Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

Устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Данное изобретение касается устройства очистки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Патентный документ 1 описывает катализатор селективного восстановления окислов азота NOx (который далее будет также называться просто «NOx катализатором») и датчик твердых частиц (ТЧ), расположенный ниже по потоку за фильтром для улавливания твердых частиц (которые далее будут иногда называться «ТЧ») в отработавших газах.

[0003] Патентный документ 2 описывает, что осаждение ТЧ, содержащихся в отработавших газах, на катализаторе, снижает каталитический эффект.

[0004] Патентный документ 3 описывает, что в случаях, когда определено, что катализатор находится в отравленном состоянии, определение степени отравления катализатора становится невозможным, либо становится невозможной выдача результата определения степени отравления катализатора.

[0005] Патентный документ 4 описывает, что налипание углевовдородов (СН), жидкой органической фракции (SOF) и твердых частиц (ТЧ) и т.д. на катализатор очистки выхлопного газа приводит к снижению (отравлению) функции по очистке.

[0006] Патентный документ 5 описывает, что, поскольку жидкости, такие как водяной конденсат, обладают большей электрической проводимостью, чем ТЧ, главным компонентом которых является углерод, то изменение электрической емкости, вызванное осаждением водяного конденсата на части электрода датчика ТЧ, значительно больше изменения емкости, вызванного налипанием ТЧ на часть электрода датчика ТЧ.

[0007] Даже если выше по потоку от NOx катализатора расположен фильтр, определенное количество ТЧ проходит через фильтр и, следовательно, в некоторых случаях ТЧ налипают на NOx катализатор. Например, если в фильтре есть трещина, большое количество ТЧ налипает на катализатор окислов азота (NOx). Если поверхность катализатора окислов азота покрыта ТЧ, налипающими на катализатор окислов азота, гидролиз мочевины затрудняется. В результате этого мочевина не используется для удаления окислов азота в NOx катализаторе и проходит через него. Если такая мочевина налипает на датчик ТЧ, то мочевина влияет на величину выходного сигнала датчика ТЧ, приводя к возможному снижению точности обнаружения ТЧ. В случае, когда имеется защитный кожух для защиты измерительного элемента датчика ТЧ, то восстановитель налипает на кожух, доступ ТЧ к измерительному элементу затрудняется, приводя к возможному снижению точности обнаружения ТЧ. Хотя повреждение фильтра может быть определено с помощью датчика ТЧ, налипание мочевины на датчик ТЧ затрудняет определение повреждения фильтра.

ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0008] Патентный документ 1: выложенная заявка на японский патент №2010-229957

Патентный документ 2: выложенная заявка на японский патент №2002-136842

Патентный документ 3: выложенная заявка на японский патент №2010-248952

Патентный документ 4: выложенная заявка на японский патент №2000-008840

Патентный документ 5: выложенная заявка на японский патент №2010-275917.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0009] Данное изобретение было осуществлено ввиду вышеописанных проблем, и его задача состоит в уменьшении снижения точности определения повреждения фильтра.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

[0010] Для решения вышеупомянутой задачи устройство для очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания согласно данному изобретению содержит:

катализатор селективного восстановления окислов азота, расположенный в выпускном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания для уменьшения окислов азота посредством подаваемого в него восстанавливающего агента;

устройство подачи, подающее мочевину в упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота на вход упомянутого катализатора селективного восстановления окислов азота;

фильтр, расположенный в выпускном трубопроводе выше по потоку относительно упомянутого устройства подачи для улавливания твердых частиц в отработавших газах;

датчик ТЧ, измеряющий количество твердых частиц в отработавших газах на выходе упомянутого катализатора селективного восстановления окислов азота; и

блокиратор, который блокирует определение повреждения упомянутого фильтра, используя измеренное значение сигнала упомянутого датчика ТЧ, когда количество твердых частиц, налипших на упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота равно или больше порогового значения.

[0011] Мочевина, подаваемая устройством подачи в катализатор окислов азота, подвергается гидролизу в NOx катализаторе, превращаясь в аммиак. Этот аммиак используется в качестве восстанавливающего агента в катализаторе окислов азота. Другими словами, NOx восстанавливаются в присутствии аммиака. Количество твердых частиц (ТЧ), налипающих на катализатор селективного восстановления окислов азота, может быть оценено или измерено, например, исходя из количества ТЧ, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания, или количества ТЧ, измеренного датчиком выше по потоку относительно катализатора окислов азота.

