中的、催化剂温度急剧上升并且选择还原型NO5^f化剂中的氨的吸附状态从图4所示的点Pl达到点P3所示的状态时的、选择还原型NOx催化剂中的氨吸附量的图。
[0053]图6为表示本发明的第一实施例中的、选择还原型NOx催化剂的催化剂温度与从催化剂脱离的氨的脱离量的关系的图。
[0054]图7为在本发明的第一实施例所涉及的排气净化装置的故障判断系统中被执行的、与排气净化装置的故障判断的执行控制相关的流程图。
[0055]图8为表示图7所示的控制被执行的情况下的、搭载有内燃机的车辆的速度、催化剂温度、NOx净化率、假定故障时吸附量差的推移的图。
[0056]图9为用于对本发明的第二实施例中的、与选择还原型NOx催化剂相关的故障判断的概念进行说明的图。
[0057]图10为表示本发明的第二实施例中的、选择还原型NOx催化剂中的氨吸附量与催化剂温度的相关关系的图。
[0058]图11为表示本发明的第二实施例中的、处于劣化状态的选择还原型NOdf化剂中的氨吸附量与催化剂温度的相关关系的图。
[0059]图12为用于对本发明的第二实施例所涉及的排气净化装置的故障判断系统中被采用的假定劣化时吸附量差的概念进行说明的第一图。
[0060]图13为用于对本发明的第二实施例所涉及的排气净化装置的故障判断系统中所采用的假定劣化时吸附量差的概念进行说明的第二图。
[0061]图14为在本发明的第二实施例所涉及的排气净化装置的故障判断系统中被执行的、与选择还原型NOx催化剂的故障判断的执行控制相关的流程图。
[0062]图15为表示图14所示的故障判断的执行控制被实施的情况下的、搭载有内燃机的车辆的速度、催化剂温度、氨泄漏量、NOx净化率、假定劣化时吸附量差的推移的图。
【具体实施方式】
[0063]以下，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。本实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等只要未进行特别记载，则不表示将发明技术的范围限定于此的含义。
[0064]实施例一
[0065]基于本申请说明书所附带的附图，对本发明所涉及的内燃机的排气通道中所设置的排气净化装置的故障判断系统的实施例进行说明。图1为表示本实施例所涉及的内燃机的排气系统中所设置的排气净化装置30的概要结构的图。另外，内燃机I为车辆驱动用的柴油发动机。在内燃机I上连接有排气通道2，而在图1中省略了内燃机I的进气系统的记载。
[0066]而且，在排气通道2上，设置有以氨作为还原剂来对排气中的N0X?行选择还原的选择还原NOx催化剂(以下，简称为“NO x催化剂”)3，而且在NOx催化剂3的下游侧处，设置有用于对从NOx催化剂3中泄漏的氨进行氧化的氧化催化剂(以下，简称为“ASC催化剂”)4。此外，为了生成在NOx催化剂3中作为还原剂而发挥作用的氨，而使被存积于尿素罐6中的尿素水通过供给阀5而向排气中进行添加。另外，虽然图示被省略，但是在NO5^f化剂3的上游侧处，设置有对排气中的PM进行捕集的颗粒过滤器，而且在其上游侧处，还设置有用于对排气中的预定成分(未燃燃料、CO等)进行氧化的氧化催化剂。通过这些催化剂、过滤器以及用于向NO5^f化剂供给还原剂的供给系统(供给阀5、尿素罐6等)而构成了内燃机I的排气净化装置30。
[0067]而且，在NOx催化剂3的上游侧处，设置有对向NOx催化剂3流入的排气中的NO)(进行检测的NOx传感器7，并且在NO x催化剂的下游测处，设置有对从NO x催化剂3流出的排气中的NOx进行检测的NOx传感器8、和对排气温度进行检测的温度传感器9。而且，在内燃机I上同时设置有电子控制单元(ECU) 20，并且该ECU20为对内燃机I的运转状态和排气净化装置等进行控制的单元。除了上述的NOx传感器7、N0X传感器8、温度传感器9之外，E⑶20还与空气流量计(省略图示)、曲轴位置传感器11以及加速器开度传感器12电连接，并且各个传感器的检测值被发送给E⑶20。
