特許 5760423 ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5760423

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20150723BHJP

   F01N 3/36 20060101ALI20150723BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/20 CZAB

   F01N3/36 B

   B01D53/36 101A

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2010-280889(P2010-280889)

(22)【出願日】2010年12月16日

(65)【公開番号】特開2012-127302(P2012-127302A)

(43)【公開日】2012年7月5日

【審査請求日】2013年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】長岡 大治

(72)【発明者】

【氏名】中田 輝男

【審査官】 山田 由希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２９１７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６３９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０１１４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０１Ｎ ３／３６

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気管燃料噴射器と酸化触媒装置とＮＯｘ浄化装置とを有するエンジンシステムに適用されるＮＯｘ浄化率低下原因診断装置であって、
ＮＯｘ濃度の比から算出されるＮＯｘ浄化率が閾値を超えて低下した時であって前記排気管燃料噴射器による排気管燃料噴射未実施時に、前記ＮＯｘ浄化装置の下流位置での実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差が閾値を超えていれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はエンジン側故障と特定するエンジン側故障特定部と、
ＮＯｘ濃度の比から算出されるＮＯｘ浄化率が閾値を超えて低下した時であって前記排気管燃料噴射器による排気管燃料噴射未実施時に、前記ＮＯｘ浄化装置の下流位置での実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差が閾値以内であれば、前記排気管燃料噴射器による診断用排気管燃料噴射を実施させる診断用排気管燃料噴射制御部と、
前記診断用排気管燃料噴射実施時に前記酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値以内であれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はＮＯｘ浄化装置故障と特定するＮＯｘ浄化装置故障特定部と、
前記診断用排気管燃料噴射実施時に前記酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値を超えており、かつ、前記ＮＯｘ浄化装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値以内であれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因は酸化触媒装置故障と特定する酸化触媒装置故障特定部と、
を備えたことを特徴とするＮＯｘ浄化率低下原因診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＮＯｘ浄化率低下の原因を特定する自己診断が可能なＮＯｘ浄化率低下原因診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンの排気ガス流路に炭化水素選択還元触媒（Hydrocarbon Selective Catalytic Reduction）装置（以下、ＨＣ−ＳＣＲという）、ＮＯｘ吸蔵器（Lean NOx Trap；以下、ＬＮＴ）等のＤｅ−ＮＯｘ（窒素酸化物低減）触媒付き後処理装置（以下、ＮＯｘ浄化装置という）を備える車両では、ＮＯｘ浄化装置の上下流にＮＯｘセンサを設置し、これらのＮＯｘセンサが検出するＮＯｘ濃度の比からＮＯｘ浄化率を算出することができる。

【0003】

このＮＯｘ浄化率の時間的変化を求め、ＮＯｘ浄化率が閾値を超えて低下したときＮＯｘ浄化装置が故障であるという自己診断（On-board Diagnostics；ＯＢＤ）ができるようになると好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−７５６１０号公報

【特許文献2】特開２０１０−１９６４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、エンジンからＮＯｘ浄化装置の下流までには、排気ガス流路に沿って多様な部材が設置されており、これらの部材が故障した場合もＮＯｘ浄化率が低下することがある。例えば、エンジン周辺の諸部材の故障、酸化触媒装置の故障によっても、ＮＯｘ浄化率が低下する。したがって、ＮＯｘ浄化率が低下しても直ちにＮＯｘ浄化装置が故障であるとは断定できない。ＮＯｘ浄化率低下の原因がエンジン周辺の諸部材の故障であるのか、ＮＯｘ浄化装置の故障であるのか、酸化触媒装置の故障であるのかを切り分けることが望まれる。

