СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ
FAULT DIAGNOSIS SYSTEM FOR EXHAUST GAS CLEANING EQUIPMENT

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к системе диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов.
Уровень техники
[0002] Известное оборудование очистки выхлопных газов включает в себя катализатор избирательного каталитического восстановления NOx (также называемый в дальнейшем "SCR-катализатором"), допускающий восстановление NOx, содержащегося в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания, посредством использования аммиака в качестве восстановителя, и устройство подачи восстановителя, которое подает аммиак или прекурсор аммиака в качестве восстановителя в выхлопные газы.
[0003] Общеизвестно диагностировать неисправность SCR-катализатора в таком оборудовании очистки выхлопных газов на основе концентрации NOx в области выше по потоку от SCR-катализатора и концентрации NOx в области ниже по потоку от SCR-катализатора, другими словами, на основе скорости удаления NOx SCR-катализатора.
[0004] Патентный документ 1 раскрывает диагностику неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора. В технологии, раскрытой в патентном документе 1, восстановитель подается в выхлопные газы в местоположении выше по потоку от SCR-катализатора, чтобы восстанавливать NOx. Диагностика в отношении неисправности SCR-катализатора осуществляется на основе концентрации аммиака, выходящего из SCR-катализатора.
Патентные документы
[0005] Патентный документ 1: Публикация международной PCT-заявки WO 2006/046339
Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии № 2015-086714
Патентный документ 3: Публикация заявки на патент США № 2013/0000278
Патентный документ 4: Выложенная заявка на патент Японии № 2013-227930
Техническая задача
[0006] Согласно вышеуказанному предшествующему уровню техники, диагностика неисправностей SCR-катализатора выполняется на основе того факта, что аммиак имеет тенденцию выходить из SCR-катализатора, когда SCR-катализатор имеет некоторую неисправность. Тем не менее, количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе в то время, когда условие для выполнения диагностики неисправностей удовлетворяется, может быть небольшим в зависимости от конструкции оборудования очистки выхлопных газов или рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания. Затем, если количество подаваемого восстановителя является небольшим, могут возникать случаи, в которых аммиак не выходит из SCR-катализатора, даже если SCR-катализатор имеет неисправность.
Следовательно, для успешного выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака в выхлопных газах в области ниже по потоку от SCR-катализатора, необходимо то, что надлежащее количество аммиака должно адсорбироваться в SCR-катализаторе. Тем не менее, количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, в некоторых случаях может не быть надлежащим для диагностики неисправностей SCR-катализатора в то время, когда должна выполняться диагностика неисправностей. В таких случаях, может быть затруднительным выполнять диагностику неисправностей с надлежащей частотой.
[0007] Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеизложенной проблемы, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечивать возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора с надлежащей частотой.
Решение задачи
[0008] Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов, которая применяется к оборудованию очистки выхлопных газов, включающему в себя устройство подачи восстановителя, обеспеченное в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, чтобы подавать аммиак или прекурсор аммиака в качестве восстановителя в выпускной канал, катализатор избирательного каталитического восстановления NOx, обеспеченный в выпускном канале ниже по потоку от упомянутого устройства подачи восстановителя, чтобы восстанавливать NOx в выхлопных газах посредством аммиака, и средство измерения, выполненное с возможностью измерять концентрацию аммиака в выхлопных газах ниже по потоку от упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx и выполнять диагностику неисправностей упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx на основе концентрации аммиака, измеренной посредством упомянутого средства измерения. Система диагностики неисправностей включает в себя: средство оценки, выполненное с возможностью оценивать адсорбированное количество аммиака, заданное в качестве количества аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx при условии, что упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx является нормальным; средство управления подачей, выполненное с возможностью выполнять управление подачей таким образом, чтобы подавать, посредством упомянутого устройства подачи восстановителя, упомянутый восстановитель в заданном фиксированном подаваемом количестве для диагностики, большем количества восстановителя, который подается посредством упомянутого устройства подачи восстановителя в целях восстановления NOx посредством упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, когда выполняется упомянутая диагностика неисправностей; средство диагностики неисправностей, выполненное с возможностью выполнять диагностику неисправностей упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx на основе концентрации аммиака, измеренной посредством упомянутого средства измерения, когда упомянутый восстановитель подается посредством упомянутого управления подачей; и средство управления восстановлением, выполненное с возможностью выполнять управление восстановлением таким образом, чтобы восстанавливать количество аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx таким образом, чтобы задавать упомянутое адсорбированное количество аммиака после завершения упомянутого управления подачей, выполняемого в следующий раз, большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии, заданного в качестве количества аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx, при котором начинается выход аммиака из упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, если упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в упомянутом состоянии, в котором катализатор избирательного каталитического восстановления NOx диагностируется как имеющий неисправность посредством упомянутой диагностики неисправностей, и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, заданного в качестве количества аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx, при котором выход аммиака из упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx начинается, если упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в нормальном состоянии, в конкретное время после завершения упомянутой диагностики неисправностей, выполняемой в прошлый раз, и до начала упомянутой диагностики неисправностей, выполняемой в следующий раз, если упомянутое адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества в упомянутое конкретное время.
[0009] Вышеописанная система диагностики неисправностей выполняет управление подачей таким образом, чтобы подавать подаваемое количество для диагностики восстановителя посредством устройства подачи восстановителя при выполнении диагностики неисправностей. Согласно первому аспекту настоящего изобретения, подаваемое количество для диагностики представляет собой заданное фиксированное количество, большее количества восстановителя, который подается посредством устройства подачи восстановителя в целях восстановления NOx посредством катализатора избирательного каталитического восстановления NOx (который в дальнейшем также называется "SCR-катализатором"). Количество восстановителя, которое подается посредством устройства подачи восстановителя в целях восстановления NOx посредством катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, также в дальнейшем называется "количеством, требуемым для восстановления". Количество, требуемое для восстановления, представляет собой количество восстановителя, которое подается в целях восстановления NOx в нормальном режиме работы двигателя внутреннего сгорания. Подаваемое количество для диагностики представляет собой заданное количество.
[0010] Если вышеописанное управление подачей выполняется, когда SCR-катализатор является нормальным, количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, имеет тенденцию быть относительно большим, поскольку восстановитель подается в подаваемом количестве для диагностики, большем количества, требуемого для восстановления. Если адсорбированное количество аммиака после завершения этого управления (которое также в дальнейшем называется "адсорбированным количеством после управления подачей") больше адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, аммиак не должен выходить из SCR-катализатора, если SCR-катализатор является нормальным, и аммиак должен выходить из SCR-катализатора, если SCR-катализатор имеет неисправность. Адсорбированное количество аммиака представляет собой оцененное значение количества аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, которое оценивается при условии, что SCR-катализатор является нормальным. Когда аммиак выходит из SCR-катализатора, концентрация аммиака измеряется посредством средства измерения. Таким образом, диагностика неисправностей SCR-катализатора может выполняться на основе концентрации аммиака, измеренной посредством средства измерения, когда восстановитель подается посредством управления подачей. При выполнении диагностики неисправностей SCR-катализатора таким способом, средство диагностики неисправностей может определять то, имеет или нет SCR-катализатор неисправность, посредством известной технологии. Например, SCR-катализатор может диагностироваться как имеющий неисправность, когда концентрация аммиака, измеренная посредством средства измерения, достигает или превышает пороговую концентрацию.
[0011] В вышеописанной системе диагностики неисправностей, поскольку адсорбированное количество после управления подачей имеет тенденцию быть относительно большим, адсорбированное количество аммиака в то время, когда диагностика неисправностей выполняется в следующий раз, имеет тенденцию превышать конкретное верхнее предельное количество, если скорость уменьшения адсорбированного количества аммиака относительно адсорбированного количества после управления подачей после завершения управления подачей является относительно низкой. Конкретное верхнее предельное адсорбированное количество, упомянутое выше, представляет собой верхний предел адсорбированного количества аммиака, при котором разрешается выполнение диагностики неисправностей SCR-катализатора. Например, конкретное верхнее предельное адсорбированное количество задается как такое адсорбированное количество аммиака, что если восстановитель подается в подаваемом количестве для диагностики, большем количества, требуемого для восстановления в процессе диагностики неисправностей в состоянии, в котором адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, адсорбционная способность SCR-катализатора превышается, даже если SCR-катализатор является нормальным, и в результате может получаться выход аммиака из SCR-катализатора. Следовательно, если восстановитель подается в подаваемом количестве для диагностики, большем количества, требуемого для восстановления в процессе следующей диагностики неисправностей в обстановке, в которой адсорбированное количество аммиака в это время больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, аммиак, который SCR-катализатор даже в нормальном состоянии не может адсорбировать, может выходить из него. Чтобы не допускать этого, вышеописанная система диагностики неисправностей выполняет управление восстановлением в конкретное время перед временем, когда диагностика неисправностей выполняется в следующий раз, если адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества.
[0012] После того, как управление восстановлением начинается в вышеуказанное конкретное время, количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, восстанавливается. Управление восстановлением восстанавливает количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, с учетом заданного подаваемого количества для диагностики таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Даже когда SCR-катализатор находится в нормальных условиях, адсорбционная способность аммиака SCR-катализатора изменяется в зависимости от степени ухудшения характеристик SCR-катализатора. Адсорбированное количество для начала выхода в нормальном состоянии может задаваться как количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, при котором выход аммиака из SCR-катализатора начинается в случае, если SCR-катализатор находится в конкретном состоянии с ухудшенными характеристиками, в котором SCR-катализатор считается нормальным.
[0013] По мере того, как восстановитель подается в количестве для диагностики, большем количества, требуемого для восстановления в процессе следующей диагностики неисправностей, адсорбированное количество аммиака, которое представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, которое оценивается при условии, что SCR-катализатор является нормальным, изменяется на количество, большее количества начала выхода в неисправном состоянии и меньшее адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Это результирующее адсорбированное количество также в дальнейшем называется "адсорбированным количеством в конкретном состоянии". Затем если SCR-катализатор является нормальным, аммиак не должен выходить. Когда управление подачей выполняется в процессе следующей диагностики неисправностей, аммиак не выходит, если SCR-катализатор является нормальным, но выходит, если SCR-катализатор имеет неисправность. Таким образом, вышеуказанное средство диагностики неисправностей может осуществлять диагностику в отношении неисправности SCR-катализатора согласно заданному временному распределению выполнения диагностики неисправностей.
[0014] Если адсорбированное количество аммиака равно или меньше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества в упомянутое конкретное время, то адсорбированное количество аммиака в то время, когда следующая диагностика неисправностей выполняется, должно быть равно или меньше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества. В этом случае, управление восстановлением не выполняется в упомянутое конкретное время. Когда SCR-катализатор является нормальным, по мере того, как восстановитель подается в подаваемом количестве для диагностики, большем количества, требуемого для восстановления, относительно большое количество аммиака, которое должно приводить к выходу аммиака из SCR-катализатора, если SCR-катализатор является неисправным, адсорбируется посредством SCR-катализатора в нормальном состоянии. Следовательно, даже если адсорбированное количество аммиака равно или меньше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, адсорбированное количество аммиака имеет тенденцию быть относительно большим в упомянутое конкретное время, хотя и не большим конкретного верхнего предельного адсорбированного количества.
[0015] Посредством выполнения вышеописанного управления восстановлением, система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора с надлежащей частотой.
[0016] Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов, включающая в себя: средство оценки, выполненное с возможностью оценивать адсорбированное количество аммиака, заданное в качестве количества аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx при условии, что упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx является нормальным; средство управления подачей, выполненное с возможностью выполнять управление подачей таким образом, чтобы подавать, посредством упомянутого устройства подачи восстановителя, упомянутый восстановитель в подаваемом количестве для диагностики, большем количества восстановителя, который подается посредством упомянутого устройства подачи восстановителя в целях восстановления NOx посредством упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, когда упомянутая диагностика неисправностей выполняется, причем упомянутое средство управления подачей выполняет упомянутое управление подачей таким образом, чтобы задавать упомянутое адсорбированное количество аммиака после завершения упомянутого управления подачей большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии, заданного в качестве количества аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx, при котором начинается выход аммиака из упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, если упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в упомянутом состоянии, в котором катализатор избирательного каталитического восстановления NOx диагностируется как имеющий неисправность посредством упомянутой диагностики неисправностей, и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, заданного в качестве количества аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx, при котором начинается выход аммиака из упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, если упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в нормальном состоянии; средство диагностики неисправностей, выполненное с возможностью выполнять диагностику неисправностей упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx на основе концентрации аммиака, измеренной посредством упомянутого средства измерения, когда упомянутый восстановитель подается посредством упомянутого управления подачей; и средство управления восстановлением, выполненное с возможностью выполнять управление восстановлением таким образом, чтобы восстанавливать количество аммиака, адсорбированного в упомянутом катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx таким образом, чтобы задавать упомянутое адсорбированное количество аммиака равным или меньшим конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, в конкретное время после завершения упомянутой диагностики неисправностей, выполняемой в прошлый раз, и до начала упомянутой диагностики неисправностей, выполняемой в следующий раз, если упомянутое адсорбированное количество аммиака превышает упомянутое конкретное верхнее предельное адсорбированное количество в упомянутое конкретное время.
[0017] В системе диагностики неисправностей согласно второму аспекту настоящего изобретения, средство управления подачей выполняет управление подачей таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество после управления подачей равным адсорбированному количеству в конкретном состоянии. Другими словами, в системе диагностики неисправностей согласно второму аспекту настоящего изобретения, подаваемое количество для диагностики может представлять собой конкретное переменное количество, большее количества, требуемого для восстановления. Если адсорбированное количество аммиака в упомянутое конкретное время больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, управление восстановлением выполняется в это время. Это задает адсорбированное количество аммиака равным или меньшим конкретного верхнего предельного адсорбированного количества. Как описано выше, конкретное верхнее предельное адсорбированное количество представляет собой верхний предел адсорбированного количества аммиака, при котором разрешается выполнение диагностики неисправностей SCR-катализатора. Если, например, количество аммиака восстанавливается посредством фиксированного количества посредством управления восстановлением, адсорбированное количество аммиака после выполнения управления восстановлением варьируется в соответствии с адсорбированным количеством аммиака до выполнения управления восстановлением. В этом случае, выполнение управления восстановлением и вышеописанного управления подачей помогает регулировать адсорбированное количество аммиака после завершения управления подачей до адсорбированного количества в конкретном состоянии.
