УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТИ УСТРОЙСТВА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНОГО ГАЗА Российский патент 2017 года по МПК F01N3/18 B01D53/94 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии диагностики неисправности для устройства очистки выхлопного газа, обеспеченного в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Патентный документ 1 описывает конфигурацию, включающую в себя катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), добавляющий клапан, который добавляет водный раствор мочевины в выхлопной газ, втекающий в катализатор SCR, и систему EGR (рециркуляции выхлопного газа) низкого давления, которая направляет часть выхлопного газа (газа EGR) из выхлопного канала на нижней по потоку стороне катализатора SCR во впускной канал.

Патентный документ 2 описывает конфигурацию двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включающего в себя устройство, которое подает аммиак во впускной канал и катализатор SCR, расположенный в выхлопном канале.

Патентные документы

Патентный документ 1: WO 2012/164713.

Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии № 2010-159705.

Задачи, на решение которых направлено изобретение

В качестве технологии обнаружения неисправности устройства очистки выхлопного газа, включающего в себя катализатор SCR и т.п., известна технология, в которой неисправность устройства очистки выхлопного газа обнаруживается с использованием количества NO_x, которое втекает в катализатор SCR (далее называемое «количество притока NO_x») в качестве параметра. Например, известен способ, в котором отношение очищенного NO_x (доля количества NO_x, очищенного катализатором SCR, относительно количества притока NO_x) катализатора SCR вычисляют с использованием количества притока NO_x в качестве параметра, и неисправность устройства очистки выхлопного газа диагностируют на основании результата вычисления.

В этом случае, при вычислении отношения очищенного NO_x катализатора SCR требуются количество притока NO_x и количество NO_x, которое вытекает из катализатора SCR (далее называемое «количество оттока NO_x»). Хотя количество притока NO_x и количество оттока NO_x могут быть вычислены на основании значений измерения датчика NO_x, так как требуются два датчика NO_x, возможность установки на транспортное средство может снижаться, или стоимость изготовления может увеличиваться. С учетом этого, предложен способ, в котором только количество оттока NO_x вычисляется с использованием датчика NO_x, а количество притока NO_x оценивается (вычисляется) на основании рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания.

В транспортном средстве с установленной системой EGR низкого давления, как описано в патентном документе 1, прекурсор аммиака, такой как водный раствор мочевины или аммиак, может быть введен в двигатель внутреннего сгорания системой EGR низкого давления. Когда прекурсор аммиака или аммиак сгорает в двигателе внутреннего сгорания, образуется NO_x, например монооксид азота (NO). В результате количество NO_x, которое фактически выпускается из двигателя внутреннего сгорания, или, другими словами, количество NO_x, которое фактически втекает в катализатор SCR, увеличивается. В таком случае, количество притока NO_x, вычисленное на основании рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, меньше, чем фактическое количество притока NO_x. С другой стороны, количество оттока NO_x, вычисленное на основании значения измерения датчика NO_x, возможно, может значительно увеличиваться, так как фактическое количество притока NO_x увеличивается. В связи с этим имеется возможность, что отношение очищенного NO_x, вычисленное на основании вычисленного значения количества притока NO_x и на основании количества оттока NO_x, может быть меньше, чем фактическое отношение очищенного NO_x, и может быть выполнена ошибочная диагностика того, что возникла неисправность устройства очистки выхлопного газа, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

В дополнение, в конфигурации, в которой и количество притока NO_x, и количество оттока NO_x вычислены на основании значений измерения датчика NO_x, когда количество притока NO_x увеличивается из-за рециркуляции добавки, разница между отношением очищенного NO_x, когда неисправность не возникла, и отношением очищенного NO_x, когда неисправность возникла, уменьшается. В этом случае, когда значения измерения датчика NO_x включают в себя погрешность, имеется возможность, что отношение очищенного NO_x, когда неисправность не возникла, и отношение очищенного NO_x, когда неисправность возникла, становятся неотличимы друг от друга. В связи с этим увеличивается возможность ошибочной диагностики того, что возникла неисправность устройства очистки выхлопного газа, хотя устройство очистки выхлопного газа работает нормально.

Средство для решения задач

Настоящее изобретение выполнено с учетом различных обстоятельств, описанных выше, и его задача заключается в предотвращении выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала, в устройстве диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, причем устройство диагностики неисправности включает в себя: устройство очистки выхлопного газа, которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, которое направляет часть выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки во впускной канал; и средство диагностики, которое выполняет диагностику неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием количества притока NO_x в качестве параметра.

Для решения задач, описанных выше, настоящее изобретение обеспечивает устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, включающее в себя: устройство очистки выхлопного газа, которое размещено в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, и которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, которое обеспечивает рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки посредством устройства подачи во впускной канал; средство получения для получения количества NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа; и средство диагностики для вычисления физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, при использовании количества притока NO_x, полученного средством получения в качестве параметра, и для диагностики того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, когда результат ее вычисления меньше порогового значения, причем, когда добавка рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, значение порогового значения устанавливается меньше, чем когда добавка не рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR.

В частности, устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа согласно настоящему изобретению включает в себя:

устройство очистки выхлопного газа, которое размещено в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания и которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления;

устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа;

устройство EGR, которое обеспечивает рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки посредством устройства подачи во впускной канал;

средство получения для получения количества притока NO_x, которое представляет собой количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа;

средство диагностики для вычисления физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, при использовании количества притока NO_x, полученного средством получения в качестве параметра, и для диагностики того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, когда результат ее вычисления меньше порогового значения; и

средство корректировки для корректировки порогового значения до меньшего значения, когда добавка рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, чем когда добавка не рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR.

Возможные индикаторы, которые представляют способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, включают в себя физические величины, такие как отношение очищенного NO_x (доля количества NO_x, очищенного устройством очистки выхлопного газа, относительно количества NO_x, втекающего в устройство очистки выхлопного газа) и количество очищенного NO_x (количество NO_x, очищенное устройством очистки выхлопного газа). В связи с этим при диагностике неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием количества притока NO_x в качестве параметра используется способ, в котором физическую величину, такую как описана выше, вычисляют с использованием количества притока NO_x в качестве параметра и результат ее вычисления сравнивают с пороговым значением.

