專利名稱：NO_x傳感器的異常診斷裝置及異常診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于NOx傳感器的異常診斷的裝置及方法，特別是涉及用于設(shè)在 選擇還原型NOx催化劑的下游側(cè)的NOx傳感器的異常診斷的裝置及方法。
背景技術(shù)：
一般的，作為配置在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的排氣凈化裝置，已知有 用于對(duì)包含于廢氣中的NOx(氮氧化物)進(jìn)行凈化的NOx催化劑。作為該NOx催化劑，已知 有各種各樣的類型，其中，通過添加還原劑將NOx連續(xù)地還原除去的選擇還原型NOx催化劑 為公知技術(shù)。作為還原劑，已知有尿素，通常將尿素水溶液噴射供給到催化劑上游側(cè)的廢氣 中，由來自排氣、催化劑的熱產(chǎn)生氨，在NOx催化劑上由氨還原NOx。
當(dāng)使用該選擇還原型NOx催化劑時(shí)，需要將添加到催化劑中的還原劑的量控制為 適當(dāng)?shù)牧俊榇?，采用這樣的方法，即，在催化劑的下游側(cè)設(shè)置NOx傳感器，相應(yīng)于由該NOx 傳感器檢測(cè)到的廢氣中的NOx濃度控制還原劑的量。
可是，在例如搭載于機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，為了事先防止在廢氣惡化了的狀態(tài) 下的行駛，各國的法規(guī)等也要求在車載狀態(tài)(在車上)下檢測(cè)催化劑、傳感器的異常。催化 劑的異常檢測(cè)已存在比較多的技術(shù)。然而，如上述那樣，關(guān)于設(shè)在NOx催化劑的下游側(cè)的 NOx傳感器的異常檢測(cè)，現(xiàn)在還未見到有效的技術(shù)。特別是在廢氣限制變得越來越嚴(yán)格的 現(xiàn)在，不簡(jiǎn)單地限于斷線等的故障，對(duì)于關(guān)于劣化等的傳感器輸出的正確性(rationality) 也要求正確地檢測(cè)出，需要能夠應(yīng)對(duì)其的根本的對(duì)策。
作為該NOx傳感器的異常診斷方法，例如可以考慮這樣的方法，S卩，在相同的位置 設(shè)置多個(gè)NOx傳感器，相對(duì)地比較它們的檢測(cè)值，或者拆卸NOx傳感器，由固定式分析儀檢 查。然而，在前者的場(chǎng)合，導(dǎo)致高成本，在后者的場(chǎng)合，不能進(jìn)行在車上的診斷。
在日本特開2003-120399號(hào)公報(bào)中公開了設(shè)于NOx吸收劑的下游側(cè)的NOx傳感器 的異常檢測(cè)裝置。到達(dá)NOx傳感器的廢氣的NOx濃度被強(qiáng)制地變動(dòng)，在NOx傳感器輸出值 的變動(dòng)從傳感器正常時(shí)的變動(dòng)偏離的場(chǎng)合，判定NOx傳感器異常。
然而，到達(dá)NOx傳感器的廢氣為通過了 NOx吸收劑后的廢氣，所以，該廢氣的NOx 濃度為由NOx吸收劑吸收了 NOx后的濃度。即，在NOx傳感器的輸出值中反映了傳感器前 面的NOx吸收劑的影響，其成為降低了 NOx傳感器的異常診斷精度的原因。
作為其它的現(xiàn)有技術(shù)，例如在日本特開2004-270468號(hào)公報(bào)中公開了這樣的裝 置，該裝置從NOx吸收催化劑強(qiáng)制地使NOx排出，在該狀態(tài)下運(yùn)算NOx吸收催化劑的實(shí)際的 NOx減少率，將該實(shí)際的NOx減少率與根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)先設(shè)定了的基準(zhǔn)的NOx減少率 進(jìn)行比較，判定NOx傳感器的異常。在日本特開2004-211631號(hào)公報(bào)中公開了這樣的方案， 即，在檢測(cè)配置在排氣凈化裝置的下游側(cè)的排氣傳感器的劣化時(shí)，旁通排氣凈化裝置，將廢 氣向排氣傳感器引導(dǎo)。在該方案中，需要另行設(shè)置旁通排氣凈化裝置的旁通通道。在日本 特開2006-118505號(hào)公報(bào)中，公開了這樣的方案，即，在將NOx傳感器配置在NOx吸收催化 劑下游側(cè)的內(nèi)燃機(jī)中，在NOx吸收催化劑未發(fā)揮NOx吸收能力的狀態(tài)下，將NOx傳感器的信號(hào)與相對(duì)于NOx吸收催化劑上游側(cè)的NOx濃度的尺度進(jìn)行比較，進(jìn)行NOx傳感器信號(hào)的修 正。這是關(guān)于吸收型NOx催化劑的技術(shù)，不能直接適用于選擇還原型NOx催化劑。
本發(fā)明就是鑒于以上的情況而作出的，其目的在于提供一種能夠良好地檢測(cè)設(shè)于 選擇還原型NOx催化劑的下游側(cè)的NOx傳感器的異常的NOx傳感器的異常診斷裝置及異常 診斷方法。發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第1方式，
提供一種NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于具有選擇還原型NOx催化劑、 催化劑后NOx傳感器、還原劑添加單元、催化劑前NOx濃度獲取單元及異常判定單元；
上述選擇還原型NOx催化劑設(shè)在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中；
上述催化劑后NOx傳感器檢測(cè)上述NOx催化劑的下游側(cè)的廢氣的NOx濃度；
上述還原劑添加單元用于選擇性地將還原劑添加到上述NOx催化劑中；
上述催化劑前NOx濃度獲取單元檢測(cè)或推定上述NOx催化劑的上游側(cè)的廢氣的 NOx濃度；
上述異常判定單元在由上述還原劑添加單元進(jìn)行的還原劑的添加停止期間，將由 上述催化劑后NOx傳感器及上述催化劑前NOx濃度獲取單元分別檢測(cè)或推定的NOx濃度相 互進(jìn)行比較，判定上述催化劑后NOx傳感器是否異常。
若停止還原劑的添加，則NOx催化劑不能進(jìn)行NOx的還原，NOx催化劑上游的NOx 不被還原地直接通過NOx催化劑、到達(dá)NOx催化劑下游。因此，NOx催化劑上游的NOx濃度 和NOx催化劑下游的NOx濃度大概相等。因此，在由催化劑后NOx傳感器檢測(cè)到的NOx濃 度相對(duì)于NOx催化劑上游側(cè)的NOx濃度偏離了的場(chǎng)合，能夠判定催化劑后NOx傳感器異常。 由于按猶如沒有NOx催化劑那樣的狀態(tài)實(shí)施異常診斷，所以，能夠消除異常診斷中的NOx催 化劑的影響，能夠良好地檢測(cè)催化劑后NOx傳感器的異常，能夠確保高診斷精度。即使在催 化劑后NOx傳感器檢測(cè)到了異常的值的場(chǎng)合，也不會(huì)將是NOx催化劑異常還是催化劑后NOx 傳感器異常混同在一起，能夠切實(shí)地作為催化劑后NOx傳感器的異常而檢測(cè)出。
本發(fā)明的第2方式在上述第1方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
在上述內(nèi)燃機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上述還原劑添加單元停止還原劑的添加，并且上述 異常判定單元進(jìn)行上述催化劑后NOx傳感器的異常判定
本發(fā)明的第3方式在上述第1或第2方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
具有停止要求信號(hào)產(chǎn)生單元和停止延遲單元；
上述停止要求信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于使上述內(nèi)燃機(jī)停止的停止要求信號(hào)；
上述停止延遲單元當(dāng)由上述停止要求信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生了停止要求信號(hào)時(shí)，在延 遲規(guī)定的延遲時(shí)間后使上述內(nèi)燃機(jī)停止；
在上述延遲時(shí)間期間，上述還原劑添加單元停止還原劑的添加，并且上述異常判 定單元進(jìn)行上述催化劑后NOx傳感器的異常判定。
本發(fā)明的第4方式在上述第3方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
具有強(qiáng)制怠速控制單元，該強(qiáng)制怠速控制單元在上述延遲時(shí)間期間實(shí)施用于強(qiáng)制 地使上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)制怠速控制。