[0012] Если большое количество ТЧ налипает на катализатор окислов азота, когда мочевина подается устройством подачи, ТЧ препятствуют гидролизу мочевины. Часть мочевины, которая не подверглась гидролизу, не восстанавливает окислы азота в NOx катализаторе и поступает дальше на выход катализатора окислов азота. Иногда мочевина, проходящая таким образом через катализатор окислов азота, налипает на датчик ТЧ. Если мочевина налипает на датчик ТЧ, то величина выходного сигнала датчика ТЧ изменяется, затрудняя точное измерение ТЧ.

[0013] Определение повреждения фильтра может быть произведено с использованием измеренного значения сигнала датчика ТЧ. Поскольку количество ТЧ, измеренное датчиком ТЧ является количеством ТЧ, прошедших через фильтр, увеличенное значение, измеренное датчиком ТЧ, рассматривается как повышенная степень повреждения фильтра. Например, если фильтр имеет трещину, большая площадь трещины открыта, большее количество ТЧ проходит через фильтр. Определение повреждения фильтра может включать определение относительно того поврежден ли фильтр или нет и определения в отношении степени повреждения фильтра.

[0014] Когда мочевина налипает на датчик ТЧ, измеренное значение сигнала датчика ТЧ изменяется из-за этой мочевины. Если в этом случае производится определение повреждения фильтра, используя измеренное значение сигнала датчика ТЧ, это может привести к ошибочному определению. Однако, поскольку блокиратор блокирует определение повреждения фильтра, используя измеренное значение сигнала датчика ТЧ, ошибки в определении повреждения фильтра могут быть уменьшены.

[0015] Определение повреждения фильтра может быть осуществлено, используя другие методы, без использования измеренного значения сигнала датчика ТЧ. Вышеупомянутое пороговое значение является количеством ТЧ, которое затрудняет гидролиз мочевины в NOx катализаторе. Пороговое значение может представлять собой количество ТЧ, налипших на NOx катализатор, при котором количество мочевины, которое проходит через NOx катализатор превышает допустимое значение.

[0016] Устройство согласно настоящему изобретения может также включать ограничитель, который ограничивает подачу мочевины упомянутым устройством подачи, когда количество твердых частиц налипших на упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота равно или больше порогового значения.

[0017] Ограничитель ограничивает подачу мочевины, в случае если мочевина проходит через NOx катализатор. Например, когда количество твердых частиц, налипших на NOx катализатор равно или больше порогового значения, ограничитель ограничивает подачу мочевины. Ограничение подачи мочевины может включать прекращение (приостановку) подачи мочевины и уменьшение количества подаваемой мочевины. В результате ограничения подачи мочевины таким способом количество мочевины, проходящей через NOx катализатор, может быть уменьшено и, следовательно, налипание мочевины на датчик ТЧ может быть предотвращено. Вследствие этого уменьшение точности измерения датчиком ТЧ может быть предотвращено.

[0018] Устройство согласно данному изобретению может включать в себя узел удаления, который удаляет твердые частицы, налипающие на упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота, когда количество твердых частиц, налипающих на упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота, равно или больше порогового значения.

[0019] ТЧ, налипающие на катализатор окислов азота, могут быть удалены, например, путем повышения температуры отработавших газов, поступающих в NOx катализатор, или нагревания катализатора окислов азота. Если ТЧ удаляются из катализатора окислов азота, это способствует гидролизу мочевины и, таким образом, налипание мочевины на датчик ТЧ может быть уменьшено.

[0020] В устройстве согласно данному изобретению, в случае, когда суммарное значение количества твердых частиц, проходящих через упомянутый фильтр, равно или больше заданного значения, количество твердых частиц, налипающих на упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота, может быть равно или больше порогового значения.

