(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配設されて還元剤の添加により排ガス中のＮＯxを選択的に浄化するアンモニア選択還元型ＮＯx触媒、及び該アンモニア選択還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段を少なくとも具備するＮＯx浄化システムにおいて、
上記排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の上流側に配設されて排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、
上記フィルタへのパティキュレートの過堆積を報知する過堆積報知手段と、
上記過堆積報知手段による報知に応じて運転者により再生開始スイッチが操作されたときに、車両停車状態で上記フィルタを昇温して捕集されたパティキュレートを強制的に焼却除去する手動再生を実行する手動再生手段と、
上記排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の下流側に配設されたＮＯx検出手段と、
故障診断手段の故障判定に基づく上記ＮＯx浄化システムの修理後に、上記ＮＯx浄化システムの機能が回復したか否かの判定を指示する機能確認指示手段が操作されたとき、上記過堆積報知手段による報知がないときでも上記手動再生手段に手動再生を実行させ、該手動再生による上記フィルタの昇温に伴って下流側の上記アンモニア選択還元型ＮＯx触媒が少なくとも活性下限温度まで昇温されたときに、上記ＮＯx検出手段の検出値に基づき上記ＮＯx浄化システムの機能回復を判定する機能確認手段と
を備えたことを特徴とするＮＯx浄化システムの診断装置。
【請求項２】
上記機能確認手段は、上記アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の温度が上記活性下限温度近傍に設定された昇温終了温度に達したときに、上記手動再生手段に手動再生を終了させることを特徴とする請求項１記載のＮＯx浄化システムの診断装置。
【請求項３】
上記機能確認指示手段は、上記車両の運転席に設けられた上記再生開始スイッチであり、
上記機能確認手段は、上記再生開始スイッチが操作されたとき、上記過堆積報知手段による報知がないときに限って上記手動再生に続いて上記機能回復の判定を実行することを特徴とする請求項１または２記載のＮＯx浄化システムの診断装置。
【請求項４】
上記機能確認指示手段は、上記機能確認手段に接続可能な診断ツールであり、
上記機能確認手段は、上記診断ツールにより機能確認モードの開始が入力されたとき、該機能確認モードとして上記手動再生に続いて上記機能回復の判定を実行することを特徴とする請求項１または２記載のＮＯx浄化システムの診断装置。
【請求項５】
上記機能確認手段は、上記機能確認モードに加えて、上記ＮＯx浄化システムの各構成の作動状態を順次変更すると共に、作動状態の変更のために手作業の準備を要するときには上記診断ツールに準備内容を表示指示し、該作動状態を変更した構成が上記ＮＯx浄化システムの故障原因であるか否かを上記ＮＯx検出手段の検出値に基づき順次判定する故障究明モードを実行可能であり、
上記機能確認モードで上記ＮＯx浄化システムの機能が回復していないと判定した後のタイミング、または上記ＮＯx浄化システムの修理前のタイミングで上記故障究明モードを開始して、上記ＮＯx浄化システムの各構成の故障を逐次判定し、特定した故障原因の構成の修理指示を上記診断ツールに表示することを特徴とする請求項４記載のＮＯx浄化システムの診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＮＯx浄化システムの診断装置に係り、詳しくは故障診断に基づき修理されたＮＯx浄化システムが正常に機能するか否かを確認する診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの排気通路にＮＯx触媒を配したＮＯx浄化システムが実用化されている。例えばディーゼルエンジンでは、燃焼がリーン空燃比の下で実施されるため、排気中の酸素（Ｏ2）量が多く、ガソリンエンジンで実用化されている三元触媒は機能せず、種々のディーゼルエンジン用ＮＯx触媒が開発されている。その一つとして、最近では、定地式ディーゼルエンジンで実用化されている還元剤としてアンモニアを添加する構成のアンモニア選択還元型ＮＯx触媒（以下、ＳＣＲ触媒と称する）を用いたＮＯx浄化システムが車両用として開発されつつある。この種のＳＣＲ触媒では、触媒上に添加されたアンモニア（ＮＨ３）によってＮＯxが窒素（Ｎ2）及びＨ2Ｏに還元されるように反応が進行する。
【０００３】
ところで、この種のＮＯx浄化システムは稼働中に種々の要因により故障を生じる場合があり、故障状態での稼働の継続は大気中へのＮＯx排出につながることから、その対策として故障診断装置の装備が法規により義務づけられている。故障診断装置の一例としては、特許文献１に記載されたものを挙げることができる。
この故障診断装置では、ＳＣＲ触媒上へのアンモニア添加量を変化させて、ＳＣＲ触媒の下流側に配設したＮＯxセンサの検出値に基づき故障の有無を判定している。このような故障診断装置はエンジン運転によりＮＯx浄化システムが稼働している間は常に作動して故障を監視し、故障判定時には運転席に設けたＳＣＲ故障ランプを点灯させて運転者に故障を報知することで、車両の販売修理を取り扱うディーラーなどでの修理を促している。
【０００４】
また、ディーラーなどでの不完全な修理への対策として、修理完了後に実際にＮＯx浄化システムを作動させて機能が回復していることを確認する作業を実施している。周知のようにＳＣＲ触媒が良好なＮＯx浄化性能を発揮するのは活性温度域に限られ、触媒温度が活性温度域の下限値（活性下限温度）を下回ると、たとえアンモニアを添加しても十分な浄化性能を発揮しない。このため、修理後の確認作業は、実際に車両を走行させてＳＣＲ触媒を活性温度域まで昇温させた上で実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４８９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＳＣＲ触媒の活性下限温度は１８０℃前後の高温であり、少なくとも活性下限温度までＳＣＲ触媒を昇温するには、例えば１００km/hで３０分程度は走行を継続する必要があり、多大な手間と時間を要するという問題があった。加えて、活性温度域内においてもＳＣＲ触媒のＮＯx浄化性能は触媒温度に依存し、触媒温度と共に変動する。そして、触媒温度はエンジンの排気温度、ひいては車両の走行状態に応じて変動することから、その影響を受けて確認作業中にＮＯx浄化性能も変動し、機能回復か否かの判定精度が低下するという問題もある。
【０００７】