Когда часть выхлопного газа (газа EGR) рециркулирует с помощью устройства EGR, часть добавки, подаваемой от устройства подачи, может рециркулировать вместе с газом EGR. В таком случае, добавка сгорает вместе с топливно-воздушной смесью в двигателе внутреннего сгорания. Когда добавка сгорает, аммиак окисляется, и образуется NO_x, например монооксид азота. В связи с этим, когда часть добавки рециркулирует вместе с газом EGR, количество NO_x, вытекающее из двигателя внутреннего сгорания (другими словами, количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа), увеличивается по сравнению с тем, когда часть добавки не рециркулирует вместе с газом EGR.

Когда количество притока NO_x, используемое в процессе диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, вычисляется с использованием параметра, указывающего рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания (например, количество впускаемого воздуха, количества впрыска топлива, момент впрыска топлива и скоростью вращения двигателя), его вычисленное значение (далее называемое «вычисленное значение количества притока NO_x») меньше, чем количество притока NO_x в действительности (далее называемое «фактическое количество притока NO_x»).

В результате, когда физическая величина, такая как описана выше, вычисляется с использованием вычисленного значения количества притока NO_x, которое вычислено с помощью средства получения, в качестве параметра, корреляция между результатом ее вычисления и способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа снижается. Например, когда отношение очищенного NO_x используется в качестве индикатора, представляющего способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, отношение очищенного NO_x, вычисленное с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра, возможно, может быть меньше, чем фактическое отношение очищенного NO_x. В дополнение, когда количество очищенного NO_x используется в качестве индикатора, представляющего способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, количество очищенного NO_x, вычисленное с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра, возможно, может быть меньше, чем фактическое количество очищенного NO_x. В связи с этим, когда процесс диагностики неисправности с использованием вычисленного значения количества притока NO_x выполняется при рециркуляции добавки вместе с газом EGR с помощью устройства EGR, имеется возможность выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Более того, в конфигурации, в которой количество очищенного NO_x, используемое в процессе диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, вычисляется на основании значения измерения датчика NO_x (другими словами, конфигурации, в которой получается фактическое количество притока NO_x), когда количество притока NO_x увеличивается из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, индикаторы (физические величины), такие как описаны ранее, также увеличиваются. Такое явление также может появляться, когда неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа. В связи с этим, когда фактическое количество притока NO_x увеличивается из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, разница между индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникла, и индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, уменьшается. В этом случае, когда учитывается погрешность измерения датчика NO_x, разница между индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникла, и индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа, возникла, становится еще меньше. В результате отношение очищенного NO_x или количество очищенного NO_x может становиться меньше, чем пороговое значение, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала. Другими словами, имеется возможность выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Для сравнения, с помощью устройства диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа согласно настоящему изобретению, когда добавка рециркулирует вместе с газом EGR, величина порогового значения устанавливается меньше, чем когда добавка не рециркулирует вместе с газом EGR. Согласно такой конфигурации, когда фактическое количество притока NO_x увеличивается из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, ситуация, когда физическая величина становится меньше, чем пороговое значение, даже когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала, возникает с меньшей вероятностью. Другими словами, менее вероятно выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала. В результате снижение точности диагностики из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, может быть предотвращено.

Более того, пороговое значение, когда добавка рециркулирует вместе с газом EGR, может быть установлено на меньшее значение, так как количество добавки, рециркулирующей с помощью устройства EGR, увеличивается. В конфигурации, в которой средство получения получает вычисленное значение количества притока NO_x, чем больше количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, тем больше разница между вычисленным значением количества притока NO_x и фактическим количеством притока NO_x. Соответственно физическая величина, вычисленная с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра, уменьшается. В связи с этим путем установки порогового значения на меньшее значение, когда количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, увеличивается, может быть более надежно предотвращено, что физическая величина становится меньше, чем пороговое значение, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

С другой стороны, в конфигурации, в которой средство получения получает фактическое количество притока NO_x с использованием значения измерения датчика NO_x, чем больше количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, тем большим может становиться вычисленное значение отношения очищенного NO_x. Эта тенденция также появляется, когда неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла. В связи с этим имеется возможность того, что разница между физической величиной, когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникла, и физической величиной, когда неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, может уменьшаться. В этом случае, когда значение измерения датчика NO_x, который используется в вычислении физической величины, содержит погрешность измерения, физическая величина может опускаться ниже порогового значения, даже когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала. Для сравнения, когда пороговое значение установлено на меньшее значение, так как количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, увеличивается, менее вероятно, что физическая величина становится меньше, чем пороговое значение, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

В связи с этим в конфигурации, в которой значение порогового значения установлено на меньшее значение, так как количество добавки, которое рециркулирует вместе с газом EGR, увеличивается, может быть более надежно предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Когда пороговое значение корректируется до небольшого значения, имеется проблема, что физическая величина может быть равна или превышать пороговое значение, даже когда способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа снижается. С другой стороны, когда газ EGR рециркулирует с помощью устройства EGR, количество NO_x, которое выпускается в атмосферу, уменьшается по сравнению с тем, когда газ EGR не рециркулирует. Например, в конфигурации, в которой газ EGR выделяется из выхлопного канала на нижней по потоку стороне устройства очистки выхлопного газа при рециркуляции газа EGR, часть NO_x, выпускаемого из устройства очистки выхлопного газа, рециркулирует вместе с газом EGR. В связи с этим среди NO_x, вытекающего из устройства очистки выхлопного газа, количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, уменьшается, так как количество газа EGR увеличивается. В дополнение, количество добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, имеет тенденцию увеличиваться, так как количество газа EGR увеличивается. В связи с этим в конфигурации, в которой пороговое значение изменяется в соответствии с количеством добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, так как пороговое значение изменяется до меньшего значения, когда количество газа EGR увеличивается, предотвращается чрезмерное количество NO_x, выпускаемое в атмосферу. Более того, в конфигурации, в которой пороговое значение изменяется в соответствии с количеством добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, пороговое значение желательно устанавливать так, что количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, не превышает нормативное значение, устанавливаемое с помощью норм или т.п. Другими словами, минимальное значение, которое физическая величина может принимать, когда количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, равно или опускается ниже целевого значения, установленного заранее, может устанавливаться в качестве порогового значения. Путем установки порогового значения таким образом, когда способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа ухудшается до уровня, на котором количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, превышает нормативное значение, диагностика того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, может быть выполнена.

