排气净化装置的故障判断系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种排气净化装置的故障判断系统。
【背景技术】
[0002]已知一种排气净化装置，其具有以氨作为还原剂来使用而对从内燃机被排出的排气中所含有的NOx?行净化的选择还原型NOx催化剂(以下，简称为“NO x催化剂”)。在该排气净化装置中，于NOx催化剂的上游侧处设置向排气中供给氨或氨的前驱体的供给阀等，以使NO5^f化剂中的氨吸附量成为用于NO x净化的适当的状态。
[0003]在此，在专利文献I所公开的技术中，在基于来自分别被设置在NOx催化剂的上游侧与下游侧处的NO5^f感器的检测值而被计算出的实际的NO 化率未达到与NOx催化剂的温度对应的目标Ncyf化率的情况下，实施使作为氨的前驱体的尿素水的添加量增量的补正。此时，如果增量补正后的NCVf化率与增量补正前的NO x净化率相比而未增加，则判断为在NOx催化剂中发生了氨泄漏，从而可以在预定条件下判断出排气净化装置存在故障。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2003-293743号公报
[0007]专利文献2:日本特开2008-190529号公报
[0008]专利文献3:日本特开2010-95221号公报
[0009]专利文献4:日本特开2011-220142号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]在使用NOx催化剂(选择还原型NOx催化剂)的内燃机的排气净化装置中，通过供给作为还原剂的氨而使排气中的N0x被净化。在此，本申请人发现，即使该排气净化装置的结构处于未发挥出所期望的功能的状态、即达到了故障状态的情况下，也会由于NOx催化剂中的氨的吸附特性而不能适当地实施排气净化装置的故障判断。
[0012]例如，为了在排气净化装置中向NOx催化剂供给作为还原剂的氨而在NOdf化剂的上游侧处配置氨供给源。然而，在来自氨供给源的氨供给未被适当地实施的情况下，即，与流入NOx催化剂的排气中的NO x量相对应的适量的氨供给未被实施的情况下，由NOx催化剂实现的NOx还原将未被充分实施，从而将会判断为排气净化装置处于故障状态。一般情况下，通过在NO5^f化剂的下游侧处配置NO ^专感器并基于其检测值来掌握NO ^崔化剂的NO x净化率等，从而对排气净化装置的故障的有无进行判断。本申请人发现，在以如此方式基于NO5^f感器的检测值来实施排气净化装置的故障判断的情况下，尽管原本应当检测出排气净化装置、尤其是用于NOx催化剂中的NOx还原而实施氨供给的结构的异常，但是有可能因NO5^f化剂中的氨的吸附特性而错误地检测为该装置为正常。即，在实施氨供给的结构发生了故障的状态下，如果在NO5^f化剂的温度过渡性地上升了时基于NO x传感器的检测值来实施排气净化装置的故障判断，则存在做出未发生故障(正常)这样的错误判断的可能性。
[0013]此外，为了取得由NOx催化剂实现的NO ^争化率，一般情况下，在NO x催化剂的下游侧配置NO5^f感器。在此，本申请人发现，在所搭载的NOx传感器为受到氨的干扰的类型的NO5^f感器的情况下，即，在为可能会将排气中的氨也与排气中的NO x—起作为NO x而检测出的叫传感器的情况下，尽管原本应当检测出NOx催化剂的异常，但有可能会由于从NO5^化剂流出的排气中的氨量的变动而错误地检测为正常。即，在利用如下类型的NOx传感器的情况下，存在受到该氨量的减少的影响，从而尽管被搭载于排气净化装置上的NOx催化剂已劣化但仍做出未处于劣化(正常)这样的错误判断的可能性，其中，所述NOx传感器为，在NOx催化剂处于某种程度劣化的状态下，于NO ^崔化剂的温度降低时从NO x催化剂流出的排气中的氨量暂时减少从而受到氨的干扰的类型的传感器。
[0014]由于在做出这种错误的正常判断时，在原本应当向用户发出督促其进行发生了故障的排气净化装置的修理等的警告等时，该警告不会被发出，因此，排气净化装置将在发生故障的状态下持续被使用，这从排气净化的观点出发不为优选。
[0015]本发明是鉴于上述的问题而完成的发明，其目的在于，在具有NO5^f化剂的排气净化装置的故障判断系统中，适当地避免与排气净化装置的故障判断相关的误判断的发生。
