用于内燃机的过滤器的功能诊断系统技术方案

提供了一种用于内燃机(1)的过滤器(51)的功能诊断系统。所述功能诊断系统包括PM传感器(55)以及电子控制单元(10)。所述电子控制单元(10)构造为：(i)计算所述过滤器(51)中的NOx转化率；(ii)判定所述过滤器(51)的NOx转化功能是否正常；(iii)实施去除沉积在所述PM传感器(55)的电极之间的PM的传感器恢复处理；(iv)在实施所述传感器恢复处理结束之后，连续监控预定PM沉积重开始时间之后的所述PM传感器(55)的输出值；以及(v)当所述电子控制单元判定出所述过滤器(51)的所述NOx转化功能处于正常状态时，当连续监控的所述PM传感器(55)的所述输出值降低时判定出所述过滤器(51)的PM捕集功能存在异常。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于诊断内燃机的过滤器的功能的过滤器功能诊断系统，在过滤器上负载有选择还原型NOx催化剂。该类型的过滤器具有捕集排气中的PM(颗粒物质)的PM捕集功能，还具有使用氨作为还原剂来还原排气中的NOx的NOx转化功能。
技术介绍
已知在内燃机的排气通路中，设置捕集排气中的PM的过滤器的技术。在一些情况下，过滤器发生故障，诸如腐蚀或者破损。如果过滤器发生这种故障，则未被过滤器捕集而是从过滤器流出的PM的量增加。如果过滤器发生故障或者过滤器中出现异常，诸如从排气通路中移除过滤器，则释放至大气的PM增加。因而，已经开发了一种在过滤器下游的排气通路中设置PM传感器并且基于PM传感器的输出值进行对过滤器的异常诊断的技术。作为用于过滤器的异常诊断的PM传感器的一个类型，已知一种具有一对电极作为传感器元件并且输出与沉积在电极之间的PM量对应的信号的传感器。而且，已知一种排放控制系统，在该排放控制系统中，过滤器、尿素水添加设备、选择还原型NOx催化剂(其可以称为“SCR催化剂”)以及PM传感器按此顺序从上游侧沿着排气的流向布置在内燃机的排气通路中。SCR催化剂具有使用通过从尿素水添加设备注入的水解尿素所产生的氨作为还原剂来还原排气中的NOx的功能。在如上所述构建的排放控制系统中，当PM由PM传感器检测时，从尿素水添加设备注入尿素水被限制，如国际公开号2013/042190中所公开的。如果由于过滤器中发生故障导致过滤器的PM捕集功能下降，则从过滤器流出的PM量增加。因此，在过滤器下游的排气通路中设置的PM传感器的电极之间捕集的PM量增加。结果，沉积在PM传感器的电极之间的PM量变得大于在过滤器处于正常状态情形下沉积在PM传感器的电极之间的PM量。因此，基于在给定时间获得的PM传感器的输出值，能够诊断过滤器的PM捕集功能。
技术实现思路
近年来，已经开发了负载有SCR催化剂的过滤器。在下文中，这种类型的过滤器可以称为“SCRF”。SCRF具有捕集排气中的PM的PM捕集功能，还具有使用氨作为还原剂来还原排气中的NOx的NOx转化功能。当过滤器呈SCRF形式时，尿素水从上游侧供给至SCRF，使得包含在排气中的NOx在SCRF中还原。如果如此供给的尿素水滑过SCRF并且到达PM传感器，则尿素水会影响PM传感器的输出值。在该情况下，如果基于在SCRF下游的排气通路中设置的PM传感器的输出值，通过类似于上述诊断方法的诊断方法来诊断SCRF的PM捕集功能，则可能会进行错误的诊断。本专利技术提供一种使用在SCRF下游的排气通路中设置的PM传感器的输出值来诊断SCRF的PM捕集功能的过滤器功能诊断系统。提供了一种根据本专利技术的一个方案的用于内燃机的过滤器的功能诊断系统。过滤器设置在内燃机的排气通路中。过滤器构造为负载有选择还原型NOx催化剂，所述选择还原型NOx催化剂使用氨作为还原剂来还原排气中的NOx。过滤器构造为捕集在排气中包含的PM。