СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ УСТРОЙСТВА ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
SYSTEM FOR DETERMINING FAILURES OF EXHAUST GAS CLEANING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство очистки выхлопных газов, имеющее катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx (в дальнейшем в этом документе называемый просто "NOx-катализатором"), который удаляет NOx, содержащийся в выхлопном газе, выпускаемом из двигателя внутреннего сгорания, посредством использования аммиака в качестве восстанавливающего агента. В устройстве очистки выхлопных газов, предусмотрен подающий клапан и т.п., который служит для того, чтобы подавать аммиак или исходный реагент аммиака в выхлопной газ, в местоположении выше NOx-катализатора, так что адсорбированное количество аммиака в NOx-катализаторе может находиться в состоянии, достаточном для удаления NOx.
Здесь, в технологии, раскрытой в первом патентном документе, в случаях, если фактическая скорость удаления NOx, вычисленная на основе определенных значений из датчиков NOx, которые располагаются выше по потоку и ниже по потоку относительно NOx-катализатора, соответственно, не достигает целевой скорости удаления NOx, коррелированной с температурой NOx-катализатора, осуществляется регулирование для того, чтобы увеличивать добавленное количество мочевинной воды в качестве исходного реагента аммиака. В этом случае, если скорость удаления NOx после повышающего регулирования не увеличивается относительно скорости удаления NOx до повышающего регулирования, определяется то, что в NOx-катализаторе возникает проскок аммиака, а затем, в других предварительно заданных состояниях, определяется то, что устройство очистки выхлопных газов является неисправным.
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Патентный документ 1: Выложенная публикация заявки на патент Японии №2003-293743;
Патентный документ 2: Выложенная публикация заявки на патент Японии №2008-190529;
Патентный документ 3: Выложенная публикация заявки на патент Японии №2010-95221;
Патентный документ 4: Выложенная публикация заявки на патент Японии №2011-220142.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
В устройстве очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, в котором используется NOx-катализатор (катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx), NOx в выхлопном газе удаляется посредством аммиака в качестве восстанавливающего агента, подаваемого в него. Здесь, настоящий заявитель выявил, что даже в случаях, если компоненты устройства очистки выхлопных газов не находятся в состоянии с возможностью демонстрировать требуемую функцию, т.е. достигают неисправного состояния, определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов может не выполняться адекватно вследствие характеристики адсорбции аммиака в NOx-катализаторе.
Например, в устройстве очистки выхлопных газов, для того чтобы подавать аммиак в качестве восстанавливающего агента в NOx-катализатор, источник подачи аммиака располагается выше по потоку относительно NOx-катализатора. Тем не менее, в случаях, если подача аммиака из источника подачи аммиака не выполняется адекватно, т.е. в случаях, если не подается требуемое количество аммиака относительно количества NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор, восстановление NOx посредством NOx-катализатора не выполняется в достаточной степени, и, следовательно, определяется то, что устройство очистки выхлопных газов находится в неисправном состоянии. В общем, датчик NOx располагается ниже по потоку относительно NOx-катализатора, и посредством выяснения скорости удаления NOx в NOx-катализаторе и т.п. на основе определенного значения датчика NOx, определяется присутствие или отсутствие неисправности устройства очистки выхлопных газов. Таким образом, настоящий заявитель выявил, что в случаях, если определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов выполняется на основе определенного значения датчика NOx, устройство очистки выхлопных газов может быть ошибочно определено как нормальное вследствие характеристики адсорбции аммиака в NOx-катализаторе, несмотря на тот факт, что фактически должен определяться отказ устройства очистки выхлопных газов, в частности, компонента, который подает аммиак в NOx-катализатор для восстановления NOx. Иными словами, в состоянии, в котором компонент для того, чтобы подавать аммиак, является неисправным, если определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов выполняется на основе определенного значения датчика NOx во время увеличения температуры переходного режима NOx-катализатора, имеется вероятность выполнения ошибочного определения того, что устройство очистки выхлопных газов не является неисправным (т.е. является нормальным).
Помимо этого, для того чтобы получать скорость удаления NOx посредством NOx-катализатора, в общем, датчик NOx располагается ниже по потоку относительно NOx-катализатора. Здесь, настоящий заявитель также выявил, что в случаях, если смонтированный датчик NOx имеет тип, который является чувствительным к воздействию аммиака, т.е. в случаях, если датчик NOx является таким, что он может определять аммиак в выхлопном газе в качестве NOx в дополнение к NOx в выхлопном газе, имеется вероятность того, что NOx-катализатор может быть ошибочно определен как нормальный вследствие флуктуации в количестве аммиака в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, несмотря на тот факт, что фактически должен определяться отказ NOx-катализатора. Иными словами, в состоянии, в котором характеристики NOx-катализатора ухудшены в некоторой степени, если используется датчик NOx типа, который является чувствительным к воздействию аммиака, и когда количество аммиака в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, временно уменьшается во время падения температуры NOx-катализатора, имеется вероятность выполнения ошибочного определения того, что характеристики NOx-катализатора, смонтированного в устройстве очистки выхлопных газов, не ухудшены (т.е. он является нормальным), вследствие влияния такого уменьшения количества аммиака, несмотря на тот факт, что характеристики NOx-катализатора ухудшены.
Если выполняются такие ошибочные нормальные определения, то не выдается предупреждение и т.п., которое фактически должно сообщаться для того, чтобы указывать пользователю восстанавливать неисправное устройство очистки выхлопных газов, и следовательно, устройство очистки выхлопных газов продолжает использоваться в неисправном состоянии, что не является предпочтительным с точки зрения очистки выхлопного газа.
Настоящее изобретение осуществлено с учетом проблем, упомянутых выше, и цель изобретения заключается в том, чтобы надлежащим образом не допускать возникновения ошибочных определений относительно определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, имеющего NOx-катализатор.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
В настоящем изобретении, для того чтобы разрешать вышеуказанные проблемы, настоящий заявитель учитывает равновесное состояние относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе, при условии, что устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания находится в предварительно заданном неисправном состоянии. Это обусловлено тем, что даже когда конкретный компонент устройства очистки выхлопных газов находится в неисправном состоянии, в случаях, если формируется равновесное состояние адсорбции аммиака, в котором отражается неисправное состояние, и в которых ситуация относительно устройства очистки выхлопных газов является переходной, к примеру, когда колеблется температура выхлопного газа, возникает разность между равновесным состоянием адсорбции аммиака, в котором отражается неисправное состояние, и фактическим состоянием адсорбции аммиака, и разность может влиять на определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов.
Соответственно, настоящее изобретение направлено на систему определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, которая включает в себя: катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx, который располагается в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания и использует аммиак в качестве восстанавливающего агента; модуль подачи восстанавливающего агента, который подает аммиак или исходный реагент аммиака в выхлопной газ, протекающий в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx, в местоположении выше катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx; и датчик NOx, который располагается ниже по потоку относительно катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx и определяет NOx в выхлопном газе, вытекающем из катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx. Помимо этого, эта система дополнительно включает в себя: модуль определения неисправностей, который выполняет определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов на основе определенного значения датчика NOx; модуль вычисления, который вычисляет разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, причем разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности представляет собой разность между равновесным адсорбированным количеством аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx в равновесном состоянии адсорбции аммиака при условии, что устройство очистки выхлопных газов находится в предварительно заданном неисправном состоянии, и фактическим адсорбированным количеством аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx; и модуль ограничения определения неисправностей, который ограничивает использование определенного значения датчика NOx при определении неисправностей посредством модуля определения неисправностей или запрещает непосредственно определение неисправностей посредством модуля определения неисправностей, когда разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, вычисляемая посредством модуля вычислений, превышает предварительно определенное значение. Согласно такой конфигурации, в случаях, если ошибочное определение может получаться вследствие состояния адсорбции аммиака в NOx-катализаторе, возникновение ошибочного определения может не допускаться посредством наложения определенного ограничения для определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов.
Более конкретно, система согласно настоящему изобретению может рассматриваться с точки зрения аспекта системы, которая выполняет определение неисправностей модуля подачи восстанавливающего агента, включенного в устройство очистки выхлопных газов. Иными словами, в вышеуказанной системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов модуль определения неисправностей может выполнять определение неисправностей модуля подачи восстанавливающего агента устройства очистки выхлопных газов на основе определенного значения датчика NOx; и модуль вычисления может вычислять разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, которая имеет такое допущение, что модуль подачи восстанавливающего агента устройства очистки выхлопных газов находится в предварительно заданном неисправном состоянии, и имеет состояние, в котором фактическое адсорбированное количество аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx становится больше равновесного адсорбированного количества аммиака.
В вышеуказанном устройстве очистки выхлопных газов включен NOx-катализатор, и NOx-катализатор адсорбирует аммиак в выхлопном газе и избирательно восстанавливает NOx посредством использования адсорбированного аммиака в качестве восстанавливающего агента. Здесь, следует отметить, что аммиак, потребляемый в этом NOx-катализаторе, представляет собой аммиак или его исходный реагент (например, мочевину и т.д.), который подается в выхлопной газ посредством модуля подачи восстанавливающего агента. Аммиак и т.п., который должен подаваться, может подаваться в выхлопной газ в состоянии водного раствора и может подаваться в выхлопной газ в состоянии газа. Таким образом, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, которое восстанавливает и удаляет NOx в выхлопном газе посредством использования аммиака в качестве восстанавливающего агента, определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов выполняется посредством модуля определения неисправностей на основе определенного значения датчика NOx, расположенного ниже NOx-катализатора. Иными словами, за счет обеспечения возможности модулю определения неисправностей использовать определенное значение датчика NOx в качестве количества NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, становится возможным определение неисправностей, например, на основе скорости удаления NOx. В общем, когда скорость удаления NOx в NOx-катализаторе становится меньше значения критерия, можно определять то, что устройство очистки выхлопных газов является неисправным.
Здесь, в NOx-катализаторе, количество аммиака, адсорбирующегося в носитель катализатора, и количество аммиака, десорбирующегося из носителя катализатора, может изменяться последовательно согласно среде, в которой размещается NOx-катализатор (температуре катализатора и т.д.). Тем не менее, когда среда, в которой размещается NOx-катализатор, является стабильной, достигается состояние, в котором количество аммиака, адсорбирующегося в носитель катализатора, и количество аммиака, десорбирующегося из носителя катализатора, поддерживают баланс между собой, т.е. равновесное состояние. В настоящей заявке, адсорбированное количество аммиака в NOx-катализаторе, в котором достигнуто равновесное состояние относительно адсорбции аммиака, упоминается в качестве равновесного адсорбированного количества аммиака. Относительно этого равновесного адсорбированного количества аммиака, демонстрируется характеристика (в дальнейшем в этом документе также называемая "характеристикой адсорбции"), при которой в случаях, если устройство очистки выхлопных газов является нормальным, т.е. в случаях, если NOx-катализатор и модуль подачи восстанавливающего агента являются нормальными, равновесное адсорбированное количество аммиака уменьшается по мере того, как становится более высокой температура катализатора.
В качестве одной формы неисправного состояния устройства очистки выхлопных газов, может иллюстрироваться один случай, когда модуль подачи восстанавливающего агента является неисправным таким образом, что он переходит в состояние, в котором он не может подавать количество восстанавливающего агента, который должен фактически подаваться. В таком случае, не может подаваться достаточное количество аммиака в качестве восстанавливающего агента в NOx-катализатор, и, следовательно, падает скорость удаления NOx NOx-катализатора. Затем в случаях, если модуль подачи восстанавливающего агента в силу этого является неисправным, может подтверждаться вышеуказанная характеристика адсорбции, индивидуальная для неисправности модуля подачи восстанавливающего агента, хотя скорость удаления NOx NOx-катализатора является низкой, т.е. количество аммиака, которое может быть адсорбировано в носитель катализатора в NOx-катализаторе, становится меньше.
