 기초하여 산출할 수 있다. 배기 유량은 흡입 공기량 및 연료 분사량에 기초하여 산출해도 되고, 센서에 의해 검출해도 된다.
NOx 정화율은 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx의 양(NOx 농도로 해도 됨)에 대한, NOx 촉매(3)에 있어서 정화되는 NOx의 양이다. NOx 정화율은 NOx 촉매(3)의 온도(도 2의 「온도」)와, 배기 유량과, NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량(도 2의 「흡착량 전회값」)에 관련되어 있으므로, 이들의 값에 기초하여 산출할 수 있다. NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량은 전회 산출된 값을 사용한다. NOx 촉매(3)에 있어서의 NOx 정화율은 NOx 촉매(3)의 온도와, 배기 유량과, NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량과, 상관 관계에 있으므로, 이들의 관계를 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구해 둠으로써, NOx 정화율을 산출할 수 있다. 이들의 관계를 미리 맵화해 두어도 된다.
NOx 촉매(3)로부터 탈리하는 단위 시간당의 환원제량(도 2의 「탈리 NH3량」)은 NOx 촉매(3)의 온도(도 2의 「온도」)와, NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량(도 2의 「흡착량 전회값」)과, 관련되어 있으므로, 이들의 값에 기초하여 산출할 수 있다. NOx 촉매(3)의 온도와, 암모니아 흡착량과, 탈리 NH3량의 관계를 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구해 두면, NOx 촉매(3)의 온도 및 암모니아 흡착량에 기초하여, 탈리 NH3량을 구할 수 있다. 이들의 관계를 미리 맵화해 두어도 된다.
이상과 같이 하여, NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 단위 시간당의 변화량을 산출할 수 있다. 이 값을 적산함으로써 현시점에 있어서의 암모니아 흡착량을 산출할 수 있다. ECU(10)의 연산 주기마다 암모니아 흡착량의 변화량을 산출하고, 이 변화량을 적산함으로써, 현시점에 있어서의 암모니아 흡착량을 산출해도 된다.
ECU(10)는 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도 및 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 암모니아 농도에 기초하여, 하류측 NOx 센서(12)의 검출값을 추정한다. 여기서, NOx 센서는 NOx 및 암모니아를 검출하기 위해, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도와, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 암모니아 농도를 가산한 값이, 하류측 NOx 센서(12)의 검출값이 된다. 그리고, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 암모니아 농도(이하, NH3 유출 농도라고도 함)는 도 2의 「탈리 NH3량」과 「배기 유량」에 기초하여 산출할 수 있다. NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도(이하, NOx 유출 농도라고도 함)는 도 2의 「NOx 유입 농도」 및 「NOx 정화율」로부터, 이하의 식에 기초하여 산출할 수 있다.
NOx 유출 농도＝NOx 유입 농도ㆍ(1－NOx 정화율)
그리고, NOx 유출 농도와 NH3 유출 농도를 가산함으로써, 하류측 NOx 센서(12)의 검출값을 추정할 수 있다. 또한, 추정 흡착량에 대응하는 하류측 NOx 센서(12)의 검출값의 추정값을 이하에서는, 추정 센서 검출값이라고도 한다.
ECU(10)는 하류측 NOx 센서(12)의 검출값(이하, 센서 검출값이라고도 함)에 기초하여, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 실시한다. 첨가 밸브(4)의 이상이란, 첨가 밸브(4)로부터의 단위 시간당의 환원제의 공급량이 적어지는 이상이다. 단위 시간당의 환원제의 공급량이 적어지는 것에는, 환원제의 공급량이 정상 시보다 감소하는 경우 및 환원제의 공급량이 0이 되는 경우를 포함한다. 예를 들어, 첨가 밸브(4)에 환원제 또는 PM이 고착함으로써, 단시간당의 환원제 공급량이 감소한다. 그리고, 첨가 밸브(4)에 이상이 발생하면, NOx 촉매(3)에 있어서 환원제가 부족하므로, 해당 NOx 촉매(3)로 환원되지 않고 해당 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx의 양이 증가한다. 따라서, NOx 촉매(3)보다도 하류의 NOx량 또는 NOx 농도가, 정상이라고 할 수 있는 범위를 초과한 경우에, 첨가 밸브(4)에 이상이 발생하고 있다고 판단할 수 있다. 또한, 첨가 밸브(4) 외의 다른 기기에는 이상이 없는 것은 주지 기술에 의해 확인해 둔다.
그러나, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx를 하류측 NOx 센서(12)로 검출하는 경우, 해당 하류측 NOx 센서(12)는 암모니아도 검출해 버린다. 따라서, NOx 촉매(3)로부터 암모니아가 유출되고 있는 경우에는, 센서 검출값이 커진다.
도 3은 암모니아 흡착량과, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 관계를 도시한 도면이다. 도 3에 있어서, 「NH3」는 암모니아의 농도를 나타내고, 「NOx」는 NOx 농도를 나타내고, 「NH3＋NOx」는 NOx 및 암모니아의 농도의 합을 나타내고 있다. 「NH3＋NOx」는 NOx 농도와 암모니아 농도를 가산하여 얻어지는 값이고, 센서 검출값이라고도 할 수 있으므로, 이하에서는 센서 검출값으로서 설명한다. 도 3의 실선은 각 암모니아 흡착량에 대응하는 센서 검출값을 나타내고 있다고도 할 수 있다. 도 3에 도시한 실선에 의해 구해지는 각 암모니아 흡착량에 대응하는 센서 검출값이, 대응 검출값의 일례이다.
여기서, NOx 유출 농도와 NH3 유출 농도는, 도 2에서 설명한 바와 같이, NOx 촉매(3)의 암모니아 흡착량에 의해 결정된다. 즉, 암모니아 흡착량이 많아질수록, NH3 유출 농도가 증가하고, NOx 유출 농도가 감소한다. 또한, 암모니아 흡착량이 적어질수록, NH3 유출 농도가 감소하고, NOx 유출 농도가 증가한다. 또한, NOx 촉매(3)의 온도가 높을수록 NH3 유출 농도가 증가한다. 또한, NOx 촉매(3)의 온도가 소정 온도 범위(예를 들어, 250℃ 이상 350℃ 이하의 범위)에 속하는 경우에는 NOx 정화율이 향상되고, NOx 촉매(3)의 온도가 소정 온도 범위 외가 되면 NOx 정화율이 저하된다. 암모니아 흡착량이 많아질수록, NOx 정화율이 높아진다. 배기 유량이 많아질수록, NOx 정화율이 저하된다. 이 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 도 4와 같이 구해도 된다. 도 4는 센서 검출값을 추정하기 위한 블록도이다. 도 3에 도시하는 관계를 맵, 계산식, 모델 등으로 하여 ECU(10)에 기억시켜 둘 수도 있다. 또한, 그때마다 맵을 작성하는 것이나, 후술하는 바와 같이 추정 센서 검출값과 실제의 센서 검출값을 비교할 때에 맵을 갖지 않고 비교할 수도 있다. 여기서, 암모니아 흡착량이 많아질수록, NOx 정화율이 높아지므로, NOx 농도가 저하된다. 한편, 암모니아 흡착량이 많아질수록, NOx 촉매(3)로부터 암모니아가 탈리되기 쉬워지므로, 암모니아 농도가 증가한다. 센서 검출값에는 극소값이 존재한다. 이 센서 검출값이 극소값이 되는 암모니아 흡착량을 제1 흡착량으로 한다. NOx 촉매(3)의 암모니아 흡착량이 제1 흡착량보다도 작아질수록, 센서 검출값이 커진다. 또한, NOx 촉매(3)의 암모니아 흡착량이 제1 흡착량보다도 커질수록, 센서 검출값이 커진다.