付言すると、このようなＮＯx浄化システムの機能回復の確認作業に特許文献１の故障診断装置を利用することも可能ではあるが、触媒昇温のための車両走行に起因する上記問題を解決できないことは明らかである。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、故障診断に基づき修理されたＮＯx浄化システムの機能確認を簡単且つ短時間で高い精度により実施することができるＮＯx浄化システムの診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンの排気通路に配設されて還元剤の添加により排ガス中のＮＯxを選択的に浄化するアンモニア選択還元型ＮＯx触媒、及びアンモニア選択還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段を少なくとも具備するＮＯx浄化システムにおいて、排気通路のアンモニア選択還元型ＮＯx触媒の上流側に配設されて排ガス中のパティキュレートを捕集するフィルタと、フィルタへのパティキュレートの過堆積を報知する過堆積報知手段と、過堆積報知手段による報知に応じて運転者により再生開始スイッチが操作されたときに、車両停車状態でフィルタを昇温して捕集されたパティキュレートを強制的に焼却除去する手動再生を実行する手動再生手段と、排気通路の上記アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の下流側に配設されたＮＯx検出手段と、故障診断手段の故障判定に基づくＮＯx浄化システムの修理後に、ＮＯx浄化システムの機能が回復したか否かの判定を指示する機能確認指示手段が操作されたとき、過堆積報知手段による報知がないときでも手動再生手段に手動再生を実行させ、手動再生によるフィルタの昇温に伴って下流側のアンモニア選択還元型ＮＯx触媒が少なくとも活性下限温度まで昇温されたときに、ＮＯx検出手段の検出値に基づきＮＯx浄化システムの機能回復を判定する機能確認手段とを備えたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、機能確認手段が、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の温度が活性下限温度近傍に設定された昇温終了温度に達したときに、手動再生手段に手動再生を終了させるものである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、機能確認指示手段が、車両の運転席に設けられた再生開始スイッチであり、機能確認手段が、再生開始スイッチが操作されたとき、過堆積報知手段による報知がないときに限って手動再生に続いて機能回復の判定を実行するものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２において、機能確認指示手段が、機能確認手段に接続可能な診断ツールであり、機能確認手段が、診断ツールにより機能確認モードの開始が入力されたとき、機能確認モードとして手動再生に続いて機能回復の判定を実行するものである。
請求項５の発明は、請求項４において、機能確認手段が、機能確認モードに加えて、ＮＯx浄化システムの各構成の作動状態を順次変更すると共に、作動状態の変更のために手作業の準備を要するときには診断ツールに準備内容を表示指示し、作動状態を変更した構成がＮＯx浄化システムの故障原因であるか否かをＮＯx検出手段の検出値に基づき順次判定する故障究明モードを実行可能であり、機能確認モードでＮＯx浄化システムの機能が回復していないと判定した後のタイミング、またはＮＯx浄化システムの修理前のタイミングで故障究明モードを開始して、ＮＯx浄化システムの各構成の故障を逐次判定し、特定した故障原因の構成の修理指示を診断ツールに表示するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１の発明のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、故障診断に基づくＮＯx浄化システムの修理後に機能回復の判定を指示する機能確認指示手段が操作されたとき、過堆積報知手段による報知がなくフィルタの過堆積防止のために手動再生を要しないときであっても手動再生を実行し、手動再生によるフィルタの昇温に伴って下流側のアンモニア選択還元型ＮＯx触媒が少なくとも活性下限温度まで昇温したときに、ＮＯx検出手段の検出値に基づきＮＯx浄化システムの機能回復を判定するようにした。
このように手動再生を利用してアンモニア選択還元型ＮＯx触媒を昇温することから、昇温のための車両走行による手間や時間の消費を防止して、簡単且つ短時間でＮＯx浄化システムの機能確認を実施できる。しかも、車両走行による触媒昇温に比較して手動再生による触媒昇温では触媒温度の変動が少なく、機能回復したか否かを高い精度で判定することができる。
【００１２】
請求項２の発明のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、アンモニア選択還元型ＮＯx触媒の温度が活性下限温度近傍の昇温終了温度に達すると手動再生を終了するようにした。手動再生の終了後のアンモニア選択還元型ＮＯx触媒の温度低下はヒートマスに起因して緩慢なものとなるため、触媒温度が活性下限温度を下回るまでにＮＯx浄化システムの機能確認が完了する。そして、手動再生の実行時間を必要最小限に留めることにより消費燃料を節減して燃費悪化の弊害を未然に防止することができる。
請求項３の発明のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、機能確認指示手段としての再生開始スイッチが操作されたとき、過堆積報知手段による報知がないときには、フィルタは過堆積しておらずＮＯx浄化システムの修理後の機能確認が指示されたと見なし、手動再生に続いて機能回復の判定を実行するようにした。このように機能確認指示手段として既存の再生開始スイッチを利用することから、装備を追加せずにＮＯx浄化システムの修理後の機能確認を指示でき、製造コストを低減することができる。
【００１３】
請求項４の発明のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、診断ツールにより機能確認モードの開始が入力されたとき、手動再生に続いて機能回復の判定を実行するようにした。このように車両側の装備を追加せずに、機能確認手段に診断ツールを接続するだけでＮＯx浄化装置の修理後の機能確認を指示でき、製造コストを低減することができる。
請求項５の発明のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、機能確認モードでＮＯx浄化システムの機能が回復していないと判定した後のタイミング、またはＮＯx浄化システムの修理前のタイミングで故障究明モードを開始し、この故障究明モードによりＮＯx浄化システムの各構成の作動状態を変更して順次検査すると共に、必要に応じてメカニックに対する準備指示を診断ツールに表示し、これにより特定した故障原因の構成の修理指示を診断ツールに表示するようにした。
【００１４】
従って、当初の修理によりＮＯx浄化システムの機能が回復していないと判定したときには、その後に故障究明モードにより故障原因となっているＮＯx浄化システムの構成が特定されて診断ツールの表示に基づき再び修理され、修理後に再度機能確認モードが実行される。或いは、当初の修理前に故障究明モードが実行されて故障原因のＮＯx浄化システムの構成が特定され、診断ツールに表示された修理指示に基づき当初の修理が実施された後に機能確認モードが実行される。
何れの場合でも、故障究明モードによりＮＯx浄化システムの各構成を自動的に順次検査することから、習熟しないメカニックでも容易に故障原因を特定でき、しかも、作動状態の変更にメカニックによる準備を要するときには診断ツールに準備指示を表示するため、不適切な準備によるメカニックの無駄な労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のＮＯx浄化システムの診断装置が適用されたディーゼルエンジンを示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態のＥＣＵが実行するＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態のＥＣＵの処理によるＮＯx浄化システムの修理後の機能確認の手順を示すタイムチャートである。