本發(fā)明的第5方式在上述第1 第4方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的特 征
上述還原劑添加單元在上述NOx催化劑未處于規(guī)定的溫度區(qū)域時(shí)停止還原劑的 添加。
本發(fā)明的第6方式在上述第1 第5方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的特 征
上述催化劑前NOx濃度獲取單元，包括根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定從上述內(nèi) 燃機(jī)排出的廢氣的NOx濃度的推定單元、和檢測(cè)上述NOx催化劑的上游側(cè)的廢氣的NOx濃 度的催化劑前NOx傳感器的至少一方。
本發(fā)明的第7方式在上述第6方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
上述催化劑前NOx濃度獲取單元包括上述推定單元及上述催化劑前NOx傳感器兩 者，
上述異常判定單元比較由上述催化劑后NOx傳感器獲得的NOx濃度的檢測(cè)值、由 上述催化劑前NOx傳感器獲得的NOx濃度的檢測(cè)值以及由上述推定單元獲得的NOx濃度的 推定值，區(qū)別判定上述催化劑后NOx傳感器、上述催化劑前NOx傳感器及上述內(nèi)燃機(jī)是否異堂巾ο
本發(fā)明的第8方式在上述第7方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
由上述推定單元獲得的NOx濃度的推定值基于規(guī)定的設(shè)定表進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)由上述 異常判定單元判定出上述內(nèi)燃機(jī)的異常時(shí)，根據(jù)上述催化劑后NOx傳感器的檢測(cè)值及上述 催化劑前NOx傳感器的檢測(cè)值的至少一方修正上述設(shè)定表的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的第9方式在上述第1 第8方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的特 征
在從停止由上述還原劑添加單元進(jìn)行的還原劑的添加時(shí)開始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后，實(shí) 施由上述催化劑后NOx傳感器進(jìn)行的NOx濃度的檢測(cè)。
本發(fā)明的第10方式在上述第1 第9方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的特 征
上述還原劑為尿素。
根據(jù)本發(fā)明的第11方式，提供一種NOx傳感器的異常診斷方法，在內(nèi)燃機(jī)中診斷 催化劑后NOx傳感器是否異常，該內(nèi)燃機(jī)在排氣通道中設(shè)置選擇還原型NOx催化劑，并且在 其下游側(cè)設(shè)置上述催化劑后NOx傳感器，在上述NOx催化劑中選擇性地添加還原劑，其特征 在于上述NOx傳感器的異常診斷方法具有
停止上述還原劑的添加的步驟；
在上述還原劑的添加停止期間，由上述催化劑后NOx傳感器檢測(cè)催化劑后NOx濃 度，并且檢測(cè)或推定上述NOx催化劑的上游側(cè)的催化劑前NOx濃度的步驟；
比較這些催化劑后NOx濃度和催化劑前NOx濃度、判定上述催化劑后NOx傳感器 是否異常的步驟。
本發(fā)明的第12方式在上述第11方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
停止上述還原劑的添加的步驟包含在上述內(nèi)燃機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)停止上述還原劑 的添加的內(nèi)容。
本發(fā)明的第13方式在上述第11方式或第12方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
停止上述還原劑的添加的步驟，包含在從產(chǎn)生用于停止上述內(nèi)燃機(jī)的停止要求信 號(hào)時(shí)開始到上述內(nèi)燃機(jī)被停止為止的期間的規(guī)定延遲時(shí)間中停止上述還原劑的添加的內(nèi)容。
本發(fā)明的第14方式在上述第13方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
具有在上述延遲時(shí)間中強(qiáng)制地使上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟。
本發(fā)明的第15方式在上述第11 第14方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的 特征
停止上述還原劑的添加的步驟包含當(dāng)上述NOx催化劑未處于規(guī)定的溫度區(qū)域時(shí) 停止上述還原劑的添加的內(nèi)容。
本發(fā)明的第16方式在上述第11 第15方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的 特征
檢測(cè)或推定上述催化劑前NOx濃度這一內(nèi)容，包括根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推 定從上述內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容以及由催化劑前NOx傳感器檢測(cè)上述NOx催 化劑的上游側(cè)的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容中的至少一方。
本發(fā)明的第17方式在上述第16方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
檢測(cè)或推定上述催化劑前NOx濃度這一內(nèi)容，包括根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推 定從上述內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容以及由催化劑前NOx傳感器檢測(cè)上述NOx催 化劑的上游側(cè)的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容兩者，
判定上述催化劑后NOx傳感器是否異常的步驟包含了這樣的內(nèi)容，S卩，比較由上 述催化劑后NOx傳感器獲得的NOx濃度的檢測(cè)值、由上述催化劑前NOx傳感器獲得的NOx 濃度的檢測(cè)值及上述NOx濃度的推定值，區(qū)別判定上述催化劑后NOx傳感器、上述催化劑前 NOx傳感器及上述內(nèi)燃機(jī)是否異常。
本發(fā)明的第18方式在上述第17方式的基礎(chǔ)上還具有這樣的特征
上述NOx濃度的推定值為根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)基于規(guī)定的設(shè)定表計(jì)算出 的值，
上述NOx傳感器的異常診斷方法具有當(dāng)判定出上述內(nèi)燃機(jī)的異常時(shí)，根據(jù)上述催 化劑后NOx傳感器的檢測(cè)值及上述催化劑前NOx傳感器的檢測(cè)值的至少一方修正上述設(shè)定 表的數(shù)據(jù)的步驟。
本發(fā)明的第19方式在上述第11 第18方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的 特征
在從上述還原劑的添加停止時(shí)開始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后，實(shí)施上述催化劑后NOx傳感 器對(duì)催化劑后NOx濃度的檢測(cè)。
本發(fā)明的第20方式在上述第11 第19方式中的任一個(gè)的基礎(chǔ)上還具有這樣的 特征
上述還原劑為尿素。
根據(jù)本發(fā)明，能夠發(fā)揮出如下的優(yōu)良的效果，即，能夠良好地檢測(cè)設(shè)于選擇還原型 NOx催化劑的下游側(cè)的NOx傳感器的異常。


圖1為本發(fā)明實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的概略系統(tǒng)圖。
圖2為異常診斷處理的第1方式的流程圖。
圖3為異常診斷處理的第2方式的流程圖。
圖4為異常診斷處理的第3方式的流程圖。
圖5為異常診斷處理的第4方式的流程圖。
圖6為異常診斷處理的第5方式的內(nèi)燃機(jī)的概略系統(tǒng)圖。
圖7為異常診斷處理的第5方式的流程圖。
