Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа

Устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии диагностики неисправности для устройства очистки выхлопного газа, обеспеченного в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники

Патентный документ 1 описывает конфигурацию, включающую в себя катализатор селективного каталитического восстановления (SCR), добавляющий клапан, который добавляет водный раствор мочевины в выхлопной газ, втекающий в катализатор SCR, и систему EGR (рециркуляции выхлопного газа) низкого давления, которая направляет часть выхлопного газа (газа EGR) из выхлопного канала на нижней по потоку стороне катализатора SCR во впускной канал.

Патентный документ 2 описывает конфигурацию двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, включающего в себя устройство, которое подает аммиак во впускной канал и катализатор SCR, расположенный в выхлопном канале.

Патентные документы

Патентный документ 1: WO 2012/164713.

Патентный документ 2: Выложенная заявка на патент Японии № 2010-159705.

Задачи, на решение которых направлено изобретение

В качестве технологии обнаружения неисправности устройства очистки выхлопного газа, включающего в себя катализатор SCR и т.п., известна технология, в которой неисправность устройства очистки выхлопного газа обнаруживается с использованием количества NO_x, которое втекает в катализатор SCR (далее называемое «количество притока NO_x») в качестве параметра. Например, известен способ, в котором отношение очищенного NO_x (доля количества NO_x, очищенного катализатором SCR, относительно количества притока NO_x) катализатора SCR вычисляют с использованием количества притока NO_x в качестве параметра, и неисправность устройства очистки выхлопного газа диагностируют на основании результата вычисления.

В этом случае, при вычислении отношения очищенного NO_x катализатора SCR требуются количество притока NO_x и количество NO_x, которое вытекает из катализатора SCR (далее называемое «количество оттока NO_x»). Хотя количество притока NO_x и количество оттока NO_x могут быть вычислены на основании значений измерения датчика NO_x, так как требуются два датчика NO_x, возможность установки на транспортное средство может снижаться, или стоимость изготовления может увеличиваться. С учетом этого, предложен способ, в котором только количество оттока NO_x вычисляется с использованием датчика NO_x, а количество притока NO_x оценивается (вычисляется) на основании рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания.

В транспортном средстве с установленной системой EGR низкого давления, как описано в патентном документе 1, прекурсор аммиака, такой как водный раствор мочевины или аммиак, может быть введен в двигатель внутреннего сгорания системой EGR низкого давления. Когда прекурсор аммиака или аммиак сгорает в двигателе внутреннего сгорания, образуется NO_x, например монооксид азота (NO). В результате количество NO_x, которое фактически выпускается из двигателя внутреннего сгорания, или, другими словами, количество NO_x, которое фактически втекает в катализатор SCR, увеличивается. В таком случае, количество притока NO_x, вычисленное на основании рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания, меньше, чем фактическое количество притока NO_x. С другой стороны, количество оттока NO_x, вычисленное на основании значения измерения датчика NO_x, возможно, может значительно увеличиваться, так как фактическое количество притока NO_x увеличивается. В связи с этим имеется возможность, что отношение очищенного NO_x, вычисленное на основании вычисленного значения количества притока NO_x и на основании количества оттока NO_x, может быть меньше, чем фактическое отношение очищенного NO_x, и может быть выполнена ошибочная диагностика того, что возникла неисправность устройства очистки выхлопного газа, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

В дополнение, в конфигурации, в которой и количество притока NO_x, и количество оттока NO_x вычислены на основании значений измерения датчика NO_x, когда количество притока NO_x увеличивается из-за рециркуляции добавки, разница между отношением очищенного NO_x, когда неисправность не возникла, и отношением очищенного NO_x, когда неисправность возникла, уменьшается. В этом случае, когда значения измерения датчика NO_x включают в себя погрешность, имеется возможность, что отношение очищенного NO_x, когда неисправность не возникла, и отношение очищенного NO_x, когда неисправность возникла, становятся неотличимы друг от друга. В связи с этим увеличивается возможность ошибочной диагностики того, что возникла неисправность устройства очистки выхлопного газа, хотя устройство очистки выхлопного газа работает нормально.

Средство для решения задач

Настоящее изобретение выполнено с учетом различных обстоятельств, описанных выше, и его задача заключается в предотвращении выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала, в устройстве диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, причем устройство диагностики неисправности включает в себя: устройство очистки выхлопного газа, которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, которое направляет часть выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки во впускной канал; и средство диагностики, которое выполняет диагностику неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием количества притока NO_x в качестве параметра.

