专利名称：NOx 传感器诊断装置及SCR 系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及诊断NOx传感器的妥当性的NOx传感器诊断装置及SCR系统。
背景技术：
作为用于净化柴油机的废气中的NOx的废气净化系统，开发有使用了SCR(Selective Catalytic Reduction :选择性催化还原)装置的 SCR 系统。该SCR系统为，将尿素水供给到SCR装置的废气上游，利用废气的热量生成氨，通过该氨在SCR催化剂上将NOx还原而净化(例如，参照专利文献I)。在SCR系统中，尿素水的喷射根据废气中的NOx浓度而被控制。为了该控制而在排气管中设置NOx传感器。··在该NOx传感器的检测值不妥当的情况下，不能够适当地进行尿素水的喷射控制，因此在SCR系统中装备有诊断NOx传感器的妥当性的NOx传感器诊断装置。在以往的NOx传感器诊断装置中，在根据发动机的工作状态而决定的NOx浓度的计算值与NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于规定的阈值时，就会诊断为NOx传感器发生了异常(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000-303826号公报专利文献2 :日本特开2009-128237号公报专利文献3 :日本特开2009-257888号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，在DPF(柴油颗粒过滤器)再生时、PTO(动力输出)动作时、或排气制动动作时，废气流量、废气中的NOx浓度急剧变动，因此有时NOx传感器不正常地动作。因而，当在这种情况下进行NOx传感器的诊断时，NOx浓度的计算值与检测值的偏离变大，尽管NOx传感器没有异常，也有可能会误诊断为NOx传感器异常。因此，本发明的目的在于提供一种NOx传感器诊断装置及SCR系统，能够解决上述课题、并防止误诊断。用于解决课题的方案本发明是为了实现上述目的而完成的，一种NOx传感器诊断装置，设置于发动机的排气管，诊断对废气中的NOx浓度进行检测的NOx传感器，其中，具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。也可以具备计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。此外，本发明的SCR系统具备SCR(选择性催化还原)装置，设置于发动机的排气管；定量阀，在上述SCR装置的上游侧喷射尿素水；上述NOx传感器，设置在上述SCR装置的上游侧；尿素水喷射控制部，根据由上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值来控制尿素水喷射量；以及NOx传感器诊断装置，诊断上述NOx传感器，其中，上述NOx传感器诊断装置具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。上述NOx传感器诊断装置也可以具备计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。发明效果
根据本发明，能够提供一种能够防止误诊断的NOx传感器诊断装置及SCR系统。
图I中，(a)是本发明的一实施方式涉及的具备NOx传感器诊断装置的SCR系统的概略构成图，(b)是NOx传感器诊断装置的构成图。图2是图I的SCR系统中的D⑶的输入输出构成图。图3是表示本发明中NOx传感器诊断装置的控制流程的流程图。
具体实施例方式以下，根据
