Устройство диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами

Устройство диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к технологии диагностики неисправности устройства управления выхлопными газами и, более конкретно, к технологии диагностики повреждения устройства управления выхлопными газами, имеющего функцию избирательного восстановления (нейтрализации) и функцию фильтрации.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В предшествующем уровне техники в качестве технологии для обнаружения ухудшения (загрязнения) избирательного восстановительного катализатора (например, см. PTL 1) предложена технология определения выхода из строя избирательного восстановительного катализатора и неисправности устройства подачи восстанавливающего агента на основе среднего значения и варьирования скорости очистки NO_X, доступной, когда доля диоксида азота (NO₂), который содержится в NO_X, перетекающем в избирательный восстановительный катализатор (в дальнейшем в этом документе называется "долей NO₂"), находится в пределах заданного диапазона, и в избирательный восстановительный катализатор подается восстанавливающий агент.

[0003] PTL 2 раскрывает конфигурацию, в которой мембрана, содержащая избирательный восстановительный катализатор, формируется на поверхности стенки сажевого фильтра, который ограничивает поток выхлопных газов, а мембрана, где формируются поры, которые имеют размер, допускающий прохождение NO_X и предотвращающий прохождение твердых частиц (PM), располагается на поверхности упомянутой мембраны. Эта конфигурация имеет цель подавления теплового ухудшения характеристик SCR-катализатора (катализатора избирательного каталитического восстановления (нейтрализации)), когда окисляются PM, собранные в сажевом фильтре.

[0004] PTL 3 раскрывает конфигурацию, в которой вспомогательный агент, который добавляет сернистое соединение в выхлопной газ, располагается в наружном слое материала-основы, а избирательный восстановительный катализатор располагается в заднем слое материала-основы в сажевом фильтре с проточными стенками.

[0005] В PTL 4 описывается реакция между PM, собранными в сажевом фильтре, и NO₂ в выхлопном газе.

СПИСОК ССЫЛОК

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0006] PTL 1. Публикация №2010-270614 заявки на патент Японии

PTL 2. Публикация №2010-065554 заявки на патент Японии

PTL 3. Публикация №2006-346605 заявки на патент Японии

PTL 4. Публикация №2006-093990 заявки на патент Японии

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0007] Когда в устройстве управления выхлопными газами, имеющем как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации, должно диагностироваться нарушение функции избирательного восстановления, как в случае, когда избирательный восстановительный катализатор поддерживается сажевым фильтром, твердые частицы (PM), собранные или накопленные в устройстве управления выхлопными газами, могут отрицательно влиять на диагностику, и может быть невозможно точно выполнить диагностику.

[0008] Когда PM собираются или накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, например, часть NO₂ в выхлопном газе может потребляться в реакции окисления PM. В этом случае уменьшается доля NO₂ в выхлопном газе, и за счет этого может уменьшаться количество NO_X, который очищается посредством избирательного восстановительного катализатора. Помимо этого по меньшей мере часть избирательного восстановительного катализатора может покрываться PM, когда PM собираются или накапливаются в устройстве управления выхлопными газами. В этом случае может уменьшаться количество NO_X, который очищается посредством избирательного восстановительного катализатора.

[0009] Другими словами, когда PM собираются или накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, может уменьшаться скорость очистки NO_X избирательного восстановительного катализатора (отношение количества NO_X, перетекающего в избирательный восстановительный катализатор, к количеству NO_X, восстановленному (очищенному) в избирательном восстановительном катализаторе), даже если избирательный восстановительный катализатор находится в нормальном состоянии. Как результат, избирательный восстановительный катализатор может быть ошибочно диагностирован как вышедший из строя, даже когда избирательный восстановительный катализатор находится в нормальном состоянии.

