废气净化系统的劣化诊断装置的制作方法

本发明涉及废气净化系统的劣化诊断装置。

背景技术：

在从内燃机排出的排气中包含氮氧化物(nox)。已知有一种废气净化系统，其具备：喷射器，作为还原剂而将尿素水喷射至排气管内，以净化nox；以及还原催化剂，设置于比排气管内的喷射器更靠下游侧的位置，使排气中的nox与通过尿素水的水解而产生的氨反应而净化(例如，参照专利文献1)。

在废气净化系统之中，有如下例子：在排气管内的比喷射器更靠下游侧且比还原催化剂更靠上游侧的位置，配置有用于促进喷射至排气管内的尿素水与在排气管内流过的废气的混合的混合器。

若喷射至排气管内的尿素水被水解，则生成作为强腐蚀性物质的氨基甲酸铵。例如，在生成的强腐蚀性物质持续附着到排气管的内壁和将混合器支撑于排气管的支撑部等的情况下，排气管的内壁和混合器的支撑部等有可能会腐蚀并劣化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2009-220033号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，难以通过目视等准确地诊断废气净化系统中的构成部件的腐蚀所引起的劣化度，即在排气管的内壁和混合器的支撑部所产生的腐蚀的状况等。

因此，早期检测到废气净化系统中的构成部件的劣化是很困难的。

本发明的目的在于提供能够早期检测到废气净化系统中的构成部件的劣化的废气净化系统的劣化诊断装置。

解决问题的方案

本发明的一个形态的废气净化系统的劣化诊断装置是对从内燃机排出至排气管的废气进行净化的废气净化系统的劣化诊断装置，该废气净化系统的劣化诊断装置具备：

劣化度估计部，基于所述废气的温度和喷射至排气管内的还原剂的喷射量，来估计所述废气净化系统中的构成部件的腐蚀所引起的劣化度；

判断部，判断由所述劣化度估计部估计出的所述劣化度是否超过预先决定的阈值；以及

输出部，输出所述判断部的判断结果。

发明效果

根据本发明，能够早期检测到废气净化系统中的构成部件的劣化。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的废气净化系统的结构的一例的框图。

图2是表示废气的温度、尿素水的喷射量以及连接配管的腐蚀量之间的相互的关系的一例的三维映射图。

图3是表示随着时间的经过而变化的废气的温度、尿素水的喷射量以及连接配管的腐蚀量的各数值的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一实施方式详细地进行说明。

在本实施方式中，对将本发明应用于搭载于汽车的柴油发动机(内燃机)的情况进行说明。以下，有时将柴油发动机简称为发动机。

参照图1，对净化从发动机10排出至排气管2的废气的废气净化系统1的概略结构的一例进行说明。

如图1所示，发动机10设置有用于排出来自发动机10的废气的排气管2。排气管2设置有用于净化废气的废气净化系统1。

废气净化系统1具备dpf3(dieselparticulatefilter，柴油微粒过滤器)、尿素scr(selectivecatalyticreduction)催化剂(以下，称为scr)4、尿素水喷射装置5、混合器6以及控制装置7。dpf3去除废气所包含的颗粒物(以下，称为pm(particulatematter))。scr4是用于对废气所包含的氮氧化物进行还原的选择性催化还原剂。

dpf3例如是连续再生式dpf。dpf3具有用于捕集pm的过滤器主体以及配置于比过滤器主体更靠废气流向的上游侧(以下，简称为上游侧)的氧化催化剂。过滤器主体以及氧化催化剂收纳于外壳内。在排气管2中的、比dpf3更靠废气流向的下游侧(以下，简称为下游侧)的位置设置有scr4。

scr4将氨用作还原剂，对氮氧化物进行还原。scr4是使载体(例如蜂窝结构载体等)担载催化剂成分(例如沸石等)而成的。

dpf3和scr4以沿着废气的流向串联地排列的方式设置于排气管2。dpf3配置于比scr4更靠上游侧(发动机10侧)的位置。有时将把dpf3的下游侧开口部与scr4的上游侧开口部进行连接的排气管2称为连接配管2a。