【図４】第２実施形態のＥＣＵが実行するＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態のＥＣＵが実行する故障究明ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態のＥＣＵの処理によるＮＯx浄化システムの修理後の機能確認及び故障究明の手順を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化したＮＯx浄化システムの診断装置の第１実施形態を説明する。
図１は本発明のＮＯx浄化システムの診断装置が適用されたディーゼルエンジンを示す全体構成図であり、エンジン１は直列６気筒機関として構成されている。エンジン１の各気筒には燃料噴射弁２が設けられ、各燃料噴射弁２は共通のコモンレール３から加圧燃料を供給され、機関の運転状態に応じたタイミングで開弁して各気筒の筒内に燃料を噴射する。
エンジン１の吸気側には吸気マニホールド４が装着され、吸気マニホールド４に接続された吸気通路５には、上流側よりエアクリーナ６、ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａ、インタクーラ８が設けられている。また、エンジン１の排気側には排気マニホールド９が装着され、排気マニホールド９には上記コンプレッサ７ａと同軸上に連結されたターボチャージャ７のタービン７ｂを介して排気通路１０が接続されている。
【００１７】
エンジン１の運転中においてエアクリーナ６を経て吸気通路５内に導入された吸気はターボチャージャ７のコンプレッサ７ａにより加圧された後にインタクーラ８、吸気マニホールド４を経て各気筒に分配され、各気筒の吸気行程で筒内に導入される。筒内では所定のタイミングで燃料噴射弁２から燃料が噴射されて圧縮上死点近傍で着火・燃焼し、燃焼後の排ガスは排気マニホールド９を経てタービン７ｂを回転駆動した後に排気通路１０を経て外部に排出される。
吸気マニホールド４と排気マニホールド９とは排ガス環流用のＥＧＲ通路１２により接続され、ＥＧＲ通路１２にはＥＧＲ弁１３及びＥＧＲクーラ１４が介装されている。ＥＧＲ弁１３の開度に応じて排気マニホールド９内の排ガスがＥＧＲガスとして吸気マニホールド４に環流され、環流されたＥＧＲガスは各気筒の筒内での燃焼温度を抑制してＮＯx生成量を低減する作用を奏する。
【００１８】
上記排気通路１０には排気浄化装置が設けられている。排気浄化装置の上流側ケーシング１６内には上流側より前段酸化触媒１７及びＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１８が収容され、排気浄化装置の下流側ケーシング１９内には上流側よりＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯx触媒）２０及び後段酸化触媒２１が収容されている。
上流側ケーシング１６と下流側ケーシング１９とはミキシング通路２２により接続され、ミキシング通路２２内には尿素水噴射用の噴射ノズル２３（還元剤供給手段）が配設されている。噴射ノズル２３の先端はミキシング通路２２内の中心に位置し、噴射ノズル２３の基端はミキシング通路２２の外周に設置された電磁弁２３ａに接続されている。電磁弁２３ａには図示しない尿素タンクから所定圧の尿素水が供給されており、電磁弁２３ａの開閉に応じて噴射ノズル２３の先端から尿素水が放射状に噴射される。
【００１９】
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップなどの記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）３１が設置されている。ＥＣＵ３１の入力側には、ＳＣＲ触媒２０に導入される排気温度Ｔex1を検出する温度センサ３２、ＳＣＲ触媒２０を経て後段酸化触媒２１を流通後の排気温度Ｔex2を検出する温度センサ３７、運転席に設置されたＮＯx浄化システムの故障を表示するＳＣＲ故障ランプ３３、同じく運転席に設置されたＤＰＦ１８の過堆積を報知するＤＰＦ過堆積ランプ３４（過堆積報知手段）、同じく運転席に設置されたＤＰＦ１８の手動再生を開始する再生開始スイッチ３５（機能確認指示手段）、ＳＣＲ触媒２０を経て後段酸化触媒２１を流通後の排ガス中に含まれるＮＯx量を検出するＮＯxセンサ３６（ＮＯx選出手段）などのセンサ類が接続されている。またＥＣＵ３１の出力側には、上記燃料噴射弁２、ＥＧＲ弁１３及び噴射ノズル２３の電磁弁２３ａなどのデバイス類が接続されている。
【００２０】
例えばＥＣＵ３１は、エンジン回転速度Ｎe及びアクセル操作量θaccから図示しないマップに従って燃料噴射量を設定し、エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量から図示しないマップに従って燃料噴射時期を設定し、これらの燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づいて燃料噴射弁２を駆動制御してエンジン１を運転する。
また、ＥＣＵ３１は、燃料噴射量Ｑ及びエンジン回転速度Ｎeから所定のマップに従ってＥＧＲの実行域と非実行域とを判別し、ＥＧＲ実行域ではマップから設定した目標ＥＧＲ量に基づきＥＧＲ弁１３の開度を制御する。これによりＥＧＲ実行域では排ガスをＥＧＲガスとして吸気側に環流させることで各気筒の筒内の燃焼温度を抑制してＮＯx生成の低減を達成する。
【００２１】
また、ＥＣＵ３１は、ＳＣＲ触媒２０上にアンモニアを供給してＮＯx浄化作用を発揮させるべく、電磁弁２３ａを駆動制御して噴射ノズル２３から尿素水を噴射する。尿素水の目標噴射量はＳＣＲ触媒２０の温度Ｔcatに基づき決定され、触媒温度Ｔcatが活性下限温度Ｔlo未満のときには目標噴射量が０（噴射中止）に設定される一方、活性下限温度Ｔlo以上のときには高温側ほど目標噴射量が増加側に設定され、これにより適切なアンモニア添加が実現される。
例えば触媒温度Ｔcatは、温度センサ３２により検出されたＳＣＲ触媒２０の上流側温度である排気温度Ｔex1、及び温度センサ３７により検出されたＳＣＲ触媒２０の下流側温度である排気温度Ｔex2に基づき、エンジン１の運転中にＥＣＵ３１により逐次算出される。但し、触媒温度Ｔcatの算出手法はこれに限ることはなく、例えば排気温度Ｔex1から触媒温度Ｔcatを推定するようにしてもよい。
【００２２】
そして、エンジン１の運転中において、エンジン１から排出された排ガスは排気マニホールド９及び排気通路１０を経て上流側ケーシング１１内に導入され、前段酸化触媒１４を経てＤＰＦ１５を流通する際に含有しているＰＭ（パティキュレートマター）を捕集される。その後、排ガスはミキシング通路２２内で噴射ノズル２３から尿素水が噴射され、尿素水は排気熱及び排ガス中の水蒸気により加水分解されてアンモニアを生成する。
そして、生成されたアンモニアによりＳＣＲ触媒２０上で排ガス中のＮＯxが無害なＮ２に還元されてＮＯxの浄化が行われる一方、このときの余剰アンモニアが後段酸化触媒２１によりＮＯに酸化されて処理される。
【００２３】
ＤＰＦ１８に捕集されたＰＭは種々の要因により焼却除去され、これによりＤＰＦ１８が再生される。例えばエンジン１の排気温度Ｔexが比較的高い運転状態では、前段酸化触媒上の酸化作用により排ガス中のＮＯからＮＯ2が生成され、そのＮＯ2がＤＰＦ１８上で酸化反応することによりＰＭは連続的に焼却される（連続再生）。