圖8為異常診斷處理的第6方式的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。
圖1為本發(fā)明實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)的概略系統(tǒng)圖。在圖中，符號(hào)10為機(jī)動(dòng)車用的壓 縮發(fā)火式內(nèi)燃機(jī)、即柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，符號(hào)11為與進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣岐管，符號(hào)12為與排氣口 連通的排氣岐管，符號(hào)13為燃燒室。在本實(shí)施方式中，從未圖示的燃料箱供給到高壓泵17 的燃料，由高壓泵17壓送到共軌18，在高壓狀態(tài)下被儲(chǔ)壓，該共軌18內(nèi)的高壓燃料從噴射 器14直接噴射供給到燃料室13內(nèi)。來自發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢氣在從排氣岐管12經(jīng)過渦輪增壓 器19后，流到其下游的排氣通道15，在如后述那樣被凈化處理后，排出到大氣中。而且，作 為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的形式，不限于這樣的具有共軌式燃料噴射裝置的情形。另外，也可任意地包 含EGR裝置等其它的排氣凈化裝置。
另一方面，從空氣濾清器20導(dǎo)入到進(jìn)氣通道21內(nèi)的吸入空氣依次通過空氣流量 計(jì)22、渦輪增壓器19、中間冷卻器23、節(jié)氣門24，到達(dá)進(jìn)氣岐管11。空氣流量計(jì)22為用于 檢測(cè)吸入空氣量的傳感器，具體地說是輸出與吸入空氣的流量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。節(jié)氣門對(duì)采 用電子控制式的節(jié)氣門。
在排氣通道15中，從上游側(cè)開始依次串聯(lián)地設(shè)置將廢氣中的未燃成分(特別是 HC)氧化而進(jìn)行凈化的氧化催化劑30，捕集廢氣中的粒子狀物質(zhì)(PM)并將其燃燒除去的 DPR (Diesel Particulate Reduction)催化劑32，以及還原廢氣中的NOx而進(jìn)行凈化的NOx 催化劑，特別是選擇還原型NOx催化劑34。
另外，在NOx催化劑34與DI3R催化劑32之間，即在DI3R催化劑32的下游側(cè)且NOx 催化劑34的上游側(cè)的排氣通道15中設(shè)置有添加閥40，該添加閥40用于選擇性地向NOx催 化劑34中添加作為還原劑的尿素。尿素以尿素水溶液的形式使用，并從添加閥40朝向下 游側(cè)的NOx催化劑34噴射供給到排氣通道15內(nèi)。在添加閥40上，連接有用于向其供給尿 素水溶液的供給裝置42，在供給裝置42上連接有儲(chǔ)存尿素水溶液的槽44。
另外，設(shè)置有作為實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)整體的控制的控制單元的電子控制裝置(以下稱為 E⑶)100。E⑶100包括CPU、R0M、RAM、輸入輸出端口及存儲(chǔ)裝置等。E⑶100控制噴射器14、 高壓泵17、節(jié)氣門M等，從而根據(jù)各種傳感器類的檢測(cè)值等實(shí)施所期望的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。另 外，E⑶100為了控制尿素添加量而控制添加閥40及供給裝置42。作為連接于E⑶100的傳 感器類，除了上述空氣流量計(jì)22外，還包括設(shè)于NOx催化劑34的下游側(cè)的NOx傳感器即催 化劑后NOx傳感器50、分別設(shè)置在NOx催化劑34的上游側(cè)和下游側(cè)的催化劑前排氣溫度傳感器52及催化劑后排氣溫度傳感器M。催化劑后NOx傳感器50將與其設(shè)置位置處的廢 氣的NOx濃度即催化劑后NOx濃度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出到ECU100。催化劑前排氣溫度傳感 器52及催化劑后排氣溫度傳感器M將與它們的設(shè)置位置處的廢氣溫度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出 到E⑶100。而且，催化劑前排氣溫度傳感器52設(shè)置在處于DI5R催化劑32的下游側(cè)且處于 NOx催化劑34的上游側(cè)的排氣通道15中。
另外，作為其它的傳感器類，曲柄角傳感器沈、加速器開度傳感器27及發(fā)動(dòng)機(jī)開 關(guān)洲連接到ECU100。曲柄角傳感器沈在曲柄角旋轉(zhuǎn)時(shí)將曲柄脈沖信號(hào)輸出到ECU100， ECU100根據(jù)該曲柄脈沖信號(hào)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲柄角，并且計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)10的旋轉(zhuǎn)速度。加 速器開度傳感器27向ECU100輸出與由使用者操作的加速踏板的開度(加速器開度)相對(duì) 應(yīng)的信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)觀由使用者在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)接通，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)斷開。
選擇還原型NOx催化劑(SCR :Selective Catalytic Reduction) 34 能夠例示出在 沸石或氧化鋁等基材表面承載了 Pt等貴金屬的催化劑、在該基材表面進(jìn)行離子交換而承 載了 Cu等過渡性金屬的催化劑、在該基材表面承載了二氧化鈦/釩催化劑(V205/W03/Ti02) 的催化劑等。選擇還原型NOx催化劑34在其催化劑溫度處于活性溫度區(qū)域且添加了作為 還原劑的尿素時(shí)對(duì)NOx進(jìn)行還原凈化。若在催化劑中添加尿素，則在催化劑上將生成氨，該 氨與NOx反應(yīng)、NOx被還原。
NOx催化劑34的溫度也可由埋設(shè)在催化劑中的溫度傳感器直接檢測(cè)出，但在本實(shí) 施方式中對(duì)其進(jìn)行推定。具體地說，ECU100根據(jù)分別由催化劑前排氣溫度傳感器52及催 化劑后排氣溫度傳感器M檢測(cè)出的催化劑前排氣溫度及催化劑后排氣溫度推定催化劑溫 度。推定方法不限于這樣的例子。
對(duì)NOx催化劑34的尿素添加量，根據(jù)由催化劑后NOx傳感器50檢測(cè)出的催化劑 后NOx濃度進(jìn)行控制。具體地說，控制來自添加閥40的尿素噴射量，以使催化劑后NOx濃 度的檢測(cè)值始終為零。在該場(chǎng)合，可僅根據(jù)催化劑后NOx濃度的檢測(cè)值設(shè)定尿素噴射量，或 者也可根據(jù)催化劑后NOx傳感器50的檢測(cè)值對(duì)基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速 度和加速器開度)的基本尿素噴射量進(jìn)行反饋修正。NOx催化劑34僅在尿素添加時(shí)能夠 對(duì)NOx進(jìn)行還原，所以，通常尿素一直被添加。另外，進(jìn)行控制，以便僅按對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的 NOx進(jìn)行還原所需要的最小限度的量添加尿素。若過多地添加尿素，則氨將排出到催化劑下 游(所謂的NH3逃逸)，導(dǎo)致產(chǎn)生異味等。
在這里，若設(shè)對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的NOx的全部量進(jìn)行還原所需要的最小的尿素量為 A，實(shí)際添加了的尿素量為B，則它們的比B/A被稱為當(dāng)量比。盡管以使當(dāng)量比盡可能接近1 的方式實(shí)施尿素添加控制，但實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)刻都在變化，所以，實(shí)際的當(dāng)量比 未必成為1。在當(dāng)量比小于1的場(chǎng)合，尿素供給量不足，NOx被排出到催化劑下游側(cè)，所以， 用催化劑后NOx傳感器50對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、增大尿素供給量。在當(dāng)量比大于1時(shí)，尿素供給 量過剩。添加了的尿素有時(shí)也附著在NOx催化劑34上，在該場(chǎng)合，即使停止尿素的添加，也 能夠由附著了的尿素在短暫的期間對(duì)NOx進(jìn)行還原。