[0010] Изобретение сделано с учетом различных обстоятельств, описанных выше, и цель изобретения заключается в предоставлении технологии для более точного выполнения диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами, имеющего как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0011] Чтобы решить проблемы, описанные выше, устройство диагностики неисправностей согласно изобретению для устройства управления выхлопными газами, имеющего как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации, вычисляет скорость очистки NO_X устройства управления выхлопными газами на основе оцененного количества твердых частиц (PM), собранных или накопленных в устройстве управления выхлопными газами, и определяет то, что устройство управления выхлопными газами является неисправным, когда разность между результатом вычисления и фактической скоростью очистки NO_X превышает пороговое значение.

[0012] В частности, устройство диагностики неисправностей согласно изобретению для устройства управления выхлопными газами, имеющего как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации, включает в себя:

первое средство оценки для оценки накопленного количества PM в качестве количества твердых частиц, накопленных в устройстве управления выхлопными газами,

второе средство оценки для оценки доли NO₂, демонстрирующее долю диоксида азота в NO_X, перетекающем в устройство управления выхлопными газами,

первое средство вычисления для вычисления опорной скорости очистки NO_X в качестве скорости очистки NO_X, относящейся к случаю, в котором устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии, при использовании, в качестве параметров, оцененного накопленного количества PM в качестве накопленного количества PM, оцененного первым средством оценки, и оцененной доли NO₂ в качестве доли NO₂, оцененной вторым средством оценки,

средство обнаружения для обнаружения количества NO_X, содержащегося в выхлопном газе, причем средство обнаружения размещено на стороне выпуска из устройства управления выхлопными газами,

второе средство вычисления для вычисления фактической скорости очистки NO_X в качестве реальной скорости очистки NO_X устройства управления выхлопными газами при использовании, в качестве параметра, количества NO_X, обнаруженного средством обнаружения, и

средство диагностики для определения того, что устройство управления выхлопными газами является неисправным, при условии, что разность между опорной скоростью очистки NO_X и фактической скоростью очистки NO_X превышает пороговое значение.

[0013] "Функция избирательного восстановления", описанная в данном документе, представляет собой функцию восстановления NO_X в выхлопном газе в присутствии восстанавливающего агента. Функция избирательного восстановления реализована посредством снабжения избирательным восстановительным катализатором и катализатором на основе благородного металла (платины (Pt), палладия (Pd) и т.п.). "Функция фильтрации", описанная в данном документе, представляет собой функцию сбора PM, содержащихся в выхлопном газе.

[0014] Согласно устройству диагностики неисправностей по изобретению для устройства управления выхлопными газами оцененное накопленное количество PM и оцененная доля NO₂ используются в качестве упомянутых параметров, и за счет этого может быть определено количество NO₂, которое потребляется при реакции с PM, накопленными в устройстве управления выхлопными газами, т.е. снижение доли NO₂. Соответственно, может быть определено снижение скорости очистки NO_X, которое обусловлено уменьшением доли NO₂. Аналогично, количества избирательного восстановительного катализатора и катализатора на основе благородного металла, покрытые PM, могут быть определены из оцененного накопленного количества PM. Соответственно, может быть определено снижение скорости очистки NO_X, которое обусловлено PM, частично покрывающими избирательный восстановительный катализатор и катализатор на основе благородного металла.

[0015] Доля NO₂, доступная, когда скорость очистки NO_X демонстрирует пиковое значение (максимальное значение), имеет тенденцию быть выше, когда количество NO₂, реагирующего с PM в устройстве управления выхлопными газами, является большим, чем когда количество NO₂, реагирующего с PM в устройстве управления выхлопными газами, является небольшим. Помимо этого пиковое значение скорости очистки NO_X имеет тенденцию быть небольшим, когда площади (количества) избирательного восстановительного катализатора и катализатора на основе благородного металла, покрытые PM в устройстве управления выхлопными газами, являются большими, чем когда площади (количества) избирательного восстановительного катализатора и катализатора на основе благородного металла, покрытые PM в устройстве управления выхлопными газами, являются небольшими. Когда взаимосвязь между скоростью очистки NO_X, долей NO₂ и накопленным количеством PM получают заранее на основе этих тенденций, может оцениваться (вычисляться) скорость очистки NO_X (опорная скорость очистки NO_X), относящаяся к случаю, в котором устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии (функция избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами является нормальной). Соответственно, можно определять то, находится ли или нет устройство управления выхлопными газами в нормальном состоянии, сравнивая опорную скорость очистки NO_X и фактическую скорость очистки NO_X между собой.

