診斷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及診斷裝置，特別涉及在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中設(shè)置的氧化催化劑的劣化 診斷。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的排氣系統(tǒng)中設(shè)置的排氣凈化催化劑，已知有將排氣中含有的 經(jīng)(HC)或一氧化氮(N0)氧化的氧化催化劑(Diesel Oxidation Catalyst :D0C)。此外，還已 知用于捕獲排氣中含有的顆粒狀物質(zhì)（Particulate Matter : PM)的柴油微粒過(guò)濾器 (Diesel Particulate Filter:DPF)等。
[0003] 在DPF中，若PM堆積量達(dá)到規(guī)定值，則執(zhí)行下述的所謂強(qiáng)制再生：向上游側(cè)的DOC供 給未燃燃料(HC)并使其氧化，使排氣溫度上升到PM燃燒溫度而將PM燃燒除去。因此，若D0C 的HC氧化能力降低，則即使執(zhí)行強(qiáng)制再生，也可能無(wú)法將DPF中堆積的PM充分地燃燒除去。 此外，若DPF的再生能力降低，則會(huì)引起再生間隔的縮短、排壓上升等，還可能會(huì)導(dǎo)致油耗變 差等。因此，最好在車(chē)載狀態(tài)(On-Board)下對(duì)D0C的HC氧化能力進(jìn)行診斷。
[0004] 例如專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下的技術(shù):在D0C的上游側(cè)及下游側(cè)設(shè)置排氣溫度傳感 器，根據(jù)由這些排氣溫度傳感器檢測(cè)到的排氣溫度差推測(cè)由D0C內(nèi)的氧化產(chǎn)生的發(fā)熱量，對(duì) D0C的HC氧化能力進(jìn)行診斷。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-106140號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明所要解決的技術(shù)課題
[0009] 一般來(lái)講，D0C被收容在配置于車(chē)體下部的排氣管的催化劑殼體內(nèi)，因此D0C內(nèi)的 氧化熱受到行駛風(fēng)等的影響而一部分被散熱到外界空氣中。因此，在僅基于D0C的上游側(cè)及 下游側(cè)的排氣溫度差來(lái)推測(cè)D0C內(nèi)的發(fā)熱量的現(xiàn)有技術(shù)中，未考慮從D0C向外界空氣放出的 熱損失量，因此可能無(wú)法進(jìn)行高精度的診斷。
[0010] 本發(fā)明的診斷裝置的目的在于，高精度地進(jìn)行D0C的劣化診斷。
[0011] 解決課題所采用的技術(shù)手段
[0012] 本發(fā)明的診斷裝置具備:氧化催化劑，設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，將排氣中含有的 至少烴氧化;第1溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)向所述氧化催化劑流入的入口排氣溫度;第2溫度檢測(cè) 單元，檢測(cè)從所述氧化催化劑流出的出口排氣溫度;第3溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)所述氧化催化 劑的外界空氣溫度;發(fā)熱量推測(cè)單元，基于至少所述第1及第2溫度檢測(cè)單元的檢測(cè)值來(lái)運(yùn) 算所述氧化催化劑的上游側(cè)以及下游側(cè)的排氣熱量差，并且基于至少所述第1、第2及第3溫 度檢測(cè)單元的檢測(cè)值來(lái)運(yùn)算從所述氧化催化劑向外界空氣放出的熱損失量，對(duì)上述排氣熱 量差和熱損失量進(jìn)行加法，來(lái)推測(cè)所述氧化催化劑內(nèi)的烴的發(fā)熱量；以及判定單元，基于推 測(cè)出的所述發(fā)熱量，判定所述氧化催化劑的劣化狀態(tài)。
[0013]發(fā)明效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的診斷裝置，能夠高精度地進(jìn)行D0C的劣化診斷。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的診斷裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的吸排氣系統(tǒng)的整 體構(gòu)成示意圖。
