内燃机的排气净化装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供内燃机的排气净化装置，具备NOx净化催化剂、氧化催化剂、NOx量计算部以及控制部。NOx净化催化剂设置于排气通路，利用添加于排气中的尿素水净化排气中的NOx。氧化催化剂设置于相比NOx净化催化剂靠下游的排气通路的部位。NOx量计算部构成为对通过了氧化催化剂的排气所含有的NOx量进行计算。控制部构成为执行在根据由NOx量计算部计算出的NOx量而获得的NOx净化率为规定值以下的情况下诊断为NOx净化催化剂存在异常的异常诊断处理。控制部构成为当预先确定的异常诊断处理的执行条件成立时，在执行使吸附于NOx净化催化剂的未燃烧燃料脱离的脱离处理之后，执行异常诊断处理。
【专利说明】
内燃机的排气净化装置
技术领域
[0001]本发明涉及内燃机的排气净化装置。
【背景技术】
[0002]在日本特开2010 — 248925号公报中，公开了具备净化排气中的氮气氧化物(NOx)的NOx净化催化剂的内燃机。在这种内燃机的排气通路设置有将尿素水添加于排气中的添加机构，出自该尿素水的氨气被NOx净化催化剂吸附。然后，利用吸附于NOx净化催化剂的氨气还原净化NOx。该NOx净化催化剂随着使用期间的增大而逐渐劣化，因此最终无法获得所希望的NOx净化率。
[0003]因此，在上述公报所记载的排气净化装置中，进行NOx净化催化剂异常诊断处理。在该异常诊断处理中，基于被NOx净化催化剂净化的排气中的NOx浓度等计算NOx净化催化剂的NOx净化率，在该计算出的净化率为规定值以下的情况下，判定为NOx净化催化剂存在由于劣化引起的异常的可能性。
[0004]存在将用于对从NOx净化催化剂脱离的氨气、逃过NOx净化催化剂的氨气等进行净化的氧化催化剂设置于相比NOx净化催化剂靠下游的排气通路的排气净化装置。在这种排气净化装置中，若基于根据通过了氧化催化剂的排气所含有的NOx量而获得的NOx净化率，进行如上所述的异常诊断处理，则担心会产生如下问题。
[0005]即，若向NOx净化催化剂流入的排气中含有未燃烧燃料，则该未燃烧燃料被NOx净化催化剂吸附。该吸附的未燃烧燃料根据内燃机运转状态而从NOx净化催化剂脱离，因此该脱离的未燃烧燃料与排气一起向氧化催化剂流入。若包含未燃烧燃料的排气中含有NOx』』在氧化催化剂中，发生因未燃烧燃料引起的NOx的还原反应。
[0006]因此，g卩便在通过了NOx净化催化剂之后的排气中的NOx量由于NOx净化催化剂的劣化而未充分降低的状态下，在产生如上所述的因未燃烧燃料而引起的NOx的还原反应时，氧化催化剂通过后的排气所含有的NOx量也会减少。由此，NOx净化率相比未产生NOx的还原反应的情况增高。因此，即便NOx净化催化剂发生由于劣化引起的异常，在如上所述的异常诊断处理中，也存在判定为NOx净化催化剂不存在由于劣化引起的异常的误诊断的担忧。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种对于由于NOx净化催化剂的劣化引起的异常能够抑制误诊断的产生的内燃机的排气净化装置。
[0008]解决上述课题的内燃机的排气净化装置具备:NOx净化催化剂，该NOx净化催化剂设置于排气通路，利用添加于排气中的尿素水净化排气中的NOx;氧化催化剂，该氧化催化剂设置于相比上述NOx净化催化剂靠下游的排气通路的部位;NOx量计算部，该NOx量计算部构成为对通过了上述氧化催化剂的排气所含有的NOx量进行计算；以及控制部，该控制部构成为执行在根据由上述NOx量计算部计算出的NOx量而获得的NOx净化率为规定值以下的情况下诊断为上述NOx净化催化剂存在异常的异常诊断处理，其中，上述控制部当预先确定的上述异常诊断处理的执行条件成立时，在执行使吸附于上述NOx净化催化剂的未燃烧燃料脱离的脱离处理之后，执行上述异常诊断处理。
【附图说明】
[0009]图1是表示内燃机的排气净化装置的第I实施方式的内燃机及其周边结构的概要图。
[0010]图2是表示用于基于内燃机旋转速度以及燃料喷射量对未燃烧燃料向SCR催化剂的吸附量进行推定的推定映射图。
[0011]图3是表示加速时的空燃比以及空燃比修正系数的对应关系的表。
[0012]图4是表示加速时的床温以及温度修正系数的对应关系的表。
[0013]图5是表示减速时的空燃比以及空燃比修正系数的对应关系的表。
[0014]图6是表示减速时的床温以及温度修正系数的对应关系的表。
[0015]图7是表示该实施方式中进行SCR催化剂的异常诊断时的一系列的处理顺序的流程图。
[0016]图8是表示该实施方式中未执行脱离处理时的异常诊断处理的执行状态的时序图。
[0017]图9是表示该实施方式中执行脱离处理时的异常诊断处理的执行状态的时序图。
[0018]图10是表示第2实施方式中执行脱离处理时的未燃烧燃料的脱离量与排气温度的对应关系的表。
[0019]图11是表示第2实施方式中进行SCR催化剂的异常诊断时的一系列的处理顺序的一部分的流程图。
[0020]图12是表示第2实施方式中脱离处理以及异常诊断处理的执行状态的时序图。
[0021]图13是表示第3实施方式中脱离处理以及异常诊断处理的执行状态的时序图。
[0022]图14是表示第4实施方式中脱离处理以及异常诊断处理的执行状态的时序图。
【具体实施方式】
[0023]以下，参照图1?图9对内燃机的控制装置80的一个实施方式进行说明。
[0024]在图1中示出了应用了本实施方式的控制装置80的车载用柴油发动机1(以下，简称为“发动机I”)及其周边结构。