도 3에 있어서, 암모니아 흡착량이 0일 때에는, NOx 촉매(3)에 있어서 NOx를 환원할 수 없고, 또한 NOx 촉매(3)로부터 암모니아가 유출되는 일이 없으므로, 센서 검출값은 NOx 농도를 나타내고 있다. 또한, 암모니아 흡착량이 0일 때의 센서 검출값을 이하에서는, 「제1 검출값」이라고도 한다. 제1 검출값은 NOx 촉매(3)에 유입되는 NOx 농도와 동등하다. 즉, 제1 검출값은 상류측 NOx 센서(11)의 검출값과 동등하다.
도 3에 있어서, 암모니아 흡착량이 제1 흡착량보다도 많은 경우이며, 센서 검출값이 제1 검출값과 동일한 값일 때의 암모니아 흡착량을 이하에서는, 제2 흡착량으로 한다. 그리고, 본 실시예에서는 NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량에 의해, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 3개의 영역으로 나누고 있다. 도 3에 있어서, 암모니아 흡착량이 0 이상이고 또한 제1 흡착량보다 적은 영역이 제1 영역이고, 암모니아 흡착량이 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하의 영역이 제2 영역이고, 암모니아 흡착량이 제2 흡착량보다도 많은 영역이 제3 영역이다. 그리고, ECU(10)는, 암모니아 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 금지한다. 이하, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 각각에 대해 설명한다.
도 5는 암모니아 흡착량과 센서 검출값의 관계이며, 첨가 밸브(4)의 정상 시의 암모니아 흡착량이 제1 영역에 속하는 경우의 관계를 도시하는 도면이다. Q11은 첨가 밸브(4)가 정상일 때의 암모니아 흡착량이다. Q12는 첨가 밸브(4)가 이상일 때의 암모니아 흡착량이다. Q11은 추정 흡착량이라고도 할 수 있다. 따라서, Q11에 대응하는 센서 검출값 S11은 추정 센서 검출값이라고도 할 수 있다. 또한, Q12는 실제의 암모니아 흡착량이라고도 할 수 있다.
첨가 밸브(4)가 이상일 때에는 정상일 때보다도, 암모니아 흡착량이 감소한다. 그렇게 하면, 도 5의 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 이상인 경우의 암모니아 흡착량 Q12에 대응하는 실제 센서 검출값 S12는 추정 센서 검출값 S11보다도 커진다. 또한, 실제의 센서 검출값을 이하에서는, 실센서 검출값이라고도 한다. 제1 영역에서는 첨가 밸브(4)에 이상이 발생한 경우, NOx 촉매(3)로부터의 암모니아의 유출보다도, 암모니아의 부족에 의한 NOx 촉매(3)로부터의 NOx의 유출이 현저해진다. 이로 인해, 제1 영역에서는, 첨가 밸브(4)에 이상이 발생한 경우에는 주로 NOx의 증가에 의해 실센서 검출값 S12가 추정 센서 검출값 S11보다도 커진다. 따라서, 추정 흡착량이 제1 영역에 속하는 경우에는, 이상 진단을 위한 역치를 추정 센서 검출값보다도 큰 값으로 설정하고, 실센서 검출값이 역치 이상인 경우에, 첨가 밸브(4)가 이상이라고 판정할 수 있다.
도 6은 첨가 밸브(4)가 정상이면 암모니아 흡착량이 제1 영역에 속하는 경우에 있어서의, 첨가 밸브(4)의 정상 시 및 이상 시의 센서 검출값과, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 위한 역치의 관계를 도시한 도면이다. 첨가 밸브(4) 이외의 조건이 동일하면, 정상 시보다도 이상 시의 쪽이 실센서 검출값이 커진다. 따라서, 정상 시보다도 큰 값을 제1 역치로서 설정해 두면, 실센서 검출값이 제1 역치 이상인 경우에 첨가 밸브(4)가 이상이라고 판정할 수 있다. 제1 역치는 미리 정해진 값으로 해도 되고, 추정 흡착량에 따라 설정해도 된다. 예를 들어, 추정 흡착량에 기초하여 추정 센서 검출값을 구하고, 이 추정 센서 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 큰 값을 제1 역치로 해도 된다.
이어서, 도 7은 암모니아 흡착량과 센서 검출값의 관계이며, 첨가 밸브(4)의 정상 시의 암모니아 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우의 관계를 도시하는 도면이다. Q21은 첨가 밸브(4)가 정상일 때의 암모니아 흡착량이고, Q22 및 Q23은 첨가 밸브(4)가 이상일 때의 암모니아 흡착량이다. Q21은 추정 흡착량이라고도 할 수 있다. 따라서, Q21에 대응하는 센서 검출값 S21은 추정 센서 검출값이라고도 할 수 있다. Q22는 첨가 밸브(4)의 이상에 의한 첨가 밸브(4)로부터의 환원제 공급량의 감소량이 비교적 작은 경우(이상의 정도가 비교적 낮은 경우)의 암모니아 흡착량을 나타내고 있고, Q23은 첨가 밸브(4)의 이상에 의한 첨가 밸브(4)로부터의 환원제 공급량의 감소량이 비교적 큰 경우(이상의 정도가 비교적 높은 경우)의 암모니아 흡착량을 나타내고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 환원제 공급량의 감소량이 비교적 작은 경우의 암모니아 흡착량 Q22에 대응하는 실센서 검출값 S22는 추정 센서 검출값 S21보다도 작아지지만, 환원제 공급량의 감소량이 비교적 큰 경우의 암모니아 흡착량 Q23에 대응하는 실센서 검출값 S23은 추정 센서 검출값 S21보다도 커진다. 여기서, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에 있어서, 첨가 밸브(4)로부터의 환원제 공급량이 서서히 감소했다고 가정한 경우에는, 먼저, NOx 촉매(3)에 있어서의 암모니아 흡착량의 감소에 의해, 해당 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 암모니아가 감소한다. 즉, 환원제 공급량의 감소량이 비교적 작은 경우에는, 주로 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 암모니아량의 감소의 영향에 의해, 실센서 검출값이 저하된다. 한편, 첨가 밸브(4)로부터의 환원제 공급량의 감소에 의해 NOx 촉매(3)의 암모니아 흡착량이 적어지는 것에 따라서, NOx 촉매(3)로 환원되지 않고 해당 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx의 영향이 커진다. 즉, 환원제 공급량의 감소량이 비교적 큰 경우에는, 주로 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx의 영향에 의해 실센서 검출값이 커진다. 이와 같이, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는, 암모니아 흡착량이 추정 흡착량으로부터 감소하면, 실센서 검출값이 일단은 하강하지만, 그 후 상승한다. 이로 인해, 제2 영역에서는, 첨가 밸브(4)에 이상이 발생한 경우의 실센서 검출값은 이상의 정도에 따라, 추정 센서 검출값보다도 커지는 경우도 있고 작아지는 경우도 있다.
