WO2012147788A1 - ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置 - Google Patents

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忠雄 小林
重敬 小倉
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三菱ふそうトラック・バス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a diagnostic device for a NOx reduction exhaust purification system, and more particularly to a diagnostic device for confirming whether or not a NOx reduction exhaust purification system repaired based on a failure diagnosis functions normally.
  • a purification system (hereinafter also simply referred to as a purification system) is being developed for vehicles.
  • the reaction proceeds such that NOx is reduced to nitrogen (N 2 ) and H 2 O by ammonia (NH 3 ) added as a reducing agent.
  • This type of purification system may fail during operation due to various factors. Since continuation of operation in a failure state leads to NOx emission into the atmosphere, the provision of a failure diagnosis device is required by law as a countermeasure.
  • a failure diagnosis device As an example of the failure diagnosis apparatus, one described in Patent Document 1 can be cited.
  • this failure diagnosis device the amount of ammonia added to the SCR catalyst is changed, and the presence or absence of a failure is determined based on the detection value of the NOx sensor disposed on the downstream side of the SCR catalyst.
  • Such a fault diagnosis device operates and monitors a fault whenever the engine is in operation and the purification system is operating.
  • the failure diagnosis device determines a failure in the purification system, it turns on the SCR failure lamp provided in the driver's seat and notifies the driver of the failure, thereby repairing the purification system at a dealer or the like that handles vehicle sales and repair. Prompt.
  • the SCR catalyst exhibits good NOx reduction performance only in the active temperature range, and when the catalyst temperature falls below the lower limit value (the lower active temperature limit) of the active temperature range, even if ammonia is added. The SCR catalyst does not exhibit sufficient NOx reduction performance. For this reason, the confirmation work after the repair is performed after actually driving the vehicle and raising the temperature of the SCR catalyst to the activation temperature range.
  • the minimum activity temperature of the SCR catalyst is a high temperature around 180 ° C. For this reason, in order to raise the temperature of the SCR catalyst to at least the activation lower limit temperature, for example, it is necessary to continue traveling of the vehicle at 100 km / h for about 30 minutes, and there is a problem that much time and effort are required.
  • the NOx reduction performance of the SCR catalyst depends on the catalyst temperature and varies with the catalyst temperature. Since the catalyst temperature fluctuates in accordance with the exhaust temperature of the engine and thus the traveling state of the vehicle, the NOx reduction performance also varies during the confirmation operation due to the influence of the traveling state. As a result, there is also a problem that the accuracy of determining whether or not the function of the SCR catalyst has been restored is lowered.
  • the present invention has been made to solve such problems.
  • the object of the present invention is to confirm the function of the NOx reduction exhaust purification system repaired based on the fault diagnosis easily and in a short time.
  • An object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus for an exhaust purification system for NOx reduction that can be implemented well.
  • a diagnostic apparatus for an exhaust purification system for NOx reduction is an ammonia selective reduction type that is disposed in an exhaust passage of an engine and selectively purifies NOx in exhaust gas by adding a reducing agent.
  • a diagnostic apparatus for a NOx reduction exhaust purification system comprising at least a NOx catalyst and a reducing agent supply means for supplying the reducing agent to the ammonia selective reduction type NOx catalyst, wherein the ammonia selective reduction type NOx catalyst in the exhaust passage
  • a filter that is disposed upstream of the filter and collects particulates in the exhaust gas, an over-deposition notification unit that notifies over-deposition of particulates on the filter, and a regeneration start in response to a notification by the over-deposition notification unit
  • Manual regeneration means for executing manual regeneration, NOx detection means disposed on the downstream side of the ammonia selective reduction type NOx catalyst in the exhaust passage, and exhaust purification for NOx reduction based on failure determination of failure diagnosis means
  • the function confirmation instruction means for instructing whether or not the function of the NOx reduction exhaust purification system has been restored
  • the manual regeneration means even when there is no notification by the over-deposition notification means
  • the downstream ammonia selective reduction-type NOx catalyst is heated to at least the activation lower limit temperature as the temperature of the filter rises due to the manual regeneration, the detected value of the NOx detecting means is obtained.
  • a function confirmation means for judging the functional recovery of the NOx reduction exhaust purification system.
  • the function confirmation unit is configured to perform the manual regeneration when the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst reaches a temperature rise end temperature set near the activation lower limit temperature.
  • the manual regeneration may be terminated by the means.
  • the function check instruction means may be the regeneration start switch.
  • the function confirmation unit may execute the function recovery determination following the manual regeneration only when there is no notification by the over-deposition notification unit.
  • the function check instruction means may be a diagnostic tool connectable to the function check means.
  • the function confirmation unit may execute the function recovery determination following the manual regeneration as the function confirmation mode.
  • the function confirmation means sequentially changes the operation state of each component of the NOx reduction exhaust purification system and requires preparation for manual operation to change the operation state. A failure investigation that sequentially instructs the diagnostic tool to display the preparation contents and sequentially determines whether or not the component whose operating state has been changed is a cause of failure of the NOx reduction exhaust purification system based on the detected value of the NOx detecting means
  • the mode may be executable.
  • the function confirmation means is the timing after determining that the function of the NOx reduction exhaust purification system is not recovered in the function confirmation mode, or the timing before repairing the NOx reduction exhaust purification system.
  • a failure investigation mode is started, failure of each component of the NOx reduction exhaust purification system is sequentially determined, and a repair instruction for the identified component causing the failure is displayed on the diagnostic tool.
  • the function confirmation instructing means for instructing the function recovery is operated after repairing the NOx reduction exhaust purification system based on the failure diagnosis.
  • the function confirmation means causes the manual regeneration means to execute manual regeneration.
  • the function confirmation means performs exhaust purification for NOx reduction based on the detected value of the NOx detection means. Determine system recovery.
  • the function confirmation means raises the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst using manual regeneration, so that labor and time consumption due to vehicle running for temperature rise can be prevented, and it can be done easily and in a short time.
  • the function of the exhaust gas purification system for reducing NOx can be confirmed.
  • the catalyst temperature variation due to manual regeneration is small compared to the catalyst temperature increase due to vehicle travel, it is possible to determine with high accuracy whether or not the function of the ammonia selective reduction type NOx catalyst has been restored. .
  • the function confirmation means may end the manual regeneration.
  • the temperature decrease of the ammonia selective reduction type NOx catalyst after the end of manual regeneration becomes slow due to heat mass, so the function confirmation of the NOx reduction exhaust purification system is completed before the catalyst temperature falls below the lower limit temperature of activation To do. Therefore, if the function confirmation means terminates manual regeneration when the temperature of the ammonia selective reduction type NOx catalyst reaches the temperature rise end temperature near the activation lower limit temperature, the execution time of manual regeneration is kept to a minimum and fuel consumption is reduced. The amount is reduced, and the adverse effect of fuel consumption deterioration can be prevented.
  • the function confirmation means recovers the function following manual regeneration when the regeneration start switch as the function confirmation instruction means is operated and there is no notification by the over-deposition notification means. The determination may be performed. In this case, since the filter is not excessively deposited, the operation of the regeneration start switch instructs the function confirmation after repairing the NOx reduction exhaust purification system. Thus, since the existing regeneration start switch is used as the function confirmation instruction means, it is possible to instruct the function confirmation after the repair of the NOx reduction exhaust purification system without adding equipment, and the manufacturing cost can be reduced. .
  • the function confirmation unit may execute the function recovery determination following the manual regeneration when the start of the function confirmation mode is input by the diagnostic tool. In this case, it is possible to instruct the function confirmation after the repair of the NOx reduction exhaust purification apparatus by simply connecting a diagnostic tool to the function confirmation means without adding equipment on the vehicle side, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the function confirmation means performs timing after determining that the function of the NOx reduction exhaust purification system has not recovered in the function confirmation mode, or repair of the NOx reduction exhaust purification system.
  • the failure investigation mode may be started at the previous timing.
  • the function confirmation means changes the operating state of each component of the NOx reduction exhaust purification system in the failure investigation mode and sequentially inspects, and displays a preparation instruction for the mechanic on the diagnostic tool as necessary.
  • the repair instruction of the component of the cause of failure specified by the above is displayed on the diagnostic tool.
  • the function confirmation means determines that the function of the NOx reduction exhaust purification system has not been restored by the initial repair, the function confirmation means subsequently executes the failure investigation mode, and reduces the NOx that causes the failure.
  • the components of the exhaust purification system are identified and displayed on the diagnostic tool.
  • the NOx reduction exhaust purification system is repaired again based on the display of the diagnostic tool, and the function confirmation mode is executed again after the repair.
  • the failure investigation mode is executed before the initial repair, and the components of the NOx reduction exhaust purification system that causes the failure are specified.
  • the function confirmation mode is executed after the NOx reduction exhaust purification system is repaired based on the repair instruction displayed on the diagnostic tool.
  • the function confirmation means automatically inspects each component of the NOx reduction exhaust purification system in the failure investigation mode, even the unskilled mechanic can easily identify the cause of the failure.
  • the function confirmation unit displays a preparation instruction on the diagnostic tool, so that the mechanic's useless labor due to inappropriate preparation can be reduced.
  • 1 is an overall configuration diagram showing a diesel engine to which a diagnostic device for an exhaust purification system for NOx reduction according to the present invention is applied.
  • 4 is a flowchart illustrating an SCR temperature increase / function confirmation routine executed by an ECU in the first embodiment.
  • 1st Embodiment it is a time chart which shows the procedure of the function confirmation which ECU performs after repair of the exhaust gas purification system for NOx reduction.
  • 2nd Embodiment it is a flowchart which shows the SCR temperature rising and function confirmation routine which ECU performs.
  • 2nd Embodiment it is a flowchart which shows the failure investigation routine which ECU performs.
  • 2nd Embodiment it is a time chart which shows the procedure of the function confirmation and failure investigation which ECU performs after repair of the exhaust purification system for NOx reduction.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a diesel engine to which a diagnostic device for a NOx reduction exhaust purification system (hereinafter also simply referred to as a purification system) according to the present invention is applied.
  • the engine 1 is configured as an in-line six-cylinder engine. Yes.
  • Each cylinder of the engine 1 is provided with a fuel injection valve 2.
  • Each fuel injection valve 2 is supplied with pressurized fuel from the common rail 3 and opens at a timing according to the operating state of the engine to inject fuel into each cylinder.
  • An intake manifold 4 is mounted on the intake side of the engine 1.
  • An intake passage 5 connected to the intake manifold 4 is provided with an air cleaner 6, a compressor 7 a of a turbocharger 7, and an intercooler 8 from the upstream side.
  • An exhaust manifold 9 is mounted on the exhaust side of the engine 1.
  • An exhaust passage 10 is connected to the exhaust manifold 9 via a turbine 7 b that is coaxially connected to the compressor 7 a in the turbocharger 7.
  • intake air is introduced into the intake passage 5 through the air cleaner 6.
  • the introduced intake air is pressurized by the compressor 7 a of the turbocharger 7, and then distributed to each cylinder via the intercooler 8 and the intake manifold 4.
  • the distributed intake air is introduced into the cylinder in the intake stroke of each cylinder.
  • fuel is injected from the fuel injection valve 2 at a predetermined timing, and the injected fuel is ignited and burned near the compression top dead center.
  • the exhaust gas generated by the combustion is driven to rotate through the exhaust manifold 9 and the turbine 7 b of the turbocharger 7, and then discharged to the outside through the exhaust passage 10.
  • the intake manifold 4 and the exhaust manifold 9 are connected by an exhaust gas recirculation EGR passage 12.
  • An EGR valve 13 and an EGR cooler 14 are interposed in the EGR passage 12. Depending on the opening degree of the EGR valve 13, a part of the exhaust gas in the exhaust manifold 9 is circulated to the intake manifold 4 as EGR gas.
  • the recirculated EGR gas has an effect of reducing the NOx generation amount in each cylinder by suppressing the combustion temperature in each cylinder.
  • the exhaust passage 10 is provided with an exhaust purification device.
  • a pre-stage oxidation catalyst 17 and a DPF (diesel particulate filter) 18 are accommodated in the upstream casing 16 of the exhaust purification device from the upstream side.
  • An SCR catalyst (ammonia selective reduction type NOx catalyst) 20 and a post-stage oxidation catalyst 21 are accommodated in the downstream casing 19 of the exhaust purification device from the upstream side.
  • the upstream casing 16 and the downstream casing 19 are connected via a mixing passage 22, and an injection nozzle 23 (reducing agent supply means) for injecting urea water is disposed in the mixing passage 22.
  • the tip of the injection nozzle 23 is positioned at the radial center in the mixing passage 22, and the base end of the injection nozzle 23 is connected to an electromagnetic valve 23 a installed on the outer periphery of the mixing passage 22.
  • a predetermined pressure of urea water is supplied to the electromagnetic valve 23a from a urea tank (not shown).
  • the urea water supplied from the urea tank is sprayed radially from the tip of the spray nozzle 23 according to the opening and closing of the electromagnetic valve 23a.
  • an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) used for storing control programs and control maps, a central processing unit (CPU), a timer counter, etc. Control unit) 31 is installed.
  • a temperature sensor 32 for detecting the temperature Tex1 of the exhaust gas introduced into the SCR catalyst 20
  • a temperature sensor 37 for detecting the temperature Tex2 of the exhaust gas after passing through the post-stage oxidation catalyst 21 via the SCR catalyst 20
  • Sensors such as a NOx sensor 36 (NOx selection means) for detecting the amount of NOx contained in the exhaust gas after flowing through the post-stage oxidation catalyst 21 via the SCR catalyst 20 are connected.
  • an SCR failure lamp 33 that is installed in the driver's seat and displays a failure of the purification system
  • a DPF over-deposition lamp 34 that is also installed in the driver's seat and notifies the over-deposition of the DPF 18 (over-deposition notification).