[0016] 圖2是說(shuō)明將供給至D0C的HC氧化而進(jìn)行能量保存的示意圖。
[0017]圖3是說(shuō)明強(qiáng)制對(duì)流的影響所帶來(lái)的D0C的熱損失的示意性ii面圖。
[0018] 圖4是比較正常的D0C和劣化后的D0C的HC氧化能力(HC凈化性能）的圖。
[0019] 圖5是表示本實(shí)施方式的診斷裝置的控制內(nèi)容的流程圖。
[0020] 圖6是表示應(yīng)用了其他實(shí)施方式的診斷裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的吸排氣系統(tǒng)的整體構(gòu)成示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下，基于【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的診斷裝置。對(duì)相同的部件賦予相同 的符號(hào)，其名稱及功能也相同。因此，不對(duì)它們進(jìn)行重復(fù)的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)）10中設(shè)置有吸氣歧管10a和排氣歧管 l〇b。吸氣歧管10a上連接著導(dǎo)入新氣的吸氣通路11，排氣歧管10b上連接著將排氣向大氣放 出的排氣通路12。
[0023] 吸氣通路11中，從吸氣上游側(cè)起依次設(shè)置有空氣濾清器30、MAF傳感器31、增壓機(jī) 的壓縮機(jī)32a、中冷器33。排氣通路12中，從排氣上游側(cè)起依次設(shè)置有增壓機(jī)的渦輪32b、前 段后處理裝置14、后段后處理裝置20。另外，在圖1中，符號(hào)36表示外界空氣溫度傳感器。外 界空氣溫度傳感器36是本發(fā)明的第3溫度檢測(cè)單元的一個(gè)例子。
[0024]前段后處理裝置14在圓筒狀的催化劑殼體14a內(nèi)從排氣上游側(cè)起依次配置D0C15 和DPF16而構(gòu)成。此外，在DOC 15的上游側(cè)設(shè)置有排氣管內(nèi)噴射裝置13，在DOC 15的上游側(cè)設(shè) 置有D0C入口溫度傳感器18，在DOC 15的下游側(cè)設(shè)置有D0C出口溫度傳感器19。進(jìn)而，在DPF16 的前后，設(shè)置有用于檢測(cè)DPF16的上游側(cè)與下游側(cè)的壓差的壓差傳感器17。
[0025]排氣管內(nèi)噴射裝置13根據(jù)從電子控制單元（以下記作ECU)40輸出的指示信號(hào)，向 排氣通路12內(nèi)噴射未燃燃料(HC)。另外，在使用基于發(fā)動(dòng)機(jī)10的多級(jí)噴射的后噴射的情況 下，也可以省略該排氣管內(nèi)噴射裝置13。
[0026] D0C15例如是在堇青石蜂窩（cordierite Honeycomb)構(gòu)造體等的陶瓷制載體表面 上擔(dān)載催化劑成分而形成的。D0C15通過(guò)排氣管內(nèi)噴射裝置13或者后噴射而被供給HC后，將 其氧化而使排氣溫度上升。此外，D0C15將廢氣中的N0氧化而生成N0 2,由此使廢氣中的N〇2相 對(duì)于N0的比率增加。
[0027] DPF16例如是沿著排氣的流動(dòng)方向配置由多孔質(zhì)分隔壁劃分出的多個(gè)單元格、并 將這些單元格的上游側(cè)和下游側(cè)交替地封閉而形成的。DPF16將排氣中的PM捕獲到分隔壁 的細(xì)孔或表面上，并且在PM堆積量達(dá)到規(guī)定量時(shí)執(zhí)行將其燃燒除去的所謂的強(qiáng)制再生。通 過(guò)排氣管內(nèi)噴射裝置13或者后噴射向D0C15供給未燃燃料(HC)，將向DPF16流入的排氣溫度 升溫至PM燃燒溫度(例如約600°C)，由此來(lái)進(jìn)行強(qiáng)制再生。PM堆積量能夠根據(jù)壓差傳感器17 的傳感器值來(lái)求出。
[0028] D0C入口溫度傳感器18是本發(fā)明的第1溫度檢測(cè)單元的一個(gè)例子，檢測(cè)向D0C15流 入的上游側(cè)的排氣溫度（以下記作入口排氣溫度hDOC出口溫度傳感器19是本發(fā)明的第2溫 度檢測(cè)單元的一個(gè)例子，檢測(cè)從D0C15流出的下游側(cè)的排氣溫度（以下記作出口排氣溫度）。 這些溫度傳感器18、19的檢測(cè)值被輸出至電連接的E⑶40。
[0029]后段后處理裝置20從排氣上游側(cè)起依次具備尿素水噴射裝置21和配置在圓筒狀 殼體20a內(nèi)的SCR22而構(gòu)成。