另外，與NOx催化劑34的催化劑溫度(在本實(shí)施方式中為推定值)相對(duì)應(yīng)地控制 尿素添加的實(shí)施 停止。具體地說，當(dāng)催化劑溫度達(dá)到了規(guī)定的最小活性溫度(例如200°C) 以上時(shí)實(shí)施尿素添加，當(dāng)催化劑溫度不到該最小活性溫度時(shí)停止尿素添加。這是因?yàn)?，在?化劑溫度達(dá)到最小活性溫度之前即使進(jìn)行尿素添加，也不能以良好的效率還原NOx。另外，當(dāng)催化劑溫度達(dá)到了比最小活性溫度高的規(guī)定上限溫度(例如600°C)以上時(shí)，也停止尿素 添加。這是因?yàn)?，在該?chǎng)合，即使實(shí)施尿素添加，也不能按良好效率還原NOx。不過，一般來 說，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合排氣溫度比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)低，催化劑溫度達(dá)到那樣的上限溫度的頻 率較少。結(jié)果，在催化劑溫度為最小活性溫度以上且不到上限溫度時(shí)實(shí)施尿素添加，當(dāng)不處 于該溫度區(qū)域時(shí)停止尿素添加。
在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)時(shí)，NOx催化劑34因來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣熱而升溫，而催化劑后NOx傳 感器50通過內(nèi)置加熱器的加熱而較快地升溫。因此，通常催化劑后NOx傳感器50比NOx 催化劑34更早活性化。ECU100檢測(cè)催化劑后NOx傳感器50的阻抗，并且控制加熱器，以使 該阻抗達(dá)到與催化劑后NOx傳感器50的活性溫度對(duì)應(yīng)的規(guī)定值。
在本實(shí)施方式中，從上游側(cè)開始依次排列氧化催化劑30、DPR催化劑32及NOx催 化劑34，但排列順序不限于此。DI3R催化劑32為柴油微粒過濾器(Diesel Particulate Filter ；DPF)的一種，為過濾器結(jié)構(gòu)，并且在表面具有貴金屬，是利用貴金屬連續(xù)地氧化 (燃燒)由過濾器捕集到了的粒子狀物質(zhì)的連續(xù)再生式。作為DPF，不限于這樣的Dra催化 劑32，可以使用任何類型的DPF。而且，也可為省略了氧化催化劑30及DI^R催化劑32的至 少一方的實(shí)施方式。
下面，說明催化劑后NOx傳感器50的異常診斷。
概括地說，本實(shí)施方式的催化劑后NOx傳感器50的異常診斷的特征在于，在異常 診斷時(shí)停止尿素的添加(即，設(shè)當(dāng)量比為零)，在該停止中，由催化劑后NOx傳感器50檢測(cè) 催化劑后NOx濃度，并且檢測(cè)或推定NOx催化劑上游側(cè)的催化劑前NOx濃度，相互比較這些 催化劑后NOx濃度與催化劑前NOx濃度，判定催化劑后NOx傳感器50的異常。
如上述那樣，若停止尿素的添加，則NOx催化劑34不再工作，不再能夠進(jìn)行NOx還 原。因此，NOx催化劑34的上游側(cè)的NOx不被還原地通過NOx催化劑34，到達(dá)NOx催化劑 34的下游側(cè)。NOx催化劑34的上游側(cè)的NOx濃度即催化劑前NOx濃度，與NOx催化劑34 的下游側(cè)的NOx濃度即催化劑后NOx濃度大致相等。因此，若催化劑后NOx濃度的檢測(cè)值 相對(duì)于催化劑前NOx濃度偏離一定值以上，則能夠判定催化劑后NOx傳感器50異常，相反， 若催化劑后NOx濃度的檢測(cè)值相對(duì)于催化劑前NOx濃度不偏離一定值以上，則能夠判定催 化劑后NOx傳感器50正常。由于在NOx催化劑不工作的狀態(tài)、即猶如沒有NOx催化劑那樣 的狀態(tài)下實(shí)施異常診斷，所以，能夠消除異常診斷中的NOx催化劑的影響，能夠確保高診斷 精度。即使在催化劑后NOx傳感器檢測(cè)出了異常的值的場(chǎng)合，也不會(huì)混淆是NOx催化劑異 常還是催化劑后NOx傳感器異常，能夠切實(shí)地檢測(cè)催化劑后NOx傳感器的異常。
催化劑前NOx濃度最好由作為從發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室13排出的廢氣的NOx濃度的、 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定的NOx濃度(以下稱為催化劑前推定NOx濃度)，以及利用 設(shè)于NOx催化劑34的上游側(cè)的NOx傳感器即催化劑前NOx傳感器(參照?qǐng)D6的符號(hào)60) 檢測(cè)出的NOx濃度(以下稱為催化劑前檢測(cè)NOx濃度)的至少一方構(gòu)成。
在本實(shí)施方式中，作為催化劑前NOx濃度，使用前者的催化劑前推定NOx濃度。 ECU100根據(jù)表示發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的參數(shù)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度NE及加速器開度AC)的檢 測(cè)值，按照規(guī)定的設(shè)定表計(jì)算出催化劑前推定NOx濃度。而且，也能夠在通常的尿素添加量 控制中使用該催化劑前推定NOx濃度，這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的通用化。另一方面，在使用后 者的催化劑前檢測(cè)NOx濃度作為催化劑前NOx濃度的場(chǎng)合，使用實(shí)際的檢測(cè)值，所以，存在能夠排除設(shè)定表數(shù)據(jù)隨時(shí)間經(jīng)過而變得不適當(dāng)了的場(chǎng)合的推定誤差的可能性。若使用前者 和后者雙方，則可與2值進(jìn)行比較，所以，存在能夠提高診斷精度的可能性。
由于催化劑后NOx傳感器50的正常 異常以催化劑前NOx濃度為基準(zhǔn)進(jìn)行判定， 所以，需要催化劑前NOx濃度為正確的值。發(fā)動(dòng)機(jī)10的其它部位(噴射器等)也由ECU100 進(jìn)行異常診斷，若未檢測(cè)到其它部位的異常，則能夠?qū)⒋呋瘎┣巴贫∟Ox濃度看成正確的 值。由此保證催化劑前NOx濃度的正確性。
在僅將催化劑前檢測(cè)NOx濃度設(shè)為催化劑前NOx濃度的場(chǎng)合，必須保證催化劑前 NOx傳感器為正常、其檢測(cè)值正確。在本實(shí)施方式中，在NOx催化劑34的上游存在氧化催化 劑30和DI5R催化劑32，但它們不消耗從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出了的NOx，另外，即使消耗也為能夠 忽視的程度。因此，催化劑前推定NOx濃度即使看成與催化劑后NOx濃度大體相等也沒有 問題。
下面，說明由E⑶100實(shí)施的催化劑后NOx傳感器50的異常診斷處理。
圖2表示異常診斷處理的第1方式。圖示程序由E⑶100每隔規(guī)定周期(例如 16msec)反復(fù)實(shí)施。
在最初的步驟SlOl中，判斷適合于進(jìn)行催化劑后NOx傳感器50的異常診斷的規(guī) 定條件是否成立。例如，當(dāng)(a)催化劑后NOx傳感器50達(dá)到了活性溫度，(b)發(fā)動(dòng)機(jī)10處于 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，(c)發(fā)動(dòng)機(jī)10的暖機(jī)結(jié)束，這樣全部的條件都被滿足了時(shí)，條件成立。關(guān)于 (b)的條件，例如當(dāng)由空氣流量計(jì)22檢測(cè)的吸入空氣量的變動(dòng)量處于一定值以內(nèi)時(shí)，能夠 看成穩(wěn)定。也可包含(d)NOx催化劑34的催化劑溫度在規(guī)定的最小活性溫度(例如200°C) 以上且不到規(guī)定的上限溫度(例如600°C )時(shí)這樣的條件。
在判斷規(guī)定的條件未成立的場(chǎng)合，結(jié)束本程序。另一方面，在判斷規(guī)定條件成立了 的場(chǎng)合，在步驟S102中將添加閥40控制為閉狀態(tài)，停止尿素的添加。