[0018] Если управление восстановлением не выполняется, хотя адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, и адсорбированное количество аммиака до выполнения управления подачей является относительно большим, иногда невозможно регулировать адсорбированное количество после управления подачей до адсорбированного количества в конкретном состоянии только посредством управления подачей. Это обусловлено тем, что подаваемое количество для диагностики больше количества, требуемого для восстановления, и минимальное значение подаваемого количества для диагностики имеет тенденцию быть относительно большим. Если невозможно регулировать адсорбированное количество после управления подачей до адсорбированного количества в конкретном состоянии только посредством управления подачей, следующая диагностика неисправностей не может выполняться. Следовательно, если адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества в упомянутое конкретное время, необходимо выполнять управление восстановлением таким образом, чтобы восстанавливать адсорбированное количество аммиака до количества, меньшего конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, так что предотвращается настолько большое адсорбированное количество аммиака до выполнения управления подачей. Это обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора в заданное время выполнения диагностики неисправностей.
[0019] Как описано выше, даже если адсорбированное количество аммиака равно или меньше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества в упомянутое конкретное время (в этом случае, управление восстановлением не выполняется), адсорбированное количество аммиака имеет тенденцию быть относительно большим, хотя и не большим конкретного верхнего предельного адсорбированного количества. Тем не менее, могут быть случаи, в которых адсорбированное количество аммиака является очень небольшим, в зависимости от рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания или других факторов. Если адсорбированное количество аммиака является очень небольшим в то время, когда следующая диагностика неисправностей выполняется (независимо от того, выполняется или нет управление восстановлением), относительно большое количество восстановителя может подаваться посредством управления подачей таким образом, чтобы регулировать адсорбированное количество после управления подачей до адсорбированного количества в конкретном состоянии. Таким образом, можно регулировать адсорбированное количество после управления подачей до адсорбированного количества в конкретном состоянии надлежащим образом.
[0020] В системе диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно второму аспекту настоящего изобретения, посредством выполнения вышеописанного управления подачей и управления восстановлением, можно надлежащим образом регулировать адсорбированное количество после подачи до адсорбированного количества в конкретном состоянии с подаваемым количеством для диагностики, большим количества, требуемого для восстановления. Кроме того, выполнение вышеописанного управления восстановлением обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора с надлежащей частотой.
[0021] Система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно второму аспекту настоящего изобретения дополнительно может включать в себя средство определения, выполненное с возможностью определять, когда условие для выполнения упомянутой диагностики неисправностей удовлетворяется, упомянутое подаваемое количество для диагностики на основе упомянутого адсорбированного количества аммиака в то время, когда упомянутое условие для выполнения упомянутой диагностики неисправностей удовлетворяется таким образом, что сумма упомянутого адсорбированного количества аммиака в то время, когда упомянутое условие для выполнения упомянутой диагностики неисправностей удовлетворяется, и количества аммиака, извлекаемого из упомянутого подаваемого количества для диагностики, больше упомянутого адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньше упомянутого адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Упомянутое средство управления подачей упомянутой системы диагностики неисправностей может подавать упомянутый восстановитель в упомянутом подаваемом количестве для диагностики, определенном посредством упомянутого средства определения, посредством упомянутого устройства подачи восстановителя при упомянутом управлении подачей. Подаваемое количество для диагностики, определенное посредством упомянутого средства определения, больше количества, требуемого для восстановления.
[0022] Как описано выше, управление восстановлением выполняется в конкретное время после того, как диагностика неисправностей выполняется в прошлый раз, и до того, как диагностика неисправностей выполняется в следующий раз. Следовательно, адсорбированное количество аммиака может изменяться со времени, когда управление восстановлением выполняется, до времени, когда управление восстановлением выполняется в следующий раз. Если подаваемое количество для диагностики определяется в то время, когда условие для выполнения диагностики неисправностей удовлетворяется, на основе адсорбированного количества аммиака в то время, когда условие для выполнения диагностики неисправностей удовлетворяется, аналогично вышеописанной системе диагностики неисправностей, управление подачей может выполняться с большей точностью, чем в случае, если, например, подаваемое количество для диагностики определяется на основе адсорбированного количества аммиака сразу после завершения управления восстановлением.
[0023] Упомянутое средство определения может определять упомянутое подаваемое количество для диагностики таким образом, что сумма упомянутого адсорбированного количества аммиака в то время, когда упомянутое условие для выполнения упомянутой диагностики неисправностей удовлетворяется, и количества аммиака, извлекаемого из упомянутого подаваемого количества для диагностики, равна или больше количества для разрешения диагностики неисправностей, заданного в качестве суммы упомянутого адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и конкретного измеримого количества аммиака, и меньше упомянутого адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии.
[0024] Конкретное измеримое количество аммиака определяется с учетом ошибок измерения при измерении концентрации аммиака посредством средства измерения и т.д. Если количество аммиака, выходящего из SCR-катализатора, меньше конкретного измеримого количества аммиака, иногда трудно измерять концентрацию аммиака, выходящего из SCR-катализатора, поскольку измерение может затрагиваться посредством ошибок измерения и т.д. Кроме того, например, когда датчик NOx, допускающий измерение концентрации NOx в выхлопных газах и имеющий чувствительность к аммиаку, а также NOx, используется в качестве средства измерения, иногда трудно измерять концентрацию аммиака точно, если концентрация аммиака в выхлопных газах не составляет относительно выше концентрации NOx. Конкретное измеримое количество аммиака определяется с учетом этого.
[0025] Когда управление подачей выполняется для того, чтобы подавать восстановитель в подаваемом количестве для диагностики, определенном так, как описано выше, посредством устройства подачи восстановителя, адсорбированное количество после управления подачей задается равным или большим количества для разрешения диагностики неисправностей и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Затем, если SCR-катализатор имеет неисправность, количество аммиака, большее конкретного измеримого количества аммиака, должно выходить из SCR-катализатора, когда управление подачей выполняется. Затем средство измерения может измерять концентрацию аммиака с относительно высокой точностью. Следовательно, средство диагностики неисправностей может осуществлять диагностику SCR-катализатора с относительно высокой точностью.
[0026] Посредством выполнения управления подачей таким образом, чтобы подавать восстановитель в подаваемом количестве для диагностики, как описано выше, вышеописанная система диагностики неисправностей обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора с максимально возможно высокой точностью. Выполнение вышеописанного управления восстановлением обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей с такой высокой точностью с надлежащей частотой.
[0027] Согласно настоящему изобретению, оборудование очистки выхлопных газов дополнительно может включать в себя катализатор удаления NOx, обеспеченный в выпускном канале выше по потоку от упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, чтобы восстанавливать NOx в выхлопных газах. В оборудовании очистки выхлопных газов, сконфигурированном так, как описано выше, достаточно значительная часть NOx, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания, удаляется посредством катализатора удаления NOx, обеспеченного в выпускном канале выше по потоку от SCR-катализатора, и концентрация NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор, является относительно низкой. Как следствие, количество аммиака, доступного для восстановления NOx, является относительно низким. Следовательно, после того, как управление подачей выполняется однократно, скорость уменьшения адсорбированного количества аммиака относительно адсорбированного количества после управления подачей зачастую является низкой. В этом случае, как описано выше, адсорбированное количество аммиака в то время, когда диагностика неисправностей выполняется в следующий раз, имеет тенденцию превышать конкретное верхнее предельное адсорбированное количество. В этом состоянии, если восстановитель подается, когда диагностика неисправностей выполняется в следующий раз, аммиак, который не может адсорбировать SCR-катализатор, может выходить, даже если SCR-катализатор является нормальным.
[0028] Следовательно, система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению выполнена с возможностью выполнять управление восстановлением в конкретное время, если адсорбированное количество аммиака в это время больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества, за счет этого обеспечивая возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора с надлежащей частотой.
[0029] Средство управления восстановлением системы диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может выполнять, в качестве упомянутого управления восстановлением, по меньшей мере, одно из управления повышением температуры катализатора для повышения температуры упомянутого катализатора избирательного каталитического восстановления NOx и управления увеличением расхода NOx для увеличения расхода NOx, протекающего в упомянутый катализатор избирательного каталитического восстановления NOx.
[0030] Количество аммиака, которое может адсорбировать SCR-катализатор, изменяется в зависимости от температуры SCR-катализатора, и повышение температуры SCR-катализатора может восстанавливать количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе. Увеличение расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор, также может восстанавливать количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, поскольку относительно большое количество аммиака потребляется при восстановлении увеличенного количества NOx.
[0031] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов, которая применяется к оборудованию очистки выхлопных газов, включающему в себя устройство подачи восстановителя, обеспеченное в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, чтобы подавать аммиак или прекурсор аммиака в качестве восстановителя в выпускной канал, катализатор избирательного каталитического восстановления NOx, обеспеченный в выпускном канале ниже по потоку от устройства подачи восстановителя, чтобы восстанавливать NOx в выхлопных газах посредством аммиака, и модуль измерения, выполненный с возможностью измерять концентрацию аммиака в выхлопных газах ниже по потоку от катализатора избирательного каталитического восстановления NOx и выполнять диагностику неисправностей катализатора избирательного каталитического восстановления NOx на основе концентрации аммиака, измеренной посредством модуля измерения. Система диагностики неисправностей согласно третьему аспекту настоящего изобретения содержит: первый модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии, заданное в качестве количества аммиака, адсорбированного в катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx при условии, что катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного посредством диагностики неисправностей; второй модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии, заданное в качестве количества аммиака, адсорбированного в катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx при условии, что катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в нормальном состоянии; модуль управления подачей, выполненный с возможностью выполнять, когда диагностика неисправностей должна выполняться, управление подачей для диагностики, чтобы подавать восстановитель посредством устройства подачи восстановителя таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии, оцененное посредством первого модуля оценки, большим первого заданного адсорбированного количества, которое равно или больше адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии, и задавать адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии, оцененное посредством второго модуля оценки, меньшим второго заданного адсорбированного количества, которое равно или меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, причем адсорбированное количество для начала выхода в неисправном состоянии задается как количество аммиака, адсорбированного в катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx, при котором начинается выход аммиака из катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, если катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного посредством диагностики неисправностей, и адсорбированное количество для начала выхода в нормальном состоянии задается как количество аммиака, адсорбированного в катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx, при котором начинается выход аммиака из катализатора избирательного каталитического восстановления NOx, если катализатор избирательного каталитического восстановления NOx находится в нормальном состоянии; и модуль диагностики неисправностей, выполненный с возможностью выполнять диагностику неисправностей катализатора избирательного каталитического восстановления NOx на основе концентрации аммиака, измеренной посредством модуля измерения, в то время как управление подачей для диагностики выполняется посредством модуля управления подачей.
[0032] Система диагностики неисправностей согласно третьему аспекту настоящего изобретения оценивает адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии посредством первого модуля оценки и адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии посредством второго модуля оценки. Адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии представляет собой количество аммиака, адсорбированного в катализаторе избирательного каталитического восстановления NOx (SCR-катализатора) при условии, что SCR-катализатор находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного посредством диагностики неисправностей. Таким образом, адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, которое оценивается при условии, что SCR-катализатор находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного. Адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе при условии, что SCR-катализатор находится в нормальном состоянии. Таким образом, адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, которое оценивается при условии, что SCR-катализатор находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве нормального. Когда диагностика неисправностей должна выполняться, модуль управления подачей выполняет управление подачей для диагностики таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии, оцененное посредством первого модуля оценки, большим первого заданного адсорбированного количества, которое равно или больше адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии, и задавать адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии, оцененное посредством второго модуля оценки, меньшим второго заданного адсорбированного количества, которое равно или меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии.
[0033] Когда управление подачей для диагностики выполняется, как описано выше, аммиак не выходит из SCR-катализатора, если SCR-катализатор находится в нормальном состоянии, но выходит из SCR-катализатора, если SCR-катализатор имеет неисправность. Следовательно, модуль диагностики неисправностей выполнен с возможностью выполнять диагностику неисправностей на основе концентрации аммиака, измеренной посредством модуля измерения, в то время как управление подачей для диагностики выполняется посредством модуля управления подачей.
[0034] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, можно регулировать количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, до количества, подходящего для диагностики неисправностей SCR-катализатора на основе концентрации аммиака, выходящего из SCR-катализатора, посредством выполнения управления подачей для диагностики посредством модуля управления подачей. Это обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора с надлежащей частотой.
Преимущества изобретения
[0035] Настоящее изобретение обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора с надлежащей частотой.
Краткое описание чертежей
[0036] Фиг. 1 является схемой, показывающей общую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления настоящего изобретения и его систем впуска воздуха и выпуска выхлопных газов.
Фиг. 2 является графиком, показывающим концентрацию NOx выхлопных газов, выпускаемых из двигателя внутреннего сгорания перед протеканием в NSR-катализатор, концентрацию NOx в выхлопных газах после прохождения через NSR-катализатор и перед протеканием в SCR-катализатор и концентрацию NOx в выхлопных газах после прохождения через SCR-катализатор.
Фиг. 3A является первым графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, подаваемого в SCR-катализатор, и концентрацией аммиака, выходящего из SCR-катализатора в случае, если SCR-катализатор является нормальным, и в случае, если SCR-катализатор является неисправным, в сравнении.
Фиг. 3B является вторым графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, подаваемого в SCR-катализатор, и концентрацией аммиака, выходящего из SCR-катализатора в случае, если SCR-катализатор является нормальным, и в случае, если SCR-катализатор является неисправным, в сравнении.
Фиг. 4A показывает изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого через клапан для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора и расхода втекающего NOx, когда раствор мочевины подается в процессе диагностики неисправностей.
Фиг. 4B является первым графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, и температурой SCR-катализатора, при этом показаны количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе в нормальном состоянии перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей, и количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе после подачи раствора мочевины.
Фиг. 5 является первым графиком, показывающим изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого посредством клапана для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора и расхода втекающего NOx, когда выполняются управление подачей и управление восстановлением.
Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа с последовательностью операций управления, выполняемой в системе диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно первому варианту осуществления, который представляет собой вариант осуществления первого аспекта настоящего изобретения.
Фиг. 7A является вторым графиком, показывающим изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого посредством клапана для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора и расхода втекающего NOx, когда выполняются управление подачей и управление повышением температуры катализатора.
Фиг. 7B является вторым графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, и температурой SCR-катализатора, при этом показаны количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе в нормальном состоянии перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей, и количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе после подачи раствора мочевины.
Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа с последовательностью операций управления, выполняемой в системе диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно второму варианту осуществления, который представляет собой вариант осуществления второго аспекта настоящего изобретения.
Фиг. 9 является третьим графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе, и температурой SCR-катализатора, при этом показаны количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе в нормальном состоянии перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей, и количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе после подачи раствора мочевины.
Фиг. 10 является графиком, показывающим изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого посредством клапана для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора, расхода втекающего NOx и счетчика, когда выполняются управление подачей и управление увеличением расхода NOx.
Фиг. 11 является блок-схемой, иллюстрирующей функции модуля вычисления адсорбированного количества в ECU.
Фиг. 12 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и первого заданного адсорбированного количества Qada1 с температурой SCR-катализатора.
Фиг. 13 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии и второго заданного адсорбированного количества Qadn2 с температурой SCR-катализатора.
Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа в процессе управления, выполняемом посредством ECU в целях диагностики неисправностей SCR-катализатора в третьем варианте осуществления, который представляет собой вариант осуществления третьего аспекта настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
[0037] Далее подробно описываются режимы для осуществления настоящего изобретения в качестве вариантов осуществления для иллюстрации со ссылкой на чертежи. Следует понимать, что размеры, материалы, формы, относительные компоновки и другие признаки компонентов, которые описываются в связи с вариантами осуществления, не имеют намерение ограничивать объем настоящего изобретения только означенными, если не указано иное.
[0038] Первый вариант осуществления
Далее описывается вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 является схемой, показывающей общую конфигурацию систем впуска воздуха и выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания согласно варианту осуществления. Двигатель 1 внутреннего сгорания, показанный на фиг. 1, представляет собой двигатель внутреннего сгорания на основе самовоспламенения от сжатия (дизельный двигатель). Настоящее изобретение также может применяться к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием и сжиганием бедной смеси, который использует бензин или другие виды топлива.
[0039] Двигатель 1 внутреннего сгорания имеет клапан 3 впрыска топлива, который впрыскивает топливо в цилиндр 2. Если двигатель 1 внутреннего сгорания представляет собой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, клапан 3 впрыска топлива может быть выполнен с возможностью впрыскивать топливо во впускной порт.
[0040] Двигатель 1 внутреннего сгорания соединяется с впускным каналом 4. Впускной канал 4 содержит расходомер 40 воздуха и дроссельный клапан 41. Расходомер 40 воздуха выводит электрический сигнал, представляющий количество (или массу) всасываемого воздуха, протекающего во впускном канале 4. Дроссельный клапан 41 размещается во впускном канале 4 ниже по потоку от расходомера 40 воздуха. Дроссельный клапан 41 может варьировать площадь поперечного сечения канала во впускном канале 4, чтобы регулировать объем всасываемого воздуха двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0041] Двигатель 1 внутреннего сгорания соединяется с выпускным каналом 5. Выпускной канал 5 содержит первый датчик 53 NOx, катализатор 50 восстановления на основе накопления NOx (который в дальнейшем также называется "NSR-катализатором 50"), второй датчик 54 NOx, клапан 52 для добавления раствора мочевины, температурный датчик 56, катализатор 51 избирательного каталитического восстановления NOx (который в дальнейшем также называется "SCR-катализатором 51"), и третий датчик 55 NOx, которые размещаются в порядке вдоль направления потока выхлопных газов в выпускном канале 5. NSR-катализатор 50 химически накапливает или физически адсорбирует NOx в выхлопных газах, когда топливо-воздушное соотношение выхлопных газов представляет собой бедное топливо-воздушное соотношение выше стехиометрического топливо-воздушного соотношения, и высвобождает NOx и промотирует реакцию высвобожденного NOx и восстановительных компонентов в выхлопных газах, таких как углеводород (HC) и/или моноксид углерода (CO) в выхлопных газах, когда топливо-воздушное соотношение выхлопных газов представляет собой богатое топливо-воздушное соотношение ниже стехиометрического топливо-воздушного соотношения. SCR-катализатор 51 имеет функцию восстановления NOx в выхлопных газах с использованием аммиака в качестве восстановителя. Клапан 52 для добавления раствора мочевины, размещаемый выше по потоку от SCR-катализатора, подает водяной раствор мочевины в выхлопные газы, протекающие в выпускном канале 5, так что раствор мочевины подается в SCR-катализатор 51. Таким образом, мочевина в качестве прекурсора аммиака подается в SCR-катализатор 51. Мочевина, подаваемая таким способом, гидролизируется, чтобы формировать аммиак, и аммиак, сформированный таким способом, адсорбируется посредством SCR-катализатора 51. Аммиак, адсорбированный посредством SCR-катализатора 51, служит в качестве восстановителя, чтобы восстанавливать NOx в выхлопных газах. Клапан 52 для добавления раствора мочевины может заменяться посредством клапана для добавления аммиака, который добавляет аммиачный газ в выхлопные газы. В этом варианте осуществления, клапан 52 для добавления раствора мочевины или клапан для добавления аммиака служит в качестве устройства подачи восстановителя согласно настоящему изобретению. Выпускной канал 5 может содержать фильтр, который улавливает PM в выхлопных газах.
[0042] Первый датчик 53 NOx, второй датчик 54 NOx и третий датчик 55 NOx выводят электрический сигнал, представляющий концентрацию NOx в выхлопных газах. Температурный датчик 56 выводит электрический сигнал, представляющий температуру выхлопных газов. Датчик NOx представляет собой датчик, который измеряет концентрацию NOx в выхлопных газах, и датчик NOx обнаруживает аммиак также в качестве NOx. Третий датчик 55 NOx по сути выводит электрический сигнал, представляющий комбинированную концентрацию NOx и аммиака в выхлопных газах в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51. В этом варианте осуществления, третий датчик 55 NOx служит в качестве средства измерения согласно настоящему изобретению.
[0043] Электронный модуль 10 управления (ECU) предоставляется для двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 управляет рабочим состоянием двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 электрически соединяется с различными датчиками, такими как датчик 7 позиции акселератора и датчик 8 позиции коленчатого вала, а также вышеуказанные расходомер 40 воздуха, первый датчик 53 NOx, второй датчик 54 NOx, третий датчик 55 NOx и температурный датчик 56. Датчик 7 позиции акселератора выводит электрический сигнал, представляющий рабочую величину нажатия педали акселератора, которая не показана на чертежах (или степень открытия акселератора). Датчик 8 позиции коленчатого вала выводит электрический сигнал, представляющий позицию вращения выходного вала двигателя (или коленчатого вала) для двигателя 1 внутреннего сгорания. Выходные сигналы этих датчиков вводятся в ECU 10. ECU 10 вычисляет нагрузку на двигатель для двигателя 1 внутреннего сгорания на основе выходного сигнала датчика 7 позиции акселератора и вычисляет частоту вращения двигателя для двигателя 1 внутреннего сгорания на основе выходного сигнала датчика 8 позиции коленчатого вала. Кроме того, ECU 10 оценивает расход выхлопных газов, протекающих в SCR-катализатор 51, на основе выходного значения расходомера 40 воздуха и оценивает температуру SCR-катализатора 51 на основе выходного значения температурного датчика 56. Расход выхлопных газов, протекающих в SCR-катализатор 51, также в дальнейшем называется "расходом выхлопных газов", и температура SCR-катализатора 51 также в дальнейшем называется "температурой SCR-катализатора". Хотя в иллюстративной конфигурации, показанной на фиг. 1, температурный датчик 56 предоставляется в выпускном канале 5 между NSR-катализатором 50 и SCR-катализатором 51, температурный датчик 56 может предоставляться ниже по потоку от SCR-катализатора 51. Когда температурный датчик 56 также предоставляется ниже по потоку от SCR-катализатора 51, ECU 10 может оценивать температуру SCR-катализатора на основе выходного значения температурного датчика 56. ECU 10 также электрически соединяется с различными компонентами, включающими в себя клапан 3 впрыска топлива, дроссельный клапан 41 и клапан 52 для добавления раствора мочевины. Эти компоненты управляются посредством ECU 10.
[0044] Ниже описывается концентрация NOx, измеренная посредством первого датчика 53 NOx, второго датчика 54 NOx и третьего датчика 55 NOx в оборудовании очистки выхлопных газов, имеющем NSR-катализатор 50 и SCR-катализатор 51 согласно варианту осуществления со ссылкой на фиг. 2. Фиг. 2 является схемой, показывающей концентрацию NOx в выхлопных газах, выпускаемых из двигателя внутреннего сгорания перед протеканием в NSR-катализатор 50 (измеренную посредством первого датчика 53 NOx), концентрацию NOx в выхлопных газах после прохождения через NSR-катализатор 50 и перед протеканием в SCR-катализатор 51 (измеренную посредством второго датчика 54 NOx) и концентрацию NOx в выхлопных газах после прохождения через SCR-катализатор 51 (измеренную посредством третьего датчика 55 NOx), когда выхлопные газы, выпускаемые из двигателя 1 внутреннего сгорания, протекают вниз в выпускном канале 5 через NSR-катализатор 50 и SCR-катализатор 51 по порядку.
[0045] Как показано на фиг. 2, NOx (в концентрации C1), выпускаемый из двигателя 1 внутреннего сгорания, накапливается, адсорбируется или восстанавливается посредством NSR-катализатора 50 для большей части, и концентрация NOx, измеренная в области ниже по потоку от NSR-катализатора 50 и до SCR-катализатора 51, падает до концентрации C2. NOx дополнительно восстанавливается посредством SCR-катализатора 51, приводя к очень низкой концентрации NOx (в концентрации C3) в выхлопных газах в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51. В оборудовании очистки выхлопных газов, включающем в себя вышеописанную конструкцию, разность между концентрацией C2 NOx в области выше по потоку от SCR-катализатора 51 и концентрацией C3 NOx в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 является относительно небольшой.
[0046] В случае оборудования очистки выхлопных газов согласно варианту осуществления, в котором разность между концентрацией NOx в области выше по потоку от SCR-катализатора 51 и концентрацией NOx в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 является относительно небольшой, когда SCR-катализатор 51 является нормальным, скорость удаления NOx с SCR-катализатором 51 не падает значительно, даже когда SCR-катализатор 51 имеет неисправность в некоторых случаях. По этой причине, если диагностика неисправностей SCR-катализатора выполняется на основе скорости удаления NOx, точность диагностики может ухудшаться. Кроме того, в оборудовании очистки выхлопных газов согласно варианту осуществления, если скорость удаления NOx с SCR-катализатором 51 вычисляется на основе разности между концентрацией NOx в области выше по потоку от SCR-катализатора 51 и концентрацией NOx в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51, вычисленная скорость удаления NOx зачастую затрагивается относительно значительно посредством ошибок измерения концентраций NOx. Следовательно, если диагностика неисправностей SCR-катализатора выполняется на основе скорости удаления NOx, имеется вероятность того, что корректная диагностика не может осуществляться.
[0047] Далее поясняется случай, в котором SCR-катализатор 51 является нормальным, и случай, в котором SCR-катализатор 51 является неисправным, в сравнении при диагностике неисправностей SCR-катализатора 51 с использованием аммиака, выходящего из SCR-катализатора 51, со ссылкой на фиг. 3A. Фиг. 3A является графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, подаваемого в SCR-катализатор 51, и концентрацией аммиака, выходящего из SCR-катализатора 51 (которая также в дальнейшем называется "концентрацией выходящего аммиака") в случае, если SCR-катализатор 51 является нормальным, и в случае, если SCR-катализатор 51 является неисправным, в сравнении. На фиг. 3A, сплошная кривая C1 представляет взаимосвязь в случае, если SCR-катализатор 51 является нормальным, и пунктирная кривая C2 представляет взаимосвязь в случае, если SCR-катализатор 51 является неисправным. В обоих случаях, предполагается, что количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 до того, как подача аммиака в SCR-катализатор 51 начинается, равно нулю. Кроме того, предполагается, что температура SCR-катализатора, расход выхлопных газов, протекающих в SCR-катализатор 51, и концентрация NOx в выхлопных газах являются идентичными в обоих случаях.
[0048] В этом SCR-катализаторе 51, количество аммиака, которое SCR-катализатор 51 может адсорбировать, изменяется в зависимости от уровня развития ухудшения характеристик (или степени ухудшения характеристик), даже когда SCR-катализатор 51 находится в нормальном состоянии. Сплошная кривая C1, показанная на фиг. 3A, представляет вышеуказанную взаимосвязь в случае, если SCR-катализатор 51 находится в конкретном состоянии с ухудшенными характеристиками, в котором SCR-катализатор 51 считается нормальным. Состояние, представленное посредством пунктирной кривой C2 на фиг. 3A, в котором SCR-катализатор 51 имеет неисправность, например, представляет собой состояние, в котором SCR-катализатор 51 не может удалять NOx в достаточной степени таким образом, что выбросы превышают OBD-предел, заданный посредством регулирующих нормативов.
[0049] Как показано на фиг. 3A, если SCR-катализатор 51 является нормальным, концентрация выходящего аммиака практически равна нулю, когда количество подаваемого аммиака меньше Q2. Другими словами, практически весь аммиак, подаваемый в SCR-катализатор 51, адсорбируется посредством SCR-катализатора 51 или используется в восстановлении NOx, протекающего в SCR 51, и аммиак практически не выходит из SCR-катализатора 51. Если SCR-катализатор 51 имеет неисправность, концентрация выходящего аммиака начинает увеличиваться с нуля, когда количество подаваемого аммиака достигает Q1, меньшего Q2. Когда SCR-катализатор 51 имеет неисправность, количество аммиака, которое SCR-катализатор 51 может адсорбировать, меньше количества аммиака, когда SCR-катализатор 51 является нормальным. Когда количество подаваемого аммиака достигает или превышает Q1, аммиак, который SCR-катализатор 51 не может адсорбировать, выходит из SCR-катализатора 51.
[0050] В оборудовании очистки выхлопных газов согласно варианту осуществления, значительная часть NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания, накапливается, адсорбируется или восстанавливается посредством NSR-катализатора 50, и в силу этого концентрация NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор 51, является низкой, как описано выше. Затем количество NOx, восстановленного в SCR-катализаторе 51, является небольшим, и в силу этого количество раствора мочевины, подаваемого посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины для восстановления NOx, или количество подаваемого аммиака является небольшим. Как показано на фиг. 3A, когда количество подаваемого аммиака является небольшим, например, когда количество подаваемого аммиака меньше Q1, аммиак практически не выходит из SCR-катализатора 51 независимо от того, является SCR-катализатор 51 нормальным или неисправным. Следовательно, в том случае, если диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 выполняется на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51, имеется вероятность того, что SCR-катализатор 51 может не диагностироваться в качестве неисправного, даже если SCR-катализатор имеет неисправность.