  • Means devices such as a regeneration start switch 35 (function confirmation instruction means) which are also installed in the driver's seat and start manual regeneration of the DPF 18 are also connected.
  • devices such as the fuel injection valve 2, the EGR valve 13, and the electromagnetic valve 23a of the injection nozzle 23 are connected to the output side of the ECU 31.
  • the ECU 31 sets the fuel injection amount according to a map (not shown) from the engine rotation speed Ne and the accelerator operation amount ⁇ acc, and sets the fuel injection timing according to a map (not shown) from the engine rotation speed Ne and the fuel injection amount.
  • the ECU 31 operates the engine 1 by drivingly controlling the fuel injection valve 2 based on the fuel injection amount and the fuel injection timing.
  • the ECU 31 discriminates an EGR execution region and a non-execution region from the fuel injection amount Q and the engine rotational speed Ne according to a predetermined map.
  • the EGR valve 13 of the EGR valve 13 is determined based on the target EGR amount set from the map. Control the opening.
  • exhaust gas is recirculated to the intake side as EGR gas, thereby suppressing the combustion temperature in each cylinder and achieving a reduction in NOx generation.
  • the ECU 31 controls the drive of the electromagnetic valve 23 a to inject urea water from the injection nozzle 23 in order to supply ammonia to the SCR catalyst 20 and exert a NOx reduction action.
  • the target injection amount of urea water is determined based on the temperature Tcat of the SCR catalyst 20. Specifically, when the catalyst temperature Tcat is lower than the activation lower limit temperature Tlo, the target injection amount is set to 0 (injection stop), while when the catalyst temperature Tcat is equal to or higher than the activation lower limit temperature Tlo, the target injection amount is set to the increase side as the temperature increases. As a result, appropriate ammonia addition is realized.
  • the catalyst temperature Tcat is determined based on the exhaust temperature Tex1 which is the upstream temperature of the SCR catalyst 20 detected by the temperature sensor 32 and the exhaust temperature Tex2 which is the downstream temperature of the SCR catalyst 20 detected by the temperature sensor 37. It is sequentially calculated by the ECU 31 during the operation of 1.
  • the method for calculating the catalyst temperature Tcat is not limited to this.
  • the catalyst temperature Tcat may be estimated from the exhaust temperature Tex1.
  • exhaust gas discharged from the engine 1 is introduced into the upstream casing 11 through the exhaust manifold 9 and the exhaust passage 10.
  • PM partate matter contained in the exhaust gas
  • urea water is injected into the exhaust gas from the injection nozzle 23 in the mixing passage 22.
  • the injected urea water is hydrolyzed by exhaust heat and water vapor in the exhaust gas to generate ammonia.
  • the generated ammonia as a reducing agent, NOx in the exhaust gas is reduced to harmless N 2 is the purification of exhaust gas by removal of NOx are performed. At this time, surplus ammonia is oxidized to NO by the post-stage oxidation catalyst 21 and processed.
  • the PM collected by the DPF 18 is incinerated due to various factors and removed from the DPF 18, whereby the DPF 18 is regenerated.
  • NO 2 is generated from NO in the exhaust gas by the oxidation action on the pre-stage oxidation catalyst, and the NO 2 is oxidized on the DPF 18 so that PM continues. Incinerated (continuous regeneration).
  • regeneration is not acquired, there exists a possibility that PM trapped amount on DPF18 may exceed an upper limit and will fall into an overdeposition.
  • the ECU 31 calculates the pressure loss at the DPF 18 based on the detection values of the pressure sensors (not shown) provided on the upstream side and the downstream side of the DPF 18, and the pressure loss exceeds the determination value set near the PM collection limit.
  • PM is excessively accumulated, and PM is forcibly removed by incineration (forced regeneration). Forced regeneration is realized by increasing the temperature of the DPF 18 by post-injection after the main injection, etc., but it is possible to perform automatic regeneration performed while the vehicle is running and manual regeneration performed while the vehicle is stopped depending on the PM accumulation state on the DPF 18 It can be divided roughly.
  • Both automatic regeneration and manual regeneration are subdivided into a plurality of stages according to the temperature raising process of the DPF 18, and are composed of, for example, preliminary temperature raising control, ascending control, and descending control.
  • the preliminary temperature increase control is executed while suppressing the amount of fuel supplied by post injection mainly for the purpose of increasing the temperature of the pre-stage oxidation catalyst 17 (for example, 290 to 300 ° C.). Further, both the ascending control and the descending control are executed alternately after the fuel supply amount by the post injection is increased as compared with the preliminary temperature increase control and the preliminary temperature increase control is completed.
  • the ascending control and the descending control are intended to maintain the downstream DPF 18 at a temperature equal to or higher than the combustion temperature of PM (for example, 600 ° C.) by combustion of HC and CO supplied to the pre-stage oxidation catalyst 17.
  • automatic regeneration and manual regeneration are not limited to post-injection, and various methods can be used. For example, a method in which fuel is injected into the exhaust passage 10 from a fuel injection valve provided in the exhaust passage 10 and HC and CO supplied to the pre-stage oxidation catalyst 17 are combusted, and a method in which an exhaust throttle valve (not shown) is controlled to be closed. Alternatively, a combination of these methods may be employed. As described above, the emission of various harmful components such as NOx and PM contained in the exhaust gas of the engine 1 into the atmosphere is suppressed. As for NOx, the respective components of the purification system described below function in cooperation with each other, thereby achieving the desired NOx reduction performance.
  • an SCR catalyst 20 that directly reduces NOx and a urea injection system (such as an injection nozzle 23) for adding ammonia to the SCR catalyst 20 can be cited.
  • An EGR system (EGR passage 12, EGR valve 13, and EGR cooler 14) for suppressing NOx generation in the cylinders of the engine 1 is also one of the components of the purification system.
  • a map for deriving the fuel injection amount and fuel injection timing of the engine 1 is optimally set by calibration based on a preliminary bench test, and fuel injection control is executed based on these maps to perform in-cylinder operation. NOx and PM generation is suppressed as much as possible. Therefore, in that sense, the fuel injection control of the engine 1 can also be regarded as one of the components of the purification system. In other words, if any component of these purification systems breaks down and the function is impaired, the amount of NOx emission to the atmosphere increases.
  • the ECU 31 has a function of a failure diagnosis device (failure diagnosis means).
  • a failure diagnosis device for example, the technique described in Patent Document 1 can be used. That is, during the operation of the engine 1, the ECU 31 intentionally changes the urea injection amount from the injection nozzle 23 from the target injection amount every predetermined time, and determines the presence or absence of a failure based on the detected value of the NOx sensor 36 at this time. .
  • the ECU 31 makes a failure determination, it flashes the SCR failure lamp 33 at a predetermined cycle to notify the driver of the failure of the purification system. Upon receiving this notification, the driver brings the vehicle to a dealer or the like for repair. The dealer identifies the cause of the failure and performs repairs such as parts replacement.
  • the failure diagnosis device is not limited to the above example, and failure diagnosis may be performed using another method.
  • the increase factor of the NOx emission amount (the detected value of the NOx sensor 36 on the downstream side of the SCR catalyst 20) differs depending on the failure occurrence location of the purification system, and the repair contents differ accordingly. For example, when the SCR catalyst 20 is damaged or deteriorated, the NOx reduction performance of the SCR catalyst 20 is lowered from the expected value. For this reason, the amount of NOx in the exhaust gas on the downstream side of the catalyst, and hence the amount of NOx discharged into the atmosphere, increases. The repair in this case is dealt with by replacing the SCR catalyst 20 or the like. In addition, when the urea injection system fails due to clogging of the injection nozzle 23 or poor opening / closing of the electromagnetic valve 23a, the injection amount of urea water becomes inappropriate.
  • the EGR system breaks down due to clogging of the EGR passage 12 or the opening / closing failure of the EGR valve 13
  • the amount of NOx generated in the cylinder of the engine 1 increases.
  • the repair is dealt with by replacing a faulty part of the EGR system or cleaning the EGR passage 12.
  • the NOx generation amount in the specific cylinder increases as in the case of the EGR system.
  • the NOx emission amount to the atmosphere increases even if the SCR catalyst 20 is normal.
  • the repair in this case is dealt with by replacing or cleaning the failed fuel injection valve 2.
  • the repair according to the cause of the failure as described above is performed at the dealer, and after the repair is completed, the purification system is actually operated to confirm that the function is restored. After the function recovery of the purification system is confirmed by the confirmation work, it is determined that the repair is completed and the vehicle can be operated.
  • the vehicle is driven to operate the purification system and the SCR catalyst 20 is heated to at least the activation lower limit temperature Tlo. There is a need to. For this reason, there has been a problem that the confirmation work requires a great amount of time and effort, and that accurate determination is difficult due to fluctuations in the catalyst temperature Tcat according to the running state of the vehicle.
  • the function of the purification system is confirmed without running the vehicle by using the manual regeneration function of the DPF 18 provided in the ECU 31 to raise the temperature of the SCR catalyst 20 located on the exhaust downstream side. Yes. Below, the procedure of the said function confirmation process is explained in full detail.
  • the ECU 31 executes an SCR temperature increase / function confirmation routine shown in FIG. 2 at a predetermined control interval during operation of the engine 1.
  • the ECU 31 determines in step S2 whether or not the regeneration start switch 35 has been turned ON. When the determination is No (No), the routine is once terminated.
  • the regeneration start switch 35 is turned on in the following two situations. One is a case where the driver recognizes the excessive accumulation of the DPF 18 based on the lighting of the DPF excessive accumulation lamp 34. In this case, the regeneration start switch 35 is turned on to manually regenerate the DPF 18. The other is when the mechanic has repaired the purification system based on the lighting of the SCR failure lamp 33. In this case, the regeneration start switch 35 is turned on in order to confirm the function of the purification system.
  • the ECU 31 does not start manual regeneration even if the regeneration start switch 35 is normally turned ON.
  • manual regeneration is started even in the ON operation in such a situation.
  • step S4 is for determining in which case the ON operation of the regeneration start switch 35 is in the above case. If the determination in step S4 is Yes, that is, if the regeneration start switch 35 is turned on for the purpose of manual regeneration of the DPF 18, the ECU 31 proceeds to step S6 to execute manual regeneration of the DPF 18. When the manual regeneration is completed, the ECU 31 turns off the DPF over-deposition lamp 34 in step S8 and ends the routine.
  • the ECU 31 executes the preliminary temperature increase control as described above to raise the temperature of the preceding oxidation catalyst, and then alternately executes the increase control and the decrease control.
  • the DPF 18 is maintained above the combustion temperature of PM.
  • PM is forcibly removed from the DPF 18 by incineration, and the DPF 18 is regenerated.
  • step S4 determines whether or not the temperature Tcat of the SCR catalyst 20 has reached the temperature increase end temperature T0.
  • the temperature rise end temperature T0 is set to a value slightly higher than the activation lower limit temperature Tlo of the SCR catalyst 20.
  • the temperature drop of the SCR catalyst 20 when the manual regeneration is finished becomes slow due to the heat mass of the exhaust purification device.
  • the specific temperature rise end temperature T0 is such that the catalyst temperature Tcat does not fall below the lower limit activation temperature Tlo until a determination time TA (for example, about 5 to 10 min) for confirming the function of the purification system has elapsed. It is set to such a value.
  • the manual regeneration proceeds from the preliminary temperature increase control to the increase control and the decrease control as described above based on the temperature increase state (for example, DPF temperature) on the DPF 18 side. Therefore, there is no clear correlation between the progress of manual regeneration and the temperature Tcat of the SCR catalyst 20. For this reason, the timing at which the catalyst temperature Tcat reaches the temperature rise end temperature T0 differs depending on whether it is during the preliminary temperature rise control or after the transition to the rise control and the drop control. Manual regeneration is continued until Tcat reaches the temperature rise end temperature T0.
  • the ECU 31 when executing the processes of steps S6, 12 to 16 described above functions as manual regeneration means. The ECU 31 continues the manual regeneration while the determination in step S14 is No.
  • the ECU 31 stops the manual regeneration in step S16, and performs the function check of the purification system in subsequent steps S18 to S22. Specifically, the ECU 31 puts the entire purification system into a predetermined operating state such as the operating state of the engine 1 and the operating states of the EGR system and the urea injection system in step S18. In this state, the ECU 31 determines whether or not the determination time TA has elapsed in step S20, and determines whether or not the detected value of the NOx sensor 36 has reached a normal level in subsequent step S22.
  • a predetermined operating state such as the operating state of the engine 1 and the operating states of the EGR system and the urea injection system
  • the ECU 31 makes an OK determination if the detected value of the NOx sensor 36 reaches a normal level before the determination time TA elapses. In this case, the ECU 31 ends the routine after turning off the SCR failure lamp 33 and informing the completion of repair in step S24. Further, the ECU 31 makes an NG determination when the determination time TA elapses without the detected value of the NOx sensor 36 becoming a normal level. In this case, the ECU 31 terminates the routine after notifying that the repair is not completed by blinking the SCR failure lamp 33 again in step S26. Therefore, when the repair of the purification system is not completed, the mechanic recognizes the situation based on the reflashing of the SCR failure lamp 33, repairs another part, and turns on the regeneration start switch 35.
  • the ECU 31 executes the processing after step S2 in the same manner as described above, and the function confirmation of the purification system is performed again.
  • the ECU 31 when executing the processes of steps S2, 4, 18 to 26 described above functions as function confirmation means.
  • the catalyst temperature Tcat gradually decreases, and the SCR catalyst 20 is maintained at the activation lower limit temperature Tlo or higher until the determination time TA elapses, and the function confirmation based on the detected value of the NOx sensor 36 is performed. It becomes possible.
  • the SCR failure lamp 33 is turned off and the repair is completed. Further, as indicated by a broken line in the drawing, when the detection time TA elapses without the detected value of the NOx sensor 36 being at a normal level and the ECU 31 makes an NG determination, the SCR failure lamp 33 blinks again. In this case, when the regeneration start switch 35 is turned on after the repair by the mechanic, the ECU 31 starts manual regeneration.