Для решения задач, описанных выше, настоящее изобретение обеспечивает устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, включающее в себя: устройство очистки выхлопного газа, которое размещено в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания, и которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, которое обеспечивает рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки посредством устройства подачи во впускной канал; средство получения для получения количества NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа; и средство диагностики для вычисления физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, при использовании количества притока NO_x, полученного средством получения в качестве параметра, и для диагностики того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, когда результат ее вычисления меньше порогового значения, причем, когда добавка рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, значение порогового значения устанавливается меньше, чем когда добавка не рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR.

В частности, устройство диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа согласно настоящему изобретению включает в себя:

устройство очистки выхлопного газа, которое размещено в выхлопном канале двигателя внутреннего сгорания и которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления;

устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа;

устройство EGR, которое обеспечивает рециркуляцию части выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки посредством устройства подачи во впускной канал;

средство получения для получения количества притока NO_x, которое представляет собой количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа;

средство диагностики для вычисления физической величины, коррелированной со способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, при использовании количества притока NO_x, полученного средством получения в качестве параметра, и для диагностики того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, когда результат ее вычисления меньше порогового значения; и

средство корректировки для корректировки порогового значения до меньшего значения, когда добавка рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR, чем когда добавка не рециркулирует вместе с частью выхлопного газа с помощью устройства EGR.

Возможные индикаторы, которые представляют способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, включают в себя физические величины, такие как отношение очищенного NO_x (доля количества NO_x, очищенного устройством очистки выхлопного газа, относительно количества NO_x, втекающего в устройство очистки выхлопного газа) и количество очищенного NO_x (количество NO_x, очищенное устройством очистки выхлопного газа). В связи с этим при диагностике неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием количества притока NO_x в качестве параметра используется способ, в котором физическую величину, такую как описана выше, вычисляют с использованием количества притока NO_x в качестве параметра и результат ее вычисления сравнивают с пороговым значением.

Когда часть выхлопного газа (газа EGR) рециркулирует с помощью устройства EGR, часть добавки, подаваемой от устройства подачи, может рециркулировать вместе с газом EGR. В таком случае, добавка сгорает вместе с топливно-воздушной смесью в двигателе внутреннего сгорания. Когда добавка сгорает, аммиак окисляется, и образуется NO_x, например монооксид азота. В связи с этим, когда часть добавки рециркулирует вместе с газом EGR, количество NO_x, вытекающее из двигателя внутреннего сгорания (другими словами, количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа), увеличивается по сравнению с тем, когда часть добавки не рециркулирует вместе с газом EGR.

Когда количество притока NO_x, используемое в процессе диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, вычисляется с использованием параметра, указывающего рабочее состояние двигателя внутреннего сгорания (например, количество впускаемого воздуха, количества впрыска топлива, момент впрыска топлива и скоростью вращения двигателя), его вычисленное значение (далее называемое «вычисленное значение количества притока NO_x») меньше, чем количество притока NO_x в действительности (далее называемое «фактическое количество притока NO_x»).

В результате, когда физическая величина, такая как описана выше, вычисляется с использованием вычисленного значения количества притока NO_x, которое вычислено с помощью средства получения, в качестве параметра, корреляция между результатом ее вычисления и способностью к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа снижается. Например, когда отношение очищенного NO_x используется в качестве индикатора, представляющего способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, отношение очищенного NO_x, вычисленное с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра, возможно, может быть меньше, чем фактическое отношение очищенного NO_x. В дополнение, когда количество очищенного NO_x используется в качестве индикатора, представляющего способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа, количество очищенного NO_x, вычисленное с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра, возможно, может быть меньше, чем фактическое количество очищенного NO_x. В связи с этим, когда процесс диагностики неисправности с использованием вычисленного значения количества притока NO_x выполняется при рециркуляции добавки вместе с газом EGR с помощью устройства EGR, имеется возможность выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Более того, в конфигурации, в которой количество очищенного NO_x, используемое в процессе диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, вычисляется на основании значения измерения датчика NO_x (другими словами, конфигурации, в которой получается фактическое количество притока NO_x), когда количество притока NO_x увеличивается из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, индикаторы (физические величины), такие как описаны ранее, также увеличиваются. Такое явление также может появляться, когда неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа. В связи с этим, когда фактическое количество притока NO_x увеличивается из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, разница между индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникла, и индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, уменьшается. В этом случае, когда учитывается погрешность измерения датчика NO_x, разница между индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникла, и индикатором (физической величиной), когда неисправность устройства очистки выхлопного газа, возникла, становится еще меньше. В результате отношение очищенного NO_x или количество очищенного NO_x может становиться меньше, чем пороговое значение, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала. Другими словами, имеется возможность выполнения ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Для сравнения, с помощью устройства диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа согласно настоящему изобретению, когда добавка рециркулирует вместе с газом EGR, величина порогового значения устанавливается меньше, чем когда добавка не рециркулирует вместе с газом EGR. Согласно такой конфигурации, когда фактическое количество притока NO_x увеличивается из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, ситуация, когда физическая величина становится меньше, чем пороговое значение, даже когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала, возникает с меньшей вероятностью. Другими словами, менее вероятно выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала. В результате снижение точности диагностики из-за добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, может быть предотвращено.