도 8은 첨가 밸브(4)가 정상이면 암모니아 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에 있어서의, 첨가 밸브(4)의 정상 시 및 이상 시의 센서 검출값을 도시한 도면이다. 첨가 밸브(4) 이외의 조건이 동일하면, 정상 시보다도 이상 시의 쪽이 센서 검출값이 커지는 경우도 있고 작아지는 경우도 있다. 여기서, 추정 센서 검출값 S21보다도 작은 역치 A를 설정하고, 실센서 검출값이 역치 A 이하인 경우에 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단하는 경우가 생각된다. 이 경우, 실센서 검출값이 도 8의 S22일 때에는, 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단할 수 있지만, 실센서 검출값이 도 8의 S23일 때에는, 첨가 밸브(4)가 이상임에도 정상이라고 진단되어 버린다. 한편, 추정 센서 검출값 S21보다도 큰 역치 B를 설정하고, 실센서 검출값이 역치 B 이상인 경우에 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단하는 경우가 생각된다. 이 경우, 실센서 검출값이 도 8의 S23일 때에는, 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단할 수 있지만, 실센서 검출값이 도 8의 S22일 때에는, 첨가 밸브(4)가 이상임에도 정상이라고 진단되어 버린다. 즉, 정상 시보다도 큰 값 또는 작은 값을 역치로서 설정해도, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 행하는 것은 곤란하다. 이와 같이, 추정 센서 검출값에 기초하여 역치를 설정해도, 첨가 밸브(4)에 이상이 발생하고 있는지 진단하는 것은 곤란하다. 이로 인해, 본 실시예에서는, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 금지한다.
도 9는 암모니아 흡착량과 센서 검출값의 관계이며, 첨가 밸브(4)의 정상 시의 암모니아 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우의 관계를 도시하는 도면이다. Q31은 첨가 밸브(4)가 정상일 때의 암모니아 흡착량이고, Q32는 첨가 밸브(4)가 이상일 때의 암모니아 흡착량이다. Q31은 추정 흡착량이라고도 할 수 있다. 따라서, Q31에 대응하는 센서 검출값 S31은 추정 센서 검출값이라고도 할 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 이상인 경우의 암모니아 흡착량 Q32에 대응하는 실센서 검출값 S32는 추정 센서 검출값 S31보다도 작아진다. 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에는, 첨가 밸브(4)의 이상에 의해 실제의 암모니아 흡착량이 감소했다고 해도, 제1 흡착량까지는 실센서 검출값이 저하될 뿐이므로, 실센서 검출값은 추정 센서 검출값보다도 작아진다. 또한, 실제의 암모니아 흡착량이 제1 흡착량보다도 적은 경우에는, 실제의 암모니아 흡착량이 적어질수록 실센서 검출값은 증가하지만, 실센서 검출값이 가장 커지는 경우인 암모니아 흡착량이 0인 경우라도, 실센서 검출값은 추정 센서 검출값 S31보다도 작다. 이로 인해, 첨가 밸브(4)에 이상이 발생한 경우의 실센서 검출값은 추정 센서 검출값보다도 항상 작아진다. 따라서, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에는, 이상 진단을 위한 역치를 추정 센서 검출값보다도 작은 값으로 설정하고, 실센서 검출값이 역치 이하인 경우에, 첨가 밸브(4)가 이상이라고 판정할 수 있다.
도 10은 첨가 밸브(4)가 정상이면 암모니아 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에 있어서의, 첨가 밸브(4)의 정상 시 및 이상 시의 센서 검출값과, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 위한 역치의 관계를 도시한 도면이다. 첨가 밸브(4) 이외의 조건이 동일하면, 정상 시보다도 이상 시의 쪽이 센서 검출값이 작아진다. 따라서, 정상 시보다도 작은 값을 이상 진단을 위한 제2 역치로서 설정해 두면, 실센서 검출값이 제2 역치 이하인 경우에 첨가 밸브(4)가 이상이라고 판정할 수 있다. 여기서, 제2 역치를 제1 검출값보다도 작은 값으로 설정하면, 실제의 암모니아 흡착량이 0이거나, 0 근방이면, 실센서 검출값이 제2 역치보다도 커질 수 있다. 따라서, 첨가 밸브(4)가 이상이라도 정상이라고 오진단될 우려가 있다. 이로 인해, 제3 영역에 있어서의 제2 역치는 제1 검출값보다도 크게 해도 된다. 또한, 제1 검출값을 제2 역치로 해도 된다. 또한, 제2 역치는 미리 정해진 값으로 해도 되고, 추정 흡착량에 따라 설정해도 된다. 예를 들어, 추정 흡착량에 기초하여 추정 센서 검출값을 구하고, 이 추정 센서 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 작은 값을 제2 역치로 해도 된다. 이와 같이 하여 설정되는 제2 역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 금지해도 된다.
이상으로부터, 본 실시예에서는 추정 흡착량이 제1 영역에 속하는 경우에는, 추정 센서 검출값보다도 큰 값을 제1 역치로서 설정하고, 센서 검출값이 제1 역치 이상인 경우에 첨가 밸브(4)가 이상이고, 제1 역치보다도 작은 경우에 첨가 밸브(4)가 정상이라고 진단된다. 또한, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 금지한다. 또한, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에는, 추정 센서 검출값보다도 작은 값을 제2 역치로서 설정하고, 센서 검출값이 제2 역치 이하인 경우에 첨가 밸브(4)가 이상이고, 제2 역치보다도 큰 경우에 첨가 밸브(4)가 정상이라고 진단된다.
도 11은 본 실시예에 관한 첨가 밸브(4)의 이상 진단 플로우를 도시한 흐름도이다. 본 흐름도는 ECU(10)에 의해 소정의 시간마다 실행된다.
스텝 S101에서는 추정 흡착량이 취득된다. 추정 흡착량은, 도 2에서 설명한 바와 같이 ECU(10)에 의해 수시 산출되어 있다.
스텝 S102에서는 추정 흡착량이 제1 흡착량보다도 적은지 여부가 판정된다. 제1 흡착량은 도 3의 관계에 따라 구해진다. 즉, 센서 검출값이 도 3에 있어서의 극소값이 될 때의 암모니아 흡착량이 제1 흡착량이 된다. 도 3의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구하여 ECU(10)에 기억시켜 둔다. 본 스텝 S102에서는 추정 흡착량이 제1 영역에 속하고 있는지 여부를 판정하고 있다. 스텝 S102에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S103으로 진행하고, 한편, 부정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S106으로 진행한다.
스텝 S103에서는 실센서 검출값이 제1 역치 이상인지 여부가 판정된다. 제1 역치는 추정 흡착량이 제1 영역에 속하고 있는 경우에 설정되는 센서 검출값의 역치이고, 첨가 밸브(4)가 정상과 이상의 경계에 있을 때의 센서 검출값이다. 제1 역치는, 도 6에 도시한 바와 같이 추정 센서 검출값보다도 큰 값이다. 제1 역치는 미리 정해진 값으로 해도 되고, 추정 흡착량에 따라 설정해도 된다. 예를 들어, 추정 흡착량에 대응하는 추정 센서 검출값을 구하고, 이 추정 센서 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 큰 값을 제1 역치로 해도 된다.
스텝 S103에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S104로 진행하고, 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단된다. 한편, 스텝 S103에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S105로 진행하고, 첨가 밸브(4)가 정상이라고 진단된다.
한편, 스텝 S106에서는 추정 흡착량이 제2 흡착량보다 큰지 여부가 판정된다. 제2 흡착량은 도 3의 관계에 따라 구해진다. 즉, 제1 흡착량보다도 큰 암모니아 흡착량이고, 또한 센서 검출값이 제1 검출값과 동일한 값이 될 때의 암모니아 흡착량이 제2 흡착량이 된다. 본 스텝 S106에서는 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있는지 여부를 판정하고 있다.