[0030] 尿素水噴射裝置21根據(jù)從ECU40輸出的指示信號(hào)，向位于前段后處理裝置14與后 段后處理裝置20之間的排氣通路12內(nèi)噴射未圖示的尿素水箱內(nèi)的尿素水。噴射出的尿素水 通過(guò)排氣熱而進(jìn)行加水分解，生成NH 3，作為還原劑被供給至下游側(cè)的SCR22。
[0031] SCR22例如是在蜂窩構(gòu)造體等的陶瓷制載體表面上擔(dān)載鐵沸石而形成的。SCR22吸 附作為還原劑被供給的NH3,并且通過(guò)所吸附的NH 3從流過(guò)的廢氣中將NOx還原凈化。
[0032] E⑶40進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)10或排氣管內(nèi)噴射裝置13等的各種控制，具備公知的CPU、R0M、 RAM、輸入端口、輸出端口等而構(gòu)成。此外，E⑶40具有HC發(fā)熱率運(yùn)算部41和DOC劣化判定部42 來(lái)作為一部分功能要素。說(shuō)明了這些各功能要素被包含在作為一體硬件的ECU40中的情況， 但是，也可以將這些各功能要素中的任意一部分設(shè)置于分體的硬件中。
[0033] HC發(fā)熱率運(yùn)算部41是本發(fā)明的發(fā)熱量推測(cè)單元的一個(gè)例子，運(yùn)算在DPF16的強(qiáng)制 再生時(shí)被D0C15氧化的HC的發(fā)熱率。以下，對(duì)發(fā)熱率的詳細(xì)的運(yùn)算步驟進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]如圖2所示，強(qiáng)制再生時(shí)從排氣管內(nèi)噴射裝置13供給至D0C15的HC的實(shí)際發(fā)熱量 Cact通過(guò)對(duì)D0C15的上游側(cè)的排氣能量Qin與下游側(cè)的排氣能量Qcmt的排氣能量差Δ Q加上從 D0C15向外氣放出的熱損失量Qiost而得到。
[0035] 上游側(cè)的排氣能量Qin基于以下的數(shù)式1來(lái)運(yùn)算，下游側(cè)的排氣能量Qcmt基于以下的 數(shù)式2來(lái)運(yùn)算。
[0036] [數(shù)式 1]
[0037] Qin = Cexh * Illexh * Τ?Ο? ?η
[0038] [數(shù)式2]
[0039] Qout -Cexh * Hlexh * Td〇C-out
[0040] 在數(shù)式1、2中，cexh表示排氣比熱容。此外，mexh為排氣流量，根據(jù)MAF傳感器31的檢 測(cè)值及發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料噴射量等來(lái)取得。另外，排氣流量m exh也可以直接從排氣流量傳感器 (未圖示)等取得。Tdqo為D0C15的入口排氣溫度，由D0C入口溫度傳感器18取得。T DQc_cmt為 D0C15的出口排氣溫度，由D0C出口溫度傳感器19取得。
[0041 ] 熱損失量Qlcist能夠假定為由自然對(duì)流引起的熱損失量Qnatural和由強(qiáng)制對(duì)流引起的 熱損失量Qf orced的總和(Ql ost - Qnatural+Qforced ) 〇
[0042] 由自然對(duì)流引起的熱損失量QnaturalS于以下的數(shù)式3來(lái)運(yùn)算。
[0043] [數(shù)式3]
[0044] Qnatural - hn * As * ( TDOC brick-Tambient)
[0045] 在數(shù)式3中，As表示D0C15的外周面(或者，催化劑殼體14a的設(shè)置有D0C15的部分的 外周面）的有效面積DTDCIC_brick為D0C15的內(nèi)部溫度，作為入口排氣溫度TDCIC_in與出口排氣溫 度TDC^cmt的平均值來(lái)取得。TambientS外界空氣溫度，由外界空氣溫度傳感器36取得。hn為自 然對(duì)流的熱傳遞率，能夠從以下的數(shù)式4得到。
[0046] [數(shù)式 4]
[0047]
[0048]在數(shù)式4中，k表示空氣的熱傳導(dǎo)率。U^D0C15的代表長(zhǎng)度，與D0C15的容量等相應(yīng) 地適當(dāng)設(shè)定。NUn表示自然對(duì)流的努塞爾數(shù)。
[0049] 一般來(lái)講，D0C15為圓柱狀，而且收容D0C15的催化劑殼體14a為大致圓筒狀。因此， 可以認(rèn)為D0C15內(nèi)產(chǎn)生的氧化熱經(jīng)由這些D0C15及催化劑殼體14a的圓筒外周面的整面向外 界空氣散熱。假定為由自然對(duì)流產(chǎn)生的散熱從軸心朝著水平