[0025]在发动机I设置有第I?第4气缸#1?#4。在气缸盖2与气缸#1?#4分别对应地设置有多个燃料喷射阀4a?4d。上述燃料喷射阀4a?4d向对应的气缸#1?#4的燃烧室分别喷射燃料。另外，在气缸盖2与气缸#1?#4分别对应地设置有用于将新气导入气缸#1?#4内的未图示的多个进气口、和用于将燃烧气体向气缸#1?#4外排出的排气口6a?6d。
[0026]燃料喷射阀4a?4d与对高压燃料进行蓄压的共轨9连接。共轨9与供油栗10连接。供油栗10从未图示的燃料箱吸入燃料并向共轨9供给高压燃料。在燃料喷射阀4a?4d开阀时从燃料喷射阀4a?4d向气缸#1?#4内分别喷射供给至共轨9的高压燃料。
[0027]在多个进气口连接有进气歧管7。进气歧管7与进气通路3连接。在该进气通路3内设置有用于调整进气量的进气节流阀16。进气歧管7构成进气通路3的一部分。
[0028]在排气口6a?6d连接有排气歧管8。排气歧管8与排气通路26连接。
[0029]在排气通路26的中途设置有利用排气压对吸入空气进行增压的涡轮增压器11。在涡轮增压器11的进气侧压缩机与进气节流阀16之间的进气通路3设置有中冷器18。利用该中冷器18实现借助涡轮增压器11的增压而温度上升后的吸入空气的冷却。
[0030]另外，在排气通路26的中途、且在涡轮增压器11的排气侧涡轮的下游设置有净化排气的第I净化部件30。在该第I净化部件30的内部相对于排气的流动方向串联地配设有氧化催化剂31以及过滤器32。
[0031]在氧化催化剂31担载有对排气中的未燃烧燃料进行氧化处理的催化剂。另外，过滤器32是用于捕集排气中的PM(粒状物)的部件，由多孔质陶瓷构成，在过滤器32担载有用于促进PM的氧化的催化剂。排气中的PM在通过过滤器32的多孔质的壁时被过滤器32捕集。
[0032]在排气歧管8的汇集部附近设置有用于向排气添加燃料的燃料添加阀5。该燃料添加阀5经由燃料供给管27与上述供油栗10连接。燃料添加阀5的配设位置只要是在排气系统中且在第I净化部件30的上游侧便能够适当地变更。另外，也可以通过调整燃料的喷射时刻进行后喷射，来向排气中添加燃料。
[0033]若过滤器32所捕集的PM的量超过规定值，则开始过滤器32的再生处理，由此，从燃料添加阀5向排气歧管8内的排气中喷射燃料。从该燃料添加阀5添加至排气中的燃料在到达氧化催化剂31后被氧化，由此，能够实现排气的温度的上升。然后，借助氧化催化剂31而升温后的排气向过滤器32流入，从而该过滤器32升温，由此，堆积于过滤器32的PM被氧化处理而能够实现过滤器32的再生。
[0034]另外，在排气通路26的中途、且在第I净化部件30的下游设置有净化排气的第2净化部件40。在第2净化部件40的内部配设有选择还原型NOx催化剂(以下，称为“SCR催化剂”)41 ACR催化剂41作为NOx净化催化剂发挥功能，利用从尿素水产生的氨气还原以及净化排气中的NOx。
[0035]并且，在排气通路26的中途、且在第2净化部件40的下游设置有净化排气的第3净化部件50。在第3净化部件50的内部配设有氧化净化排气中的氨气的氨气氧化催化剂51。
[0036]在发动机I设置有尿素水供给机构200，尿素水供给机构200作为将上述尿素水向排气中添加的添加机构发挥功能。尿素水供给机构200由存积尿素水的箱210、向排气通路26内喷射供给尿素水的尿素添加阀230、将尿素添加阀230与箱210连接的供给通路240、以及设置于供给通路240的中途的栗220构成。
[0037]尿素添加阀230设置于第I净化部件30与第2净化部件40之间的排气通路26，其喷射孔朝向SCR催化剂41的配设方向。若该尿素添加阀230开阀，则经由供给通路240向排气通路26内喷射供给尿素水。
[0038]栗220为电动栗，在栗220正转时，从箱210朝向尿素添加阀230输送尿素水。另一方面，在栗220反转时，从尿素添加阀230朝向箱210输送尿素水。换句话说，在栗220反转时，从尿素添加阀230以及供给通路240回收尿素水并使之返回箱210。
[0039]在尿素添加阀230与SCR催化剂41之间的排气通路26内设置有分散板60，该分散板60通过使从尿素添加阀230喷射出的尿素水分散来促进尿素水雾化。
[0040]从尿素添加阀230添加至排气中的尿素水由于排气的热量而水解为氨气。该氨气在到达SCR催化剂41后被该SCR催化剂41吸附。然后，利用吸附于SCR催化剂41的氨气还原净化排气中的NOx。[0041 ]此外，发动机I具备排气再循环装置(以下，称为“EGR装置”)。详细而言，EGR装置通过使排气的一部分返回进气通路3来使气缸#1?#4内的燃烧温度降低，由此，使从发动机I产生的NOx的量减少。该EGR装置由将进气歧管7与排气歧管8连通的EGR通路13、设置于EGR通路13的EGR阀15、以及设置于EGR通路13的中途的EGR冷却器14等构成。通过根据内燃机运转状态调整EGR阀15的开度，来对从排气通路26向进气通路3返回的排气的量亦即EGR量进行调整。另外，利用EGR冷却器14降低在EGR通路13内流动的排气的温度。
[0042]在发动机I安装有用于检测内燃机运转状态的各种传感器。例如，空气流量计19检测进气量GA。节流阀开度传感器20检测进气节流阀16的开度。曲轴转角传感器21检测内燃机旋转速度NE ο油门传感器22检测油门踏板的踏入量即油门操作量ACCP ο外部气温传感器23检测外部气温THout。车速传感器24检测搭载有发动机I的车辆的车速SPD。另外，在发动机I还设置有供车辆的驾驶员在使发动机I启动时、停止时操作的点火开关(以下，称为“IG开关”)25，根据该IG开关25的操作位置进行发动机启动、发动机停止。
[0043]另外，设置于氧化催化剂31的上游的第I排气温度传感器100对流入氧化催化剂31之前的排气温度亦即第I排气温度THl进行检测。差压传感器110对过滤器32的上游侧的排气压与下游侧的排气压的压力差A P进行检测。