[0021] В случае, когда фильтр расположен выше по потоку относительно катализатора окислов азота, ТЧ улавливаются фильтром. Следовательно, пока фильтр исправен, количество ТЧ, налипающее на катализатор окислов азота, мало. С другой стороны, если с фильтром происходит поломка, такая как трещина, ТЧ проходят через фильтр и налипают на катализатор окислов азота. Поскольку общее количество ТЧ, проходящих через фильтр, и количество ТЧ, налипающих на катализатор окислов азота, коррелируют друг с другом, количество ТЧ, налипающих на NOx катализатор, может быть оценено, исходя из общего количества ТЧ, проходящих через фильтр. Поэтому, когда общее количество ТЧ, проходящих через фильтр, равно или больше заданного значения, можно прийти к выводу, что количество ТЧ, налипающих на катализатор окислов азота, равно или больше порогового значения. Вышеупомянутое заданное значение представляет собой значение, при котором гидролиз мочевины в катализаторе окислов азота затруднен. Заданное значение может представлять собой значение, при котором количество мочевины, проходящей через катализатор окислов азота, несколько превышает допустимый диапазон. Количество ТЧ, проходящее через фильтр, может быть определено, исходя из предполагаемой степени повреждения фильтра.

[0022] В устройстве согласно данному изобретению, в случае, когда измеренное значение сигнала упомянутого датчика ТЧ отклоняется от предполагаемого нормального диапазона на допуск, равный или больший заданному значению, количество твердых частиц, налипающих на упомянутый катализатор селективного восстановления окислов азота, может быть равно или больше порогового значения.

[0023] Измеренное значение сигнала датчика ТЧ изменяется с количеством ТЧ, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания. Количество ТЧ, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания, определяется в соответствии с рабочим состоянием двигателя внутреннего сгорания. В случае, когда в устройстве есть фильтр, измеренное значение сигнала датчика ТЧ также изменяется с количеством ТЧ, проходящих через фильтр. Если датчик ТЧ исправен, измеренное значение сигнала датчика ТЧ находится в пределах конкретного диапазона. Предполагаемый нормальный диапазон представляет собой этот конкретный диапазон. С другой стороны, когда мочевина налипает на датчик ТЧ, измеренное значение сигнала датчика ТЧ изменяется из-за воздействия мочевины. Следовательно, измеренное значение сигнала датчика ТЧ отклоняется от предполагаемого нормального диапазона. Если отклонение равно или больше заданного значения, то считается, что мочевина налипает на датчик ТЧ. Другими словами, можно прийти к выводу, что количество ТЧ, налипающих на катализатор окислов азота, равно или больше порогового значения. Заданное вышеупомянутое значение может быть наименьшей абсолютной величиной разницы между предполагаемым нормальным диапазоном измеренного значения сигнала датчика ТЧ и измеренными значениями сигнала датчика ТЧ в состоянии, в котором мочевина налипает на датчик ТЧ.

[0024] В устройстве согласно данному изобретению упомянутый ограничитель может оценивать количество твердых частиц, проходящих через упомянутый фильтр, при условии, что степень повреждения упомянутого фильтра представляет собой заданную значение.

[0025] Поскольку количество ТЧ, проходящих через фильтр, изменяется в соответствии со степенью повреждения фильтра, количество ТЧ, налипающих на NOx катализатор, также изменяется. Другими словами, степень повреждения фильтра и количество ТЧ, налипающих на NOx катализатор, коррелируют друг с другом. Поэтому, при условии, что степень повреждения фильтра представляет собой заданную степень повреждения, количество твердых частиц, налипающих на NOx катализатор, может быть оценено. Степень повреждения фильтра может представлять собой степень уменьшения показателя улавливания ТЧ или долю трещин в фильтре. Степень повреждения фильтра может представлять собой отношение количества ТЧ, выходящих из фильтра, к количеству ТЧ, поступающих в фильтр, в заданном рабочем состоянии. Заданное значение степени повреждения фильтра может быть определено произвольно, но оно может быть определено следующим образом.

[0026] Конкретнее, устройство согласно данному изобретению может быть оснащено датчиком дифференциального давления, измеряющим разницу между давлением в выпускном трубопроводе выше по потоку относительно упомянутого фильтра и давлением в выпускном трубопроводе на выходе упомянутого фильтра, а заданная степень повреждения упомянутого фильтра может представлять собой минимальную степень повреждения, при которой возможно определить, что фильтр является неисправным, посредством датчика дифференциального давления.

[0027] Если заданная степень повреждения фильтра слишком низка, то количество ТЧ, фактически налипающих на NOx катализатор, больше предполагаемого количества ТЧ, налипающих на NOx катализатор, в случаях, когда степень повреждения фильтра выше предполагаемой, как, например, в случае, когда фильтр демонтирован. В этом случае показания датчика ТЧ становятся неправильными перед тем, как блокируется подача мочевины. С другой стороны, если заданная степень повреждения фильтра слишком высока, подача мочевины часто блокируется, приводя к возможному снижению скорости удаления окислов азота. Кроме того, существует возможность, что количество выполнений определения повреждения фильтра можно уменьшить.

