[发明专利]用于废气净化系统的故障诊断装置和用于其的故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于内燃机的废气净化系统的故障诊断装置和用于其的故障诊断方法。

相关技术说明

在相关技术中，已经提出了一种废气净化系统，在所述废气净化系统中，在内燃机的排气通道中设置选择性催化还原催化剂，并且该系统包括用于将脲溶液添加到在选择性催化还原催化剂上游流动的废气中的脲溶液添加装置。

在上述系统中，随着选择性催化还原催化剂的劣化的进行，氨泄漏(ammonia slip)(氨(NH₃)穿过选择性催化还原催化剂的现象)变得更为显著。因此，必须根据选择性催化还原催化剂的劣化度校正脲溶液的添加量。

作为选择性催化还原催化剂的劣化诊断方法，已经提出了一种方法，该方法对流入选择性催化还原催化剂中的废气温度等于或高于规定温度期间的操作时间进行积分，并且随着积分时间变得更长诊断为选择性催化还原催化剂的劣化度更高(例如，见日本专利申请公开2006-242094(JP-A-2006-242094))。

顺便提及，尽管可以在不添加NO_x传感器、或氨浓度传感器等的情况下实施上述根据相关技术的诊断方法，但是根据内燃机的使用条件、和操作条件等存在不能进行准确诊断的可能性。

虽然已经提出了一种通过检测在脲供给到选择性催化还原催化剂时从选择性催化还原催化剂流出的氮氧化物(NO_x)或氨(NH₃)的量(浓度)来诊断的方法，但是必须明确检测值和正常值之差是否由于脲添加装置的故障或劣化、传感器的故障或劣化、或选择性催化还原催化剂的劣化而引起。

发明内容

本发明改善用于包括废气净化催化剂的废气净化系统的故障诊断装置和故障诊断方法的诊断准确度。

根据本发明，基于可被选择性催化还原催化剂吸附的水分的量诊断选择性催化还原(SCR)催化剂的劣化度。

由于本发明人进行的辛苦实验和验证，发现：选择性催化还原催化剂的净化能力与可被选择性催化还原催化剂吸附的水分(H₂O)的量(饱和量)相关。也就是说，发现：选择性催化还原催化剂的净化能力与可被选择性催化还原催化剂吸附的氨(NH₃)的量(饱和量)相关，并且可被选择性催化还原催化剂吸附的氨(NH₃)的量与可被选择性催化还原催化剂吸附的水分的量相关。在下文中，可被选择性催化还原催化剂吸附的水分的量将被称为最大水分量，可被选择性催化还原催化剂吸附的氨的量将被称为最大氨量。

例如，当选择性催化还原催化剂的净化能力劣化时，与正常状态(全新状态)相比，选择性催化还原催化剂的最大水分量减小。随着选择性催化还原催化剂的劣化的进行，该趋势变得更明显。也就是说，随着选择性催化还原催化剂的劣化进行，最大水分量减小。

因此，通过直接或间接获得选择性催化还原催化剂上的最大水分量，可以诊断选择性催化还原催化剂的劣化度。

最大水分量获取方法的一个实例是获取选择性催化还原催化剂吸附水分时产生的热量。选择性催化还原催化剂在吸附水分时产生热。此时产生的热量与最大水分量相关。也就是说，选择性催化还原催化剂的最大水分量越小，则选择性催化还原催化剂在吸附水分时产生的热量就越小。因此，可以通过确定在选择性催化还原催化剂吸附水分时产生的热量来确定最大水分量。

顺便提及，上述劣化诊断需要在相对大量的水分供给到选择性催化还原催化剂时实施。因此，期望在排气通道内选择性催化还原催化剂上游侧存在相对大量的水分时执行上述劣化诊断。满足该条件的时刻的一个实例是内燃机启动时的条件。这是因为，在内燃机启动时，在排气通道内存在相对大量的冷凝水。

应注意，本发明还应用于将水分强制供给到选择性催化还原催化剂的情形。在该情形中，可以在除内燃机启动之外的时刻执行劣化诊断。期望的是，供给到选择性催化还原催化剂的水分量充分地大于正常选择性催化还原催化剂上的最大水分量。这是为了确保可以执行准确的劣化诊断，甚至当在供给的水分量出现变化时也是如此。

存在选择性催化还原催化剂上的最大水分量除了根据选择性催化还原催化剂的劣化度之外还根据选择性催化还原催化剂上吸附的氨的量而变化的情况。鉴于此，也可以确定供给到选择性催化还原催化剂的氨的量，并且通过考虑因确定的氨供给量所引起的生热量减少来进行劣化诊断。