  • the ECU 31 Due to the start of manual regeneration, the once-decreased catalyst temperature Tcat rises again and reaches the temperature rise end temperature T0, and the ECU 31 confirms the function of the purification system. Such repair, manual regeneration, and function confirmation are repeated, and finally, by appropriate repair, the ECU 31 makes an OK determination in the function confirmation and the repair is completed.
  • the diagnostic apparatus for the NOx reduction exhaust purification system of this embodiment when the regeneration start switch 35 is turned on after the purification system is repaired based on the failure diagnosis, the DPF over-deposition lamp 34 is turned off. Thus, manual regeneration is executed even when manual regeneration is not required to prevent excessive accumulation of the DPF 18. Then, when the downstream SCR catalyst 20 is heated to the temperature increase end temperature T0 as the DPF 18 is heated by manual regeneration, the ECU 31 determines the recovery of the function of the purification system based on the detected value of the NOx sensor 36. .
  • the temperature of the SCR catalyst 20 is raised by using manual regeneration of the DPF 18, it is possible to prevent labor and time consumption due to vehicle traveling for temperature rise and to easily and quickly function the purification system. Confirmation can be performed. Further, since the catalyst temperature Tcat is less fluctuated in the catalyst temperature increase due to manual regeneration than in the catalyst temperature increase due to vehicle travel, it is possible to determine with high accuracy whether or not the function has been recovered. In addition, since the function check after the purification system is repaired is instructed by using the existing DPF regeneration start switch 35 without adding equipment, it is possible to prevent an adverse effect of cost increase.
  • the ECU 31 terminates the manual regeneration when the temperature Tcat of the SCR catalyst 20 reaches the temperature rise end temperature T0 slightly higher than the activation lower limit temperature Tlo, the execution time of the manual regeneration may be kept to the minimum necessary. it can. As a result, fuel consumption can be reduced and the adverse effects of fuel consumption deterioration can be prevented. Further, since the ECU 31 starts the function check of the purification system after the end of the manual regeneration as described above, the function check is performed under the catalyst temperature Tcat that gradually decreases as a result. For example, the catalyst temperature Tcat increases in the manual regeneration preliminary temperature increase control, and the catalyst temperature Tcat repeatedly increases and decreases in the increase control and the decrease control. However, after the manual regeneration ends, the catalyst temperature Tcat becomes more stable than in these situations, so that the function confirmation determination accuracy can be further improved.
  • the ECU 31 makes an NG determination in steps S20 and S22, the mechanic investigates the cause of the failure again at his own judgment, Carry out repairs such as parts replacement. For example, if the presence or absence of a failure cannot be determined visually, the mechanic changes the operating state of each component of the purification system described above, and determines whether the component is a cause of failure or not by the detected value of the NOx sensor 36. Judgment based on changes. The change of the operation state of the purification system at this time is performed, for example, in the direction of reducing the NOx emission amount.
  • the SCR catalyst 20 in the downstream casing 19 is replaced (resulting in repair).
  • the urea injection amount is corrected to increase to, for example, 1.5 times the normal value.
  • the opening degree of the EGR valve 13 is controlled to 100% or the EGR valve 13 is fully opened manually.
  • the fuel injection amount is corrected to increase to, for example, 1.5 times the normal value.
  • the mechanic operates the purification system in these states, and when the amount of NOx detected by the NOx sensor 36 has decreased to a normal level, the mechanic determines that the configuration that has changed the operating state is the cause of the failure. Conversely, when the NOx amount does not decrease to the normal level, the mechanic determines that the configuration is not the cause of failure (other configurations are the cause of failure).
  • the inspection method for investigating the cause of the failure is not limited to this, and for example, each component of the purification system may be sequentially stopped. That is, the SCR catalyst 20 in the downstream casing 19 is pulled out with respect to the damage or deterioration of the SCR catalyst 20.
  • the urea injection amount is set to 0 for a failure of the urea injection system.
  • the opening degree of the EGR valve 13 is controlled to 0%, or the EGR valve 13 is manually closed.
  • the fuel injection amount for each cylinder is set to zero. The mechanic operates the purification system in these states to determine the amount of NOx detected by the NOx sensor 36.
  • the amount of NOx detected by the NOx sensor 36 increases by a predetermined value corresponding to the contribution of NOx reduction to the component.
  • the increase in the amount of NOx after the deactivation is smaller than the predetermined value (increase 0 for a complete failure), so the mechanic is based on the amount of NOx. It can be determined whether or not each component causes a failure.
  • the mechanic roughly identifies which component of the purification system has the cause of failure by the above-described method, and then finds a specific failure point in the component and performs repair.
  • a component to be considered as a cause of the failure may leak or an unnecessary component may be inspected. For this reason, it may not be possible to determine the cause of the failure, or even if it can be determined, extra labor and time may be required. Therefore, a series of processing programs for investigating the cause of such a failure is stored in the ECU 31, and when the initial repair is inappropriate, each component of the purification system is automatically and sequentially inspected according to the program. It is possible to identify the cause of failure. In addition to such a function confirmation function after repair, an example in which the ECU 31 executes a failure cause identification process when the initial repair is inappropriate will be described below as a second embodiment.
  • the inspection is not only performed by control of the ECU 31 such as correction of increase in the urea injection amount, but also by a mechanic such as replacement of the SCR catalyst 20.
  • Some require manual preparation. Since the preparation work by such a mechanic needs to be performed while the vehicle is stopped, it cannot be realized by the conventional confirmation work in which the temperature of the SCR catalyst 20 is increased by traveling of the vehicle, but by manual regeneration when the vehicle is stopped. This is only possible with the present invention in which the temperature of the catalyst is increased.
  • a MUT 41 can be connected to the ECU 31.
  • the MUT 41 is used when a failure diagnosis result by the self-diagnosis function of the ECU 31 is read out. In the present embodiment, this MUT 41 is used to determine the recovery of the function of the purification system after repair and investigate the cause of failure.
  • the ECU 31 operates in response to an input operation to the input unit of the MUT 41 to execute a function confirmation mode and a failure investigation mode, which will be described later, while instructions and instructions for the mechanic in each mode are displayed on the display unit of the MUT 41. Is done.
  • the ECU 31 executes the SCR temperature increase / function confirmation routine shown in FIG. 4 at a predetermined control interval while the engine 1 is operating. First, the ECU 31 determines whether or not a function confirmation mode start command is input from the MUT 41 in step S32. When the repair of the purification system is completed based on the flashing of the SCR failure lamp 33, the mechanic connects the MUT 41 to the ECU 31 of the vehicle and inputs the start of the function confirmation mode to confirm the recovery of the function of the purification system. Based on the input, the MUT 41 outputs a function confirmation mode start command to the ECU 31, and in response to this, the ECU 31 makes a “Yes” determination in step S32 and proceeds to step S34.
  • step S34 the ECU 31 displays on the display unit of the MUT 41 that the function confirmation mode is being executed.
  • the overall function confirmation procedure is the same as the processing in steps S12 to S22 in the first embodiment. That is, the ECU 31 starts manual regeneration in step S36, and then stops manual regeneration in step S40 when the catalyst temperature Tcat reaches the temperature rise end temperature T0 in step S38.
  • the ECU 31 when executing the processes of steps S36 to S40 described above functions as manual regeneration means. Further, the ECU 31 brings the entire purification system into a predetermined operating state in step S42. Thereafter, the ECU 31 determines in step S44 whether or not the determination time TA has elapsed, and in subsequent step S46 determines whether or not the detected value of the NOx sensor 36 has reached a normal level.
  • step S46 If the ECU 31 makes a determination of Yes in step S46, the process proceeds to step S48, OK is displayed on the display unit of the MUT 41, and the routine ends after the display of the function confirmation mode is stopped in step S50. If the ECU 31 makes a determination of Yes in step S44, the process proceeds to step S52, NG is displayed on the display unit of the MUT 41, and after executing the failure investigation mode in step S54, the routine is terminated.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a failure investigation routine executed by the ECU 31 in the failure investigation mode. The ECU 31 executes the process of step S54 according to the routine. First, the ECU 31 displays in step S62 that the failure investigation mode is being executed on the display unit of the MUT 41, and sequentially checks whether or not each component of the purification system is the cause of the failure by the processing after step S64. To go.
  • step S ⁇ b> 64 the ECU 31 displays the inspection object and the inspection content on the display unit of the MUT 41, and displays an inspection preparation instruction as necessary.
  • the inspection target is a component of the purification system that is inspected in the current control cycle of the ECU 31.
  • the inspection contents are specific changes in the operating state (including operation stoppage) performed on the constituent elements by the various methods described above.
  • There are two types of inspections that can be dealt with only by the control of the ECU 31 such as correction of increase in urea injection amount, and those that require preparation by a mechanic such as replacement of the SCR catalyst 20. In the latter case, the ECU 31 displays the preparatory work to be performed by the mechanic on the display unit of the MUT 41 as an inspection preparation instruction.
  • the urea injection system when inspecting a urea injection system, the urea injection system is displayed as an inspection target, and a 1.5-fold increase correction of the urea injection amount is displayed as the inspection content.
  • the SCR catalyst 20 is inspected, the SCR catalyst 20 is displayed as an inspection target, and the replacement of the SCR catalyst 20 is displayed as the inspection content.
  • an instruction to replace the SCR catalyst 20 with a new one is displayed as an inspection preparation instruction.
  • step S66 the ECU 31 determines whether or not the current inspection requires preparation by a mechanic. If the determination is No, the process proceeds to step S70. If the determination in step S66 is Yes, the ECU 31 proceeds to step S68 and waits until preparation completion is input from the MUT 41. The mechanic prepares for inspection according to the preparation instruction displayed on the MUT 41, and then inputs preparation completion to the MUT 41. When the determination in step S68 is Yes in response to the input, the ECU 31 proceeds to step S70. In step S70 and subsequent steps, the ECU 31 performs an inspection after raising the temperature of the SCR catalyst 20 by manual regeneration, and determines whether or not a component of the purification system to be inspected is a cause of failure.
  • the basic processing contents are the same as those in steps S40 to S46, but are slightly different due to the difference in purpose between function confirmation and failure investigation.
  • the ECU 31 starts manual regeneration in step S70, and then stops manual regeneration in step S74 when it is determined in step S72 that the catalyst temperature Tcat has reached the temperature rise end temperature T0.
  • the ECU 31 puts the entire purification system in a predetermined operating state in step S76, but among the components of the purification system, the component to be inspected displayed in step S64 executes control based on the inspection content. For example, when the method of changing the operating state of the component to be inspected in the NOx reduction direction is adopted as the inspection method, the ECU 31 corrects the urea injection amount by 1.5 times in the inspection of the urea injection system, In the inspection of the SCR catalyst 20, since the SCR catalyst 20 has already been replaced, there is no change in control.
  • the ECU 31 sets the urea injection amount to 0 in the inspection of the urea injection system, and already in the inspection of the SCR catalyst 20. The control is not changed because is removed.
  • step S80 determines whether or not the determination time TA has elapsed in step S78, and determines the detection value of the NOx sensor 36 in subsequent step S80.
  • the processing content of step S80 also differs depending on the inspection method.
  • the ECU 31 determines whether or not the detected value of the NOx sensor 36 has reached a normal level in step S80. If the determination in step S80 is Yes, the component whose operating state has been changed is the cause of failure, and if the determination is No, it can be determined that the component is not the cause of failure.
  • the ECU 31 increases the NOx increase amount before and after the operation stop in step S80 (for example, from the current NOx amount to step S52 in the function confirmation mode). It is determined whether or not (a value obtained by subtracting the NOx amount immediately before the NG determination is made) is less than a predetermined determination value. If the determination in step S80 is Yes, the component whose operating state has been changed is the cause of failure, and if the determination is No, it can be determined that the component is not the cause of failure.
  • step S64 the ECU 31 sets the next component of the purification system as an inspection target, and executes the processes from steps S64 to S80 as described above.
  • the inspection order of each component of the purification system is determined in advance from the viewpoint of reducing the number of inspections and labor as much as possible. For example, the inspection order of each component is set so that the inspection target is selected in order from the component having the highest failure rate, or from the component that does not require or is easy to prepare for inspection.
  • the ECU 31 makes a Yes determination in step S80 before the determination time TA has elapsed in step S78. At this time, the ECU 31 shifts the processing from step S80 to step S84, displays OK on the display unit of the MUT 41, and stops displaying the failure investigation mode in the subsequent step S86.
  • the OK display in step S84 means that the component causing the failure can be specified, unlike step S48 which means that repair is completed.
  • the ECU 31 displays a repair instruction for the identified component causing the failure on the MUT 41, and thereafter ends the routine.
  • the ECU 31 displays a list of locations where there is a possibility of failure in the system.
  • the SCR catalyst 20 is specified as the cause of failure by the method of stopping the operation state
  • the ECU 31 displays a repair instruction for mounting a new SCR catalyst 20 instead of the removed SCR catalyst 20.
  • the SCR catalyst 20 is specified as the cause of failure by the method of changing the operating state in the NOx reduction direction
  • the ECU 31 does not display a repair instruction because the SCR catalyst 20 has already been replaced.
  • the mechanic performs the repair with reference to such a repair instruction, and inputs the start of the function confirmation mode to the MUT 41 after the repair is completed. Therefore, the ECU 31 starts the function confirmation mode again, and determines whether or not the function of the purification system (more specifically, the function of the configuration identified and repaired as the cause of failure in the failure investigation mode) is restored. Note that when the ECU 31 makes an OK determination in the failure investigation mode by replacing the SCR catalyst 20 as described above, the function confirmation has already been substantially completed, so the subsequent execution of the function confirmation mode is omitted. May be. Thereafter, the same procedure as described above is repeated, and if the result of the function confirmation mode is OK, the repair is completed. On the other hand, if the result of the function confirmation mode is NG, the ECU 31 identifies a new component as a cause of failure in the failure investigation mode, and performs function confirmation in the function confirmation mode after completion of repair by the mechanic.