本发明的优选实施方式。首先，对搭载在车辆上的SCR系统进行说明。如图I (a)所示，SCR系统100主要具备设置在发动机E的排气管102上的SCR装置103;在SCR装置103的上游侧(废气的上游侧)喷射尿素水的定量阀(尿素喷射装置、定量模块)104 ;存积尿素水的尿素箱105 ;将尿素箱105中所存积的尿素水向定量阀104供给的供给模块106 ;以及对定量阀104、供给模块106等进行控制的D⑶(Dosing ControlUnit :定量控制单元)126。在发动机E的排气管102上，从废气的上游侧到下游侧依次配置有D0C(DieselOxidation Catalyst :柴油机氧化催化剂)107、DPF(Diesel Particulate Filter :柴油颗粒过滤器)108以及SCR装置103。D0C107用于将从发动机E排气的废气中的NO氧化成为NO2，并对废气中的NO和NO2的比率进行控制而提高SCR装置103的脱硝效率。此外，DPF108用于捕集废气中的PM (Particulate Matter :颗粒物质)。在SCR装置103上游侧的排气管102上设置有定量阀104。定量阀104成为在充满了高压尿素水的缸上设置有喷口、堵塞该喷口的阀芯安装在柱塞上的构造，通过对线圈通电来拉起柱塞，由此就会使阀芯从喷口分离而喷射尿素水。当停止向线圈通电时，通过内部的弹力来拉下柱塞而使阀芯堵塞喷口，因此尿素水的喷射停止。在定量阀104上游侧的排气管102上，设置有对SCR装置103的入口的废气温度(SCR入口温度)进行测定的排气温度传感器109。此外，在SCR装置103的上游侧(此处为排气温度传感器109的上游侧)设置有对SCR装置103上游侧的NOx浓度进行检测的上游侧NOx传感器110，在SCR装置103的下游侧设置有对SCR装置103下游侧的NOx浓度进行检测的下游侧NOx传感器111。供给模块106具备SM泵112，压送尿素水；SM温度传感器113，测定供给模块106的温度(在供给模块106中流动的尿素水的温度)；尿素水压力传感器114，测定供给模块106内的尿素水压力(SM泵112的排出腔的压力)；以及回流阀115，通过切换尿素水的流路，由此切换是将来自尿素箱105的尿素水向定量阀104供给、还是使定量阀104内的尿素水向尿素箱105返回。此处，在回流阀115开启时，将来自尿素箱105的尿素水向定量阀104供给，在回流阀115关闭时，使定量阀104内的尿素水向尿素箱105返回。在回流阀115被切换为将尿素水向定量阀104供给的情况下，供给模块106利用其SM泵112通过送液管路(吸入管路)116来吸取尿素箱105内的尿素水，并通过压送管·路(压力管路)117向定量阀104供给，通过回收管路(返回管路)118使剩余的尿素水返回到尿素箱105。在尿素箱105中设置有SCR传感器119。SCR传感器119具备测定尿素箱105内的尿素水的液面高度(液位)的液位传感器120 ;测定尿素箱105内的尿素水的温度的温度传感器121 ;以及测定尿素箱105内的尿素水品质的品质传感器122。品质传感器122为，例如根据超声波的传播速度、导电度，来检测尿素水的浓度、尿素水中是否混合有异种混合物，而检测尿素箱105内的尿素水品质。在尿素箱105和供给模块106上连接有循环用于冷却发动机E的冷却水的冷却管路123。冷却管路123通过尿素箱105内，使冷却管路123中流动的冷却水和尿素箱105内的尿素水之间进行热交换。同样，冷却管路123通过供给模块106内，使冷却管路123中流动的冷却水和供给模块106内的尿素水之间进行热交换。在冷却管路123上设置有切换是否向尿素箱105和供给模块106供给冷却水的箱加热阀(冷却液阀)124。另外，构成为，在定量阀104上也连接有冷却管路123，但是与箱加热阀124的开闭无关地向定量阀104供给冷却水。另外，在图1(a)中虽然将图简化而未表示，但是冷却管路123沿着尿素水通过的送液管路116、压送管路117以及回收管路118而配设。图2表不DQJ126的输入输出构成图。如图2所示，在ECU126上连接有来自以下部件的输入信号线上游侧NOx传感器110、下游侧NOx传感器IlUSCR传感器119 (液位传感器120、温度传感器121、品质传感器122)、排气温度传感器109、供给模块106的SM温度传感器113和尿素水压力传感器114、以及控制发动机E的ECM (Engine Control Module :发动机控制模块)125。从ECM125输入外界气温、发动机参数(发动机转速等)的信号。此外，从ECM125向D⑶126输入表示正进行DPF再生的信号、表示PTO正动作的信号、及表示排气制动正动作的信号。另外，所谓DPF再生是指，在DPF108所捕集的PM的量变多时(更具体地，在DPF108的上游侧和下游侧的差压超过了规定值时)，通过燃料喷射控制等而使废气温度上升，从而将DPF108所捕集的PM燃烧除去的控制。