在接下來的步驟S103中，判斷是否從尿素添加停止時(shí)經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間。該規(guī)定時(shí) 間為比較短的時(shí)間。這樣等候規(guī)定時(shí)間的經(jīng)過的理由是在剛停止尿素添加后，存在由附著 在NOx催化劑34的尿素還原NOx，排出到NOx催化劑34的下游的NOx量比其上游的NOx量 減少的可能性。若等候規(guī)定時(shí)間的經(jīng)過，則能夠在由廢氣對(duì)殘存附著于NOx催化劑34的尿 素進(jìn)行清洗后檢測(cè)催化劑后NOx濃度。換言之，規(guī)定時(shí)間預(yù)先設(shè)定為能夠?qū)崿F(xiàn)那樣的清洗 的時(shí)間。
該規(guī)定時(shí)間能夠由安裝于E⑶100的定時(shí)器測(cè)量?；蛘?，也可在通過了 NOx催化劑 34的廢氣量達(dá)到了規(guī)定值時(shí)認(rèn)為經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間。在該場(chǎng)合，由于吸入空氣量為廢氣量的 相關(guān)值，所以，可以在由空氣流量計(jì)22檢測(cè)到的吸入空氣量的累計(jì)值達(dá)到了規(guī)定值時(shí)認(rèn)為 經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間。還可以想到催化劑溫度越高則清洗越早完成，所以，也可以在催化劑溫度 與吸入空氣量的積的累計(jì)值達(dá)到了規(guī)定值時(shí)認(rèn)為經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間。
若在步驟S103中判斷未經(jīng)過規(guī)定時(shí)間，則結(jié)束本程序。
另一方面，在判斷經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間的場(chǎng)合，看成NOx不由NOx催化劑34還原，在步 驟S104中，由催化劑后NOx傳感器50檢測(cè)催化劑后NOx濃度Cr，獲取其檢測(cè)值。然后，在 步驟S105中，推定作為從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出了的廢氣的NOx濃度的催化劑前推定NOx濃度Ce， 獲取其推定值。
此后，在步驟S106中，比較這些催化劑后NOx濃度Cr與催化劑前推定NOx濃度Ce。具體地說，由式Δ C = I Cr-Ce |計(jì)算這些催化劑后NOx濃度Cr與催化劑前推定NOx濃 度Ce的差即濃度差A(yù)C，判斷該濃度差A(yù)C是否比規(guī)定值A(chǔ)Cs大。
在濃度差A(yù)C處于規(guī)定值A(chǔ)Cs以下的場(chǎng)合，看成催化劑后NOx濃度Cr與催化劑前 推定NOx濃度Ce大致相等，在步驟S108中判定催化劑后NOx傳感器50正常。另一方面， 在濃度差△ C比規(guī)定值△ Cs大的場(chǎng)合，看成催化劑后NOx濃度Cr從催化劑前推定NOx濃 度Ce產(chǎn)生比較大的偏離，在步驟S107中判定催化劑后NOx傳感器50異常。由此結(jié)束本程 序。
這樣，停止尿素的添加、比較此期間的催化劑后NOx濃度Cr與催化劑前推定NOx 濃度Ce，判定催化劑后NOx傳感器50的異常，所以，能夠不受到處在其間的NOx催化劑34 的影響地實(shí)施異常診斷。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)診斷精度高的良好的異常診斷。而且，也不需要追 加NOx傳感器等的特定的部件，所以，有利于成本降低，也不需要追加復(fù)雜的控制。當(dāng)然也 適合在車上的診斷。
由于在從尿素添加停止時(shí)開始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后獲得催化劑后NOx濃度Cr和催化 劑前推定NOx濃度Ce，所以，能夠不受附著于NOx催化劑34的尿素的影響地在切實(shí)的催化 劑不工作狀態(tài)下獲得濃度值。
下面，參照?qǐng)D3說明異常診斷處理的第2方式。圖3所示的程序也由E⑶100每隔 規(guī)定周期(例如16msec)反復(fù)實(shí)施。
在最初的步驟S201中，判斷適合進(jìn)行催化劑后NOx傳感器50的異常診斷的規(guī)定 條件是否成立。但是，這里的條件與上述步驟SlOl不同，例如，若(a)催化劑后NOx傳感器 50到達(dá)了活性溫度，(b)發(fā)動(dòng)機(jī)10處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)這2個(gè)條件得到了滿足，則條件成立。 在判斷規(guī)定條件未成立的場(chǎng)合，結(jié)束本程序。
另一方面，在已判斷規(guī)定條件成立的場(chǎng)合，在步驟S202中判斷尿素添加是否處于 停止中。這里的停止操作為基于通常的尿素添加控制的停止操作。即，如上述那樣，按照通 ?？刂?，當(dāng)NOx催化劑34的催化劑溫度不到規(guī)定的最小活性溫度(例如200°C )時(shí)，停止尿 素添加。例如，當(dāng)NOx催化劑34在暖機(jī)中還為非活性時(shí)，或雖然NOx催化劑34 —時(shí)活性化 了，但此后的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、催化劑氣氛狀態(tài)(例如燃料切斷、怠速、低外氣溫、水、雪等附著于 催化劑)使得催化劑再度成為非活性時(shí)，停止尿素添加。另外，也可在發(fā)動(dòng)機(jī)處于暖機(jī)中時(shí) 停止尿素添加。另外，在NOx催化劑34的催化劑溫度處于規(guī)定的上限溫度(例如600°C ) 以上時(shí)也停止尿素添加。
在本方式中，在按照這樣的通?？刂频哪蛩靥砑油Ｖ怪?，同時(shí)進(jìn)行催化劑后NOx 傳感器50的異常診斷。這樣，能夠確保更多的異常診斷的頻度。
在已判斷不是尿素添加停止中的場(chǎng)合，結(jié)束本程序。
另一方面，在已判斷為尿素添加停止中的場(chǎng)合，在步驟S203中，與上述步驟S104 同樣地獲取催化劑后NOx濃度Cr。然后，在步驟S204中，與上述步驟S105同樣地獲取催化 劑前推定NOx濃度Ce。此后，在步驟S205中，與上述步驟S106同樣地判斷催化劑后NOx濃 度Cr與催化劑前推定NOx濃度Ce的濃度差Δ C是否比規(guī)定值A(chǔ)Cs大。在濃度差A(yù)C處 于規(guī)定值A(chǔ)Cs以下的場(chǎng)合，在步驟S207中判定催化劑后NOx傳感器50正常。另一方面， 在濃度差A(yù)C比規(guī)定值A(chǔ)Cs大的場(chǎng)合，在步驟S206中判定催化劑后NOx傳感器50異常。 由此結(jié)束本程序。
下面，參照?qǐng)D4說明異常診斷處理的第3方式。圖4所示的程序也由E⑶100每隔 規(guī)定周期(例如16msec)反復(fù)實(shí)施。
在最初的步驟S301中，與上述步驟SlOl同樣地判斷適合于進(jìn)行催化劑后NOx傳 感器50的異常診斷的規(guī)定條件是否成立。在已判斷規(guī)定條件不成立的場(chǎng)合，結(jié)束本程序。
另一方面，在已判斷規(guī)定條件成立的場(chǎng)合，在步驟S302中判斷現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)是否為怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。
S卩，若停止用于異常診斷的尿素添加，則NOx催化劑34不能還原NOx，NOx排出到 NOx催化劑34的下游側(cè)，排放物惡化。然而，在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣量及NOx排 出量最小，所以，通過在此時(shí)實(shí)施異常診斷，能夠使排放物的惡化為最小限度。若在怠速運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行異常診斷，則與在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)以外進(jìn)行異常診斷的情況相比，能夠改善排放物。另 外，由于在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)10切實(shí)地為穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以，對(duì)確保異常診斷的精度也 有利。