[0044]在第I净化部件30与第2净化部件40之间的排气通路26、且在尿素添加阀230的上游设置有第2排气温度传感器120、第INOx传感器130、以及空燃比传感器150。第2排气温度传感器120对流入SCR催化剂41之前的排气温度亦即第2排气温度TH2进行检测。该第2排气温度TH2比上述第I排气温度THl适合作为与SCR催化剂41的温度相关的温度。第INOx传感器130输出与流入SCR催化剂41之前的排气的NOx浓度亦即第INOx浓度NI对应的信号。而且，通过后述的控制装置80运算处理从该第INOx传感器130输出的检测信号来计算第INOx浓度NI。空燃比传感器150是输出与排气中的氧浓度对应的信号的传感器，基于其输出值检测混合气的空燃比AF。
[0045]在相比第3净化部件50靠下游的排气通路26设置有第2N0x传感器140。第2N0x传感器140输出与被SCR催化剂41净化后通过了氨气氧化催化剂51的排气的NOx浓度亦即第2N0x浓度N2对应的信号。而且，通过后述的控制装置80运算处理从该第2N0x传感器140输出的检测信号来计算第2N0x浓度N2。换句话说，控制装置80具备计算表示流入SCR催化剂41之前的排气所含有的NOx量的第INOx浓度NI的NOx量计算部、计算表示通过了氨气氧化催化剂51的排气所含有的NOx量的第2N0x浓度N2的NOx量计算部。
[0046]各种传感器等的输出被输入至作为控制部发挥功能的控制装置80。该控制装置80为控制电路或者处理器，以具备中央处理控制装置(CPU)、预先存储有各种程序、映射等的只读存储器(ROM)、临时存储CPU的运算结果等的随机存储器(RAM)、定时计数器、输入接口、以及输出接口等的微型计算机为中心而构成。
[0047 ]而且，利用控制装置80进行例如燃料喷射阀4a?4d、燃料添加阀5的燃料喷射量控制及喷射时刻控制、供油栗10的排出压力控制、开闭进气节流阀16的致动器17的驱动量控制、以及EGR阀15的开度控制等的发动机I的各种控制。
[0048]另外，还利用该控制装置80进行使过滤器32所捕集的PM燃烧的上述再生处理等的各种排气净化控制。
[0049]控制装置80作为这种排气净化控制的一个还进行由尿素添加阀230进行的尿素水的添加控制。在该添加控制中，基于内燃机运转状态等对还原处理从发动机I排出的NOx所需的尿素添加量QE进行计算，并对该尿素添加阀230的开阀状态进行控制，以便从尿素添加阀230喷射相当于该计算出的尿素添加量QE的量的尿素水。
[0050](向SCR催化剂的燃料吸附量的推定)
[0051 ]在向SCR催化剂41流入的排气中包含有出自在发动机I的燃烧室中未燃烧的燃料、从上述燃料添加阀5添加的燃料等的未燃烧燃料，则SCR催化剂41吸附该未燃烧燃料。另外，吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料随着基于排气温度的上升引起的SCR催化剂41的温度的上升而从该SCR催化剂41脱离。因而，向SCR催化剂41流入的排气的温度越高时，吸附于SCR催化剂41的每单位时间的未燃烧燃料的量(以下，称为“单位燃料吸附量ABD”)越少。
[0052]因此，控制装置80通过推定单位燃料吸附量ABD并逐渐累计其推定值，来进行推定吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料的量(以下，称为“燃料吸附量AB”)的处理。
[0053]在该燃料吸附量AB的推定处理中，首先，基于内燃机运转状态计算单位燃料吸附量ABD。更详细而言，基于燃料喷射阀的燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算单位燃料吸附量ABD。在本实施方式中，虽使用燃料喷射量Q作为表示内燃机负载的值，但也可以使用其他值作为表示内燃机负载的值。
[0054]如图2所示，内燃机旋转速度NE越高时，单位燃料吸附量ABD被设定为越少的值。这是因为内燃机旋转速度NE越高时，SCR催化剂41的床温ST变得越高，未燃烧燃料的脱离量增加，未燃烧燃料的吸附量反而减少的缘故。另外，燃料喷射量Q越多时，单位燃料吸附量ABD被设定为越少的值。这是因为燃料喷射量Q越多且内燃机负载越高时，SCR催化剂41的床温ST变得越高，未燃烧燃料的脱离量增加，未燃烧燃料的吸附量反而减少的缘故。
[0055]在内燃机运转状态刚变化之后，相对于该内燃机运转状态的变化，进气量的变化、SCR催化剂41的床温ST的变化产生延迟。因此，基于过渡时的燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算的上述单位燃料吸附量ABD会产生误差。
[0056]S卩，吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料的量除了根据上述的SCR催化剂41的床温ST而变化之外，还根据吸入气缸#1?#4的氧的量而变化。更详细而言，吸入气缸#1?#4的氧的量越多，在气缸#1?#4内因氧引起的未燃烧燃料的氧化越进展，因此，向排气通路26排出的未燃烧燃料的量减少。因此，吸入气缸#1?#4的氧的量越多时、也就是利用空燃比传感器150检测的空燃比AF的稀薄程度越高时，吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料的量越少。
[0057]因而，在例如加速时，相对于内燃机运转状态的变化，进气量的增大产生延迟，吸入气缸#1?#4的氧量的增大也产生延迟。因此，基于加速中的燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算的单位燃料吸附量ABD变为比实际的吸附量少的量，由此致使该单位燃料吸附量ABD产生误差。这种误差随着进气量的增大延迟消除、也就是随着空燃比AF的稀薄程度增高而逐渐减小。