С помощью конфигурации, в которой устройство EGR обеспечивает рециркуляцию газа EGR из выхлопного канала на нижней по потоку стороне устройства очистки выхлопного газа во впускной канал, количество добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, может быть вычислено с использованием количества добавки, которая просачивается через устройство очистки выхлопного газа (далее называемое «просочившееся количество»), и доли выхлопного газа, рециркулирующего с помощью устройства EGR, относительно количества выхлопного газа, выпускаемого из устройства очистки выхлопного газа (соответствующего отношению EGR) в качестве параметров. С учетом этого, средство корректировки может вычислять рециркулирующее количество добавки с использованием параметров, описанных выше, и корректировать пороговое значение в соответствии с результатом его вычисления.

Более того, в случае, когда часть добавки просачивается через устройство очистки выхлопного газа, рециркулирующее количество добавки имеет тенденцию увеличиваться, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается. В связи с этим средство корректировки может корректировать пороговое значение в соответствии с количеством газа EGR или отношением EGR. В частности, средство корректировки может корректировать пороговое значение до меньшего значения, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается, когда просочившееся количество добавки больше, чем заданное количество. В этом случае, «заданное количество» относится к максимальному просочившемуся количеству (или количеству, полученному путем вычитания запаса из максимального просочившегося количества), при котором точность процесса диагностики неисправности может предположительно поддерживаться без корректировки порогового значения.

В этом случае, просочившееся количество добавки может быть получено с использованием температуры устройства очистки выхлопного газа, расхода потока выхлопного газа, текущего через устройство очистки выхлопного газа, и количества аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления устройства очистки выхлопного газа в качестве параметров. Например, просочившееся количество добавки, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления является высокой, больше чем, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления является низкой. Просочившееся количество добавки, когда расход потока выхлопного газа, текущего через катализатор селективного каталитического восстановления, является большим, больше чем, когда расход потока выхлопного газа, текущего через катализатор селективного каталитического восстановления, является небольшим. Просочившееся количество добавки, когда количество аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления, является большим, больше, чем, когда количество аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления, является небольшими. С учетом этого, на основании этих тенденций график или функция, представляющая зависимость между температурой катализатора селективного каталитического восстановления, расходом потока выхлопного газа, текущего через катализатор селективного каталитического восстановления, количеством аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления, и просочившимся количеством добавки, может быть получена заранее, и просочившееся количество добавки может быть получено на основании графика или функции.

Далее в конфигурации, в которой газ EGR выделяется из выхлопного канала между положением подачи добавки и устройством очистки выхлопного газа, рециркулирующее количество добавки может быть вычислено с использованием количества добавки, подаваемой из устройства подачи, и отношения EGR в качестве параметров. С учетом этого, средство корректировки может вычислять рециркулирующее количество добавки с использованием параметров, описанных выше, и корректировать пороговое значение в соответствии с результатом его вычисления.

Более того, в случае, когда добавка подается из устройства подачи, рециркулирующее количество добавки имеет тенденцию увеличиваться, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается. В связи с этим средство корректировки может корректировать пороговое значение в соответствии с газом EGR или отношением EGR. В частности, средство корректировки может корректировать пороговое значение до меньшего значения, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается, когда количество (количество подачи) добавки, которая подается из устройства подачи, больше чем заданное количество. В этом случае, «заданное количество» относится к максимальному количеству подачи (или количеству, полученному путем вычитания запаса из максимального количества подачи), при котором точность процесса диагностики неисправности может предположительно поддерживаться без корректировки порогового значения.

Эффект изобретения

Согласно настоящему изобретению с помощью устройства диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, причем устройство диагностики неисправности включает в себя: устройство очистки выхлопного газа, которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, которое направляет часть выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки во впускной канал; и средство диагностики, которое выполняет диагностику неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием количества притока NO_x, которое представляет собой количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа, в качестве параметра, может быть предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схему, показывающую схематическую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания и его систему впуска и выхлопа, к которой применено настоящее изобретение;

Фиг. 2 представляет собой схему, показывающую зависимость между количеством притока NO_x и отношением очищенного NO_x;

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру обработки, выполняемую ЭБУ при корректировке порогового значения, используемого в процессе диагностики неисправности катализатора SCR;

Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую зависимость между адсорбированным количеством аммиака катализатора SCR, температурой катализатора SCR и просочившимся количеством аммиака;

Фиг. 5 представляет собой схему, показывающую зависимость между расходом потока выхлопного газа, который проходит через катализатор SCR, температурой катализатора SCR и отношением очищенного NO_x; и

Фиг. 6 представляет собой схему, показывающую другой пример конфигурации двигателя внутреннего сгорания и его системы впуска и выхлопа, к которой применено настоящее изобретение.

Способы выполнения изобретения

Далее конкретный вариант выполнения настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. Должно быть понятно, что размеры, материалы, формы, относительные конструкции и т.п. компонентов, описанных в настоящем варианте выполнения, не предназначены для ограничения технического объема охраны изобретения кроме тех случаев, когда указано иное.

Фиг. 1 представляет собой схему, показывающую схематическую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания и его систему впуска и выхлопа, к которой применено настоящее изобретение. Двигатель 1 внутреннего сгорания, проиллюстрированный на Фиг. 1, представляет собой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизельный двигатель), который использует дизельное топливо в качестве основного топлива, или двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновый двигатель), который использует бензин в качестве основного топлива.

Впускной канал 2 соединен с двигателем 1 внутреннего сгорания. Впускной канал 2 представляет собой канал для направления наружного воздуха (воздуха), взятого из атмосферы, в двигатель 1 внутреннего сгорания. Компрессор 30 центробежного нагнетателя (турбонагнетателя) 3 размещен на промежуточной части впускного канала 2. Впускной дроссельный клапан 4, который изменяет площадь сечения канала впускного канала 2, размещен во впускном канале 2 на верхней по потоку стороне компрессора 30.

Выхлопной канал 5 соединен с двигателем 1 внутреннего сгорания. Выхлопной канал 5 представляет собой канал для направления газа (выхлопного газа), сгоревшего внутри цилиндра двигателя 1 внутреннего сгорания, в устройство очистки выхлопного газа (описано позже) или глушитель (не показан). Турбина 31 турбонагнетателя 3 размещена на промежуточной части выхлопного канала 5. Первый корпус 6 катализатора размещен в выхлопном канале 5 на нижней по потоку стороне турбины 31.