[0051] Фиг. 3B, аналогично фиг. 3A, является графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, подаваемого в SCR-катализатор 51, и концентрацией выходящего аммиака в случае, если SCR-катализатор 51 является нормальным, и в случае, если SCR-катализатор 51 является неисправным, в сравнении. Как показано на фиг. 3B, если количество подаваемого аммиака составляет Q3, когда диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 выполняется, аммиак не выходит в случае, если SCR-катализатор 51 является нормальным, но аммиак выходит в случае, если SCR-катализатор 51 имеет неисправность. После этого, когда SCR-катализатор 51 является нормальным, относительно большое количество аммиака, которое должно приводить к выходу аммиака из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор 51 имеет неисправность, адсорбируется в SCR-катализаторе 51, который находится в нормальном состоянии. Вышеуказанное количество Q3 подаваемого аммиака больше Q1, меньше Q2 и близко к Q1. Это количество Q3 подаваемого аммиака больше количества аммиака (например, меньше Q1), которое должно подаваться в целях восстановления NOx в нормальном режиме работы двигателя внутреннего сгорания в оборудовании очистки выхлопных газов согласно варианту осуществления, которое сконфигурировано таким образом, что концентрация NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор 51, является относительно низкой. Задание подаваемого количества аммиака равным Q3, большему количества аммиака, которое должно подаваться в нормальном режиме работы двигателя 1 внутреннего сгорания, обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51.
[0052] Как показано на фиг. 3B, если количество подаваемого аммиака задается равным Q4, когда диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 выполняется, концентрация выходящего аммиака является большой в случае, если SCR-катализатор 51 имеет неисправность. Вышеуказанное количество Q4 подаваемого аммиака больше Q1, меньше Q2 и близко к Q2. Затем разность между концентрацией выходящего аммиака в случае, если SCR-катализатор 51 является нормальным, и концентрацией выходящего аммиака в случае, если SCR-катализатор 51 является неисправным, является относительно большой. Эта разность также в дальнейшем называется "разностью измерений".
[0053] Как следует понимать из вышеозначенного, в оборудовании очистки выхлопных газов согласно варианту осуществления, которое сконфигурировано таким образом, что концентрация NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор 51, является относительно низкой, когда диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 выполняется с использованием аммиака, выходящего из SCR-катализатора 51, невозможно выполнять диагностику неисправностей SCR-катализатора 51 корректно на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51, если количество подаваемого аммиака не больше Q1 и меньше Q2, другими словами, если раствор мочевины не подается в выхлопные газы через клапан 52 для добавления раствора мочевины в количестве, достаточно большом, так что относительно большое количество аммиака, которое должно приводить к выходу аммиака из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор является неисправным, адсорбируется посредством SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор является нормальным. По этой причине, в устройстве согласно варианту осуществления, ECU 10 выполнен с возможностью подавать раствор мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины в подаваемом количестве для диагностики, что описывается ниже при выполнении диагностики неисправностей.
[0054] Фиг. 4A показывает изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого через клапан 52 для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора и расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор 51 (который в дальнейшем также называется "расходом втекающего NOx"), в то время как диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 выполняется посредством ECU 10, который служит в качестве системы диагностики неисправностей оборудования очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению. Адсорбированное количество аммиака, упомянутое выше, означает оцененное значение количества аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, которое оценивается посредством ECU 10 при условии, что SCR-катализатор 51 является нормальным. ECU 10 может оценивать адсорбированное количество аммиака как таковое посредством известного способа. ECU 10 функционирует в качестве средства оценки согласно настоящему изобретению в оценке адсорбированного количества аммиака. На втором графике на фиг. 4A, показывающем изменение во времени адсорбированного количества аммиака, Qadn обозначает количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, при котором начинается выход аммиака из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор 51 находится в конкретном состоянию ухудшения характеристик, которое считается нормальным. Это количество адсорбированного аммиака также в дальнейшем называется "адсорбированным количеством для начала выхода в нормальном состоянии". На идентичном графике, Qada обозначает количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, при котором начинается выход аммиака из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор 51 находится в состоянии, в котором SCR-катализатор 51 диагностируется в качестве неисправного посредством системы диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению. Это количество адсорбированного аммиака также в дальнейшем называется "адсорбированным количеством для начала выхода в неисправном состоянии". Вышеуказанное состояние, в котором SCR-катализатор 51 диагностируется в качестве неисправного, например, представляет собой состояние, в котором SCR-катализатор 51 не может удалять NOx в достаточной степени таким образом, что выбросы превышают OBD-предел, заданный посредством регулирующих нормативов.
[0055] При управлении, показанном на фиг. 4A, условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 удовлетворяется во время t1. Диагностика неисправностей, выполняемая в это время, называется "последней диагностикой неисправностей". При управлении, показанном на фиг. 4A, условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 также удовлетворяется во время t3 после завершения последней диагностики неисправностей. Диагностика неисправностей, выполняемая в это время, называется "следующей диагностикой неисправностей" относительно последней диагностики неисправностей. Условие для выполнения вышеуказанной следующей диагностики неисправностей удовлетворяется, например, когда транспортное средство, содержащее двигатель 1 внутреннего сгорания, проезжает заданное расстояние, или двигатель 1 внутреннего сгорания работает в течение заданной продолжительности после завершения последней диагностики неисправностей, либо когда двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен и повторно запущен позднее.
[0056] Как показано на фиг. 4A, когда условие для выполнения диагностики неисправностей удовлетворяется во время t1, раствор мочевины подается через клапан 52 для добавления раствора мочевины в подаваемом количестве R1 в единицу времени. По мере того, как подача раствора мочевины начинается, адсорбированное количество аммиака начинает увеличиваться, причем оно на Qad1 меньше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии перед временем t1. За период от времени t1 до времени t2, раствор мочевины подается в количестве Qsum1, которое представляется посредством области со штриховкой на фиг. 4A. Как следствие, адсорбированное количество аммиака достигает количества Qad2, которое больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Вышеуказанное количество Qsum1 подаваемого раствора мочевины представляет собой подаваемое количество для диагностики, которое представляет собой количество раствора мочевины, подаваемого посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины, когда выполняется диагностика неисправностей.
[0057] Вышеуказанное подаваемое количество для диагностики представляет собой заданное фиксированное количество, большее количества раствора мочевины, который подается посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины в целях восстановления NOx посредством SCR-катализатора 51. Второе количество также в дальнейшем называется "количеством, требуемым для восстановления". Количество, требуемое для восстановления, представляет собой количество раствора мочевины, который подается в целях восстановления NOx в нормальном режиме работы двигателя 1 внутреннего сгорания. Подаваемое количество для диагностики представляет собой заданное количество. В этом варианте осуществления, вышеуказанное управление подачей раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины в заданном фиксированном количестве, большем количества, требуемого для восстановления при выполнении диагностики неисправностей, называется "управлением подачей". ECU 10 функционирует в качестве средства управления подачей согласно первому аспекту настоящего изобретения при выполнении управления подачей.
[0058] Как показано на фиг. 4A, если аммиак не вытекает (или выходит) из SCR-катализатора 51, а адсорбируется посредством SCR-катализатора 51, когда раствор мочевины подается в подаваемом количестве для диагностики, SCR-катализатор 51 не имеет неисправности. Если SCR-катализатор 51 имеет неисправность в это время, то аммиак должен протекать ниже по потоку от SCR-катализатора 51 во время подачи раствора мочевины в подаваемом количестве для диагностики, поскольку SCR-катализатор 51 не может адсорбировать количество аммиака, большее адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии. Температура SCR-катализатора и расход втекающего NOx зависят от рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0059] В дальнейшем подробно описывается изменение адсорбированного количества Qad1 аммиака на Qad2, показанное на фиг. 4A, со ссылкой на фиг. 4B. Фиг. 4B является графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, и температурой SCR-катализатора, при этом показаны количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 в нормальном состоянии перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей, и количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 после подачи раствора мочевины. На фиг. 4B, сплошная кривая C3 представляет адсорбированное количество для начала выхода в нормальном состоянии, и пунктирная кривая C4 представляет адсорбированное количество для начала выхода в неисправном состоянии. Адсорбированное количество для начала выхода в нормальном состоянии и адсорбированное количество для начала выхода в неисправном состоянии имеют тенденцию снижаться с возрастанием температуры SCR-катализатора. При идентичной температуре SCR-катализатора, адсорбированное количество для начала выхода в неисправном состоянии меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии.
[0060] Как показано на фиг. 4B, после подачи раствора мочевины в диагностике неисправностей (т.е. после подачи раствора мочевины в количестве Qsum1, показанном на фиг. 4A), количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, составляет Qad2, что больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Если SCR-катализатор 51 имеет неисправность в то время, когда раствор мочевины подается в процессе диагностики неисправностей, SCR-катализатор 51 не может адсорбировать аммиак полностью, когда раствор мочевины подается в количестве Qsum1, показанном на фиг. 4A, и количество аммиака, практически равное Qad2 минус Qada, должно выходить из SCR-катализатора 51.
[0061] Аммиак выходит из SCR-катализатора 51, как описано выше, и концентрация аммиака измеряется посредством третьего датчика 55 NOx. Таким образом, можно диагностировать неисправность SCR-катализатора 51 на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51.
[0062] Снова ссылаясь на фиг. 4A, в устройстве согласно варианту осуществления, в котором расход втекающего NOx является относительно низким, скорость уменьшения адсорбированного количества Qad2 аммиака после времени t2 является низкой. Во время t3, в которое удовлетворяется условие для выполнения следующей диагностики неисправностей, адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth. Конкретное верхнее предельное адсорбированное количество Qadth, упомянутое выше, представляет собой верхний предел адсорбированного количества аммиака, при котором разрешается выполнение диагностики неисправностей SCR-катализатора 51. Например, конкретное верхнее предельное адсорбированное количество Qadth задается как такое адсорбированное количество аммиака, что если раствор мочевины подается в подаваемом количестве для диагностики, большем количества, требуемого для восстановления в процессе диагностики неисправностей в состоянии, в котором адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth, адсорбционная способность SCR-катализатора 51 превышается, даже если SCR-катализатор 51 является нормальным, и в результате может получаться выход аммиака из SCR-катализатора 51. Если подача раствора мочевины в количестве Qsum1 начинается в процессе следующей диагностики неисправностей во время t3, адсорбированное количество аммиака достигает адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии таким образом, что аммиак, который SCR-катализатор 51 не может абсорбировать, выходит из него, даже когда SCR-катализатор 51 является нормальным.
[0063] Чтобы не допускать вышеприведенной ситуации, если адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth в конкретное время после завершения последней диагностики неисправностей и до начала следующей диагностики неисправностей, ECU 10 выполняет управление для восстановления количества аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. В этом варианте осуществления, это управление, выполняемое посредством ECU 10, называется "управлением восстановлением". ECU 10 функционирует в качестве средства управления восстановлением согласно первому аспекту настоящего изобретения при выполнении управления восстановлением.
[0064] В дальнейшем описывается управление восстановлением, выполняемое в вышеуказанное конкретное время, со ссылкой на фиг. 5. Фиг. 5 является графиком, показывающим изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора и расхода втекающего NOx, когда управление подачей и управление восстановлением выполняются посредством ECU 10. При управлении, показанном на фиг. 5, управление восстановлением реализуется как управление повышением температуры катализатора для повышения температуры SCR-катализатора до конкретной температуры или выше. При управлении, показанном на фиг. 5, управление подачей начинается во время t1, в которое удовлетворяется условие для выполнения последней неисправной диагностики, и завершается во время t2. Кроме того, при управлении, показанном на фиг. 5, управление подачей начинается во время t3, в которое удовлетворяется условие для выполнения следующей неисправной диагностики, и завершается во время t4.
[0065] Как показано на фиг. 5, адсорбированное количество Qad2 аммиака во время t2 больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth. В оборудовании очистки выхлопных газов согласно варианту осуществления, значительная часть NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания, накапливается, адсорбируется или восстанавливается посредством NSR-катализатора 5, и расход втекающего NOx является низким, как описано выше. Следовательно, количество аммиака, требуемое для того, чтобы восстанавливать NOx, протекающий в SCR-катализатор 51, является небольшим, и скорость уменьшения адсорбированного количества аммиака, которое задано относительно большим посредством управления подачей, является низкой. Как следствие, при изменении во времени адсорбированного количества аммиака, показанного на фиг. 5, адсорбированное количество аммиака остается большим конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth после завершения управления подачей. Следовательно, при управлении, показанном на фиг. 5, управление повышением температуры катализатора выполняется в качестве управления восстановлением во время t23, которое представляет собой конкретное время после завершения последней диагностики неисправностей и до начала следующей диагностики неисправностей.
[0066] Как описано выше, управление повышением температуры катализатора начинается во время t23, чтобы повышать температуру SCR-катализатора до конкретной температуры Tcth или выше, и температура SCR-катализатора повышается таким образом, что она достигает или превышает конкретную температуру после истечения определенного времени задержки начиная со времени t23. Поскольку количество аммиака, которое SCR-катализатор 51 может адсорбировать, изменяется в зависимости от температуры SCR-катализатора, снижение количества аммиака, достигаемое посредством управления повышением температуры катализатора, может управляться посредством регулирования конкретной температуры Tcth, которое включает в себя регулирование температуры SCR-катализатора, которая задается равной или выше конкретной температуры Tcth посредством управления повышением температуры катализатора, либо посредством регулирования времени, в которое температура SCR-катализатора задается равной или выше конкретной температуры Tcth. В процессе повышения температуры катализатора, количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, восстанавливается с учетом подаваемого количества (Qsum1) для диагностики таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей большим адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Адсорбированное количество Qadn для начала выхода в нормальном состоянии может представлять собой количество, которое может варьироваться в зависимости от конкретного состояния ухудшения характеристик. В частности, адсорбированное количество Qadn для начала выхода в нормальном состоянии может представлять собой либо количество, которое варьируется в зависимости от состояния ухудшения характеристик SCR-катализатора 51 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания, либо количество, соответствующее заданному фиксированному состоянию ухудшения характеристик, которое не зависит от состояния ухудшения характеристик SCR-катализатора 51 в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания.