С учетом вышеуказанного, было выявлено, что в то время, когда определение неисправностей относительно NOx-катализатора выполняется посредством модуля определения неисправностей посредством использования определенного значения датчика NOx, имеется вероятность того, что устройство очистки выхлопных газов определяется как нормальное (не неисправное), хотя модуль подачи восстанавливающего агента является неисправным. Как упомянуто выше, даже в состоянии, в котором модуль подачи восстанавливающего агента является неисправным, аммиак, хотя и в небольшом количестве, может быть адсорбирован в NOx-катализатор, так что его адсорбция может достигать равновесного состояния. Тем не менее, в случаях, если работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется в переходном состоянии, может нарушаться равновесное состояние относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе. Например, согласно вышеуказанной характеристике адсорбции в NOx-катализаторе, когда температура NOx-катализатора быстро повышается, десорбция аммиака в NOx-катализаторе не может удовлетворять быстрому росту температуры, в силу этого приводя к состоянию, в котором фактическое адсорбированное количество аммиака становится больше равновесного адсорбированного количества аммиака, соответствующего температуре NOx-катализатора. В этом случае, когда NOx-катализатор находится в состоянии, в котором его характеристики не ухудшены, фактический NOx-катализатор размещается в среде, в которой может использоваться относительно большое количество аммиака, так что повышается скорость удаления NOx в NOx-катализаторе, хотя и временно. Затем как результат, даже в случаях, если модуль подачи восстанавливающего агента находится в неисправном состоянии, и устройство очистки выхлопных газов находится в состоянии, в котором оно должно определяться как неисправное, вследствие этого временного повышения скорости удаления NOx имеется вероятность того, что может ошибочно выполняться определение того, что устройство очистки выхлопных газов является нормальным (не является неисправным).
Соответственно, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению, модуль вычисления вычисляет разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, которая представляет собой разность между равновесным адсорбированным количеством аммиака при условии, что модуль подачи восстанавливающего агента находится в неисправном состоянии, и фактическим адсорбированным количеством аммиака в NOx-катализаторе. Разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности рассматривается в качестве фактора для того, чтобы извлекать вышеуказанное временное повышение скорости удаления NOx. Затем в случаях, если вычисленная разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности превышает предварительно определенное значение, определенное ограничение налагается на определение неисправностей модуля определения неисправностей посредством модуля ограничения определения неисправностей, поскольку имеется вероятность того, что может возникать вышеуказанное ошибочное определение.
Здесь, поскольку модуль определения неисправностей выполняет определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов посредством непосредственного определения количества NOx в выхлопном газе с использованием определенного значения датчика NOx, можно считать, что вышеуказанное ошибочное определение может возникать вследствие возникновения разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности. Соответственно, относительно ограничения посредством модуля ограничения определения неисправностей, ограничение должно налагаться, по меньшей мере, на использование датчика NOx для непосредственного определения количества NOx, который представляет собой одну причину ошибочного определения. По этой причине, в качестве примера, использование определенного значения датчика NOx может ограничиваться при определении неисправностей посредством модуля определения неисправностей. В этом случае, определение неисправностей устройства очистки выхлопных газов может выполняться с учетом скорости удаления NOx, которая вычисляется посредством определения, оценки и т.п. количества NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, посредством альтернативного средства, отличного от датчика NOx. Помимо этого, в случаях, если определение NOx посредством альтернативного средства не выполняется и т.п., модуль ограничения определения неисправностей может запрещать непосредственно определение неисправностей посредством модуля определения неисправностей. Вследствие этого, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению, появляется возможность не допускать вышеуказанного ошибочного определения вследствие разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности.
Считается, что вышеуказанное ошибочное определение вследствие разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности имеет тенденцию возникать в состоянии, в котором определение неисправного состояния переключается на определение нормальности вследствие временного повышения скорости удаления NOx NOx-катализатора. Соответственно, в вышеуказанной системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, модуль определения неисправностей может выполнять определение неисправностей на основе скорости удаления NOx катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx, вычисленной из определенного значения датчика NOx и количества NOx в выхлопном газе, протекающем в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx; и предварительно заданное неисправное состояние может представлять собой неисправное состояние, задаваемое согласно пороговому значению скорости удаления NOx, используемому, когда посредством модуля определения неисправностей определяется то, что модуль подачи восстанавливающего агента является неисправным. Как описано выше, посредством задания предварительно заданного неисправного состояния на основе скорости удаления NOx, которая имеет пороговое значение для определения неисправностей на основе скорости удаления NOx, может точно оцениваться вероятность возникновения вышеуказанного ошибочного определения вследствие разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, так что в случаях, если имеется вероятность возникновения ошибочного определения, появляется возможность более надежно не допускать ошибочного определения посредством наложения вышеуказанного ограничения посредством модуля ограничения определения неисправностей.
Здесь, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, описанной выше, модуль вычисления может вычислять разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, по меньшей мере, на основе разности количества абсорбции между фактическим адсорбированным количеством аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима, причем температура катализатора во время переходного режима представляет собой температуру катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx в процессе повышения температуры, и равновесным адсорбированным количеством в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима. Как упомянуто выше, характеристика поглощения NOx-катализатора имеет тенденцию зависеть от температуры NOx-катализатора. Соответственно, посредством использования температуры катализатора во время переходного режима NOx-катализатора в качестве индекса, разность между фактическим адсорбированным количеством аммиака в NOx-катализаторе и равновесным адсорбированным количеством может рационально вычисляться как разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, т.е. фактор, который временно увеличивает скорость удаления NOx NOx-катализатора.
Помимо этого, также можно дополнительно использовать другие параметры при вычислении разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности. Иными словами, в вышеуказанной системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, модуль вычисления дополнительно может вычислять разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности на основе, по меньшей мере, одного из следующего: избыточное адсорбированное количество аммиака, которое представляет собой количество аммиака, чрезмерно адсорбированного в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx, обусловленное избыточным восстанавливающим агентом из восстанавливающего агента, поданного из модуля подачи восстанавливающего агента; увеличенное количество потребляемого аммиака, которое представляет собой увеличенное количество потребляемого количества аммиака для восстановления NOx в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, имеющем температуру катализатора во время переходного режима, относительно потребляемого количества аммиака для восстановления NOx в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, находящемся в равновесном состоянии, относительно адсорбции аммиака; и десорбированное количество аммиака, которое представляет собой количество аммиака, десорбированного из катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx.
Избыточное количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, представляет собой количество аммиака, которое становится избыточным для адсорбированного аммиака, который находится в равновесном состоянии, относительно адсорбции аммиака в случае, если модуль подачи восстанавливающего агента находится в неисправном состоянии. Например, может иметь место то, что количество аммиака, которое превышает необходимое количество для восстановления NOx, подается в целях охлаждения модуля подачи восстанавливающего агента. Даже в таком случае, количество аммиака, большее количества в равновесном состоянии, может быть адсорбировано в NOx-катализатор. Избыточное количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, действует в таком направлении, что увеличивается разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, и следовательно, с учетом этого аспекта, может вычисляться разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, как упомянуто выше.
Кроме того, чем больше количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, тем проще становится восстанавливать NOx. Другими словами, даже если модуль подачи восстанавливающего агента находится в неисправном состоянии, когда NOx-катализатор является нормальным, может поддерживаться его восстановительная способность NOx. По этой причине, в случаях, если количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, превышает адсорбированное количество аммиака в равновесном состоянии, потребляемое количество аммиака увеличивается относительно потребляемого количества в равновесном состоянии. Затем количество потребляемого аммиака, большее количества в равновесном состоянии, действует в таком направлении, что уменьшается разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, и следовательно, с учетом этого аспекта, может вычисляться разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, как упомянуто выше.
Затем десорбированное количество аммиака из NOx-катализатора изменяется согласно количеству аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор. Другими словами, чем больше количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, тем проще становится десорбирование аммиака, и, следовательно, тем больше становится десорбированное количество аммиака. Помимо этого, чем больше десорбированное количество аммиака из NOx-катализатора, тем меньшим становится количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, и, следовательно, тем меньшей становится разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности. Как описано выше, количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор, и количество аммиака, которое должен быть десорбирован из NOx-катализатора, влияют друг на друга, и десорбированное количество аммиака из NOx-катализатора действует в таком направлении, что уменьшается разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, и следовательно, с учетом этого аспекта, может вычисляться разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, как упомянуто выше.
Как описано выше, посредством вычисления разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности с учетом параметров, связанных с разностью адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, можно повышать точность вычисления. Как результат, ограничение на определение неисправностей посредством модуля ограничения определения неисправностей может подавляться в максимально возможной степени до минимума, в силу этого позволяя гарантировать надлежащее выполнение определения неисправностей.
Кроме того, система согласно настоящему изобретению может рассматриваться с точки зрения аспекта системы, которая выполняет определение неисправностей катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx, включенного в устройство очистки выхлопных газов. Другими словами, в вышеуказанной системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов в случаях, если датчик NOx представляет собой датчик, который также определяет аммиак в выхлопном газе в качестве NOx; модуль определения неисправностей может выполнять определение неисправностей относительно ухудшения характеристик катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx устройства очистки выхлопных газов на основе определенного значения датчика NOx; и модуль вычисления может вычислять разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, которая имеет такое допущение, что катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx устройства очистки выхлопных газов находится в предварительно заданном неисправном состоянии, и имеет состояние, в котором фактическое адсорбированное количество аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx становится меньше равновесного адсорбированного количества аммиака в процессе, в котором понижается температура катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx.
В системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению, выполняется определение неисправностей относительно ухудшения характеристик NOx-катализатора, расположенного в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Следует отметить, что в этом описании, состояние, в котором катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx не может демонстрировать требуемую восстановительную способность NOx, выражается либо посредством "ухудшения характеристик", либо посредством "неисправности".
Датчик NOx для определения NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, располагается ниже по потоку относительно NOx-катализатора. Этот датчик NOx имеет так называемый тип, на который может оказывать воздействие аммиак, и, следовательно, имеет такую характеристику, что когда аммиак содержится в выхлопном газе, аммиак также определяется в качестве NOx. Соответственно, определенное значение датчика NOx зависит от NOx и аммиака, которые содержатся в выхлопном газе. Затем в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению, определение неисправностей NOx-катализатора выполняется посредством модуля определения неисправностей посредством использования определенного значения этого датчика NOx. Другими словами, посредством использования, по меньшей мере, определенного значения датчика NOx в качестве количества NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, становится возможным определение неисправностей NOx-катализатора, например, на основе скорости удаления NOx. В общем, когда скорость удаления NOx в NOx-катализаторе становится меньше значения критерия, можно определять то, что характеристики NOx-катализатора ухудшены.
Здесь, в NOx-катализаторе, количество аммиака, адсорбирующегося в носитель катализатора, и количество аммиака, десорбирующегося из носителя катализатора, может изменяться последовательно согласно среде, в которой размещается NOx-катализатор (температуре катализатора и т.д.). Тем не менее, когда среда, в которой размещается NOx-катализатор, является стабильной, достигается состояние, в котором количество аммиака, адсорбирующегося в носитель катализатора, и количество аммиака, десорбирующегося из носителя катализатора, поддерживают баланс между собой, т.е. равновесное состояние. В настоящей заявке, адсорбированное количество аммиака в NOx-катализаторе, в котором достигнуто равновесное состояние относительно адсорбции аммиака, упоминается в качестве равновесного адсорбированного количества аммиака. Относительно этого равновесного адсорбированного количества аммиака, демонстрируется характеристика (в дальнейшем в этом документе также называемая "характеристикой адсорбции"), при которой в случаях, если NOx-катализатор является нормальным, т.е. в случаях, если NOx-катализатор не определяется как неисправный посредством модуля определения неисправностей, равновесное адсорбированное количество аммиака уменьшается по мере того, как становится более высокой температура катализатора. Помимо этого, даже в случаях, если NOx-катализатор является неисправным, т.е. даже в случаях, если следует определять посредством модуля определения неисправностей, что NOx-катализатор является неисправным, вышеуказанная характеристика адсорбции может подтверждаться, хотя скорость удаления NOx NOx-катализатора является низкой вследствие неисправного состояния NOx-катализатора, т.е. хотя количество аммиака, которое может быть адсорбировано в носитель катализатора в NOx-катализаторе, становится небольшим.
С учетом вышеизложенного, настоящий заявитель выявил, что в то время, когда определение неисправностей относительно NOx-катализатора выполняется посредством модуля определения неисправностей посредством использования определенного значения датчика NOx, имеется вероятность того, что NOx-катализатор, который должен определяться как неисправный, ошибочно определяется как нормальный (не неисправный). Как упомянуто выше, даже в неисправном состоянии, в котором NOx-катализатор не является полностью неисправным, аммиак, хотя и в небольшом количестве, может быть адсорбирован в NOx-катализатор, так что его адсорбция может достигать равновесного состояния. Тем не менее, в случаях, если температура NOx-катализатора находится в процессе падения, может нарушаться равновесное состояние относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе, если изменение температуры происходит относительно быстро. Согласно вышеуказанной характеристике поглощения в NOx-катализаторе, когда падает температура NOx-катализатора, адсорбция аммиака в NOx-катализаторе не может быть достаточно быстрой, в силу этого приводя к состоянию, в котором фактическое адсорбированное количество аммиака меньше равновесного адсорбированного количества аммиака, соответствующего температуре NOx-катализатора. По этой причине, в таком состоянии, создается пространство в фактическом NOx-катализаторе, в котором может быть адсорбирован аммиак.