此外，所谓PTO是指，例如混凝土车中的搅拌机、冷藏车中的冷藏库等。此外，在ECU126上连接有向以下部件的输出信号线箱加热阀124、供给模块106的SM泵112和回流阀115、定量阀104、上游侧NOx传感器110的加热器、以及下游侧NOx传感器111的加热器。另外，关于D⑶126和各部件之间的信号的输入输出，也可以是经由个别的信号线的输入输出以及经由CAN(Controller Area Network :控制器局域网)的输入输出中的某一种。在D⑶126上搭载有根据由上游侧NOx传感器110检测到的NOx浓度的检测值来控制尿素水喷射量的尿素水喷射控制部127。尿素水喷射控制部127基于来自ECM125的发动机参数的信号和来自排气温度传感器109的废气温度，来推断废气中的NOx量，并且基于推断的废气中的NOx量来决定从定量阀104喷射的尿素水量，并且，在由定量阀104按照决定的尿素水量进行了喷射时，根据上游侧NOx传感器110的检测值来控制定量阀104，而调整从定量阀104喷射的尿素水量。
那么，本实施方式涉及的SCR系统100具备诊断上游侧NOx传感器110的妥当性的NOx传感器诊断装置I。SCR系统100具备两个NOx传感器110、111，但NOx传感器诊断装置I用于诊断设置在SCR装置103的上游侧的上游侧NOx传感器110的妥当性。如图I (b)所示，NOx传感器诊断装置I具备计算值运算部2，基于发动机E的工作状态(基于来自ECM125的发动机参数)求出废气中的NOx浓度的计算值；异常判断部
3,在由计算值运算部2求出的NOx浓度的计算值与上游侧NOx传感器110检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上游侧NOx传感器110异常；以及诊断禁止判断部4，在检测到DPF再生、PTO动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上游侧NOx传感器110的诊断。计算值运算部2、异常判断部3、及诊断禁止判断部4搭载在D⑶126上。在本实施方式中，异常判断部3在NOx浓度的计算值与NOx浓度的检测值的比率(NOx浓度的检测值/NOx浓度的计算值)在判断用阈值范围外时，判断为上游侧NOx传感器110异常。异常判断部3在判断为上游侧NOx传感器110异常时，通过使未图示的警告灯(CEL (Check Engine Lamp :发动机检查灯)或 MIL (Mulfunction Indicator Lamp :故障指示灯))点灯，来对驾驶员进行警告。异常判断部3使用的判断用阈值，通过实验等而适当地设定。诊断禁止判断部4，在从ECM125接收到表示正进行DPF再生的信号时、或接收到表示PTO正动作的信号时、或接收到表示排气制动正动作的信号时，禁止异常判断部3的诊断。接着，使用图3来说明NOx传感器诊断装置I的控制流程。如图3所示，首先，在步骤SI中，诊断禁止判断部4判断是否为DPF再生中(即是否从ECM125接收到表示正进行DPF再生的信号)。在步骤SI中判断为“是”的情况下，相当于DPF再生时，因此不进行上游侧NOx传感器110的诊断而结束控制。在步骤SI中判断为“否”的情况下，在步骤S2中，诊断禁止判断部4判断PTO是否为动作中(即是否从ECM125接收到表示PTO正动作的信号)。在步骤S2中判断为“是”的情况下，相当于PTO动作时，因此不进行上游侧NOx传感器110的诊断而结束控制。在步骤S2中判断为“否”的情况下，在步骤S3中，诊断禁止判断部4判断排气制动是否为动作中(即是否从ECM125接收到表示排气制动正动作的信号)。在步骤S3中判断为“是”的情况下，相当于排气制动动作时，因此不进行上游侧NOx传感器110的诊断而结束控制。