Первый корпус 6 катализатора вмещает сажевый фильтр, окислительный катализатор и т.п. внутри цилиндрического корпуса. Более того, первый корпус 6 катализатора может вмещать трехкомпонентный катализатор или катализатор для восстановления окклюдированных оксидов вместо окислительного катализатора. В этом случае, трехкомпонентный катализатор или катализатор для восстановления окклюдированных оксидов может быть выполнен посредством сажевого фильтра.

Второй корпус 7 катализатора размещен в выхлопном канале 5 на нижней по потоку стороне первого корпуса 6 катализатора. Второй корпус 7 катализатора вмещает катализатор селективного каталитического восстановления (катализатор SCR), окислительный катализатор или т.п. внутри цилиндрического корпуса. Более того, второй корпус 7 катализатора может вмещать сажевый фильтр, удерживающий катализатор SCR. В этом случае, первый корпус 6 катализатора может вмещать окислительный катализатор, или альтернативно окислительный катализатор может быть размещен внутри второго корпуса 7 катализатора без обеспечения первого корпуса 6 катализатора. Второй корпус 7 катализатора выполнен таким образом, чтобы соответствовать устройству очистки выхлопного газа согласно настоящему изобретению.

Добавляющий клапан 8 прикреплен к выхлопному каналу 5 между первым корпусом 6 катализатора и вторым корпусом 7 катализатора. Добавляющий клапан 8 представляет собой клапан впрыска для впрыска добавки, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, в выхлопной канал 5. В этом случае, водный раствор мочевины, карбамат аммония или т.п. могут использоваться в качестве прекурсора аммиака. В настоящем варианте выполнения предполагается, что водный раствор мочевины используется в качестве добавки, впрыскиваемой добавляющим клапаном 8. Добавляющий клапан 8 соответствует устройству подачи согласно настоящему изобретению. Более того, когда первый корпус 6 катализатора вмещает трехкомпонентный катализатор или катализатор для восстановления окклюдированных оксидов, путем образования обогащенной атмосферы выхлопного газа, который втекает в первый корпус 6 катализатора, аммиак также может быть образован в трехкомпонентном катализаторе или катализаторе для восстановления окклюдированных оксидов.

Водный раствор мочевины, впрыскиваемый из добавляющего клапана 8 в выхлопной канал 5, втекает во второй корпус 7 катализатора вместе с выхлопным газом. В этом случае, водный раствор мочевины пиролизуется теплом выхлопного газа или гидролизуется катализатором SCR. Когда водный раствор мочевины пиролизуется или гидролизуется, образуется аммиак. Аммиак, образованный таким образом, адсорбируется или сохраняется в катализаторе SCR. Аммиак, адсорбированный или сохраненный в катализаторе SCR, вступает в реакцию с NO_x, содержащимся в выхлопном газе, образуя азот и воду. Другими словами, аммиак функционирует в качестве восстановителя NO_x.

Далее основной конец канала 90 EGR соединен с выхлопным каналом 5 на нижней по потоку стороне второго корпуса 7 катализатора. Завершающий конец канала 90 EGR соединен с впускным каналом 2 на нижней по потоку стороне впускного дроссельного клапана 4 и на верхней по потоку стороне компрессора 30. Канал 90 EGR представляет собой канал для направления части выхлопного газа (газа EGR) из выхлопного канала 5 во впускной канал 2.

Клапан 91 EGR и охладитель 92 EGR расположены на промежуточной части канала 90 EGR. Клапан 91 EGR представляет собой клапанный механизм, который изменяет площадь сечения канала 90 EGR, и который регулирует количество газа EGR, которое течет через канал 90 EGR. Охладитель 92 EGR представляет собой устройство, которое охлаждает газ EGR, текущий через канал 90 EGR, и может представлять собой, например, теплообменник, который вызывает теплообмен между охлаждающей водой или наружным воздухом и газом EGR. Более того, канал 90 EGR, клапан 91 EGR и охладитель 92 EGR образуют устройство 9 EGR.

ЭБУ 10 прилагается к двигателю 1 внутреннего сгорания, выполненному как описано выше. ЭБУ 10 представляет собой электронный блок управления, образованный ЦП, ПЗУ, ОЗУ, резервным ОЗУ и т.п. ЭБУ 10 электрически соединен с различными датчиками, включая измеритель 11 потока воздуха, датчик 12 NO_x, датчик 13 положения акселератора и датчик 14 положения коленчатого вала.

Измеритель 11 потока воздуха размещен во впускном канале 2 на верхней по потоку стороне впускного дроссельного клапана 4 и выводит электрический сигнал, коррелированный с количеством (массой) воздуха, который течет через впускной канал 2. Датчик 12 NO_x прикреплен к выхлопному каналу 5 на нижней по потоку стороне второго корпуса 7 катализатора и выводит электрический сигнал, коррелированный с концентрацией NO_x в выхлопном газе, который вытекает из второго корпуса 7 катализатора. Датчик 13 положения акселератора выводит электрический сигнал, коррелированный с величиной работы (величиной нажатия акселератора) педали акселератора (не показана). Датчик 14 положения коленчатого вала выводит электрический сигнал, коррелированный с вращательным положением выходного вала (коленчатого вала) двигателя 1 внутреннего сгорания.

Более того, в дополнение к впускному дроссельному клапану 4, добавляющему клапану 8 и клапану 91 EGR, описанным выше, ЭБУ 10 электрически соединен различными устройствами, такими как клапан впрыска топлива (не показан). ЭБУ 10 электрически управляет различными устройствами, описанными выше, на основании выходных сигналов различных датчиков, описанных выше.

Например, ЭБУ 10 вычисляет нагрузку двигателя или скорость вращения двигателя на основании выходных сигналов от датчика 13 положения акселератора и датчика 14 положения коленчатого вала и управляет количеством впрыска топлива или моментом впрыска топлива в соответствии с результатами их вычисления. В дополнение, ЭБУ 10 диагностирует неисправность катализатора SCR с использованием количества NO_x, которое втекает в катализатор SCR (количество притока NO_x), размещенный во втором корпусе 7 катализатора, в качестве параметра.

Далее будет описан способ диагностики неисправности катализатора SCR. Сначала ЭБУ 10 вычисляет количество NO_x, выпускаемое из двигателя 1 внутреннего сгорания (другими словами, количество NO_x, которое втекает в катализатор SCR второго корпуса 7 катализатора (количество притока NO_x)) на основании параметра, указывающего рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания.