在已判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不為怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，結(jié)束本程序。另一方面，在已判 斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，實(shí)施與上述步驟S102 S108同樣的步驟S303 S309，判定催化劑后NOx傳感器50的正?！ぎ惓?。
下面，參照?qǐng)D5說明異常診斷處理的第4方式。圖5所示的程序也由E⑶100每隔 規(guī)定周期(例如16msec)反復(fù)實(shí)施。
一般來說，在該第4方式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10停止時(shí)其停止將延遲，在該延遲時(shí)間中停 止尿素的添加，獲得催化劑后NOx濃度和催化劑前推定NOx濃度，判定催化劑后NOx傳感器 50的異常。在發(fā)動(dòng)機(jī)10停止時(shí)，在大多數(shù)場(chǎng)合，NOx催化劑34和催化劑后NOx傳感器50 活性化，而且發(fā)動(dòng)機(jī)也進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，能夠容易地滿足用于異常診斷的各種條件，比 較適合作為異常診斷的時(shí)機(jī)。而且，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)必定實(shí)施異常診斷，所以，也能夠 確保異常診斷的實(shí)施頻度。與前面的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)同樣地，能夠?qū)惓Ｔ\斷時(shí)的排放物惡化 抑制為最小限度。
在實(shí)施該發(fā)動(dòng)機(jī)停止延遲時(shí)間中的異常診斷的場(chǎng)合，在其延遲時(shí)間中，最好實(shí)施 用于強(qiáng)制地使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)制怠速控制。這是因?yàn)樵谘舆t時(shí)間中能夠切實(shí)地 防止可以說很少出現(xiàn)的、使用者踩下加速踏板而不為怠速狀態(tài)的情況發(fā)生。
該強(qiáng)制怠速控制時(shí)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速能夠設(shè)定為與作為發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)后的值的通常的目 標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速相等，但也可作為其替代方案地設(shè)定為比其通常的目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速高一些的規(guī)定 的高轉(zhuǎn)怠速轉(zhuǎn)速。若設(shè)定為高轉(zhuǎn)怠速轉(zhuǎn)速，則尿素添加停止后的清洗速度加快，存在提前結(jié) 束異常診斷而縮短發(fā)動(dòng)機(jī)停止延遲時(shí)間的可能性。
如圖5所示那樣，在最初的步驟S401中，判斷是否由使用者斷開了發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)觀。 由該發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)觀的斷開產(chǎn)生斷開信號(hào)，送出到ECU100。該斷開信號(hào)成為用于使發(fā)動(dòng)機(jī)停 止的停止要求信號(hào)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)觀未被斷開的場(chǎng)合，結(jié)束本程序。另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)觀被斷 開了的場(chǎng)合，在步驟S402中實(shí)施強(qiáng)制怠速控制。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)被切實(shí)地保持為怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)。
接下來的步驟S403 S409與上述步驟S102 S108相同。通過步驟S403 S409 停止尿素的添加，獲取催化劑后NOx濃度Cr和催化劑前推定NOx濃度Ce，將它們的濃度差14AC與規(guī)定值A(chǔ)Cs相比較，判定催化劑后NOx傳感器50的正常·異常。
最后，在步驟S410中停止發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)束本程序。發(fā)動(dòng)機(jī)的停止按從步驟S401的發(fā) 動(dòng)機(jī)開關(guān)斷開到步驟S410的發(fā)動(dòng)機(jī)停止為止期間的延遲時(shí)間產(chǎn)生延遲。為了減少使用者 的不適感，步驟S404的規(guī)定時(shí)間最好盡可能地短。
下面，說明異常診斷處理的第5方式。在該第5方式中，如圖6所示那樣在NOx催 化劑34的上游側(cè)追加設(shè)置NOx傳感器即催化劑前NOx傳感器60。催化劑前NOx傳感器60 設(shè)在NOx催化劑34與DI3R催化劑32之間，即DI3R催化劑32的下游側(cè)且NOx催化劑34的 上游側(cè)的排氣通道15中，檢測(cè)其設(shè)置位置的廢氣的NOx濃度，并將與該檢測(cè)濃度相對(duì)應(yīng)的 信號(hào)輸出到ECU100。下面，將由該催化劑前NOx傳感器60檢測(cè)出的NOx濃度稱為催化劑前 檢測(cè)NOx濃度。催化劑前NOx傳感器60最好如圖所示那樣設(shè)于添加閥40的上游側(cè)，但也 不必非要這樣。
總之，在該第5方式中，進(jìn)行由催化劑后NOx傳感器50檢測(cè)出的催化劑后NOx濃 度、由催化劑前NOx傳感器60檢測(cè)出的催化劑前檢測(cè)NOx濃度、及基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推 定的催化劑前推定NOx濃度的比較，即進(jìn)行3點(diǎn)處的比較。然后，根據(jù)該比較結(jié)果，區(qū)別地 判定催化劑后NOx傳感器50、催化劑前NOx傳感器60及發(fā)動(dòng)機(jī)10的異常。
由于催化劑后NOx濃度不僅與催化劑前推定NOx濃度比較，而且還與催化劑前檢 測(cè)NOx濃度比較，所以，催化劑后NOx傳感器50的異常診斷的可靠性提高。例如，若僅比較 催化劑后NOx濃度與催化劑前推定NOx濃度，則在催化劑后NOx濃度從催化劑前推定NOx 濃度偏離較大的場(chǎng)合，不能區(qū)分是催化劑后NOx傳感器50異常還是因發(fā)動(dòng)機(jī)異常而導(dǎo)致排 出NOx量異常。按照該第5方式，催化劑前檢測(cè)NOx濃度也加入到比較對(duì)象，所以，例如在 催化劑前推定NOx濃度與催化劑前檢測(cè)NOx濃度大體相等、且僅催化劑后NOx濃度偏離的 場(chǎng)合，能夠判定為催化劑后NOx傳感器50的異常。按照同樣的要領(lǐng)，也能夠檢測(cè)出催化劑 前NOx傳感器60及發(fā)動(dòng)機(jī)10的異常。僅是表示偏離了的值的一個(gè)被判定為異常。
結(jié)果，不僅催化劑后NOx傳感器50的異常能夠檢測(cè)，而且催化劑前NOx傳感器60 及發(fā)動(dòng)機(jī)10的異常也能夠檢測(cè)到。因此，能夠擴(kuò)大異常診斷的范圍。另外，能夠?qū)⒋呋瘎?前NOx傳感器60的檢測(cè)值用于通常的尿素添加控制，所以，尿素添加控制的精度也能夠提 尚ο
下面參照?qǐng)D7說明該第5方式的具體的處理。圖7所示的程序也由E⑶100每隔 規(guī)定周期(例如16msec)反復(fù)實(shí)施。
步驟S501 S503與上述步驟SlOl S103同樣。在步驟S503中判斷經(jīng)過了規(guī) 定時(shí)間的場(chǎng)合，在步驟S504中，獲得作為催化劑后NOx傳感器50的檢測(cè)值的催化劑后NOx 濃度Cr和作為催化劑前NOx傳感器60的檢測(cè)值的催化劑前檢測(cè)NOx濃度Cf。然后，在步 驟S505中獲得作為從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出的廢氣的NOx濃度的推定值的催化劑前推定NOx濃度Ce0