Более того, пороговое значение, когда добавка рециркулирует вместе с газом EGR, может быть установлено на меньшее значение, так как количество добавки, рециркулирующей с помощью устройства EGR, увеличивается. В конфигурации, в которой средство получения получает вычисленное значение количества притока NO_x, чем больше количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, тем больше разница между вычисленным значением количества притока NO_x и фактическим количеством притока NO_x. Соответственно физическая величина, вычисленная с использованием вычисленного значения количества притока NO_x в качестве параметра, уменьшается. В связи с этим путем установки порогового значения на меньшее значение, когда количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, увеличивается, может быть более надежно предотвращено, что физическая величина становится меньше, чем пороговое значение, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

С другой стороны, в конфигурации, в которой средство получения получает фактическое количество притока NO_x с использованием значения измерения датчика NO_x, чем больше количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, тем большим может становиться вычисленное значение отношения очищенного NO_x. Эта тенденция также появляется, когда неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла. В связи с этим имеется возможность того, что разница между физической величиной, когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникла, и физической величиной, когда неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, может уменьшаться. В этом случае, когда значение измерения датчика NO_x, который используется в вычислении физической величины, содержит погрешность измерения, физическая величина может опускаться ниже порогового значения, даже когда неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала. Для сравнения, когда пороговое значение установлено на меньшее значение, так как количество добавки, рециркулирующей вместе с газом EGR, увеличивается, менее вероятно, что физическая величина становится меньше, чем пороговое значение, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

В связи с этим в конфигурации, в которой значение порогового значения установлено на меньшее значение, так как количество добавки, которое рециркулирует вместе с газом EGR, увеличивается, может быть более надежно предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Когда пороговое значение корректируется до небольшого значения, имеется проблема, что физическая величина может быть равна или превышать пороговое значение, даже когда способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа снижается. С другой стороны, когда газ EGR рециркулирует с помощью устройства EGR, количество NO_x, которое выпускается в атмосферу, уменьшается по сравнению с тем, когда газ EGR не рециркулирует. Например, в конфигурации, в которой газ EGR выделяется из выхлопного канала на нижней по потоку стороне устройства очистки выхлопного газа при рециркуляции газа EGR, часть NO_x, выпускаемого из устройства очистки выхлопного газа, рециркулирует вместе с газом EGR. В связи с этим среди NO_x, вытекающего из устройства очистки выхлопного газа, количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, уменьшается, так как количество газа EGR увеличивается. В дополнение, количество добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, имеет тенденцию увеличиваться, так как количество газа EGR увеличивается. В связи с этим в конфигурации, в которой пороговое значение изменяется в соответствии с количеством добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, так как пороговое значение изменяется до меньшего значения, когда количество газа EGR увеличивается, предотвращается чрезмерное количество NO_x, выпускаемое в атмосферу. Более того, в конфигурации, в которой пороговое значение изменяется в соответствии с количеством добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, пороговое значение желательно устанавливать так, что количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, не превышает нормативное значение, устанавливаемое с помощью норм или т.п. Другими словами, минимальное значение, которое физическая величина может принимать, когда количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, равно или опускается ниже целевого значения, установленного заранее, может устанавливаться в качестве порогового значения. Путем установки порогового значения таким образом, когда способность к очистке NO_x устройства очистки выхлопного газа ухудшается до уровня, на котором количество NO_x, выпускаемое в атмосферу, превышает нормативное значение, диагностика того, что неисправность возникла в устройстве очистки выхлопного газа, может быть выполнена.