Как описано выше, когда в фактическом NOx-катализаторе создано пространство для адсорбирования аммиака, получающееся в результате понижения температуры NOx-катализатора, в результате становится меньшим количество аммиака в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора (т.е. количество проскока аммиака). Датчик NOx, расположенный ниже NOx-катализатора, является чувствительным к воздействию аммиака, и, следовательно, когда количество проскока аммиака становится меньшим, как упомянуто выше, явно повышается скорость удаления NOx NOx-катализатора, вычисленная на основе определенного значения датчика NOx. По этой причине, даже в случаях, если NOx-катализатор находится в состоянии, в котором он должен определяться как неисправный, в силу этого явного повышения скорости удаления NOx имеется вероятность того, что может ошибочно выполняться определение того, что NOx-катализатор является нормальным (не является неисправным).
Соответственно, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, модуль вычисления вычисляет разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, которая представляет собой разность между равновесным адсорбированным количеством аммиака при условии, что NOx-катализатор находится в неисправном состоянии, и фактическим адсорбированным количеством аммиака в NOx-катализаторе, во время процесса падения температуры NOx-катализатора, в котором возникает вероятность вышеуказанного ошибочного определения. Эта разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности соответствует пространству, которое может адсорбировать аммиак. Затем в случаях, если вычисленная разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности превышает предварительно определенное значение, определенное ограничение налагается на определение неисправностей модуля определения неисправностей посредством модуля ограничения определения неисправностей, поскольку имеется вероятность того, что может возникать вышеуказанное ошибочное определение.
Поскольку датчик NOx является чувствительным к воздействию аммиака, считается, что вышеуказанное ошибочное определение может возникать вследствие возникновения разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности. Соответственно, относительно ограничения посредством модуля ограничения определения неисправностей, ограничение должно налагаться, по меньшей мере, на использование датчика NOx, который представляет собой одну причину ошибочного определения. По этой причине, в качестве примера, использование определенного значения датчика NOx может ограничиваться при определении неисправностей посредством модуля определения неисправностей. В этом случае, определение неисправностей NOx-катализатора может выполняться с учетом скорости удаления NOx, которая вычисляется посредством определения, оценки и т.п. количества NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора, посредством альтернативного средства, отличного от датчика NOx. Помимо этого, в случаях, если определение NOx посредством альтернативного средства не выполняется и т.п., модуль ограничения определения неисправностей может запрещать непосредственно определение неисправностей посредством модуля определения неисправностей. Вследствие этого, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению, появляется возможность не допускать вышеуказанного ошибочного определения вследствие разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности.
Считается, что вышеуказанное ошибочное определение вследствие разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности имеет тенденцию возникать, когда NOx-катализатор находится в неисправном состоянии, при котором определение NOx-катализатора в неисправном состоянии на основе временного уменьшения количества проскока аммиака переключается на определение нормальности NOx-катализатора. Соответственно, в вышеуказанной системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, модуль определения неисправностей может выполнять определение неисправностей на основе скорости удаления NOx катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx, вычисленной из определенного значения датчика NOx и количества NOx в выхлопном газе, протекающем в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx; и предварительно заданное неисправное состояние может представлять собой неисправное состояние, задаваемое согласно пороговому значению скорости удаления NOx, используемому, когда посредством модуля определения неисправностей определяется то, что характеристики катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx ухудшены. Как описано выше, посредством задания предварительно заданного состояния на основе скорости удаления NOx, которая имеет пороговое значение для определения неисправностей на основе скорости удаления NOx, может точно оцениваться вероятность возникновения вышеуказанного ошибочного определения вследствие разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, так что в случаях, если имеется вероятность возникновения ошибочного определения, появляется возможность более надежно не допускать ошибочного определения посредством наложения вышеуказанного ограничения посредством модуля ограничения определения неисправностей.
Здесь, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, описанной выше, модуль вычисления может вычислять разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, по меньшей мере, на основе разности количества абсорбции между адсорбированным количеством аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима, причем температура катализатора во время переходного режима представляет собой температуру катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx в процессе падения температуры, и равновесным адсорбированным количеством в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима. Как упомянуто выше, характеристика поглощения NOx-катализатора имеет тенденцию зависеть от температуры NOx-катализатора. Соответственно, посредством использования температуры катализатора во время переходного режима NOx-катализатора в качестве индекса, разность между фактическим адсорбированным количеством аммиака в NOx-катализаторе и равновесным адсорбированным количеством может рационально вычисляться как разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, т.е. пространство, в котором аммиак может быть десорбирован в NOx-катализатор.
Помимо этого, также можно дополнительно использовать другие параметры при вычислении адсорбированного количества при предполагаемой неисправности. Иными словами, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, модуль вычисления может вычислять разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности дополнительно, по меньшей мере, на основе любого из следующего: избыточное адсорбированное количество аммиака, которое представляет собой количество аммиака, чрезмерно адсорбированного в катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx, обусловленное избыточным восстанавливающим агентом из восстанавливающего агента, поданного из модуля подачи восстанавливающего агента, причем избыточный восстанавливающий агент является избыточным согласно предварительно заданному неисправному состоянию; и уменьшенное количество потребляемого аммиака, которое представляет собой уменьшенное количество потребляемого количества аммиака для восстановления NOx в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, имеющем температуру катализатора во время переходного режима, относительно потребляемого количества аммиака для восстановления NOx в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, находящемся в равновесном состоянии, относительно адсорбции аммиака.
Если NOx-катализатор находится в предварительно заданном неисправном состоянии, из аммиака и т.п., который подан посредством модуля подачи восстанавливающего агента, аммиак и т.п., который не использован для восстановления NOx в NOx-катализаторе, чрезмерно адсорбируется в NOx-катализатор в качестве избыточного восстанавливающего агента. В таком случае именно этот избыточный восстанавливающий агент уменьшает разность количества абсорбции между фактическим адсорбированным количеством аммиака в NOx-катализаторе, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима, и равновесным адсорбированным количеством в NOx-катализаторе, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима, и следовательно, с учетом этого аспекта, может вычисляться разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, как упомянуто выше.
Кроме того, по мере того, как адсорбированное состояние аммиака в NOx-катализаторе отступает от равновесного состояния вследствие падения температуры NOx-катализатора, уменьшается количество аммиака, потребляемого для восстановления NOx в NOx-катализаторе. Эта величина уменьшения потребления аммиака представляет собой уменьшенное количество потребляемого аммиака, и именно оно уменьшает разность количества абсорбции между фактическим адсорбированным количеством аммиака в NOx-катализаторе, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима, и равновесным адсорбированным количеством в NOx-катализаторе, соответствующим температуре катализатора во время переходного режима, и следовательно, с учетом этого аспекта, может вычисляться разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, как упомянуто выше.
Кроме того, уменьшенное количество потребляемого аммиака может задаваться равным нулю. В случаях, если NOx-катализатор находится в предварительно заданном неисправном состоянии, предполагается, что восстановительная способность NOx NOx-катализатора является чрезвычайно низкой. В таком случае, даже если адсорбированное количество при предполагаемой неисправности вычисляется посредством задания равным нулю уменьшенного количества потребляемого аммиака, в силу этого фактически игнорируя уменьшенное количество потребляемого аммиака, не должна снижаться точность вычисления.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению, можно надлежащим образом не допускать возникновения ошибочных определений относительно определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, имеющего NOx-катализатор.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является видом, иллюстрирующим схематичную конструкцию системы впуска воздуха и системы выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно примеру настоящего изобретения.
Фиг. 2 является видом, иллюстрирующим корреляцию между адсорбированным количеством аммиака и температурой катализатора в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx в первом примере настоящего изобретения.
Фиг. 3 является видом, иллюстрирующим корреляцию между адсорбированным количеством аммиака и температурой катализатора в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx в случае, если подающий клапан находится в неисправном состоянии, в первом примере настоящего изобретения.
Фиг. 4 является видом, иллюстрирующим изменение адсорбированного состояния аммиака, когда температура катализатора для катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx повышена в случае, если подающий клапан находится в неисправном состоянии, в первом примере настоящего изобретения.
Фиг. 5 является видом, схематично иллюстрирующим адсорбированное количество аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, когда быстро повышается температура катализатора, так что адсорбированное состояние аммиака в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx достигает состояния, показанного посредством точки P3, из точки P1, показанной на Фиг. 4, в первом примере настоящего изобретения.
Фиг. 6 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между температурой катализатора для катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx и десорбированным количеством аммиака из него в первом примере настоящего изобретения.
Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа относительно управления выполнением определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, осуществляемого в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно первому примеру настоящего изобретения.
Фиг. 8A-8D являются видами, иллюстрирующими переходы: скорости транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, смонтированным в нем, температуры катализатора, скорости удаления NOx и разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, в случае, если выполняется управление, показанное на Фиг. 7.
Фиг. 9 является видом для пояснения принципа определения неисправностей относительно катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx во втором примере настоящего изобретения.
Фиг. 10 является видом, иллюстрирующим корреляцию между адсорбированным количеством аммиака и температурой катализатора в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx во втором примере настоящего изобретения.
Фиг. 11 является видом, иллюстрирующим корреляцию между адсорбированным количеством аммиака и температурой катализатора в катализаторе c избирательным каталитическим восстановлением NOx, который находится в состоянии ухудшенных характеристик, во втором примере настоящего изобретения.
Фиг. 12 является первым видом для пояснения принципа разности количества абсорбции при предполагаемом ухудшении характеристик, приспосабливаемого в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно второму примеру настоящего изобретения.
Фиг. 13 является вторым видом для пояснения принципа разности количества абсорбции при предполагаемом ухудшении характеристик, приспосабливаемого в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов согласно второму примеру настоящего изобретения.
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа относительно управления выполнением определения неисправностей катализатора c избирательным каталитическим восстановлением NOx, осуществляемого в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов согласно второму примеру настоящего изобретения.
Фиг. 15A в 15E являются видами, иллюстрирующими переходы: скорости транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, смонтированным в нем, температуры катализатора, количества проскока аммиака, скорости удаления NOx и разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, в случае, если выполняется управление выполнением определения неисправностей, показанное на Фиг. 14.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В дальнейшем в этом документе описываются конкретные варианты осуществления настоящего изобретения на основе прилагаемых чертежей. Тем не менее, размеры, материалы, формы, относительные компоновки и т.д. составных частей, описанных в примерах, не имеют намерение каким-либо образом ограничивать объем настоящего изобретения, если конкретно не указано иное.
ПЕРВЫЙ ПРИМЕР
Обратимся к примеру системы определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, расположенного в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению, на основе чертежей, прилагаемых к этому описанию. Фиг. 1 является видом, иллюстрирующим схематичную конструкцию устройства 30 очистки выхлопных газов, расположенного в системе выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно этому примеру. Здесь, следует отметить, что двигатель 1 внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель для приведения в движение транспортного средства. Выпускной канал 2 соединяется с двигателем 1 внутреннего сгорания, но на Фиг. 1 опускается описание системы впуска двигателя 1 внутреннего сгорания.
В выпускном канале 2 располагается катализатор 3 c избирательным каталитическим восстановлением NOx (в дальнейшем в этом документе называемый просто "NOx-катализатором"), который служит для того, чтобы избирательно восстанавливать NOx в выхлопном газе посредством использования аммиака в качестве восстанавливающего агента. Дополнительно, ниже NOx-катализатора 3 располагается катализатор 4 окисления (в дальнейшем в этом документе называемый "катализатором ASC") для окисления аммиака, который проскочил из NOx-катализатора 3. Помимо этого, для того чтобы формировать аммиак, который выступает в качестве восстанавливающего агента в NOx-катализаторе 3, мочевинная вода, накапливаемая в баке 6 для хранения мочевины, добавляется в выхлопной газ посредством подающего клапана 5. Здесь, следует отметить, что хотя иллюстрация опускается, сажевый фильтр для улавливания твердых частиц (PM) в выхлопном газе располагается выше по потоку относительно NOx-катализатора 3, и помимо этого, катализатор окисления для окисления предварительно определенных компонентов (несгоревшего топлива, CO и т.д.) в выхлопном газе также расположен выше по потоку от сажевого фильтра. Устройство 30 очистки выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания состоит из катализатора, фильтра и системы подачи (подающего клапана 5, бака 6 для хранения мочевины и т.д.) для подачи восстанавливающего агента в NOx-катализатор.