  • the procedure of the function confirmation mode and the failure investigation mode executed by the ECU 31 after the purification system is repaired will be described with reference to the time chart of FIG.
  • the ECU 31 starts the function confirmation mode.
  • the ECU 31 raises the temperature of the SCR catalyst 20 by manual regeneration of the DPF 18, and stops manual regeneration when the catalyst temperature Tcat reaches the temperature rise end temperature T0.
  • the ECU 31 determines whether or not the function has been recovered based on the NOx emission amount.
  • the ECU 31 makes an OK determination based on the detected value of the NOx sensor 36 before the determination time TA elapses, the repair is completed by displaying OK on the MUT 41, and the catalyst temperature Tcat gradually decreases as indicated by a broken line. Further, when the determination time TA elapses without the detection value of the NOx sensor 36 becoming a normal level and the ECU 31 makes an NG determination, the ECU 31 displays the failure investigation mode after displaying NG on the MUT 41.
  • FIG. 6 shows a procedure when a component requiring inspection preparation is selected as an inspection target at the beginning of transition to the failure investigation mode, and a mechanic performs inspection preparation according to a preparation instruction.
  • the ECU 31 starts manual regeneration, and the catalyst temperature Tcat once lowered as shown by the solid line rises again and reaches the temperature rise end temperature T0.
  • the ECU 31 determines whether the component is a cause of failure based on the NOx emission amount.
  • FIG. 6 shows a procedure when the ECU 31 makes an NG determination because the component to be inspected is not the cause of the failure, and the component of the purification system that does not require preparation is selected as the next inspection target. .
  • the manual regeneration is started immediately after the inspection object and the inspection content are displayed on the MUT 41.
  • the ECU 31 changes the operating state of the component to be inspected and makes a determination based on the NOx emission amount.
  • FIG. 6 shows a procedure when the ECU 31 makes an OK determination (identifies the cause of failure) at this time. In this case, the ECU 31 displays a repair instruction for the identified component causing the failure on the MUT 41, and ends the failure investigation mode.
  • the ECU 31 When the repair with reference to the repair instruction is completed by the mechanic, the ECU 31 starts the function confirmation mode again based on the input to the MUT 41.
  • the function confirmation mode after the temperature of the SCR catalyst 20 is raised by manual regeneration, the ECU 31 determines the recovery of the function of the purification system based on the NOx emission amount.
  • FIG. 6 shows a procedure when the ECU 31 makes an OK determination (repair completion) at this time, and the ECU 31 displays OK on the MUT 41 to complete the repair.
  • the ECU 31 when the ECU 31 makes an NG determination in the function confirmation mode after repairing the purification system, the component of the purification system that causes the failure is specified by the failure investigation mode. After the repair with reference to the repair instruction for the component, the ECU 31 executes the function confirmation mode again and determines the function recovery. Each time an NG judgment is made without recovering the function, a new failure cause is identified by the failure investigation mode, so even if multiple components are causing the failure, appropriate repairs are made individually. Is done. Eventually, the ECU 31 makes an OK determination in the function confirmation mode, and the repair is completed.
  • the manual regeneration of the DPF 18 is used for increasing the temperature of the SCR catalyst 20 in the function confirmation mode and the failure investigation mode. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to prevent labor and time consumption due to vehicle travel for increasing the temperature of the SCR catalyst 20, and to confirm the function of the purification system easily and in a short time. Further, the function confirmation mode and the failure investigation mode are executed under the manual regeneration conditions in which the variation in the catalyst temperature Tcat is small. For this reason, it is possible to determine whether or not the purification system has recovered its function and to identify the cause component of the failure with high accuracy.
  • the ECU 31 when it is determined that the function of the purification system has not been recovered in the function confirmation mode, the ECU 31 changes the operating state of each component of the purification system in the failure investigation mode and sequentially inspects, A preparation instruction for the mechanic is displayed on the MUT 41 as necessary.
  • ECU31 specifies the component of the purification
  • the ECU 31 automatically inspects each component in the failure investigation mode, so that even a mechanic who is not skilled can easily identify the cause of the failure. .
  • preparation by the mechanic is required to change the operating state, the ECU 31 displays a preparation instruction on the MUT 41, so that unnecessary labor of the mechanic due to inappropriate preparation can be reduced.
  • the NOx reduction exhaust gas purification system diagnostic apparatus of the present embodiment can identify the cause of the failure easily and in a short time even when the function is not recovered after the purification system is repaired. It is possible to greatly reduce the labor and time required for the entire repair of the purification system.
  • the MUT 41 conventionally used for failure diagnosis is used as an input device or a display device, it is possible to prevent an adverse effect of cost increase due to the addition of equipment.
  • the exhaust purification device is configured by disposing the front-stage oxidation catalyst 17, the DPF 18, the injection nozzle 23, the SCR catalyst 20, and the rear-stage oxidation catalyst 21 from the exhaust upstream side of the engine 1.
  • the configuration is not limited to this.
  • the front-stage oxidation catalyst 17 and the rear-stage oxidation catalyst 21 may be omitted, and the DPF 18 may be given an oxidation function. Even in this case, the same effect as each embodiment can be obtained.
  • the type of the engine 1 and the entire configuration of the exhaust purification system for reducing NOx are not limited to the above embodiment, and can be arbitrarily changed.
  • a program for executing the function confirmation mode and the failure investigation mode is stored on the ECU 31 side.
  • these programs may be stored on the MUT 41 side.
  • the program may be read and executed on the ECU 31 side together with the connection of the MUT 41.
  • the ECU 31 after the initial repair, the ECU 31 performs the function confirmation of the purification system in the function confirmation mode, and starts the failure investigation mode when it is determined that the function is not recovered.
  • the diagnostic processing procedure is not limited to this.
  • the ECU 31 may execute the failure investigation mode before the initial repair. Specifically, the ECU 31 may start the failure investigation mode according to the routine of FIG.
  • the ECU 31 identifies the component of the purification system that is the cause of the failure in the failure investigation mode, and after performing the initial repair based on the repair instruction displayed on the MUT 41, confirms the function according to the routine of FIG. The mode may be started. In this case, since the component of the cause of failure specified by the failure investigation mode can be repaired from the beginning, it is possible to further reduce labor and time required for repairing the purification system.