[0067] После того, как адсорбированное количество аммиака восстановлено посредством управления повышением температуры катализатора, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины повторно начинается. Затем управление подачей начинается во время t3, в которое удовлетворяется условие для выполнения следующей диагностики неисправностей, и раствор мочевины подается в количестве Qsum1 (представленном посредством области со штриховкой на фиг. 5) за период от времени t3 до времени t4. Как следствие, адсорбированное количество аммиака становится больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Другими словами, управление повышением температуры катализатора восстанавливает количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе таким образом, что адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей, начатого во время t3, больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Следовательно, когда раствор мочевины подается в подаваемом количестве Qsum1 для диагностики посредством следующего управления подачей, адсорбированное количество аммиака не достигает адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии.
[0068] В дальнейшем описывается последовательность операций управления, выполняемая посредством ECU 10, со ссылкой на фиг. 6. ECU 10 служит в качестве системы диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению. Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей последовательность операций управления согласно варианту осуществления первым аспектом настоящего изобретения. В этом варианте осуществления, эта последовательность операций многократно выполняется посредством ECU 10 с заданными интервалами вычисления в ходе работы двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 10 также выполняет оценку адсорбированного количества Qad аммиака посредством известного отдельной последовательности операций, отличной от этой последовательности операций, с заданными интервалами вычисления.
[0069] В этой последовательности операций, во-первых, на этапе S101, извлекается адсорбированное количество Qad аммиака. На этапе S101, извлекается адсорбированное количество Qad аммиака, оцененное посредством известной последовательности операций, отличной от этой последовательности операций. Как описано выше, адсорбированное количество Qad аммиака представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, которое оценивается при условии, что SCR-катализатор 51 является нормальным.
[0070] Затем на этапе S102, определяется то, равно или меньше либо нет адсорбированное количество Qad аммиака, извлеченное на этапе S101, конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth. Как описано выше, конкретное верхнее предельное адсорбированное количество Qadth представляет собой верхний предел адсорбированного количества аммиака, при котором разрешается выполнение диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, и оно задается, например, в качестве такого адсорбированного количества аммиака, что если раствор мочевины подается в подаваемом количестве для диагностики в процессе диагностики неисправностей в состоянии, в котором адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth, адсорбционная способность SCR-катализатора 51 превышается, даже если SCR-катализатор 51 является нормальным, возможно приводя к выходу аммиака из SCR-катализатора 51. Значение конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth сохраняется в ROM ECU 10 заранее. Если положительное определение выполняется на этапе S102, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S103. Если отрицательное определение выполняется на этапе S102, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S117.
[0071] Если положительное определение выполняется на этапе S102, то на этапе S103, определяется то, температура Tc SCR-катализатора выше или нет заданной нижней предельной температуры Tcmin и ниже или нет заданной верхней предельной температуры Tcmax. Как описано в вышеприведенном описании для фиг. 4B, адсорбированное количество для начала выхода в нормальном состоянии и адсорбированное количество для начала выхода в неисправном состоянии имеют тенденцию снижаться с возрастанием температуры SCR-катализатора, и зачастую аммиак выходит, когда температура SCR-катализатора выше определенной температуры, даже если SCR-катализатор 51 является нормальным. Заданная верхняя предельная температура Tcmax задается в качестве температуры SCR-катализатора, выше которой аммиак зачастую выходит, даже если SCR-катализатор 51 является нормальным. В состоянии, в котором температура SCR-катализатора ниже определенной температуры, подача раствора мочевины в выхлопные газы через клапан 52 для добавления раствора мочевины деактивируется с учетом таких проблем, как отложение раствора мочевины. Заданная нижняя предельная температура Tcmin задается в качестве температуры SCR-катализатора, ниже которой подача раствора мочевины в выхлопные газы через клапан 52 для добавления раствора мочевины деактивируется. Заданная нижняя предельная температура Tcmin и заданная верхняя предельная температура по сути сохраняются в ROM ECU 10 заранее. Температура Tc SCR-катализатора вычисляется на основе выходного сигнала температурного датчика 56. Если положительное определение выполняется на этапе S103, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S104. Если отрицательное определение выполняется на этапе S103, выполнение этой последовательности операций завершается. Если отрицательное определение выполняется на этапе S103, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 не выполняется в этом варианте осуществления. Следовательно, обработка этапа S103 может считаться, в некотором смысле, частью обработки S104, описанной ниже.
[0072] Если положительное определение выполняется на этапе S103, то на этапе S104, определяется то, удовлетворяется или нет условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51. На этапе S104, положительное определение выполняется, например, если транспортное средство, содержащее двигатель 1 внутреннего сгорания, проезжает заданное расстояние, или двигатель 1 внутреннего сгорания работает в течение заданной продолжительности после завершения последней диагностики неисправностей, либо если двигатель 1 внутреннего сгорания остановлен и повторно запущен позднее. Вышеуказанные конкретные условия служат просто в качестве иллюстрации; на этапе S104, определение в отношении того, удовлетворяется или нет условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, может выполняться на основе любой известной технологии. Если положительное определение выполняется на этапе S104, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S105. Если отрицательное определение выполняется на этапе S104, выполнение этой последовательности операций завершается.
[0073] Если положительное определение выполняется на этапе S104, то на этапе S105, подаваемое количество Qsum для диагностики считывается. Подаваемое количество Qsum для диагностики представляет собой количество раствора мочевины, который подается через клапан 52 для добавления раствора мочевины, когда выполняется диагностика. Подаваемое количество Qsum для диагностики представляет собой заданное фиксированное количество, большее количества, требуемого для восстановления, как описано выше. Это значение подаваемого количества Qsum для диагностики сохраняется в ROM ECU 10 заранее.
[0074] Затем на этапе S106, время ts подачи раствора мочевины вычисляется. Время ts подачи раствора мочевины представляет собой продолжительность, в течение которой раствор мочевины должен подаваться через клапан 52 для добавления раствора мочевины, когда выполняется диагностика неисправностей. На этапе S106, на основе подаваемого количества Qsum для диагностики, считываемого на этапе S105, время ts подачи раствора мочевины вычисляется таким образом, что раствор мочевины подается на скорости подачи, которая обеспечивает возможность SCR-катализатору 51 адсорбировать аммиак надлежащим образом.
[0075] Затем на этапе S107, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины начинается. Раствор мочевины должен подаваться в подаваемом количестве Qsum для диагностики, считываемом на этапе S105, посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины, с истечением времени ts подачи раствора мочевины, вычисленного на этапе S106 после начала подачи раствора мочевины на этапе S107. Таким образом, при выполнении диагностики неисправностей, ECU 10 начинает управление подачей на этапе S107, чтобы подавать раствор мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины в подаваемом количестве Qsum для диагностики, считываемом на этапе S105.
[0076] Затем на этапе S108, определяется то, температура Tc SCR-катализатора выше или нет заданной нижней предельной температуры Tcmin и ниже или нет заданной верхней предельной температуры Tcmax. Обработка этапа S108 является идентичной обработке этапа S103, описанного выше. Поскольку Tc SCR-катализатора может изменяться в то время, когда управление подачей выполняется, вышеописанное определение выполняется на этапе S108 с текущей температурой Tc SCR-катализатора во время управления подачей. Если положительное определение выполняется на этапе S108, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S109. Если отрицательное определение выполняется на этапе S108, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S116.
[0077] Если положительное определение выполняется на этапе S108, то на этапе S109, определяется то, ниже или нет концентрация Ca, измеренная посредством третьего датчика 55 NOx, пороговой концентрации Cath. Пороговая концентрация Cath представляет собой пороговое значение для определения выхода аммиака из SCR-катализатора 51. Если измеренная концентрация Ca равна или выше пороговой концентрации Cath, в диагностике неисправностей SCR-катализатора 51, выполняемой посредством этой последовательности операций, определяется то, что возникает выход аммиака. Пороговая концентрация Cath сохраняется в ROM ECU 10 заранее. Если положительное определение выполняется на этапе S109, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S110. Если отрицательное определение выполняется на этапе S109, ECU 10 далее выполняет обработку этапа S114.
[0078] Если положительное определение выполняется на этапе S109, то на этапе S110, определяется то, истекло или нет время ts подачи раствора мочевины, вычисленное на этапе S106. Если положительное определение выполняется на этапе S110, раствор мочевины подается через клапан 52 для добавления раствора мочевины в подаваемом количестве Qsum для диагностики. После этого ECU 10 выполняет следующую обработку этапа S111. Если отрицательное определение выполняется на этапе S110, то ECU 10 возвращается к обработке этапа S108, на котором ECU 10 продолжает подачу раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины.
[0079] Если положительное определение выполняется на этапе S110, то на этапе S111, подача раствора мочевины через клапан подачи раствора мочевины 52 прекращается. Таким образом, управление подачей завершается на этапе S111.
[0080] Затем на этапе S112, определяется то, что SCR-катализатор 51 является нормальным. Обработка этапа S112 выполняется в случае, если измеренная концентрация Ca равна или меньше пороговой концентрации Cath, в то время как раствор мочевины подается в подаваемом количестве Qsum для диагностики посредством управления подачей. Затем, другими словами, SCR-катализатор 51 находится в состоянии, в котором, посредством диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, выполняемой посредством этой последовательности операций, определяется то, что выход аммиака из SCR-катализатора 51 не возникает, в то время как адсорбированное количество аммиака больше адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Следовательно, можно прийти к выводу, что SCR-катализатор 51 является нормальным. Напротив, случай, в котором SCR-катализатор диагностируется в качестве неисправного, например, представляет собой случай, в котором SCR-катализатор 51 не может удалять NOx в достаточной степени таким образом, что выбросы превышают OBD-предел, заданный посредством регулирующих нормативов, и определяется то, что выход аммиака из SCR-катализатора 51 возникает в то время, когда подается раствор мочевины, таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, как описано ниже в описании этапа S115.
[0081] Затем на этапе S113, счетчик Nc, который управляет временем выполнения управления восстановлением, инициализируется равным нулю. Ниже описывается управление восстановлением. После завершения обработки этапа S113, выполнение этой последовательности операций завершается.
[0082] Если отрицательное определение выполняется на этапе S109, то на этапе S114, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины прекращается. Случай, в котором подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины прекращается на этапе S114, представляет собой случай, в котором управление подачей завершается, в то время как управление подачей выполняется, поскольку измеренная концентрация Ca достигает или превышает пороговую концентрацию Cath в то время, когда выполняется управление подачей. В этом случае, количество подаваемого раствора мочевины не достигает подаваемого количества Qsum для диагностики.
[0083] Затем на этапе S115, определяется то, что SCR-катализатор 51 имеет неисправность. В случае, в котором выполняется обработка этапа S115, SCR-катализатор 51 находится в состоянии, в котором, посредством диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, выполняемой посредством этой последовательности операций, определяется то, что выход аммиака из SCR-катализатора 51 возникает в то время, когда подается раствор мочевины, таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака в SCR-катализаторе 51 большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Следовательно, ECU 10 может определять корректно то, что SCR-катализатор 51 имеет неисправность. После завершения обработки этапа S115, выполнение этой последовательности операций завершается.
[0084] Как описано выше, определяется то, SCR-катализатор 51 является нормальным или имеет неисправность, за счет сравнения измеренной концентрации Ca и пороговой концентрации Cath на этапе S109. Другими словами, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 выполняется на основе концентрации Ca, измеренной посредством третьего датчика 55 NOx, когда раствор мочевины подается посредством управления подачей. ECU 10 функционирует в качестве средства диагностики неисправностей согласно настоящему изобретению при выполнении обработки этапов S109, S112 и S115. Может возникать запаздывание во времени от времени, когда раствор мочевины подается посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины, до времени, когда концентрация аммиака, извлекаемого из подаваемого раствора мочевины, измеряется посредством третьего датчика 55 NOx. Следовательно, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 может выполняться на основе измеренной концентрации Ca, которая получается в ходе и после подачи раствора мочевины посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины.
[0085] Если отрицательное определение выполняется на этапе S108, то на этапе S116, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины прекращается. Случай, в котором подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины прекращается на этапе S116, представляет собой случай, в котором управление подачей завершается в то время, когда оно выполняется, поскольку температура Tc SCR-катализатора становится равной или меньшей заданной нижней предельной температуры Tcmin либо равной или большей заданной верхней предельной температуры Tcmax в то время, когда выполняется управление подачей. В этом случае, количество подаваемого раствора мочевины не достигает подаваемого количества Qsum для диагностики. После завершения обработки этапа S116, выполнение этой последовательности операций завершается. После того, как выполнение этой последовательности операций завершается, управление подачей повторно начинается, если положительное определение выполняется на этапе S103 в следующий раз, поскольку температура Tc SCR-катализатора становится выше заданной нижней предельной температуры Tcmin и ниже заданной более высокой предельной температуры Tcmax, и положительное определение также выполняется на этапах S102 и S104.
[0086] В случае если отрицательное определение выполняется на этапе S102, счетчик Nc постепенно увеличивается на 1 на этапе S117. На этапе S118, определяется то, достигает или нет значение счетчика Nc заданного значения Ncth. Заданное значение Ncth представляет собой пороговое значение, используемое для того, чтобы определять то, должно управление восстановлением выполняться или нет. Когда счетчик Nc достигает этого заданного значения Ncth, выполняется управление восстановлением. Заданное значение Ncth сохраняется в ROM ECU 10 заранее.
[0087] На этапе S102 в этой последовательности операций, выполняется определение в отношении того, разрешается или нет выполнение управления подачей с текущим адсорбированным количеством Qad аммиака во время выполнения следующей диагностики неисправностей, независимо от того, удовлетворяется или нет условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51. Случай, в котором отрицательное определение выполняется на этапе S102, представляет собой случай, в котором считается, что выполнение управления подачей с текущим адсорбированным количеством Qad аммиака во время выполнения следующей диагностики неисправностей вероятно приводит к выходу аммиака, который SCR-катализатор 51 не может адсорбировать, даже если SCR-катализатор 51 является нормальным. В этом случае, управление восстановлением выполняется сразу, чтобы восстанавливать количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, при подготовке к управлению подачей, выполняемому в следующей диагностике неисправностей. Альтернативно, период ожидания может предоставляться до начала управления восстановлением. В этом варианте осуществления, управление восстановлением не выполняется до тех пор, пока значение счетчика Nc не достигнет заданного значения Ncth. Другими словами, в этой последовательности операций, период ожидания предоставляется до начала управления восстановлением, и управление восстановлением выполняется в конкретное время после завершения последней диагностики неисправностей и до начала следующей диагностики неисправностей. В случаях, если адсорбированное количество Qad аммиака не становится равным или меньшим конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth, управление восстановлением начинается в конкретное время.