Кроме того, выше NOx-катализатора 3 располагается датчик 7 NOx для определения NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3, и ниже NOx-катализатора 3 располагается датчик 8 NOx для определения концентрации NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора 3, и температурный датчик 9 для определения температуры выхлопного газа. Помимо этого, электронный модуль 20 управления (ЭМУ) предоставляется в комбинации с двигателем 1 внутреннего сгорания, и этот ЭМУ 20 представляет собой модуль, который управляет рабочим режимом двигателя 1 внутреннего сгорания, устройства очистки выхлопных газов и т.д. Расходомер воздуха (иллюстрация опущена), датчик 11 позиции коленчатого вала и датчик 12 открытия акселератора, в дополнение к датчику 7 NOx, датчику 8 NOx и температурному датчику 9, как упомянуто выше, электрически подключены к ЭМУ 20, и определенные значения этих отдельных датчиков отправляются, или передаются в ЭМУ 20.
Соответственно, ЭМУ 20 может выяснять рабочий режим двигателя 1 внутреннего сгорания, к примеру, число оборотов двигателя в единицу времени на основе определения датчика 11 позиции коленчатого вала, нагрузку на двигатель на основе определения датчика 12 открытия акселератора и т.д. Здесь, следует отметить, что в этом примере, NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3, может определяться посредством датчика 7 NOx, но NOx, содержащийся в выхлопном газе, выпускаемом из двигателя 1 внутреннего сгорания (в выхлопном газе до очистки или восстановления в NOx-катализаторе 3, т.е. в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3), имеет взаимосвязь с рабочим режимом двигателя внутреннего сгорания, и следовательно, также может оцениваться на основе вышеуказанного рабочего режима двигателя 1 внутреннего сгорания. Помимо этого, ЭМУ 10 может оценивать температуру NOx-катализатора 3 и температуру катализатора 4 ASC на основе температуры выхлопного газа, определенной посредством температурного датчика 9 или посредством температурного датчика (не показан), который располагается выше по потоку относительно NOx-катализатора 3. Затем согласно количеству NOx (концентрации NOx) в выхлопном газе, которое определяется или оценивается таким способом, ЭМУ 20 выдает инструкцию в подающий клапан 5, так что количество мочевинной воды, необходимое для восстановления и удаления NOx, подается в выхлопной газ. Здесь, следует отметить, что в случаях, если NOx-катализатор 3 не находится в активированном состоянии, не может эффективно выполняться восстановление NOx с использованием поданной мочевинной воды, и следовательно, подача мочевинной воды из подающего клапана 5 выполняется в случаях, если NOx-катализатор 3, который должен оцениваться, равен или выше предварительно определенной температуры, при которой NOx-катализатор находится в активированном состоянии.
Здесь поясняется определение неисправностей для устройства 30 очистки выхлопных газов согласно этому примеру. Определение неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов выполняется на основе степени восстановления NOx посредством NOx-катализатора 3, который составляет устройство 30 очистки выхлопных газов. В частности, когда скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 становится меньше предварительно определенного порогового значения (порогового значения определения неисправностей), выполняется определение того, что устройство 30 очистки выхлопных газов находится в неисправном состоянии, поскольку устройство 30 очистки выхлопных газов не может демонстрировать достаточную производительность восстановления NOx. Здесь, скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 может обозначаться посредством следующего выражения:
Скорость удаления NOx=1 - (определенное значение датчика 8 NOx)/(определенное значение датчика 7 NOx)… (выражение 1)
Затем подающий клапан 5, один из элементов, которые составляют устройство 30 очистки выхлопных газов, также может переходить в неисправное состояние. Например, когда количество подачи мочевинной воды, определенное согласно количеству NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3, задается как 100%, может возникать то, что в случаях, если мочевинная вода только в количестве 50% или меньше может подаваться вследствие определенной причины недостатка в подающем клапане 5, подающий клапан 5 находится в неисправном состоянии. Таким образом, когда подающий клапан 5 переходит в неисправное состояние, мочевинная вода только в количестве, меньшем количества, необходимого для восстановления NOx, может подаваться в NOx-катализатор 3, так что скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 становится низким значением и, в некоторых случаях, меньше порогового значения определения неисправностей, как упомянуто выше, в результате чего определяется неисправное состояние устройства 30 очистки выхлопных газов.
Здесь, настоящий заявитель выявил, что в системе, которая выполняет определение неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов посредством использования скорости удаления NOx NOx-катализатора 3, как показано выше, скорость удаления NOx временно повышается в случае конкретного переходного состояния, в котором варьируется рабочий режим двигателя 1 внутреннего сгорания, хотя подающий клапан 5 находится в неисправном состоянии, существует опасность того, что ошибочно определяется то, что устройство 30 очистки выхлопных газов является нормальным (т.е. ошибочного определения нормальности), несмотря на тот факт, что вследствие неисправности подающего клапана 5, первоначально следует определять то, что устройство 30 очистки выхлопных газов является неисправным. Соответственно, на основе Фиг. 2-6 поясняется конкретное переходное состояние, в котором может вызываться вышеуказанное ошибочное определение нормальности.
На Фиг. 2, показана корреляция между температурой катализатора в NOx-катализаторе 3 и адсорбированным количеством аммиака в случае равновесного состояния относительно адсорбции аммиака. Равновесное состояние, упоминаемое в данном документе, представляет собой состояние, в котором относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе 3, количество аммиака, который должен адсорбироваться в носитель NOx-катализатора 3, и количество аммиака, который должен адсорбироваться из носителя NOx-катализатора 3, поддерживают баланс между собой, так что становится явно постоянным количество аммиака, адсорбированного в носитель. Это равновесное состояние имеет тенденцию в значительной степени зависеть от температуры NOx-катализатора 3.
В случаях, если анормальность не наблюдается в устройстве 30 очистки выхлопных газов, т.е. в случаях, если NOx-катализатор 3 не находится в состоянии ухудшенных характеристик, и одновременно подающий клапан 5 не находится в неисправном состоянии, так же количество аммиака, которое адсорбируется в NOx-катализатор 3, имеет тенденцию уменьшаться в соответствии с повышением температуры NOx-катализатора, как показано посредством линии L1. В общем, скорость уменьшения равновесного адсорбированного количества аммиака (скорость, с которой уменьшается равновесное адсорбированное количество относительно повышения температуры катализатора) в случае, если температура NOx-катализатора является относительно низкой, становится большей по сравнению со скоростью уменьшения в случае, если температура NOx-катализатора является относительно высокой.
С другой стороны, в случаях, если NOx-катализатор 3 не находится в состоянии ухудшенных характеристик, но подающий клапан 5 находится в неисправном состоянии, в котором количество мочевинной воды, требуемое для восстановления NOx в выхлопном газе, не может подаваться в NOx-катализатор 3 (в дальнейшем в этом документе также называемом "неисправным состоянием подающего клапана"), диапазон варьирования в адсорбированном количестве аммиака относительно изменения температуры NOx-катализатора 3 становится чрезвычайно небольшим, как показано посредством линии L2, при выражении в масштабе, идентичном масштабу в случае, когда NOx-катализатор 3 находится в нормальном состоянии (т.е. в состоянии, показанном посредством линии L1). Здесь, следует отметить, что неисправное состояние подающего клапана, соответствующее линии L2, означает состояние, в котором только количество в 50% от количества, требуемого для восстановления NOx в выхлопном газе, может подаваться в NOx-катализатор 3. Соответственно, в неисправном состоянии подающего клапана, не может подаваться достаточное количество мочевинной воды, так что скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 составляет меньше порогового значения определения неисправностей, и определяется неисправное состояние устройства 30 очистки выхлопных газов, включающего в себя подающий клапан 5.
Затем равновесное состояние относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе 3 в таком неисправном состоянии подающего клапана представляет собой равновесное состояние относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе 3, которое задается согласно пороговому значению для определения неисправностей вышеуказанного устройства 30 очистки выхлопных газов. Другими словами, состояние, в котором поддерживается баланс между адсорбцией аммиака и десорбцией аммиака в NOx-катализаторе 3 в атмосфере аммиака, сформированной из поданной мочевинной воды, когда емкость для того, чтобы подавать мочевинную воду из подающего клапана 5, составляет 50% от первоначально требуемой емкости, становится равновесным состоянием, показанным посредством линии L2 на Фиг. 2.
Тем не менее, даже в устройстве 30 очистки выхлопных газов, которое находится в неисправном состоянии подающего клапана, как упомянуто выше, когда увеличен масштаб отображения, как показано на Фиг. 3, может выявляться такая тенденция, что адсорбированное количество аммиака постепенно уменьшается по мере того, как повышается температура катализатора, хотя абсолютное значение адсорбированного количества аммиака является небольшим. Затем в случаях, если температура катализатора повышается в неисправном состоянии подающего клапана, в котором возникает характеристика относительно адсорбированного количества аммиака, как показано на Фиг. 3, и в случаях, если рост температуры является быстрым, может возникать ситуация, в которой может нарушаться равновесное состояние в NOx-катализаторе 3 относительно адсорбции аммиака, в результате чего может активироваться конкретное переходное состояние, в котором может вызываться вышеуказанное ошибочное определение нормальности. Это поясняется ниже со ссылкой на Фиг. 4 и Фиг. 5.
Здесь на основе Фиг. 4, рассматривается адсорбированное количество аммиака в случае, если температура катализатора повышается с 200 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию в NOx-катализаторе 3, который находится в равновесном состоянии относительно адсорбции аммиака, в устройстве 30 очистки выхлопных газов в неисправном состоянии подающего клапана. Следует отметить, что, когда температура катализатора составляет 200 градусов по Цельсию, предполагается, что NOx-катализатор 3 находится в равновесном состоянии (т.е. в состоянии, показанном посредством точки P1 (температура катализатора составляет 200 градусов по Цельсию, и адсорбированное количество аммиака составляет X1)). В таком случае, по мере того, как температура катализатора постепенно изменяется с 200 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию, адсорбированное состояние NOx-катализатора 3, заданное посредством температуры катализатора и адсорбированного количества аммиака, достигает равновесного состояния в случае, если температура катализатора составляет 300 градусов по Цельсию (т.е. состояния, показанного посредством точки P2 (температура катализатора составляет 300 градусов по Цельсию, и адсорбированное количество аммиака составляет X2)), через траекторию, соответствующую равновесному состоянию, указываемому посредством линии L2. В этом случае, NOx-катализатор 3 всегда должен находиться в равновесном состоянии в процессе повышения температуры катализатора.
Тем не менее, в случаях, если температура катализатора быстро повышается с 200 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию, десорбция аммиака в NOx-катализаторе 3 отстает от роста температуры, так что адсорбированное состояние NOx-катализатора 3 достигает состояния, в значительной степени отклоняющегося от равновесного состояния, указываемого посредством линии L2, т.е. состояния, показанного посредством точки P3 (температура катализатора составляет 300 градусов по Цельсию, и адсорбированное количество аммиака составляет X1). Состояние, показанное посредством этой точки P3, может представлять собой состояние, в котором аммиак адсорбирован в чрезмерной степени, как видно с точки зрения равновесного состояния, но с другой стороны, в неисправном состоянии подающего клапана, NOx-катализатор 3 не находится в состоянии ухудшенных характеристик, хотя подающий клапан 5 находится в неисправном состоянии. По этой причине, даже если аммиак адсорбирован в чрезмерной степени, аналогично адсорбированному состоянию, показанному посредством точки P3, NOx-катализатор 3 может использовать аммиак, адсорбированный таким способом в чрезмерной степени, для восстановления NOx посредством восстановительной способности NOx, и как результат, может повышаться скорость удаления NOx NOx-катализатора 3. Соответственно, адсорбированное состояние, показанное посредством точки P3, может представлять собой состояние, в котором оставлено пространство в NOx-катализаторе 3 для выполнения восстановления NOx (в дальнейшем в этом документе также называемое "состоянием наличия пространства для восстановления NOx"). Рост температуры, который вызывает возникновение такого состояния наличия пространства для восстановления NOx, соответствует росту температуры в процессе повышения температуры в настоящем изобретении, и температура (например, 200 градусов по Цельсию) NOx-катализатора 3 в процессе повышения температуры соответствует температуре катализатора во время переходного режима.