[0058]另外，在加速时，相对于内燃机运转状态的变化，SCR催化剂41的床温ST的上升产生延迟，因此，基于加速中的燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算的单位燃料吸附量ABD变为比与实际的床温ST对应的吸附量少的量，由此致使该单位燃料吸附量ABD产生误差。这种误差随着床温ST的上升的延迟消除、也就是随着加速中的床温ST增高而逐渐减小。
[0059]另一方面，在进行少量的燃料喷射的缓慢减速时，相对于内燃机运转状态的变化，进气量的减少产生延迟，吸入气缸#1?#4的氧量的减少也产生延迟。因此，这种基于减速中的燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算的单位燃料吸附量ABD变为比实际的吸附量多的量，由此致使该单位燃料吸附量ABD产生误差。这种误差随着进气量的减少延迟消除、也就是随着空燃比AF的稀薄程度减小而逐渐减小。
[0060]另外，在进行少量的燃料喷射的缓慢减速时，相对于内燃机运转状态的变化，SCR催化剂41的床温ST的降低产生延迟，因此，基于减速中的燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算的单位燃料吸附量ABD变为比与实际的床温ST对应的吸附量多的量，由此致使该单位燃料吸附量ABD产生误差。这种误差随着床温ST的降低的延迟消除、也就是随着减速中的床温ST降低而逐渐减小。
[0061 ]为了抑制这种内燃机运转状态的过渡时的单位燃料吸附量ABD的误差，控制装置80对当前的内燃机运转状态为加速状态、或者为减速状态、还是为正常状态进行判定。这种判定能够基于油门操作量ACCP、燃料喷射量Q的增减趋势等来进行判定。
[0062]而且，对基于空燃比AF计算的空燃比修正系数K1、以及基于SCR催化剂41的床温ST计算的温度修正系数K2进行计算，并将上述空燃比修正系数Kl以及温度修正系数K2乘以单位燃料吸附量ABD来修正该单位燃料吸附量ABD。
[0063]更详细而言，控制装置80若判定为当前的内燃机运转状态为加速状态，则选择在加速时最佳的空燃比修正系数映射以及温度修正系数映射。
[0064]如图3所示，在加速时最佳的空燃比修正系数映射中，空燃比AF的稀薄程度越低，也就是空燃比AF的值越小，吸入气缸#1?#4的氧量越少时，空燃比修正系数Kl的值被设定为越大的值。在加速时设定的空燃比修正系数Kl为比“I”大的数值。因而，吸入气缸#1?#4的氧量越少而未燃烧燃料的氧化量越少时，空燃比修正系数Kl的值越增大，由此，对单位燃料吸附量ABD进行增大修正以使之变多。结果，能够抑制上述的加速时的单位燃料吸附量ABD的误差的产生。
[0065]如图4所示，在加速时最佳的温度修正系数映射中，SCR催化剂41的床温ST越低，温度修正系数K2的值被设定为越大的值。在加速时设定的温度修正系数K2也为比“I”大的数值。因此，床温ST越低而从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的量越少时，温度修正系数K2的值越增大，由此，对单位燃料吸附量ABD进行增大修正以使之变多。结果，能够抑制上述的加速时的单位燃料吸附量ABD的误差的产生。
[0066]根据排气温度等推定床温ST。例如使用流入SCR催化剂41的排气的温度亦即第2排气温度TH2、从排气向SCR催化剂41移动的对每单位时间的热量造成影响的排气流量、从SCR催化剂41向外部空气移动的对每单位时间的热量造成影响的外部气温以及车速SPD等的、与SCR催化剂41的热平衡有关的各种参数来推定床温ST。也可以在SCR催化剂41设置温度传感器，来直接检测床温ST。
[0067]另一方面，控制装置80若判定为当前的内燃机运转状态为减速状态，则选择在减速时最佳的空燃比修正系数映射以及温度修正系数映射。
[0068]如图5所示，在减速时最佳的空燃比修正系数映射中，空燃比AF的稀薄程度越高，也就是空燃比AF的值越大，吸入气缸#1?#4的氧量越多时，空燃比修正系数Kl的值被设定为越小的值。在减速时设定的空燃比修正系数Kl为比“O”大且比“I”小的范围内的数值。因此，吸入气缸#1?#4的氧量越多而未燃烧燃料的氧化量越多时，空燃比修正系数Kl的值越小，由此，对单位燃料吸附量ABD进行减量修正以使之减小。结果，抑制如上所述的减速时的单位燃料吸附量ABD的误差的产生。
[0069]如图6所示，在减速时最佳的温度修正系数映射中，SCR催化剂41的床温ST越高，温度修正系数K2的值被设定为越小的值。在减速时设定的温度修正系数K2也为比“O”大且比“I”小的范围内的数值。因此，床温ST越高，从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的量越多时，温度修正系数K2的值越小，由此，对单位燃料吸附量ABD进行减量修正以使之减小。结果，抑制如上所述的减速时的单位燃料吸附量ABD的误差的产生。
[0070]而且，在当前的内燃机运转状态不为加速状态以及减速状态的任一个的情况下，控制装置80判定为当前的内燃机运转状态为正常状态，此时，将空燃比修正系数Kl以及温度修正系数K2的值均设定为“I”。因此，在内燃机运转状态为正常状态时，基于燃料喷射量Q以及内燃机旋转速度NE计算出的单位燃料吸附量ABD与修正后的单位燃料吸附量ABD成为相同的值。
[0071]控制装置80通过按规定周期逐渐累计如此修正的单位燃料吸附量ABD，来推定SCR催化剂41的燃料吸附量AB。