또한, 스텝 S106에 있어서, 암모니아 흡착량의 비교에 의해 제3 영역인지 여부를 판정하고 있지만, 이것 대신에, 센서 검출값에 기초한 판정을 행해도 된다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 암모니아 흡착량과, 센서 검출값에는 상관이 있으므로, 추정 흡착량에 따른 추정 센서 검출값을 산출할 수 있다. 이와 같이 하여 산출되는 추정 센서 검출값이, 제1 검출값보다도 크면, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있다고 판정할 수 있다. 스텝 S106에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S107로 진행하고, 한편, 부정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S110으로 진행한다.
스텝 S107에서는 실센서 검출값이 제2 역치 이하인지 여부가 판정된다. 제2 역치는 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있는 경우에 설정되는 센서 검출값의 역치이고, 첨가 밸브(4)가 정상과 이상의 경계에 있을 때의 센서 검출값이다. 제2 역치는, 도 10에 도시한 바와 같이 추정 센서 검출값보다도 작은 값이다. 제2 역치는 미리 정해진 값으로 해도 되고, 추정 흡착량에 따라 설정해도 된다. 예를 들어, 추정 흡착량에 대응하는 추정 센서 검출값을 구하고, 이 추정 센서 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 작은 값을 제1 역치로 해도 된다. 또한, 제1 검출값을 제2 역치로 해도 된다.
스텝 S107에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S108로 진행하고, 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단된다. 한편, 스텝 S107에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S109로 진행하고, 첨가 밸브(4)가 정상이라고 진단된다.
또한, 추정 흡착량이, 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하인 경우에는, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하고 있으므로, 스텝 S110에 있어서, ECU(10)는 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 금지하고 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 금지하므로, 이상 진단의 정밀도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는, 다른 주지의 기술에 의해 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 행해도 된다.
계속해서, 실시예 2에 대해 설명한다. 본 실시예에서는 도 3의 관계를 사용하지 않고 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 중 어느 하나에 속하는 것인지를 간이적으로 판정하는 제1 방법 내지 제4 방법을 설명한다. 또한, 이하의 방법은 조합할 수도 있다. 센서 검출값은 NOx 농도와 암모니아 농도의 합이므로, NOx 농도 또는 암모니아 농도에 영향을 미치는 인자에 따라, 센서 검출값이 변화될 수 있다. 이하의 방법에 의해 구해지는 제1 영역과 제2 영역의 경계가 되는 암모니아 흡착량을 제1 흡착량으로 하고, 제2 영역과 제3 영역의 경계가 되는 암모니아 흡착량을 제2 흡착량으로 한다. 즉, 제1 영역과 제2 영역의 경계에 있어서 센서 검출값이 최솟값이 되는 것으로 하고, 제2 영역과 제3 영역의 경계에 있어서 센서 검출값이 제1 검출값과 동등해지는 것으로 한다.
제1 방법에 대해 이하에 설명한다. 여기서, 도 12는 도 3에 도시한 관계에 대해 NOx 유입 농도가 증가한 경우의 도면이다. 실선은 도 3의 경우를 나타내고 있고, 일점 쇄선은 NOx 유입 농도가 증가한 후의 NOx 농도를 나타내고 있고, 이점 쇄선은 NOx 유입 농도가 증가한 후의 NOx 및 암모니아의 농도의 합, 즉, 센서 검출값을 나타내고 있다. NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도(NOx 유입 농도)가 높아질수록, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도(NOx 유출 농도)도 높아진다. NH3 유출 농도가 변화되지 않으면, NOx 유출 농도의 증가분만큼 센서 검출값이 커진다. 그렇게 하면, NOx 유출 농도가 높아질수록, 센서 검출값의 극소값이 커짐과 함께, 제1 흡착량이 커진다. 이로 인해, NOx 유입 농도가 높을수록, 제1 영역이 넓어져, 추정 흡착량이 제1 영역에 들어가기 쉬워진다. 마찬가지로, NOx 유입 농도가 낮을수록, 제3 영역이 넓어져, 추정 흡착량이 제3 영역에 들어가기 쉬워진다. 제1 방법은 추정 흡착량이 속할 확률이 높아지는 영역을 NOx 유입 농도에 기초하여 구함으로써, 추정 흡착량이 속하는 영역을 간이적으로 설정하는 방법이다. NOx 유입 농도가 높은 경우에는, 제1 영역에 속하고, NOx 유입 농도가 낮은 경우에는, 제3 영역에 속하고, NOx 유입이 중간 정도이면, 제2 영역에 속하고 있다고 판정한다. NOx 유입 농도와, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다. NOx 유입 농도는 상류측 NOx 센서(11)에 의해 검출할 수 있다.
이어서, 제2 방법에 대해 설명한다. NOx 촉매(3)의 온도가 높아질수록, NOx 촉매(3)가 흡착 가능한 암모니아량이 감소하므로, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 암모니아량이 증가한다. 따라서, NOx 촉매(3)의 온도가 높아질수록, 하류측 NOx 센서(12)로 검출되는 암모니아가 증가한다. 한편, NOx 촉매(3)의 온도가 높아질수록, NOx 촉매(3)에 있어서의 NOx 정화율이 상승하므로, 추정 흡착량이 동일하면, NOx 유출 농도는 저하된다. 따라서, NOx 촉매(3)의 온도가 높아질수록, 하류측 NOx 센서(12)로 검출되는 NOx가 감소한다. 도 13은 도 3에 도시한 관계에 대해 NOx 촉매(3)의 온도를 높게 한 경우의 도면이다. 실선은 도 3의 경우를 나타내고 있고, 일점 쇄선은 온도가 증가한 후의 NOx 농도 또는 암모니아 농도를 나타내고 있다. 이점 쇄선은 온도가 증가한 후의 NOx 및 암모니아의 농도의 합, 즉, 센서 검출값을 나타내고 있다. NOx 촉매(3)의 온도가 높아질수록, 제1 흡착량이 작아진다. 이로 인해, 온도가 높을수록, 제3 영역에 들어가기 쉬워진다. 즉, NOx 촉매(3)의 온도가 높을수록, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 암모니아의 영향이 커져, 제3 영역에 들어가기 쉬워진다. 제2 방법은 추정 흡착량이 속할 확률이 높아지는 영역을 NOx 촉매(3)의 온도에 기초하여 구함으로써, 추정 흡착량이 속하는 영역을 간이적으로 설정하는 방법이다. 온도가 높은 경우에는, 제3 영역에 속하고, 온도가 낮은 경우에는, 제1 영역에 속하고, 온도가 중간 정도이면, 제2 영역에 속하고 있다고 판정한다. NOx 촉매(3)의 온도와, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다.
제3 방법에 대해 설명한다. 도 3에 도시한 관계에서는, 추정 흡착량과 센서 검출값에 기초하여, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역을 각각 결정하고 있지만, 이것 대신에, 추정 흡착량에만 기초하여 이들의 영역을 구할 수도 있다. 여기서, 추정 흡착량이 많아질수록, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 암모니아 농도가 높아지고, 또한 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도가 낮아진다. 따라서, 추정 흡착량이 많을수록, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 암모니아의 영향이 커져, 제3 영역에 들어가기 쉬워진다. 제3 방법은 추정 흡착량이 속할 확률이 높아지는 영역에 기초하여, 추정 흡착량이 속하는 영역을 간이적으로 설정하는 방법이다. 추정 흡착량이 많은 경우에는, 제3 영역에 속하고, 추정 흡착량이 적은 경우에는, 제1 영역에 속하고, 추정 흡착량이 중간 정도이면, 제2 영역에 속하고 있다고 판정한다. 추정 흡착량과, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다.