【0006】

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＮＯｘ浄化率低下の原因を特定する自己診断が可能なＮＯｘ浄化率低下原因診断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために本発明は、排気管燃料噴射器と酸化触媒装置とＮＯｘ浄化装置とを有するエンジンシステムに適用されるＮＯｘ浄化率低下原因診断装置であって、ＮＯｘ濃度の比から算出されるＮＯｘ浄化率が閾値を超えて低下した時であって前記排気管燃料噴射器による排気管燃料噴射未実施時に、前記ＮＯｘ浄化装置の下流位置での実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差が閾値を超えていれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はエンジン側故障と特定するエンジン側故障特定部と、ＮＯｘ濃度の比から算出されるＮＯｘ浄化率が閾値を超えて低下した時であって前記排気管燃料噴射器による排気管燃料噴射未実施時に、前記ＮＯｘ浄化装置の下流位置での実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差が閾値以内であれば、前記排気管燃料噴射器による診断用排気管燃料噴射を実施させる診断用排気管燃料噴射制御部と、前記診断用排気管燃料噴射実施時に前記酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値以内であれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はＮＯｘ浄化装置故障と特定するＮＯｘ浄化装置故障特定部と、前記診断用排気管燃料噴射実施時に前記酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値を超えており、かつ、前記ＮＯｘ浄化装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値以内であれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因は酸化触媒装置と特定する酸化触媒装置故障特定部と、を備えたＮＯｘ浄化率低下原因診断装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

【0009】

（１）ＮＯｘ浄化率低下の原因を特定する自己診断が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態を示すＮＯｘ浄化率低下原因診断装置の構成図である。

【図2】図１のＮＯｘ浄化率低下原因診断装置が適用されるエンジンシステムの構成図である。

【図3】図１のＮＯｘ浄化率低下原因診断装置が実行する制御手順を示すフローチャートである。

【図4】排気管に沿った発熱の分布図である。

【図5】図３の制御手順と等価的な診断マトリクスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

【0012】

図１に示されるように、本発明に係るＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１は、ＮＯｘ浄化率の低下時に診断用に排気管燃料噴射を実施させる診断用排気管燃料噴射制御部２と、排気管燃料噴射未実施時における実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差が閾値を超えていれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はエンジン側故障と特定するエンジン側故障特定部３と、排気管燃料噴射実施時における実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差が閾値を超えていれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因は排気管燃料噴射器故障と特定する排気管燃料噴射器故障特定部４と、排気管燃料噴射実施時に酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値以内であれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はＮＯｘ浄化装置故障と特定するＮＯｘ浄化装置故障特定部５と、排気管燃料噴射実施時に酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値を超えていれば、ＮＯｘ浄化率低下の原因は酸化触媒装置故障と特定する酸化触媒装置故障特定部６と、排気管燃料噴射実施時に酸化触媒装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値を超えており、かつ、ＮＯｘ浄化装置での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値を超えていれば、酸化触媒装置故障及びＮＯｘ浄化装置故障と特定する複合故障特定部７とを備える。

【0013】

ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１を構成する診断用排気管燃料噴射制御部２、エンジン側故障特定部３、排気管燃料噴射器故障特定部４、ＮＯｘ浄化装置故障特定部５、酸化触媒装置故障特定部６、複合故障特定部７は、電子制御装置（Electronical Control Unit；以下、ＥＣＵという）が実行するソフトウェアで実現される。ＥＣＵは、エンジンシステムの制御に必要な全てのエンジンパラメータ（センサ検出値、演算値、制御値など）を把握しているものとする。

【0014】

図２に示されるように、本発明のＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１が適用されるエンジンシステム２０１は、エンジン２０２の排気マニホールド２０３に、排気ガス再循環装置（Exhaust Gas Recirculation；ＥＧＲ）を構成するＥＧＲ管２０４が接続されると共に、ターボチャージャ２０５の排気タービン２０６の入口が接続される。ＥＧＲ管２０４の下流端は、吸気マニホールド２０７に接続される。排気タービン２０６の出口に排気管２０８が接続される。

【0015】

排気管２０８には上流から順に、排気管２０８内に燃料を噴射する排気管燃料噴射器２０９、燃料や中間生成物の酸化を促進する酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst）装置（以下、ＤＯＣという）２１０、ＨＣ−ＳＣＲ、ＬＮＴなどのＮＯｘ浄化装置２１１、粒子状物質（Particulate Matter；ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦという）２１２又はキャタライズドスートフィルタ（Catalyzed Soot Filter；ＣＳＦ）が設置される。なお、ＤＯＣ２１０、ＮＯｘ浄化装置２１１、ＤＰＦ２１２は、いずれも触媒を使用するものであり、以下では、ＤＯＣ２１０、ＮＯｘ浄化装置２１１、ＤＰＦ２１２の意味で単に触媒と表記することがある。