С помощью конфигурации, в которой устройство EGR обеспечивает рециркуляцию газа EGR из выхлопного канала на нижней по потоку стороне устройства очистки выхлопного газа во впускной канал, количество добавки, которая рециркулирует вместе с газом EGR, может быть вычислено с использованием количества добавки, которая просачивается через устройство очистки выхлопного газа (далее называемое «просочившееся количество»), и доли выхлопного газа, рециркулирующего с помощью устройства EGR, относительно количества выхлопного газа, выпускаемого из устройства очистки выхлопного газа (соответствующего отношению EGR) в качестве параметров. С учетом этого, средство корректировки может вычислять рециркулирующее количество добавки с использованием параметров, описанных выше, и корректировать пороговое значение в соответствии с результатом его вычисления.

Более того, в случае, когда часть добавки просачивается через устройство очистки выхлопного газа, рециркулирующее количество добавки имеет тенденцию увеличиваться, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается. В связи с этим средство корректировки может корректировать пороговое значение в соответствии с количеством газа EGR или отношением EGR. В частности, средство корректировки может корректировать пороговое значение до меньшего значения, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается, когда просочившееся количество добавки больше, чем заданное количество. В этом случае, «заданное количество» относится к максимальному просочившемуся количеству (или количеству, полученному путем вычитания запаса из максимального просочившегося количества), при котором точность процесса диагностики неисправности может предположительно поддерживаться без корректировки порогового значения.

В этом случае, просочившееся количество добавки может быть получено с использованием температуры устройства очистки выхлопного газа, расхода потока выхлопного газа, текущего через устройство очистки выхлопного газа, и количества аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления устройства очистки выхлопного газа в качестве параметров. Например, просочившееся количество добавки, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления является высокой, больше чем, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления является низкой. Просочившееся количество добавки, когда расход потока выхлопного газа, текущего через катализатор селективного каталитического восстановления, является большим, больше чем, когда расход потока выхлопного газа, текущего через катализатор селективного каталитического восстановления, является небольшим. Просочившееся количество добавки, когда количество аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления, является большим, больше, чем, когда количество аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления, является небольшими. С учетом этого, на основании этих тенденций график или функция, представляющая зависимость между температурой катализатора селективного каталитического восстановления, расходом потока выхлопного газа, текущего через катализатор селективного каталитического восстановления, количеством аммиака, адсорбированного катализатором селективного каталитического восстановления, и просочившимся количеством добавки, может быть получена заранее, и просочившееся количество добавки может быть получено на основании графика или функции.

Далее в конфигурации, в которой газ EGR выделяется из выхлопного канала между положением подачи добавки и устройством очистки выхлопного газа, рециркулирующее количество добавки может быть вычислено с использованием количества добавки, подаваемой из устройства подачи, и отношения EGR в качестве параметров. С учетом этого, средство корректировки может вычислять рециркулирующее количество добавки с использованием параметров, описанных выше, и корректировать пороговое значение в соответствии с результатом его вычисления.

Более того, в случае, когда добавка подается из устройства подачи, рециркулирующее количество добавки имеет тенденцию увеличиваться, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается. В связи с этим средство корректировки может корректировать пороговое значение в соответствии с газом EGR или отношением EGR. В частности, средство корректировки может корректировать пороговое значение до меньшего значения, так как количество газа EGR или отношение EGR увеличивается, когда количество (количество подачи) добавки, которая подается из устройства подачи, больше чем заданное количество. В этом случае, «заданное количество» относится к максимальному количеству подачи (или количеству, полученному путем вычитания запаса из максимального количества подачи), при котором точность процесса диагностики неисправности может предположительно поддерживаться без корректировки порогового значения.

Эффект изобретения

Согласно настоящему изобретению с помощью устройства диагностики неисправности устройства очистки выхлопного газа, причем устройство диагностики неисправности включает в себя: устройство очистки выхлопного газа, которое включает в себя катализатор селективного каталитического восстановления; устройство подачи, которое подает добавку, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, устройству очистки выхлопного газа; устройство EGR, которое направляет часть выхлопного газа из выхлопного канала на нижней по потоку стороне положения подачи добавки во впускной канал; и средство диагностики, которое выполняет диагностику неисправности устройства очистки выхлопного газа с использованием количества притока NO_x, которое представляет собой количество NO_x, которое втекает в устройство очистки выхлопного газа, в качестве параметра, может быть предотвращено выполнение ошибочной диагностики того, что неисправность устройства очистки выхлопного газа возникла, хотя неисправность устройства очистки выхлопного газа не возникала.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схему, показывающую схематическую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания и его систему впуска и выхлопа, к которой применено настоящее изобретение;

Фиг. 2 представляет собой схему, показывающую зависимость между количеством притока NO_x и отношением очищенного NO_x;

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, показывающую процедуру обработки, выполняемую ЭБУ при корректировке порогового значения, используемого в процессе диагностики неисправности катализатора SCR;

Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую зависимость между адсорбированным количеством аммиака катализатора SCR, температурой катализатора SCR и просочившимся количеством аммиака;

Фиг. 5 представляет собой схему, показывающую зависимость между расходом потока выхлопного газа, который проходит через катализатор SCR, температурой катализатора SCR и отношением очищенного NO_x; и

Фиг. 6 представляет собой схему, показывающую другой пример конфигурации двигателя внутреннего сгорания и его системы впуска и выхлопа, к которой применено настоящее изобретение.

Способы выполнения изобретения

Далее конкретный вариант выполнения настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. Должно быть понятно, что размеры, материалы, формы, относительные конструкции и т.п. компонентов, описанных в настоящем варианте выполнения, не предназначены для ограничения технического объема охраны изобретения кроме тех случаев, когда указано иное.

Фиг. 1 представляет собой схему, показывающую схематическую конфигурацию двигателя внутреннего сгорания и его систему впуска и выхлопа, к которой применено настоящее изобретение. Двигатель 1 внутреннего сгорания, проиллюстрированный на Фиг. 1, представляет собой двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизельный двигатель), который использует дизельное топливо в качестве основного топлива, или двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (бензиновый двигатель), который использует бензин в качестве основного топлива.

Впускной канал 2 соединен с двигателем 1 внутреннего сгорания. Впускной канал 2 представляет собой канал для направления наружного воздуха (воздуха), взятого из атмосферы, в двигатель 1 внутреннего сгорания. Компрессор 30 центробежного нагнетателя (турбонагнетателя) 3 размещен на промежуточной части впускного канала 2. Впускной дроссельный клапан 4, который изменяет площадь сечения канала впускного канала 2, размещен во впускном канале 2 на верхней по потоку стороне компрессора 30.

Выхлопной канал 5 соединен с двигателем 1 внутреннего сгорания. Выхлопной канал 5 представляет собой канал для направления газа (выхлопного газа), сгоревшего внутри цилиндра двигателя 1 внутреннего сгорания, в устройство очистки выхлопного газа (описано позже) или глушитель (не показан). Турбина 31 турбонагнетателя 3 размещена на промежуточной части выхлопного канала 5. Первый корпус 6 катализатора размещен в выхлопном канале 5 на нижней по потоку стороне турбины 31.

Первый корпус 6 катализатора вмещает сажевый фильтр, окислительный катализатор и т.п. внутри цилиндрического корпуса. Более того, первый корпус 6 катализатора может вмещать трехкомпонентный катализатор или катализатор для восстановления окклюдированных оксидов вместо окислительного катализатора. В этом случае, трехкомпонентный катализатор или катализатор для восстановления окклюдированных оксидов может быть выполнен посредством сажевого фильтра.

Второй корпус 7 катализатора размещен в выхлопном канале 5 на нижней по потоку стороне первого корпуса 6 катализатора. Второй корпус 7 катализатора вмещает катализатор селективного каталитического восстановления (катализатор SCR), окислительный катализатор или т.п. внутри цилиндрического корпуса. Более того, второй корпус 7 катализатора может вмещать сажевый фильтр, удерживающий катализатор SCR. В этом случае, первый корпус 6 катализатора может вмещать окислительный катализатор, или альтернативно окислительный катализатор может быть размещен внутри второго корпуса 7 катализатора без обеспечения первого корпуса 6 катализатора. Второй корпус 7 катализатора выполнен таким образом, чтобы соответствовать устройству очистки выхлопного газа согласно настоящему изобретению.