Количество NO_x, выпускаемое из двигателя 1 внутреннего сгорания, коррелирует с количеством NO_x, образуемым, когда топливно-воздушная смесь сгорает в двигателе 1 внутреннего сгорания. Количество NO_x, образуемое, когда топливно-воздушная смесь сгорает в двигателе 1 внутреннего сгорания, коррелирует с количеством кислорода, содержащимся в топливно-воздушной смеси, количеством топлива, содержащимся в топливно-воздушной смеси, моментом впрыска топлива и скоростью вращения двигателя. Количество кислорода, содержащееся в топливно-воздушной смеси, коррелирует с количеством впускаемого воздуха (выходным сигналом измерителя 11 потока воздуха). Количество топлива, содержащееся в топливно-воздушной смеси, коррелирует с количеством впрыска топлива. В связи с этим ЭБУ 10 может вычислять количество притока NO_x с использованием выходного сигнала измерителя 11 потока воздуха, количества впрыска топлива, момента впрыска топлива и скорости вращения двигателя в качестве параметров. Более того, зависимость между различными параметрами, описанными выше, и количеством притока NO_x может быть эмпирически получена и сохранена в ПЗУ ЭБУ 10 заранее в виде графика или функционального выражения. Средство получения согласно настоящему изобретению, выполненное в виде ЭБУ 10, вычисляет количество притока NO_x, как описано выше.

ЭБУ 10 вычисляет физическую величину, коррелированную со способностью к очистке NO_x катализатора SCR, с использованием вычисленного значения количества притока NO_x (вычисленного значения количества притока NO_x) в качестве параметра, и диагностирует неисправность катализатора SCR на основании результата ее вычисления. Например, хотя отношение очищенного NO_x катализатора SCR, количество очищенного NO_x катализатора SCR или т.п. могут быть использованы в качестве физической величины, указывающей способность к очистке NO_x катализатора SCR, далее будет описан пример, в котором отношение очищенного NO_x используется в качестве физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x катализатора SCR. Отношение очищенного NO_x в этом случае относится к доле количества NO_x, очищенного катализатором SCR, относительно количества NO_x, которое втекает в катализатор SCR. Отношение очищенного NO_x может быть вычислено с помощью выражения (1), приведенного ниже.

Enox = (Anoxin - Anoxout)/Anoxin (1)

В выражении (1), приведенном выше, Enox обозначает отношение очищенного NO_x. Anoxin обозначает количество притока NO_x, в котором количество притока NO_x (вычисленное значение количества притока NO_x), вычисленное способом, описанным выше, подлежит замене. Anoxout обозначает количество оттока NO_x, в котором значение, полученное путем перемножения выходного сигнала (концентрации NO_x) датчика 12 NO_x с расходом потока выхлопного газа в единицу времени (сумма количества впускаемого воздуха в единицу времени и количества впрыска топлива в единицу времени), подлежит замене.

После того как отношение Enox очищенного NO_x вычислено с помощью выражения (1), приведенного выше, ЭБУ 10 определяет, является ли отношение Enox очищенного NO_x равным или выше, чем пороговое значение. «Пороговое значение» в этом случае относится к минимальному отношению очищенного NO_x или значению, полученному добавлением запаса к минимальному отношению очищенного NO_x, когда неисправность катализатора SCR не возникает. ЭБУ 10 определяет, что неисправность катализатора SCR не возникла, когда отношение Enox очищенного NO_x равно или выше, чем пороговое значение. С другой стороны, определение того, что неисправность катализатора SCR возникла, выполняется, когда отношение Enox очищенного NO_x ниже порогового значения. Средство диагностики согласно настоящему изобретению, выполненное в виде ЭБУ 10, выполняет диагностику неисправности катализатора SCR, как описано выше, с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра.

Когда диагностика неисправности катализатора SCR выполняется во время рециркуляции части выхлопного газа во впускной канал 2 из выхлопного канала 5 с помощью устройства 9 EGR, или, конкретнее, во время перетекания части выхлопного газа (газа EGR), рециркулирующего с помощью устройства 9 EGR, в катализатор SCR, имеется возможность того, что будет выполнена ошибочная диагностика.

Когда часть аммиака просачивается через катализатор SCR, когда газ EGR рециркулирует, часть аммиака всасывается в двигатель 1 внутреннего сгорания вместе с газом EGR. Аммиак, всасываемый в двигатель 1 внутреннего сгорания, сгорает вместе с топливно-воздушной смесью. В этом случае, так как аммиак вступает в контакт с кислородом при высокой температуре, аммиак окисляется, и образуется NO_x, например монооксид азота. В результате, когда аммиак всасывается в двигатель 1 внутреннего сгорания вместе с газом EGR, количество NO_x, выпускаемое из двигателя 1 внутреннего сгорания, увеличивается по сравнению с тем, когда аммиак не всасывается в двигатель 1 внутреннего сгорания.

Когда количество NO_x, выпускаемое из двигателя 1 внутреннего сгорания, увеличивается по причине, описанной выше, возникает погрешность между вычисленным значением количества притока NO_x и фактическим количеством притока NO_x. В дополнение, когда фактическое количество притока NO_x увеличивается, количество NO_x, не очищенное катализатором SCR, увеличивается, и количество оттока NO_x, вычисленное на основании выходного сигнала датчика 12 NO_x, может увеличиваться. В частности, когда количество водного раствора мочевины, впрыскиваемого из добавляющего клапана 8, регулируется на основании вычисленного значения количества притока NO_x, так как количество водного раствора мочевины, впрыскиваемого из добавляющего клапана 8, становится меньше, чем количество, подходящее для фактического количества притока NO_x, количество оттока NO_x увеличивается. В результате, как показано на Фиг. 2, даже когда неисправность катализатора SCR не возникает, отношение Enox очищенного NO_x, которое вычислено с помощью выражения (1), приведенного выше, может опускаться ниже порогового значения. Более того, сплошная линия на Фиг. 2 обозначает отношение очищенного NO_x, которое вычислено с использованием фактического количества притока NO_x в качестве параметра, а штрихпунктирная линия на Фиг. 2 обозначает отношение очищенного NO_x, которое вычислено с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра. В дополнение, точечная линия на Фиг. 2 обозначает пороговое значение.

С учетом этого, устройство диагностики неисправности согласно настоящему варианту выполнения выполнено с возможностью корректировки порогового значения до меньшего значения в случае, когда газ EGR рециркулирует, и аммиак вытекает из катализатора SCR, по сравнению со случаем, когда газ EGR не рециркулирует, или аммиак не вытекает из катализатора SCR.