[0068]因此，E⑶20能够掌握基于曲轴位置传感器11的检测的内燃机转速、基于加速器开度传感器12的检测的内燃机负载等的内燃机I的运转状态。另外，虽然在本实施方式中，向NOx催化剂3流入的排气中的NO满够通过NO x传感器7而被检测出，但由于从内燃机I被排出的排气(在NOx催化剂3中被净化前的排气，即向NO x催化剂3流入的排气)中所包含的NOx与内燃机的运转状态具有关联性，因此，基于上述内燃机I的运转状态能够进行推断。此外，E⑶20基于通过被设置在温度传感器9或NOx催化剂3的上游侧处的温度传感器(未图示)而被检测出的排气温度，从而能够对NOx催化剂3以及ASC催化剂4的温度进行推断。而且，根据由此被检测、推断出的排气中的NO5J; (NO向供给阀5发出指示，以使还原净化中所需的量的尿素水被供给至排气中。另外，在NOx未处于活化状态的情况下，由于无法有效地实施使用被供给的尿素水而进行的NOx净化，因此，从供给阀5的尿素水供给在被推断出的NOx催化剂3的温度成为该催化剂处于活性化状态时的预定温度以上的情况下被实施。
[0069]此处，对本实施例所涉及的排气净化装置30的故障判断进行说明。排气净化装置30的故障判断基于由构成排气净化装置30的NOx催化剂3而实现的NO 化的程度而被实施。具体而言，当由NOx催化剂3而实现的NO 化率低于预定的阈值(故障判断阈值)时，作为排气净化装置30而无法发挥充分的NCVf化能力，则实施排气净化装置30是否处于故障状态的判断。此处，NOx催化剂3的NO 化率能够通过以下的公式来表示。
[0070]NOx净化率=I — (NO x传感器8的检测值)/ (NO x传感器7的检测值)……(式I)
[0071]而且，对于作为构成排气净化装置30的一个要素的供给阀5而言，也存在陷入故障状态的情况。例如，将根据向NOx催化剂3流入的排气中的NO )(量而被决定的尿素水的供给量设为100%时，在由于供给阀5中的某种不良原因而导致只供给了 50%以下的量的尿素水的情况下，可以说供给阀5处于故障状态。当供给阀由此陷入故障状态时，由于只向NOx催化剂3供给了不满足NO x还原所需的量的尿素水，因此，由NO x催化剂3而实现的NO x净化率成为较低的值，并且根据情况，由于如上所述而低于了故障判断阈值，因此作为排气净化装置30其故障状态将被检测出。
[0072]此处，本申请人发现，在如上文所述而利用由NOx催化剂3而实现的NO 一争化率来实施排气净化装置30的故障判断的系统中，有可能出现如下情况，S卩，尽管供给阀5处于故障状态，但在内燃机I的运转状态发生变动的特定的过渡状态时Ncy#化率暂时性地上升，从而虽然原本应当因供给阀5的故障而判断为排气净化装置30发生了故障，但却错误地做出其为正常的判断(误正常判断)。因此，基于图2至图6，对可能招致上述误正常判断的特定的过渡状态进行说明。
[0073]在图2中，示出了 NOx催化剂3中的催化剂温度、和关于氨吸附而言处于平衡状态的情况下的氨吸附量的相关关系。在此所述的平衡状态是指，关于NOx催化剂3中的氨吸附而言，氨吸附于NOx催化剂3的载体上的量与吸附的氨从载体脱离的量均衡，并且在外表上吸附于载体上的氨量成为稳定的状态。该平衡状态具有较大程度地依存于NOx催化剂3的温度的趋势。
[0074]在排气净化装置30中未发现异常的情况下，即，NOx催化剂3未处于已劣化状态且供给阀5也未发生故障的状态的情况下，如线LI所示，随着NOx催化剂温度的上升，被吸附于NOx催化剂3中的氨量存在减少的趋势。一般而言，NOx催化剂温度较低时的氨的平均吸附量的减少率(相对于催化剂温度上升的平衡吸附量减少的比例)与较高时的减少率相比而较大。
[0075]另一方面，虽然NOx催化剂3本身未处于劣化状态，但在供给阀5处于无法对NO x催化剂3供给排气中的N0x还原所需的量的尿素水的故障状态的情况下(以下，也称为“供给阀故障状态”)，如以与处于正常状态的情况(以线LI来表示的状态)相同的标尺来表示，则如线L2所示，相对于NOx催化剂3的温度变化而言氨吸附量的变动幅度极小。另外，与线L2相对应的供给阀故障状态是指，对NOx催化剂3只能供给排气中的NO x还原所需的量的50%的状态。因此，在供给阀故障状态下，由于无法实施足够的尿素水供给，因此，由NOx催化剂3而实现的NOx净化率将低于故障判断阈值，从而作为包括供给阀5的排气净化装置30的故障状态将会被检测出。