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Abstract

　ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置は、ＤＰＦ過堆積ランプ３４が点灯していない状態でＤＰＦ再生開始スイッチ３５が操作されたとき（Ｓ２，４）、故障診断に基づきＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理が完了して機能確認が要求されているとの判定に基づき、ＤＰＦ１８の手動再生を開始する（Ｓ１２）。手動再生によりＤＰＦ１８の下流側に位置するＳＣＲ触媒２０も昇温され、診断装置は、ＳＣＲ触媒２０の下流側のＮＯｘセンサ３６の検出値に基づきＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能回復を確認する（Ｓ１８～２２）。

Description

ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置
　本発明はＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置に係り、詳しくは故障診断に基づき修理されたＮＯｘ低減用排気浄化システムが、正常に機能するか否かを確認する診断装置に関する。
　近年、エンジンの排気通路に、排気中のＮＯｘを除去するためのＮＯｘ触媒を配した排気浄化システムが実用化されている。例えばディーゼルエンジンでは、リーン空燃比の下で燃焼が実施されるため、排気中の酸素（Ｏ２）量が多い。このため、ガソリンエンジンで実用化されている三元触媒は適正に機能せず、種々のディーゼルエンジン用ＮＯｘ触媒が開発されている。その一つとして、最近では、定地式ディーゼルエンジンで実用化されている、還元剤としてアンモニアを添加する構成のアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒と称する）を用いたＮＯｘ低減用排気浄化システム（以下、単に浄化システムとも称する）が車両用として開発されつつある。この種のＳＣＲ触媒では、還元剤として添加されたアンモニア（ＮＨ３）によってＮＯｘが窒素（Ｎ２）及びＨ２Ｏに還元されるように反応が進行する。
　この種の浄化システムは、稼働中に種々の要因により故障を生じる場合がある。故障状態での稼働の継続は大気中へのＮＯｘ排出につながることから、その対策として故障診断装置の装備が法規により義務づけられている。故障診断装置の一例としては、特許文献１に記載されたものを挙げることができる。
　この故障診断装置では、ＳＣＲ触媒へのアンモニア添加量を変化させて、ＳＣＲ触媒の下流側に配設したＮＯｘセンサの検出値に基づき故障の有無を判定している。このような故障診断装置は、エンジンが運転状態にあって浄化システムが稼働している間は常に作動して故障を監視する。故障診断装置は、浄化システムの故障を判定すると、運転席に設けたＳＣＲ故障ランプを点灯させて運転者に故障を報知することで、車両の販売修理を取り扱うディーラーなどでの浄化システムの修理を促す。
　また、ディーラーなどでの不完全な修理への対策として、修理完了後に実際に浄化システムを作動させて機能が回復していることを確認する作業が実施される。周知のように、ＳＣＲ触媒が良好なＮＯｘ低減性能を発揮するのは活性温度域に限られ、触媒温度が活性温度域の下限値（活性下限温度）を下回ると、たとえアンモニアを添加してもＳＣＲ触媒は十分なＮＯｘ低減性能を発揮しない。このため、修理後の確認作業は、実際に車両を走行させてＳＣＲ触媒を活性温度域まで昇温させた上で実施される。
特開２０１０－２４８９６３号公報
　ＳＣＲ触媒の活性下限温度は、１８０℃前後の高温である。このため、少なくとも活性下限温度までＳＣＲ触媒を昇温するには、例えば１００ｋｍ／ｈで３０分程度は車両の走行を継続する必要があり、多大な手間と時間を要するという問題があった。加えて、活性温度域内においてもＳＣＲ触媒のＮＯｘ低減性能は触媒温度に依存し、触媒温度と共に変動する。そして、触媒温度はエンジンの排気温度、ひいては車両の走行状態に応じて変動することから、走行状態の影響を受けて確認作業中にＮＯｘ低減性能も変動する。この結果、ＳＣＲ触媒の機能が回復したか否かを判定する精度が低下するという問題もある。
　付言すると、このような浄化システムの機能回復の確認作業に特許文献１の故障診断装置を利用することも可能ではある。しかしながら、特許文献１の故障診断装置が、触媒昇温のための車両走行に起因する上記問題を解決できないことは明らかである。
　本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、故障診断に基づき修理されたＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能確認を、簡単且つ短時間で精度良く実施することができるＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係るＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置は、エンジンの排気通路に配設されて還元剤の添加により排ガス中のＮＯｘを選択的に浄化するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒、及び該アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に上記還元剤を供給する還元剤供給手段を少なくとも具備するＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置であって、上記排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側に配設されて排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、上記フィルタへのパティキュレートの過堆積を報知する過堆積報知手段と、上記過堆積報知手段による報知に応じて再生開始スイッチが操作されたときに、車両停車状態で上記フィルタを昇温し、捕集されたパティキュレートを強制的に焼却除去する手動再生を実行する手動再生手段と、上記排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の下流側に配設されたＮＯｘ検出手段と、故障診断手段の故障判定に基づく上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後に、上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能が回復したか否かの判定を指示する機能確認指示手段が操作されたとき、上記過堆積報知手段による報知がないときでも上記手動再生手段に手動再生を実行させ、該手動再生による上記フィルタの昇温に伴って下流側の上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒が少なくとも活性下限温度まで昇温されたときに、上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づき上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能回復を判定する機能確認手段とを備える。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、上記機能確認手段は、上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が上記活性下限温度近傍に設定された昇温終了温度に達したときに、上記手動再生手段に手動再生を終了させてもよい。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、上記機能確認指示手段は上記再生開始スイッチとしてもよい。この場合、上記機能確認手段は、上記再生開始スイッチが操作されたとき、上記過堆積報知手段による報知がないときに限り、上記手動再生に続いて上記機能回復の判定を実行してもよい。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、上記機能確認指示手段は、上記機能確認手段に接続可能な診断ツールであってもよい。この場合、上記機能確認手段は、上記診断ツールにより機能確認モードの開始が入力されたとき、該機能確認モードとして上記手動再生に続いて上記機能回復の判定を実行してもよい。
　更に、上記機能確認手段は、上記機能確認モードに加えて、上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの各構成要素の作動状態を順次変更すると共に、作動状態の変更のために手作業の準備を要するときには上記診断ツールに準備内容を表示指示し、該作動状態を変更した構成要素が上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの故障原因であるか否かを上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づき順次判定する故障究明モードを実行可能であってもよい。この場合、上記機能確認手段は、上記機能確認モードで上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能が回復していないと判定した後のタイミング、または上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理前のタイミングで上記故障究明モードを開始して、上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの各構成要素の故障を逐次判定し、特定した故障原因の構成要素の修理指示を上記診断ツールに表示する。
　以上説明したように、本発明のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置によれば、故障診断に基づくＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後に機能回復の判定を指示する機能確認指示手段が操作されたとき、過堆積報知手段による報知がなくフィルタの過堆積防止のために手動再生を要しないときであっても、機能確認手段が手動再生手段に手動再生を実行させる。この手動再生によるフィルタの昇温に伴って下流側のアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒が少なくとも活性下限温度まで昇温したときに、ＮＯｘ検出手段の検出値に基づき、機能確認手段がＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能回復を判定する。
　このように、機能確認手段が手動再生を利用してアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒を昇温することから、昇温のための車両走行による手間や時間の消費を防止して、簡単且つ短時間でＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能確認を実施できる。しかも、車両走行による触媒昇温に比較して手動再生による触媒昇温では触媒温度の変動が少ないので、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の機能が回復したか否かを高い精度で判定することができる。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が活性下限温度近傍の昇温終了温度に達すると、機能確認手段は手動再生を終了してもよい。手動再生の終了後のアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の温度低下は、ヒートマスに起因して緩慢なものとなるため、触媒温度が活性下限温度を下回るまでにＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能確認が完了する。従って、アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が活性下限温度近傍の昇温終了温度に達したときに機能確認手段が手動再生を終了すれば、手動再生の実行時間が必要最小限に留まり、燃料消費量が節減されて、燃費悪化の弊害を未然に防止することができる。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、機能確認手段は、機能確認指示手段としての再生開始スイッチが操作されると、過堆積報知手段による報知がないときに、手動再生に続いて機能回復の判定を実行してもよい。この場合、フィルタが過堆積していないので、再生開始スイッチの操作は、ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後の機能確認を指示するものとなる。このように、機能確認指示手段として既存の再生開始スイッチを利用することから、装備を追加せずにＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後の機能確認を指示でき、製造コストを低減することができる。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、機能確認手段は、診断ツールにより機能確認モードの開始が入力されたときに、手動再生に続いて機能回復の判定を実行してもよい。この場合、車両側の装備を追加せずに、機能確認手段に診断ツールを接続するだけでＮＯｘ低減用排気浄化装置の修理後の機能確認を指示でき、製造コストを低減することができる。
　上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置において、機能確認手段は、機能確認モードでＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能が回復していないと判定した後のタイミング、またはＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理前のタイミングで故障究明モードを開始してもよい。この場合、機能確認手段は、故障究明モードによりＮＯｘ低減用排気浄化システムの各構成要素の作動状態を変更して順次検査すると共に、必要に応じてメカニックに対する準備指示を診断ツールに表示し、これにより特定した故障原因の構成要素の修理指示を診断ツールに表示する。
　従って、当初の修理によりＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能が回復していないと機能確認手段が判定したときには、その後に機能確認手段が故障究明モードを実行し、故障原因となっているＮＯｘ低減用排気浄化システムの構成要素が特定されて診断ツールに表示される。この場合、診断ツールの表示に基づき、ＮＯｘ低減用排気浄化システムが再び修理され、修理後に再度機能確認モードが実行される。或いは、当初の修理前に故障究明モードが実行されて故障原因のＮＯｘ低減用排気浄化システムの構成要素が特定される。この場合も、診断ツールに表示された修理指示に基づきＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理が実施された後に、機能確認モードが実行される。
　何れの場合でも、故障究明モードによりＮＯｘ低減用排気浄化システムの各構成要素を機能確認手段が自動的に順次検査することから、習熟しないメカニックでも容易に故障原因を特定できる。しかも、作動状態の変更にメカニックによる準備を要するときには、機能確認手段が診断ツールに準備指示を表示するため、不適切な準備によるメカニックの無駄な労力を軽減することができる。
本発明に係るＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置が適用されたディーゼルエンジンを示す全体構成図である。 第１実施形態において、ＥＣＵが実行するＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンを示すフローチャートである。 第１実施形態において、ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後に、ＥＣＵが実行する機能確認の手順を示すタイムチャートである。 第２実施形態において、ＥＣＵが実行するＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンを示すフローチャートである。 第２実施形態において、ＥＣＵが実行する故障究明ルーチンを示すフローチャートである。 第２実施形態において、ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後に、ＥＣＵが実行する機能確認及び故障究明の手順を示すタイムチャートである。
［第１実施形態］
　以下、本発明を具体化したＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置の第１実施形態を説明する。