제4 방법에 대해 설명한다. 첨가 밸브(4)로부터의 환원제 공급량이 많을수록, NOx 촉매(3)의 암모니아 흡착량이 많아지므로, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 암모니아 농도가 높아지고, 또한 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도가 낮아진다. 따라서, 환원제 공급량이 많을수록, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 암모니아의 영향이 커져, 제3 영역에 들어가기 쉬워진다. 제4 방법은 추정 흡착량이 속할 확률이 높아지는 영역을 환원제 공급량에 기초하여 구함으로써, 추정 흡착량이 속하는 영역을 간이적으로 설정하는 방법이다. 환원제 공급량이 많은 경우에는, 제3 영역에 속하고, 환원제 공급량이 적은 경우에는, 제1 영역에 속하고, 환원제 공급량이 중간 정도이면, 제2 영역에 속하고 있다고 판정한다. 환원제 공급량과, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다.
또한, 제4 방법에 있어서는, 환원제 공급량 대신에, 기준 환원제 공급량에 대한 실제의 환원제 공급량의 비에 기초한 판정을 행해도 된다. 기준 환원제 공급량은 NOx 유입량에 따라 결정되는 환원제 공급량이다. 여기서, 내연 기관(1)의 운전 상태에 따라서는 암모니아 흡착량이 일시적으로 감소하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 암모니아 흡착량을 빠르게 증가시키기 위해, 기준 환원제 공급량보다도 많은 양의 환원제가 공급되는 경우가 있다. 한편, 내연 기관(1)의 운전 상태에 따라서는 NOx 촉매(3)로부터의 암모니아의 유출을 억제하기 위해, 기준 환원제 공급량보다도 적은 양의 환원제가 공급되는 경우가 있다. 환원제 공급량이 기준 환원제 공급량보다도 많은 경우에는, NOx 촉매(3)로부터 암모니아가 유출되기 쉬워지고 또한 NOx 정화율이 높아지고, 한편, 환원제 공급량이 기준 환원제 공급량보다도 적은 경우에는, NOx 촉매(3)로부터 암모니아가 유출되기 어려워지고 또한 NOx 정화율이 낮아진다. 따라서, 기준 환원제 공급량에 대한 환원제 공급량의 비가 큰 경우에는, 제3 영역에 속하고, 비가 작은 경우에는, 제1 영역에 속하고, 비가 중간 정도이면, 제2 영역에 속하고 있다고 판정할 수 있다. 기준 환원제 공급량에 대한 환원제 공급량의 비와, 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역의 관계는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 추정 흡착량의 어떤 영역에 속하고 있는지를 간이적으로 구할 수 있다.
계속해서, 실시예 3에 대해, 이하에 설명한다. 본 실시예에서는, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하는 경우에는, 추정 흡착량이 제2 영역을 벗어나는 제어를 실시한다. 또한, 본 실시예에서는 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 또한 제2 역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커지는 제어를 실시한다. 이들의 제어를 이하에서는 액티브 제어라고 칭한다.
또한, 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록 하기 위해서는, 환원제 공급량을 증가시키고, 환원제 공급량을 감소시키고, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도[NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도로 해도 됨]를 증가시키고, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도[NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도로 해도 됨]를 감소시키는 것 중 어느 하나에 의해 가능해진다.
도 14는 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록, 환원제 공급량을 증감시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합(즉, 센서 검출값)의 관계를 도시한 도면이다. 환원제 공급량의 증감에 따라 추정 흡착량이 증감하므로, 추정 센서 검출값도 변화된다. 즉, 환원제 공급량을 증가시킴으로써, 도 2의 「공급 NH3량」이 증가하므로, 추정 흡착량이 증가측으로 이동한다. 따라서, 추정 흡착량이 제3 영역에 들어갈 때까지 환원제 공급량을 증가시키면 된다. 한편, 환원제 공급량을 감소시킴으로써, 추정 흡착량이 감소측으로 이동한다. 따라서, 추정 흡착량이 제1 영역에 들어갈 때까지 환원제 공급량을 감소시키면 된다.
도 15는 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도[NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도로 해도 됨]를 증가시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면이다. 실선은 NOx 농도를 증가시키기 전의 상태를 나타내고, 이점 쇄선은 NOx 농도를 증가시킨 후의 상태를 나타내고 있다. 도 12에서 설명한 바와 같이, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도가 증가하면, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도도 증가하고, 센서 검출값도 증가한다. 이에 의해, 제1 흡착량이 증가측으로 이동한다. 그렇게 하면, 추정 흡착량과 제1 흡착량의 위치 관계를 바꿀 수 있으므로, 추정 흡착량이 제1 영역에 들어가게 된다. 따라서, 추정 흡착량이 제1 영역에 들어갈 때까지 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 증가시키면 된다. NOx 농도의 증가는, 예를 들어 EGR 가스량을 감소시킴으로써 가능해진다. EGR 밸브(32)의 개방도는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구하여 ECU(10)에 기억시켜 두어도 된다.
또한, 도 16은 추정 흡착량이 제2 영역으로부터 벗어나도록, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도[NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도로 해도 됨]를 감소시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면이다. 실선은 NOx 농도를 감소시키기 전의 상태를 나타내고, 이점 쇄선은 NOx 농도를 감소시킨 후의 상태를 나타내고 있다. 도 16의 이점 쇄선은 NOx 농도가 대략 0인 경우를 나타내고 있다. 즉, 센서 검출값은 암모니아 농도를 나타내고 있다. NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도가 감소하면, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도도 감소하고, 센서 검출값도 감소한다. NOx 농도를 감소하기 전에는 암모니아 흡착량이 비교적 적은 범위에서 NOx 촉매(3)로부터의 NOx의 유출이 현저하다. 따라서, NOx 농도의 감소에 의해, 암모니아 흡착량이 비교적 적은 범위에서 센서 검출값의 저하가 현저해진다. 이에 의해, 제2 흡착량이 감소측으로 이동한다. 그렇게 하면, 추정 흡착량과 제2 흡착량의 위치 관계를 바꿀 수 있으므로, 추정 흡착량이 제3 영역에 들어가게 된다. 따라서, 추정 흡착량이 제3 영역에 들어갈 때까지 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 감소시키면 된다. NOx 농도의 감소는, 예를 들어 EGR 가스량을 증가시킴으로써 가능해진다. EGR 밸브(32)의 개방도는 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구하여 ECU(10)에 기억시켜 두어도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에는 추정 센서 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 작은 값을 제2 역치로서 설정한다. 그러나, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에는, 추정 센서 검출값에 대해 일정량 또는 일정 비율 작은 값을 제2 역치로 하면, 제2 역치가 제1 검출값 이하가 될 수 있다. 여기서, 도 17은 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있는 경우에 있어서, 제2 역치가 제1 검출값보다도 작게 설정된 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면이다. 실센서 검출값이 제2 역치 이하인 경우에는 첨가 밸브(4)가 이상이라고 진단되고, 실센서 검출값이 제2 역치보다 큰 경우에는 첨가 밸브(4)가 정상이라고 진단된다. 그렇게 하면, 실센서 검출값이 제2 역치보다도 크고 또한 제1 검출값 이하인 경우에는, 첨가 밸브(4)가 이상이라도 정상이라고 오진단되어 버린다. 즉, 도 17에 있어서의 해칭의 범위에서는 오진단의 우려가 있다. 이에 비해 본 실시예에서는, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 또한 제2 역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커지도록 액티브 제어를 실시한다. 즉, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에 있어서, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 위한 제2 역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커지도록, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도[NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도로 해도 됨]를 감소시킨다. 이 경우, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커지도록, 제2 흡착량을 변화시키고 있다고도 할 수 있다.