[0028] В случаях, когда степень повреждения фильтра является низкой, как, например, в случае, когда в фильтре есть маленькая трещина, измеренное значение датчика дифференциального давления почти равно измеренному значению в случае, когда фильтр исправен. Следовательно, повреждение фильтра может быть определено посредством датчика дифференциального давления только в случае, когда степень повреждения фильтра относительно высока. С другой стороны, когда степень повреждения фильтра относительно высока, точность измерения датчиком ТЧ снижается, поскольку количество мочевины, налипающей на датчик ТЧ, велико.

[0029] Если заданное значение повреждения фильтра представляет собой минимальную степень повреждения, при которой возможно определить, что фильтр неисправен, посредством датчика дифференциального давления, то частое ограничение подачи мочевины может быть предотвращено. С другой стороны, в случаях, когда степень повреждения фильтра высока, как, например, в случае, когда фильтр демонтирован, определение повреждения фильтра может быть осуществлено с помощью датчика дифференциального давления.

[0030] Как указано выше, в устройстве согласно данному изобретению, в случаях, когда степень повреждения упомянутого фильтра равна или выше заданной степени повреждения, определение повреждения упомянутого фильтра может быть осуществлено, исходя из измеренного значения сигнала упомянутого датчика дифференциального давления, и в случаях, когда степень повреждения упомянутого фильтра ниже заданной степени повреждения, определение повреждения упомянутого фильтра может быть осуществлено, исходя из измеренного значения сигнала упомянутого датчика ТЧ.

[0031] Как описано выше, даже в случае, когда датчик ТЧ неисправен, определение повреждения фильтра может быть осуществлено посредством датчика дифференциального давления. Следовательно, снижение точности определения повреждения фильтра может быть предотвращено.

ПОЛЕЗНЫЙ ЭФФЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0032] Данное изобретение может предотвращать снижение точности определения повреждения фильтра.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0033] На фиг. 1 представлена схема, отображающая общую схему устройства очистки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания согласно первому и второму примерам осуществления изобретения.

На фиг. 2 представлен схематический чертеж, отображающий конструкцию датчика ТЧ.

На фиг. 3 представлена временная диаграмма, отображающая изменение измеренного значения сигнала датчика ТЧ во времени в случае, когда фильтр исправен, и в случае, когда фильтр неисправен.

На фиг. 4 представлена временная диаграмма, отображающая изменение измеренного значения сигнала датчика ТЧ во времени в случае, когда датчик исправен, и в случае, когда датчик неисправен.

На фиг. 5 представлен график, отображающий взаимосвязь между временем пробега транспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания, и общим количеством ТЧ, проходящим через фильтр (количество проходящих ТЧ).

На фиг. 6 представлена блок-схема процесса определения неисправности фильтра в первом примере осуществления изобретения.

На фиг. 7 представлен график, отображающий взаимосвязь между степенью повреждения (скоростью распространения трещин) фильтра и общим количеством проходящих ТЧ за заданное время пробега транспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания.

На фиг. 8 представлена блок-схема процесса определения повреждения фильтра во втором примере осуществления изобретения.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0034] Далее будут описаны конкретные примеры осуществления устройства очистки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению со ссылками на чертежи.

<Пример осуществления 1>

[0035] На фиг. 1 представлена схема, отображающая общую схему устройства очистки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания согласно примеру осуществления изобретения. Двигатель 1 внутреннего сгорания, изображенный на фиг. 1, может представлять собой либо бензиновый двигатель, либо дизель.

[0036] Двигатель 1 внутреннего сгорания соединен с впускным трубопроводом 2 и выпускным трубопроводом 3. Впускной трубопровод 2 оснащен расходомером 11 воздуха, измеряющим количество входящего воздуха, поступающего во впускной трубопровод 2. С другой стороны, выпускной трубопровод 3 оснащен, установленными по потоку, катализатором 4 окисления, фильтром 5, форсункой 6 (подающее устройство), катализатором 7 селективного восстановления окислов азота (который будет далее называться катализатором 7 окислов азота).