また、連続再生の作用が得られないときには、ＤＰＦ１８上のＰＭ捕集量が限界を越えて過堆積に陥ってしまう。そこで、例えばＥＣＵ３１は、ＤＰＦ１８の上流側及び下流側に設けた図示しない圧力センサの検出値に基づきＤＰＦ１８での圧損を算出し、圧損がＰＭの捕集限界付近に設定された判定値を越えたときにはＰＭの過堆積と判定してＰＭを強制的に焼却除去する（強制再生）。強制再生はメイン噴射後のポスト噴射などによりＤＰＦ１８を昇温して実現されるが、ＤＰＦ１８へのＰＭの堆積状況に応じて車両走行中に行われる自動再生と停車中に行われる手動再生とに大別できる。
【００２４】
通常は車両走行中に自動再生が実行されてＤＰＦ１８が昇温される一方、低速走行の連続などにより自動再生を実行してもＤＰＦ１８の昇温が不足してＰＭを焼却できないときには、運転者への報知により手動再生の実行を促す。この報知はＤＰＦ過堆積ランプ３４により行われ、ＥＣＵ３１により点灯されたＤＰＦ過堆積ランプ３４により運転者は手動再生の必要性を認識し、車両を最寄りの安全な場所に停車した上で再生開始スイッチ３５を押圧操作する。スイッチ操作に呼応して、ＥＣＵ３１がＤＰＦ１８の昇温に最適な条件でエンジン１を運転しながら手動再生を開始する。
自動再生と手動再生との何れでもＤＰＦ１８の昇温過程に応じた複数の段階に細分化されており、例えば予備昇温制御、上昇制御及び下降制御からなる。予備昇温制御は、主に前段酸化触媒１７の昇温（例えば、２９０〜３００℃）を目的としてポスト噴射量を抑制しながら実行される制御である。また、上昇制御及び下降制御は予備昇温制御の完了後に交互に実行される制御であり、何れも予備昇温制御に比較してポスト噴射量を増加させて、前段酸化触媒１７上に供給したＨＣ，ＣＯの燃焼により下流側のＤＰＦ１８をＰＭの燃焼温度以上（例えば、６００℃）に維持することを目的とする。
【００２５】
なお、自動再生及び手動再生はポスト噴射に限らず種々の手法を用いることができる。例えば、排気通路１０に設けた燃料噴射弁より燃料を噴射して前段酸化触媒１７上にＨＣ，ＣＯを供給して燃焼させたり、図示しない排気絞り弁を閉弁制御したり、或いはこれらの手法を組み合わせたりしてもよい。
以上のようにしてエンジン１の排ガス中に含まれるＮＯxやＰＭなどの種々の有害成分の大気中への排出が抑制される。ＮＯxについては、以下に述べるＮＯx浄化システムの各構成が互いに協調して機能することにより所期のＮＯx浄化性能を達成する。
【００２６】
ＮＯx浄化システムの各構成としては、まず、直接的にＮＯx浄化作用を奏するＳＣＲ触媒２０、そのＳＣＲ触媒２０にアンモニアを添加するための尿素噴射システム（噴射ノズル２３など）を挙げることができる。また、エンジン１の筒内でのＮＯxの生成を抑制するためのＥＧＲシステム（ＥＧＲ通路１２、ＥＧＲ弁１３及びＥＧＲクーラ１４）もＮＯx浄化システムの構成の一つである。さらには、エンジン１の燃料噴射量や燃料噴射時期を導くためのマップは事前の台上試験に基づくキャリブレーションから最適設定され、これらのマップに基づき燃料噴射制御を実行することで筒内でのＮＯxやＰＭ生成が極力抑制されているため、その意味ではエンジン１の燃料噴射制御もＮＯx浄化システムの構成の一つと見なせる。
換言すれば、これらのＮＯx浄化システムの何れかの構成が故障して機能に支障を生じれば、大気中へのＮＯx排出量が増加することになる。
【００２７】
このようなＮＯx浄化システムの故障を想定して、ＥＣＵ３１は故障診断装置の機能を備えている（故障診断手段）。故障診断装置としては、例えば特許文献１に記載された技術を用いることができ、エンジン１の運転中に所定時間毎に噴射ノズル２３からの尿素噴射量を目標噴射量から故意に変化させ、このときのＮＯxセンサ３６の検出値に基づき故障の有無を判定する。故障判定を下したときには、ＳＣＲ故障ランプ３３を所定周期で点滅させてＮＯx浄化システムの故障を運転者に報知する。
運転者は修理のためにディーラーなどに車両を持ち込み、ディーラーでは故障原因を特定して部品交換などの修理を実施する。なお、故障診断装置は上記例示に限ることはなく、別の手法を用いて故障診断を行ってもよい。
【００２８】
ＮＯx排出量（ＳＣＲ触媒２０下流側のＮＯxセンサ３６の検出値）の増加要因は、ＮＯx浄化システムの故障発生箇所に応じて異なり、それに応じて修理内容も相違する。例えばＳＣＲ触媒２０の破損や劣化が生じると、当該ＳＣＲ触媒２０のＮＯx浄化性能が所期値から低下するため、触媒下流側の排ガス中のＮＯx量、ひいては大気中へのＮＯx排出量が増加する。この場合の修理は、ＳＣＲ触媒２０の交換などで対処する。
また、噴射ノズル２３の目詰まりや電磁弁２３ａの開閉不良などにより尿素噴射システムが故障すると尿素水の噴射量が不適切になり、ＳＣＲ触媒２０自体は問題なくてもＮＯx還元に必要な量のアンモニアが供給されないためＮＯx浄化性能が低下する。この場合にも触媒下流側の排ガス中のＮＯx量が増加し、尿素噴射システムの故障箇所の交換や噴射ノズル２３のクリーニングなどで対処する。
【００２９】
同様に、ＥＧＲ通路１２の目詰まりやＥＧＲ弁１３の開閉不良などによりＥＧＲシステムが故障するとエンジン１の筒内でＮＯx生成量が増加し、ＳＣＲ触媒２０が所期のＮＯx浄化性能を発揮していても大気中へのＮＯx排出量が増加する。この場合の修理は、ＥＧＲシステムの故障箇所の交換やＥＧＲ通路１２のクリーニングなどで対処する。
また、何れかの気筒の燃料噴射弁２の目詰まりや開閉不良などによりエンジン１の燃料噴射制御に不具合が生じると、上記ＥＧＲシステムの場合と同様に特定気筒の筒内でのＮＯx生成量が増加することから、やはりＳＣＲ触媒２０が正常であっても大気中へのＮＯx排出量が増加する。この場合の修理は、故障した燃料噴射弁２の交換やクリーニングなどで対処する。
【００３０】
以上のような故障原因に応じた修理がディーラーで行われ、修理完了後に実際にＮＯx浄化システムを作動させて機能が回復していることを確認する作業を実施し、当該確認作業によりＮＯx浄化システムの機能回復が確認された後に修理完了の判断が下されて車両の運用が可能となる。
ここで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、従来の確認作業によれば、ＮＯx浄化システムを作動させるために車両を走行させてＳＣＲ触媒２０を少なくとも活性下限温度Ｔloまで昇温する必要があることから、多大な手間と時間を要し、さらに車両の走行状態に応じた触媒温度Ｔcatの変動により正確な判定が困難であるという問題があった。
そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３１が備えるＤＰＦ１８の手動再生機能を利用して排気下流側に位置するＳＣＲ触媒２０を昇温することにより、車両を走行させることなくＮＯx浄化システムの機能確認を行うようにしており、以下、当該機能確認処理の手順を詳述する。
【００３１】
ＥＣＵ３１は図２に示すＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンをエンジン１の運転中に所定の制御インターバルで実行する。まず、ＥＣＵ３１はステップＳ２で再生開始スイッチ３５が操作されたか否かを判定し、判定がＮo（否定）のときには一旦ルーチンを終了する。ここで、再生開始スイッチ３５は以下の２種の状況で操作される。一つは、ＤＰＦ過堆積ランプ３４の点灯に基づきＤＰＦ１８の過堆積を運転者が認識し、ＤＰＦ１８を手動再生するために再生開始スイッチ３５が操作された場合である。他の一つは、ＳＣＲ故障ランプ３３の点灯に基づきメカニックによりＮＯx浄化システムの修理が完了し、その機能確認を実施するために再生開始スイッチ３５が操作された場合である。