[0016]用于解决课题的方法
[0017]在本发明中，为了解决上述课题，本申请人考虑到在假定内燃机的排气净化装置处于预定的故障状态的情况下的、与叫催化剂中的氨吸附相关的平衡状态。这是由于，即使排气净化装置的预定的结构处于故障状态时，也形成了反映该故障状态的氨吸附的平衡状态，并且，在排气温度发生变动等的、与排气净化装置相关的状况过渡的情况下，反映了该故障状态的氨吸附的平衡状态将与实际的氨吸附的状态产生差异，该差异可能给排气净化装置的故障判断造成影响。
[0018]因此，本发明为一种排气净化装置的故障判断系统，所述排气净化装置具有:选择还原型NOx催化剂，其被设置于内燃机的排气通道上，并以氨作为还原剂；还原剂供给部，其在与所述选择还原型NO5^f化剂相比靠上游侧处，向流入该选择还原型NO5^f化剂的排气中供给氨或氨的前驱体；N0X传感器，其被设置在与所述选择还原型NOx催化剂相比靠下游侧处，并对从该选择还原型NO5^f化剂流出的排气中的NOx进行检测。而且，该系统具备:故障判断部，其基于所述NOx传感器的检测值来实施所述排气净化装置的故障判断；计算部，其对假定故障时吸附量差进行计算，所述假定故障时吸附量差为，假定所述排气净化装置处于预定的故障状态的情况下的、该选择还原型NOx催化剂中的氨吸附的平衡状态下的氨平衡吸附量与实际的该选择还原型NOx催化剂中的氨吸附量之差；故障判断限制部，其在由所述计算部而计算出的所述假定故障时吸附量差超过预定值的情况下，在由所述故障判断部实施的故障判断中对所述NOx传感器的检测值的利用进行限制、或者禁止由该故障判断部实施的故障判断本身。根据这种结构，在可能招致由NOx催化剂中的氨吸附状态而引起的误判断的情况下，通过对排气净化装置的故障判断实施某种限制，从而能够避免误判断的发生。
[0019]更详细而言，可以从排气净化装置具有的实施还原剂供给部的故障判断的系统的侧面来理解本发明所涉及的系统。即，在上述排气净化装置的故障判断系统中，所述故障判断部基于所述NO5^f感器的检测值来实施所述排气净化装置具有的所述还原剂供给部的故障判断，并且，所述计算部也可以对作为假定所述排气净化装置具有的所述还原剂供给部处于所述预定的故障状态的情况下的所述假定故障时吸附量差的、在实际的所述选择还原型NOx催化剂中的氨吸附量与所述氨平衡吸附量相比而较大的状态下的该假定故障时吸附量差进行计算。
[0020]在上述排气净化装置中包括NO5^f化剂，该NO x催化剂吸附排气中的氨，并将所述氨作为还原剂而选择性地还原N0X。另外，在该NOx催化剂中被消耗的氨为通过还原剂供给部而向排气中供给的氨或氨的前驱体(例如，尿素等)。被供给的这些氨等可以以水溶液的状态而被供给至排气中，另外，也可以以气体的状态而被供给至排气中。由此，在通过利用氨作为还原剂来还原净化排气中的排气净化装置的故障判断系统中，由故障判断部基于被设置在NOx催化剂的下游侧处的NOx传感器的检测值来实施排气净化装置的故障判断。即，故障判断部通过利用NOx传感器的检测值来作为从NO ^崔化剂流出的排气中的NO x量，从而可以实现例如基于NOx净化率而实施的故障判断。一般而言，在NO5^f化剂的NOx*化率低于成为基准的值时，能够判断为排气净化装置处于故障。
[0021]此处，在NO5^f化剂中，吸附于催化剂载体上的氨量与从催化剂载体中脱离的氨量为能够根据NOx催化剂被放置的环境(催化剂温度等)而逐次变化的量。但是，在NOdf化剂被放置的环境稳定时，将达到吸附于催化剂载体上的氨量与从催化剂载体中脱离的氨量均衡的状态、即平衡状态。在本申请中，将关于氨的吸附而言达到平衡状态的NOx催化剂中的氨吸附量称为氨平衡吸附量。在排气净化装置为正常的情况下，即，在NOx催化剂以及还原剂供给部为正常的情况下，随着催化剂温度升高，该氨平衡吸附量表现出减少的特性(以下，也称为“吸附特性”)。
[0022]作为排气净化装置的故障状态的一个方式，列举出还原剂供给部发生故障而陷于无法供给原本应供给的量的还原剂的情况。在这种情况下，由于无法向NOx催化剂供给足够的作为还原剂的氨，因此成为NO5^f化剂的NO x净化率逐渐下降的情况。而且，在这种还原剂供给部发生了故障的情况下，虽然NO5^f化剂的NO x净化率较低、即虽然在NO x催化剂中可以吸附于催化剂载体上的氨量减少，但也能够确认到还原剂供给部的故障时所特有的所述吸附特性。