[0016] Разность между опорной скоростью очистки NO_X и фактической скоростью очистки NO_X увеличивается не только в случае, когда устройство управления выхлопными газами повреждается или становится неисправным, но также в случае, когда увеличивается ошибка при оценке оцененного накопленного количества PM и/или ошибка при оценке оцененной доли NO₂. Соответственно, ошибка при оценке оцененного накопленного количества PM и ошибка при оценке оцененной доли NO₂ должны быть калиброваны для точного выполнения диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами.

[0017] Устройство диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами согласно изобретению может дополнительно включать в себя средство управления для получения первой оцененной доли NO₂ в качестве оцененной доли NO₂, доступной, когда фактическая скорость очистки NO_X демонстрирует пик, и первой опорной доли NO₂ в качестве доли NO₂, доступной, когда скорость очистки NO_X, относящаяся к случаю, в котором накопленное количество PM в устройстве управления выхлопными газами равно накопленному количеству PM, доступному, когда получается первая оцененная доля NO₂, а устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии, демонстрирует пик, и выполнения регенерирующей обработки PM для окисления и удаления твердых частиц, накопленных в устройстве управления выхлопными газами, когда разность между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂ превышает допуск, и средство коррекции для получения второй оцененной доли NO₂ в качестве оцененной доли NO₂, доступной, когда фактическая скорость NO_X очистки демонстрирует пик, и второй опорной доли NO₂ в качестве доли NO₂, доступной, когда скорость очистки NO_X, относящаяся к случаю, в котором накопленное количество PM в устройстве управления выхлопными газами равно нулю, а устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии, демонстрирует пик, после выполнения регенерирующей обработки PM и коррекции оцененной доли NO₂, оцененной вторым средством оценки, при использовании разности между второй оцененной долей NO₂ и второй опорной долей NO₂, когда разность между второй оцененной долей NO₂ и второй опорной долей NO₂ превышает допуск.

[0018] Когда PM накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, два фактора могут рассматриваться как факторы, приводящие к тому, что разность между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂ превышает допуск, при этом один представляет собой ошибку оценки (ошибку вычисления) в доле NO₂, а другой представляет собой ошибку оценки (ошибку вычисления или погрешность измерения) в накопленном количестве PM. В случае если оцененное накопленное количество PM включает в себя ошибку, например, оцененное накопленное количество PM, которое доступно, когда получается первая оцененная доля NO₂, отличается по значению от фактического накопленного количества PM. Соответственно, первая опорная доля NO₂, которая получается при использовании оцененного накопленного количества PM в качестве параметра, имеет значение, которое отличается от истинного значения. В случае если оцененная доля NO₂ включает в себя ошибку, первая оцененная доля NO₂ отличается по значению от фактической доли NO₂. Соответственно, разность между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂ превышает допуск, например, даже если устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии, в случае если по меньшей мере одно из оцененного накопленного количества PM и оцененной доли NO₂ включает в себя ошибку.

[0019] Фактическое накопленное количество PM становится практически нулевым после выполнения регенерирующей обработки PM. Соответственно, вторая опорная доля NO₂ становится практически равной истинному значению, когда получается вторая опорная доля NO₂ с оцененным накопленным количеством PM, которое считается равным нулю. Соответственно, вторая оцененная доля NO₂ может считаться отличной от истинного значения, когда разность между второй оцененной долей NO₂ и второй опорной долей NO₂ превышает допуск. Другими словами, можно считать, что оцененная доля NO₂ включает в себя ошибку. Ошибка при оценке оцененной доли NO₂ может быть калибрована, когда оцененная доля NO₂, оцененная вторым средством оценки, корректируется на основе разности между второй оцененной долей NO₂ и второй опорной долей NO₂.

[0020] В случае если разность между второй оцененной долей NO₂ и второй опорной долей NO₂ не превышает допуск, вторая оцененная доля NO₂ может считаться практически равной истинному значению. Соответственно, разность между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂ может считаться обусловленной ошибкой при оценке оцененного накопленного количества PM. Соответственно, ошибка при оценке оцененного накопленного количества PM может быть калибрована, когда оцененное накопленное количество PM, оцененное первым средством оценки, корректируют на основе разности между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂.

[0021] В случае если устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии и никакие PM не накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, скорость очистки NO_X достигает пика, когда доля NO₂ достигает указанного значения (например, 50%). Соответственно, указанное значение, описанное выше, может использоваться вместо второй опорной доли NO₂ после выполнения регенерирующей обработки PM.

[0022] В случае если функция избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами является нормальной, оцененное накопленное количество PM может считаться практически равным фактическому накопленному количеству PM постольку, поскольку разность между пиковым значением опорной скорости очистки NO_X и пиковым значением фактической скорости очистки NO_X до выполнения регенерирующей обработки PM не превышает допуск. Средство коррекции может корректировать оцененную долю NO₂, оцененную вторым средством оценки при использовании разности между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂ постольку, поскольку разность между пиковым значением опорной скорости очистки NO_X и пиковым значением фактической скорости очистки NO_X не превышает допуск в случае, если разность между первой оцененной долей NO₂ и первой опорной долей NO₂ превышает допуск. Согласно этому способу ошибка при оценке оцененной доли NO₂ может быть калибрована без выполнения регенерирующей обработки PM.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ

[0023] Согласно изобретению диагностика неисправностей устройства управления выхлопными газами, имеющего как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации, может выполняться с большей точностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0024] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей схематичную конфигурацию двигателя внутреннего сгорания, к которому применяется изобретение, и системы выпуска выхлопных газов этого двигателя внутреннего сгорания.

Фиг. 2 является схемой, иллюстрирующей корреляцию между долей NO₂ в выхлопном газе, который перетекает во вторую каталитическую камеру, накопленным количеством PM в устройстве управления выхлопными газами и скоростью очистки NO_X устройства управления выхлопными газами.

Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру обработки, которая выполняется посредством ECU 9, когда выполняется диагностика сбоя функции избирательного восстановления.

Фиг. 4 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь скорости очистки NO_X и доли NO₂, относящейся к случаю, в котором ошибка включена в вычисленное значение доли NO₂ или накопленного количества PM.

Фиг. 5A и фиг. 5B являются блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процедуру обработки, которая выполняется посредством ECU 9, когда доля NO₂ и накопленное количество PM калиброваны.

Фиг. 6 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь скорости очистки NO_X и доли NO₂, относящейся к случаю нормальной функции избирательного восстановления с ошибкой, включенной в вычисленное значение накопленного количества PM.

Фиг. 7 является схемой, иллюстрирующей взаимосвязь скорости очистки NO_X и доли NO₂, относящейся к случаю нормальной функции избирательного восстановления с ошибками, включенными в вычисленное значение доли NO₂ и вычисленное значение накопленного количества PM.

РЕЖИМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] В дальнейшем в этом документе будут описаны конкретные варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Размеры, материалы, формы, относительное расположение и т.п. компонентов, описанных относительно вариантов осуществления, не ограничивают объем изобретения, если не указано иное.

[0026] ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Сначала будет описан первый вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 1-4. Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей схематичную конфигурацию двигателя внутреннего сгорания, к которому применяется изобретение, и системы выпуска выхлопных газов этого двигателя внутреннего сгорания. Двигатель 1 внутреннего сгорания, который проиллюстрирован на фиг. 1, представляет собой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизельный двигатель) или двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновый двигатель), который допускает сгорание бедной топливной смеси (работу с сжиганием бедной топливной смеси).

[0027] Выпускной проход 2 соединяется с двигателем 1 внутреннего сгорания. Выпускной проход 2 представляет собой проход, через который перетекает сжигаемый газ (выхлопной газ), который выпускается из цилиндра двигателя 1 внутреннего сгорания. Первая каталитическая камера 3 и вторая каталитическая камера 4 размещаются последовательно со стороны выше по потоку в середине выпускного прохода 2.

[0028] Первая каталитическая камера 3 имеет катализатор окисления в цилиндрической камере. Вторая каталитическая камера 4 размещает устройство управления выхлопными газами, которое имеет как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации, в цилиндрической камере. Устройство управления выхлопными газами представляет собой, например, устройство, в котором поверхность стенки прохода сажевого фильтра с проточными стенками покрывается носителем катализатора (например, активным компонентом на основе глинозема или на основе цеолита), в котором поддерживаются избирательный восстановительный катализатор и катализатор на основе благородного металла (платины (Pt), палладия (Pd) и т.п.).

[0029] Клапан 5 добавления восстанавливающего агента, который добавляет (впрыскивает) восстанавливающий агент, который представляет собой аммиак или предшественник аммиака, в выхлопной газ, монтируется на участке выпускного прохода 2 между первой каталитической камерой 3 и второй каталитической камерой 4. Клапан 5 добавления восстанавливающего агента представляет собой клапанное устройство, которое имеет отверстие для впрыска, которое открывается или закрывается при перемещении иглы. Клапан 5 добавления восстанавливающего агента соединяется с резервуаром 51 для восстанавливающего агента через насос 50. Насос 50 всасывает восстанавливающий агент, который хранится в резервуаре 51 для восстанавливающего агента, и накачивает всасываемый восстанавливающий агент в клапан 5 добавления восстанавливающего агента. Клапан 5 добавления восстанавливающего агента впрыскивает восстанавливающий агент, который накачан из насоса 50, в выпускной проход 2. Момент времени открытия и закрытия клапана 5 добавления восстанавливающего агента и давление подачи насоса 50 электрически управляется электронным блоком 9 управления (ECU).

[0030] В данном документе восстанавливающий агент, который хранится в резервуаре 51 для восстанавливающего агента, представляет собой восстанавливающий агент, который является предшественником аммиака. В качестве восстанавливающего агента может использоваться водный раствор, такой как мочевина и карбаминовокислый аммоний, который является прекурсором аммиака. В этом варианте осуществления в качестве восстанавливающего агента используют водный раствор мочевины.

[0031] Когда водный раствор мочевины впрыскивается из клапана 5 добавления восстанавливающего агента, водный раствор мочевины перетекает во вторую каталитическую камеру 4 вместе с выхлопным газом. В этом случае водный раствор мочевины принимает выхлопной газ и тепло из устройства управления выхлопными газами и подвергается термическому разложению или гидролизу. Когда водный раствор мочевины подвергается термическому разложению или гидролизу, образуется аммиак (NH₃). Аммиак (NH₃), который образуется таким способом, адсорбируется или окклюдируется в избирательном восстановительном катализаторе. Аммиак (NH₃), который адсорбируется или окклюдируется в избирательном восстановительном катализаторе, реагирует с оксидом азота (NO_X), содержащимся в выхлопном газе, и образует азот (N₂) и воду (H₂O). Другими словами, аммиак (NH₃) функционирует в качестве восстанавливающего агента для оксида азота (NO_X). Если аммиак (NH₃) адсорбируется в широком диапазоне избирательного восстановительного катализатора, в этом случае может повышаться скорость очистки оксида азота (NO_X) избирательного восстановительного катализатора.

[0032] ECU 9 также расположен в двигателе 1 внутреннего сгорания, который имеет конфигурацию, описанную выше. ECU 9 представляет собой электронный блок управления, который снабжен CPU (ЦП), ROM (ПЗУ), RAM (ОЗУ), резервное RAM (ОЗУ) и т.п. С ECU 9 электрически соединены различные датчики, такие как первый датчик 6 NO_X, второй датчик 7 NO_X, датчик 8 температуры выхлопных газов, датчик 10 положения кривошипа и датчик 11 положения акселератора.

[0033] Первый датчик 6 NO_X размещается в секции выпускного прохода 2 на стороне ниже по потоку от первой каталитической камеры 3 и на стороне выше по потоку от второй каталитической камеры 4. Первый датчик 6 NO_X выводит электрический сигнал, коррелированный с количеством оксида азота (NO_X), который содержится в выхлопном газе, который перетекает во вторую каталитическую камеру 4 (в дальнейшем в этом документе называется "втекающим количеством NO_X "). Второй датчик 7 NO_X размещается в секции выпускного прохода 2 на стороне ниже по потоку от второй каталитической камеры 4. Второй датчик 7 NO_X выводит электрический сигнал, коррелированный с количеством NO_X, который вытекает из второй каталитической камеры 4 (в дальнейшем в этом документе называется "вытекающим количеством NO_X"). Датчик 8 температуры выхлопных газов размещается в секции выпускного прохода 2 на стороне ниже по потоку от второй каталитической камеры 4 и выводит электрический сигнал, коррелированный с температурой выхлопного газа, который вытекает из второй каталитической камеры 4. Датчик 10 положения кривошипа выводит электрический сигнал, коррелированный с положением вращения выходного вала (коленчатого вала) двигателя 1 внутреннего сгорания. Датчик 11 положения акселератора выводит электрический сигнал, коррелированный с рабочей величиной нажатия педали акселератора (открытием акселератора).

[0034] С ECU 9 электрически соединены различные приборы (например, клапан впрыска топлива и т.п.), которые монтируются на двигателе 1 внутреннего сгорания, клапан 5 добавления восстанавливающего агента, насос 50 и т.п., ECU 9 электрически управляет различными приборами двигателя 1 внутреннего сгорания, клапаном 5 добавления восстанавливающего агента, насосом 50 и т.п. на основе выходных сигналов от различных датчиков, описанных выше. Например, ECU 9 выполняет обработку диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами, которое размещено во второй каталитической камере 4, в дополнение к известному управлению, такому как управление впрыском топлива для двигателя 1 внутреннего сгорания и дополнительное управление для периодического впрыскивания восстанавливающего агента из клапана 5 добавления восстанавливающего агента.

[0035] В дальнейшем в этом документе будет описана обработка диагностики неисправностей устройства управления выхлопными газами. Обработка диагностики неисправностей, которая описывается в этом документе, представляет собой обработку для диагностики нарушения (ухудшения) функции избирательного восстановления. Скорость очистки NO_X устройства управления выхлопными газами является ниже в случае, если функция избирательного восстановления нарушена, чем в случае, если функция избирательного восстановления не нарушена. Соответственно, может рассматриваться способ, посредством которого определяется, что функция избирательного восстановления нарушена при условии превышения скорости очистки NO_X устройства управления выхлопными газами пороговым значением.

[0036] В устройстве управления выхлопными газами, которое имеет как функцию избирательного восстановления, так и функцию фильтрации, может возникать ситуация, в которой скорость очистки NO_X превышается пороговым значением, даже если функция избирательного восстановления является нормальной. Например, часть NO₂ в выхлопном газе может потребляться в реакции окисления PM, когда PM собираются или накапливаются в устройстве управления выхлопными газами.

[0037] В случае нормальной функции избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами, скорость очистки NO_X устройства управления выхлопными газами демонстрирует пик, когда доля NO₂ (NO₂/(NO+NO₂)) выхлопного газа, который перетекает во вторую каталитическую камеру 4 (устройство управления выхлопными газами), находится в пределах заданного диапазона (например, приблизительно 50%). Соответственно, предпочтительно, чтобы рабочий режим двигателя 1 внутреннего сгорания и температура катализатора окисления управлялись таким образом, что доля NO₂ в выхлопном газе, который перетекает в устройство управления выхлопными газами, становится приблизительно равной 50%. Тем не менее, когда PM накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, часть NO₂, содержащегося в выхлопном газе, реагирует с PM, и в силу этого доля NO₂ ниже заданного диапазона. Как результат, уменьшается скорость очистки NO_X устройства управления выхлопными газами. Помимо этого по меньшей мере часть избирательного восстановительного катализатора покрывается PM, когда PM накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, и за счет этого может уменьшаться количество NO_X, который очищается посредством избирательного восстановительного катализатора. Соответственно, скорость очистки NO_X устройства управления выхлопными газами может быть превышена пороговым значением, даже если функция избирательного восстановления является нормальной, когда PM собираются или накапливаются в устройстве управления выхлопными газами.

[0038] Напротив, в обработке диагностики неисправностей согласно этому варианту осуществления нарушение функции избирательного восстановления диагностируют при использовании доли NO₂ в выхлопном газе, который перетекает во вторую каталитическую камеру 4, и накопленного количества PM в устройстве управления выхлопными газами в качестве параметров, вычисляя (оценивая) скорость очистки NO_X (опорную скорость очистки NO_X), относящуюся к случаю, в котором устройство управления выхлопными газами находится в нормальном состоянии, и сравнивая опорную скорость очистки NO_X с реальной скоростью очистки NO_X (фактической скоростью очистки NO_X).

[0039] В частности, ECU 9 вычисляет количество PM, которое перетекает во вторую каталитическую камеру 4 (втекающее количество PM), при использовании, в качестве параметров, количества PM, которое выпускается из двигателя 1 внутреннего сгорания, и количества PM, которое окисляется в тракте, идущем во вторую каталитическую камеру 4 из двигателя 1 внутреннего сгорания. ECU 9 вычисляет накопленное количество PM (оцененное накопленное количество PM) посредством интегрирования втекающего количества PM. Количество PM, которое выпускается из двигателя 1 внутреннего сгорания, может вычисляться при использовании рабочего режима двигателя 1 внутреннего сгорания (объема впрыска топлива, объема всасываемого воздуха, частоты вращения двигателя и т.п.) в качестве параметра. Помимо этого количество PM, которое окисляется в тракте, идущем во вторую каталитическую камеру 4 из двигателя 1 внутреннего сгорания, может вычисляться при использовании температуры выхлопных газов и температуры окружающей среды в первой каталитической камере 3 (температуры слоя катализатора окисления) в качестве параметров.

[0040] ECU 9 вычисляет долю NO₂ (оцененную долю NO₂) выхлопного газа, который перетекает во вторую каталитическую камеру 4, при использовании, в качестве параметров, количества оксида азота (NO) и диоксида азота (NO₂), выпускаемых из двигателя 1 внутреннего сгорания, и количества NO, преобразованного в NO₂ на катализаторе окисления. Количества NO и NO₂, выпускаемые из двигателя 1 внутреннего сгорания, могут вычисляться из рабочих условий двигателя 1 внутреннего сгорания (объема впрыска топлива, объема всасываемого воздуха, нагрузки на двигатель (открытия акселератора) и частоты вращения двигателя). Количество NO, преобразованное в NO₂ на катализаторе окисления, может вычисляться из температуры слоя катализатора окисления.

[0041] После того как оцененное накопленное количество PM в устройстве управления выхлопными газами и оцененная доля NO₂ выхлопного газа, который перетекает во вторую каталитическую камеру 4, вычисляют способом, описанным выше, ECU 9 вычисляет опорную скорость очистки NO_X при использовании корреляции между оцененным накопленным количеством PM, оцененной долей NO₂ и скоростью очистки NO_X.

[0042] В данном документе, фиг. 2 иллюстрирует корреляцию между накопленным количеством PM, долей NO₂ и скоростью очистки NO_X, относящуюся к случаю нормальной функции избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами. На фиг. 2 скорость очистки NO_X достигает пика, в то время как доля NO₂ составляет 50%, когда накопленное количество PM в устройстве управления выхлопными газами равно нулю (когда никаких PM не накапливается в сажевом фильтре). Напротив, когда PM накапливаются в устройстве управления выхлопными газами, пиковое значение скорости очистки NO_X уменьшается, и доля NO₂, которая доступна, когда скорость очистки NO_X демонстрирует пиковое значение, увеличивается (превышает 50%) по мере того, как возрастает накопленное количество PM. Это обусловлено тем, что увеличивается количество NO₂, которое реагирует с PM, и увеличивается площадь (количество) избирательного восстановительного катализатора, который покрывается PM, по мере того, как возрастает накопленное количество PM.

[0043] Корреляция, которая проиллюстрирована на фиг. 2, может сохраняться заранее в ROM ECU 9 в качестве карты или функции, имеющей накопленное количество PM и долю NO₂ в качестве факторов. В этом случае ECU 9 может вычислять (оценивать) скорость очистки NO_X (опорную скорость очистки NO_X), относящуюся к случаю нормальной функции избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами, при использовании, в качестве факторов, оцененного накопленного количества PM и оцененной доли NO₂, вычисленных способа, описанным выше. Реакция между PM и NO₂ имеет тенденцию становиться более активной по мере того, как возрастает температура окружающей среды во второй каталитической камере 4. Другими словами, доля NO₂, доступная, когда скорость очистки NO_X демонстрирует пик, имеет тенденцию увеличиваться по мере того, как возрастает температура окружающей среды во второй каталитической камере 4. Опорная скорость очистки NO_X также может вычисляться при использовании карты, созданной заранее, с тем чтобы выводить опорную скорость очистки NO_X при использовании накопленного количества PM, доли NO₂ и температуры окружающей среды второй каталитической камеры 4 в качестве факторов. В этом случае выходной сигнал от датчика 8 температуры выхлопных газов может использоваться в качестве температуры окружающей среды второй каталитической камеры 4.

[0044] Затем ECU 9 вычисляет фактическую скорость очистки NO_X (Enox) устройства управления выхлопными газами в соответствии со следующим уравнением (1):

Enox=1-(Anoxout/Anoxin) (1)

В уравнении (1) Anoxin является выходным сигналом (втекающим количеством NO_X) от первого датчика 6 NO_X, а Anoxout является выходным сигналом (вытекающим количеством NO_X) от второго датчика 7 NO_X. Втекающее количество Anoxin NO_X может вычисляться из рабочих условий двигателя 1 внутреннего сгорания (объема впрыска топлива, объема всасываемого воздуха, нагрузки на двигатель и частоты вращения двигателя).

[0045] ECU 9 вычисляет разность ΔEnox между фактической скоростью Enox очистки NO_X, вычисленной на основе вышеприведенного уравнения (1), и опорной скоростью Enoxe очистки NO_X. ECU 9 определяет, является ли разность ΔEnox равной или меньшей пороговому значению. Если разность ΔEnox равна или меньше порогового значения, ECU 9 определяет то, что функция избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами является нормальной. Если разность ΔEnox превышает пороговое значение, ECU 9 определяет то, что функция избирательного восстановления устройства управления выхлопными газами является нарушенной. "Пороговое значение" в данном документе, которое является значением, которое получают при суммировании запаса с максимальным значением, состоящим из разности ΔEnox, когда функция избирательного восстановления является н