後者の場合、ＤＰＦ１８は未だ過堆積に至っていないため、通常であれば仮に再生開始スイッチ３５が操作されたとしてもＥＣＵ３１は手動再生を開始しないが、以下に述べるように、本実施形態ではこのような状況でのスイッチ操作でも手動再生を開始している。
【００３２】
再生開始スイッチ３５が押圧操作されると、ＥＣＵ３１はステップＳ２でＹes（肯定）の判定を下してステップＳ４に移行し、ＤＰＦ過堆積ランプ３４が点灯しているか否かを判定する。ステップＳ４の処理は、再生開始スイッチ３５の操作が上記何れの要因によるかを判別するためのものである。ステップＳ４の判定がYes、即ちＤＰＦ１８の手動再生を目的としてスイッチ操作された場合には、ステップＳ６に移行してＤＰＦ１８の手動再生を実行し、完了後にステップＳ８でＤＰＦ過堆積ランプ３４を消灯させてルーチンを終了する。
手動再生の内容は通常と相違しないため詳述しないが、上記のように予備昇温制御を実行して前段酸化触媒を昇温した後、上昇制御と下降制御を交互に実行してＰＭの燃焼温度以上にＤＰＦ１８を維持する。これによりＰＭが強制的に焼却除去されてＤＰＦ１８が再生される。
【００３３】
一方、ステップＳ４の判定がＮo、即ちＮＯx浄化システムの修理後の機能確認を目的として再生開始スイッチ３５が操作された場合には、ステップＳ１０で機能確認を開始したことをメカニックに認識させるべく、ＳＣＲ故障ランプ３３を点滅状態から点灯状態に切り換える。ステップＳ１２では手動再生を開始し、続くステップＳ１４でＳＣＲ触媒２０の温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達したか否かを判定する。手動再生のポスト噴射による前段酸化触媒１７上での酸化反応及びＤＰＦ１８上でのＰＭ燃焼により、手動再生の継続中はＤＰＦ１８のみならず下流側に位置するＳＣＲ触媒２０も昇温され、その触媒温度Ｔcatは次第に上昇する。
ここで、昇温終了温度Ｔ0は、ＳＣＲ触媒２０の活性下限温度Ｔloよりも若干高温側の値に設定されている。手動再生を終了したときのＳＣＲ触媒２０の温度低下は、排気浄化装置が有するヒートマスに起因して緩慢なものとなる。この点を鑑みて具体的な昇温終了温度Ｔ0としては、ＮＯx浄化システムの機能を確認する判定時間ＴA（例えば５〜１０min程度）が経過するまで触媒温度Ｔcatが活性下限温度Ｔloを下回らないような値に設定されている。
【００３４】
手動再生はＤＰＦ１８側の昇温状況（例えばＤＰＦ温度など）に基づき上記のように予備昇温制御から上昇制御及び下降制御へと進行するため、手動再生の進行状況とＳＣＲ触媒２０の温度Ｔcatとの間に明確な相関性はない。このため、触媒温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達するタイミングは予備昇温制御中であるか、或いは上昇制御及び下降制御に移行した後になるかは場合によって異なるが、何れにしても触媒温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達するまで手動再生が継続される。
本実施形態では、以上のステップＳ６，１２〜１６の処理を実行するときのＥＣＵ３１が手動再生手段として機能する。
ＥＣＵ３１はステップＳ１４の判定がＮoの間は手動再生を継続し、判定がＹesになるとステップＳ１６で手動再生を中止し、続くステップＳ１８〜２２でＮＯx浄化システムの機能確認を実施する。具体的には、ステップＳ１８でエンジン１の運転状態、ＥＧＲシステム及び尿素噴射システムの作動状態など、ＮＯx浄化システム全体を所定の作動状態とした上で、ステップＳ２０で判定時間ＴAが経過したか否かを判定し、続くステップＳ２２でＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルになったか否かを判定する。
【００３５】
判定時間ＴAが経過する以前にＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルになればＯＫ判定を下し、ステップＳ２４でＳＣＲ故障ランプ３３を消灯させて修理完了を報知した後にルーチンを終了する。また、ＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルになることなく判定時間ＴAが経過したときにはＮＧ判定を下し、ステップＳ２６でＳＣＲ故障ランプ３３を再び点滅させて修理が完了していないことを報知した後にルーチンを終了する。
従って、ＮＯx浄化システムの修理が完了してない場合には、ＳＣＲ故障ランプ３３の再点滅に基づきメカニックがその事態を認識し、再度別の箇所を修理した上で再生開始スイッチ３５を操作する。これに呼応してＥＣＵ３１が上記と同じくステップＳ２以降の処理を実行して、再度浄化システムの機能確認が行われる。
本実施形態では、以上のステップＳ２，４，１８〜２６の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能確認手段として機能する。
【００３６】
以上のＥＣＵ３１により実行されるＮＯx浄化システムの修理後の機能確認の手順を図３のタイムチャートに従って説明する。
メカニックによるＮＯx浄化システムの修理中にはＳＣＲ故障ランプ３３が点滅し続け、修理完了により再生開始スイッチ３５が操作されるとＳＣＲ故障ランプ３３が点灯状態に切り換えられると共に、ＤＰＦ１８の手動再生が開始される。なお、このときのエンジン回転速度ＮeはＤＰＦ１８の昇温を目的とした最適値に調整される。手動再生の継続によりＤＰＦ１８の下流側のＳＣＲ触媒２０は次第に昇温され、触媒温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達した時点で手動再生が中止され、ＮＯx浄化システムの機能確認に移行する。排気浄化装置のヒートマス効果により触媒温度Ｔcatは緩慢に低下し、判定時間ＴAが経過するまではＳＣＲ触媒２０が活性下限温度Ｔlo以上に保持されてＮＯxセンサ３６の検出値に基づく機能確認が可能となる。
【００３７】
そして、図中に実線で示すように、判定時間ＴAの経過以前にＮＯxセンサ３６の検出値に基づきＯＫ判定が下されると、ＳＣＲ故障ランプ３３が消灯されて修理完了となる。また、図中に破線で示すように、ＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルにならずに判定時間ＴAが経過してＮＧ判定が下されると、ＳＣＲ故障ランプ３３は再び点滅される。メカニックによる再修理後に再生開始スイッチ３５が操作されると、手動再生が開始されて一旦低下した触媒温度Ｔcatが再び上昇して昇温終了温度Ｔ0に到達し、ＮＯx浄化システムの機能確認が行われる。このような修理、手動再生、機能確認が繰り返され、最終的には適切な修理により機能確認でＯＫ判定が下されて修理完了となる。
以上のように本実施形態のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、故障診断に基づくＮＯx浄化システムの修理後に再生開始スイッチ３５が操作されたとき、ＤＰＦ過堆積ランプ３４が消灯してＤＰＦ１８の過堆積防止のために手動再生を要しないときであっても手動再生を実行し、手動再生によるＤＰＦ１８の昇温に伴って下流側のＳＣＲ触媒２０が昇温終了温度Ｔ0まで昇温されたときに、ＮＯxセンサ３６の検出値に基づきＮＯx浄化システムの機能回復を判定している。
【００３８】
そして、このようにＤＰＦ１８の手動再生を利用してＳＣＲ触媒２０を昇温することから、昇温のための車両走行による手間や時間の消費を防止して、簡単且つ短時間でＮＯx浄化システムの機能確認を実施することができる。また、車両走行による触媒昇温に比較して手動再生による触媒昇温では触媒温度Ｔcatの変動が少ないため、機能回復したか否かを高い精度で判定することができる。