도 18은 추정 흡착량이 제3 영역에 속하는 경우에 있어서, 역치가 제1 검출값보다도 커지도록, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도[NOx 촉매(3)로부터 유출되는 배기 중의 NOx 농도로 해도 됨]를 감소시키는 경우의, 암모니아 흡착량과, NOx 촉매(3)로부터 유출되는 NOx 및 암모니아의 농도의 합의 관계를 도시한 도면이다. 실선은 NOx 농도를 감소시키기 전의 상태를 나타내고, 이점 쇄선은 NOx 농도를 감소시킨 후의 상태를 나타내고 있다. 또한, 이점 쇄선은 NOx 농도가 대략 0인 경우를 나타내고 있다. 여기서, 제1 검출값은 NOx 촉매(3)에 암모니아가 흡착되어 있지 않은 상태에서의 NOx 농도를 나타내고 있으므로, NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도가 감소하면, 제1 검출값도 감소한다. 그렇게 하면, 제1 검출값이 이동함으로써, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커진다. 따라서, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커질 때까지 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도를 감소시키면 된다.
도 19는 본 실시예에 관한 액티브 제어의 플로우를 도시한 흐름도이다. 본 흐름도는 도 11에 도시한 흐름도 대신에 ECU(10)에 의해 실행된다. 또한, 상기 흐름도와 동일한 처리가 이루어지는 스텝에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 19에 도시한 흐름도에서는, 스텝 S106에서 긍정 판정이 이루어지면 스텝 S201로 진행한다. 스텝 S201에서는 제2 역치가 제1 검출값보다도 큰지 여부가 판정된다. 본 스텝에서는 제3 영역에 있어서, 제2 역치가, 이상 진단을 정확하게 실시 가능한 값이 되어 있는지 여부를 판정하고 있다. 즉, 제2 역치가 제1 검출값 이하이면, 첨가 밸브(4)에 이상이 있어도 실센서 검출값이 제2 역치보다도 커지는 경우가 있다. 이로 인해, 제2 역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 액티브 제어를 실시한 후에 이상 진단을 실시한다. 제2 역치는 스텝 S107과 마찬가지로 하여 얻는다. 스텝 S201에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S107로 진행한다.
또한, 스텝 S106에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S202로 진행한다. 스텝 S202에서는 액티브 제어가 실시된다. 스텝 S202에 관한 액티브 제어의 흐름도에 대해서는 후술한다. 스텝 S202의 처리가 완료되면 스텝 S101로 진행한다. 또한, 스텝 S201에서 부정 판정이 이루어진 경우에는, 스텝 S203으로 진행하고, 액티브 제어가 실시된다. 스텝 S203에 관한 액티브 제어의 흐름도에 대해서는 후술한다. 스텝 S203의 처리가 완료되면 스텝 S101로 진행한다.
도 20은 스텝 S202에 관한 액티브 제어의 플로우를 도시한 흐름도이다. 본 흐름도는 상기 스텝 S202에 있어서 ECU(10)에 의해 실행된다.
스텝 S301에서는 액티브 제어 실행 조건이 성립되어 있는지 여부가 판정된다. 내연 기관(1)의 운전 상태가 변화되어 액티브 제어를 실행하는 것이 곤란해지는 경우도 있다. 이와 같은 경우에는, 첨가 밸브(4)의 이상 진단도 곤란해지므로, 액티브 제어를 종료함과 함께, 도 19에 도시하는 흐름도도 종료시킨다.
스텝 S301에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S302로 진행하고, 한편, 부정 판정이 이루어진 경우에는 본 흐름도 및 도 19에 도시한 흐름도를 종료시킨다. 이 경우, 첨가 밸브(4)의 이상 진단이 금지된 상태가 유지된다.
스텝 S302에서는 환원제 공급량이 감소된다. 본 흐름도에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 환원제 공급량을 감소시킴으로써, 추정 흡착량을 제1 영역으로 이동시킨다. 본 스텝 S302에서는 추정 흡착량과 제1 흡착량의 차 또는 비에 따라 환원제 공급량의 감소량을 설정해도 되고, 환원제 공급량의 감소량을 소정량으로 설정해도 된다. 환원제 공급량의 감소량은 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구해 두어도 된다.
스텝 S303에서는 추정 흡착량이 취득된다. 스텝 S101과 마찬가지로 하여 추정 흡착량이 취득된다.
스텝 S304에서는 추정 흡착량이 제1 흡착량보다도 적은지 여부가 판정된다. 제1 흡착량은 스텝 S102와 마찬가지로 하여 구해진다. 본 스텝 S304에서는 환원제 공급량의 감소에 의해, 추정 흡착량이 제1 영역에 속하게 되었는지 여부를 판정하고 있다. 스텝 S304에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 본 흐름도를 종료시킨다. 본 흐름도를 종료시킴으로써, 도 19에 있어서의 스텝 S202의 처리가 완료되고, 스텝 S101로 복귀된다. 또한, 추정 흡착량이 제1 영역에 속하고 있으므로, 제1 영역에 있어서의 이상 진단을 실시하는 스텝 S103으로 진행해도 된다. 한편, 스텝 S304에서 부정 판정이 이루어진 경우에는, 스텝 S301로 복귀되고, 또한 환원제 공급량이 감소된다.
이어서, 도 21은 스텝 S203에 관한 액티브 제어의 플로우를 도시한 흐름도이다. 본 흐름도는 상기 스텝 S203에 있어서 ECU(10)에 의해 실행된다.
스텝 S401에서는 액티브 제어 실행 조건이 성립되어 있는지 여부가 판정된다. 내연 기관(1)의 운전 상태가 변화되어 액티브 제어를 실행하는 것이 곤란해지는 경우도 있다. 이와 같은 경우에는, 첨가 밸브(4)의 이상 진단도 곤란해지므로, 액티브 제어를 종료함과 함께, 도 19에 도시하는 흐름도도 종료시킨다.
스텝 S401에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S402로 진행하고, 한편, 부정 판정이 이루어진 경우에는 본 흐름도 및 도 19에 도시한 흐름도를 종료시킨다.
스텝 S402에서는 NOx 농도가 감소된다. 본 흐름도에서는, 예를 들어 EGR 가스량을 증가시킴으로써 내연 기관(1)으로부터 배출시키는 NOx 농도를 감소시킨다. 그렇게 하면, NOx 촉매(3)보다도 하류의 NOx 농도도 감소한다. 이에 의해, 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 검출값이 저하된다. 본 스텝 S402에서는, 제1 검출값과 제2 역치의 차 또는 비에 따라 NOx 농도의 감소량(즉, EGR 가스의 증가량)을 설정해도 되고, NOx 농도의 감소량(즉, EGR 가스의 증가량)을 소정량으로 설정해도 된다. NOx 농도의 감소량, 또는 EGR 가스의 증가량은 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다. EGR 밸브(32)의 개방도를 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구하고 맵화하여 ECU(10)에 기억시켜 두어도 된다.
스텝 S403에서는 제1 검출값이 취득된다. 즉, 추정 흡착량이 0일 때의 추정 센서 검출값이 산출된다. NOx 농도가 감소함으로써, 도 18의 이점 쇄선 추정 센서 검출값이 이동한다. 추정 센서 검출값은 도 3에서 설명한 경우와 마찬가지로 하여 ECU(10)에 의해 산출된다.