此后，在步驟S506中，通過下式計(jì)算這些催化劑后NOx濃度Cr、催化劑前檢測(cè)NOx 濃度Cf及催化劑前推定NOx濃度Ce的濃度差，即第1濃度差Δ Cl、第2濃度差Δ C2及第 3濃度差A(yù)C3(參照?qǐng)D6)。
ACl= | Cf-Ce|
Δ C2 =|Cr-Ce|
Δ C3 =|Cr-Cf
然后，將這些第1 第3濃度差A(yù)Cl Δ C3分別與第1 第3規(guī)定值A(chǔ)Cls AC3s相比較。首先，在步驟S507中，比較第1濃度差A(yù)Cl與第1規(guī)定值A(chǔ)Cls，而且，比 較第2濃度差A(yù)C2與第2規(guī)定值A(chǔ)C2s。
在第1濃度差A(yù)Cl比第1規(guī)定值A(chǔ)Cls大而且第2濃度差Δ C2比第2規(guī)定值 Δ C2s大的場(chǎng)合(Δ Cl > Δ Cls&A C2 > Δ C2s)，看成僅催化劑前推定NOx濃度Ce從其它 兩個(gè)值即催化劑后NOx濃度Cr及催化劑前檢測(cè)NOx濃度Cf偏離。因此，在步驟S508中， 判定發(fā)動(dòng)機(jī)10異常。而且，如上述那樣，發(fā)動(dòng)機(jī)異常通過由ECU100進(jìn)行的通常的異常診斷 也能夠檢測(cè)出，通過在該步驟中也檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10的異常，能夠進(jìn)行雙重診斷，可靠性提高。
在發(fā)動(dòng)機(jī)10的異常判定后，在步驟S509中，修正或更新用于計(jì)算催化劑前推定 NOx濃度Ce的設(shè)定表。即，時(shí)效變化等也可能使設(shè)定表數(shù)據(jù)的最佳值從新品時(shí)產(chǎn)生變化，所 以，在這里現(xiàn)狀是將實(shí)際獲得的NOx濃度值學(xué)習(xí)到設(shè)定表中。具體地說，與在步驟S505中 獲得了催化劑前推定NOx濃度Ce時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)(例如轉(zhuǎn)速及加速器開度)相對(duì)應(yīng)的設(shè) 定表上的值，能夠被置換成基于在步驟S504中獲得的催化劑后NOx濃度Cr及催化劑前檢 測(cè)NOx濃度Cf的至少一方的值(任一方的值或雙方的平均值等)。這樣，結(jié)束本程序。
另一方面，當(dāng)在步驟S507中ACl >八以8且八02> Δ C2s的關(guān)系未被滿足時(shí)， 在步驟S510中比較第1濃度差Δ Cl與第1規(guī)定值Δ Cls，而且，比較第3濃度差Δ C3與第 3規(guī)定值A(chǔ)C3s。
在第1濃度差A(yù)Cl比第1規(guī)定值Δ Cls大且第3濃度差Δ C3比第3規(guī)定值A(chǔ)C3s 大的場(chǎng)合(Δ Cl > Δ Cls& Δ C3 > Δ C3s)，看成僅催化劑前檢測(cè)NOx濃度Cf從其它二個(gè)值 即催化劑后NOx濃度Cr及催化劑前推定NOx濃度Ce偏離。因此，在步驟S511中判定催化 劑前NOx傳感器60異常。由此結(jié)束本程序。
另一方面，在步驟S510中，在ACl >八以8且八03> Δ C3s的關(guān)系未得到滿足的 場(chǎng)合，在步驟S512中比較第2濃度差A(yù)C2與第2規(guī)定值Δ C2s，而且比較第3濃度差Δ C3 與第3規(guī)定值A(chǔ)C3s。
在第2濃度差Δ C2比第2規(guī)定值Δ C2s大且第3濃度差Δ C3比第3規(guī)定值Δ C3s 大的場(chǎng)合(Δ C2 > Δ C2s& Δ C3 > Δ C3s)，看成僅催化劑后NOx濃度Cr從其它二個(gè)值即催 化劑前檢測(cè)NOx濃度Cf及催化劑前推定NOx濃度Ce偏離。因此，在步驟S513中判定催化 劑后NOx傳感器50異常。由此結(jié)束本程序。
另一方面，在步驟S512中，在AC2> Δ Ck且Δ C3 > Δ C3s的關(guān)系未得到滿足 的場(chǎng)合，在步驟S514中判定發(fā)動(dòng)機(jī)10、催化劑前NOx傳感器60及催化劑后NOx傳感器50 都正常。然后結(jié)束本程序。
下面，說明異常診斷處理的第6方式。該第6方式為在上述第5方式(圖7)中組 合了上述第4方式(圖幻的方式。催化劑后NOx傳感器50、催化劑前NOx傳感器60及發(fā) 動(dòng)機(jī)10的異常判定在發(fā)動(dòng)機(jī)停止延遲時(shí)間中實(shí)施。
該第6方式的具體處理如圖8所示。步驟S601 S603與第4方式的步驟S401 S403相同。此后的步驟S604 S614與第5方式的步驟S504 S514相同。在步驟S609、 S611、S613、S614后，在步驟S615中停止發(fā)動(dòng)機(jī)10，結(jié)束本程序。
這樣，上述第1 第6的各方式只要不產(chǎn)生矛盾，則可以部分或整體地進(jìn)行組合。
如在以上的說明中可以理解的那樣，在本實(shí)施方式中，ECU100構(gòu)成異常判定單元、 停止延遲單元、強(qiáng)制怠速控制單元及推定單元。另外，添加閥40及供給裝置42構(gòu)成還原劑 添加單元，發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)觀構(gòu)成停止要求信號(hào)產(chǎn)生單元。
以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明也能夠采用其它的實(shí)施方式。例如，作 為還原劑也可以使用尿素以外的還原劑，例如能夠使用氨、碳?xì)浠衔?HC)、酒精、氫、一氧 化碳等。在上述實(shí)施方式中，催化劑后NOx濃度與催化劑前NOx濃度的比較根據(jù)它們的差 進(jìn)行，但比較方法并不局限于此，例如也可根據(jù)它們的比進(jìn)行。本發(fā)明也可適用于壓縮發(fā)火 式內(nèi)燃機(jī)以外的內(nèi)燃機(jī)，例如火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)，特別是直噴烯燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的實(shí)施方式不限于上述實(shí)施方式，包含于由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的思想 內(nèi)的所有變形例、應(yīng)用例、等同物都包含于本發(fā)明。因此，本發(fā)明不應(yīng)限定性地受到解釋，還 能夠適用于歸屬在本發(fā)明的思想范圍內(nèi)的其它任意的技術(shù)。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
本發(fā)明能夠適用于檢測(cè)NOx催化劑下游側(cè)的廢氣的NOx濃度的NOx傳感器。
權(quán)利要求
1.一種NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于具有選擇還原型NOx催化劑、催化劑 后NOx傳感器、還原劑添加單元、催化劑前NOx濃度獲取單元及異常判定單元；上述選擇還原型NOx催化劑設(shè)在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中；上述催化劑后NOx傳感器檢測(cè)上述NOx催化劑的下游側(cè)的廢氣的NOx濃度；上述還原劑添加單元用于選擇性地將還原劑添加到上述NOx催化劑中；上述催化劑前NOx濃度獲取單元檢測(cè)或推定上述NOx催化劑的上游側(cè)的廢氣的NOx濃度；上述異常判定單元在由上述還原劑添加單元進(jìn)行的還原劑的添加停止期間，將由上述 催化劑后NOx傳感器及上述催化劑前NOx濃度獲取單元分別檢測(cè)或推定的NOx濃度相互進(jìn) 行比較，判定上述催化劑后NOx傳感器是否異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于在上述內(nèi)燃機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，上述還原劑添加單元停止還原劑的添加，并且上述異常 判定單元進(jìn)行上述催化劑后NOx傳感器的異常判定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于具有停止要求信 號(hào)產(chǎn)生單元和停止延遲單元；上述停止要求信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于使上述內(nèi)燃機(jī)停止的停止要求信號(hào)；上述停止延遲單元當(dāng)由上述停止要求信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生了停止要求信號(hào)時(shí)，在延遲規(guī) 