[0023]考虑到以上情况，本申请人发现，在通过利用了与NOx催化剂相关的NO5^f感器的检测值的故障判断部来实施故障判断时，也有可能出现如下情况，即，尽管还原剂供给部发生了故障，但排气净化装置被错误地判断为正常(未发生故障)。如上文所述，在还原剂供给部处于故障的状态下，也存在如下的情况，即，虽然被供给的氨量减少但氨也吸附于NOx催化剂上，并且该吸附达到平衡状态。但是，在内燃机的运转状态处于过渡状态等的情况下，也存在NOx催化剂中的关于氨吸附而言的平衡状态破坏的可能性。例如，根据上述的NOx催化剂中的吸附特性，当NOx催化剂的温度急剧上升时，NO ^崔化剂中的氨的脱离将会来不及进行，从而将会产生实际的氨的吸附量多于与NO5^f化剂温度相对应的氨平衡吸附量的状态。在该情况下，如果NOx催化剂本身处于未劣化的状态，则实际的NO ^崔化剂将会被放置于能够利用比较多的氨的环境中，从而虽然是暂时性的但是由NO5^f化剂而实现的NOx*化率将会上升。而且作为其结果，即使在还原剂供给部处于故障状态从而作为排气净化装置应当被判断为处于发生了故障的状态的情况下，但由于此暂时性的NOx净化率提高，也可能会错误地作出排气净化装置为正常(未发生故障)的判断。
[0024]因此，在本发明所涉及的排气净化装置的故障判断系统中，计算部对假定故障时吸附量差进行计算，所述假定故障时吸附量差为，假定还原剂供给部处于故障状态的情况下的、氨平衡吸附量与实际的NOx催化剂中的氨吸附量之差。该假定故障时吸附量差被认为是导出上述的暂时性的NOx净化率的提高的主要原因。而且，在被计算出的假定故障时吸附量差超过预定值的情况下，作为存在发生上述误判断的可能性的情况，通过故障判断限制部而对由故障判断部实施的故障判断进行某种限制。
[0025]在此，由于故障判断部通过利用NO5^f感器的检测值来直接检测排气中的勵)(量从而实施排气净化装置的故障判断，因此认为可能由于产生假定故障时吸附量差而引起上述的误判断。因此，对于由故障判断限制部实施的限制，只需实施至少成为误判断的一个原因的、与直接检测NOx量的NOx传感器的使用相关的限制即可。因此，作为一个示例，可以在由故障判断部实施的故障判断中限制NO5^f感器的检测值被利用的情况。在该情况下，可以考虑使用由NO5^f感器以外的代替单元来检测、推断从NO、催化剂流出的排气中的NO x从而被计算出的NOx净化率，并实施排气净化装置的故障判断。此外，在无法由代替单元而实施NOx检测等的情况下，故障判断限制部也可以禁止由故障判断部实施的故障判断本身。由此，在本发明所涉及的排气净化装置的故障判断系统中，能够避免由假定故障时吸附量差引起的上述误判断。
[0026]认为因假定故障时吸附量差而引起的上述误判断易于发生在如下状态下，S卩，由于由NO5^f化剂而实现的NO5^f化剂暂时性地上升，从而使得处于故障状态的判断能够被切换为处于正常状态的判断的状态。因此，在上述排气净化装置的故障判断系统中，所述故障判断部基于由该选择还原型NO5^f化剂而实现的NOx*化率来实施故障判断，所述由该选择还原型NO5^f化剂而实现的NO 化率根据所述NO ^专感器的检测值以及流入所述选择还原型NOx催化剂的排气中的NOx量而被计算出，所述预定的故障状态可以为，与通过所述故障判断部而被判断为所述还原剂供给部处于故障时的所述NOx净化率的阈值相对应而被设定的故障状态。通过基于NOx净化率来设定预定的状态，从而能够可靠地推断由假定故障时吸附量差引起的上述误判断的发生可能性，并通过在可能发生误判断的情况下由故障判断限制部实施上述限制，从而能够更可靠地避免误判断，其中，所述NOx净化率为，成为基于NOx净化率的故障判断的阈值的NO ^争化率。
[0027]此处，在上文所述的排气净化装置的故障判断系统中，所述计算部至少基于与过渡时催化剂温度相对应的实际的该选择还原型NOx催化剂中的氨吸附量、和与该过渡时催化剂温度相对应的该选择还原型NO5^f化剂的所述平衡吸附量之间的吸附量差，来对所述假定故障时吸附量差进行计算，所述过渡时催化剂温度为，温度上升过程中的所述选择还原型NO5^f化剂的温度。以上述的方式，NO x催化剂的吸附特性具有以NO 化剂的温度为依据的趋势。因此，能够以NOx催化剂的过渡时催化剂温度作为指标，将实际的NO x