В устройстве 30 очистки выхлопных газов, находящемся в неисправном состоянии подающего клапана, когда возникает состояние наличия пространства для восстановления NOx, как упомянуто выше, временно повышается скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 при том, что аммиак адсорбирован в чрезмерной степени, как видно из равновесного состояния (т.е. количества аммиака, соответствующего (X1-X2)), в силу этого обуславливая вероятность того, что может ошибочно выполняться определение того, что устройство 30 очистки выхлопных газов, которое должно определяться как находящееся в неисправном состоянии вследствие неисправности подающего клапана 5, является нормальным (вышеуказанное ошибочное определение нормальности). В таком случае, предпочтительно отказываться от вычисления скорости удаления NOx с использованием определенных значений датчиков 7, 8 NOx (вычисления на основе выражения 1).
Здесь, подробно рассматривается и анализируется вышеуказанное состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3. Фиг. 5 является видом, схематично иллюстрирующим чрезмерное адсорбированное количество аммиака в NOx-катализаторе 3, в котором температура катализатора быстро повышается, и адсорбированное состояние достигает состояния, показанного посредством точки P3. Здесь, следует отметить, что адсорбированное количество ΔX аммиака, показанное на Фиг. 5, соответствует чрезмерному адсорбированному количеству аммиака ΔX, которое представляет состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3. Далее, с учетом того факта, что адсорбированное количество ΔX аммиака изменяется со временем, когда вычисляется адсорбированное количество ΔX аммиака, параметры X11, X12, X13, X14, которые поясняются ниже, представлены посредством функции от времени, и одновременно, повторные операции выполняются согласно прохождению времени.
Кроме того, смещение адсорбированного количества аммиака, показанное посредством стрелки X11(t) на Фиг. 5, означает адсорбированное количество аммиака, которое представляет собой чрезмерное адсорбированное количество аммиака, получающееся в результате того, что быстро повышена температура NOx-катализатора 3, как показано на Фиг. 4, и которое может использоваться для восстановления NOx посредством восстановительной способности NOx-катализатора 3. Например, в случае, когда температура катализатора повышается с 200 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию в момент t времени, смещение X11(t) означает адсорбированное количество аммиака (X2-X1). Соответственно, на Фиг. 5, смещение, указываемое посредством направленной вверх стрелки, обусловлено фактором, в силу которого может повышаться скорость удаления NOx по сравнению со случаем, в котором NOx-катализатор 3 находится в равновесном состоянии, и наоборот, смещение, указываемое посредством направленной вниз стрелки, обусловлено фактором, в силу которого может понижаться скорость удаления NOx по сравнению со случаем, в котором NOx-катализатор 3 находится в равновесном состоянии. Здесь, следует отметить, что данные получены заранее посредством экспериментов и т.п. для корреляции между температурой катализатора и равновесным адсорбированным количеством аммиака в устройстве 30 очистки выхлопных газов, которое находится в неисправном состоянии подающего клапана (т.е. их взаимосвязи, показанной посредством линии L2), и данные, полученные таким способом, сохранены в запоминающем устройстве в ЭМУ 20 в качестве карты управления. Затем равновесное адсорбированное количество аммиака, соответствующее температуре катализатора, может вычисляться посредством осуществления доступа к карте управления.
Затем относительно состояния наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3 в устройстве 30 очистки выхлопных газов, которое находится в неисправном состоянии подающего клапана, также предпочтительно учитывать следующие три фактора, как показано ниже, в дополнение к стрелке X11. С учетом этих факторов, степень состояния наличия пространства для восстановления NOx (объем пространства) NOx-катализатора 3 может выясняться более точным способом.
(1) Количество адсорбции аммиака, получающееся в результате изменения подачи мочевинной воды посредством подающего клапана 5
Здесь, количество мочевинной воды, поданной из подающего клапана 5, может задаваться с возможностью увеличиваться или уменьшаться для целей, отличных от восстановления NOx посредством NOx-катализатора 3. Например, в случае рабочего режима, в котором считается, что температура подающего клапана 5 становится слишком высокой, количество мочевинной воды, большее количества, необходимого для восстановления NOx, подается из подающего клапана 5 для того, чтобы уменьшать температуру подающего клапана 5. Другими словами, снижение или падение температуры подающего клапана 5 достигаются посредством циркуляции большего количества мочевинной воды в подающий клапан 5. В таком случае, увеличивается количество аммиака, протекающего в NOx-катализатор 3.
Затем аммиак, увеличенный таким способом, может использоваться для восстановления NOx посредством NOx-катализатора 3, который не находится в состоянии ухудшения характеристик в неисправном состоянии подающего клапана, и в силу этого он действует в таком направлении, что увеличивается состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3. Соответственно, адсорбированное количество ΔN1 аммиака, получающееся в результате изменения (увеличения или уменьшения) подачи мочевинной воды посредством подающего клапана 5, представлено посредством стрелки X12(t) на Фиг. 5, и его абсолютная величина может быть представлена посредством следующего выражения:
ΔN1=(количество формирования аммиака, сформированного посредством поданной мочевинной воды, инструктированное из ЭМУ 20 - опорное количество формирования аммиака) x прирост… (выражение 2)
Здесь, относительно "количества формирования аммиака, сформированного посредством поданной мочевинной воды, инструктированного из ЭМУ 20", данные получены заранее посредством экспериментов и т.п. для взаимосвязи между количеством мочевинной воды, поданной согласно инструкции из ЭМУ 20, и температурой выхлопного газа, и данные, полученные таким способом, сохранены в запоминающем устройстве в ЭМУ 20 в качестве карты управления. Затем посредством осуществления доступа к карте управления в любое время, количество аммиака, поданного в NOx-катализатор 3, может вычисляться на основе количества мочевинной воды, поданной посредством подающего клапана 5, и температуры выхлопного газа. Для вышеуказанной инструкции из ЭМУ 20 учитываются вышеуказанные предварительно определенные цели (охлаждение подающего клапана 5 и т.д.). Помимо этого, "опорное количество формирования аммиака" представляет собой количество аммиака, которое требуется для восстановления NOx на основе количества NOx, протекающего в NOx-катализатор 3, и может быть получено заранее посредством экспериментов и т.п. Кроме того, "прирост" представляет собой параметр, который задан посредством предположения, в качестве предпосылки, того, что устройство 30 очистки выхлопных газов находится в неисправном состоянии подающего клапана, и который представляет взаимосвязь или пропорцию количества аммиака, которое фактически подается в NOx-катализатор 3 через подающий клапан 5, при условии, что количество подачи аммиака в случае следования команде или инструкции из ЭМУ 20 задается в качестве 100%. В этом примере, неисправное состояние подающего клапана 5 задается как состояние, в котором количество подачи аммиака становится 50% или меньше относительно количества (т.е. количества, необходимого для восстановления NOx), скомандованного или инструктированного из ЭМУ 20, и следовательно, значение прироста задается равным 50%.
Здесь, следует отметить, что также может рассматриваться случай, в котором количество подачи мочевинной воды задается с возможностью уменьшаться по какой-либо причине. В этом случае, количество уменьшения может действовать в таком направлении, что уменьшается состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3, и в силу этого на Фиг. 5 стрелка X12 указывает в направлении вниз.
(2) Увеличенное количество потребления аммиака вследствие неравновесного состояния
Как упомянуто выше, адсорбированное состояние в NOx-катализаторе 3, показанное посредством точки P3, может представлять собой состояние, отклоненное от равновесного состояния, т.е. неравновесное состояние. Когда адсорбированное состояние NOx-катализатора 3 достигает неравновесного состояния вследствие повышения температуры NOx-катализатора 3, количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор 3, становится большим, в результате чего считается, что потребляемое количество аммиака увеличивается вследствие промотированной реакции NOx и аммиака, по сравнению со случаем, в котором NOx-катализатор 3 находится в равновесном состоянии при идентичной температуре катализатора. Это увеличенное потребляемое количество аммиака действует в таком направлении, что уменьшается состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3. В таком случае это увеличенное потребляемое количество ΔN2 аммиака представлено посредством стрелки X13(t) на Фиг. 5.
Относительно увеличенного потребляемого количества ΔN2 аммиака, карта управления скомпонована посредством предыдущих экспериментов и т.п. посредством использования, в качестве параметров, адсорбированного количества аммиака, температуры NOx-катализатора 3 и расхода выхлопного газа (вместо этого, также может использоваться объем всасываемого воздуха), и посредством ассоциирования этих параметров и увеличенного значения скорости удаления NOx друг с другом, и карта, скомпонованная таким способом, сохранена в запоминающем устройстве в ЭМУ 20. Затем посредством осуществления доступа к карте управления в произвольное время, увеличенное потребляемое количество ΔN2 аммиака может вычисляться из вышеуказанного увеличенного значения скорости удаления NOx и количества NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3, в случае, если NOx-катализатор 3 находится в неравновесном состоянии в произвольное время.
(3) Количество десорбции аммиака, десорбированного из NOx-катализатора 3
В состоянии, в котором аммиак адсорбирован в NOx-катализаторе 3 в чрезмерной степени, как видно из равновесного состояния (т.е. в адсорбированном состоянии, указываемом посредством P3), аммиак может десорбироваться из NOx-катализатора 3. Тем не менее, весь аммиак, адсорбированный в чрезмерной степени, не десорбируется одновременно, а его чрезмерное адсорбированное количество постепенно уменьшается. В таком случае это десорбированное количество ΔN3 аммиака действует в таком направлении, что уменьшается состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3, и представлено посредством стрелки X14(t) на Фиг. 4.
Затем десорбированное количество ΔN3 аммиака может вычисляться посредством использования, в качестве параметров, чрезмерного адсорбированного количества аммиака и температуры NOx-катализатора 3, например, согласно следующему выражению:
ΔN3=k x чрезмерное адсорбированное количество xexp аммиака (-Ea/температура NOx-катализатора)…, (выражение 3)
где k и Ea являются константами, которые могут быть получены заранее посредством экспериментов, моделирования и т.п.
[0068] Здесь, Фиг. 6 является видом, иллюстрирующим взаимосвязь между температурой NOx-катализатора 3 и десорбированным количеством ΔN3 аммиака. Таким образом, десорбированное количество ΔN3 аммиака зависит от температуры NOx-катализатора 3, так что чем выше температура NOx-катализатора 3, тем большим становится десорбированное количество ΔN3 аммиака, но с другой стороны, чем выше температура NOx-катализатора 3, тем меньшей становится степень увеличения десорбированного количества ΔN3 аммиака относительно степени повышения температуры NOx-катализатора 3.
Затем чрезмерное адсорбированное количество ΔX(t) аммиака, указывающее состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3, может выясняться точным способом посредством учета вышеуказанных факторов (1)-(3) относительно чрезмерного адсорбированного количества (X1-X2) аммиака, получающегося в результате роста температуры. В примере, показанном на Фиг. 5, как показано в нижеприведенном выражении 4, адсорбированное количество ΔX(t) аммиака, которое получено посредством вычитания абсолютных величин стрелки X13(t) и стрелки X14(t) из абсолютной величины адсорбированного количества ΔX(t-1) аммиака в предыдущем цикле, суммированной посредством стрелки X11(t) и стрелки X12(t), соответствует чрезмерному адсорбированному количеству ΔX(t) аммиака, указывающему состояние наличия пространства для восстановления NOx NOx-катализатора 3.
ΔX(t)=ΔX(t-1)+X11(t)+X12(t)-X13(t)-X14(t)… (выражение 4)
Здесь, следует отметить, что в самом первом цикле (момент t времени=0), в котором вычисляется чрезмерное адсорбированное количество ΔX(t) аммиака, указывающее состояние наличия пространства для восстановления NOx, адсорбированное количество ΔX(t-1) аммиака задается равным нулю (ΔX(t-1)=0) в качестве граничного значения.