定的延遲時(shí)間后使上述內(nèi)燃機(jī)停止；在上述延遲時(shí)間期間，上述還原劑添加單元停止還原劑的添加，并且上述異常判定單 元進(jìn)行上述催化劑后NOx傳感器的異常判定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于具有強(qiáng)制怠速控制單元，該強(qiáng)制怠速控制單元在上述延遲時(shí)間期間實(shí)施用于強(qiáng)制地使 上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)制怠速控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于上述還原劑添加單元在上述NOx催化劑未處于規(guī)定的溫度區(qū)域時(shí)停止還原劑的添加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于上述催化劑前NOx濃度獲取單元，包括根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定從上述內(nèi)燃機(jī) 排出的廢氣的NOx濃度的推定單元、和檢測(cè)上述NOx催化劑的上游側(cè)的廢氣的NOx濃度的 催化劑前NOx傳感器的至少一方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于上述催化劑前NOx濃度獲取單元包括上述推定單元及上述催化劑前NOx傳感器兩者，上述異常判定單元比較由上述催化劑后NOx傳感器獲得的NOx濃度的檢測(cè)值、由上述 催化劑前NOx傳感器獲得的NOx濃度的檢測(cè)值以及由上述推定單元獲得的NOx濃度的推定 值，區(qū)別判定上述催化劑后NOx傳感器、上述催化劑前NOx傳感器及上述內(nèi)燃機(jī)是否異常。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于由上述推定單元獲得的NOx濃度的推定值基于規(guī)定的設(shè)定表進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)由上述異常 判定單元判定出上述內(nèi)燃機(jī)的異常時(shí)，根據(jù)上述催化劑后NOx傳感器的檢測(cè)值及上述催化 劑前NOx傳感器的檢測(cè)值的至少一方修正上述設(shè)定表的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于在從停止由上述還原劑添加單元進(jìn)行的還原劑的添加時(shí)開始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后，實(shí)施由 上述催化劑后NOx傳感器進(jìn)行的NOx濃度的檢測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NOx傳感器的異常診斷裝置，其特征在于上述還原劑為尿素。
11.一種NOx傳感器的異常診斷方法，在內(nèi)燃機(jī)中診斷催化劑后NOx傳感器是否異常， 該內(nèi)燃機(jī)在排氣通道中設(shè)置選擇還原型NOx催化劑，并且在其下游側(cè)設(shè)置上述催化劑后 NOx傳感器，在上述NOx催化劑中選擇性地添加還原劑，其特征在于上述NOx傳感器的異 常診斷方法具有停止上述還原劑的添加的步驟；在上述還原劑的添加停止期間，由上述催化劑后NOx傳感器檢測(cè)催化劑后NOx濃度，并 且檢測(cè)或推定上述NOx催化劑的上游側(cè)的催化劑前NOx濃度的步驟；比較這些催化劑后NOx濃度和催化劑前NOx濃度、判定上述催化劑后NOx傳感器是否 異常的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于停止上述還原劑的添加的步驟包含在上述內(nèi)燃機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)停止上述還原劑的添 加的內(nèi)容。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于停止上述還原劑的添加的步驟，包含在從產(chǎn)生用于停止上述內(nèi)燃機(jī)的停止要求信號(hào)時(shí) 開始到上述內(nèi)燃機(jī)被停止為止的期間的規(guī)定延遲時(shí)間中停止上述還原劑的添加的內(nèi)容。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于具有在上述延遲時(shí)間中強(qiáng)制地使上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于停止上述還原劑的添加的步驟包含當(dāng)上述NOx催化劑未處于規(guī)定的溫度區(qū)域時(shí)停止 上述還原劑的添加的內(nèi)容。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于檢測(cè)或推定上述催化劑前NOx濃度這一內(nèi)容，包括根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定從 上述內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容以及由催化劑前NOx傳感器檢測(cè)上述NOx催化劑 的上游側(cè)的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容中的至少一方。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于檢測(cè)或推定上述催化劑前NOx濃度這一內(nèi)容，包括根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)推定從 上述內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容以及由催化劑前NOx傳感器檢測(cè)上述NOx催化劑 的上游側(cè)的廢氣的NOx濃度的內(nèi)容兩者，判定上述催化劑后NOx傳感器是否異常的步驟包含了這樣的內(nèi)容，即，比較由上述催 化劑后NOx傳感器獲得的NOx濃度的檢測(cè)值、由上述催化劑前NOx傳感器獲得的NOx濃度 的檢測(cè)值及上述NOx濃度的推定值，區(qū)別判定上述催化劑后NOx傳感器、上述催化劑前NOx 傳感器及上述內(nèi)燃機(jī)是否異常。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于上述NOx濃度的推定值為根據(jù)上述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)基于規(guī)定的設(shè)定表計(jì)算出的值，上述NOx傳感器的異常診斷方法具有當(dāng)判定出上述內(nèi)燃機(jī)的異常時(shí)，根據(jù)上述催化劑后NOx傳感器的檢測(cè)值及上述催化劑前NOx傳感器的檢測(cè)值的至少一方修正上述設(shè)定表的 數(shù)據(jù)的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于在從上述還原劑的添加停止時(shí)開始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后，實(shí)施上述催化劑后NOx傳感器對(duì) 催化劑后NOx濃度的檢測(cè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的NOx傳感器的異常診斷方法，其特征在于 上述還原劑為尿素。
全文摘要
在內(nèi)燃機(jī)(10)的排氣通道(15)中設(shè)置有選擇還原型NOx催化劑(34)和檢測(cè)其下游的NOx濃度Cr的催化劑后NOx傳感器(50)。從添加閥(40)選擇性地將還原劑添加到NOx催化劑。檢測(cè)或推定NOx催化劑上游的NOx濃度Ce。在還原劑的添加停止中將檢測(cè)出或推定的NOx催化劑前后的NOx濃度Cr、Ce相互比較，判定催化劑后NOx傳感器(50)的異常。在停止還原劑的添加、消除了NOx催化劑的影響的狀態(tài)下實(shí)施異常診斷。
文檔編號(hào)F02D45/00GK102037230SQ200880129329
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者柴田大介, 澤田裕 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社