[0088] Заданное значение Ncth задается, например, в качестве значения, соответствующего времени работы двигателя 1 внутреннего сгорания со времени, в которое счетчик Nc задается равным нулю. Когда счетчик Nc инициализируется равным нулю на этапе S113, адсорбированное количество Qad аммиака зачастую становится больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth, и в силу этого отрицательное определение имеет тенденцию выполняться на этапе S102 после того, как счетчик Nc инициализируется равным нулю на этапе S113. В этом случае, счетчик Nc постепенно увеличивается на 1 на этапе S117. Следовательно, например, если конкретное время задается как время, в которое время работы двигателя 1 внутреннего сгорания достигает одного часа после завершения диагностики неисправностей, заданное значение Ncth определяется на основе времени, указываемого выше, и интервала вычисления этой последовательности операций. Время для того, чтобы выполнять управление восстановлением, может управляться посредством известной технологии без использования счетчика Nc таким образом, что управление восстановлением выполняется в конкретное время после завершения последней диагностики неисправностей и до начала следующей диагностики неисправностей. Если положительное определение выполняется на этапе S118, далее ECU 10 выполняет обработку S119. Если отрицательное определение выполняется на этапе S119, выполнение этой последовательности операций завершается.
[0089] Если положительное определение выполняется на этапе S118, то на этапе S119, целевое восстановление Qred в количестве аммиака при управлении восстановлением вычисляется. На этапе S119, целевое восстановление Qred вычисляется как такое значение, которое задает адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, с учетом адсорбированного количества Qad аммиака, извлеченного на этапе S101, и заданного подаваемого количества Qsum для диагностики.
[0090] Затем на этапе S120, выполняется управление восстановлением. На этапе S120, вышеописанное управление повышением температуры катализатора выполняется в качестве управления восстановлением. При управлении повышением температуры катализатора, регулирование конкретной температуры Tcth, которое заключает в себе регулирование температуры SCR-катализатора, которая задается равной или выше конкретной температуры Tcth посредством управления повышением температуры катализатора, и регулирование времени, в течение которого температура SCR-катализатора задается равной или выше конкретной температуры Tcth, выполняются таким образом, что достигается восстановление количества аммиака, равное целевому восстановлению Qred, вычисленному на этапе S119. После завершения обработки этапа S120, выполнение этой последовательности операций завершается. На этапе S120, управление увеличением расхода NOx, которое описывается ниже, может выполняться в качестве управления восстановлением.
[0091] Система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 с надлежащей частотой посредством выполнения вышеописанной последовательности операций управления.
[0092] Второй вариант осуществления
В дальнейшем описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения. В вышеописанном первом варианте осуществления, подаваемое количество для диагностики представляет собой заданное фиксированное количество, большее количества, требуемого для восстановления. В этом варианте осуществления, подаваемое количество для диагностики представляет собой переменное количество, большее количества, требуемого для восстановления. Компоненты и обработка управления во втором варианте осуществления, которые являются практически идентичными компонентам и обработке управления в вышеописанном первом варианте осуществления, не описываются подробнее.
[0093] Во втором варианте осуществления, когда адсорбированное количество аммиака в вышеуказанное конкретное время превышает заданное верхнее предельное адсорбированное количество, управление восстановлением выполняется таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака равным или меньшим заданного верхнего предельного адсорбированного количества. Кроме того, управление подачей выполняется таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака после завершения управления подачей большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Выполнение управления восстановлением и управления подачей помогает задавать адсорбированное количество аммиака после завершения управления подачей большим адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Это описывается ниже. ECU 10 функционирует в качестве средства управления подачей согласно второму аспекту настоящего изобретения при выполнении вышеуказанного управления подачей и в качестве средства управления восстановлением согласно второму аспекту настоящего изобретения при выполнении управления восстановлением.
[0094] Аналогично фиг. 5, фиг. 7A является графиком, показывающим изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора и расхода втекающего NOx, когда управление подачей и управление восстановлением выполняются посредством ECU 10.
[0095] При управлении, показанном на фиг. 7A, управление повышением температуры катализатора выполняется в качестве управления восстановлением во время t23, как показано на фиг. 5. Во втором варианте осуществления, управление восстановлением, которое отличается от управления восстановлением в первом варианте осуществления, выполняется таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака равным или меньшим заданного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth. При управлении, показанном на фиг. 7A, управление температурой катализатора, которое задает температуру SCR-катализатора равной или выше конкретной температуры Tcth', выполняется во время t23. Конкретная температура Tcth' при управлении, показанном на фиг. 7A, ниже конкретной температуры Tcth при управлении повышением температуры катализатора в вышеописанном первом варианте осуществления. Аналогично конкретной температуре Tcth в вышеописанном первом варианте осуществления, конкретная температура Tcth' представляет собой температуру, при которой аммиак десорбируется из SCR-катализатора 51. Посредством выполнения управления повышением температуры катализатора, десорбированное количество аммиака задается равным или меньшим верхнего предельного адсорбированного количества Qadth.
[0096] В вышеописанном первом варианте осуществления, регулирование конкретной температуры Tcth, которое заключает в себе регулирование температуры SCR-катализатора, которая задается равной или выше конкретной температуры Tcth посредством управления повышением температуры катализатора, и регулирование времени, в течение которого температура SCR-катализатора задается равной или выше конкретной температуры Tcth, выполняются при управлении повышением температуры катализатора таким образом, что достигается восстановление количества аммиака, равное целевому восстановлению Qred. Во втором варианте осуществления, конкретная температура Tcth' и время, в течение которого температура SCR-катализатора задается равной или выше конкретной температуры Tcth', могут определяться заранее таким образом, что восстановление количества аммиака, достигаемое посредством управления повышением температуры катализатора, является постоянным.
[0097] При управлении, показанном на фиг. 7A, поскольку конкретная температура Tcth' ниже конкретной температуры Tcth в вышеописанном первом варианте осуществления, адсорбированное количество аммиака во время t3, в которое удовлетворяется условие для выполнения следующей диагностики неисправностей, больше адсорбированного количества аммиака во время t3 на фиг. 5. Затем если подаваемое количество для диагностики в следующей диагностике неисправностей задается равным подаваемому количеству Qsum1 для диагностики при управлении подачей, выполняемом в последней диагностике неисправностей, имеется вероятность того, что адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей может достигать адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Чтобы не допускать этого, при управлении, показанном на фиг. 7A, раствор мочевины подается в количестве Qsum2, меньшем количества Qsum1, посредством управления подачей, выполняемого в следующей диагностике неисправностей. Как следствие, адсорбированное количество аммиака после завершения следующего управления подачей больше адсорбированного количества для начала выхода Qada в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества для начала выхода Qadn в нормальном состоянии.
[0098] В дальнейшем подробно описывается изменение адсорбированного количества аммиака, вызываемое посредством следующего управления подачей, показанного на фиг. 7A, со ссылкой на фиг. 7B. Фиг. 7B является графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, и температурой SCR-катализатора, при этом показаны количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 в нормальном состоянии перед подачей раствора мочевины в следующей диагностике неисправностей, и количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 после подачи раствора мочевины. На фиг. 7B, сплошная кривая C3 представляет адсорбированное количество для начала выхода в нормальном состоянии, и пунктирная кривая C4 представляет адсорбированное количество для начала выхода в неисправном состоянии.
[0099] Как показано на фиг. 7B, количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 до подачи раствора мочевины в следующей диагностике неисправностей, составляет Qad3, что больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии. После подачи раствора мочевины в следующей диагностике неисправностей (т.е. после подачи раствора мочевины в количестве Qsum2, показанном на фиг. 7A), адсорбированное количество аммиака составляет Qad4, что больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии. Если SCR-катализатор 51 имеет неисправность в то время, когда раствор мочевины подается в процессе следующей диагностики неисправностей, количество аммиака, который извлекается из количества раствора Qsum2 мочевины в этой подаче, должно выходить из SCR-катализатора 51. Это количество равно Qad4 минус Qad3 на фиг. 7B, который показывает количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 в нормальном состоянии. Это обусловлено тем, что количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 перед подачей раствора мочевины в следующей диагностике неисправностей, равно адсорбированному количеству Qada для начала выхода в неисправном состоянии в этом случае.
[0100] Подаваемое количество Qsum2 для диагностики при управлении подачей, выполняемом в следующей диагностике неисправностей, например, представляет собой наименьшее значение подаваемого количества для диагностики, которое представляет собой переменное значение. Это обусловлено тем, что количество Qad3 аммиака, адсорбированное в SCR-катализаторе 51 перед подачей раствора мочевины в следующей диагностике неисправностей, больше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии, как показано на фиг. 7B, и в силу этого количество раствора мочевины, подаваемого в следующем управлении подачей, может задаваться максимально возможно небольшим. Следует отметить, что хотя это подаваемое количество для диагностики представляет собой наименьшее количество, оно по-прежнему больше количества, требуемого для восстановления. Наименьшее подаваемое количество для диагностики по сути определяется заранее.
[0101] В дальнейшем описывается последовательность операций управления, выполняемая посредством ECU 10 со ссылкой на фиг. 8. Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа с последовательностью операций управления согласно второму варианту осуществления, которая представляет собой вариант осуществления второго аспекта настоящего изобретения. В первом варианте осуществления, который представляет собой вариант осуществления первого аспекта настоящего изобретения, подаваемое количество Qsum для диагностики считывается на этапе S105 на фиг. 6, как описано выше. Подаваемое количество Qsum для диагностики, считываемое таким способом, представляет собой заданное фиксированное значение. Во втором варианте осуществления, подаваемое количество Qsum для диагностики вычисляется на этапе S205 на фиг. 8, когда условие для выполнения диагностики неисправностей удовлетворяется (т.е. когда положительное определение выполняется на этапе S104). В частности, подаваемое количество Qsum для диагностики вычисляется как такое значение, что сумма адсорбированного количества Qad аммиака, извлекаемого на этапе S101, и количества аммиака, получающегося в результате подаваемого количества Qsum для диагностики, больше адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, когда температура Tc SCR-катализатора является постоянной. ECU 10 функционирует в качестве средства определения согласно второму аспекту настоящего изобретения при вычислении подаваемого количества Qsum для диагностики.
[0102] В последовательности операций управления, показанной на фиг. 8, если положительное определение выполняется на этапе S118, управление восстановлением выполняется на этапе S120 без вычисления целевого восстановления Qred. Это обусловлено тем, что в этом варианте осуществления, конкретная температура Tcth' и время, в течение которого температура SCR-катализатора задается равной или выше конкретной температуры Tcth', могут определяться заранее, чтобы достигать постоянного восстановления количества аммиака посредством управления повышением температуры катализатора, как описано выше. На этапе S120, управление восстановлением выполняется с использованием этих параметров, сохраненных в ROM ECU 10.
[0103] Посредством выполнения вышеописанного управления подачей и управления восстановлением, можно надлежащим образом регулировать адсорбированное количество аммиака после завершения управления подачей до значения, большего адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и меньшего адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, с подаваемым количеством для диагностики, большим количества, требуемого для восстановления. Выполнение вышеописанной последовательности операций обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора с надлежащей частотой.
[0104] Модификация
В дальнейшем описывается модификация вышеописанного второго варианта осуществления. Компоненты и обработка управления в этой модификации, которые являются практически идентичными компонентам и обработке управления в вышеописанном первом варианте осуществления, не описываются подробнее.
[0105] Как показано на фиг. 3B, упомянутом выше, когда количество аммиака, подаваемого в процессе диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, является относительно большим, разность измерений является относительно большой. Если разность измерений является в определенной степени небольшой, могут возникать случаи, в которых концентрация аммиака не может измеряться вследствие ошибки измерения или других причин. В оборудовании очистки выхлопных газов согласно этой модификации, в котором комбинированная концентрация NOx и аммиака в выхлопных газах в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 измеряется посредством третьего датчика 55 NOx, концентрация аммиака не может определяться точно, если концентрация аммиака в выхлопных газах в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 не составляет относительно выше концентрации NOx в некоторых случаях. Большие разности измерений упрощают точное определение концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 с использованием третьего датчика 55 NOx.
[0106] В этой модификации, управление подачей выполняется таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака после завершения управления подачей большим суммы адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и конкретного измеримого количества аммиака и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Сумма адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и конкретного измеримого количества аммиака также в дальнейшем называется "количеством для разрешения диагностики неисправностей". Конкретное измеримое количество аммиака определяется с учетом ошибок измерения при измерении концентрации аммиака с использованием третьего датчика 55 NOx и других факторов. Состояние, в котором количество аммиака, большее конкретного измеримого количества аммиака, выходит из SCR-катализатора 51, соответствует состоянию, в котором вышеуказанная разность измерений является относительно большой.
[0107] Фиг. 9 является графиком, показывающим взаимосвязь между количеством аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51, и температурой SCR-катализатора, при этом показаны количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 в нормальном состоянии перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей, и количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 после подачи раствора мочевины. Кривая C5 на фиг. 9 представляет сумму адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии и конкретного измеримого количества ΔQdet аммиака. При управлении, показанном на фиг. 9, по мере того, как управление подачей выполняется таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака после завершения управления подачей равным или большим количества для разрешения диагностики неисправностей и меньшим адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, значение Qad1 адсорбированного количества аммиака перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей изменяется на значение Qad2 после подачи раствора мочевины.
[0108] Если SCR-катализатор 51 имеет неисправность в то время, когда раствор мочевины подается в процессе диагностики неисправностей, количество аммиака, практически равное Qad2 минус Qada, должно выходить из SCR-катализатора 51. Это количество выходящего аммиака больше конкретного измеримого количества ΔQdet аммиака, показанного на фиг. 9. В этой модификации, когда количество аммиака, большее конкретного измеримого количества ΔQdet аммиака, выходит из SCR-катализатора 51, третий датчик 55 NOx может измерять концентрацию аммиака с относительно высокой точностью. Следовательно, когда количество аммиака, практически равное Qad2 минус Qada, выходит из SCR-катализатора 51, третий датчик 55 NOx может измерять концентрацию аммиака с относительно высокой точностью.
[0109] Если подаваемое количество для диагностики задается в качестве такого значения, что сумма адсорбированного количества Qad1 аммиака перед подачей раствора мочевины в диагностике неисправностей и количества аммиака, извлекаемого из подаваемого количества для диагностики, равна или больше количества Qdig для разрешения диагностики неисправностей, заданного в качестве суммы адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и конкретного измеримого количества ΔQdet аммиака, и меньше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51, может выполняться на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 с максимально возможно высокой точностью.