[0037] Катализатор 4 окисления может представлять собой катализатор, обеспечивающей окислительный эффект. Например, это может быть катализатор тройного действия. Катализатор 4 окисления может опираться на фильтр 5.

[0038] Фильтр 5 улавливает твердые частицы (ТЧ) в отработавших газах. Фильтр 5 может поддерживать катализатор. Поскольку фильтр 5 улавливает ТЧ, ТЧ постепенно осаждаются на фильтре 5. ТЧ, осажденные на фильтре 5, могут быть удалены путем их окисления, при выполнении того, что называют процессом регенерации фильтра, который представляет собой обработку фильтра 5 с использованием искусственного повышения температуры фильтра 5. Например, температура фильтра 5 может быть увеличена путем подачи углеводородов на катализатор 4 окисления. В качестве альтернативы, катализатор 4 окисления может быть удален, и может быть предусмотрено оборудование для повышения температуры фильтра 5. В качестве другого альтернативного варианта, температура фильтра 5 может быть увеличена путем повышения температуры отработавших газов двигателя 1 внутреннего сгорания.

[0039] Форсунка 6 впрыскивает водный раствор мочевины. Водный раствор мочевины, введенный через форсунку 6, гидролизируется в катализаторе 7 окислов азота, превращаясь в аммиак (NH₃), который полностью или частично поглощается катализатором 7 окислов азота. Этот аммиак используется в качестве восстанавливающего агента в катализаторе 7 окислов азота. В этом примере осуществления форсунка 6 соответствует устройству подачи в настоящем изобретении. В качестве альтернативы может использоваться устройство, подающее мочевину в твердом состоянии вместо впрыскиваемого водного раствора мочевины.

[0040] Катализатор 7 окислов азота восстанавливает окислы азота в отработавших газах в присутствии восстанавливающего агента. Поэтому, если аммиак предварительно адсорбирован в катализаторе 7 окислов азота, окислы азота могут быть восстановлены аммиаком в катализаторе 7 окислов азота.

[0041] Первый датчик 12 температуры отработавших газов, измеряющий температуру отработавших газов, расположен в выпускном трубопроводе 3 выше по потоку относительно катализатора 4 окисления. Второй датчик 13 температуры отработавших газов, измеряющий температуру отработавших газов, расположен в выпускном трубопроводе 3 на выходе катализатора 4 окисления и выше по потоку относительно фильтра 5. Третий датчик 14 температуры отработавших газов, измеряющий температуру отработавших газов, а также первый датчик 15 окислов азота, измеряющий концентрацию окислов азота в отработавших газов, расположены в выпускном трубопроводе 3 на выходе фильтра 5 и выше по потоку относительно форсунки 6. Второй датчик 16 окислов азота, измеряющий концентрацию окислов азота в отработавших газах, и датчик 17 твердых частиц (ТЧ), измеряющий количество ТЧ в отработавших газах, расположены в выпускном трубопроводе 3 на выходе катализатора 7 окислов азота. Кроме того, выпускной трубопровод 3 оснащен датчиком 20 дифференциального давления, измеряющим разницу между давлением в выпускном трубопроводе 3 на участке между выходом катализатора 4 окисления и входом фильтра 5, и давлением в выпускном трубопроводе 3 на участке между выходом фильтра 5 и входом катализатора 7 окислов азота. С помощью датчика 20 дифференциального давления может быть измерена перепад давления на фильтре 5 (который также будет называться дифференциальным давлением фильтра). Не все вышеописанные датчики важны, но можно оснастить ими по мере необходимости.

[0042] Двигатель 1 внутреннего сгорания, имеющий вышеописанную конструкцию, оборудован электронным блоком электронного (ЭБУ) 10, который представляет собой электронный блок управления для управления двигателем 1 внутреннего сгорания. ЭБУ 10 управляет двигателем 1 внутреннего сгорания в соответствии с рабочими условиями двигателя 1 внутреннего сгорания и запросами водителя.

[0043] Блок ЭБУ 10 соединен посредством электропроводки с датчиком 18 угла открытия акселератора, который выдает электрический сигнал, представляющий собой степень нажатия педали акселератора для возможности измерения нагрузки двигателя, и с датчиком 19 положения коленчатого вала двигателя, измеряющим скорость вращения вала двигателя. Выходные сигналы от этих датчиков поступают к ЭБУ 10. Кроме того, ЭБУ 10 соединен посредством электропроводки с форсункой 6, и форсунка 6 управляется блоком ЭБУ 10.