Как описано выше, степень состояния наличия пространства для восстановления NOx (объем пространства) NOx-катализатора 3 может выясняться точным способом, посредством учета вышеуказанных факторов, т.е. (1) адсорбированного количества аммиака, получающегося в результате изменения в количестве мочевинной воды, поданной посредством подающего клапана 5, (2) увеличенного количества потребления аммиака вследствие неравновесного состояния, и (3) десорбированного количества аммиака из NOx-катализатора 3, относительно чрезмерного адсорбированного количества аммиака, получающегося в результате роста температуры. В примере, показанном на Фиг. 5, объем пространства для восстановления NOx, указываемый посредством ΔX, представляет собой объем пространства для восстановления NOx при условии, что подающий клапан 5 находится в предварительно заданном неисправном состоянии (т.е. в состоянии, в котором может подаваться только количество в 50% от требуемого), т.е. смещение (разность) адсорбированного количества аммиака относительно равновесного состояния, и следовательно, ΔX, упоминается в качестве "разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности". Затем следует предположить или отметить, что в случаях, если в некоторой степени возникает разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности в NOx-катализаторе 3, когда выполняется определение неисправностей на основе скорости удаления NOx с использованием определенного значения датчика 8 NOx, имеется вероятность того, что ошибочно выполнено определение нормальности, хотя следует определять то, что устройство 30 очистки выхлопных газов является неисправным вследствие нахождения подающего клапана 5 в предварительно заданном неисправном состоянии.
Соответственно, в случаях, если имеется такая вероятность, предпочтительно вводить определенное ограничение на вышеуказанное определение неисправностей на основе скорости удаления NOx, так что не выполняется ошибочное определение нормальности. На основе вышеописанного, в этом примере, управление выполнением определения неисправностей выполняется относительно определения неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов, как показано на Фиг. 7. Это управление выполняется посредством выполнения управляющей программы, сохраненной в ЭМУ 20.
Во-первых, на этапе S101, определяется то, удовлетворяется или нет условие для выполнения определения неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов, на основе скорости удаления NOx, вычисленной согласно выражению 1. В качестве одного примера такого условия, упоминается то, превышает или нет температура NOx-катализатора 3 температуру катализатора для катализатора 3, который должен быть в активированном состоянии, либо повышены или нет температуры датчиков 7, 8 NOx до температуры, при которой они могут выполнять определение NOx, и т.п. Температура NOx-катализатора 3 может оцениваться на основе определенного значения температурного датчика 9 и т.д., и температуры датчиков 7, 8 NOx могут оцениваться на основе истекшего периода времени после того, как двигатель 1 внутреннего сгорания начинает прогрев, и т.д. Когда положительное определение выполняется на этапе S101, управляющая программа или процедура переходит к этапу S102, при этом когда выполняется отрицательное определение, процедура переходит к этапу S106.
Затем определяется то, находится или нет температура NOx-катализатора 3 в процессе относительно быстрого повышения температуры, в котором она изменяется от точки P1 до точки P3, как показано на Фиг. 4, т.е. она отклоняется от равновесного состояния относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе 3. Например, в случаях, если темп повышения (скорость повышения) температуры NOx-катализатора 3 становится равным или превышающим предварительно определенное значение, выполняется положительное определение того, что температура NOx-катализатора 3 находится в процессе относительно быстрого повышения, и процедура переходит к этапу S103. С другой стороны, когда отрицательное определение выполняется на этапе S102, рост температуры NOx-катализатора 3 является относительно постепенным, так что это означает то, что можно поддерживать практически равновесное состояние. Соответственно, в этом случае, обработка или процедура переходит к этапу S105.
После этого, на этапе S103, разность ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, показанная на Фиг. 5, вычисляется относительно NOx-катализатора 3, который находится в процессе повышения температуры. В этом примере, как указано выше, разность ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности вычисляется посредством учета адсорбированного количества аммиака, получающегося в результате подачи мочевинной воды посредством подающего клапана 5, увеличенного количества потребления аммиака вследствие неравновесного состояния и десорбированного количества аммиака из NOx-катализатора 3, относительно чрезмерного адсорбированного количества аммиака, получающегося в результате роста температуры. Здесь, следует отметить, что для того, чтобы упрощать вычисление разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, значение чрезмерного адсорбированного количества относительно адсорбции аммиака, получающегося в результате роста температуры (т.е. смещение адсорбированного количества аммиака, соответствующее стрелке X11, показанной на Фиг. 5), также может использоваться в качестве разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности.
На этапе S104, определяется то, равно или меньше либо нет адсорбированное количество ΔX разности при предполагаемой неисправности, вычисленное на этапе S103, предварительно определенного порогового значения X0. Предварительно определенное пороговое значение X0 задается на основе вышеуказанного ошибочного определения нормальности, получающегося в результате временного повышения скорости удаления NOx, которое возникает, когда разность ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности становится большой, посредством учета корреляции между абсолютной величиной разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности и вероятностью возникновения ошибочного определения нормальности. Соответственно, когда положительное определение выполняется на этапе S104, значение разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности является адекватно низким, и в силу этого вероятность ошибочного определения нормальности также является низкой, в результате чего выполнение определения неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов на основе скорости удаления NOx, соответственно, разрешается (обработка на этапе S105). С другой стороны, когда отрицательное определение выполняется на этапе S104, значение разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности является относительно высоким, и в силу этого вероятность ошибочного определения нормальности также является высокой, в результате чего выполнение определения неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов на основе скорости удаления NOx, соответственно, запрещается (обработка на этапе S106). Когда выполняется обработка на этапе S105 или обработка на этапе S106, обработка на этапе S101 повторяется снова.
Здесь, на Фиг. 8, показаны, в качестве примера, переходы отдельных параметров (экспериментальные примеры) относительно двигателя 1 внутреннего сгорания, когда выполняется управление выполнением определения неисправностей, показанное на Фиг. 7. Следует отметить, что NOx-катализатор 3, используемый в экспериментальных примерах, не находится в состоянии ухудшенных характеристик, и подающий клапан 5 находится в предварительно заданном неисправном состоянии. На Фиг. 7(a), переход скорости транспортного средства транспортного средства с двигателем 1 внутреннего сгорания, смонтированным в нем, показан посредством линии L3. На Фиг. 7(b), переход температуры NOx-катализатора 3 показан посредством линии L4, а переход скорости изменения его температуры (т.е. изменения температуры в единицу времени) показан посредством линии L5. На Фиг. 7(c), переход скорости удаления NOx, вычисленной посредством использования определенных значений датчиков 7, 8 NOx, показан посредством линии L6. На Фиг. 7(d), переход разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности показан посредством линии L7. Ось абсцисс в каждом виде по Фиг. 7 представляет время, и проиллюстрирован переход каждого параметра в общем диапазоне времени.
В период времени, от момента T1 времени до момента T2 времени, показанный на Фиг. 7(b), температура NOx-катализатора 3 быстро повышается, и в период времени от T2 до T3, NOx-катализатор 3 также находится в процессе повышения температуры. Как результат, можно выяснять или понимать, что в предварительно определенный период времени после момента T1 времени, временно повышается скорость удаления NOx. Затем разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности также изменяется при очень больших значениях по сравнению с другими периодами времени, как показано посредством линии L7 на Фиг. 7(d), таким образом, чтобы соответствовать этому временному повышению скорости удаления NOx. Соответственно, считается, что в этот предварительно определенный период времени, вышеуказанное ошибочное определение нормальности может возникать вследствие временного повышения скорости удаления NOx, и следовательно, посредством задания предварительно определенного периода времени в качестве периода запрещения определения неисправностей (периода времени, заданного посредством обработки этапа S106) на основе разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, можно не допускать ошибочного выполнения определения нормальности.
МОДИФИКАЦИЯ
Теперь, обратимся ко второму примеру (модификации), в котором управление выполнением определения неисправностей выполняется в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению. В управлении, показанном на Фиг. 7, когда отрицательное определение выполняется на этапе S104, т.е. когда выполняется определение в отношении того, что имеется вероятность ошибочного определения нормальности, определение неисправностей самого устройства 30 очистки выхлопных газов запрещается. Тем не менее, в этой модификации, вместо этого режима (запрещение определения неисправностей), использование определенного значения датчика 8 NOx, который непосредственно определяет NOx в выхлопном газе, может ограничиваться при определении неисправностей устройства 30 очистки выхлопных газов. В случаях, если ограничивается использование определенного значения датчика 8 NOx, количество NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора 3, оценивается на основе температуры NOx-катализатора 3, эффективности восстановления NOx в NOx-катализаторе 3, оцененной на основе предыстории работы двигателя 1 внутреннего сгорания, расхода выхлопного газа и т.д. Посредством альтернативного использования количества NOx, оцененного таким образом, можно не допускать возникновения ошибочного определения нормальности вследствие временного повышения скорости удаления NOx, которое зависит, по меньшей мере, от определенного значения датчика 8 NOx.
ВТОРОЙ ПРИМЕР
Устройство очистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания, которое представляет собой цель для определения неисправностей посредством системы определения неисправностей согласно этому второму примеру, является таким, как показано на Фиг. 1. Затем в этом втором примере выполняется определение неисправностей NOx-катали затора 3, включенного в устройство очистки выхлопных газов. Определение неисправностей NOx-катализатора 3 выполняется следующим образом. Иными словами, когда скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 становится меньше предварительно определенного порогового значения (порогового значения определения неисправностей), выполняется определение того, что устройство 30 очистки выхлопных газов находится в неисправном состоянии, поскольку производительность восстановления NOx-катализатора 3 не является достаточной. Здесь, скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 может быть представлена посредством следующего выражения:
Скорость удаления NOx=1 - (определенное значение датчика 8 NOx)/(определенное значение датчика 7 NOx)… (выражение 5)
Здесь, в этом примере, датчик 7 NOx и датчик 8 NOx имеют тип, подвергающийся воздействию аммиака. По этой причине, когда молекулы аммиака содержатся в выхлопном газе, протекающем в часть определения каждого из этих датчиков NOx, они определяются в качестве NOx. С учетом этого, датчик 7 NOx располагается выше по потоку относительно подающего клапана 5 в местоположении на таком расстоянии от него, что на него не оказывает влияние мочевинная вода, поданная из подающего клапана 5 в выхлопной газ. С другой стороны, относительно датчика 8 NOx, на него оказывает влияние аммиак, который сформирован посредством мочевинной воды, поданной из подающего клапана 5, но который не использован для избирательной восстановительной реакции в NOx-катализаторе 3 и который не окислен и удален посредством катализатора 4 ASC (в дальнейшем в этом документе называемый "проскакивающим аммиаком"). В свете этого, скорость удаления NOx, как показано посредством вышеуказанного выражения 5, может представляться следующим образом:
Скорость удаления NOx=1 - (NOx, вытекающий из NOx-катализатора + проскакивающий аммиак)/(NOx, протекающий в NOx-катализатор)… (выражение 6)
Соответственно, когда формируется проскакивающий аммиак, датчик 8 NOx подвергается его влиянию, и, как результат, явно падает скорость удаления NOx. Это поясняется ниже на основе Фиг. 9. На Фиг. 9, (a) представляет скорость удаления NOx, вычисленную на основе фактических количеств NOx выше и ниже по потоку относительно NOx-катализатора 3, и соответствует скорости удаления NOx, вычисленной на основе выражения 5 в случае такого допущения, что датчик 8 NOx не подвергается воздействию аммиака. Тем не менее, фактически, датчик 8 NOx подвергается воздействию аммиака, как упомянуто выше, и таким образом, как показано посредством (b) на Фиг. 9 вследствие проскакивающего аммиака, существующего в выхлопном газе, скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 падает на d1, по сравнению с (a). Это количество снижения d1 представляет собой величину явного снижения, и, следовательно, в случаях, если определение неисправностей NOx-катализатора 3 выполняется на основе скорости удаления NOx, показанной в (b), величина явного снижения может служить в качестве защитного пространства. Здесь, следует отметить, что в (b) по Фиг. 9, белая или пустая часть показывает варьирования скорости удаления NOx, получающиеся в результате индивидуальных различий относительно определения датчиков NOx. Соответственно, скорость удаления NOx, показанная посредством (b) на Фиг. 9, означает то, что скорость удаления NOx меньше порогового значения определения неисправностей, даже если учитываются все варьирования.