Далее процедура корректировки порогового значения будет описана на Фиг. 3. Фиг. 3 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру обработки, которая выполняется ЭБУ 10 при корректировке порогового значения. Эта процедура обработки сохранена в ПЗУ ЭБУ 10 заранее и периодически выполняется ЭБУ 10 (ЦП).

В процедуре обработки, показанной на Фиг. 3, сначала в процессе S101 ЭБУ 10 определяет, впрыскивает или нет добавляющий клапан 8 водный раствор мочевины. Когда в процессе S101 выполняется отрицательное определение, так как аммиак не всасывается в двигатель 1 внутреннего сгорания вместе с газом EGR, или так как количество аммиака, который всасывается в двигатель 1 внутреннего сгорания вместе с газом EGR, является небольшим, даже когда часть аммиака, адсорбированного катализатором SCR, десорбируется, ЭБУ 10 завершает выполнение настоящей процедуры обработки без корректировки порогового значения. С другой стороны, когда в процессе S101 выполняется положительное определение, ЭБУ 10 переходит к процессу S102.

В процессе S102 ЭБУ 10 определяет, работает или нет устройство 9 EGR, или, другими словами, рециркулирует или нет часть выхлопного газа из выхлопного канала 5 во впускной канал 2 с помощью устройства 9 EGR. В частности, ЭБУ 10 выполняет отрицательное определение, когда величина открытия клапана 91 EGR является нулевой (полностью закрыт), и выполняет положительное определение, когда величина открытия клапана 91 EGR больше нулевой. Когда в процессе S102 выполняется отрицательное определение, так как аммиак, просочившийся через катализатор SCR, не всасывается в двигатель 1 внутреннего сгорания, значение порогового значения необязательно корректируется. В связи с этим, когда в процессе S102 выполняется отрицательное определение, ЭБУ 10 завершает выполнение настоящей процедуры обработки.

Более того, когда отрицательное определение выполняется в процессе S101, и когда отрицательное определение выполняется в процессе S102, ЭБУ 10 выполняет процесс диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием неоткорректированного порогового значения.

Когда в процессе S102 выполняется положительное определение, аммиак, просочившийся через катализатор SCR, может всасываться в двигатель 1 внутреннего сгорания. В связи с этим ЭБУ 10 переходит к процессу S103 и вычисляет количество аммиака (просочившееся количество аммиака) Anh3slp, который вытекает из катализатора SCR. В этом случае, просочившееся количество Anh3slp аммиака вычисляется с использованием расхода потока выхлопного газа, температуры катализатора SCR и адсорбированного количества аммиака катализатора SCR в качестве параметров.

Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую зависимость между количеством (адсорбированным количеством) аммиака, адсорбированного катализатором SCR, температурой катализатора SCR и концентрацией аммиака выхлопного газа, вытекающего из катализатора SCR, в случае, когда расход потока выхлопного газа, проходящего через катализатор SCR, является постоянным. На Фиг. 4, концентрация аммиака выхлопного газа, вытекающего из катализатора SCR, становится выше, когда адсорбированное количество аммиака катализатором SCR увеличивается, и становится выше, когда температура катализатора SCR поднимается. В связи с этим можно сказать, что, когда расход потока выхлопного газа, проходящего через катализатор SCR, является постоянным, просочившееся количество аммиака увеличивается, когда адсорбированное количество аммиака катализатором SCR увеличивается, и увеличивается, когда температура катализатора SCR поднимается.

В дополнение, когда концентрация аммиака выхлопного газа, вытекающего из катализатора SCR, является постоянной, чем больше расход потока выхлопного газа, проходящего через катализатор SCR в единицу времени, тем больше просочившееся количество в единицу времени. В связи с этим просочившееся количество аммиака увеличивается, когда расход потока выхлопного газа, проходящего через катализатор SCR в единицу времени, увеличивается.

С учетом этого, в настоящем варианте выполнения концентрация аммиака выхлопного газа, вытекающего из катализатора SCR, получается на основании зависимости, такой как показана на Фиг. 4, а просочившееся количество Anh3slp аммиака получается умножением концентрации аммиака на расход потока выхлопного газа в единицу времени (сумма количества впускаемого воздуха в единицу времени и количества впрыска топлива в единицу времени).

Более того, адсорбированное количество аммиака, используемое при получении просочившегося количества Anh3slp аммиака, оценивается подходящим способом. Например, адсорбированное количество аммиака получается путем вычитания количества аммиака, потребляемого в катализаторе SCR (количества аммиака, потребляемого для уменьшения NO_x), и просочившегося количества из количества аммиака, втекающего в катализатор SCR.

Количество аммиака, потребляемого в катализаторе SCR, вычисляется с использованием количества притока NO_x и отношения очищенного NO_x в качестве параметров. Вычисленное значение количества притока NO_x, описанное ранее, используется в качестве количества притока NO_x в этом месте. В дополнение, когда отношение очищенного NO_x может быть получено способом, подобным способу для отношения очищенного NO_x, используемому в процессе диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, отношение очищенного NO_x может быть оценено с использованием расхода потока выхлопного газа, втекающего в катализатор SCR (сумма количества впускаемого воздуха в единицу времени и количества впрыска топлива в единицу времени), и температуры катализатора SCR в качестве параметров. Например, отношение очищенного NO_x, используемое для вычисления потребления аммиака, может быть оценено на основании зависимости, такой как показана на Фиг. 5. Фиг. 5 представляет собой схему, показывающую зависимость между расходом потока выхлопного газа (сумма количества впускаемого воздуха в единицу времени и количества впрыска топлива в единицу времени), температурой катализатора SCR и отношением очищенного NO_x. Отношение очищенного NO_x имеет тенденцию к уменьшению, когда расход потока выхлопного газа увеличивается, и к увеличению, когда температура катализатора SCR поднимается (однако, когда температура катализатора SCR превышает верхнюю предельную температуру (например, 350°C), отношение очищенного NO_x уменьшается, когда температура катализатора SCR поднимается). В связи с этим график или функция, определяющая зависимость, такая как показана на Фиг. 5, может быть получена заранее, и отношение очищенного NO_x может быть получено на основании графика или функции.

Процесс вычисления адсорбированного количества аммиака, описанный выше, предполагает начало до начала рециркуляции газа EGR после запуска двигателя 1 внутреннего сгорания, и впоследствии повторно выполняется в заданном цикле. В дополнение, значение, полученное в непосредственно предыдущем процессе вычисления (предыдущее значение), предполагается для использования в качестве адсорбированного количества аммиака, используемого для вычисления просочившегося количества Anh3slp аммиака.

В процессе S104 ЭБУ 10 вычисляет количество (рециркулирующее количество) Anh3egr аммиака, который рециркулирует вместе с газом EGR, с использованием просочившегося количества Anh3slp аммиака, вычисленного в вышеупомянутом процессе S103, в качестве параметра. В частности, ЭБУ 10 вычисляет рециркулирующее количество Anh3egr аммиака с использованием просочившегося количества Anh3slp аммиака и доли количества газа EGR относительно расхода потока выхлопного газа в качестве параметров. Более того, доля количества газа EGR относительно расхода потока выхлопного газа может быть вычислена с использованием отношения EGR и выходного сигнала (количества впускаемого воздуха) измерителя 11 потока воздуха в качестве параметров.

В процессе S105 ЭБУ 10 определяет, является ли рециркулирующее количество Anh3egr, полученное в процессе S104, равным или большим, чем верхнее предельное количество. В этом случае, «верхнее предельное количество» относится к максимальному рециркулирующему количеству (или количеству, полученному путем вычитания запаса из максимального рециркулирующего количества), при котором точность процесса диагностики неисправности может предположительно поддерживаться без корректировки порогового значения. Когда в процессе S105 выполняется отрицательное определение, ЭБУ 10 завершает выполнение настоящей процедуры обработки без корректировки порогового значения. С другой стороны, когда в процессе S105 выполняется положительное определение, ЭБУ 10 переходит к процессу S106.

В процессе S106 ЭБУ 10 корректирует пороговое значение. При этом ЭБУ 10 корректирует пороговое значение до меньшего значения, когда рециркулирующее количество Anh3egr, вычисленное в процессе S105, описанном выше, увеличивается. В этом случае, разница между вычисленным значением количества притока NO_x и фактическим количеством притока NO_x увеличивается, когда рециркулирующее количество Anh3egr увеличивается. Другими словами, величина вычисленного значения количества притока NO_x относительно фактического количества притока NO_x уменьшается, когда рециркулирующее количество Anh3egr увеличивается. Соответственно значение отношения очищенного NO_x, вычисленное на основании выражения (1), описанного выше, также уменьшается, когда рециркулирующее количество Anh3egr увеличивается. В связи с этим, когда пороговое значение корректируется до меньшего значения, когда рециркулирующее количество Anh3egr увеличивается, выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность возникла в катализаторе SCR, хотя неисправность катализатора SCR не возникала, является менее вероятным. Более того, зависимость между пороговым значением и рециркулирующим количеством Anh3egr может быть получена заранее посредством соответствующего процесса с использованием эксперимента или т.п. Как описано ранее, рециркулирующее количество Anh3egr аммиака имеет тенденцию увеличиваться, когда газ EGR увеличивается (когда отношение EGR увеличивается). В связи с этим, когда просочившееся количество Anh3slp аммиака больше, чем заданное количество, пороговое значение может быть скорректировано до меньшего значения, когда количество газа EGR увеличивается, или когда отношение EGR увеличивается. В этом случае, «заданное количество» относится к максимальному просочившемуся количеству (или количеству, полученному путем вычитания запаса из максимального просочившегося количества), при котором точность процесса диагностики неисправности может предположительно поддерживаться без корректировки порогового значения.

Когда пороговое значение установлено меньше в соответствии с рециркулирующим количеством аммиака, имеется проблема, что отношение очищенного NO_x может показывать значение равное или более высокое, чем пороговое значение, хотя неисправность не возникала в катализаторе SCR. Однако, когда газ EGR рециркулирует, количество NO_x, которое выпускается в атмосферу, уменьшается по сравнению с тем, когда газ EGR не рециркулирует. Другими словами, когда газ EGR рециркулирует, часть NO_x, вытекающего из катализатора SCR, рециркулирует вместе с газом EGR. В связи с этим, среди NO_x, вытекающего из катализатора SCR, количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, уменьшается, так как количество газа EGR увеличивается.

С учетом этого, устройство диагностики неисправности согласно настоящему варианту выполнения выполнено с возможностью установки в качестве порогового значения отношения очищенного NO_x, когда количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, равно нормативному значению, установленному с помощью норм или т.п., в случае, когда пороговое значение изменяется в соответствии с рециркулирующим количеством аммиака. Пороговое значение, установленное таким способом, принимает меньшее значение, когда количество газа EGR увеличивается (другими словами, когда рециркулирующее количество аммиака увеличивается). В связи с этим, в дополнение к предотвращению выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность возникла в катализаторе SCR, хотя неисправность катализатора SCR не возникала, может быть предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность катализатора SCR не возникла, хотя неисправность возникла в катализаторе SCR.

Средство корректировки согласно настоящему изобретению, выполненное в виде ЭБУ 10, выполняет процедуру обработки, показанную на Фиг. 3, как описано выше. В результате даже когда количество аммиака, всасываемого в двигатель 1 внутреннего сгорания вместе с газом EGR, является достаточно большим, чтобы вызывать выполнение ошибочной диагностики, возникновение ошибочной диагностики может быть предотвращено, и диагностика неисправности катализатора SCR может быть выполнена более точно.

В дополнение, после того, как диагностика неисправности катализатора SCR выполнена точно, процесс диагностики отклонения водного раствора мочевины также может быть выполнен более точно. «Процесс диагностики отклонения водного раствора мочевины» в этом случае относится к процессу диагностики того, находится или нет концентрация мочевины, содержащейся в водном растворе мочевины, ниже нижнего предельного значения. Когда концентрация мочевины, содержащейся в водном растворе мочевины, становится чрезмерно низкой, количество аммиака, подаваемого катализатору SCR, может становиться чрезмерно малым, а количество NO_x, которое не очищено катализатором SCR, может становиться чрезмерно большим. В дополнение, когда управление с обратной связью количеством впрыска водного раствора мочевины выполняется на основании разницы между отношением очищенного NO_x катализатора SCR и целевым значением, количество впрыска водного раствора мочевины может становиться чрезмерно большим, и потребление водного раствора мочевины может становиться чрезмерно большим.