【0016】

排気管燃料噴射器２０９は、ＤＰＦ２１２に捕集された粒子状物質を燃焼除去（ＤＰＦ再生、ＰＭ再生）するときに、排気管２０８内に燃料である軽油を噴射するために設けられる。噴射された燃料をＤＯＣ２１０、ＮＯｘ浄化装置２１１、ＤＰＦ２１２などにおいて触媒の介在により酸化させ、排気ガス温度をＤＰＦ再生温度まで上昇させることができる。また、ＨＣ−ＳＣＲ、ＬＮＴに対して還元剤としての炭化水素を添加する目的で排気管燃料噴射を行うことができる。本発明では、ＮＯｘ浄化率低下原因の診断用に排気管燃料噴射を実施することになる。

【0017】

大気からの空気が取り込まれるエアフィルタ２１３には吸気管２１４が接続され、吸気管２１４の下流端はターボチャージャ２０５の吸気コンプレッサ２１５の入口に接続される。吸気コンプレッサ２１５の出口には高圧側吸気管２１６が接続され、高圧側吸気管２１６の下流端は、吸気マニホールド２０７に接続される。

【0018】

排気管２０８のＤＯＣ２１０の上流には、エンジン出口ＮＯｘ濃度を検出する第一ＮＯｘセンサ２２１が設置され、ＤＰＦ２１２の下流には触媒後ＮＯｘ濃度を検出する第二ＮＯｘセンサ２２２が設置される。ＤＰＦ２１２の下流には排気ガスの空燃比（実測排気ガス空燃比）を検出する排気ガスλセンサ２２３が設置される。排気管２０８には、ＤＯＣ２１０の上流にＤＯＣ２１０に流れ込む排気ガスの温度（ＤＯＣ入口温度）を検出する第一温度センサ２２４、ＤＯＣ２１０とＮＯｘ浄化装置２１１との間にＤＯＣ出口温度（ＮＯｘ浄化装置入口温度）を検出する第二温度センサ２２５、ＮＯｘ浄化装置２１１とＤＰＦ２１２との間にＮＯｘ浄化装置出口温度（ＤＰＦ入口温度）を検出する第三温度センサ２２６、ＤＰＦ２１２の下流にＤＰＦ出口温度を検出する第四温度センサ２２７が設置される。吸気管２１４には、吸入空気量を検出する空気流量センサ（Mass Airflow sensor；以下、ＭＡＦセンサという）２２８が設置される。

【0019】

なお、第一ＮＯｘセンサ２２１、第二ＮＯｘセンサ２２２、排気ガスλセンサ２２３、第一〜第四温度センサ２２４〜２２７については、本発明のＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１による自己診断とは別途に行われるセンサの自己診断により、各センサが正常であることが確認されているものとする。

【0020】

図３に示されるように、ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１が実行する制御手順は、ＮＯｘ浄化率低下かどうかを判定するＮＯｘ浄化率低下判定のステップＳ１、噴射無し時空燃比異常かどうかを判定する排気管燃料噴射未実施時の故障原因特定（λ診断Ａ）のステップＳ２、排気管燃料噴射実施のステップＳ３、噴射有り時空燃比異常かどうかを判定する排気管燃料噴射実施時の故障原因特定（λ診断Ｂ）のステップＳ４、触媒発熱パターンに基づく故障原因特定（触媒温度診断）のステップＳ５を有する。

【0021】

以下、各ステップにおける動作を詳しく説明する。

【0022】

ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１は、ＮＯｘ浄化率低下判定のステップＳ１にて、あらかじめ決められた判定条件が成立しているときに、ＮＯｘ浄化率低下かどうかを判定する。判定条件は、排気ガス温度が安定しており、かつ、車両走行が安定していることである。車両走行が不安定であると、エンジン状態が過渡的状態となって排気ガスのＮＯｘ濃度検出が不安定になってしまうので、ＮＯｘ浄化率低下の判定は保留する。

【0023】

ＮＯｘ浄化率は、触媒後ＮＯｘ濃度と触媒前ＮＯｘ濃度とから求められるが、本実施形態では、触媒前ＮＯｘ濃度としてエンジン出口ＮＯｘ濃度が用いられ、第一ＮＯｘセンサ２２１の検出値であるエンジン出口ＮＯｘ濃度と第二ＮＯｘセンサ２２２の検出値である触媒後ＮＯｘ濃度とから次式、
ＮＯｘ浄化率＝（１−触媒後ＮＯｘ濃度／エンジン出口ＮＯｘ濃度）
×１００ （％）
により演算される。エンジン出口ＮＯｘ濃度は、第一ＮＯｘセンサ２２１を使用せずに、エンジンパラメータを用いた公知の理論式あるいはマップから推定してもよい。