[0110] В этой модификации, на этапе S205 на фиг. 8, упомянутом выше, подаваемое количество Qsum для диагностики вычисляется как такое значение, что сумма адсорбированного количества Qad аммиака, извлекаемого на этапе S101, и количества аммиака, извлекаемого из подаваемого количества Qsum для диагностики, равна или больше количества для разрешения диагностики неисправностей и меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии, когда температура Tc SCR-катализатора является постоянной.
[0111] Посредством выполнения управления подачей таким образом, чтобы подавать раствор мочевины в подаваемом количестве Qsum для диагностики, вычисленном таким способом, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 может выполняться с максимально возможно высокой точностью. Выполнение вышеописанного управления уменьшением обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 с такой высокой точностью с надлежащей частотой.
[0112] Третий вариант осуществления
В дальнейшем описывается третий вариант осуществления настоящего изобретения. Оборудование очистки выхлопных газов согласно вышеописанным вариантам осуществления содержит NSR-катализатор 50 для восстановления NOx в выхлопных газах, размещаемый в выпускном канале 5 выше по потоку от SCR-катализатора 51. В оборудовании очистки выхлопных газов согласно третьему варианту осуществления, катализатор удаления NOx, такой как NSR-катализатор для восстановления NOx в выхлопных газах, не предоставляется в выпускном канале 5 выше по потоку от SCR-катализатора 51. Компоненты и обработка управления в третьем варианте осуществления, которые являются практически идентичными компонентам и обработке управления в вышеописанных вариантах осуществления, не описываются подробнее.
[0113] В оборудовании очистки выхлопных газов согласно вышеописанным вариантам осуществления, концентрация NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор 51, является низкой, поскольку значительная часть NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания, накапливается, адсорбируется или восстанавливается посредством NSR-катализатора 50. Также в оборудовании очистки выхлопных газов согласно третьему варианту осуществления, в котором катализатор удаления NOx, такой как NSR-катализатор, не предоставляется выше по потоку от SCR-катализатора 51, концентрация NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор 51, может быть низкой в некоторых случаях в зависимости от рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания или других факторов. В таких случаях, посредством выполнения управления подачей в процессе диагностики неисправностей, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 может выполняться на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51. В оборудовании очистки выхлопных газов согласно третьему варианту осуществления, выполнение последовательности операций управления, показанной на фиг. 6, упомянутом выше, посредством ECU 10 обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 с надлежащей частотой.
[0114] Четвертый вариант осуществления
В дальнейшем описывается четвертый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 10. В вышеописанных вариантах осуществления, управление повышением температуры катализатора выполняется в качестве управления восстановлением. В четвертом варианте осуществления, управление увеличением расхода NOx для увеличения расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор 51, выполняется в качестве управления восстановлением. Компоненты и обработка управления в четвертом варианте осуществления, которые являются практически идентичными компонентам и обработке управления в вышеописанных вариантах осуществления, не описываются подробнее.
[0115] В дальнейшем описывается управление увеличением расхода NOx со ссылкой на фиг. 10. Фиг. 10 является графиком, показывающим изменение во времени количества раствора мочевины, подаваемого посредством клапана 52 для добавления раствора мочевины в единицу времени, адсорбированного количества аммиака, температуры SCR-катализатора, расхода втекающего NOx и счетчика, когда управление подачей и управление восстановлением (т.е. управление увеличением расхода NOx) выполняются посредством ECU 10. При управлении, показанном на фиг. 10, управление подачей начинается во время t1, в которое удовлетворяется условие для выполнения последней диагностики неисправностей, и завершается во время t2. Кроме того, управление подачей начинается во время t3, в которое удовлетворяется условие для выполнения следующей диагностики неисправностей, и завершается во время t4.
[0116] Как показано на фиг. 10, во время t2, в которое управление подачей завершается, счетчик инициализируется равным нулю. Адсорбированное количество Qad2 аммиака во время t2 больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth. После завершения управления подачей, состояние, в котором адсорбированное количество аммиака больше конкретного верхнего предельного адсорбированного количества Qadth, поддерживается, и счетчик продолжает увеличиваться в течение этого периода. Во время t23, в которое значение счетчика достигает заданного значения Ncth, управление увеличением расхода NOx выполняется в качестве управления восстановлением. Время t23 представляет собой конкретное время после завершения последней диагностики неисправностей и до начала следующей диагностики неисправностей.
[0117] После того, как управление увеличением расхода NOx начинается во время t23, расход втекающего NOx увеличивается. По мере того, как скорость втекания увеличивается, относительно большое количество аммиака потребляется, чтобы восстанавливать NOx, протекающий в SCR-катализатор 51. Следовательно, когда управление увеличением расхода NOx выполняется, адсорбированное количество аммиака снижается, как показано на фиг. 10.
[0118] Когда управление увеличением расхода NOx выполняется вместо управления повышением температуры катализатора в варианте осуществления первого аспекта настоящего изобретения (т.е. в первом варианте осуществления), увеличение количества NOx и продолжительность, в течение которой выполняется управление увеличением расхода NOx, могут варьироваться в зависимости от целевого снижения Qred. Когда управление увеличением расхода NOx выполняется вместо управления повышением температуры катализатора в варианте осуществления второго аспекта настоящего изобретения (т.е. во втором варианте осуществления), увеличение количества NOx и продолжительность, в течение которой выполняется управление увеличением расхода NOx, могут определяться заранее.
[0119] Ниже описывается способ увеличения расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор 51, в оборудовании очистки выхлопных газов, имеющем NSR-катализатор 50, размещенный выше по потоку от SCR-катализатора 51. Как описано выше, NSR-катализатор 50 химически накапливает или физически адсорбирует NOx в выхлопных газах, когда топливо-воздушное соотношение выхлопных газов представляет собой бедное топливо-воздушное соотношение выше стехиометрического топливо-воздушного соотношения. Эффективность такого накопления и адсорбции имеет тенденцию снижаться с увеличением количества NOx, химически накопленного или физически адсорбированного в NSR-катализаторе 50. Количество NOx, химически накопленное или физически адсорбированное в катализаторе NOx, также в дальнейшем называется "накопленным количеством NOx". В нормальном режиме работы двигателя 1 внутреннего сгорания, NOx, химически накопленный или физически адсорбированный в NSR-катализаторе 50 (который также называется "накопленным NOx"), восстанавливается посредством высвобождения накопленного NOx и промотирования реакции высвобожденного NOx и восстановительных компонентов в выхлопных газах до того, как эффективность накопления и адсорбции (которая также называется "эффективностью накопления NOx) NOx в NSR-катализаторе 50 становится низкой.
[0120] Когда управление увеличением расхода NOx выполняется, эффективность накопления NOx уменьшается без выполнения вышеописанного восстановления NOx, чтобы позволять накопленному количеству NOx увеличиваться. Как следствие, расход NOx, который проходит через NSR-катализатор 50 без накопления или адсорбирования в NSR-катализаторе 50, увеличивается, приводя к увеличению расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор 51.
[0121] Когда управление увеличением расхода NOx выполняется, количество EGR в цилиндре 2 двигателя 1 внутреннего сгорания снижается. По мере того, как количество EGR в цилиндре 2 снижается, температура сгорания имеет тенденцию повышаться, приводя к увеличению количества NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания. По мере того, как количество NOx, выпускаемого из двигателя 1 внутреннего сгорания, увеличивается, расход NOx, протекающего в NSR-катализатор 50, увеличивается. Следовательно, накопленное количество NOx может увеличиваться максимально быстро. Когда накопленное количество NOx является большим, и эффективность накопления NOx является низкой, увеличения расхода NOx, протекающего в NSR-катализатор 50, приводят к увеличениям расхода NOx, который проходит через NSR-катализатор 50 без накопления или адсорбции в NSR-катализаторе 50, и в силу этого к увеличениям расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор 51.
[0122] Вышеописанное управление увеличением расхода NOx должно выполняться, когда температура SCR-катализатора попадает в пределы активного диапазона температур таким образом, что выбросы не увеличиваются посредством этого управления. Способ увеличения расхода NOx, протекающего в SCR-катализатор 51, не ограничен способом, описанным выше, но могут использоваться другие известные способы.
[0123] Система диагностики неисправностей для оборудования очистки выхлопных газов согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 с надлежащей частотой посредством выполнения управления увеличением расхода NOx в качестве управления восстановлением в последовательности операций управления, показанной на фиг. 6.
[0124] Третий вариант осуществления
В системе согласно третьему варианту осуществления, ECU 10 оценивает "адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии" и "адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии" в SCR-катализаторе 51. Адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 при таком допущении, что SCR-катализатор находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного посредством диагностики неисправностей. Адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии представляет собой количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51 при таком допущении, что SCR-катализатор находится в нормальном состоянии.
[0125] ECU 10 вычисляет адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии многократно с заданными интервалами вычисления. В дальнейшем описывается конкретный способ вычисления адсорбированного количества аммиака в SCR-катализаторе 51 согласно этому варианту осуществления теперь со ссылкой на фиг. 11. Фиг. 11 является блок-схемой, иллюстрирующей функции модуля вычисления адсорбированного количества в ECU 10. Модуль 120 вычисления адсорбированного количества представляет собой функциональный модуль, который реализуется посредством выполнения определенной программы в ECU 10, чтобы вычислять количество аммиака, адсорбированного в SCR-катализаторе 51.
[0126] Модуль 120 вычисления адсорбированного количества вычисляет настоящее адсорбированное количество аммиака посредством интегрирования количества аммиака, подаваемого в SCR-катализатор 51 (подаваемого количества аммиака), количества аммиака, потребляемого в восстановлении NOx в SCR-катализаторе 51 (потребляемого количества аммиака), и количества аммиака, десорбированного из SCR-катализатора 51 (десорбированного количества аммиака). В частности, модуль 120 вычисления адсорбированного количества включает в себя модуль 121 вычисления потребляемого количества и модуль 122 вычисления десорбированного количества. Модуль 121 вычисления потребляемого количества вычисляет потребляемое количество аммиака в качестве количества аммиака, потребляемого в восстановлении NOx в SCR-катализаторе 51 за конкретный период, соответствующий интервалу вычисления адсорбированного количества аммиака. Модуль 122 вычисления десорбированного количества вычисляет десорбированное количество аммиака в качестве количества аммиака, десорбированного из SCR-катализатора в течение конкретного периода. Кроме того, модуль 120 вычисления адсорбированного количества оценивает подаваемое количество аммиака в качестве количества аммиака, подаваемого в SCR-катализатор 51 в течение конкретного периода. Как описано выше, аммиак, подаваемый в SCR-катализатор 51, формируется посредством гидролиза мочевины, содержащейся в растворе мочевины, добавленном через клапан 52 для добавления раствора мочевины. Следовательно, подаваемое количество аммиака может оцениваться на основе количества раствора мочевины, добавленного через клапан 52 для добавления раствора мочевины в течение конкретного периода.
[0127] В модуль 121 вычисления потребляемого количества вводятся значения концентрации NOx в выхлопных газах, протекающих в SCR-катализатор 51 (концентрации втекающего NOx), расхода выхлопных газов, температуры SCR-катализатора (температуры SCR-катализатора) и адсорбированного количества аммиака в SCR-катализаторе 51, вычисленного в предыдущем (т.е. в последнем) вычислении (предыдущего адсорбированного количества). Концентрация втекающего NOx измеряется посредством второго датчика 54 NOx. Скорость удаления NOx с SCR-катализатором 51 связана с расходом выхлопных газов, температурой SCR-катализатора и адсорбированным количеством аммиака в SCR-катализаторе 51. Модуль 121 вычисления потребляемого количества вычисляет скорость удаления NOx, которую SCR-катализатор 51 предположительно должен предоставлять в настоящее время (которая в дальнейшем называется "оцененной скоростью удаления NOx"), из значений расхода выхлопных газов, температуры SCR-катализатора и предыдущего адсорбированного количества, введенных в него. Кроме того, модуль 121 вычисления потребляемого количества вычисляет количество NOx, протекающего в SCR-катализатор 51 в течение конкретного периода (которое в дальнейшем называется "количеством втекающего NOx"), из значений концентрации втекающего NOx и расхода выхлопных газов, введенных в него. Затем модуль 121 вычисления потребляемого количества вычисляет потребляемое количество аммиака из оцененной скорости удаления NOx и количества втекающего NOx, вычисляемых так, как описано выше. В модуль 122 вычисления десорбированного количества вводятся значения температуры SCR-катализатора и предыдущего адсорбированного количества. Модуль 122 вычисления десорбированного количества вычисляет десорбированное количество аммиака из значений температуры SCR-катализатора и предыдущего адсорбированного количества.
[0128] Когда модуль 120 вычисления адсорбированного количества вычисляет адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии, модуль 121 вычисления потребляемого количества и модуль 122 вычисления десорбированного количества вычисляют потребляемое количество аммиака и десорбированное количество аммиака, соответственно, при условии, что SCR-катализатор 51 находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного посредством диагностики неисправностей. Когда модуль 120 вычисления адсорбированного количества вычисляет адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии, модуль 121 вычисления потребляемого количества и модуль 122 вычисления десорбированного количества вычисляют потребляемое количество аммиака и десорбированное количество аммиака, соответственно, при условии, что SCR-катализатор 51 находится в нормальном состоянии. Адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии вычисляется посредством интегрирования потребляемого количества аммиака и десорбированного количества аммиака, вычисленных при условии, что SCR-катализатор 51 находится в таком состоянии, которое диагностируется в качестве неисправного посредством диагностики неисправностей, и подаваемого количества аммиака. Адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии вычисляется посредством интегрирования потребляемого количества аммиака и десорбированного количества аммиака, вычисленных при условии, что SCR-катализатор 51 находится в нормальном состоянии, и подаваемого количества аммиака.
[0129] Способ оценки адсорбированного количества аммиака в неисправном состоянии и адсорбированного количества аммиака в нормальном состоянии не ограничен вышеописанным способом. Вместо этого могут использоваться другие известные способы оценки. В третьем варианте осуществления, ECU 10 соответствует первому модулю оценки согласно третьему аспекту настоящего изобретения в оценке адсорбированного количества аммиака в неисправном состоянии и второму модулю оценки согласно третьему аспекту настоящего изобретения в оценке адсорбированного количества аммиака в нормальном состоянии.