Для решения таких проблем отклонение водного раствора мочевины диагностируется с использованием отношения очищенного NO_x, когда количество впрыска водного раствора мочевины устанавливается больше, чем целевое значение, в качестве параметра. Например, когда концентрация мочевины, содержащейся в водном растворе мочевины, равна или выше нижнего предельного значения, просочившееся количество аммиака увеличивается. В этом случае, датчик 12 NO_x характерно реагирует на аммиак в дополнение к NO_x в выхлопном газе. В связи с этим, когда просочившееся количество аммиака увеличивается, выходной сигнал от датчика 12 NO_x также увеличивается. Когда выходной сигнал от датчика 12 NO_x увеличивается, отношение Enox очищенного NO_x, которое получено с помощью выражения (1), приведенного выше, снижается.

С другой стороны, когда концентрация мочевины, содержащейся в водном растворе мочевины, ниже нижнего предельного значения, просочившееся количество аммиака почти не увеличивается, а адсорбированное количество аммиака катализатором SCR увеличивается. В результате выходной сигнал датчика 12 NO_x либо остается неизменным, либо уменьшается. Вследствие этого отношение Enox очищенного NO_x, которое получено с помощью выражения (1), приведенного выше, либо почти не изменяется, либо увеличивается.

В связи с этим отклонение водного раствора мочевины может быть более точно диагностировано путем выполнения процесса диагностики отклонения водного раствора мочевины, когда диагностика того, что неисправность катализатора SCR не возникла, выполняется в процессе диагностики неисправности катализатора SCR.

Когда процесс диагностики отклонения водного раствора мочевины выполняется способом, описанным выше, так как количество аммиака, вытекающего из катализатора SCR, увеличивается, когда отклонение водного раствора мочевины не возникает, имеется возможность, что относительно большое количество аммиака может быть соответственно выпущено в атмосферу. С учетом этого, устройство диагностики неисправности согласно настоящему варианту выполнения выполнено с возможностью управления устройством 9 EGR (открытия клапана 91 EGR) при выполнении процесса диагностики отклонения водного раствора мочевины в нерабочем состоянии устройства 9 EGR, или увеличения отношения EGR при выполнении процесса диагностики отклонения водного раствора мочевины в рабочем состоянии устройства 9 EGR. Согласно такому способу процесс диагностики отклонения водного раствора мочевины может быть выполнен при уменьшении количества аммиака, которое выпускается в атмосферу.

Более того, хотя пример использования вычисленного значения количества притока NO_x, вычисленного на основании параметров, указывающих рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания, когда количество притока NO_x используется в диагностике неисправности катализатора SCR, описан в настоящем варианте выполнения, альтернативно датчик NO_x может быть расположен в выхлопном канале 5 между первым корпусом 6 катализатора и вторым корпусом 7 катализатора, и фактическое количество притока NO_x может быть вычислено на основании значения измерения датчика NO_x (концентрации NO_x в выхлопном газе). С помощью такой конфигурации путем установки отношения очищенного NO_x, когда количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, равно нормативному значению, установленному с помощью норм или т.п., в качестве порогового значения, может быть предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность возникла в катализаторе SCR, хотя неисправность катализатора SCR не возникала, и в то же время может быть предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность катализатора SCR не возникла, хотя неисправность возникла в катализаторе SCR.

В дополнение, хотя пример, в котором основной конец (конец верхней по потоку стороны) канала 90 EGR соединен с выхлопным каналом 5 на нижней по потоку стороне второго корпуса 7 катализатора, описан в настоящем варианте выполнения, альтернативно основной конец канала 90 EGR может быть соединен с выхлопным каналом 5 между добавляющим клапаном 8 и вторым корпусом 7 катализатора, как показано на Фиг. 6. В этом случае, рециркулирующее количество аммиака может быть вычислено с использованием количества водного раствора мочевины, впрыскиваемого из добавляющего клапана 8, и доли количества газа EGR относительно расхода потока выхлопного газа в качестве параметров.

Перечень ссылочных позиций

1 - двигатель внутреннего сгорания

2 - впускной канал

3 - турбонагнетатель

4 - впускной дроссельный клапан

5 - выхлопной канал

6 - первый корпус катализатора

7 - второй корпус катализатора

8 - добавляющий клапан

9 - устройство EGR

10 - ЭБУ

11 - измеритель потока воздуха

12 - датчик NO_x

30 - компрессор

31 - турбина

90 - канал EGR

91 - клапан EGR

92 - охладитель EGR

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство диагностики неисправности включает в себя устройство очистки выхлопного газа, расположенное в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания и включающее в себя катализатор SCR; устройство подачи, подающее добавку, такую как аммиак, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, обеспечивающее рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки во впускной канал; средство получения для получения количества притока NO_x в устройство очистки выхлопного газа; средство диагностики для вычисления физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, с использованием полученного количества притока NO_x и диагностики того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, когда физическая величина меньше порогового значения; и средство корректировки для корректировки порогового значения до меньшего значения, когда добавка рециркулирует вместе с частью выхлопного газа, чем когда происходит иное. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, содержащее:

устройство очистки выхлопного газа, которое размещено в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания и которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления;

устройство подачи, которое подает добавку, представляющую собой аммиак или прекурсор аммиака, в устройство очистки выхлопного газа;

устройство EGR, которое обеспечивает рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки посредством устройства подачи во впускной канал;

средство получения для получения количества притока NO_x, которое представляет собой количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа;

средство диагностики для вычисления физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, при использовании количества притока NO_x, получаемого средством получения, в качестве параметра, и для диагностики того, что возникла неисправность в устройстве очистки выхлопного газа, когда результат ее вычисления меньше порогового значения; и

средство корректировки для, когда добавка рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, корректировки порогового значения до меньшего значения, чем когда добавка не рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR.

2. Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа по п. 1, в котором средство получения вычисляет количество притока NO_x при использовании параметра, указывающего рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания.

3. Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа по п. 1, в котором средство получения получает количество притока NO_x при использовании датчика NO_x, расположенного в выхлопном канале на верхней по потоку стороне устройства очистки выхлопного газа.

4. Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа по п. 2 или 3, в котором средство корректировки корректирует пороговое значение до меньшего значения в случае, когда количество добавки, которая рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, больше, чем когда количество добавки, которая рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, является малым.

5. Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа по п. 4, в котором

устройство EGR выполнено с возможностью рециркуляции части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне устройства очистки выхлопного газа во впускной канал, и,

когда количество NO_x, выпускаемое из выхлопного канала в атмосферу, равно или опускается ниже целевого значения, установленного заранее, средство корректировки устанавливает возможное минимальное значение физической величины в качестве порогового значения.