[0072](SCR催化剂的异常诊断处理)
[0073]控制装置80执行对SCR催化剂41是否发生由于劣化引起的异常进行诊断的异常诊断处理。该由于劣化引起的异常是指:由于SCR催化剂41的热量引起劣化导致该SCR催化剂41的NOx净化率降低至规定的判定值以下，从而成为无法净化充足量的NOx的状态。在异常诊断处理中，控制装置80根据以“K第INOx浓度NI—第2N0x浓度N2)/第INOx浓度NI} XlOO(%)”表示的式(I)来计算NOx净化率。然后，控制装置80对SCR催化剂41的NOx净化率是否为规定的判定值以下进行判定，在判定为SCR催化剂41的NOx净化率为规定的判定值以下的情况下，判定为SCR催化剂41存在由于劣化引起的异常。在判定为SCR催化剂41存在由于劣化引起的异常的情况下，控制装置80使用各种报告方法(声音、光等)向车辆驾驶员通知由于SCR催化剂41的劣化引起的异常。
[0074]如上所述，由于吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料在排气的温度增高后脱离，所以该脱离的未燃烧燃料与排气一起向氨气氧化催化剂51流入。若在包含未燃烧燃料的排气中含有NOx，则在氨气氧化催化剂51中，发生因未燃烧燃料而引起的NOx的还原反应。
[0075]因此，即便在通过SCR催化剂41之后的排气中的NOx量由于SCR催化剂41的劣化而未充分降低的状态下，在氨气氧化催化剂51中产生因未燃烧燃料而引起的NOx的还原反应时，通过氨气氧化催化剂51之后的排气所含有的NOx量也减少。因此，由设置于相比氨气氧化催化剂51靠排气下游侧的位置的第2N0x传感器140检测的第2N0x浓度N2也降低，根据上述式(I)计算的NOx净化率相比未产生基于这种未燃烧燃料引起的NOx的还原反应的情况增高。因此，在上述的异常诊断处理中，即便在SCR催化剂41发生由于劣化引起的异常，NOx净化率也变得比判定值高，从而有发生判定为在SCR催化剂41不存在由于劣化引起的异常的误诊断的担忧。
[0076]因此，控制装置80在执行上述的异常诊断处理时，通过进行图7所示的一系列的处理，对于由于SCR催化剂41的劣化引起的异常抑制误诊断的产生。
[0077]如图7所示，控制装置80首先对SCR催化剂41的异常诊断处理的执行条件是否成立进行判定(S100)。该执行条件能够适当地设定。例如，在本实施方式中，在如下条件全部满足时，异常诊断处理的执行条件成立，即:
[0078].对IG开关25进行打开操作之后的车辆的行驶距离为规定值以上。
[0079].车速SH)的变化量以及内燃机旋转速度NE的变化量均收敛于规定的范围而发动机I的运转状态为正常状态。
[0080].SCR催化剂41的异常诊断的执行次数为规定值以下。
[0081]而且，在异常诊断处理的执行条件未成立时(S100:否)，控制装置80暂时结束该一系列的处理。
[0082]另一方面，在异常诊断处理的执行条件成立时(S100:是)，控制装置80读入通过上述的推定处理而计算的当前的燃料吸附量AB(SllO)，并对该燃料吸附量AB是否为阈值ABl以上进行判定(SI20) ο吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料的量越多，在氨气氧化催化剂51中被未燃烧燃料还原的NOx的量越增多，因此在异常诊断处理的执行时发生误诊断的可能性增高。因此，针对阈值ABl，适当地设定在执行异常诊断处理时存在发生误诊断的担忧的燃料吸附量。
[0083]而且，在燃料吸附量AB不足阈值ABl时(S120:否)，上述误诊断发生的可能性较低，因此控制装置80立即执行上述的SCR催化剂41的异常诊断处理(S190)，暂时结束本处理。
[0084]另一方面，在燃料吸附量AB为阈值ABl以上时(S120:是)，上述误诊断发生的可能性较高，因此控制装置80开始使吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料脱离的脱离处理(S130)。作为该脱离处理，在本实施方式中，执行使向SCR催化剂41流入的排气的温度上升的升温处理。作为这种升温处理，例如可以单独进行、也可以组合进行如下的处理。
[0085].使用了从燃料添加阀5的燃料添加的过滤器32的再生处理。
[0086].对燃料喷射阀4a?4d的燃料喷射时刻进行延迟修正的处理。若对燃料喷射时刻进行延迟修正，则缩短混合气的燃烧开始到发动机I的排气阀开阀的时间。因此，在燃烧气体的温度降低比较小的正时将燃烧气体向排气通路26排出，由此，排气温度增高。
[0087].利用EGR装置增量向进气通路3返回的EGR量的处理。若增量EGR量，则吸入燃烧室的进气的温度增高，因此排气温度也增高。
[0088]?通过调整进气节流阀16的开度来减量发动机I的进气量的处理。若减量进气量，则在由EGR气体以及新气构成的向燃烧室的进气中，温度比较低的新气所占的比例减少。因此，吸入燃烧室的进气的温度增高，由此，排气温度增高。
[0089]若开始脱离处理，则控制装置80对脱离处理开始后的SCR催化剂41的床温ST是否变为阈值THa以上进行判定(SI40)。针对阈值THa，预先设定适于使吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料脱离的SCR催化剂41的床温ST。
[0090]而且，在床温ST不足阈值THa时(S140:否)，控制装置80反复进行步骤S140的判定处理直到床温ST变为阈值THa以上为止。
[0091 ]另一方面，若床温ST变为阈值THa以上(S140:是)，则控制装置80接下来计测脱离时间DT(SI50)。该脱离时间DT表示自床温ST达到阈值THa起的经过时间。
