[發明專利]用于尾氣凈化系統的異常診斷裝置及尾氣凈化系統

無效

• 申請號: 201010135709.4
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN101832170A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 栩川和治
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00;F01N3/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 程大軍

技術領域

本發明涉及診斷尾氣凈化系統中的異常現象的裝置。尤其是，本發明涉及一種裝置，該裝置能夠診斷尿素溶液用作還原劑的情況下由尿素濃度異常引起的系統異常。

背景技術

作為用于凈化內燃機尾氣中所含NOx(氮氧化物)的常規方法，已知的一種方法是向內燃機的尾氣中添加還原劑，利用所加入的還原劑，與催化劑一起凈化尾氣中的NOx。舉例來說，尿素就被作為所述還原劑。在此情況下，將尿素溶解于水中生成的尿素溶液加入到尾氣中。通過水解從所加入的尿素溶液生成氨(NH₃)。氨還原催化劑上的NOx。

在內燃機沒有運行時，貯存在儲罐中的尿素溶液(還原劑)有可能會產生質量變化。例如，擔心正常尿素溶液以外的水或輕質油之類的液體進入儲罐中時，尿素的濃度會明顯降低，由此可能會引起質量變化。還擔心內燃機長期未運轉時，尿素溶液中的水蒸發，從而導致尿素濃度增加，因此也可能會引起質量變化。如果加入且使用低濃度的尿素溶液，NOx凈化率會由于氨供應不足而降低。如果使用高濃度的尿素溶液，則會由于氨過量供應而發生氨逸出。氨逸出是從催化劑中有過剩的氨排出。

作為針對這類問題的防范措施，通常在儲罐中配備用于感知尿素溶液濃度的濃度傳感器，其根據濃度傳感器的感知值診斷尿素溶液的濃度(質量)。當診斷到質量異常時，向用戶警告異常。作為濃度傳感器的實例，存在有彼此獨立設置的發熱元件和溫度測量部件的傳感器(參見專利文獻1：JP-A-2005-127262)。使用該傳感器，可以根據發熱元件的發熱量和溫度測量部件的測量值計算尿素溶液的傳熱特性，尿素溶液的濃度可以根據計算出的傳熱特性感知到。

然而，如上所述根據濃度傳感器的感知值診斷尿素溶液(還原劑)質量的裝置要求濃度傳感器專用于質量診斷。而且，專利文獻1的濃度傳感器有一些問題，由于該濃度傳感器包括發熱元件和溫度測量部件，所以傳感器的尺寸較大，且發熱元件產生的成本和耗電都高。

本發明的目的是提供用于尾氣凈化系統的異常診斷裝置，該裝置硬件構造簡單，能夠診斷尾氣凈化系統中諸如還原劑質量異常的異常現象。

發明內容

根據本發明的第一實例方面，尾氣凈化系統的異常診斷裝置適用于具有還原劑加入裝置和催化劑的尾氣凈化系統。異常診斷裝置具有凈化率計算部件和診斷部件。凈化率計算部件計算內燃機停車時刻的NOx凈化率和內燃機啟動時刻的NOx凈化率。診斷部件根據現在啟動時刻的凈化率與上次停車時刻的凈化率的偏離度診斷尾氣凈化系統中是否存在異常。

如果內燃機停止工作期間還原劑的質量沒有變化，則該停工期前后的凈化率不應有大的變化。也即，應該可以通過比較停止工作期間前后的凈化率，診斷停止工作期間還原劑質量是否發生變化。因此，根據集中關注此點的以上所述本發明的實例方面，還原劑的質量可根據現在啟動時刻的凈化率與上次停車時刻的凈化率的偏離度得到診斷。相應地，不需要專利文獻1等所述的專用于診斷的濃度傳感器就可以診斷還原劑的質量。

根據以上所述的本發明的實例方面，不但還原劑的質量而且尾氣凈化系統硬件構造中存在/不存在異常都可以通過執行根據所述偏離度的診斷來診斷。例如，催化劑中存在/不存在異常可以在后面的詳細說明中進行診斷。作為根據以上所述的本發明實例方面通過凈化率計算部件來計算凈化率的實例，可以計算流入催化劑的NOx量和流出催化劑的NOx量之差作為NOx凈化量，并且可以計算NOx凈化量與NOx流入量之比作為凈化率。可以根據位于催化劑上游和下游的NOx傳感器的感知值，或者根據內燃機的運行狀況，計算NOx流入量與NOx流出量。

本發明的凈化率計算部件不限于計算凈化率的部件。作為選擇，該凈化率計算部件可以計算與凈化率高度相關的物理量而不是凈化率。例如，吸附到催化劑的還原劑吸附量就與凈化率高度相關。因此，凈化率計算部件可以計算吸附量而不是凈化率。

如果還原劑的濃度降低，例如，由于水輸入到貯存還原劑的儲罐中，則提供給催化劑的還原劑供應量會減少，即使還原劑的加入量相同。結果是凈化率下降。

根據集中關注此點的本發明的第二實例方面，當現在啟動時刻的凈化率在下降一側偏離上次停車時刻的凈化率至少預定的量時，診斷部件診斷發生了低濃度異常，其中還原劑的還原劑濃度降低。利用這類構造，不使用還原劑濃度傳感器也可以得到還原劑的質量異常(即，低濃度)程度作為診斷結果。

如果還原劑的濃度增加，例如，由于內燃機長期停車時還原劑的水蒸發，則提供給催化劑的還原劑供應量會增加，即使還原劑的加入量相同。結果，情況會是凈化率可能增加到對應于過量供應的還原劑從催化劑中流出的程度。