在步骤S3中判断为“是”的情况下，在步骤S4中，计算值运算部2基于来自ECM125的发动机参数的信号，求出NOx浓度的计算值。在求出NOx浓度的计算值后，在步骤S5中，异常判断部3从上游侧NOx传感器110读入NOx浓度的检测值，根据所读入的NOx浓度的检测值与在步骤S4中求出的NOx浓度的计算值，求出NOx浓度的计算值与检测值的比率h。在步骤S6中，异常判断部3判断在步骤S5中求出的NOx浓度的计算值与检测值的比率h是否在判断用阈值范围内(是否比上限阈值Th小并且比下限阈值Tn大)。在步骤S6中判断为“是”的情况下，认为上游侧NOx传感器110正常，因此就那样地结束控制。在步骤S6中判断为“否”的情况下，认为上游侧NOx传感器110发生了异常，因此异常判断部3使CEL或MIL等警告灯点灯(步骤S7)，结束控制。 如以上说明的那样，在本实施方式涉及的NOx传感器诊断装置I中，在DPF再生时、PTO动作时、或排气制动动作时，禁止上游侧NOx传感器110的诊断。在DPF再生时、PTO动作时、排气制动动作时，废气流量、废气中的NOx浓度急剧变动，因此有时上游侧NOx传感器110不正常动作，而在本实施方式中，能够使得在这种情况下不进行上游侧NOx传感器110的诊断，消除了尽管上游侧NOx传感器110没有异常、却误诊断为上游侧NOx传感器110异常的担心。本发明并不限定于上述实施方式，当然也能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。例如，在上述实施方式中，作为表示NOx浓度的计算值与检测值的偏离的值，使用了 NOx浓度的计算值与检测值的比率(NOx浓度的检测值/NOx浓度的计算值)，但并不限定于此，也可以使用NOx浓度的计算值与检测值的差(绝对值)。此外，在上述实施方式中，对进行上游侧NOx传感器110的诊断的情况进行了说明，但并不限定于此，本发明也能够应用于下游侧NOx传感器111。S卩，也可以在DPF再生时、PTO动作时、或排气制动动作时，禁止下游侧NOx传感器111的诊断。标记说明I NOx传感器诊断装置2 计算值运算部3 异常判断部4 诊断禁止判断部100 SCR 系统102 排气管103 SCR 装置104 定量阀105 尿素箱106 供给模块110 上游侧NOx传感器(NOx传感器)111 下游侧NOx传感器125 ECM126 DCU
127 尿素水喷射控制部
E 发动机
权利要求
1.一种NOx传感器诊断装置，设置于发动机的排气管，诊断对废气中的NOx浓度进行检测的NOx传感器，其特征在于， 具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。
2.如权利要求I所述的NOx传感器诊断装置，具备 计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及 异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。
3.—种SCR系统，其特征在于，具备 SCR(选择性催化还原)装置，设置于发动机的排气管； 定量阀，在上述SCR装置的上游侧喷射尿素水； 上述NOx传感器，设置在上述SCR装置的上游侧； 尿素水喷射控制部，根据由上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值来控制尿素水喷射量；以及 NOx传感器诊断装置，诊断上述NOx传感器， 其中，上述NOx传感器诊断装置具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。
4.如权利要求3所述的SCR系统，其中， 上述NOx传感器诊断装置具备 计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及 异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。
全文摘要
提供能够考虑环境条件来诊断NOx传感器的妥当性、并能够防止误诊断的NOx传感器诊断装置及SCR系统。在设置于发动机(E)的排气管(102)、并诊断对废气中的NOx浓度进行检测的NOx传感器(110)的NOx传感器诊断装置中，具备诊断禁止判断部(4)，该诊断禁止判断部(4)在DPF(柴油颗粒过滤器)再生时、PTO(动力输出)动作时、或排气制动动作时，禁止NOx传感器(110)的诊断。
文档编号F01N3/24GK102971499SQ201180033498
公开日2013年3月13日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月8日
发明者高桥弘隆, 水谷正志, 小川隆信 申请人:五十铃自动车株式会社