[0044] Блок ЭБУ 10 реализует вышеупомянутый процесс регенерации фильтра, когда количество ТЧ, осажденных на фильтре 5, достигает или превышает заданное количество. Процесс регенерации фильтра может быть выполнен, когда пробег транспортного средства, оборудованного двигателем 1 внутреннего сгорания, достигает или превышает заданное значение. В качестве альтернативы, процесс регенерации фильтра может выполняться регулярно.

[0045] Блок ЭБУ 10 осуществляет определение повреждения фильтра 5, исходя из количества ТЧ, измеренного датчиком 17 ТЧ. Когда возникает повреждение фильтра 5, например, трещина, количество ТЧ, проходящее через фильтр 5, увеличивается. Путем обнаружения этого увеличения количества ТЧ, датчиком 17 ТЧ может быть определено повреждение фильтра 5.

[0046] Например, определение повреждения фильтра 5 осуществляется путем сравнения общего количества ТЧ за заданный промежуток времени, рассчитанного исходя из измеренного значения датчика 17 ТЧ, и общего количества ТЧ за этот же заданный промежуток времени, рассчитанного при условии, что фильтр 5 находится в предварительно заданном состоянии.

[0047] На фиг. 2 представлена схема, отображающая конструкцию датчика 17 ТЧ. Датчик 17 ТЧ представляет собой датчик, который выдает электрический сигнал, отражающий количество ТЧ, осажденных на нем. Датчик 17 ТЧ оснащен парой электродов 171 и изолятором 172, расположенным между этими двумя электродами 171. По мере налипания ТЧ между этими двумя электродами 171 электрическое сопротивление между этими двумя электродами 171 изменяется. Поскольку это изменение электрического сопротивления коррелирует с количеством ТЧ в отработавших газах, количество ТЧ в отработавших газах может быть измерено, исходя из изменения электрического сопротивления. Это количество ТЧ может представлять собой массу ТЧ за единицу времени. Или же это может быть масса ТЧ за заданное время. Конструкция датчика 17 ТЧ не ограничена конструкцией, изображенной на фиг. 2. Важно, чтобы используемый датчик ТЧ представлял собой датчик, который измеряет ТЧ и измеренное значение которого изменяется в результате воздействия мочевины.

[0048] Датчик 17 ТЧ расположен ниже по потоку относительно фильтра 5. Это означает, что ТЧ, налипающие на датчик 17 ТЧ, представляют собой ТЧ, которые прошли через фильтр 5, не будучи уловленными фильтром 5. Следовательно, количество ТЧ, осажденных в датчике 17 ТЧ, коррелирует с общим количеством ТЧ, прошедших через фильтр 5.

[0049] На фиг. 3 показана временная диаграмма, отображающая изменение измеренного значения сигнала датчика 17 ТЧ во времени в случае, когда фильтр 5 исправен, и в случае, когда фильтр 5 неисправен. В случае, когда фильтр 5 неисправен, ТЧ осаждаются на датчике 17 ТЧ быстрее, и соответственно время Е, при котором измеренное значение начинает увеличиваться, наступает раньше, чем в случае, когда фильтр 5 исправен. Поэтому, если, например, измеренное значение в тот момент, когда время, прошедшее от запуска двигателя 1 внутреннего сгорания, достигает заданного времени F, равно или больше порога, то можно определить, что фильтр 5 неисправен. Заданное время F представляет собой промежуток времени, за который измеренное значение датчика ТЧ не увеличивается в случае, когда фильтр 5 исправен, и измеренное значение датчика ТЧ увеличивается в случае, когда фильтр 5 неисправен. Заданное время F определяется на основе, например, экспериментов. Порог определяют заранее как наименьшее значение измеренных значений сигнала датчика 17 ТЧ в случаях, когда фильтр 5 неисправен, на основе, например, экспериментов.

[0050] Может показаться, что датчик 17 ТЧ может быть размещен ниже по потоку относительно фильтра 5 и выше по потоку относительно катализатора 7 окислов азота. Однако размещение датчика 17 ТЧ в таком местоположении сокращает расстояние от фильтра 5 до датчика 17 ТЧ. В этом случае существует вероятность того, что ТЧ, прошедшие через треснувший участок фильтра 5, могут достигнуть места размещения датчика 17 ТЧ, не рассеиваясь в отработавших газах. Кроме того, могут возникать случаи, в зависимости от местоположения трещины на фильтре 5, в которых ТЧ едва налипают на датчик 17 ТЧ, и ТЧ не обнаруживаются. Это может привести к снижению точности определения неисправности.