尿素水喷射装置5具备储存尿素水的尿素水罐5a、从尿素水罐5a抽出尿素水的尿素水泵5b以及将尿素水喷射至连接配管2a内的尿素水喷射器5c。从尿素水喷射器5c喷射至连接配管2a内的尿素水被排气热水解。由此，生成氨(nh3)，该氨被供给至下游侧的scr4。

混合器6配置于连接配管2a内的、比尿素水喷射装置5更靠下游侧且比scr4更靠上游侧的位置。混合器6使废气与还原剂的混合均匀化。

控制装置7集中地控制废气净化系统1的动作。控制装置7具备计算机，该计算机具有执行各种控制处理的cpu(centralprocessingunit，中央控制器)、作为存储cpu的动作所需的各种信息和程序等的存储部的rom(readonlymemory，只读存储器)、ram(randomaccessmemory，随机存取存储器)、硬盘等。控制装置7控制尿素水喷射器5c的尿素水的喷射量和喷射时间。

如前所述，若喷射至连接配管2a内的尿素水被水解，则生成强腐蚀性物质，在强腐蚀性物质持续附着到连接配管2a的内壁的情况下，连接配管2a有可能会腐蚀并劣化。另外，由于强腐蚀性物质附着到混合器6，从而将混合器6支撑于连接配管2a的支撑部有可能会腐蚀并劣化。如上所述，喷射至连接配管2a内的尿素水会成为使废气净化系统1中的构成部件劣化的主要原因。然而，难以通过目视等准确地诊断废气净化系统1中的构成部件的腐蚀所引起的劣化度。另外，为了进行目视确认，需要在车辆停止的状态下分解排气系统，所以进行目视确认本身就花费工夫。因而，在本实施方式中，具备废气净化系统1中的劣化诊断装置100。

以下，作为废气净化系统1中的构成部件的腐蚀所引起的劣化度的一例，举出连接配管2a的腐蚀量进行说明。劣化诊断装置100具备腐蚀量估计部101(对应于本发明的“劣化度估计部”)、判断部102以及输出部103。

温度传感器8检测废气的温度(连接配管2a内的温度)。

腐蚀量估计部101基于由温度传感器8检测到的废气的温度以及喷射至连接配管2a内的尿素水的每单位时间的喷射量(以下，简称为“喷射量”)，来估计排气管2的总腐蚀量。应予说明，在以下的说明中，将每单位时间的腐蚀量简称为“腐蚀量”。

判断部102判断估计出的总腐蚀量是否超过预先决定的阈值，并输出判断出的结果。

图2是表示废气的温度t[degc]、尿素水的喷射量q[mg/s]以及腐蚀量a[mm/s]之间的相互的关系的一例的三维映射图。在图2中，示出废气的温度ti、尿素水的喷射量qi以及腐蚀量ai。这样的三维映射图例如通过实验预先决定。映射图存储于控制装置7的存储部(省略图示)。

在本实施方式中，腐蚀量估计部101参照图2所示的三维映射图，基于废气的温度ti和尿素水的喷射量qi，来估计腐蚀量ai。应予说明，在预先设置有废气的温度ti以及尿素水的喷射量qi之间的关系式的情况下，也可以通过将废气的温度ti以及尿素水的喷射量qi代入至该关系式，来求出腐蚀量ai。

以下，对使用上述腐蚀量a来求出总腐蚀量σa的方法进行说明。

图3是表示随着时间的经过而变化的废气的温度t[degc]、尿素水的喷射量q[mg/s]以及腐蚀量a[mm/s]的图。图3所示的横轴表示时刻t，纵轴表示废气的温度t、尿素水的喷射量q、腐蚀量a的各数值。例如，喷射时刻tk下的各数值为废气的温度tk、尿素水的喷射量qk、腐蚀量ak。