　図１は本発明に係るＮＯｘ低減用排気浄化システム（以下、単に浄化システムとも称する）の診断装置が適用されたディーゼルエンジンを示す全体構成図であり、エンジン１は直列６気筒機関として構成されている。エンジン１の各気筒には燃料噴射弁２が設けられている。各燃料噴射弁２は、コモンレール３から加圧燃料を供給され、機関の運転状態に応じたタイミングで開弁して各気筒内に燃料を噴射する。
　エンジン１の吸気側には吸気マニホールド４が装着されている。吸気マニホールド４に接続された吸気通路５には、上流側よりエアクリーナ６、ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａ、インタクーラ８が設けられている。また、エンジン１の排気側には排気マニホールド９が装着されている。排気マニホールド９には、ターボチャージャ７においてコンプレッサ７ａと同軸上に連結されているタービン７ｂを介して排気通路１０が接続されている。
　エンジン１の運転中には、吸気がエアクリーナ６を経て吸気通路５内に導入される。導入された吸気は、ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａにより加圧された後に、インタクーラ８、吸気マニホールド４を経て各気筒に分配される。分配された吸気は、各気筒の吸気行程で気筒内に導入される。各気筒内では、所定のタイミングで燃料噴射弁２から燃料が噴射され、噴射された燃料が圧縮上死点近傍で着火し燃焼する。燃焼により生成される排ガスは、排気マニホールド９を経てターボチャージャ７のタービン７ｂを回転駆動した後に、排気通路１０を経て外部に排出される。
　吸気マニホールド４と排気マニホールド９とは、排ガス環流用のＥＧＲ通路１２により接続されている。ＥＧＲ通路１２には、ＥＧＲ弁１３及びＥＧＲクーラ１４が介装されている。ＥＧＲ弁１３の開度に応じて排気マニホールド９内の排ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気マニホールド４に環流される。環流されたＥＧＲガスは、各気筒内の燃焼温度を抑制することにより、各気筒内でのＮＯｘ生成量を低減する作用を奏する。
　上記排気通路１０には排気浄化装置が設けられている。排気浄化装置の上流側ケーシング１６内には、上流側より前段酸化触媒１７及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１８が収容されている。排気浄化装置の下流側ケーシング１９内には、上流側よりＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒）２０及び後段酸化触媒２１が収容されている。
　上流側ケーシング１６と下流側ケーシング１９とはミキシング通路２２を介して接続され、ミキシング通路２２内には尿素水噴射用の噴射ノズル２３（還元剤供給手段）が配設されている。噴射ノズル２３の先端はミキシング通路２２内の径方向中心に位置し、噴射ノズル２３の基端はミキシング通路２２の外周に設置された電磁弁２３ａに接続されている。電磁弁２３ａには、図示しない尿素タンクから所定圧の尿素水が供給される。尿素タンクから供給された尿素水は、電磁弁２３ａの開閉に応じて噴射ノズル２３の先端から放射状に噴射される。
　一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップなどの記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）３１が設置されている。ＥＣＵ３１の入力側には、ＳＣＲ触媒２０に導入される排気の温度Ｔｅｘ１を検出する温度センサ３２、ＳＣＲ触媒２０を経て後段酸化触媒２１を流通した後の排気の温度Ｔｅｘ２を検出する温度センサ３７、ＳＣＲ触媒２０を経て後段酸化触媒２１を流通した後の排ガス中に含まれるＮＯｘの量を検出するＮＯｘセンサ３６（ＮＯｘ選出手段）などのセンサ類が接続されている。また、ＥＣＵ３１の入力側には、運転席に設置されて浄化システムの故障を表示するＳＣＲ故障ランプ３３、同じく運転席に設置されてＤＰＦ１８の過堆積を報知するＤＰＦ過堆積ランプ３４（過堆積報知手段）、同じく運転席に設置されてＤＰＦ１８の手動再生を開始する再生開始スイッチ３５（機能確認指示手段）などのデバイス類も接続されている。一方、ＥＣＵ３１の出力側には、上記燃料噴射弁２、ＥＧＲ弁１３及び噴射ノズル２３の電磁弁２３ａなどのデバイス類が接続されている。
　例えばＥＣＵ３１は、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル操作量θａｃｃから、図示しないマップに従って燃料噴射量を設定し、エンジン回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量から、図示しないマップに従って燃料噴射時期を設定する。ＥＣＵ３１は、これらの燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づいて燃料噴射弁２を駆動制御してエンジン１を運転する。
　また、ＥＣＵ３１は、燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転速度Ｎｅから、所定のマップに従ってＥＧＲの実行域と非実行域とを判別し、ＥＧＲ実行域ではマップから設定した目標ＥＧＲ量に基づきＥＧＲ弁１３の開度を制御する。これにより、ＥＧＲ実行域では排ガスをＥＧＲガスとして吸気側に環流させることで、各気筒内の燃焼温度を抑制してＮＯｘ生成の低減を達成する。
　また、ＥＣＵ３１は、ＳＣＲ触媒２０にアンモニアを供給してＮＯｘ還元作用を発揮させるべく、電磁弁２３ａを駆動制御して噴射ノズル２３から尿素水を噴射させる。尿素水の目標噴射量はＳＣＲ触媒２０の温度Ｔｃａｔに基づき決定される。具体的には、触媒温度Ｔｃａｔが活性下限温度Ｔｌｏ未満のときには目標噴射量が０（噴射中止）に設定される一方、活性下限温度Ｔｌｏ以上のときには高温側ほど目標噴射量が増加側に設定され、これにより適切なアンモニア添加が実現される。
　例えば触媒温度Ｔｃａｔは、温度センサ３２により検出されたＳＣＲ触媒２０の上流側温度である排気温度Ｔｅｘ１、及び温度センサ３７により検出されたＳＣＲ触媒２０の下流側温度である排気温度Ｔｅｘ２に基づき、エンジン１の運転中にＥＣＵ３１により逐次算出される。但し、触媒温度Ｔｃａｔの算出手法はこれに限ることはなく、例えば排気温度Ｔｅｘ１から触媒温度Ｔｃａｔを推定するようにしてもよい。
　そして、エンジン１の運転中において、エンジン１から排出された排ガスは排気マニホールド９及び排気通路１０を経て上流側ケーシング１１内に導入される。上流側ケーシング１１内において、排ガスが前段酸化触媒１４を経てＤＰＦ１５を流通する際に、排ガス中に含有されているＰＭ（パティキュレートマター）がＤＰＦ１５によって捕集される。その後、排ガス中にはミキシング通路２２内で噴射ノズル２３から尿素水が噴射される。噴射された尿素水は、排気熱及び排ガス中の水蒸気により加水分解されてアンモニアが生成される。
　ＳＣＲ触媒２０では、生成されたアンモニアを還元剤とし、排ガス中のＮＯｘが無害なＮ２に還元されてＮＯｘの除去による排気の浄化が行われる。このとき余剰となったアンモニアは、後段酸化触媒２１によりＮＯに酸化されて処理される。
　ＤＰＦ１８に捕集されたＰＭは種々の要因により焼却されてＤＰＦ１８から除去され、これによりＤＰＦ１８が再生される。例えば、エンジン１の排気温度Ｔｅｘが比較的高い運転状態では、前段酸化触媒上の酸化作用により排ガス中のＮＯからＮＯ２が生成され、そのＮＯ２がＤＰＦ１８上で酸化反応することによりＰＭが連続的に焼却される（連続再生）。
　また、連続再生の作用が得られないときには、ＤＰＦ１８上のＰＭ捕集量が限界を越えて過堆積に陥ってしまうおそれがある。そこで、例えばＥＣＵ３１は、ＤＰＦ１８の上流側及び下流側に設けた図示しない圧力センサの検出値に基づきＤＰＦ１８での圧損を算出し、圧損がＰＭの捕集限界付近に設定された判定値を越えたときにはＰＭの過堆積と判定してＰＭを強制的に焼却除去する（強制再生）。強制再生はメイン噴射後のポスト噴射などによりＤＰＦ１８を昇温して実現されるが、ＤＰＦ１８へのＰＭの堆積状況に応じて車両走行中に行われる自動再生と停車中に行われる手動再生とに大別できる。
　通常は、車両走行中に自動再生が実行されてＤＰＦ１８が昇温される。一方、低速走行の連続などにより自動再生を実行してもＤＰＦ１８の昇温が不足してＰＭを焼却できないときには、運転者への報知により手動再生の実行を促す。この報知はＤＰＦ過堆積ランプ３４により行われ、ＥＣＵ３１により点灯されたＤＰＦ過堆積ランプ３４により運転者は手動再生の必要性を認識する。運転者は、車両を最寄りの安全な場所に停車した上で、再生開始スイッチ３５を押圧操作する。スイッチ操作に呼応して、ＥＣＵ３１がＤＰＦ１８の昇温に最適な条件でエンジン１を運転しながら手動再生を開始する。
　自動再生と手動再生との何れも、ＤＰＦ１８の昇温過程に応じた複数の段階に細分化されており、例えば予備昇温制御、上昇制御及び下降制御からなる。予備昇温制御は、主に前段酸化触媒１７の昇温（例えば、２９０～３００℃）を目的として、ポスト噴射による燃料供給量を抑制しながら実行される。また、上昇制御及び下降制御は、何れも予備昇温制御に比較してポスト噴射による燃料供給量を増加させ、予備昇温制御の完了後に交互に実行される。上昇制御及び下降制御は、前段酸化触媒１７に供給したＨＣ，ＣＯの燃焼により下流側のＤＰＦ１８をＰＭの燃焼温度以上（例えば、６００℃）に維持することを目的とする。
　なお、自動再生及び手動再生はポスト噴射に限らず種々の手法を用いることができる。例えば、排気通路１０に設けた燃料噴射弁から排気通路１０中に燃料が噴射され、前段酸化触媒１７に供給されたＨＣ，ＣＯが燃焼する手法、図示しない排気絞り弁が閉弁制御される手法、或いはこれらの手法の組み合わせが採用されてもよい。
　以上のようにしてエンジン１の排ガス中に含まれるＮＯｘやＰＭなどの種々の有害成分の大気中への排出が抑制される。ＮＯｘについては、以下に述べる浄化システムの各構成要素が互いに協調して機能することにより所期のＮＯｘ低減性能が達成される。
　浄化システムの各構成要素としては、まず、直接的にＮＯｘ低減作用を奏するＳＣＲ触媒２０、そのＳＣＲ触媒２０にアンモニアを添加するための尿素噴射システム（噴射ノズル２３など）を挙げることができる。また、エンジン１の気筒内でのＮＯｘの生成を抑制するためのＥＧＲシステム（ＥＧＲ通路１２、ＥＧＲ弁１３及びＥＧＲクーラ１４）も浄化システムの構成の一つである。さらには、エンジン１の燃料噴射量や燃料噴射時期を導くためのマップは、事前の台上試験に基づくキャリブレーションによって最適設定され、これらのマップに基づき燃料噴射制御を実行することで気筒内でのＮＯｘやＰＭ生成が極力抑制されている。従って、その意味ではエンジン１の燃料噴射制御も浄化システムの構成要素の一つと見なせる。
　換言すれば、これらの浄化システムの何れかの構成要素が故障して機能に支障を生じれば、大気中へのＮＯｘ排出量が増加することになる。
　このような浄化システムの故障を想定して、ＥＣＵ３１は故障診断装置の機能を備えている（故障診断手段）。故障診断装置としては、例えば特許文献１に記載された技術を用いることができる。即ち、エンジン１の運転中に、ＥＣＵ３１は所定時間毎に噴射ノズル２３からの尿素噴射量を目標噴射量から故意に変化させ、このときのＮＯｘセンサ３６の検出値に基づき故障の有無を判定する。ＥＣＵ３１は故障判定を下すと、ＳＣＲ故障ランプ３３を所定周期で点滅させて浄化システムの故障を運転者に報知する。
　運転者は、この報知を受け、修理のためにディーラーなどに車両を持ち込む。ディーラーは、故障原因を特定して部品交換などの修理を実施する。なお、故障診断装置は上記例示に限ることはなく、別の手法を用いて故障診断を行ってもよい。
　ＮＯｘ排出量（ＳＣＲ触媒２０下流側のＮＯｘセンサ３６の検出値）の増加要因は、浄化システムの故障発生箇所に応じて異なり、それに応じて修理内容も相違する。例えばＳＣＲ触媒２０の破損や劣化が生じると、当該ＳＣＲ触媒２０のＮＯｘ低減性能が所期値から低下する。このため、触媒下流側の排ガス中のＮＯｘ量、ひいては大気中へのＮＯｘ排出量が増加する。この場合の修理は、ＳＣＲ触媒２０の交換などで対処する。
　また、噴射ノズル２３の目詰まりや電磁弁２３ａの開閉不良などにより尿素噴射システムが故障すると尿素水の噴射量が不適切になる。この結果、ＳＣＲ触媒２０自体は問題なくても、ＮＯｘ還元に必要な量のアンモニアが供給されないため、ＳＣＲ触媒２０のＮＯｘ低減性能が低下する。この場合にも、触媒下流側の排ガス中のＮＯｘ量が増加し、修理は尿素噴射システムの故障箇所の交換や噴射ノズル２３のクリーニングなどで対処する。
　同様に、ＥＧＲ通路１２の目詰まりやＥＧＲ弁１３の開閉不良などによりＥＧＲシステムが故障すると、エンジン１の気筒内でＮＯｘ生成量が増加する。この場合、ＳＣＲ触媒２０が所期のＮＯｘ低減性能を発揮していても、大気中へのＮＯｘ排出量が増加する。この場合の修理は、ＥＧＲシステムの故障箇所の交換やＥＧＲ通路１２のクリーニングなどで対処する。
　また、何れかの気筒の燃料噴射弁２の目詰まりや開閉不良などによりエンジン１の燃料噴射制御に不具合が生じると、上記ＥＧＲシステムの場合と同様に特定気筒内でのＮＯｘ生成量が増加する。この場合も、やはりＳＣＲ触媒２０が正常であっても大気中へのＮＯｘ排出量が増加する。この場合の修理は、故障した燃料噴射弁２の交換やクリーニングなどで対処する。
　以上のような故障原因に応じた修理がディーラーで行われ、修理完了後に実際に浄化システムを作動させて機能が回復していることを確認する作業が実施される。当該確認作業により浄化システムの機能回復が確認された後に、修理完了の判断が下されて車両の運用が可能となる。
　ここで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、従来の確認作業によれば、浄化システムを作動させるために車両を走行させてＳＣＲ触媒２０を少なくとも活性下限温度Ｔｌｏまで昇温する必要がある。このため、確認作業に多大な手間と時間を要し、さらに車両の走行状態に応じた触媒温度Ｔｃａｔの変動により正確な判定が困難であるという問題があった。
　そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３１が備えるＤＰＦ１８の手動再生機能を利用して排気下流側に位置するＳＣＲ触媒２０を昇温することにより、車両を走行させることなく浄化システムの機能確認を行うようにしいる。以下では、当該機能確認処理の手順を詳述する。
　ＥＣＵ３１は、図２に示すＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンをエンジン１の運転中に所定の制御インターバルで実行する。まず、ＥＣＵ３１は、ステップＳ２で再生開始スイッチ３５がＯＮ操作されたか否かを判定し、判定がＮｏ（否定）のときには一旦ルーチンを終了する。ここで、再生開始スイッチ３５は以下の２種の状況でＯＮ操作される。一つは、ＤＰＦ過堆積ランプ３４の点灯に基づき、運転者がＤＰＦ１８の過堆積を認識した場合である。この場合、ＤＰＦ１８を手動再生するために再生開始スイッチ３５がＯＮ操作される。他の一つは、ＳＣＲ故障ランプ３３の点灯に基づきメカニックにより浄化システムの修理が完了した場合である。この場合、浄化システムの機能確認を実施するために再生開始スイッチ３５がＯＮ操作される。
　後者の場合、ＤＰＦ１８は未だ過堆積に至っていないため、通常であれば仮に再生開始スイッチ３５がＯＮ操作されたとしても、ＥＣＵ３１は手動再生を開始しない。しかし本実施形態では、以下に述べるように、このような状況でのＯＮ操作でも手動再生が開始される。
　再生開始スイッチ３５がＯＮ操作されると、ＥＣＵ３１はステップＳ２でＹｅｓ（肯定）の判定を下してステップＳ４の処理に移行し、ＤＰＦ過堆積ランプ３４が点灯しているか否かを判定する。ステップＳ４の処理は、再生開始スイッチ３５のＯＮ操作が上記何れの場合のものであるかを判別するためのものである。ステップＳ４の判定がＹｅｓ、即ちＤＰＦ１８の手動再生を目的として再生開始スイッチ３５がＯＮ操作された場合、ＥＣＵ３１はステップＳ６に処理を移行してＤＰＦ１８の手動再生を実行する。手動再生が完了すると、ＥＣＵ３１はステップＳ８でＤＰＦ過堆積ランプ３４を消灯させてルーチンを終了する。
　手動再生の内容は通常と相違しないため、ここでは詳述しないが、ＥＣＵ３１は上記のように予備昇温制御を実行して前段酸化触媒を昇温した後、上昇制御と下降制御を交互に実行してＰＭの燃焼温度以上にＤＰＦ１８を維持する。これによりＰＭが強制的にＤＰＦ１８から焼却除去されてＤＰＦ１８が再生される。
　一方、ステップＳ４の判定がＮｏ、即ち浄化システムの修理後の機能確認を目的として再生開始スイッチ３５がＯＮ操作された場合、ＥＣＵ３１は機能確認を開始したことをメカニックに認識させるべく、ステップＳ１０でＳＣＲ故障ランプ３３を点滅状態から点灯状態に切り換える。ステップＳ１２でＥＣＵ３１は手動再生を開始し、続くステップＳ１４でＥＣＵ３１はＳＣＲ触媒２０の温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達したか否かを判定する。手動再生のポスト噴射による前段酸化触媒１７での酸化反応及びＤＰＦ１８でのＰＭ燃焼により、手動再生の継続中はＤＰＦ１８のみならず下流側に位置するＳＣＲ触媒２０も昇温され、その触媒温度Ｔｃａｔは次第に上昇する。
　ここで、昇温終了温度Ｔ０は、ＳＣＲ触媒２０の活性下限温度Ｔｌｏよりも若干高温側の値に設定されている。手動再生を終了したときのＳＣＲ触媒２０の温度低下は、排気浄化装置が有するヒートマスに起因して緩慢なものとなる。この点を鑑みて具体的な昇温終了温度Ｔ０としては、浄化システムの機能の確認が行われる判定時間ＴＡ（例えば５～１０ｍｉｎ程度）が経過するまで触媒温度Ｔｃａｔが活性下限温度Ｔｌｏを下回らないような値に設定されている。