【0024】

エンジン出口ＮＯｘ濃度と触媒後ＮＯｘ濃度は、常時、所定のサンプリングインターバルで検出されており、リアルタイムにＮＯｘ浄化率を演算することができる。

【0025】

ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１は、ＮＯｘ浄化率があらかじめ設定した閾値以下になった状態があらかじめ設定した所定時間以上継続した場合、ＮＯｘ浄化率が低下したと判定する。この判定によって本発明のＮＯｘ浄化率低下原因診断が実質的に開始される。

【0026】

排気管燃料噴射未実施時の故障原因特定（λ診断Ａ）のステップＳ２にて、噴射無し時空燃比異常かどうかを判定する。すなわち、エンジン側故障特定部３は、吸入空気量と燃料噴射量とを用いる公知の理論式により排気ガスλセンサ２２３の設置位置における理論排気ガス空燃比を演算し、排気ガスλセンサ２２３が検出する実測排気ガス空燃比と比較する。実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差があらかじめ設定された閾値を超えていれば、異常である。この場合、理論排気ガス空燃比が正しく演算できていないので、ＮＯｘ浄化率低下の原因はエンジン側故障と特定する。

【0027】

エンジン側故障とは、排気管２０８よりも上流に位置する諸部材のいずれかの故障という意味である。例えば、ＭＡＦセンサ２２８が故障すると吸入空気量が不正確になるため、理論排気ガス空燃比の演算が不正確になることになる。あるいはエンジン２０２内の燃料噴射器に詰まりが発生すると、燃料噴射量の誤差が大きくなって、理論排気ガス空燃比の演算が不正確になることになる。このように、ＮＯｘ浄化率低下の原因がエンジン側故障と特定された場合には、故障部位をさらに特定する診断を行うとよい。これには、ＥＧＲ弁、吸気スロットル、ターボチャージャ、ＭＡＦセンサ２２８などの諸部材に関する公知の異常判定情報（例えば、センサ出力電圧異常）を援用するとよい。

【0028】

ステップＳ２の判定で誤差が閾値以下であれば、噴射無し時空燃比は正常、よってエンジン側には異常はないと判定できるから、次へ進む。

【0029】

排気管燃料噴射実施のステップＳ３にて、診断用排気管燃料噴射制御部２は、排気管燃料噴射を実施する。排気管燃料噴射は、ＤＰＦ再生時と同様の噴射量で行う。手動ＤＰＦ再生のための再生スイッチを装備した車両では、制御手順中にオペレータに操作を促し、オペレータが手動で実施するようにしてもよい。

【0030】

排気管燃料噴射実施時の故障原因特定（λ診断Ｂ）のステップＳ４にて、噴射有り時空燃比異常かどうかを判定する。すなわち、排気管燃料噴射器故障特定部４は、吸入空気量と燃料噴射量から求めたエンジン２０２が排出する排気ガス重量と排気管燃料噴射量とを用いる公知の理論式により排気ガスλセンサ２２３の設置位置における理論排気ガス空燃比を演算し、排気ガスλセンサ２２３が検出する実測排気ガス空燃比と比較する。実測排気ガス空燃比と理論排気ガス空燃比との誤差があらかじめ設定された閾値を超えていれば、異常である。この場合、理論排気ガス空燃比が正しく演算できることが確認されているので、ＮＯｘ浄化率低下の原因は排気管燃料噴射器故障と特定する。

【0031】

ステップＳ４の判定で誤差が閾値以下であれば、噴射有り時空燃比は正常、よって排気管燃料噴射器２０９は正常と判定できるから、次へ進む。

【0032】

触媒発熱パターンに基づく故障原因特定（触媒温度診断）のステップＳ５にて、触媒発熱パターンを判定する。触媒発熱パターンとは、排気管２０８に沿ってＤＯＣ２１０、ＮＯｘ浄化装置２１１、ＤＰＦ２１２を通る経路における実測に基づく発熱の分布形状を表すものである。

【0033】

図４に示されるように、第一〜第四温度センサ２２４〜２２７で検出される各触媒入口及び出口の排気ガス温度に基づいて触媒ごとの入口出口間の温度差を求め、この温度差から各触媒における積算発熱量を演算することができる。これを実測発熱量とする。一方、排気管燃料噴射量、各触媒に依存する燃料の発熱係数、放熱量などをあらかじめ実験により得た経験式に適用して各触媒において生ずるべき積算発熱量を演算することができる。これを理論発熱量とする。

【0034】

実測発熱量と理論発熱量は、例えば、次のように求められる。ＤＰＦ再生時に各触媒入口温度、吸入空気量、燃料噴射量から排気ガス流量を算出する。ＤＯＣ２１０の入口出口間の温度差、排気ガス流量、排気ガス比熱から瞬時の触媒発熱量を算出する。この触媒発熱量を積算して積算発熱量を算出する。具体的には、
瞬時の触媒発熱量＝ＤＯＣ出入口温度差×排気ガス流量×排気ガス比熱
により瞬時の触媒発熱量が演算される。一方、瞬時の理論発熱量は、燃料である軽油の低位発熱量（例えば、３８．２ＭＪ／Ｌ）と燃料消費量とから演算され、こちらも積算される。
瞬時の理論発熱量＝軽油の低位発熱量×燃料消費量

【0035】

理論発熱量は、図に破線で示されるように、ＤＯＣ２１０内の入口近傍で大きく立ち上がり、それ以降は一定となる。実線で示される触媒発熱パターン＃１は、理論発熱量に基づく分布とほぼ一致している。これに対し、触媒発熱パターン＃２は、ＤＯＣ２１０内ではほとんど立ち上がらず、ＮＯｘ浄化装置２１１内の入口近傍で大きく立ち上がり、それ以降は一定となる。触媒発熱パターン＃３は、ＤＯＣ２１０内でもＮＯｘ浄化装置２１１内でもほとんど立ち上がらず、ＤＰＦ２１２の入口近傍で大きく立ち上がる。

【0036】

触媒発熱パターン＃１を考察すると、ＤＯＣ２１０において実測発熱量と理論発熱量がよく一致しており、ＤＯＣ２１０は正常に機能していると判定できる。ＤＯＣ２１０において排気ガス温度が上昇しているため、ＮＯｘ浄化装置２１１が正常に機能しているかどうかは、この触媒発熱パターン＃１のみからは判定できない。

【0037】

触媒発熱パターン＃２を考察すると、ＤＯＣ２１０において実測発熱量と理論発熱量が大きく相違しており、かつ、ＮＯｘ浄化装置２１１では実測発熱量が大きく、ＮＯｘ浄化装置２１１以降の発熱量分布が一致している。これより、ＤＯＣ２１０に異常があると判定できる。また、ＮＯｘ浄化装置２１１の昇温機能は正常であると判定できる。

【0038】

触媒発熱パターン＃３を考察すると、ＤＯＣ２１０とＮＯｘ浄化装置２１１において実測発熱量と理論発熱量が大きく相違している。したがって、ＤＯＣ２１０とＮＯｘ浄化装置２１１は、共に異常があると判定できる。

【0039】

以上のような触媒発熱パターンによる考察と、ＮＯｘ浄化率低下が判定されているという事象とを組み合わせることで、故障部位が特定できる。

【0040】

第一〜第四温度センサ２２４〜２２７で検出される排気ガス温度から触媒発熱パターン＃１が得られた場合、ＤＯＣ２１０での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値以内となるので、ＤＯＣ２１０は正常と判定できる。既に、エンジン側に異常がなく、排気管燃料噴射器２０９も正常であることが判定されているので、ＮＯｘ浄化率を低下させる要因としてはＮＯｘ浄化装置２１１しか残っていない。よって、ＮＯｘ浄化装置故障特定部５は、ＮＯｘ浄化率低下の原因はＮＯｘ浄化装置故障と特定する。閾値は、例えば、理論発熱量×０．８を目安に設定する。

【0041】

触媒発熱パターン＃２が得られた場合、ＤＯＣ２１０に異常があることは確定する。一方、ＮＯｘ浄化装置２１１での実測発熱量と理論発熱量との誤差が閾値（理論発熱量×０．８を目安）以内となり、ＮＯｘ浄化装置２１１の昇温機能は正常であるものの、ＮＯｘ浄化率低下の原因が酸化触媒装置故障であるとは一意的に断定できない。なぜならば、ＮＯｘ浄化装置２１１において、昇温機能は正常であるが、ＮＯｘ浄化の機能が異常である可能性が残る。しかし、発明者らの知見によれば、触媒の昇温機能異常とＮＯｘ浄化機能異常は同時に発生するので、酸化触媒装置故障の可能性が高い。よって、酸化触媒装置故障特定部６は、ＮＯｘ浄化率低下の原因は酸化触媒装置故障と特定する。

【0042】

触媒発熱パターン＃３が得られた場合、ＤＯＣ２１０とＮＯｘ浄化装置２１１に異常があることが確定する。よって、複合故障特定部７は、ＮＯｘ浄化率低下の原因は酸化触媒装置故障及びＮＯｘ浄化装置故障と特定する。

【0043】

図３の制御手順と等価的に図５の診断マトリクスを定義することができる。すなわち、図５に示されるように、ステップＳ２のλ診断Ａの判定がＮＧ（異常）であるならば、ＮＯｘ浄化率低下の原因はエンジン側故障と特定される。ステップＳ２のλ診断Ａの判定がＯＫ（正常）であってステップＳ４のλ診断Ｂの判定がＮＧであるならば、ＮＯｘ浄化率低下の原因は排気管燃料噴射器故障と特定される。ここで、図３の手順ではステップＳ５の触媒温度診断は実行されないが、仮に実行すれば、例えば、全ての触媒で昇温がない触媒発熱パターンが得られ、この場合の判定はＮＧとなる。

【0044】

λ診断Ａ、λ診断Ｂの判定が共にＯＫである場合は、次のようになる。触媒温度診断の判定がＯＫ（実測発熱量と理論発熱量が一致、つまり触媒発熱パターン＃１）であるならば、ＮＯｘ浄化装置故障と特定される。触媒温度診断の判定が触媒発熱パターン＃２によってＮＧであるならば、酸化触媒装置故障と特定される。触媒温度診断の判定が触媒発熱パターン＃３によってＮＧであるならば、酸化触媒装置故障及びＮＯｘ浄化装置故障と特定される。

【0045】

以上説明したように、本発明に係るＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１によれば、ＮＯｘ浄化率の低下時に診断用に排気管燃料噴射を実施させ、ＤＯＣ２１０の触媒温度診断を行うようにした。これにより、ＤＯＣ２１０で正常な発熱量が得られていればＮＯｘ浄化装置故障と特定でき、ＤＯＣ２１０で正常な発熱量が得られていなければ酸化触媒装置故障と特定できる。

【0046】

さらに、本実施形態のように、λ診断Ａ及びλ診断Ｂを行うようにすると、エンジン側故障、排気管燃料噴射器故障が特定でき、故障の切り分けがいっそう細分化できる。

【0047】

本発明に係るＮＯｘ浄化率低下原因診断装置１は、エンジンシステム２０１に新規な部材を追加することなく、ＥＣＵのソフトウェアを変更するのみで実現できるので、部材コストが上昇することがない。

【0048】

本実施形態では、排気管２０８の上流から順に、排気管燃料噴射器２０９、ＤＯＣ２１０、ＮＯｘ浄化装置２１１、ＤＰＦ２１２が設置されたエンジンシステム２０１に本発明を適用するものとしたが、ＤＯＣ２１０がなく、排気管燃料噴射器２０９、ＮＯｘ浄化装置２１１、ＤＰＦ２１２が設置されたエンジンシステムにも本発明は適用できる。さらに、ＤＯＣ２１０、ＮＯｘ浄化装置２１１がなく、排気管燃料噴射器２０９、ＤＰＦ２１２が設置されたエンジンシステムにおけるＰＭ浄化の不具合時にエンジン側故障、排気管燃料噴射器故障、ＤＰＦ故障を特定する場合にも本発明が応用できる。また、ＮＯｘ浄化に尿素ＳＣＲを用いるエンジンシステムに対しては、ＮＯｘ浄化率低下時に尿素水噴射器故障以外の原因特定に本発明を応用することができる。

【符号の説明】

【0049】

１ ＮＯｘ浄化率低下原因診断装置
２ 診断用排気管燃料噴射制御部
３ エンジン側故障特定部
４ 排気管燃料噴射器故障特定部
５ ＮＯｘ浄化装置故障特定部
６ 酸化触媒装置故障特定部
７ 複合故障特定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】