しかも、装備を追加することなく既存のＤＰＦ再生開始スイッチ３５を利用してＮＯx浄化システムの修理後の機能確認を指示しているため、コストアップの弊害を未然に防止することができる。
一方、ＳＣＲ触媒２０の温度Ｔcatが活性下限温度Ｔloよりも若干高温側の昇温終了温度Ｔ0に達した時点で手動再生を終了するため、手動再生の実行時間を必要最小限に留めることができ、もって消費燃料を節減して燃費悪化の弊害を未然に防止することができる。また、このように手動再生の終了後にＮＯx浄化システムの機能確認を開始しているため、結果として機能確認は緩慢に低下する触媒温度Ｔcatの下で実施される。例えば手動再生の予備昇温制御では触媒温度Ｔcatが上昇し、上昇制御及び下降制御では触媒温度Ｔcatが上昇・下降を繰り返すが、これらの状況よりも手動再生の終了後は触媒温度Ｔcatがより安定するため、機能確認の判定精度を一層向上することができる。
【００３９】
ところで、故障原因の修理が不適切で機能確認の結果、上記ステップＳ２０，２２でＮＧ判定が下されたとき、メカニックは自己の判断で再び故障原因を究明した上で、その故障箇所の部品交換などの修理を実施する。例えば目視で故障の有無を判断できない場合は、上記したＮＯx浄化システムの各構成の作動状態を変更した上で、当該構成が故障要因であるか否かをＮＯxセンサ３６の検出値の変化に基づき判断する。
このときのＮＯx浄化システムの作動状態の変更は、例えばＮＯx排出量を低減する方向に実施される。例えばＳＣＲ触媒２０の破損や劣化に対しては、下流側ケーシング１９内のＳＣＲ触媒２０を交換する（結果として修理にもなる）。尿素噴射システムの故障（噴射ノズル２３の目詰まりなど）に対しては、尿素噴射量を例えば通常値の１．５倍に増加補正する。
ＥＧＲシステムの故障（ＥＧＲ通路１２の目詰まりなど）に対しては、ＥＧＲ弁１３の開度を１００％に制御、或いは手動にてＥＧＲ弁１３を全開状態とする。エンジン１の燃料噴射制御の故障（燃料噴射弁２の目詰まりなど）に対しては、燃料噴射量を例えば通常値の１．５倍に増加補正する。これらの状態でＮＯx浄化システムを作動させ、ＮＯxセンサ３６により検出されるＮＯx量が正常レベルまで低下したときには作動状態を変更した構成が故障原因であると判断し、逆にＮＯx量が正常レベルまで低下しないときには当該構成が故障原因ではない（他の構成が故障原因）と判断する。
【００４０】
また、故障原因を究明するための検査手法はこれに限ることはなく、例えばＮＯx浄化システムの各構成を順次作動停止させてもよい。即ち、ＳＣＲ触媒２０の破損や劣化に対しては、下流側ケーシング１９内のＳＣＲ触媒２０を抜き取る。尿素噴射システムの故障に対しては、尿素噴射量を０に設定する。ＥＧＲシステムの故障に対しては、ＥＧＲ弁１３の開度を０％に制御、或いは手動にてＥＧＲ弁１３を全閉状態とする。エンジン１の燃料噴射制御の故障に対しては、各気筒に対する燃料噴射量を０に設定する。
これらの状態でＮＯx浄化システムを作動させて、ＮＯxセンサ３６により検出されるＮＯx量を判定する。作動停止させた構成が故障していなければ、当該構成へのＮＯx浄化の貢献度に対応する所定値だけＮＯxセンサ３６による検出されるＮＯx量は増加する。これに対して作動停止させた構成が既に故障していれば、作動停止後のＮＯx量の増加は上記所定値よりも小さくなる（完全故障では増加０）ため、ＮＯx量に基づき各構成が故障原因であるか否かを判断できる。
【００４１】
以上のような手法により故障原因がＮＯx浄化システムの何れの構成にあるかを大まかに特定した後、当該構成内の具体的な故障箇所を見つけ出して修理を実施する。
しかし、この種の故障原因の究明に習熟しないメカニックの場合、故障原因として考慮すべき構成が漏れたり、必要のない構成を検査したりして、故障原因を究明できない或いは究明できたとしても余分な手間と時間を要する場合がある。そこで、このような故障原因を究明するための一連の処理プログラムをＥＣＵ３１に記憶しておき、最初の修理が不適切な場合には、プログラムに従ってＮＯx浄化システムの各構成を自動的に順次検査して故障原因を特定することが考えられる。以下、このような修理後の機能確認の機能に加えて、当初の修理が不適切なときの故障原因の特定処理をＥＣＵ３１が実行する例を第２実施形態として説明する。
【００４２】
ここで、上記検査手法の説明から明らかなように、検査には、尿素噴射量の増加補正のようにＥＣＵ３１の制御だけで対応可能なものだけでなく、ＳＣＲ触媒２０の交換のようにメカニックによる手作業の準備を要するものがある。このようなメカニックによる準備作業は車両を停車させて実施する必要があることから、車両の走行によりＳＣＲ触媒２０を昇温する従来の確認作業では到底実現できず、車両停車状態で手動再生により触媒昇温する本発明でこそ実現可能となるものである。
【００４３】
［第２実施形態］
以下に第２実施形態を説明するが、本実施形態の全体的な構成は図１に示す第１実施形態と同一であり、主な相違点はＥＣＵ３１の処理にある。そこで、共通する箇所の説明は省略し、相違点を重点的に説明する。
図１に破線で示すように、ＥＣＵ３１にはＭＵＴ（マルチユーステスタであり、本発明の診断ツール及び機能確認指示手段）４１を接続可能であり、周知のようにＭＵＴ４１はＥＣＵ３１の自己診断機能による故障診断結果を読み出す場合などに用いられている。本実施形態では、このＭＵＴ４１を利用して修理後のＮＯx浄化システムの機能回復の判定や故障原因の究明を行っており、ＭＵＴ４１の入力部への入力操作に応じてＥＣＵ３１が作動して後述する機能確認モードや故障究明モードが実行される一方、各モードでのメカニックに対する指令や指示などがＭＵＴ４１の表示部に表示される。
【００４４】
ＥＣＵ３１は図４に示すＳＣＲ昇温・機能確認ルーチンをエンジン１の運転中に所定の制御インターバルで実行する。まず、ＥＣＵ３１はステップＳ３２でＭＵＴ４１から機能確認モードの開始指令が入力されたか否かを判定する。ＳＣＲ故障ランプ３３の点滅に基づきＮＯx浄化システムの修理を完了すると、メカニックは車両のＥＣＵ３１にＭＵＴ４１を接続してＮＯx浄化システムの機能回復を確認すべく機能確認モードの開始を入力する。当該入力に基づきＭＵＴ４１からＥＣＵ３１に機能確認モードの開始指令が出力され、これに呼応してＥＣＵ３１はステップＳ３２でＹesの判定を下してステップＳ３４に移行し、ＭＵＴ４１の表示部に機能確認モードの実行中であることを表示する。
全体的な機能確認の手順は、上記第１実施形態のステップＳ１２〜２２の処理と同様である。即ち、ステップＳ３６で手動再生を開始し、ステップＳ３８で触媒温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達するとステップＳ４０で手動再生を中止する。本実施形態では、以上のステップＳ３６〜４０の処理を実行するときのＥＣＵ３１が手動再生手段として機能する。さらにステップＳ４２でＮＯx浄化システム全体を所定の作動状態とし、ステップＳ４４で判定時間ＴAが経過したか否かを判定し、続くステップＳ４６でＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルになったか否かを判定する。
【００４５】
ステップＳ４６でＹesの判定を下すとステップＳ４８に移行してＭＵＴ４１の表示部にＯＫを表示し、ステップＳ５０で機能確認モードの表示を中止した後にルーチンを終了する。またステップＳ４４でＹesの判定を下すとステップＳ５２に移行してＭＵＴ４１の表示部にＮＧを表示し、続くステップＳ５４で故障究明モードを実行した後にルーチンを終了する。本実施形態では、以上のステップＳ４２〜５４の処理を実行するときのＥＣＵ３１が機能確認手段として機能する。