스텝 S404에서는 제2 역치가 제1 검출값보다도 큰지 여부가 판정된다. 제2 역치는 스텝 S107과 마찬가지로 하여 얻는다. 본 스텝 S404에서는 NOx 농도의 감소에 의해, 제1 검출값이 제2 역치보다도 작아졌는지 여부를 판정하고 있다. 스텝 S404에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 본 흐름도를 종료시킨다. 본 흐름도를 종료시킴으로써, 도 19에 있어서의 스텝 S203의 처리가 완료되고, 스텝 S101로 복귀된다. 또한, 스텝 S404에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있으므로, 추정 흡착량을 취득한 후에 제3 영역에 있어서의 이상 진단을 실시하는 스텝 S107로 진행해도 된다. 한편, 스텝 S404에서 부정 판정이 이루어진 경우에는, 스텝 S401로 복귀되고, 또한 NOx 농도가 감소된다.
또한, 도 20에 도시하는 흐름도에서는 스텝 S202에 관한 액티브 제어에 있어서, 환원제 공급량을 감소하고 있지만, 이것 대신에, 내연 기관(1)으로부터 배출되는 가스 중의 NOx 농도를 도 15에서 설명한 바와 같이 증가시켜도 된다.
도 22는 내연 기관(1)으로부터 배출되는 가스 중의 NOx 농도를 증가함으로써, 스텝 S202에 관한 액티브 제어를 실시하는 경우의 플로우를 도시한 흐름도이다. 본 흐름도는 상기 스텝 S202에 있어서 ECU(10)에 의해 실행된다. 또한, 상기 흐름도와 동일한 처리가 이루어지는 스텝에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 22에 도시하는 흐름도에서는 스텝 S301에서 긍정 판정이 이루어지면 스텝 S501로 진행한다. 그리고, 스텝 S501에 있어서, NOx 농도를 증가시킨다. 이에 의해, 추정 흡착량을 제1 영역에 넣을 수 있다. 예를 들어 EGR 가스량을 감소시킴으로써 내연 기관(1)으로부터 배출시키는 NOx 농도를 증가시킨다. 그렇게 하면, NOx 촉매(3)보다도 하류의 NOx 농도도 증가한다. 이에 의해, 제1 흡착량이 증가측으로 이동하므로, 추정 흡착량이 제1 영역에 들어가게 된다.
본 스텝 S501에서는 추정 흡착량과 제1 흡착량의 차 또는 비에 따라 NOx 농도의 증가량(즉, EGR 가스의 감소량)을 설정해도 되고, NOx 농도의 증가량(즉, EGR 가스의 감소량)을 소정량으로 설정해도 된다. NOx 농도의 증가량, 또는 EGR 가스의 감소량은 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다. EGR 밸브(32)의 개방도를 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구하고 맵화하여 ECU(10)에 기억시켜 두어도 된다.
또한, 도 22에 도시하는 흐름도에서는 스텝 S303의 처리가 완료되면 스텝 S502로 진행한다. 스텝 S502에서는 추정 흡착량이 제1 흡착량보다도 적은지 여부가 판정된다. 제1 흡착량은 스텝 S102와 마찬가지로 하여 구해진다. 본 스텝 S502에서는 NOx 농도의 증가에 의해, 추정 흡착량이 제1 영역에 속하게 되었는지 여부를 판정하고 있다. 스텝 S502에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 본 흐름도를 종료시킨다. 본 흐름도를 종료시킴으로써, 도 19에 있어서의 스텝 S202의 처리가 완료되고, 스텝 S101로 복귀된다. 또한, 추정 흡착량이 제1 영역에 속하고 있으므로, 제1 영역에 있어서의 이상 진단을 실시하는 스텝 S103으로 진행해도 된다. 한편, 스텝 S502에서 부정 판정이 이루어진 경우에는, 스텝 S301로 복귀되고, 또한 NOx 농도가 감소된다.
또한, 본 실시예에서는 스텝 S202에 관한 액티브 제어에 있어서, 환원제 공급량을 감소하고 있지만, 이것 대신에, 도 16에서 설명한 바와 같이 내연 기관(1)으로부터 배출되는 가스 중의 NOx 농도를 감소시켜도 된다.
도 23은 내연 기관(1)으로부터 배출되는 가스 중의 NOx 농도를 감소함으로써, 스텝 S202에 관한 액티브 제어를 실시하는 경우의 플로우를 도시한 흐름도이다. 또한, 상기 흐름도와 동일한 처리가 이루어지는 스텝에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 23에 도시하는 흐름도에서는 스텝 S301에서 긍정 판정이 이루어지면 스텝 S601로 진행한다. 그리고, 스텝 S601에 있어서, NOx 농도를 감소시킨다. 이에 의해, 추정 흡착량을 제3 영역에 넣을 수 있다. 예를 들어, EGR 가스량을 증가시킴으로써 내연 기관(1)으로부터 배출시키는 NOx 농도를 감소시킨다. 그렇게 하면, NOx 촉매(3)보다도 하류의 NOx 농도도 감소한다. 이에 의해, 제2 흡착량이 감소측으로 이동한다. 그렇게 하면, 추정 흡착량과 제2 흡착량의 위치 관계가 바뀌고, 추정 흡착량이 제3 영역에 들어가게 된다.
본 스텝 S601에서는 제2 흡착량과 추정 흡착량의 차 또는 비에 따라 NOx 농도의 감소량(즉, EGR 가스의 증가량)을 설정해도 되고, NOx 농도의 감소량(즉, EGR 가스의 증가량)을 소정량으로 설정해도 된다. NOx 농도의 감소량, 또는 EGR 가스의 증가량은 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구할 수 있다. EGR 밸브(32)의 개방도를 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구하고 맵화하여 ECU(10)에 기억시켜 두어도 된다.
또한, 도 23에서 도시한 흐름도에서는 스텝 S303의 처리가 완료되면, 스텝 S602로 진행한다. 그리고, 스텝 S602에서는 추정 흡착량이 제2 흡착량보다 큰지 여부가 판정된다. 본 스텝 S602에서는 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있는지 여부를 판정하고 있다. 제2 흡착량은 스텝 S106과 마찬가지로 하여 구해진다. 또한, 도 16의 이점 쇄선으로 나타낸 상태에서는 제1 검출값이 0으로 되어 있으므로, 추정 흡착량이 0보다도 크면, 추정 흡착량이 제2 흡착량보다도 크다고 생각한다. 즉, 추정 흡착량이 0보다도 크면, 추정 흡착량이 제3 영역에 속한다고 생각한다.
스텝 S602에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 본 흐름도를 종료시킨다. 본 흐름도를 종료시킴으로써, 도 19에 있어서의 스텝 S202의 처리가 완료되고, 스텝 S101로 복귀된다. 또한, 스텝 S602에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있으므로, 제3 영역에 있어서의 이상 진단을 실시하는 스텝 S201로 진행해도 된다. 한편, 스텝 S602에서 부정 판정이 이루어진 경우에는 스텝 S601로 복귀되고, 또한 NOx 농도가 감소된다.
또한, 본 실시예에서는 스텝 S202에 관한 액티브 제어에 있어서, 환원제 공급량을 감소시키고 있지만, 이것 대신에, 도 14에서 설명한 바와 같이 환원제 공급량을 증가시키는 것도 생각된다. 즉, 추정 흡착량을 제3 영역으로 이동하는 것도 생각된다.
도 24는 환원제 공급량을 증가함으로써, 스텝 S202에 관한 액티브 제어를 실시하는 경우의 플로우를 도시한 흐름도이다. 또한, 상기 흐름도와 동일한 처리가 이루어지는 스텝에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 도 24에 도시하는 흐름도에서는 스텝 S301에서 긍정 판정이 이루어지면 스텝 S701로 진행한다.