腐蚀量估计部101通过用时间对腐蚀量a[mm/s]进行积分，来计算总腐蚀量σa[mm]。例如，腐蚀量估计部101通过从时刻tm至tn为止对腐蚀量a进行积分，来计算在从时刻tm至tn为止的期间加剧的总腐蚀量σamn。

如以上那样，判断部102判断总腐蚀量σa是否超过预先决定的阈值。输出部103输出判断部102的判断结果。为了将判断结果通知给驾驶员等，有各种手段。例如，既可以将判断结果作为信息而显示于车载监视器，也可以是蜂鸣器发出警报声。另外，也可以是搭载于车辆的通信部(省略图示)经由通信网通报给监视中心(远程位置)。

根据上述实施方式的废气净化系统1中的劣化诊断装置100，基于从发动机10排出的废气的温度以及喷射至连接配管2a内的尿素水的喷射量，来估计连接配管2a的总腐蚀量，并判断估计出的总腐蚀量是否超过预先决定的阈值，输出判断结果。由此，能够提高诊断连接配管2a的总腐蚀量的精度。其结果，能够早期检测到连接配管2a的腐蚀。另外，即使车辆正在行驶或者排气管2处于高温的状态，也能够诊断腐蚀所引起的劣化度，并且无需进行排气系统的分解作业。

另外，通过将总腐蚀量是否超过预先决定的阈值的判断结果通知给驾驶员等，能够提醒进行连接配管2a的提前的更换和维护。另外，若设想在预测中最坏的条件下使用排气管或混合器的支撑部(以下，称为排气管等)而设定排气管等质量，则有可能导致排气管等的质量过高，另外，例如，在排气管等以未设想的使用方法被使用时，排气管等的功能有可能会缺失。但是，根据本实施方式的劣化诊断装置100，能够早期检测到排气管等的腐蚀，所以能够以部件的更换为前提设定部件的质量。在以部件的更换为前提的情况下，能够在制造部件时，使用廉价且成形性良好的材料，所以能够抑制过高的质量。另外，例如，通过进行部件的更换或维护，能够确保耐久性。

应予说明，在上述实施方式中，腐蚀量估计部101基于尿素水(还原剂)的喷射量来进行连接配管2a的总腐蚀量的估计，但本发明不限于此，例如，也可以基于尿素水的喷射时间来进行估计。

另外，在上述实施方式中，将废气净化系统1中的构成部件的腐蚀所引起的劣化度设为连接配管2a的腐蚀量，但本发明不限于此，只要是因喷射至排气管2内的尿素水而劣化的、例如混合器6等构成部件即可。在该情况下，制作构成部件的腐蚀所引起的劣化度的映射图，该劣化度是以废气的温度和尿素水的喷射量为参照的。腐蚀量估计部101参照该映射图，估计该构成部件的腐蚀量。

另外，在上述实施方式中，由温度传感器8检测废气的温度，但本发明不限于此，也可以基于连接配管2a的壁面的温度来估计废气的温度。

另外，在上述实施方式中，基于废气的温度和还原剂的喷射量，来估计出连接配管2a的腐蚀量，但也可以基于在连接配管2a中流过的废气的流量，来修正估计出的腐蚀量。另外，也可以基于还原剂的温度，来修正估计出的腐蚀量。

本申请基于在2018年03月23日提交的日本国专利申请(特愿2018-056008)，其内容在此作为参照而引入。

工业实用性

本发明的废气净化系统1中的劣化诊断装置作为搭载有需要早期检测到废气净化系统1的构成部件的劣化的内燃机的车辆用的劣化诊断装置，是有用的。

附图标记说明

1废气净化系统

2排气管

2a连接配管

3dpf

4尿素scr催化剂(scr)

5尿素水喷射装置

5a尿素水罐

5b尿素水泵

5c尿素水喷射器

6混合器

7控制装置

8温度传感器

10发动机

100劣化诊断装置

101腐蚀量估计部

102判断部

103输出部