図５は故障究明モードにおいてＥＣＵ３１が実行する故障究明ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＵ３１は当該ルーチンに従って上記ステップＳ５４の処理を実行する。まず、ステップＳ６２でＭＵＴ４１の表示部に故障究明モードの実行中であることを表示し、ステップＳ６４以降の処理によりＮＯx浄化システムの各構成が故障原因であるか否かを順次検査していく。
【００４６】
ステップＳ６４ではＭＵＴ４１の表示部に検査対象及び検査内容を表示すると共に、必要に応じて検査の準備指示を表示する。検査対象とは、ＥＣＵ３１の今回の制御周期で検査するＮＯx浄化システムの構成であり、検査内容とは、当該構成に対して上記した種々の手法により実施する具体的な作動状態の変更（作動停止も含む）である。検査には、尿素噴射量の増加補正のようにＥＣＵ３１の制御だけで対応可能なものと、ＳＣＲ触媒２０の交換のようにメカニックによる準備を要するものとがあり、後者の場合に、メカニックが行うべき準備作業が検査の準備指示としてＭＵＴ４１に表示される。
具体的には、例えば尿素噴射システムを検査する場合には、検査対象として尿素噴射システムが、検査内容として尿素噴射量の１．５倍増加補正が表示される。また、ＳＣＲ触媒２０を検査する場合には、検査対象としてＳＣＲ触媒２０が、検査内容としてＳＣＲ触媒２０の交換が表示され、加えて検査の準備指示としてＳＣＲ触媒２０を新品に交換する旨の指示が表示される。
【００４７】
続くステップＳ６６では今回の検査がメカニックによる準備を要するものであるか否かを判定し、判定がＮoのときにはステップＳ７０に移行する。また、ステップＳ６６の判定がＹesのときには、ステップＳ６８に移行してＭＵＴ４１から準備完了が入力されるまで待機する。メカニックはＭＵＴ４１に表示された準備指示に従って検査準備を実施した上で準備完了をＭＵＴ４１に入力し、その入力に応じてステップＳ６８の判定がＹesになるとＥＣＵ３１はステップＳ７０に移行する。
ステップＳ７０以降では手動再生によりＳＣＲ触媒２０を昇温した上で検査を実施して、検査対象としたＮＯx浄化システムの構成が故障原因であるか否かを判定する。これらの基本的な処理内容は上記ステップＳ４０〜４６と同様であるが、機能確認と故障究明との目的の相違に起因して若干相違している。
【００４８】
即ち、ステップＳ７０で手動再生を開始し、ステップＳ７２で触媒温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達するとステップＳ７４で手動再生を中止する。ステップＳ７６ではＮＯx浄化システム全体を所定の作動状態とするが、ＮＯx浄化システムの各構成の内、ステップＳ６４で表示した検査対象の構成については検査内容に基づく制御を実行する。
例えば、検査手法として検査対象の構成の作動状態をＮＯx低減方向に変更する手法を採ったときには、尿素噴射システムの検査では尿素噴射量を１．５倍に増加補正し、ＳＣＲ触媒２０の検査では既にＳＣＲ触媒２０が交換されているため制御上の変更はない。また、検査手法として検査対象の構成を作動停止させる手法を採ったときには、尿素噴射システムの検査では尿素噴射量を０に設定し、ＳＣＲ触媒２０の検査では既にＳＣＲ触媒２０が抜き取られているため制御上の変更はない。
【００４９】
その後、ステップＳ７８で判定時間ＴAが経過したか否かを判定し、続くステップＳ８０でＮＯxセンサ３６の検出値を判定する。ステップＳ８０の処理内容についても、検査手法に応じて相違する。検査手法として検査対象の構成の作動状態をＮＯx低減方向に変更する手法を採ったときには、ステップＳ８０でＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルになったか否かを判定する。ステップＳ８０の判定がＹesであれば作動状態を変更した構成が故障原因であり、判定がＮoであれば当該構成が故障原因ではないと判断できる。
また、検査手法として検査対象の構成を作動停止させる手法を採ったときには、ステップＳ８０で作動停止前後のＮＯx増加量（例えば、現在のＮＯx量から機能確認モードのステップＳ５２でＮＧ判定を下す直前のＮＯx量を減算した値）が所定の判定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ８０の判定がＹesであれば作動状態を変更した構成が故障原因であり、判定がＮoであれば当該構成が故障原因ではないと判断できる。
【００５０】
何れの検査手法を採った場合でも、ステップＳ８０の判定がＮoのままステップＳ７８で判定時間ＴAが経過すると、今回の検査対象の構成が故障原因でないとして、ステップＳ８２でＭＵＴ４１の表示部にＮＧを表示した後にステップＳ６４に戻る。ステップＳ６４では、次のＮＯx浄化システムの構成を検査対象として、上記と同じくステップＳ６４〜８０までの処理を実行する。
ここで、ＮＯx浄化システムの各構成の検査順序は、検査回数や労力を可能な限り低減させる観点から予め定められている。例えば、各構成の検査順序は故障の発生率が高い構成から順に、或いは検査のための準備が不要または容易な構成から順に検査対象として選択される。
【００５１】
そして、故障原因となっている構成を検査対象として選択した制御周期では、上記ステップＳ７８で判定時間ＴAが経過する以前にステップＳ８０でＹesの判定が下される。このときのＥＣＵ３１はステップＳ８０からステップＳ８４に移行してＭＵＴ４１の表示部にＯＫを表示し、続くステップＳ８６で故障究明モードの表示を中止する。このステップＳ８４のＯＫ表示は、修理完了を意味するステップＳ４８とは異なり、故障原因の構成を特定できたことを意味するものである。
続くステップＳ８８では特定した故障原因の構成に対する修理指示をＭＵＴ４１に表示し、その後にルーチンを終了する。具体的には、故障原因として尿素噴射システムが特定されたときには、当該システム内の故障発生の可能性がある箇所の一覧を表示し、作動状態を停止させる手法で故障原因としてＳＣＲ触媒２０が特定されたときには、抜き取っているＳＣＲ触媒２０に代えて新品のＳＣＲ触媒２０を装着する修理指示を表示する。また、作動状態をＮＯx低減方向に変更する手法で故障原因としてＳＣＲ触媒２０が特定されたときには、既にＳＣＲ触媒２０は交換されているため表示はしない。
【００５２】
このような修理指示を参考にしてメカニックは修理を実施し、修理完了後にＭＵＴ４１に機能確認モードの開始を入力する。従って、ＥＣＵ３１により再び機能確認モードが開始されて、ＮＯx浄化システムの機能（より具体的には故障究明モードにより故障原因として特定され修理された構成の機能）が回復しているか否かが判定される。なお、上記のようにＳＣＲ触媒２０の交換により故障究明モードでＯＫ判定したときには、実質的には機能確認も既に完了していることになるため、その後の機能確認モードの実行を省略してもよい。
以降は上記と同様の手順が繰り返され、機能確認モードの結果がＯＫであれば修理完了し、ＮＧであれば故障究明モードにより新たな構成を故障原因として特定した上で、メカニックによる修理完了後に機能確認モードにより機能確認が行われる。
【００５３】
以上のＮＯx浄化システムの修理後にＥＣＵ３１により実行される機能確認モード及び故障究明モードの手順を図６のタイムチャートに従って説明する。
メカニックによるＮＯx浄化システムの修理が完了してＭＵＴ４１に機能確認モードの開始指令が入力されると、機能確認モードが開始される。まず、ＤＰＦ１８の手動再生によりＳＣＲ触媒２０が昇温され、触媒温度Ｔcatが昇温終了温度Ｔ0に達すると手動再生が中止され、その後にＮＯx排出量に基づき機能回復したか否かが判定される。判定時間ＴAの経過以前にＮＯxセンサ３６の検出値に基づきＯＫ判定が下されると、ＭＵＴ４１にＯＫが表示されて修理完了となり、破線で示すように触媒温度Ｔcatは次第に低下する。また、ＮＯxセンサ３６の検出値が正常レベルにならずに判定時間ＴAが経過してＮＧ判定が下されると、ＭＵＴ４１にはＮＧ表示がなされた後に故障究明モードが表示される。
【００５４】
これにより機能確認モードから故障究明モードに移行し、ＭＵＴ４１に最初の検査対象及び検査内容が表示されると共に、必要に応じて検査の準備指示が表示される。図６では故障究明モードへの移行当初に検査準備を要する構成が検査対象として選択された場合を示し、準備指示に従ってメカニックにより検査準備が実施される。検査の準備完了がＭＵＴ４１に入力されると手動再生が開始され、実線で示すように一旦低下した触媒温度Ｔcatが再び上昇して昇温終了温度Ｔ0に到達し、ＥＣＵ３１により検査対象の構成の作動状態が変更された上でＮＯx排出量に基づき当該構成が故障原因であるか否かが判定される。
図６では、検査対象の構成が故障原因ではないとしてＮＧ判定され、次の検査対象として準備を要しないＮＯx浄化システムの構成が選択された場合を示している。このときにはＭＵＴ４１に検査対象及び検査内容が表示されるのと同時に直ちに手動再生が開始され、ＳＣＲ触媒２０の昇温後に検査対象の構成の作動状態が変更されて、ＮＯx排出量に基づく判定が行われる。
【００５５】
このときにもＮＧ判定が下され、次の検査対象としては準備を要するＮＯx浄化システムの構成が選択され、ＭＵＴ４１には検査対象及び検査内容と共に準備指示が表示される。準備指示に従ってメカニックにより検査準備が実施されて準備完了が入力されると手動再生が開始され、ＳＣＲ触媒２０の昇温後に検査対象の構成の作動状態が変更されてＮＯx排出量に基づく判定が行われる。図６はこのときにＯＫ判定（故障原因の特定）が下された場合を示し、特定した故障原因の構成に対する修理指示をＭＵＴ４１に表示して故障究明モードが終了される。
修理指示を参考にした修理がメカニックにより完了すると、再びＭＵＴ４１への入力に基づき機能確認モードが開始され、手動再生によるＳＣＲ触媒２０の昇温後にＮＯx排出量に基づきＮＯx浄化システムの機能回復が判定される。図６ではＯＫ判定（修理完了）が下された場合を示し、ＭＵＴ４１にＯＫ表示がなされて修理完了となる。
【００５６】
このようにＮＯx浄化システムの修理後に機能確認モードでＮＧ判定が下されたときには、故障究明モードにより故障原因になったＮＯx浄化システムの構成が特定され、当該構成に対する修理指示を参考にした修理後に、再び機能確認モードが実行されて機能回復が判定される。機能回復せずにＮＧ判定が下される度に故障究明モードにより新たな故障原因が特定されることから、複数の構成が故障原因になっている場合であっても個別に適切な修理が行われ、最終的には機能確認モードでＯＫ判定が下されて修理完了となる。
以上のように本実施形態のＮＯx浄化システムの診断装置によれば、機能確認モード及び故障究明モードでのＳＣＲ触媒２０の昇温にＤＰＦ１８の手動再生を利用した。このため、第１実施形態と同じく昇温のための車両走行による手間や時間の消費を防止して、簡単且つ短時間でＮＯx浄化システムの機能確認を実施できる。また、触媒温度Ｔcatの変動が少ない手動再生の条件下で機能確認モード及び故障究明モードを実行するため、ＮＯx浄化システムが機能回復したか否かの判定、及び故障原因の構成の特定を高い精度で実施することができる。
【００５７】
そして、本実施形態では、機能確認モードでＮＯx浄化システムの機能が回復していないと判定したときに、故障究明モードによりＮＯx浄化システムの各構成の作動状態を変更して順次検査すると共に、必要に応じてメカニックに対する準備指示をＭＵＴ４１に表示し、これにより故障原因になっているＮＯx浄化システムの構成を特定して、当該構成の修理指示をＭＵＴ４１に表示するようにした。
このように修理後にＮＯx浄化システムの機能が回復していないとき、故障究明モードにより各構成を自動的に順次検査することから、習熟しないメカニックでも容易に故障原因を特定することができる。しかも、作動状態の変更にメカニックによる準備を要するときにはＭＵＴ４１に準備指示を表示するため、不適切な準備によるメカニックの無駄な労力を軽減することができる。
【００５８】
結果として、ＮＯx浄化システムの修理後に機能回復していないときであっても簡単且つ短時間で故障原因を特定でき、もって故障原因の特定を含めたＮＯx浄化システムの修理全体に要する手間や時間を大幅に削減することができる。
しかも、故障診断のために従来から用いられているＭＵＴ４１を入力装置や表示装置として利用しているため、装備の追加によるコストアップの弊害を未然に防止することができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態ではエンジン１の排気上流側から前段酸化触媒１７、ＤＰＦ１８、噴射ノズル２３、ＳＣＲ触媒２０、後段酸化触媒２１を配設して排気浄化装置を構成したが、これに限るものではない。例えば前段酸化触媒１７及び後段酸化触媒２１を省略して、ＤＰＦ１８に酸化機能を付与してもよく、この場合でも上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。無論、エンジン１の形式やＮＯx浄化システムの全体構成などに関しても上記実施形態に限ることはなく、任意に変更可能である。
【００５９】
また、上記第２実施形態では、ＥＣＵ３１側に機能確認モード及び故障究明モードを実行するためのプログラムを記憶したが、これらのプログラムをＭＵＴ４１側に記憶させ、ＮＯx浄化システムの修理後にＭＵＴ４１の接続と共にＥＣＵ３１側にプログラムを読み込ませて実行させるようにしてもよい。
また、上記第２実施形態では、当初の修理後に機能確認モードによりＮＯx浄化システムの機能確認を実施し、機能が回復していないと判定したときに故障究明モードを開始したが、処理手順はこれに限ることはない。
例えば当初の修理前に故障究明モードを実行するようにしてもよい。具体的には、ＳＣＲ故障ランプ３３の点滅に基づきＮＯx浄化システムの故障を認識した時点で、ＭＵＴ４１からの指令に基づき図５のルーチンに従って故障究明モードを開始して故障原因となっているＮＯx浄化システムの構成を特定し、ＭＵＴ４１に表示した修理指示に基づき当初の修理を実施した後に、図４のルーチンに従って機能確認モードを開始するようにしてもよい。この場合には故障究明モードにより特定した故障原因の構成を当初より修理できるため、より一層ＮＯx浄化システムの修理に要する手間や時間を削減することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  エンジン
１８  ＤＰＦ（フィルタ）
２０  ＳＣＲ触媒（アンモニア選択還元型ＮＯx触媒）
２３  噴射ノズル（還元剤供給手段）
３１  ＥＣＵ（故障診断手段、手動再生手段、機能確認手段）
３４  ＤＰＦ過堆積ランプ（過堆積報知手段）
３５  再生開始スイッチ（機能確認指示手段）
３６  ＮＯxセンサ（ＮＯx検出手段）
４１  ＭＵＴ（診断ツール、機能確認指示手段）
【図１】
0005574120.tif 000002
【図２】
0005574120.tif 000003
【図３】
0005574120.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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