[0051] В отличие от вышесказанного, в данном примере осуществления, поскольку датчик 17 ТЧ расположен на выходе катализатора 7 окислов азота, расстояние от фильтра 5 до датчика 17 ТЧ является большим. Поэтому ТЧ, прошедшие через фильтр 5, рассеиваются вокруг места расположения датчика 17 ТЧ. Таким образом, можно обнаружить ТЧ независимо от местоположения трещины на фильтре 5.

[0052] Однако, поскольку датчик 17 ТЧ расположен ниже по потоку относительно форсунки 6, существует возможность того, что восстанавливающий агент (мочевина), впрыскиваемый через форсунку 6, может налипать на датчик 17 ТЧ. Налипание восстанавливающего агента на датчик 17 ТЧ может вызвать изменение измеренного значения сигнала датчика 17 ТЧ. Если ТЧ налипают на катализатор 7 окислов азота, ТЧ затрудняют гидролиз мочевины. Часть мочевины, которая не расщепляется, выходит из катализатора 7 окислов азота, не реагируя в катализаторе 7 окислов азота. Другими словами, если катализатор 7 окислов азота покрыт ТЧ, то мочевина проходит через катализатор 7 окислов азота. Если такая мочевина будет налипать на датчик 17 ТЧ, это приведет к изменению измеренного значения датчика 17 ТЧ.

[0053] На фиг. 4 показана временная диаграмма, отображающая изменение измеренного значения сигнала датчика 17 ТЧ во времени в случае, если датчик исправен, и в случае, если датчик неисправен. Случай, когда измеренное значение неправильно, представляет собой случай, когда восстанавливающий агент налипает на датчик 17 ТЧ, вызывая изменение измеренного значения.

[0054] Если измеренное значение правильно, оно увеличивается с течением времени. Точнее, измеренное значение увеличивается с количеством ТЧ, налипающих на датчик 17 ТЧ. С другой стороны, если измеренное значение неправильно, оно может не только увеличиваться, но в некоторых случаях может уменьшаться. Кроме того, если измеренное значение неправильно, в некоторых случаях оно может начать увеличиваться лишь через некоторое время. Если мочевина налипает на датчик 17 ТЧ и ее осажденное количество достигает или превышает заданное количество, то измеренное значение датчика 17 ТЧ увеличивается таким же образом, как и в случае, когда на нем осаждаются твердые частицы (ТЧ). Однако, мочевина испаряется при более низкой температуре, чем ТЧ. В результате этого мочевина, налипшая на датчик 17 ТЧ, испаряется, когда температура отработавших газов двигателя 1 внутреннего сгорания является высокой. Таким образом, осажденное количество мочевины уменьшается, приводя к уменьшению измеренного значения датчика 17 ТЧ. Это явление не происходит, если на датчике 17 ТЧ осаждаются только ТЧ.

[0055] Если налипшая мочевина осаждается на кожухе датчика 17 ТЧ, отверстия, расположенные в кожухе, в некоторых случаях могут засоряться. Если отверстия засорены, ТЧ не могут достигнуть пары электродов 171, и поэтому ТЧ не обнаруживаются. Таким образом, измеренное значение начинает увеличиваться лишь через какое-то время.

[0056] Как описано выше, если мочевина проходит через катализатор 7 окислов азота из-за налипания ТЧ на катализатор 7 окислов азота, то измеренное значение датчика 17 ТЧ изменяется, затрудняя определение повреждения фильтра 5. Ввиду этого, в этом примере осуществления изобретения, оценивается или измеряется количество ТЧ, налипающих на катализатор 7 окислов азота (которое далее будет также называться количеством осажденных ТЧ), и если количество осажденных ТЧ достигает или превышает порог, то приходят к заключению, что мочевина проходит через катализатор 7 окислов азота из-за ТЧ, осадившихся на катализатор 7 окислов азота. Количество осажденных ТЧ коррелирует с общим количеством ТЧ, проходящем через фильтр 5 (которое также будет называться количеством проходящих ТЧ). Следовательно, оценивается или измеряется количество проходящих ТЧ, и, если общее количество проходящих ТЧ достигает или превышает заданное значение, то приходят к заключению, что количество осажденных ТЧ равно или выше порога.