　手動再生は、ＤＰＦ１８側の昇温状況（例えばＤＰＦ温度など）に基づき、上記のように予備昇温制御から上昇制御及び下降制御へと進行する。従って、手動再生の進行状況とＳＣＲ触媒２０の温度Ｔｃａｔとの間に明確な相関性はない。このため、触媒温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達するタイミングは、予備昇温制御中であるか、或いは上昇制御及び下降制御に移行した後になるかは場合によって異なるが、何れにしても触媒温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達するまで手動再生が継続される。
　本実施形態では、以上のステップＳ６，１２～１６の処理を実行するときのＥＣＵ３１が手動再生手段として機能する。
　ＥＣＵ３１は、ステップＳ１４の判定がＮｏである間は手動再生を継続する。ＥＣＵ３１は、ステップＳ１４の判定がＹｅｓになると、ステップＳ１６で手動再生を中止し、続くステップＳ１８～２２で浄化システムの機能確認を実施する。具体的には、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１８でエンジン１の運転状態、ＥＧＲシステム及び尿素噴射システムの作動状態など、浄化システム全体を所定の作動状態とする。この状態で、ＥＣＵ３１は、ステップＳ２０で判定時間ＴＡが経過したか否かを判定し、続くステップＳ２２でＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルになったか否かを判定する。
　ＥＣＵ３１は、判定時間ＴＡが経過する以前にＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルになればＯＫ判定を下す。この場合、ＥＣＵ３１は、ステップＳ２４でＳＣＲ故障ランプ３３を消灯させて修理完了を報知した後に、ルーチンを終了する。また、ＥＣＵ３１は、ＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルになることなく判定時間ＴＡが経過したときにはＮＧ判定を下す。この場合、ＥＣＵ３１は、ステップＳ２６でＳＣＲ故障ランプ３３を再び点滅させて修理が完了していないことを報知した後に、ルーチンを終了する。
　従って、浄化システムの修理が完了してない場合には、ＳＣＲ故障ランプ３３の再点滅に基づきメカニックがその事態を認識し、再度別の箇所を修理した上で再生開始スイッチ３５をＯＮ操作する。これに呼応してＥＣＵ３１が上記と同じくステップＳ２以降の処理を実行して、再度浄化システムの機能確認が行われる。
　本実施形態では、以上のステップＳ２，４，１８～２６の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能確認手段として機能する。
　以上のような、ＥＣＵ３１により実行される、浄化システムの修理後の機能確認の手順を図３のタイムチャートに従って説明する。
　メカニックによる浄化システムの修理中には、ＳＣＲ故障ランプ３３が点滅し続ける。修理完了により再生開始スイッチ３５がＯＮ操作されると、ＥＣＵ３１がＳＣＲ故障ランプ３３を点灯状態に切り換えると共に、ＤＰＦ１８の手動再生を開始する。なお、このときのエンジン回転速度Ｎｅは、ＤＰＦ１８の昇温を目的とした最適値に調整される。手動再生の継続によりＤＰＦ１８の下流側のＳＣＲ触媒２０は次第に昇温され、触媒温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達した時点で手動再生が中止され、手順は浄化システムの機能確認に移行する。排気浄化装置のヒートマス効果により、触媒温度Ｔｃａｔは緩慢に低下し、判定時間ＴＡが経過するまではＳＣＲ触媒２０が活性下限温度Ｔｌｏ以上に保持されて、ＮＯｘセンサ３６の検出値に基づく機能確認が可能となる。
　そして、図中に実線で示すように、判定時間ＴＡの経過以前にＮＯｘセンサ３６の検出値に基づきＥＣＵ３１がＯＫ判定を下すと、ＳＣＲ故障ランプ３３が消灯されて修理が完了する。また、図中に破線で示すように、ＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルにならずに判定時間ＴＡが経過してＥＣＵ３１がＮＧ判定を下すと、ＳＣＲ故障ランプ３３は再び点滅される。この場合、メカニックによる再修理後に再生開始スイッチ３５がＯＮ操作されると、ＥＣＵ３１が手動再生を開始する。手動再生の開始により、一旦低下した触媒温度Ｔｃａｔが再び上昇して昇温終了温度Ｔ０に到達し、ＥＣＵ３１は浄化システムの機能確認を行う。このような修理、手動再生、機能確認が繰り返され、最終的には適切な修理により、ＥＣＵ３１が機能確認においてＯＫ判定を下して修理が完了する。
　以上のように、本実施形態のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置によれば、故障診断に基づく浄化システムの修理後に再生開始スイッチ３５がＯＮ操作されたとき、ＤＰＦ過堆積ランプ３４が消灯してＤＰＦ１８の過堆積防止のために手動再生を要しないときであっても手動再生が実行される。そして、手動再生によるＤＰＦ１８の昇温に伴って下流側のＳＣＲ触媒２０が昇温終了温度Ｔ０まで昇温されたときに、ＥＣＵ３１がＮＯｘセンサ３６の検出値に基づき浄化システムの機能回復を判定する。
　このように、ＤＰＦ１８の手動再生を利用してＳＣＲ触媒２０が昇温されることから、昇温のための車両走行による手間や時間の消費を防止して、簡単且つ短時間で浄化システムの機能確認を実施することができる。また、車両走行による触媒昇温に比較して手動再生による触媒昇温では触媒温度Ｔｃａｔの変動が少ないため、機能回復したか否かを高い精度で判定することができる。
　しかも、装備を追加することなく、既存のＤＰＦ再生開始スイッチ３５を利用して浄化システムの修理後の機能確認が指示されるため、コストアップの弊害を未然に防止することができる。
　ＥＣＵ３１は、ＳＣＲ触媒２０の温度Ｔｃａｔが活性下限温度Ｔｌｏよりも若干高温側の昇温終了温度Ｔ０に達した時点で手動再生を終了するため、手動再生の実行時間を必要最小限に留めることができる。この結果、燃料消費量を節減して燃費悪化の弊害を未然に防止することができる。また、ＥＣＵ３１は、このように手動再生の終了後に浄化システムの機能確認を開始しているため、結果として機能確認は緩慢に低下する触媒温度Ｔｃａｔの下で実施される。例えば、手動再生の予備昇温制御では触媒温度Ｔｃａｔが上昇し、上昇制御及び下降制御では触媒温度Ｔｃａｔが上昇・下降を繰り返す。しかし、手動再生の終了後は、これらの状況よりも触媒温度Ｔｃａｔがより安定するため、機能確認の判定精度を一層向上することができる。
　ところで、故障原因の修理が不適切で、機能確認の結果、上記ステップＳ２０，２２でＥＣＵ３１がＮＧ判定を下したとき、メカニックは自己の判断で再び故障原因を究明した上で、その故障箇所の部品交換などの修理を実施する。例えば目視で故障の有無を判断できない場合、メカニックは、上記した浄化システムの各構成要素の作動状態を変更した上で、当該構成要素が故障要因であるか否かを、ＮＯｘセンサ３６の検出値の変化に基づき判断する。
　このときの浄化システムの作動状態の変更は、例えばＮＯｘ排出量を低減する方向に実施される。例えばＳＣＲ触媒２０の破損や劣化に対しては、下流側ケーシング１９内のＳＣＲ触媒２０が交換される（結果として修理にもなる）。尿素噴射システムの故障（噴射ノズル２３の目詰まりなど）に対しては、尿素噴射量が例えば通常値の１．５倍に増加補正される。ＥＧＲシステムの故障（ＥＧＲ通路１２の目詰まりなど）に対しては、ＥＧＲ弁１３の開度が１００％に制御され、或いは手動にてＥＧＲ弁１３が全開状態とされる。エンジン１の燃料噴射制御の故障（燃料噴射弁２の目詰まりなど）に対しては、燃料噴射量が例えば通常値の１．５倍に増加補正される。
　メカニックは、これらの状態で浄化システムを作動させ、ＮＯｘセンサ３６により検出されるＮＯｘ量が正常レベルまで低下したときには、作動状態を変更した構成が故障原因であると判断する。逆にＮＯｘ量が正常レベルまで低下しないとき、メカニックは当該構成が故障原因ではない（他の構成が故障原因）と判断する。
　また、故障原因を究明するための検査手法はこれに限られることはなく、例えば浄化システムの各構成要素を順次作動停止させてもよい。即ち、ＳＣＲ触媒２０の破損や劣化に対しては、下流側ケーシング１９内のＳＣＲ触媒２０が抜き取られる。尿素噴射システムの故障に対しては、尿素噴射量が０に設定される。ＥＧＲシステムの故障に対しては、ＥＧＲ弁１３の開度が０％に制御され、或いは手動にてＥＧＲ弁１３が全閉状態とされる。エンジン１の燃料噴射制御の故障に対しては、各気筒に対する燃料噴射量が０に設定される。
　メカニックは、これらの状態で浄化システムを作動させて、ＮＯｘセンサ３６により検出されるＮＯｘ量を判定する。作動停止させた構成要素が故障していなければ、当該構成要素へのＮＯｘ低減の貢献度に対応する所定値だけＮＯｘセンサ３６による検出されるＮＯｘ量は増加する。これに対し、作動停止させた構成要素が既に故障していれば、作動停止後のＮＯｘ量の増加量は上記所定値よりも小さくなる（完全故障では増加０）ため、メカニックはＮＯｘ量に基づき各構成要素が故障原因であるか否かを判断できる。
　メカニックは、以上のような手法により、故障原因が浄化システムの何れの構成要素にあるかを大まかに特定した後、当該構成要素内の具体的な故障箇所を見つけ出して修理を実施する。
　しかし、この種の故障原因の究明に習熟していないメカニックの場合、故障原因として考慮すべき構成要素が漏れたり、必要のない構成要素を検査したりすることがある。このため、故障原因を究明できない、或いは究明できたとしても余分な手間と時間を要する場合がある。そこで、このような故障原因を究明するための一連の処理プログラムをＥＣＵ３１に記憶しておき、最初の修理が不適切な場合には、プログラムに従って浄化システムの各構成要素を自動的に順次検査して故障原因を特定することが考えられる。このような修理後の機能確認の機能に加えて、当初の修理が不適切なときの故障原因の特定処理をＥＣＵ３１が実行する例を第２実施形態として以下に説明する。
　ここで、上記検査手法の説明から明らかなように、検査には、尿素噴射量の増加補正のようにＥＣＵ３１の制御だけで対応可能なものだけでなく、ＳＣＲ触媒２０の交換のようにメカニックによる手作業の準備を要するものがある。このようなメカニックによる準備作業は、車両を停車させて実施する必要があることから、車両の走行によりＳＣＲ触媒２０を昇温する従来の確認作業では到底実現できず、車両停車状態で手動再生により触媒昇温する本発明でこそ実現可能となるものである。
［第２実施形態］
　以下に第２実施形態を説明するが、本実施形態の全体的な構成は、図１に示す第１実施形態と同一であり、主な相違点はＥＣＵ３１の処理にある。そこで、共通する箇所の説明は省略し、相違点を重点的に説明する。
　図１に破線で示すように、ＥＣＵ３１にはＭＵＴ（マルチユーステスタであり、本発明の診断ツール及び機能確認指示手段）４１を接続可能である。周知のようにＭＵＴ４１はＥＣＵ３１の自己診断機能による故障診断結果を読み出す場合などに用いられている。本実施形態では、このＭＵＴ４１を利用して修理後の浄化システムの機能回復の判定や故障原因の究明が行われる。即ち、ＭＵＴ４１の入力部への入力操作に応じてＥＣＵ３１が作動して後述する機能確認モードや故障究明モードが実行される一方、各モードでのメカニックに対する指令や指示などがＭＵＴ４１の表示部に表示される。
　ＥＣＵ３１は、図４に示すＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンをエンジン１の運転中に所定の制御インターバルで実行する。まず、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３２でＭＵＴ４１から機能確認モードの開始指令が入力されたか否かを判定する。メカニックは、ＳＣＲ故障ランプ３３の点滅に基づき浄化システムの修理を完了すると、車両のＥＣＵ３１にＭＵＴ４１を接続して浄化システムの機能回復を確認すべく機能確認モードの開始を入力する。当該入力に基づきＭＵＴ４１がＥＣＵ３１に機能確認モードの開始指令を出力し、これに呼応してＥＣＵ３１は、ステップＳ３２でＹｅｓの判定を下してステップＳ３４に処理を移行する。ステップＳ３４でＥＣＵ３１は、ＭＵＴ４１の表示部に機能確認モードの実行中であることを表示する。
　全体的な機能確認の手順は、上記第１実施形態のステップＳ１２～２２の処理と同様である。即ち、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３６で手動再生を開始し、その後ステップＳ３８で触媒温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達すると、ステップＳ４０で手動再生を中止する。本実施形態では、以上のステップＳ３６～４０の処理を実行するときのＥＣＵ３１が手動再生手段として機能する。さらにＥＣＵ３１は、ステップＳ４２で浄化システム全体を所定の作動状態とする。その後ＥＣＵ３１は、ステップＳ４４で判定時間ＴＡが経過したか否かを判定し、続くステップＳ４６でＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルになったか否かを判定する。
　ＥＣＵ３１は、ステップＳ４６でＹｅｓの判定を下すと、ステップＳ４８に処理を移行してＭＵＴ４１の表示部にＯＫを表示し、ステップＳ５０で機能確認モードの表示を中止した後にルーチンを終了する。またＥＣＵ３１は、ステップＳ４４でＹｅｓの判定を下すと、ステップＳ５２に処理を移行してＭＵＴ４１の表示部にＮＧを表示し、続くステップＳ５４で故障究明モードを実行した後にルーチンを終了する。本実施形態では、以上のステップＳ４２～５４の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能確認手段として機能する。
　図５は、故障究明モードにおいてＥＣＵ３１が実行する故障究明ルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵ３１は、当該ルーチンに従って上記ステップＳ５４の処理を実行する。まず、ＥＣＵ３１は、ステップＳ６２でＭＵＴ４１の表示部に故障究明モードの実行中であることを表示し、ステップＳ６４以降の処理により浄化システムの各構成要素が故障原因であるか否かを順次検査していく。
　ステップＳ６４でＥＣＵ３１は、ＭＵＴ４１の表示部に、検査対象及び検査内容を表示すると共に、必要に応じて検査の準備指示を表示する。検査対象とは、ＥＣＵ３１の今回の制御周期で検査する浄化システムの構成要素である。検査内容とは、当該構成要素に対して上記した種々の手法により実施する具体的な作動状態の変更（作動停止も含む）である。検査には、尿素噴射量の増加補正のように、ＥＣＵ３１の制御だけで対応可能なものと、ＳＣＲ触媒２０の交換のようにメカニックによる準備を要するものとがある。後者の場合にＥＣＵ３１は、メカニックが行うべき準備作業を、検査の準備指示としてＭＵＴ４１の表示部に表示する。
　具体的には、例えば尿素噴射システムを検査する場合には、検査対象として尿素噴射システムが、検査内容として尿素噴射量の１．５倍増加補正がそれぞれ表示される。また、ＳＣＲ触媒２０を検査する場合には、検査対象としてＳＣＲ触媒２０が、検査内容としてＳＣＲ触媒２０の交換がそれぞれ表示される。この場合、加えて検査の準備指示としてＳＣＲ触媒２０を新品に交換する旨の指示が表示される。
　続くステップＳ６６で、ＥＣＵ３１は今回の検査がメカニックによる準備を要するものであるか否かを判定し、判定がＮｏのときにはステップＳ７０に処理を移行する。また、ステップＳ６６の判定がＹｅｓのときには、ＥＣＵ３１はステップＳ６８に処理を移行して、ＭＵＴ４１から準備完了が入力されるまで待機する。メカニックは、ＭＵＴ４１に表示された準備指示に従って検査準備を実施した上で、準備完了をＭＵＴ４１に入力する。ＥＣＵ３１は、その入力に応じてステップＳ６８の判定がＹｅｓになると、ステップＳ７０に処理を移行する。
　ステップＳ７０以降では、ＥＣＵ３１が手動再生によりＳＣＲ触媒２０を昇温した上で検査を実施し、検査対象とした浄化システムの構成要素が故障原因であるか否かを判定する。これらの基本的な処理内容は上記ステップＳ４０～４６と同様であるが、機能確認と故障究明との目的の相違に起因して若干相違している。
　即ちＥＣＵ３１は、ステップＳ７０で手動再生を開始し、その後ステップＳ７２で触媒温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達したと判定すると、ステップＳ７４で手動再生を中止する。ＥＣＵ３１は、ステップＳ７６で浄化システム全体を所定の作動状態とするが、浄化システムの各構成要素の内、ステップＳ６４で表示した検査対象の構成要素については検査内容に基づく制御を実行する。
　例えば、検査手法として検査対象の構成要素の作動状態をＮＯｘ低減方向に変更する手法が採用されているときには、ＥＣＵ３１は、尿素噴射システムの検査では尿素噴射量を１．５倍に増加補正し、ＳＣＲ触媒２０の検査では既にＳＣＲ触媒２０が交換されているため制御上の変更はない。また、検査手法として検査対象の構成要素を作動停止させる手法が採用されているときには、ＥＣＵ３１は、尿素噴射システムの検査では尿素噴射量を０に設定し、ＳＣＲ触媒２０の検査では既にＳＣＲ触媒２０が抜き取られているため制御上の変更はしない。