内燃机包括有在排气通路中位于过滤器的上游的尿素水添加设备。尿素水添加设备构造为将尿素水注入排气中。功能诊断系统包括PM传感器以及ECU(电子控制单元)。PM传感器在排气通路中设置于过滤器的下游。PM传感器具有一对电极。PM传感器构造为当PM沉积在一对电极之间并且该一对电极导电时输出与PM的沉积量对应的信号。ECU构造为：(i)计算过滤器中的NOx转化率，(ii)基于NOx转化率来判定过滤器的NOx转化功能是否正常，(iii)实施去除沉积在PM传感器的电极之间的PM的传感器恢复处理，(iv)在实施传感器恢复处理结束之后，连续监控在预定PM沉积重开始时间之后的PM传感器的输出值，所述PM沉积重开始时间是假定PM在PM传感器的电极之间的沉积重新开始的时间点，以及(v)当电子控制单元判定出过滤器的NOx转化功能处于正常状态时，当连续监控的PM传感器的输出值降低时判定出过滤器的PM捕集功能存在异常。在根据本专利技术的上述方案的功能诊断系统中，从尿素水添加设备注入排气中的尿素水被供给至SCRF。然后，通过水解所供给的尿素水所产生的氨被吸附在于SCRF上负载的SCR催化剂上。在SCRF中，使用氨作为还原剂来还原排气中的NOx。可以发现的是，即使当SCRF发生故障(诸如破损或者腐蚀)时(即，即使当PM捕集功能存在异常时)，SCRF的NOx转化功能也可以处于正常状态。还可以发现，如果SCRF的PM捕集功能存在异常，则即使当其NOx转化功能处于正常状态时供给至SCRF的尿素水也会从SCRF流出。在捕集的PM沉积在PM传感器的电极之间的期间中，即在PM沉积重开始时间之后，尿素水被从尿素水添加设备注入。此时，如果发生如上所述的尿素水的流出，则尿素水会附着至PM传感器的电极之间，并且会影响PM传感器的输出值。因而，在预定PM沉积重开始时间之后连续监控PM传感器的输出值，该预定PM沉积重开始时间作为在传感器恢复处理完成之后假定PM在PM传感器的电极之间的沉积重新开始时的时间。当传感器恢复处理完成之后电压施加到PM传感器的电极之间时，电压施加开始时间可以被视为PM沉积重开始时间。而且，在传感器恢复处理完成之前当电压开始施加至PM传感器的电极时，传感器恢复处理完成的时间可以被视为PM沉积重开始时间。在该情况下，从传感器恢复处理完成时起经过了如下的预定期间后的时间点可以被视为PM沉积重开始时间：该预定期间是PM传感器的电极温度降低至捕集的PM不被氧化的程度为止所需的期间。通过连续监控PM传感器的输出值，可以连续掌握PM传感器的输出值的举动。然后，基于SCRF的NOx转化功能处于正常状态时的PM传感器的输出值的举动，诊断SCRF的PM捕集功能。更具体来说，当判定出SCRF的NOx转化功能处于正常状态时，如果PM传感器的输出值降低，则ECU判定出SCRF的PM捕集功能存在异常。从SCRF流出的PM被连续捕集在PM传感器的电极之间。因此，随着PM沉积量连续增加，PM传感器的输出值也连续增加。另一方面，如果尿素水从SCRF流出并且尿素水附着至PM传感器的电极之间，则沉积在电极之间的一部分PM可以因尿素水而脱落。在该情况下，沉积在电极之间的PM的量降低，并且PM传感器的输出值降低。因此，当连续增加的PM传感器的输出值在PM沉积重开始时间之后降低时，PM传感器的输出值的该举动极有可能指示尿素水附着至PM传感器的电极之间。