[0092]接下来，控制装置80对脱离时间DT是否为阈值DTI以上进行判定(SI60)。将该阈值DTl预先设定为使得吸附于SCR催化剂41的全部未燃烧燃料脱离所需的脱离时间DT。
[0093]而且，在脱离时间DT不足阈值DTl时(S160:否)，控制装置80反复进行步骤S150的处理以及步骤S160的处理直到脱离时间DT变为阈值DTI以上为止。
[0094]另一方面，若脱离时间DT变为阈值DTI以上，则控制装置80结束脱离处理(SI70)，并将脱离时间DT以及燃料吸附量AB复位为“O”(S180)。若脱离处理结束，则控制装置80执行上述的SCR催化剂41的异常诊断处理(S190)，暂时结束本处理。
[0095]接下来，参照图8以及图9对本实施方式的作用进行说明。
[0096]如图8所示，SCR催化剂41的实际的燃料吸附量随着时间的经过而逐渐增大。而且，在异常诊断处理的执行条件成立时的燃料吸附量AB不足阈值ABl的情况下(时刻tl)，从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的量较少，因此在氨气氧化催化剂51中被未燃烧燃料还原的NOx的量也减少。因此，在执行SCR催化剂41的异常诊断处理时发生误诊断的可能性较低。因此，不执行脱离处理，而立即执行SCR催化剂41的异常诊断处理。
[0097]另一方面，如图9所示，在异常诊断处理的执行条件成立时的燃料吸附量AB为阈值ABl以上的情况下(时刻tl)，从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的量较多，因此在氨气氧化催化剂51被未燃烧燃料还原的NOx的量也增多。因此，在执行SCR催化剂41的异常诊断处理时发生误诊断的可能性较高。因此，在执行异常诊断处理之前，开始用于使吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料脱离的脱离处理(时刻tl)。若该脱离处理开始则向SCR催化剂41流入的排气的温度增高，因此在时刻tl以后，SCR催化剂41的温度逐渐上升，由此，未燃烧燃料从SCR催化剂41逐渐缓缓脱离。因此，在时刻tl以后，SCR催化剂41的实际的燃料吸附量逐渐缓缓减少。
[0098]如图9(e)所示，若床温ST由于脱离处理的执行而达到阈值THa (时刻t2)，则开始脱离时间DT的计测。而且，若脱离时间DT达到阈值DTl (时刻t3)，则脱离处理结束，并执行SCR催化剂41的异常诊断处理。在脱离处理结束的时刻(时刻t3)，吸附于SCR催化剂41的绝大多数未燃烧燃料脱离，因此SCR催化剂41的实际的燃料吸附量几乎变为“O”。
[0099]由于如此执行脱离处理之后执行异常诊断处理，所以在执行异常诊断处理时，与脱离处理的执行前相比，向氨气氧化催化剂51流入的排气中的未燃烧燃料的量减少。因而，抑制在氨气氧化催化剂51的因未燃烧燃料而弓I起的NOx的还原反应，从而抑制借助SCR催化剂41净化的排气中的NOx量与通过了氨气氧化催化剂51的排气中的NOx量的背离。因此，基于通过了氨气氧化催化剂51的排气所含有的NOx量计算的NOx净化率适当地反映SCR催化剂41的劣化程度。因而，在执行基于该NOx净化率诊断由于SCR催化剂41的劣化引起的异常的异常诊断处理时，能够抑制发生判定为SCR催化剂41不存在由于劣化引起的异常的误诊断。
[0100]如以上说明那样，根据本实施方式，能够获得以下的效果。
[0101](I)在SCR催化剂41的异常诊断处理的执行条件成立时，控制装置80在执行使吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料脱离的脱离处理之后，执行异常诊断处理。因此，能够抑制与由于SCR催化剂41的劣化引起的异常有关的误诊断的产生。
[0102](2)在SCR催化剂41的燃料吸附量AB为阈值ABl以上而当执行SCR催化剂41的异常诊断处理时误诊断发生的可能性较高的情况下，控制装置80执行脱离处理。因此，能够更可靠地抑制与由于SCR催化剂41的劣化引起的异常有关的误诊断的产生。
[0103](3)在SCR催化剂41的燃料吸附量AB不足阈值ABl而当执行SCR催化剂41的异常诊断处理时误诊断发生的可能性较低的情况下，控制装置80不执行脱离处理，而执行异常诊断处理。因此，与在执行异常诊断处理之前执行脱离处理的情况相比，能够迅速执行异常诊断处理。
[0104](4)控制装置80执行提高向SCR催化剂41流入的排气的温度的升温处理作为脱离处理。因此，能够使吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料实际上脱离。
[0105](5)控制装置80执行脱离处理直到经过预先确定的时间(阈值DTl)为止，因此能够执行脱离处理直到吸附于SCR催化剂41的绝大多数未燃烧燃料脱离为止。
[0106](6)在内燃机运转状态的过渡时推定SCR催化剂41的燃料吸附量AB时，控制装置80计算适于过渡时的空燃比修正系数Kl以及温度修正系数K2并进行修正。因此，能够提高燃料吸附量AB的推定精度。
[0107]应予说明，上述实施方式还能够如下地变更实施。
[0108].在上述实施方式中，执行脱离处理直到脱离时间DT达到阈值DTl为止。但并不局限于此，也可以如第2实施方式那样，执行脱离处理直到从开始脱离处理之后SCR催化剂41的未燃烧燃料的吸附量成为预先确定的规定量以下为止。第2实施方式例如能够如以下那样实施。
[0109]首先，在脱离处理执行过程中向SCR催化剂41流入的排气的温度越高，则在脱离处理执行过程中从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的量越增多。因此，控制装置80执行基于排气温度推定在脱离处理执行过程中从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的脱离量的脱离量推定处理。更详细而言，按规定的周期读入脱离处理开始后的排气温度，优选读入向SCR催化剂41流入的排气的温度亦即上述第2排气温度TH2，并基于该读入的排气温度对每单位时间从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的脱离量D进行计算。如图10所示，例如第2排气温度TH2越高，则脱离量D被设定为越多的值。而且，控制装置80通过从开始执行脱离处理时的燃料吸附量AB中依次逐渐减去按规定周期计算的脱离量D，来推定脱离处理开始后的燃料吸附量AB 0
[0110]在脱离处理执行过程中SCR催化剂41的温度增高，因此在SCR催化剂41中，新吸附的未燃烧燃料的量非常少。因此，即便以开始执行脱离处理时的燃料吸附量AB为基准值，并从该基准值依次逐渐减去脱离量D，也能够适当地推定脱离处理开始后的燃料吸附量AB。
[0111]而且，代替图7所示的第I实施方式的一系列的处理顺序中的步骤S150以及步骤S160转而执行图11所示的步骤S200的处理。
[0112]如图11所示，在第2实施方式中，若在上述步骤S140中被判定为肯定，则控制装置80对在上述方式中推定的脱离处理开始后的燃料吸附量AB是否为阈值AB2以下进行判定(S200) ο针对该阈值AB2，设定“O”。
[0113]而且，在脱离处理开始后的燃料吸附量AB不为阈值AB2以下时(S200:否)，控制装置80反复执行步骤S200的处理直到脱离处理开始后的燃料吸附量AB变为阈值AB2以下为止。
[0114]另一方面，若脱离处理开始后的燃料吸附量AB变为阈值AB2以下(S200:是)，则控制装置80与第I实施方式同样地执行之前说明的步骤S170以后的处理。换句话说，代替结束脱离处理(S170)，并复位脱离时间DT以及燃料吸附量AB，转而仅复位燃料吸附料AB( S180)。然后，执行上述的SCR催化剂41的异常诊断处理。
[0115]如图12所示，在第2实施方式中，若脱离处理开始之后的燃料吸附量AB降低至阈值AB2、也就是若该燃料吸附量AB成为“O”(时刻t3)，则结束脱离处理。因此，能够执行脱离处理直到吸附于SCR催化剂41的绝大多数未燃烧燃料脱离为止。
[0116]另外，如上所述，基于排气温度对在脱离处理执行过程中从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料的脱离量D进行计算，并从燃料吸附量AB中减去该计算出的脱离量D。由此，能够适当地推定脱离处理开始后的燃料吸附量AB。
[0117].在上述第I以及第2实施方式中，若脱离处理结束，则立即进行异常诊断处理，也就是说，脱离处理的结束正时与异常诊断处理的开始正时几乎一致。但并不局限于此，也可以如第3实施方式那样将脱离处理的结束正时与异常诊断处理的开始正时错开。
[0118]例如图13所示，也可以在从脱离处理结束的正时(时刻t2)起经过了规定时间DTPl之后，开始SCR催化剂41的异常诊断处理(时刻t3)。在该情况下，在脱离处理结束之后不久的期间，成为SCR催化剂41的温度比较高的状态，因此即便在脱离处理结束的正时在SCR催化剂41残留有少许未燃烧燃料，在经过规定时间DTPl的期间，剩余的未燃烧燃料也会从SCR催化剂41脱离。因此，在异常诊断处理开始前，能够使吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料充分脱呙。
[0119]另外，从SCR催化剂41脱离的未燃烧燃料直至通过氨气氧化催化剂51为止花费一定程度的时间。但是，若如上所述，在脱离处理结束后经过了规定时间DTPl之后再开始SCR催化剂41的异常诊断处理，则能够在从SCR催化剂41脱离的全部未燃烧燃料通过氨气氧化催化剂51之后开始异常诊断处理。因此，能够更可靠地抑制在氨气氧化催化剂51的因未燃烧燃料而引起的NOx的还原反应所导致的、与SCR催化剂41的劣化所引起的异常有关的误诊断的产生。
[0120]另外，若脱离处理的执行时间经过了一定程度以上，则吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料的量降低至多少能够抑制对于SCR催化剂41的异常诊断处理的负面影响的程度。因此，也可以如图14所示的第4实施方式那样，在比脱离处理结束的正时(时刻t3)更早的时期，开始SCR催化剂41的异常诊断处理(时刻t2)。在该情况下，在执行异常诊断处理之前，进行脱离处理，因此与未执行脱离处理的情况相比，能够抑制在异常诊断处理的执行时发生误诊断。
[0121].在上述各实施方式中，根据第INOx浓度NI以及第2N0x浓度N2求出NOx净化率。换句话说，基于向SCR催化剂41流入的排气所含有的NOx量、以及通过了氨气氧化催化剂51的排气所含有的NOx量求出NOx净化率。此外，随着SCR催化剂41的劣化而通过了氨气氧化催化剂51的排气所含有的NOx量逐渐增加，因此也可以更简易地使用通过了氨气氧化催化剂51的排气所含有的NOx量来求出NOx净化率。
[0122].在上述各实施方式中，在燃料吸附量AB为阈值ABl以上时进行脱离处理。此外，也可以省略燃料吸附量AB与阈值ABl的比较判定处理，在异常诊断处理的执行条件成立时，在执行异常诊断处理之前始终执行脱离处理。在该情况下，还能够获得上述(2)以及(3)以外的效果。在该情况下，还能够省略燃料吸附量AB的推定。
[0123].在上述各实施方式中，在开始脱离处理而床温ST达到阈值THa之后，开始脱离时间DT的计测。此外，也可以与开始脱离处理配合地立即开始脱离时间DT的计测。
[0124].即便在SCR催化剂41残留有未燃烧燃料，只要该残留量比较少而不对SCR催化剂41的异常诊断处理造成负面影响，便无需一定执行脱离处理直至吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料变为“O”为止。例如，也可以在吸附于SCR催化剂41的未燃烧燃料降低至可允许的残留量的时刻使脱离处理结束。
[0125].在上述各实施方式中，虽利用第INOx传感器130检测第INOx浓度NI，但也可以根据内燃机运转状态来进行推定。
[0126].在上述各实施方式的排气净化装置中，氧化催化剂31、过滤器32、SCR催化剂41、以及氨气氧化催化剂51的配设数能够适当地变更。
【主权项】
1.一种内燃机的排气净化装置， 所述内燃机的排气净化装置具备: NOx净化催化剂，该NOx净化催化剂设置于排气通路，利用添加于排气中的尿素水净化排气中的NOx; 氧化催化剂，该氧化催化剂设置于相比所述NOx净化催化剂靠下游的排气通路的部位；NOx量计算部，该NOx量计算部构成为对通过了所述氧化催化剂的排气所含有的NOx量进行计算；以及 控制部，该控制部构成为执行在根据由所述NOx量计算部计算出的NOx量而获得的NOx净化率为规定值以下的情况下诊断为所述NOx净化催化剂存在异常的异常诊断处理， 所述内燃机的排气净化装置的特征在于， 所述控制部当预先确定的所述异常诊断处理的执行条件成立时，在执行使吸附于所述NOx净化催化剂的未燃烧燃料脱离的脱离处理之后，执行所述异常诊断处理。2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为基于内燃机运转状态对所述NOx净化催化剂的所述未燃烧燃料的吸附量进行计算，并且在该计算出的所述未燃烧燃料的吸附量为规定量以上时执行所述脱离处理。3.根据权利要求2所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为在所述吸附量不足所述规定量时，不执行所述脱离处理，而执行所述异常诊断处理。4.根据权利要求1?3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为对开始所述脱离处理之后的所述NOx净化催化剂的所述未燃烧燃料的吸附量进行计算，并且执行所述脱离处理直到该计算出的吸附量变为预先确定的规定量以下为止。5.根据权利要求1?3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为对所述脱离处理的执行时间进行计测，并且执行所述脱离处理直到该计测出的执行时间达到预先确定的阈值为止。6.根据权利要求1?5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为执行提高向所述NOx净化催化剂流入的排气的温度的升温处理作为所述脱离处理。7.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其中， 在相比所述NOx净化催化剂靠上游的所述排气通路设置有捕集排气中的微粒的过滤器， 该排气净化装置构成为执行通过提高向所述过滤器流入的排气的温度来使堆积于所述过滤器的所述微粒的量减少的再生处理， 所述控制部构成为执行所述再生处理作为所述升温处理。8.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为执行对所述内燃机的燃料喷射时刻进行延迟修正的处理作为所述升温处理。9.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述内燃机具备使排气的一部分返回进气通路的排气再循环装置， 所述控制部执行增加利用所述排气再循环装置向所述进气通路返回的排气的量的处理作为所述升温处理。10.根据权利要求6所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为执行减少所述内燃机的进气量的处理作为所述升温处理。11.根据权利要求2或3所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为执行基于内燃机旋转速度以及内燃机负载计算所述吸附量的推定值的吸附量推定处理， 所述控制部构成为:在所述吸附量推定处理中，当内燃机运转状态变为过渡状态时，基于混合气的空燃比以及所述NOx净化催化剂的温度计算修正值，并以该计算出的修正值修正所述推定值。12.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其中， 所述控制部构成为执行基于内燃机旋转速度以及内燃机负载计算所述吸附量的推定值的吸附量推定处理， 所述控制部构成为:在所述吸附量推定处理中，当内燃机运转状态变为过渡状态时，基于排气的空燃比以及所述NOx净化催化剂的温度计算修正值，并以该计算出的修正值修正所述推定值， 所述控制部还构成为执行基于排气温度对在所述脱离处理执行过程中从所述NOx净化催化剂脱离的未燃烧燃料的脱离量进行推定的脱离量推定处理， 所述控制部构成为通过从开始执行所述脱离处理时的所述吸附量的推定值中减去所述脱离量，对开始所述脱离处理之后的所述NOx净化催化剂的未燃烧燃料的吸附量进行计笪并ο
【文档编号】F01N3/035GK105840282SQ201511000239
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月28日
【发明人】太田裕彦
【申请人】丰田自动车株式会社