[0076]而且，与这种供给阀故障状态下的NOx催化剂中的氨吸附相关的平衡状态是指，与上述排气净化装置30的故障判断的阈值(在从供给阀5的供给量成为所需的量的50%时的NOx净化率的值)对应地设定的、与NOx催化剂3中的氨吸附相关的平衡状态。即，在从供给阀5的尿素水的供给能力为原本所需的能力的50%时，从被供给的尿素水而生成的氨气氛下的、取得了 NOx催化剂3中的氨吸附与氨脱离的均衡的状态，成为在图2中以线L2所表示的平衡状态。
[0077]然而，在如上文所述而处于供给阀故障状态的排气净化装置30中，如图3所示，如扩大标尺来表示，则也能够发现如下趋势，即，虽然氨吸附量的绝对量减少，但是随着催化剂温度上升而氨吸附量逐渐减少。而且产生了图3所示的与氨吸附量相关的特性的供给阀故障状态下，在催化剂温度上升了的情况下、且温度上升较为急剧的情况下，关于氨的吸附而言NOx催化剂3中将成为从平衡状态偏离了的状态，其结果为，有可能成为会招致上述误正常判断的特定的过渡状态。基于图4及图5，对这一点进行说明。
[0078]此处，基于图4，对如下的情况下的氨吸附量进行考察，所述氨吸附量为，在供给阀故障状态下的排气净化装置30中，在关于氨吸附而言处于平衡状态的NOx催化剂3中，催化剂温度从200°C上升至300°C的情况下的氨吸附量。另外，在催化剂温度处于200°C时，设为NOx催化剂3处于平衡状态(即，以点Pl (催化剂温度200°C、氨吸附量XI)来表示的状态)。在这种情况下，当催化剂温度从200°C向300°C开始缓慢地变化时，利用催化剂温度与氨吸附量而被定义的NOx催化剂3的吸附状态经过与以线L2所规定的平衡状态相对应的轨迹，而达到催化剂温度为300°C时的平衡状态(即，以点P2 (催化剂温度300°C、氨吸附量X2)来表示的状态)。在该情况下，NOx催化剂3在催化剂温度的上升过程中始终被置于平衡状态下。
[0079]但是，在催化剂温度从200°C急剧地上升至300°C的情况下，NOx催化剂3中的氨的脱离将难以追及，从而NOx催化剂3的吸附状态将成为从以线L2所规定的平衡状态较大程度地偏离的状态、即用点P3(催化剂温度300°C、氨吸附量XI)来表示的状态。虽然该用点P3来表示的状态从平衡状态观察时可以说是氨过度地吸附的状态，但另一方面，在供给阀故障状态中下，虽然供给阀5处于发生故障的状态但NOx催化剂3未处于劣化的状态。因此，即使如点P3所表示的吸附状态这样而过度地吸附了氨，NOx催化剂3也能够通过其NO x净化能力而将过度地吸附的氨利用于还原中，其结果为，能够使由NO x催化剂3而实现的NOx净化率提高。因此，用点P3来表示的吸附状态也可以说是NOx催化剂3留有可实施NOx还原的余量的状态(以下，也称为“NO x还原余量状态”)。产生这种NOx还原余量状态的NOx催化剂3的温度上升相对于本发明中的温度上升过程中的温度上升，在该温度上升过程中的NOx催化剂3的温度(例如，200°C )相当于过渡时催化剂温度。
[0080]在处于供给阀故障状态的排气净化装置30中，当如上文所述而产生了 NOx还原余量状态时，通过从平衡状态看来过度地吸附了的氨(即相当于X1-X2的氨)，从而使NO5^f化剂3的NOx净化率暂时性地上升，且对于因供给阀5的故障而应当被判断为处于故障状态的排气净化装置30而言，存在错误地被判断(上述误正常判断)为正常的可能性。在这种情况下，优选为对利用了 NOx传感器7、N0 x传感器8的检测值的NO x净化率的计算(基于式I的计算)进行抑制。
[0081]此处，对于上述的NOx催化剂3的NOx余量状态进行详细的讨论。图5为模式化地表示催化剂温度急剧上升、且吸附状态达到了点P3所示的状态的NOx催化剂3中的过度的氨吸附量的图。另外，图5所示的氨吸附量ΔΧ相当于表示NOx催化剂3的NOx还原余量状态的过度的氨吸附量ΛΧ。而且，根据氨吸附量ΛΧ随着时间而进行变化的这一点，在氨吸附量Δ X的计算时，用时间的函数来表示下文中说明的各参数X1、X12、X13、X14，并且实施对应于时间经过的反复运算。
[0082]在图5中，以箭头标记Xll (t)来表示的氨吸附量的位移为，在图4中也进行了图示的、由NOx催化剂3的温度急剧上升而引起的过度的氨吸附量，即通过NO x催化剂3的净化能力而可以被用于NOx还原中的氨吸附量。例如，在时刻t处，在催化剂温度从200°C上升至300°C的情况下，位移Xll(t)是指(X2-X1)的氨吸附量。因此，在图5中，朝上的箭头标记所表示的位移为，由与NOx催化剂3处于平衡状态的情况相比NO