0057] Как видно на фиг. 4, если фактическое измеренное значение сигнала датчика 17 ТЧ отклоняется от предполагаемого нормального диапазона на допуск, равный или больший заданного значения, то можно прийти к заключению, что количество ТЧ, налипщее на катализатор 7 окислов азота, равно или больше порога. Предполагаемый нормальный диапазон может быть определен, исходя из количества ТЧ, выбрасываемых двигателем 1 внутреннего сгорания. Вышеупомянутое заданное значение может быть установлено на наименьшую абсолютную величину разницы между предполагаемым нормальным диапазоном измеренного значения сигнала датчика 17 ТЧ и измеренными значениями сигнала датчика 17 ТЧ в состоянии, в котором мочевина налипает на датчик 17 ТЧ. Как видно на фиг. 4, когда мочевина налипает на датчик 17 ТЧ, измеренное значение сигнала датчика 17 ТЧ может уменьшаться. Поэтому, если измеренное значение сигнала датчика 17 ТЧ уменьшается, можно прийти к выводу, что измеренное значение сигнала датчика 17 ТЧ отклоняется от предполагаемого нормального диапазона, используя допуск, равный или больший заданного значения.

[0058] Кроме того, когда количество осажденных ТЧ равно или больше порога, определение поврежден ли фильтр 5, используя измеренное значение датчика 17 ТМ становится невозможным. Кроме того, в добавление к этому, впрыск водного раствора мочевины через форсунку 6 можно блокировать. Альтернативно, использование измеренного значения сигнала датчика 17 ТЧ может быть блокировано. Блокирование впрыска водного раствора мочевины через форсунку 6 может включать в себя блокирование впрыска водного раствора мочевины или уменьшение количества впрыскиваемого водного раствора мочевины. В случае, когда количество осажденных ТЧ равно или больше порога, то если количество восстанавливающего агента, адсорбированного в катализаторе 7 окислов азота, достаточно велико, чтобы позволить удаление окислов азота, то впрыск водного раствора мочевины через форсунку 6 может быть блокирован. Если количество восстанавливающего агента, адсорбированного в катализаторе 7 окислов азота, недостаточно велико, чтобы позволить удаление окислов азота, то определение повреждения фильтра 5 может быть блокировано, пока разрешен впрыск водного раствора мочевины через форсунку 6.

[0059] Количество осажденных ТЧ увеличивается в соответствии с общим количеством проходящих ТЧ. Поэтому предполагается, что количество осажденных ТЧ превышает допустимый диапазон в случае, когда общее количество проходящих ТЧ достигает заданного значения. Допустимый диапазон количества осажденных ТЧ определяется таким образом, чтобы количество мочевины, проходящей через катализатор 7 окислов азота, находилось в пределах допустимого диапазона. Общее количество проходящих ТЧ оценивается следующим образом.

[0060] Во-первых, оценивается количество проходящих ТЧ при условии, что в фильтре 5 присутствует поломка, например, трещина. Количество проходящих ТЧ как таковое рассчитывают путем умножения количества ТЧ, выбрасываемых двигателем 1 внутреннего сгорания, которое может быть определено исходя из рабочего состояния двигателя 1 внутреннего сгорания, на заданное значение. Вышеупомянутое заданное значение представляет собой отношение количества ТЧ, выходящих из фильтра 5, к количеству ТЧ, поступающему в фильтр 5 в состоянии, в котором фильтр 5 является неисправным. Это отношение далее будет называться «коэффициент проскока».

[0061] Коэффициент проскока изменяется в соответствии с размером трещины фильтра 5 или степенью растрескивания (которая будет далее называться доля трещин) фильтра 5. Доля трещин - это значение, представляющее собой степень повреждения фильтра 5, и оно может быть определено исходя из эффективности улавливания ТЧ. Например, когда фильтр 5 находится в совершенно новом состоянии, доля трещин составляет 0%, а когда фильтр 5 вообще не может улавливать ТЧ, доля трещин составляет 100%. Кроме того, когда фильтр 5 заменяют доля трещин может быть принята за 100%.

[0062] В этом примере осуществления изобретения количество проходящих ТЧ указано при условии, что ф