　その後、ＥＣＵ３１は、ステップＳ７８で判定時間ＴＡが経過したか否かを判定し、続くステップＳ８０でＮＯｘセンサ３６の検出値を判定する。ステップＳ８０の処理内容についても、検査手法に応じて相違する。検査手法として検査対象の構成要素の作動状態をＮＯｘ低減方向に変更する手法が採用されているときには、ＥＣＵ３１は、ステップＳ８０でＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルになったか否かを判定する。ステップＳ８０の判定がＹｅｓであれば作動状態を変更した構成要素が故障原因であり、判定がＮｏであれば当該構成要素が故障原因ではないと判断できる。
　また、検査手法として検査対象の構成要素を作動停止させる手法が採用されているときには、ＥＣＵ３１は、ステップＳ８０で作動停止前後のＮＯｘ増加量（例えば、現在のＮＯｘ量から機能確認モードのステップＳ５２でＮＧ判定が下される直前のＮＯｘ量を減算した値）が所定の判定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ８０の判定がＹｅｓであれば作動状態を変更した構成要素が故障原因であり、判定がＮｏであれば当該構成要素が故障原因ではないと判断できる。
　何れの検査手法が採用されている場合でも、ステップＳ８０の判定がＮｏのままステップＳ７８で判定時間ＴＡが経過すると、今回の検査対象の構成要素が故障原因でないことになるので、ＥＣＵ３１は、ステップＳ８２でＭＵＴ４１の表示部にＮＧを表示した後にステップＳ６４に処理を戻す。ステップＳ６４でＥＣＵ３１は、次の浄化システムの構成要素を検査対象とし、上記と同じくステップＳ６４～８０までの処理を実行する。
　ここで、浄化システムの各構成要素の検査順序は、検査回数や労力を可能な限り低減させる観点から予め定められている。例えば、各構成要素の検査順序は、故障の発生率が高い構成要素から順、或いは検査のための準備が不要または容易な構成要素から順に検査対象として選択されるように設定されている。
　そして、故障原因となっている構成要素が検査対象として選択された制御周期では、上記ステップＳ７８で判定時間ＴＡが経過する以前に、ＥＣＵ３１がステップＳ８０でＹｅｓの判定を下す。このときＥＣＵ３１は、ステップＳ８０からステップＳ８４に処理を移行してＭＵＴ４１の表示部にＯＫを表示し、続くステップＳ８６で故障究明モードの表示を中止する。このステップＳ８４のＯＫ表示は、修理完了を意味するステップＳ４８とは異なり、故障原因の構成要素を特定できたことを意味するものである。
　続くステップＳ８８でＥＣＵ３１は、特定した故障原因の構成要素に対する修理指示をＭＵＴ４１に表示し、その後にルーチンを終了する。具体的には、故障原因として尿素噴射システムが特定されたときには、ＥＣＵ３１は、当該システム内の故障発生の可能性がある箇所の一覧を表示する。作動状態を停止させる手法で故障原因としてＳＣＲ触媒２０が特定されたときには、ＥＣＵ３１は、抜き取っているＳＣＲ触媒２０に代えて新品のＳＣＲ触媒２０を装着する修理指示を表示する。また、作動状態をＮＯｘ低減方向に変更する手法で故障原因としてＳＣＲ触媒２０が特定されたときには、既にＳＣＲ触媒２０は交換されているため、ＥＣＵ３１は修理指示を表示しない。
　このような修理指示を参考にしてメカニックは修理を実施し、修理完了後に、ＭＵＴ４１に機能確認モードの開始を入力する。従って、ＥＣＵ３１は再び機能確認モードを開始し、浄化システムの機能（より具体的には故障究明モードにより故障原因として特定され修理された構成の機能）が回復しているか否かを判定する。なお、上記のようにＳＣＲ触媒２０の交換によりＥＣＵ３１が故障究明モードでＯＫ判定したときには、実質的には機能確認も既に完了していることになるため、その後の機能確認モードの実行を省略してもよい。
　以降は上記と同様の手順が繰り返され、機能確認モードの結果がＯＫであれば修理が完了する。一方、機能確認モードの結果がＮＧであれば、ＥＣＵ３１が、故障究明モードにより新たな構成要素を故障原因として特定した上で、メカニックによる修理完了後に、機能確認モードにより機能確認を行う。
　以上のような、浄化システムの修理後にＥＣＵ３１により実行される機能確認モード及び故障究明モードの手順を図６のタイムチャートに従って説明する。
　メカニックによる浄化システムの修理が完了して、ＭＵＴ４１に機能確認モードの開始指令が入力されると、ＥＣＵ３１は機能確認モードを開始する。まずＥＣＵ３１は、ＤＰＦ１８の手動再生によりＳＣＲ触媒２０を昇温し、触媒温度Ｔｃａｔが昇温終了温度Ｔ０に達すると手動再生を中止する。その後にＥＣＵ３１は、ＮＯｘ排出量に基づき機能回復したか否かを判定する。ＥＣＵ３１は、判定時間ＴＡの経過以前にＮＯｘセンサ３６の検出値に基づきＯＫ判定を下すと、ＭＵＴ４１にＯＫを表示して修理が完了し、破線で示すように触媒温度Ｔｃａｔは次第に低下する。また、ＮＯｘセンサ３６の検出値が正常レベルにならずに判定時間ＴＡが経過して、ＥＣＵ３１がＮＧ判定を下すと、ＥＣＵ３１は、ＭＵＴ４１にＮＧを表示した後に故障究明モードを表示する。
　これにより手順は機能確認モードから故障究明モードに移行し、ＥＣＵ３１はＭＵＴ４１に最初の検査対象及び検査内容を表示すると共に、必要に応じて検査の準備指示を表示する。図６には、故障究明モードへの移行当初に検査準備を要する構成要素が検査対象として選択された場合の手順が示されており、準備指示に従ってメカニックが検査準備を実施する。検査の準備完了がＭＵＴ４１に入力されると、ＥＣＵ３１が手動再生を開始し、実線で示すように一旦低下した触媒温度Ｔｃａｔが再び上昇して昇温終了温度Ｔ０に到達する。次に、ＥＣＵ３１は、検査対象の構成要素の作動状態を変更した上で、ＮＯｘ排出量に基づき当該構成要素が故障原因であるか否かを判定する。
　図６には、検査対象の構成要素が故障原因ではないためにＥＣＵ３１がＮＧ判定し、次の検査対象として、準備を要しない浄化システムの構成要素が選択された場合の手順が示されている。このときには、ＭＵＴ４１に検査対象及び検査内容が表示されるのと同時に直ちに手動再生が開始される。そして、ＳＣＲ触媒２０の昇温後に、ＥＣＵ３１が検査対象の構成要素の作動状態を変更し、ＮＯｘ排出量に基づく判定を行う。
　このときにもＥＣＵ３１がＮＧ判定を下し、次の検査対象としては準備を要する浄化システムの構成要素を選択すると、ＭＵＴ４１には検査対象及び検査内容と共に準備指示が表示される。準備指示に従ってメカニックが検査準備を実施し、準備完了を入力すると手動再生が開始される。そして、ＳＣＲ触媒２０の昇温後に、ＥＣＵ３１が検査対象の構成要素の作動状態を変更して、ＮＯｘ排出量に基づく判定を行う。図６は、このときに、ＥＣＵ３１がＯＫ判定（故障原因の特定）を下した場合の手順を示している。この場合、ＥＣＵ３１は、特定した故障原因の構成要素に対する修理指示をＭＵＴ４１に表示して故障究明モードを終了する。
　修理指示を参考にした修理がメカニックにより完了すると、再びＭＵＴ４１への入力に基づきＥＣＵ３１が機能確認モードを開始する。機能確認モードでは、手動再生によるＳＣＲ触媒２０の昇温後に、ＥＣＵ３１がＮＯｘ排出量に基づき浄化システムの機能回復を判定する。図６には、このときにＥＣＵ３１がＯＫ判定（修理完了）を下した場合の手順が示されており、ＥＣＵ３１はＭＵＴ４１にＯＫ表示を行って、修理が完了する。
　このように、浄化システムの修理後に、機能確認モードでＥＣＵ３１がＮＧ判定を下したときには、故障究明モードにより故障原因になった浄化システムの構成要素が特定される。当該構成要素に対する修理指示を参考にした修理後に、ＥＣＵ３１は再び機能確認モードを実行し、機能回復を判定する。機能回復せずにＮＧ判定が下される度に故障究明モードにより新たな故障原因が特定されることから、複数の構成要素が故障原因になっている場合であっても、個別に適切な修理が行われる。最終的には、機能確認モードでＥＣＵ３１がＯＫ判定を下し、修理が完了する。
　以上のように、本実施形態のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置によれば、機能確認モード及び故障究明モードでのＳＣＲ触媒２０の昇温に、ＤＰＦ１８の手動再生が利用される。このため、第１実施形態と同じく、ＳＣＲ触媒２０の昇温のための車両走行による手間や時間の消費を防止して、簡単且つ短時間で浄化システムの機能確認を実施できる。また、触媒温度Ｔｃａｔの変動が少ない手動再生の条件下で機能確認モード及び故障究明モードが実行される。このため、浄化システムが機能回復したか否かの判定、及び故障原因の構成要素の特定を高い精度で実施することができる。
　そして、本実施形態では、機能確認モードで浄化システムの機能が回復していないと判定したときに、ＥＣＵ３１が故障究明モードにより浄化システムの各構成要素の作動状態を変更して順次検査すると共に、必要に応じてメカニックに対する準備指示をＭＵＴ４１に表示する。これにより、ＥＣＵ３１は、故障原因になっている浄化システムの構成要素を特定して、当該構成要素の修理指示をＭＵＴ４１に表示する。
　このように修理後に浄化システムの機能が回復していないとき、ＥＣＵ３１は、故障究明モードにより各構成要素を自動的に順次検査することから、習熟しないメカニックでも容易に故障原因を特定することができる。しかも、作動状態の変更にメカニックによる準備を要するときには、ＥＣＵ３１がＭＵＴ４１に準備指示を表示するため、不適切な準備によるメカニックの無駄な労力を軽減することができる。
　結果として、本実施形態のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置は、浄化システムの修理後に機能回復していないときであっても簡単且つ短時間で故障原因を特定でき、もって故障原因の特定を含めた浄化システムの修理全体に要する手間や時間を大幅に削減することができる。
　しかも、故障診断のために従来から用いられているＭＵＴ４１を入力装置や表示装置として利用しているため、装備の追加によるコストアップの弊害を未然に防止することができる。
　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態ではエンジン１の排気上流側から前段酸化触媒１７、ＤＰＦ１８、噴射ノズル２３、ＳＣＲ触媒２０、後段酸化触媒２１を配設して排気浄化装置を構成したが、排気浄化装置の構成は、これに限られるものではない。例えば、前段酸化触媒１７及び後段酸化触媒２１を省略して、ＤＰＦ１８に酸化機能を付与してもよい。この場合でも、各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。無論、エンジン１の形式やＮＯｘ低減用排気浄化システムの全体構成などに関しても、上記実施形態に限られることはなく、任意に変更可能である。
　また、第２実施形態では、ＥＣＵ３１側に機能確認モード及び故障究明モードを実行するためのプログラムが記憶されたが、これらのプログラムがＭＵＴ４１側に記憶されてもよい。この場合、浄化システムの修理後に、ＭＵＴ４１の接続と共にＥＣＵ３１側にプログラムが読み込まれ実行されてもよい。
　また、第２実施形態では、当初の修理後に、ＥＣＵ３１が機能確認モードにより浄化システムの機能確認を実施し、機能が回復していないと判定したときに故障究明モードを開始した。しかしながら、診断の処理手順はこれに限られるものではない。
　例えば当初の修理前に、ＥＣＵ３１が故障究明モードを実行するようにしてもよい。具体的には、ＳＣＲ故障ランプ３３の点滅に基づき浄化システムの故障を認識した時点で、ＥＣＵ３１が、ＭＵＴ４１からの指令に基づき、図５のルーチンに従って故障究明モードを開始してもよい。この場合、ＥＣＵ３１は、故障究明モードで故障原因となっている浄化システムの構成要素を特定し、ＭＵＴ４１に表示された修理指示に基づき当初の修理が実施された後に、図４のルーチンに従って機能確認モードを開始するようにしてもよい。この場合には、故障究明モードにより特定した故障原因の構成要素を当初より修理できるため、より一層浄化システムの修理に要する手間や時間を削減することができる。
　１　エンジン
　１８　ＤＰＦ（フィルタ）
　２０　ＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒）
　２３　噴射ノズル（還元剤供給手段）
　３１　ＥＣＵ（故障診断手段、手動再生手段、機能確認手段）
　３４　ＤＰＦ過堆積ランプ（過堆積報知手段）
　３５　再生開始スイッチ（機能確認指示手段）
　３６　ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ検出手段）
　４１　ＭＵＴ（診断ツール、機能確認指示手段）
 

Claims (5)

  1. 　エンジンの排気通路に配設されて還元剤の添加により排ガス中のＮＯｘを選択的に浄化するアンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒、及び該アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒に上記還元剤を供給する還元剤供給手段を少なくとも具備するＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置であって、
    　上記排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の上流側に配設されて排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
    　上記フィルタへのパティキュレートの過堆積を報知する過堆積報知手段と、
    　上記過堆積報知手段による報知に応じて再生開始スイッチが操作されたときに、車両停車状態で上記フィルタを昇温し、捕集されたパティキュレートを強制的に焼却除去する手動再生を実行する手動再生手段と、
    　上記排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の下流側に配設されたＮＯｘ検出手段と、
    　故障診断手段の故障判定に基づく上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理後に、上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能が回復したか否かの判定を指示する機能確認指示手段が操作されたとき、上記過堆積報知手段による報知がないときでも上記手動再生手段に手動再生を実行させ、該手動再生による上記フィルタの昇温に伴って下流側の上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒が少なくとも活性下限温度まで昇温されたときに、上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づき上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能回復を判定する機能確認手段と
    　を備えたことを特徴とするＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置。
  2. 　上記機能確認手段は、上記アンモニア選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が上記活性下限温度近傍に設定された昇温終了温度に達したときに、上記手動再生手段に手動再生を終了させることを特徴とする請求項１記載のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置。
  3. 　上記機能確認指示手段は上記再生開始スイッチであり、
    　上記機能確認手段は、上記再生開始スイッチが操作されたとき、上記過堆積報知手段による報知がないときに限り、上記手動再生に続いて上記機能回復の判定を実行することを特徴とする請求項１または２記載のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置。
  4. 　上記機能確認指示手段は、上記機能確認手段に接続可能な診断ツールであり、
    　上記機能確認手段は、上記診断ツールにより機能確認モードの開始が入力されたとき、該機能確認モードとして上記手動再生に続いて上記機能回復の判定を実行することを特徴とする請求項１または２記載のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置。
  5. 　上記機能確認手段は、上記機能確認モードに加えて、上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの各構成要素の作動状態を順次変更すると共に、作動状態の変更のために手作業の準備を要するときには上記診断ツールに準備内容を表示指示し、該作動状態を変更した構成要素が上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの故障原因であるか否かを上記ＮＯｘ検出手段の検出値に基づき順次判定する故障究明モードを実行可能であり、
    　上記機能確認モードで上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの機能が回復していないと判定した後のタイミング、または上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの修理前のタイミングで上記故障究明モードを開始して、上記ＮＯｘ低減用排気浄化システムの各構成要素の故障を逐次判定し、特定した故障原因の構成要素の修理指示を上記診断ツールに表示することを特徴とする請求項４記載のＮＯｘ低減用排気浄化システムの診断装置。
     
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