스텝 S701에서는 환원제 공급량이 증가된다. 본 흐름도에서는 환원제 공급량을 증가시킴으로써, 추정 흡착량을 제3 영역으로 이동시킨다. 본 스텝 S701에서는 제2 흡착량과 추정 흡착량의 차 또는 비에 따라 환원제 공급량의 감소량을 설정해도 되고, 환원제 공급량의 증가량을 소정량으로 설정해도 된다. 환원제 공급량의 증가량은 미리 실험 또는 시뮬레이션 등에 의해 구해 두어도 된다.
또한, 스텝 S702에서는 추정 흡착량이 제2 흡착량보다도 많은지 여부가 판정된다. 제2 흡착량은 스텝 S106과 마찬가지로 하여 구해진다. 본 스텝 S702에서는 환원제 공급량의 증가에 의해, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하게 되었는지 여부를 판정하고 있다. 스텝 S702에서 긍정 판정이 이루어진 경우에는 본 흐름도를 종료시킨다. 본 흐름도를 종료시킴으로써, 도 19에 있어서의 스텝 S202의 처리가 완료된다. 이 경우, 도 19에서는 스텝 S101로 진행하지만, 이 때에는 추정 흡착량이 제3 영역에 속하므로, 제3 영역에 있어서의 이상 진단을 실시하는 스텝 S201로 진행해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 추정 흡착량이 제2 영역에 속하고 있는 경우에도, 제2 영역으로부터 벗어나도록 액티브 제어를 실시함으로써, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 실시하는 기회를 늘릴 수 있다. 또한, 추정 흡착량이 제3 영역에 속하고 있는 경우이며, 제2 역치가 제1 검출값 이하인 경우에는, 제2 역치가 제1 검출값보다도 커지도록 액티브 제어를 실시함으로써, 첨가 밸브(4)의 이상 진단을 실시하는 기회를 늘릴 수 있다. 또한, 복수의 액티브 제어를 조합할 수도 있다.

Claims (8)

  1. 내연 기관(1)의 배기 정화 장치의 이상 진단 장치이며,
    상기 배기 정화 장치는 환원제 공급 장치(4), 선택 환원형 NOx 촉매(3) 및 NOx 센서(12)를 포함하고,
    상기 환원제 공급 장치(4)는 내연 기관(1)의 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 환원제 공급 장치(4)는 상기 배기 통로(2) 내에 암모니아의 전구체 또는 암모니아를 환원제로서 공급하고,
    상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 환원제 공급 장치(4)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 흡착되어 있는 환원제에 의해 NOx를 선택 환원하도록 구성되어 있고,
    상기 NOx 센서(12)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 NOx 센서(12)는 NOx 및 암모니아를 검출하도록 구성되어 있고,
    상기 이상 진단 장치는,
    전자 제어 유닛(10)을 포함하고,
    전자 제어 유닛(10)은,
    상기 NOx 센서(12)의 검출값에 기초하여 상기 환원제 공급 장치(4)에 이상이 있는지 여부를 진단하고;
    상기 환원제 공급 장치(4)가 정상일 때의 추정 흡착량을 추정하고, 상기 추정 흡착량은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 환원제 흡착량의 추정량이고;
    대응 검출값을 추정하고, 상기 대응 검출값은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 상기 환원제 흡착량에 대응하는 상기 NOx 센서(12)의 검출값이고;
    상기 추정 흡착량이, 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하인 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지하고,
    상기 제1 흡착량은 상기 대응 검출값의 최솟값에 대응하고 있는 환원제 흡착량이고,
    상기 제2 흡착량은 제1 검출값과 동일한 대응 검출값이 되는 환원제 흡착량이고, 상기 제1 검출값은 환원제 흡착량이 0일 때의 상기 대응 검출값이고,
    상기 제2 흡착량은 상기 제1 흡착량보다도 큰 환원제 흡착량이도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 추정 흡착량이, 상기 제2 흡착량보다도 많은 경우에 있어서, 상기 추정 흡착량에 대응하는 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값보다도 작은 값을 역치로 하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값이 상기 역치 이하인 경우에, 상기 환원제 공급 장치(4)가 이상이라고 진단하도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 추정 흡착량이, 상기 제2 흡착량보다도 많고, 상기 역치가 상기 제1 검출값 이하일 때는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지하도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 추정 흡착량이, 상기 제2 흡착량보다도 많고, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값이, 상기 제1 검출값 이하인 경우에, 상기 환원제 공급 장치(4)가 이상이라고 진단하도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지한 경우에, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도 또는 환원제 공급 장치(4)로부터의 환원제 공급량 중 적어도 한쪽을 변화시킴으로써, 상기 대응 검출값 또는 상기 추정 흡착량을 변화시키는 제1 제어를 실시하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 제1 제어를 실시함으로써, 상기 추정 흡착량이, 상기 제1 흡착량보다도 작아지거나, 또는 상기 제2 흡착량보다도 커진 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 허가하도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지한 경우에, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 유입되는 배기 중의 NOx 농도 또는 환원제 공급 장치(4)로부터의 환원제 공급량 중 적어도 한쪽을 변화시킴으로써, 상기 대응 검출값 또는 상기 추정 흡착량을 변화시키는 제1 제어를 실시하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 제1 제어를 실시함으로써 상기 역치가 상기 제1 검출값보다도 커진 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 허가하도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)로부터 유출되는 환원제량, 상기 선택 환원형 NOx 촉매에 유입되는 NOx량, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)의 온도, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)의 환원제 흡착량 및 배기 유량에 기초하여 상기 대응 검출값을 추정하도록 구성되어 있는, 이상 진단 장치.
  8. 내연 기관(1)의 배기 정화 장치의 이상 진단 방법이며,
    상기 배기 정화 장치는 환원제 공급 장치(4), 선택 환원형 NOx 촉매(3) 및 NOx 센서(12)를 포함하고,
    상기 환원제 공급 장치(4)는 내연 기관(1)의 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 환원제 공급 장치(4)는 상기 배기 통로(2) 내에 암모니아의 전구체 또는 암모니아를 환원제로서 공급하고,
    상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 환원제 공급 장치(4)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 흡착되어 있는 환원제에 의해 NOx를 선택 환원하도록 구성되어 있고,
    상기 NOx 센서(12)는 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)보다도 배기 하류의 상기 배기 통로(2)에 설치되고, 상기 NOx 센서(12)는 NOx 및 암모니아를 검출하도록 구성되어 있고,
    상기 이상 진단 방법은,
    상기 NOx 센서(12)의 검출값에 기초하여 상기 환원제 공급 장치(4)에 이상이 있는지 여부를 진단하는 것;
    상기 환원제 공급 장치(4)가 정상일 때의 추정 흡착량을 추정하고, 상기 추정 흡착량은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 환원제 흡착량의 추정량인 것;
    대응 검출값을 추정하는 것, 상기 대응 검출값은 상기 선택 환원형 NOx 촉매(3)에 있어서의 상기 환원제 흡착량에 대응하는 상기 NOx 센서(12)의 검출값인 것;
    상기 추정 흡착량이, 제1 흡착량 이상이고 또한 제2 흡착량 이하인 경우에는, 상기 NOx 센서(12)의 상기 검출값에 기초한 상기 진단을 금지하는 것을 포함하고,
    상기 제1 흡착량은 상기 대응 검출값의 최솟값에 대응하고 있는 환원제 흡착량이고,
    상기 제2 흡착량은 제1 검출값과 동일한 대응 검출값이 되는 환원제 흡착량이고, 상기 제1 검출값은 환원제 흡착량이 0일 때의 상기 대응 검출값이고,
    상기 제2 흡착량은 상기 제1 흡착량보다도 큰 환원제 흡착량인, 이상 진단 방법.
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