然后，如果此时SCRF的NOx转化功能处于正常状态，则能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机(1)的过滤器(51)的功能诊断系统，所述过滤器(51)设置在所述内燃机(1)的排气通路(5)中，所述过滤器(51)构造为负载有选择还原型NOx催化剂，所述选择还原型NOx催化剂使用氨作为还原剂来还原排气中的NOx，所述过滤器(51)构造为捕集在所述排气中包含的PM，所述内燃机(1)包括有在所述排气通路(5)中位于所述过滤器(51)的上游的尿素水添加设备(53)，所述尿素水添加设备(53)构造为将尿素水注入所述排气中，所述功能诊断系统的特征在于包括：PM传感器(55)，其在所述排气通路中设置于所述过滤器(51)的下游，所述PM传感器(55)具有一对电极，所述PM传感器(55)构造为当所述PM沉积在所述一对电极之间并且所述一对电极导电时输出与所述PM的沉积量对应的信号；以及电子控制单元(10)，其构造为：(i)计算所述过滤器(51)中的NOx转化率；(ii)基于所述NOx转化率来判定所述过滤器(51)的NOx转化功能是否正常；(iii)实施去除沉积在所述PM传感器(55)的电极之间的所述PM的传感器恢复处理；(iv)在实施所述传感器恢复处理结束之后，连续监控在预定PM沉积重开始时间之后的所述PM传感器(55)的输出值，所述PM沉积重开始时间是假定所述PM在所述PM传感器(55)的所述电极之间的沉积重新开始的时间点；以及(v)当所述电子控制单元判定出所述过滤器(51)的所述NOx转化功能处于正常状态时，当所述连续监控的所述PM传感器(55)的所述输出值降低时判定出所述过滤器(51)的PM捕集功能存在异常。...

【技术特征摘要】
2014.12.08 JP 2014-2484351.一种用于内燃机(1)的过滤器(51)的功能诊断系统，所述过滤器
(51)设置在所述内燃机(1)的排气通路(5)中，所述过滤器(51)构造
为负载有选择还原型NOx催化剂，所述选择还原型NOx催化剂使用氨作为
还原剂来还原排气中的NOx，所述过滤器(51)构造为捕集在所述排气中包
含的PM，所述内燃机(1)包括有在所述排气通路(5)中位于所述过滤器
(51)的上游的尿素水添加设备(53)，所述尿素水添加设备(53)构造为将
尿素水注入所述排气中，所述功能诊断系统的特征在于包括：
PM传感器(55)，其在所述排气通路中设置于所述过滤器(51)的下游，
所述PM传感器(55)具有一对电极，所述PM传感器(55)构造为当所述
PM沉积在所述一对电极之间并且所述一对电极导电时输出与所述PM的沉
积量对应的信号；以及
电子控制单元(10)，其构造为：
(i)计算所述过滤器(51)中的NOx转化率；
(ii)基于所述NOx转化率来判定所述过滤器(51)的NOx转化功能是
否正常；
(iii)实施去除沉积在所述PM传感器(55)的电极之间的所述PM的
传感器恢复处理；
(iv)在实施所述传感器恢复处理结束之后，连续监控在预定PM沉积
重开始时间之后的所述PM传感器(55)的输出值，所述PM沉积重开始时
间是假定所述PM在所述PM传感器(55)的所述电极之间的沉积重新开始
的时间点；以及
(v)当所述电子控制单元判定出所述过滤器(51)的所述NOx转化功
能处于正常状态时，当所述连续监控的所述PM传感器(55)的所述输出值
降低时判定出所述过滤器(51)的PM捕集功能存在异常。
2.根据权利要求1所述的功能诊断系统，其中
所述电子控制单元(10)构造为，当所述电子控制单元判定出所述过滤
器(51)的所述NOx转化功能处于所述正常状态时，当所述连续监控的所述
PM传感器(55)的所述输出值不降低时，所述电子控制单元(10)基于在
自所述PM沉积重开始时间起经过了预定判定期间时所述PM传感器(55)
的所述输出值来诊断所述过滤器(51)的所述PM捕集功能。
3.根据权利要求1所述的功能诊断系统，其中
所述电子控制单元(10)构造为，当所述电子控制单元判定出所述过滤
器(51)的所述NOx转化功能处...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冈一哉，木所徹，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP