Система обнаружения неисправностей и способ обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания

Система обнаружения неисправностей и способ обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе обнаружения неисправностей и способу обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание прототипа

Например, Японская Публикация Патентной Заявки № 2004-176719 (JP-А-2004-176719) описывает двигатель внутреннего сгорания, в котором катализатор селективного каталитического восстановления оксидов азота NOx (далее называемый как «NOx-СКВ-катализатор») размещен в выхлопном патрубке двигателя, и оксиды азота (NOx), содержащиеся в выхлопных газах, селективно восстанавливаются аммиаком, который генерируется из водного раствора мочевины, каковой подается к NOx-СКВ-катализатору. Согласно заявке JP-А-2004-176719 датчик, который определяет, например, аммиак, генерируемый из водного раствора мочевины, установлен в выхлопном патрубке двигателя в положении ниже по потоку относительно NOx-СКВ-катализатора, и определяет, что имеет место неисправность, если выходной сигнал датчика изменяется неожиданным образом, когда изменяется количество водного раствора мочевины, который подается в NOx-СКВ-катализатор.

Однако выходной сигнал от датчика изменяется неожиданным образом в любом случае, если количество или качество водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору, отклоняется от регулярного значения, или в случае, когда NOx-СКВ-катализатор поврежден. Поэтому, согласно вышеописанному способу, невозможно определить, обусловлено ли такое неожиданное изменение отклонением от количества или качества водного раствора мочевины, который подается в NOx-СКВ-катализатор, или же повреждением NOx-СКВ-катализатора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет систему обнаружения неисправностей и способ обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, которые делают возможным определение, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подводится к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

Первый аспект изобретения относится к системе обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, которая определяет, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подводится к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx). Система обнаружения неисправностей включает в себя: задающее устройство для требующей определения области, которое настраивает требующую определения область на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), или в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в котором температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного первого температурного диапазона; задающее устройство для области первой неисправности, которое настраивает область первой неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона; задающее устройство для области второй неисправности, которое настраивает область второй неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах второго температурного диапазона; и устройство для определения фактора неисправности, которое определяет, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области первой неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон; и устройство для определения фактора неисправности, определяющее, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области второй неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон.

Второй аспект изобретения относится к способу обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, согласно которому определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx). Согласно способу обнаружения неисправностей требующую определения область настраивают на область, в пределы которой попадает эффективность удаления оксидов азота (NOx) либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), или в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного первого температурного диапазона; область первой неисправности настраивают на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона; и область второй неисправности настраивают на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение в результате повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) поддерживается в пределах второго температурного диапазона. Определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области первой неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон. Определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) остается в пределах области второй неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон.

Согласно вышеописанным вариантам осуществления изобретения можно надежно определить, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные и последующие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примерного варианта осуществления с привлечением сопроводительных чертежей, в которых одинаковые или соответственные детали будут обозначены одинаковыми номерами ссылок, и на которых:

Фиг.1 представляет общий вид двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением;

Фиг.2 представляет график, показывающий взаимосвязь между эффективностью (NR) удаления оксидов азота (NOx) и температурой (TC) катализатора, и т.д.;

Фиг.3 представляет график, показывающий взаимосвязь между эффективностью удаления оксидов азота (NOx) и температурой (TC) катализатора;

Фиг.4 представляет график, показывающий карту количества NOXA для оксидов азота (NOx), выпущенных из двигателя; и

Фиг.5 представляет блок-схему, показывающую процедуру обнаружения неисправности.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 представляет общий вид, показывающий двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Как показано на фиг.1, двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия включает в себя корпус 1 двигателя, камеры 2 сгорания цилиндров и клапаны впрыска топлива с электронным управлением, через которые топливо впрыскивается в камеры 2 сгорания, впускной коллектор 4 и выпускной коллектор 5. Впускной коллектор 4 соединен с выходным отверстием компрессора 7а турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы через приточный канал 6, и входное отверстие компрессора 7а соединено с воздухоочистителем 9 через детектор 8 количества всасываемого воздуха. В приточном канале 6 размещена дроссельная заслонка 10, которая имеет привод от шагового электродвигателя, и вокруг приточного канала 6 предусмотрено охлаждающее устройство 11, которое охлаждает всасываемый воздух, протекающий через приточный канал 6. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, охлаждающая жидкость двигателя вводится в охлаждающее устройство 11, и всасываемый воздух охлаждается с использованием охлаждающей жидкости двигателя.

Выпускной коллектор 5 соединен с входным отверстием турбины 7b выхлопных газов в турбонагнетателе 7 с приводом от выхлопной системы, и выходное отверстие турбины 7b выхлопных газов соединено с входным отверстием окислительного катализатора 12. Сажевый фильтр 13, который захватывает частицы сажи, содержащиеся в выхлопных газах, размещен в положении ниже по потоку сразу после окислительного катализатора 12. Выходное отверстие сажевого фильтра 13 соединено с входным отверстием NOx-СКВ-катализатора 15 через выхлопную трубу 14. Окислительный катализатор 16 соединен с выходным отверстием NOx-СКВ-катализатора 15.

Клапан 17 подачи водного раствора мочевины размещен в выхлопной трубе 14 в положении выше по потоку относительно NOx-СКВ-катализатора 15, и клапан 17 подачи водного раствора мочевины соединен с бачком 20 для водного раствора мочевины через подводящую трубу 18 и подающий насос 19. Водный раствор мочевины, сохраняемый в бачке 20 для водного раствора мочевины, впрыскивается подающим насосом 19 из клапана 17 подачи водного раствора мочевины на распылительную пластину 14а, которая расположена в выхлопной трубе 14. Оксиды азота (NOx), которые содержатся в выхлопных газах, восстанавливаются в NOx-СКВ-катализаторе 15 аммиаком ((NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂), генерируемым из мочевины.

Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 соединены между собой через патрубок 21 для рециркуляции выхлопных газов (далее называемый как “EGR”), и в патрубке 21 для рециркуляции выхлопных газов (EGR) размещен клапан 22 управления рециркуляции выхлопных газов (EGR) с электронным управлением. Кроме того, вокруг патрубка 21 EGR предусмотрено охлаждающее устройство 23, которое охлаждает газы EGR, протекающие через патрубок 21 EGR. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, охлаждающая жидкость двигателя вводится в охлаждающее устройство 23, и газы EGR охлаждаются с использованием охлаждающей жидкости двигателя. Клапаны 3 впрыска топлива соединены с общей направляющей 25 через топливопроводы 24, и общая направляющая 25 соединена с топливным баком 27 через топливный насос 26 переменной подачи с электронным управлением. Топливо, содержащееся в топливном баке 27, подается в общую направляющую 25 топливным насосом 26, и топливо, подаваемое в общую направляющую 25, подводится к клапанам 3 впрыска топлива через соответственные топливопроводы 24.

Электронный блок 30 управления сформирован из цифрового компьютера и включает в себя ROM (постоянное запоминающее устройство) 32, RAM (оперативное запоминающее устройство) 33, CPU (микропроцессор) 34, входной порт 35 и выходной порт 36, которые соединены между собой двунаправленной шиной 31. Температурный датчик 28, который обнаруживает температуру NOx-СКВ-катализатора 15, расположен ниже по потоку относительно NOx-СКВ-катализатора 15, и датчик 29 оксидов азота (NOx), который определяет концентрацию оксидов азота (NOx) в выхлопных газах, установлен в положении ниже по потоку относительно окислительного катализатора 16. Выходные сигналы от температурного датчика 28, датчика 29 оксидов азота (NOx) и детектора 8 количества всасываемого воздуха передаются на входной порт 35 через соответствующие аналого-цифровые (A/D) преобразователи (АЦП) 37.

Датчик 41 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное степени L нажатия на педаль 40 акселератора, соединен с педалью 40 акселератора, и выходное напряжение от датчика 41 нагрузки подается на входной порт 35 через аналого-цифровой (A/D) преобразователь 37, который соединен с датчиком 41 нагрузки. Датчик 42 угла поворота коленчатого вала, который генерирует выходной импульс с каждым поворотом коленчатого вала, например, на 15 градусов, соединен с входным портом 35. Выходной порт 36 присоединен к клапанам 3 впрыска топлива, шаговому электродвигателю, который приводит в действие дроссельную заслонку 10, клапану 17 подачи водного раствора мочевины, подающему насосу 19, клапану 22 управления EGR и топливному насосу 26 через соответствующие схемы 38 управления.

Окислительный катализатор 12 представляет собой нанесенный на носитель катализатор из драгоценного металла, например платины, и окислительный катализатор 12 предназначен для преобразования оксида азота (NO), содержащегося в выхлопных газах, в диоксид азота (NO₂), и функционирует для окисления углеводородов (HC), содержащихся в выхлопных газах. Диоксид азота (NO₂) обладает более высокой окислительной способностью, чем оксид азота (NO). Поэтому, если оксид азота (NO) преобразуется в диоксид азота (NO₂), это способствует реакции окисления сажевых частиц, которые захвачены сажевым фильтром 13, и стимулирует восстановительное действие аммиака в NOx-СКВ-катализаторе 15. Если углеводороды (HC) адсорбируются в NOx-СКВ-катализаторе 15, то эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается вследствие уменьшения количества аммиака, адсорбируемого на NOx-СКВ-катализаторе 15. Соответственно этому можно подавить снижение эффективности удаления оксидов азота (NOx) путем окисления углеводородов (HC) с использованием окислительного катализатора 12.

В качестве сажевого фильтра 13 может быть использован либо сажевый фильтр, который не имеет нанесенного на носитель катализатора, либо сажевый фильтр, который содержит нанесенный на носитель катализатор из драгоценного металла, например платины. NOx-СКВ-катализатор 15 формируют из адсорбирующего аммиак Fe-цеолита, который проявляет высокую эффективность удаления оксидов азота (NOx) при низкой температуре. Окислительный катализатор 16 содержит нанесенный на носитель катализатор из драгоценного металла, например платины. Окислительный катализатор 16 окисляет аммиак, который просачивается из NOx-СКВ-катализатора 15.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, NOx-СКВ-катализатор 15 активируется при температуре приблизительно 200ºС. После активации NOx-СКВ-катализатора 15 из клапана 17 подачи водного раствора мочевины подается водный раствор мочевины в количестве, необходимом для восстановления оксидов азота (NOx), содержащихся в выхлопных газах. Фиг.2А показывает взаимосвязь между эффективностью (NR) удаления оксидов азота (NOx) и температурой (TC) NOx-СКВ-катализатора 15, когда NOx-СКВ-катализатор 15 не поврежден, количество подаваемого водного раствора мочевины поддерживается на уровне контрольного значения, которое требуется для восстановления оксидов азота (NOx) в выхлопных газах, и качество водного раствора мочевины поддерживается на уровне нормального качества.

Как показано на фиг.2А, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 повышается до температуры активации, эффективность удаления оксидов азота (NOx) быстро возрастает до пикового значения. Когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 продолжает возрастать, эффективность удаления оксидов азота (NOx) поддерживается на максимальном уровне. Когда температура (TC) катализатора является относительно низкой, водный раствор мочевины, подаваемый из клапана 17 подачи водного раствора мочевины, только адсорбируется на NOx-СКВ-катализаторе 15 в форме аммиака, и подлежащие восстановлению оксиды азота (NOx) в выхлопных газах реагируют с аммиаком, адсорбированным на NOx-СКВ-катализаторе 15.

С другой стороны, когда температура (TC) катализатора повышается, аммиак уже больше не адсорбируется на NOx-СКВ-катализаторе 15. В этот момент оксиды азота (NOx) в выхлопных газах реагируют в газовой фазе с аммиаком, генерированным из водного раствора мочевины, и восстанавливаются. Фиг.2В схематически показывает это явление. То есть, как показано на фиг.2В, когда температура (TC) катализатора повышается, отношение количества оксидов азота (NOx), которые восстанавливаются в результате реакции с аммиаком, адсорбированным на NOx-СКВ-катализаторе 15, ко всему количеству оксидов азота (NOx), которое восстанавливается в результате реакции с аммиаком, снижается, тогда как отношение количества оксидов азота (NOx), которое восстанавливается в результате реакции с аммиаком в газовой фазе, ко всему количеству оксидов азота (NOx), которое восстанавливается в результате реакции с аммиаком, возрастает.

Стандартный уровень выбросов оксидов азота (NOx) варьирует в каждой стране или области. В этом случае общее количество оксидов азота (NOx), которые выбрасываются, когда транспортное средство движется в предписанном режиме, обычно используется как стандарт для уровня выбросов оксидов азота (NOx). Стандартный уровень выбросов оксидов азота (NOx) настраивают таким образом, что стандарт соблюдается, если количество выбросов оксидов азота (NOx) после того, как транспортным средством пользовались в течение предварительно заданного периода времени, равно стандартному количеству выбросов оксидов азота (NOx) или является меньшим такового.

В дополнение к этому стандарту выбросов настраивают норму выбросов. Согласно норме выбросов количество выбросов оксидов азота (NOx) не должно превышать предписанного нормой значения. Хотя нормированное значение варьирует в каждой стране или области, нормированное значение является в два или три раза более высоким, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx). В некоторых странах обязательной нормой является загорающаяся лампа аварийной сигнализации, которая показывает место неисправности, если количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение.

В варианте осуществления изобретения повреждение NOx-СКВ-катализатора 15 и отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, рассматриваются как факторы ненормального повышения количества выбросов оксидов азота (NOx). Согласно варианту осуществления изобретения определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Далее способ выполнения вышеописанного определения будет описан с привлечением фиг.2С, 3А и 3В. Фиг.2С, 3А и 3В показывают случай, в котором нормированное значение в два раза превышает стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx). На фиг.2С, 3А и 3В пунктирная линия А обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) соответствует стандартному количеству выбросов оксидов азота (NOx). Другими словами, если транспортное средство движется в предписанном режиме, будучи в состоянии, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) изменяется соответственно температуре (TC) катализатора таким образом, как обозначено пунктирной линией А, показанной на фиг.2С, 3А и 3В, то количество выбросов оксидов азота (NOx) соответствует стандартному количеству выбросов оксидов азота (NOx). Далее эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), обозначенная пунктирной линией А, будет называться как «стандартная эффективность А удаления оксидов азота (NOx)».

На фиг.2С сплошная линия В1 обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения, каковое является в два раза большим, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, и сплошная линия В2 обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена. Тот факт, что количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает значения, которое в два раза больше, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), означает, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx). Поэтому сплошная линия В1 обозначает случай, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) составляет 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx).

Способность NOx-СКВ-катализатора 15 адсорбировать аммиак и способность аммиака, адсорбированного NOx-СКВ-катализатором 15, восстанавливать оксиды азота (NOx) зависит от активности катализатора. Поэтому, как показано на фиг.2В, когда доминирующим является действие адсорбированного аммиака, обеспечивающее восстановление оксидов азота (NOx), то есть когда температура (TC) катализатора является относительно низкой, если NOx-СКВ-катализатор 15 поврежден, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) резко снижается, как показано сплошными линиями В1 и В2 на фиг.2С.

Напротив, когда восстановительное в отношении оксидов азота (NOx) действие производится в газовой фазе, процесс восстановления оксидов азота (NOx) едва ли зависит от активности катализатора. Поэтому, как показано на фиг.2В, когда доминирующим является процесс восстановления оксидов азота (NOx) в газовой фазе, то есть когда температура (TC) катализатора относительно высока, даже если NOx-СКВ-катализатор 15 поврежден, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) существенно не снижается, как показано сплошными линиями В1 и В2 на фиг.2С.

То есть, как обозначено сплошной линией В1, когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx) вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) повышается по мере роста температуры катализатора. Когда температура (TC) катализатора равна или превышает 450ºС, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) близка к стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx). Как показано сплошной линией В2, даже когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) повышается, когда температура (TC) катализатора растет. Когда температура (TC) катализатора равна или превышает 500°С, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) равна или является большей, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx).

Далее будет описан случай, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Количество водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, настраивают заблаговременно, основываясь на эксплуатационном режиме работы двигателя. Однако если подаваемое количество водного раствора мочевины становится меньшим, чем контрольное значение, вследствие, например, засорения выходного отверстия сопла клапана 17 подачи водного раствора мочевины, эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается. Кроме того, если вместо предписанного водного раствора мочевины используют нестандартный водный раствор мочевины, имеющий низкую концентрацию аммиака, или если еще один раствор, например воду, помещают в бачок 20 для водного раствора мочевины, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается.

Сплошная линия С на фиг.3А обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения, которое в два раза превышает стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Как описано выше, тот факт, что количество выбросов оксидов азота (NOx) является в два раза более высоким, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), означает, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx). Поэтому сплошная линия С показывает случай, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) составляет 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx).

Если выходное отверстие сопла клапана 17 подачи водного раствора мочевины засоряется или концентрация аммиака в водном растворе мочевины снижается, количество аммиака, которое может быть использовано для восстановления оксидов азота (NOx), сокращается с постоянной скоростью независимо от подаваемого количества водного раствора мочевины. Соответственно этому, как показано сплошной линией С на фиг.3А, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается относительно стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx) с постоянной скоростью независимо от температуры (TC) катализатора.

Сравнение между фиг.2С и фиг.3А показывает, что картина, в которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) изменяется относительно температуры (TC) катализатора, выявляет различие между ситуацией, когда поврежден NOx-СКВ-катализатор 15, и ситуацией, когда имеет место отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Поэтому есть возможность определить, поврежден ли NOx-СКВ-катализатор 15 или же имеет место отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, с использованием разницы в картине изменения эффективности (NR) удаления оксидов азота (NOx).

Поэтому согласно варианту осуществления изобретения с использованием разницы в картине изменения эффективности удаления оксидов азота (NOx) определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Это будет описано с привлечением фиг.3В, которая получена комбинированием фиг.2С с фиг.3А.

Фиг.3В в качестве типичного примера показывает случай, в котором определяют, снижается ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Такое определение выполняют согласно фиг.3В при допущении, что, хотя в одно и то же время могут иметь место слабое повреждение NOx-СКВ-катализатора 15 и небольшое отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, повреждение NOx-СКВ-катализатора 15, которое снижает эффективность удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), и отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, которое снижает эффективность удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности удаления оксидов азота (NOx), в одно и то же время не происходят.

Во-первых, с привлечением фиг.3В будет представлено описание, касающееся случая, в котором температура (TC) катализатора равна или превышает температуру (TC₀) активации и является более низкой, чем температура (TCа) катализатора, то есть температура катализатора в точке пересечения кривой В1 и кривой С. Когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора имеет значение на кривой В1 или ниже таковой. Когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или более низкого, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора находится на кривой С или ниже таковой.

Как описано выше, когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или более низкого, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора имеет значение на кривой В1 или ниже таковой. Поэтому, когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится внутри области, которая расположена выше кривой В1 и ниже кривой С, то есть в заштрихованной области Х₁, показанной на фиг.3В, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится внутри области Х₁, подтверждается, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Поэтому область Х₁ будет называться как «область подтверждения отклонения».

С другой стороны, когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области ниже кривой В1, то есть в заштрихованной области Х₂, показанной на фиг.3В, невозможно определить, снижается ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Поэтому в данном случае необходимо определить, снижается ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в