Здесь, в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению, которое имеет такую характеристику относительно скорости удаления NOx, настоящий заявитель выявил такое явление, что количество проскока аммиака временно уменьшается в случае конкретного переходного состояния, в котором варьируется рабочий режим двигателя 1 внутреннего сгорания. На скорость удаления NOx, вычисленную на основе определенного значения датчика 8 NOx, оказывает влияние проскакивающий аммиак, как показано в вышеуказанном выражении 6, так что когда временно уменьшается количество проскока аммиака, повышается скорость удаления NOx в случае конкретного переходного состояния (т.е. величина изменения d2 в состоянии, показанном посредством (c) на Фиг. 9, соответствует величине повышения). Как результат, когда учитываются варьирования в скорости удаления NOx, возникает вероятность того, что вычисленная скорость удаления NOx превышает пороговое значение определения неисправностей. Это означает то, что, даже если учитываются варьирования, как показано посредством (b) на Фиг. 9, скорость удаления NOx, которая меньше порогового значения определения неисправностей, может определяться как превышающая пороговое значение определения неисправностей, в зависимости от варьирований, как показано посредством (c) на Фиг. 9. По этой причине, NOx-катализатор 3, который первоначально должен определяться как находящийся в неисправном состоянии, определяется как находящийся в нормальном состоянии без неисправности (ухудшения характеристик) и может вызывать некорректное определение нормальности (ошибочное определение нормальности).
Соответственно, на основе Фиг. 10-13 поясняется конкретное переходное состояние, в котором может вызываться вышеуказанное ошибочное определение нормальности. На Фиг. 10, показана корреляция между температурой катализатора в NOx-катализаторе 3 и адсорбированным количеством аммиака в случае равновесного состояния относительно адсорбции аммиака. Равновесное состояние, упоминаемое в данном документе, представляет собой состояние, в котором относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе, количество аммиака, который должен адсорбироваться в носитель NOx-катализатора, и количество аммиака, который должен адсорбироваться из носителя NOx-катализатора 3, поддерживают баланс между собой, так что становится явно постоянным количество аммиака, адсорбированного в носитель. Это равновесное состояние имеет тенденцию в значительной степени зависеть от температуры NOx-катализатора 3. В частности, в случае, если NOx-катализатор 3 находится в нормальном состоянии, количество аммиака, которое адсорбируется в NOx-катализатор 3, имеет тенденцию уменьшаться в соответствии с повышением температуры NOx-катализатора, как показано посредством линии L11, и степень уменьшения является относительно большой. В частности, величина снижения или уменьшения в диапазоне, в котором температура NOx-катализатора составляет 200-250 градусов по Цельсию, является более значительной по сравнению с величиной уменьшения при температуре в 250 градусов по Цельсию или выше. С другой стороны, в случае, если NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии, диапазон варьирования в адсорбированном количестве аммиака относительно изменения температуры NOx-катализатора 3 становится чрезвычайно небольшим, как показано посредством линии L12, при выражении в масштабе, идентичном масштабу в случае, когда NOx-катализатор 3 находится в нормальном состоянии. Здесь, следует отметить, что предварительно заданное неисправное состояние NOx-катализатора 3, соответствующее линии L12, соответствует состоянию, в котором скорость удаления NOx NOx-катализатора 3 немного меньше порогового значения определения неисправностей, как показано на Фиг. 9, т.е. состоянию, в котором скорость удаления NOx становится значением около порогового значения определения неисправностей.
Тем не менее, даже в NOx-катализаторе 3, который находится в предварительно заданном неисправном состоянии, как упомянуто выше, когда отображение выполняется в укрупненном масштабе, как показано на Фиг. 11, может выявляться такая тенденция, что адсорбированное количество аммиака постепенно уменьшается по мере того, как повышается температура катализатора, хотя абсолютное значение адсорбированного количества аммиака является небольшим. Затем в случаях, если температура катализатора понижается в предварительно заданном неисправном состоянии, в котором возникает характеристика относительно адсорбированного количества аммиака, как показано на Фиг. 11, и в случаях, если падение температуры является быстрым, может возникать ситуация, в которой может нарушаться равновесное состояние в NOx-катализаторе 3 относительно адсорбции аммиака, в результате чего может активироваться конкретное переходное состояние, в котором может вызываться вышеуказанное ошибочное определение нормальности. Это поясняется ниже со ссылкой на Фиг. 12 и Фиг. 13.
Здесь на основе Фиг. 12, рассматривается адсорбированное количество аммиака в случае, если температура катализатора понижается с 250 градусов по Цельсию до 200 градусов по Цельсию в NOx-катализаторе 3, который находится в предварительно заданном неисправном состоянии и в равновесном состоянии относительно адсорбции аммиака. Следует отметить, что, когда температура катализатора составляет 250 градусов по Цельсию, предполагается, что NOx-катализатор 3 находится в равновесном состоянии (т.е. в состоянии, показанном посредством точки P11 (температура катализатора составляет 250 градусов по Цельсию, и адсорбированное количество аммиака составляет X100)). В таком случае, по мере того, как температура катализатора постепенно изменяется с 250 градусов по Цельсию до 200 градусов по Цельсию, адсорбированное состояние NOx-катализатора 3, заданное посредством температуры катализатора и адсорбированного количества аммиака, достигает равновесного состояния в случае, если температура катализатора составляет 200 градусов по Цельсию (т.е. в состояния, показанного посредством точки P12 (температура катализатора составляет 200 градусов по Цельсию, и адсорбированное количество аммиака составляет X200)), через траекторию, соответствующую равновесному состоянию, указываемому посредством линии L12. В этом случае, NOx-катализатор 3 всегда находится в равновесном состоянии, так что вероятность вызывания временного варьирования относительно адсорбции аммиака является низкой.
Тем не менее, в случаях, если температура катализатора быстро понижается с 250 градусов по Цельсию до 200 градусов по Цельсию, адсорбция аммиака в NOx-катализаторе 3 отстает от быстрого падения температуры, так что адсорбированное состояние NOx-катализатора 3 достигает состояния, в значительной степени отклоняющегося от равновесного состояния, указываемого посредством линии L12, т.е. состояния, показанного посредством точки P13 (т.е. температура катализатора составляет 200 градусов по Цельсию, и адсорбированное количество аммиака составляет X100). Это состояние, представленное посредством точки P13, может представлять собой состояние, в котором даже в случае NOx-катализатора 3 в предварительно заданном неисправном состоянии, оставлено пространство, которое может адсорбировать аммиак, поскольку снижение температуры катализатора является быстрым (в дальнейшем в этом документе также называемое "состоянием наличия пространства для адсорбции"). Падение температуры, которое вызывает возникновение такого состояния наличия пространства для адсорбции, соответствует падению температуры в процессе падения температуры в настоящем изобретении, и температура (например, вышеуказанные 200 градусов по Цельсию) NOx-катализатора 3 в процессе падения температуры соответствует температуре катализатора во время переходного режима.
Когда состояние наличия пространства для адсорбции возникает в NOx-катализаторе 3 таким способом, аммиак адсорбируется в NOx-катализаторе 3 согласно его емкости, допускающей адсорбирование аммиака, в результате чего временно уменьшается аммиак в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора 3. По этой причине, если NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии, возникает вероятность того, что скорость удаления NOx превышает пороговое значение определения неисправностей вследствие такого временного уменьшения аммиака, как показано в (c) на Фиг. 9, и, следовательно, имеется вероятность того, что может ошибочно выполняться определение того, что NOx-катализатор 3, который первоначально должен определяться как находящийся в неисправном состоянии (это обусловлено тем, что NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии), является нормальным (вышеуказанное ошибочное определение нормальности). В таком случае, предпочтительно отказываться от вычисления скорости удаления NOx с использованием определенного значения датчика 8 NOx (т.е. вычисления на основе выражения 5 и выражения 6).
Здесь, подробно рассматривается и анализируется вышеуказанное состояние наличия пространства для адсорбции NOx-катализатора 3. Фиг. 13 является видом, схематично иллюстрирующим адсорбированное количество аммиака в NOx-катализаторе 3, в котором температура катализатора быстро понижается, и адсорбированное состояние достигает состояния, показанного посредством точки P13. Кроме того, смещение адсорбированного количества аммиака, показанное посредством стрелки X111 (смещение между X200 и X100), означает объем пространства для адсорбции аммиака, который возникает вследствие того факта, что температура NOx-катализатора 3 быстро понижена, как показано на Фиг. 12. Соответственно, на Фиг. 13, смещение, указываемое посредством направленной вниз стрелки, обусловлено фактором, в силу которого объем пространства для адсорбции аммиака задается с возможностью увеличиваться, и наоборот, смещение, указываемое посредством направленной вверх стрелки, обусловлено фактором, в силу которого объем пространства для адсорбции аммиака задается с возможностью уменьшаться. Здесь, следует отметить, что данные получены заранее посредством экспериментов и т.п. для корреляции между температурой катализатора и равновесным адсорбированным количеством аммиака в случае, если NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии, и данные, полученные таким способом, сохранены в запоминающем устройстве в ЭМУ 20 в качестве карты управления. Затем равновесное адсорбированное количество аммиака, соответствующее температуре катализатора, может вычисляться посредством осуществления доступа к карте управления.
Затем относительно состояния наличия пространства для адсорбции NOx-катализатора 3, также предпочтительно учитывать следующие два фактора, как показано ниже, в дополнение к стрелке X111. С учетом этих факторов степень состояния наличия пространства для адсорбции (объем пространства) NOx-катализатора 3 может выясняться более точным способом.
(1) Количество адсорбции аммиака, получающееся в результате подачи мочевинной воды посредством подающего клапана 5
Как упомянуто выше, относительно равновесного состояния, показанного посредством линии L12 на Фиг. 12, предполагается, что NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии. С другой стороны, количество мочевинной воды, поданной из подающего клапана 5, управляется согласно количеству NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3, в основном определяемому посредством датчика 7 NOx, таким образом, что количество аммиака, необходимое для восстановления и удаления количества NOx, может быть адсорбировано в носитель NOx-катализатора 3. По этой причине, в NOx-катализаторе 3, который находится в предварительно заданном неисправном состоянии, имеется количество аммиака, которое остается адсорбированным в носитель NOx-катализатора 3 без использования для восстановления, вследствие того факта, что способность NOx-катализатора 3 использовать подаваемый аммиак для восстановительной реакции с NOx уменьшена вследствие ухудшения его характеристик. Иными словами, если NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии, с учетом восстановительной способности NOx-катализатора 3, формируется состояние, в котором аммиак подан в избыточной степени.
Затем этот избыточный аммиак, адсорбированный в носитель NOx-катализатора 3, действует в таком направлении, что уменьшается объем пространства для адсорбции аммиака. Соответственно, адсорбированное количество ΔN1 аммиака, получающееся в результате подачи мочевинной воды посредством подающего клапана 5, представлено посредством стрелки X112 на Фиг. 13, и его абсолютная величина может быть представлена посредством следующего выражения:
ΔN1=(количество формирования аммиака, сформированного посредством поданной мочевинной воды - опорное количество поданного аммиака в NOx-катализаторе 3, который находится в предварительно заданном неисправном состоянии), x прирост… (выражение 7)
Здесь, относительно "количества формирования аммиака, сформированного посредством поданной мочевинной воды", данные получены заранее посредством экспериментов и т.п. для взаимосвязи между количеством поданной мочевинной воды и температурой выхлопного газа, и данные, полученные таким способом, сохранены в запоминающем устройстве в ЭМУ 20 в качестве карты управления. Затем посредством осуществления доступа к карте управления в любое время, количество аммиака, поданного в NOx-катализатор 3, может вычисляться на основе количества мочевинной воды, поданной посредством подающего клапана 5, и температуры выхлопного газа. Помимо этого, "опорное количество поданного аммиака в NOx-катализаторе 3, который находится в предварительно заданном неисправном состоянии", представляет собой количество аммиака, которое может использоваться для восстановительной реакции в NOx-катализаторе 3, который находится в предварительно заданном неисправном состоянии, и может быть получено заранее посредством экспериментов и т.д. Кроме того, "прирост" представляет коэффициент того, сколько аммиака должно быть адсорбировано в носитель NOx-катализатора 3 из (относительно) аммиака, поданного в NOx-катализатор 3 в избыточной степени. В общем, адсорбированное количество аммиака в значительной степени зависит от температуры NOx-катализатора 3, так что данные получены заранее посредством экспериментов и т.п. для корреляции между температурой NOx-катализатора 3 и приростом, и данные, полученные таким способом, сохранены в запоминающем устройстве в ЭМУ 20 в качестве карты управления. Затем посредством осуществления доступа к карте управления в любое время, значение прироста может вычисляться на основе температуры катализатора.
(2) Уменьшенное количество потребления аммиака вследствие неравновесного состояния
Как упомянуто выше, адсорбированное состояние в NOx-катализаторе 3, показанное посредством точки P13, может представлять собой состояние, отклоненное от равновесного состояния, т.е. неравновесное состояние. Когда адсорбированное состояние NOx-катализатора 3 достигает неравновесного состояния вследствие понижения температуры NOx-катализатора 3, количество аммиака, адсорбированного в NOx-катализатор 3, становится небольшим, в результате чего считается, что потребляемое количество аммиака уменьшается по сравнению со случаем, в котором NOx-катализатор 3 находится в равновесном состоянии при идентичной температуре катализатора. Это уменьшенное потребляемое количество аммиака действует в таком направлении, что уменьшается объем пространства для адсорбции аммиака. Таким образом, это уменьшенное потребляемое количество ΔN2 аммиака представлено посредством стрелки X113 на Фиг. 13.
Затем относительно уменьшенного потребляемого количества ΔN2 аммиака, карта управления скомпонована посредством предыдущих экспериментов и т.п. посредством использования, в качестве параметров, адсорбированного количества аммиака в NOx-катализаторе 3, который находится в неравновесном состоянии, температуры катализатора и расхода выхлопного газа и посредством ассоциирования этих параметров и уменьшенного значения скорости потребления аммиака, потребляемого посредством восстановительной реакции, друг с другом, и карта, скомпонованная таким способом, сохранена в запоминающем устройстве в ЭМУ 20. Затем посредством осуществления доступа к карте управления в произвольное время, уменьшенное потребляемое количество ΔN2 аммиака может вычисляться из вышеуказанного уменьшенного значения скорости потребления аммиака и количества NOx в выхлопном газе, протекающем в NOx-катализатор 3, в случае, если NOx-катализатор 3 находится в неравновесном состоянии в произвольное время. Здесь, следует отметить, что при рассмотрении состояния наличия пространства для адсорбции NOx-катализатора, предполагается, что NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии. В этом случае, поскольку восстановительная способность NOx-катализатора 3 становится низкой вследствие его ухудшения характеристик, количество аммиака, потребляемого посредством восстановительной реакции, является небольшим с самого начала. По этой причине, считается, что уменьшенное потребляемое количество ΔN2 аммиака становится чрезвычайно небольшим, и в этом случае, значение уменьшенного потребляемого количества ΔN2 аммиака может быть фиксированно задано равным нулю.
Как описано выше, пространство для адсорбированного количества NOx-катализатора может выясняться точным способом, посредством учета вышеуказанных факторов, т.е. (1) адсорбированного количества аммиака, получающегося в результате количества мочевинной воды, поданной посредством подающего клапана, 5 и (2) уменьшенного количества потребления аммиака вследствие неравновесного состояния, относительно объема пространства (X200-X100) для адсорбции аммиака, получающегося в результате падения температуры. В примере, показанном на Фиг. 13, адсорбированное количество ΔX аммиака, которое получено посредством вычитания абсолютных величин стрелки X112 и стрелки X113 из абсолютной величины стрелки X111, соответствует конечному пространству для адсорбированного количества NOx-катализатора 3. Затем пространство для адсорбированного количества, указываемое посредством ΔX, представляет собой пространство для адсорбированного количества при условии, что NOx-катализатор 3 находится в предварительно заданном неисправном состоянии, т.е. смещение (разность) адсорбированного количества аммиака относительно равновесного состояния, и следовательно, ΔX упоминается в качестве "разности адсорбированного количества при предполагаемой неисправности". Соответственно, следует предположить или отметить, что в случаях, если в некоторой степени возникает разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности в NOx-катализаторе 3, когда выполняется определение неисправностей на основе скорости удаления NOx с использованием определенного значения датчика 8 NOx, имеется вероятность того, что ошибочно выполнено определение нормальности, хотя следует определять то, что NOx-катализатор 3 находится в неисправном состоянии (т.е. в предварительно заданном неисправном состоянии).
Соответственно, в случаях, если имеется такая вероятность, предпочтительно вводить определенное ограничение на вышеуказанное определение неисправностей на основе скорости удаления NOx, так что не выполняется ошибочное определение нормальности. На основе вышеописанного, в этом втором примере, управление выполнением определения неисправностей выполняется относительно определения неисправностей NOx-катализатора 3, как показано на Фиг. 14. Это управление выполняется посредством выполнения управляющей программы, сохраненной в ЭМУ 20.
Во-первых, на этапе S201, определяется то, удовлетворяется или нет условие для выполнения определения неисправностей NOx-катализатора 3, на основе скорости удаления NOx, вычисленной согласно выражению 5 и выражению 6. В качестве одного примера такого условия, упоминается то, превышает или нет температура NOx-катализатора 3 температуру катализатора для катализатора 3, который должен быть в активированном состоянии, либо повышены или нет температуры датчиков 7, 8 NOx до температуры, при которой они могут выполнять определение NOx, и т.п. Температура NOx-катализатора 3 может оцениваться на основе определенного значения температурного датчика 9, и температуры датчиков 7, 8 NOx могут оцениваться на основе истекшего периода времени после того, как двигатель 1 внутреннего сгорания начинает прогрев, и т.д. Когда положительное определение выполняется на этапе S201, управляющая программа или процедура переходит к этапу S202, при этом, когда выполняется отрицательное определение, процедура переходит к этапу S206.
Затем определяется то, находится или нет температура NOx-катализатора 3 в процессе относительно быстрого падения температуры, в котором она изменяется от точки P11 до точки P13, как показано на Фиг. 12, т.е. она отклоняется от равновесного состояния относительно адсорбции аммиака в NOx-катализаторе 3. Например, в случаях, если темп падения (скорость падения) температуры NOx-катализатора 3 становится равным или превышающим предварительно определенное значение, выполняется положительное определение того, что температура NOx-катализатора 3 находится в процессе относительно быстрого падения, и процедура переходит к этапу S203. С другой стороны, когда отрицательное определение выполняется на этапе S202, падение температуры NOx-катализатора 3 является относительно постепенным, так что это означает то, что можно поддерживать практически равновесное состояние. Соответственно, в этом случае, обработка или процедура переходит к этапу S205.
После этого, на этапе S203, разность ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, показанная на Фиг. 13 вычисляется относительно NOx-катализатора 3, который находится в процессе падения температуры. В этом примере, как указано выше, разность ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности вычисляется посредством учета адсорбированного количества аммиака, получающегося в результате подачи мочевинной воды посредством подающего клапана 5, и пониженного или уменьшенного количества потребления аммиака вследствие неравновесного состояния относительно объема пространства для адсорбции аммиака, получающегося в результате падения температуры. Здесь, следует отметить, что для того, чтобы упрощать вычисление разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, значение объема пространства для адсорбции аммиака, получающегося в результате падения температуры (т.е. смещение адсорбированного количества аммиака, соответствующее стрелке X111, показанной на Фиг. 13), также может использоваться в качестве разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности.
На этапе S204, определяется то, равно или меньше либо нет адсорбированное количество ΔX разности при предполагаемой неисправности, вычисленное на этапе S203, предварительно определенного порогового значения X0. Предварительно определенное пороговое значение X0 задается на основе вышеуказанного ошибочного определения нормальности, получающегося в результате того факта, что временное понижение количества проскока аммиака, которое возникает, когда разность ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности становится большой, приводит к тому, что скорость удаления NOx становится явно большой, посредством учета корреляции между абсолютной величиной разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности и вероятностью возникновения ошибочного определения нормальности. Соответственно, когда положительное определение выполняется на этапе S204, значение разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности является адекватно низким, и в силу этого вероятность ошибочного определения нормальности также является низкой, в результате чего выполнение определения неисправностей NOx-катализатора 3 на основе скорости удаления NOx, соответственно, разрешается (обработка на этапе S205). С другой стороны, когда отрицательное определение выполняется на этапе S204, значение разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности является относительно высоким, и в силу этого вероятность ошибочного определения нормальности также является высокой, в результате чего выполнение определения неисправностей NOx-катализатора 3 на основе скорости удаления NOx, соответственно, запрещается (обработка на этапе S206). Когда выполняется обработка на этапе S205 или обработка на этапе S206, обработка на этапе S201 повторяется снова.
Здесь, на Фиг. 15, показаны, в качестве примера, переходы отдельных параметров (экспериментальные примеры) относительно двигателя 1 внутреннего сгорания, когда выполняется управление выполнением определения неисправностей, показанное на Фиг. 14. Следует отметить, что NOx-катализатор 3, используемый в экспериментальных примерах, находится в предварительно заданном неисправном состоянии. На Фиг. 15(a), переход скорости транспортного средства транспортного средства с двигателем 1 внутреннего сгорания, смонтированным в нем, показан посредством линии L13. На Фиг. 15(b), переход температуры NOx-катализатора 3 показан посредством линии L14, и переход температуры катализатора 4 ASC показан посредством линии L15. На Фиг. 15(c), переход количества аммиака, содержащегося в выхлопном газе (количества проскока аммиака), который вытекает из NOx-катализатора 3 и катализатора 4 ASC, и от которого не закрыт датчик 8 NOx, показан посредством линии L16. Кроме того, переход количества проскока аммиака, когда адсорбция аммиака в NOx-катализаторе 3 находится в равновесном состоянии, показан посредством линии L17. На Фиг. 15(d), переход скорости удаления NOx, вычисленной посредством использования определенных значений датчиков 7, 8 NOx, показан посредством линии L18. На Фиг. 15(e), переход разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности показан посредством линии L19. Ось абсцисс в каждом виде по Фиг. 15 представляет время, и проиллюстрирован переход каждого параметра в общем диапазоне времени.
В период времени от момента T11 времени до момента T12 времени, показанный на Фиг. 15(b), температура NOx-катализатора 3 быстро понижается, и в период времени от T12 до T13, NOx-катализатор 3 также находится в процессе падения температуры. Как результат, можно выяснять, или понимать, что в фиксированный период времени около T12, фактическое количество проскока аммиака (показано посредством линии L16) меньше количества проскока аммиака (показано посредством линии L17) в NOx-катализаторе, который находится в равновесном состоянии, в результате чего временно повышается скорость удаления NOx. В этот фиксированный период времени разность адсорбированного количества при предполагаемой неисправности изменяется при очень больших значениях по сравнению с другими периодами времени, как показано посредством линии L19 на Фиг. 15(e). Соответственно, считается, что в этот фиксированный период времени, может возникать вышеуказанное ошибочное определение нормальности, и следовательно, посредством задания фиксированного периода времени в качестве периода запрещения определения неисправностей (периода времени, заданного посредством обработки этапа S206), можно не допускать ошибочного выполнения определения нормальности.
МОДИФИКАЦИЯ
Теперь, обратимся ко второму примеру (модификации), в котором управление выполнением определения неисправностей выполняется в системе определения неисправностей устройства очистки выхлопных газов, согласно настоящему изобретению. В управлении, показанном на Фиг. 14, когда отрицательное определение выполняется на этапе S204, т.е. когда выполняется определение в отношении того, что имеется вероятность ошибочного определения нормальности, определение неисправностей самого NOx-катализатора 3 запрещается. Тем не менее, в этой модификации, вместо этого режима (запрещение определения неисправностей), использование определенного значения датчика 8 NOx, который является причиной временного повышения скорости удаления NOx, получающегося в результате разности ΔX адсорбированного количества при предполагаемой неисправности, может ограничиваться при определении неисправностей NOx-катализатора 3. В случаях, если ограничивается использование определенного значения датчика 8 NOx, количество NOx в выхлопном газе, вытекающем из NOx-катализатора 3, оценивается на основе температуры NOx-катализатора 3, эффективности восстановления NOx в NOx-катализаторе 3, оцененной на основе предыстории работы двигателя 1 внутреннего сгорания, расхода выхлопного газа и т.д. Посредством альтернативного использования количества NOx, оцененного таким образом, можно не допускать возникновения ошибочного определения нормальности вследствие временного повышения скорости удаления NOx, которое зависит, по меньшей мере, от определенного значения датчика 8 NOx.
Перечень ссылочных позиций
1 - двигатель внутреннего сгорания
2 - выпускной канал
3 - катализатор c избирательным каталитическим восстановлением NOx (NOx-катализатор)
4 - катализатор ASC
5 - подающий клапан
7, 8 - датчик NOx
9 - температурный датчик
11 - датчик позиции коленчатого вала
12 - датчик открытия акселератора
20 - ЭМУ
30 - устройство очистки выхлопных газов