[0130] В третьем варианте осуществления, когда диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 должна выполняться, выполняется управление подачей для диагностики. При управлении подачей для диагностики, раствор мочевины подается через клапан 52 для добавления раствора мочевины таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии, оцененное посредством ECU 10, большим первого заданного адсорбированного количества, которое равно или больше адсорбированного количества для начала выхода в неисправном состоянии, и задавать адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии, оцененное посредством ECU 10, меньшим второго заданного адсорбированного количества, которое равно или меньше адсорбированного количества для начала выхода в нормальном состоянии. Ниже описываются изменения адсорбированного количества аммиака в неисправном состоянии и адсорбированного количества аммиака в нормальном состоянии с выполнением управления подачей для диагностики со ссылкой на фиг. 12 и 13.
[0131] Фиг. 12 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии и первого заданного адсорбированного количества Qada1 с температурой SCR-катализатора 51 (температурой SCR-катализатора). На фиг. 12, сплошная кривая представляет адсорбированное количество Qada для начала выхода в неисправном состоянии, и пунктирная кривая представляет первое заданное адсорбированное количество Qada1. В случае, проиллюстрированном на фиг. 12, первое заданное адсорбированное количество Qada1 задается равным адсорбированному количеству Qada для начала выхода в неисправном состоянии плюс определенный допустимый запас. Альтернативно, первое заданное адсорбированное количество Qada1 может задаваться равным адсорбированному количеству Qada для начала выхода в неисправном состоянии. Фиг. 13 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии и второго заданного адсорбированного количества Qadn2 с температурой SCR-катализатора 51 (температурой SCR-катализатора). В случае, проиллюстрированном на фиг. 13, второе заданное адсорбированное количество Qadn2 задается равным адсорбированному количеству Qadn для начала выхода в нормальном состоянии минус определенный допустимый запас. Альтернативно, второе заданное адсорбированное количество Qadn2 может задаваться равным адсорбированному количеству Qadn для начала выхода в нормальном состоянии.
[0132] На фиг. 12 и 13, заштрихованные кружки (или черные точки) представляют адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии одновременно (а именно, при идентичной температуре Tcn SCR-катализатора) до того, как выполняется управление подачей для диагностики. Как указано посредством заштрихованного кружка на фиг. 12, адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии меньше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии до того, как выполняется начало управления подачей для диагностики. Как указано посредством заштрихованного кружка на фиг. 13, адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии меньше второго заданного адсорбированного количества Qadn2 до того, как выполняется начало управления подачей для диагностики. Когда адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии меньше адсорбированного количества Qada для начала выхода в неисправном состоянии, как и в случае, проиллюстрированном на фиг. 12, аммиак практически не выходит из SCR-катализатора 51, даже если SCR-катализатор 51 имеет неисправность. При таких обстоятельствах, затруднительно выполнять диагностику неисправностей SCR-катализатора 51 точно на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51. Когда диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 должна выполняться при таких обстоятельствах, система согласно этому варианту осуществления выполняет управление подачей для диагностики, чтобы подавать аммиак в SCR-катализатор 51.
[0133] Когда аммиак подается в SCR-катализатор 51 посредством управления подачей для диагностики, адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии увеличиваются, как указано посредством стрелок на фиг. 12 и 13. На фиг. 12 и 13, полые кружки представляют адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии после того, как выполняется управление подачей для диагностики. Как указано посредством полого кружка на фиг. 12, адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии превышает первое заданное адсорбированное количество Qada1 после того, как выполняется управление подачей для диагностики. С другой стороны, как указано посредством полого кружка на фиг. 13, адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии меньше второго заданного адсорбированного количества Qadn2 даже после того, как выполняется управление подачей для диагностики.
[0134] Когда адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии становится больше первого заданного адсорбированного количества Qada1 с подачей аммиака в SCR-катализатор 51, как проиллюстрировано на фиг. 12, аммиак должен выходить из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор 51 имеет неисправность. Если адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии больше адсорбированного количества Qadn для начала выхода в нормальном состоянии одновременно, то аммиак должен выходить из SCR-катализатора 51, даже если SCR-катализатор 51 находится в нормальном состоянии. При таких обстоятельствах, также затруднительно выполнять диагностику неисправностей SCR-катализатора 51 точно на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51. Чтобы разрешать эту проблему, управление подачей для диагностики спроектировано с возможностью управлять количеством аммиака, подаваемого в SCR-катализатор 51 таким образом, чтобы задавать адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии большим первого заданного адсорбированного количества Qada1, и задавать адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии меньшим второго заданного адсорбированного количества Qadn2 после выполнения управления подачей для диагностики, как проиллюстрировано на фиг. 12 и 13. Когда управление подачей для диагностики выполняется таким образом, соответствующее количество аммиака подается в SCR-катализатор 51 таким образом, что аммиак должен выходить из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор 51 находится в неисправном состоянии, но не должен выходить из SCR-катализатора 51, если SCR-катализатор 51 находится в нормальном состоянии. Это обеспечивает возможность точного выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51.
[0135] Как описано выше, при выполнении диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, система согласно этому варианту осуществления выполняет управление подачей для диагностики, чтобы регулировать адсорбированное количество аммиака в SCR-катализаторе 51 до количества, подходящего для диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 на основе аммиака, выходящего из SCR-катализатора 51. Это обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 с надлежащей частотой.
[0136] В дальнейшем описывается процесс управления для диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, выполняемый посредством ECU 10 согласно варианту осуществления со ссылкой на фиг. 14. Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа в процессе управления согласно этому варианту осуществления. В этом варианте осуществления, ECU 10 выполняет этот процесс многократно с заданными интервалами вычисления, в то время как двигатель 1 внутреннего сгорания работает. В этом варианте осуществления, в то время как двигатель 1 внутреннего сгорания работает, ECU 10 выполняет процесс, отличный от этого процесса, чтобы оценивать адсорбированное количество аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество аммиака в нормальном состоянии многократно с заданными интервалами вычисления, как описано выше.
[0137] В процессе, проиллюстрированном на фиг. 14, во-первых, на этапе S301, определяется то, удовлетворяется или нет условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51. Условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, например, может заключаться в том, что прогрев SCR-катализатора 51 завершен после запуска двигателя внутреннего сгорания 1, и двигатель 1 внутреннего сгорания находится в стационарном рабочем состоянии. Условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 может включать в себя такое условие, что транспортное средство, содержащее двигатель 1 внутреннего сгорания, проезжает заданное расстояние после окончания последней диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, или такое условие, что двигатель 1 внутреннего сгорания работает в течение заданной продолжительности после окончания последней диагностики неисправностей SCR-катализатора 51. Эти условия представляют собой просто примеры, и определение на этапе S301 в отношении того, удовлетворяется или нет условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51, может выполняться с использованием известных технологий. Если отрицательное определение выполняется на этапе S301, выполнение этого процесса завершается на этот раз. Если положительное определение выполняется на этапе S301, далее выполняется обработка этапа S302.
[0138] На этапе S302, извлекаются значения адсорбированного количества Qa аммиака в неисправном состоянии и адсорбированного количества Qn аммиака в нормальном состоянии в настоящее время, которые оцениваются посредством процесса, отличного от этого процесса. Затем на этапе S303, определяется то, меньше или нет адсорбированное количество Qa аммиака в неисправном состоянии в настоящее время, извлеченное на этапе S302, первого заданного адсорбированного количества Qada1, и то, меньше или нет адсорбированное количество Qn аммиака в нормальном состоянии в настоящее время, извлеченное на этапе S302, второго заданного адсорбированного количества Qadn2. Первое заданное адсорбированное количество Qada1 и второе заданное адсорбированное количество Qadn2, упомянутые на этапе S303, представляют собой значения, которые определяются на основе температуры SCR-катализатора 51 в настоящее время. ECU 10 имеет взаимосвязь между температурой SCR-катализатора 51 и первым заданным адсорбированным количеством Qada1, аналогичную взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 12, и взаимосвязь между температурой SCR-катализатора 51 и вторым заданным адсорбированным количеством Qadn2, аналогичную взаимосвязи, проиллюстрированной на фиг. 13, в качестве карт или функций, сохраненных в своем ROM. ECU 10 определяет первое заданное адсорбированное количество Qada1 и второе заданное адсорбированное количество Qadn2 на этапе S303 с использованием этих карт или функций. Если отрицательное определение выполняется на этапе S303, выполнение этого процесса завершается на этот раз. Если положительное определение выполняется на этапе S303, далее выполняется обработка этапа S304.
[0139] На этапе S304, определяется то, можно или нет задавать подаваемое количество Qsum0 для диагностики, которое задается как количество раствора мочевины, которое должно подаваться через клапан 52 для добавления раствора мочевины при управлении подачей для диагностики. Подаваемое количество Qsum0 для диагностики представляет собой такое количество, которое задает адсорбированное количество Qa аммиака в неисправном состоянии большим первого заданного адсорбированного количества Qada1 и поддерживает адсорбированное количество Qn аммиака в нормальном состоянии меньшим второго заданного адсорбированного количества Qadn2, когда это количество раствора мочевины добавляется через клапан 51 для добавления раствора мочевины. На этапе S303, адсорбированное количество Qa аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество Qn аммиака в нормальном состоянии после выполнения управления подачей для диагностики оцениваются из адсорбированного количества Qa аммиака в неисправном состоянии и адсорбированного количества Qn аммиака в нормальном состоянии в настоящее время, извлеченных на этапе S302, и соответствующих их увеличений, получающихся в результате дополнительной подачи раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины. В частности, ECU 10 оценивает адсорбированное количество Qa аммиака в неисправном состоянии и адсорбированное количество Qn аммиака в нормальном состоянии после выполнения управления подачей для диагностики, если выполнено, посредством вышеуказанного модуля 120 вычисления адсорбированного количества. Затем определяется то, можно или нет можно задавать подаваемое количество Qsum0 для диагностики, описанное выше, на основе оцененных значений адсорбированного количества Qa аммиака в неисправном состоянии и адсорбированного количества Qn аммиака в нормальном состоянии. Если отрицательное определение выполняется на этапе S304, выполнение этой последовательности операций завершается на этот раз. Другими словами, диагностика неисправностей SCR-катализатора 51 на основе концентрации аммиака в области ниже по потоку от SCR-катализатора 51 активируется посредством выполнения управления подачей для диагностики согласно этому варианту осуществления только тогда, когда положительные определения выполняются на этапах S303 и S304 до того, как выполняется управление подачей для диагностики.
[0140] Если положительное определение выполняется на этапе S304, можно прийти к выводу, что можно выполнять управление подачей для диагностики. Затем на этапе S305, время ts подачи раствора мочевины вычисляется на основе подаваемого количества Qsum0 для диагностики, которое может задаваться согласно определению на этапе S304. Время ts подачи раствора мочевины представляет собой продолжительность, в течение которой раствор мочевины должен подаваться через клапан 52 для добавления раствора мочевины посредством управления подачей для диагностики. Другими словами, время ts подачи раствора мочевины, вычисленное на этапе S305, представляет собой продолжительность, потраченную на то, чтобы подавать раствор мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины в подаваемом количестве Qsum0 для диагностики.
[0141] Затем на этапе S306, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины начинается. Таким образом, управление подачей для диагностики начинается. Затем на этапе S307, определяется то, ниже или нет концентрация Ca, измеренная посредством третьего датчика 55 NOx, пороговой концентрации Cath. Обработка, выполняемая на этапе S307, является идентичной обработке на этапе S109 в процессе, проиллюстрированном на фиг. 6. Если положительное определение выполняется на этапе S307, далее выполняется обработка этапа S308. Если отрицательное определение выполняется на этапе S307, далее выполняется выполнение обработки этапа S311.
[0142] На этапе S308, определяется то, истекло или нет время ts подачи раствора мочевины, вычисленное на этапе S305, после начала подачи раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины на этапе S306. Если отрицательное определение выполняется на этапе S308, обработка этапа S307 выполняется снова. Если положительное определение выполняется на этапе S308, то на этапе S309, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины прекращается. Таким образом, управление подачей для диагностики завершается. В этом случае, выход аммиака из SCR-катализатора 51 не возникает даже после того, как раствор мочевины подан через клапан 52 для добавления раствора мочевины в подаваемом количестве Qsum0 для диагностики, другими словами, даже если адсорбированное количество Qa аммиака в неисправном состоянии превышает первое заданное адсорбированное количество Qada1. Как следствие, затем на этапе S310 определяется то, что SCR-катализатор 52 является нормальным.
[0143] Если отрицательное определение выполняется на этапе S307, далее выполняется обработка этапа S311. На этапе S311 также, подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины прекращается. В этом случае, выход аммиака из SCR-катализатора 51 возникает, в то время как подача раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины до подаваемого количества Qsum0 для диагностики выполняется, другими словами, в то время как адсорбированное количество Qn аммиака в нормальном состоянии меньше второго заданного адсорбированного количества Qadn2. Как следствие, затем на этапе S312 определяется то, что SCR-катализатор 52 имеет неисправность.
[0144] В вышеуказанном процессе, определение в отношении того, меньше или нет концентрация Ca, измеренная посредством третьего датчика NOx, пороговой концентрации Cath, может выполняться аналогично этапу S307 в то время, когда время ts подачи раствора мочевины истекло от начала подачи раствора мочевины через клапан 52 для добавления раствора мочевины. В этом случае также, если концентрация Ca, измеренная посредством третьего датчика 55 NOx, меньше пороговой концентрации Cath, SCR-катализатор 51 может определяться как нормальный. Если концентрация Ca, измеренная посредством третьего датчика 55 NOx, не меньше пороговой концентрации Cath, SCR-катализатор 51 может определяться как имеющий неисправность.
[0145] В вышеописанном процессе, когда условие для выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 удовлетворяется, если положительные определения выполняются на этапах S303 и S304, можно выполнять диагностику неисправностей SCR-катализатора 51 посредством выполнения управления подачей для диагностики. Это обеспечивает возможность выполнения диагностики неисправностей SCR-катализатора 51 с надлежащей частотой.
Перечень ссылочных позиций
[0146] 1 - двигатель внутреннего сгорания
3 - клапан впрыска топлива
4 - впускной канал
5 - выпускной канал
10 - ECU
40 - расходомер воздуха
50 - NSR-катализатор
51 - SCR-катализатор
52 - клапан для добавления раствора мочевины
X
53 - первый датчик NO
X
54 - второй датчик NO
55 - третий датчик NOx
56 - температурный датчик