Добавляющий клапан 8 прикреплен к выхлопному каналу 5 между первым корпусом 6 катализатора и вторым корпусом 7 катализатора. Добавляющий клапан 8 представляет собой клапан впрыска для впрыска добавки, которая представляет собой аммиак или прекурсор аммиака, в выхлопной канал 5. В этом случае, водный раствор мочевины, карбамат аммония или т.п. могут использоваться в качестве прекурсора аммиака. В настоящем варианте выполнения предполагается, что водный раствор мочевины используется в качестве добавки, впрыскиваемой добавляющим клапаном 8. Добавляющий клапан 8 соответствует устройству подачи согласно настоящему изобретению. Более того, когда первый корпус 6 катализатора вмещает трехкомпонентный катализатор или катализатор для восстановления окклюдированных оксидов, путем образования обогащенной атмосферы выхлопного газа, который втекает в первый корпус 6 катализатора, аммиак также может быть образован в трехкомпонентном катализаторе или катализаторе для восстановления окклюдированных оксидов.

Водный раствор мочевины, впрыскиваемый из добавляющего клапана 8 в выхлопной канал 5, втекает во второй корпус 7 катализатора вместе с выхлопным газом. В этом случае, водный раствор мочевины пиролизуется теплом выхлопного газа или гидролизуется катализатором SCR. Когда водный раствор мочевины пиролизуется или гидролизуется, образуется аммиак. Аммиак, образованный таким образом, адсорбируется или сохраняется в катализаторе SCR. Аммиак, адсорбированный или сохраненный в катализаторе SCR, вступает в реакцию с NO_x, содержащимся в выхлопном газе, образуя азот и воду. Другими словами, аммиак функционирует в качестве восстановителя NO_x.

Далее основной конец канала 90 EGR соединен с выхлопным каналом 5 на нижней по потоку стороне второго корпуса 7 катализатора. Завершающий конец канала 90 EGR соединен с впускным каналом 2 на нижней по потоку стороне впускного дроссельного клапана 4 и на верхней по потоку стороне компрессора 30. Канал 90 EGR представляет собой канал для направления части выхлопного газа (газа EGR) из выхлопного канала 5 во впускной канал 2.

Клапан 91 EGR и охладитель 92 EGR расположены на промежуточной части канала 90 EGR. Клапан 91 EGR представляет собой клапанный механизм, который изменяет площадь сечения канала 90 EGR, и который регулирует количество газа EGR, которое течет через канал 90 EGR. Охладитель 92 EGR представляет собой устройство, которое охлаждает газ EGR, текущий через канал 90 EGR, и может представлять собой, например, теплообменник, который вызывает теплообмен между охлаждающей водой или наружным воздухом и газом EGR. Более того, канал 90 EGR, клапан 91 EGR и охладитель 92 EGR образуют устройство 9 EGR.

ЭБУ 10 прилагается к двигателю 1 внутреннего сгорания, выполненному как описано выше. ЭБУ 10 представляет собой электронный блок управления, образованный ЦП, ПЗУ, ОЗУ, резервным ОЗУ и т.п. ЭБУ 10 электрически соединен с различными датчиками, включая измеритель 11 потока воздуха, датчик 12 NO_x, датчик 13 положения акселератора и датчик 14 положения коленчатого вала.

Измеритель 11 потока воздуха размещен во впускном канале 2 на верхней по потоку стороне впускного дроссельного клапана 4 и выводит электрический сигнал, коррелированный с количеством (массой) воздуха, который течет через впускной канал 2. Датчик 12 NO_x прикреплен к выхлопному каналу 5 на нижней по потоку стороне второго корпуса 7 катализатора и выводит электрический сигнал, коррелированный с концентрацией NO_x в выхлопном газе, который вытекает из второго корпуса 7 катализатора. Датчик 13 положения акселератора выводит электрический сигнал, коррелированный с величиной работы (величиной нажатия акселератора) педали акселератора (не показана). Датчик 14 положения коленчатого вала выводит электрический сигнал, коррелированный с вращательным положением выходного вала (коленчатого вала) двигателя 1 внутреннего сгорания.

Более того, в дополнение к впускному дроссельному клапану 4, добавляющему клапану 8 и клапану 91 EGR, описанным выше, ЭБУ 10 электрически соединен различными устройствами, такими как клапан впрыска топлива (не показан). ЭБУ 10 электрически управляет различными устройствами, описанными выше, на основании выходных сигналов различных датчиков, описанных выше.

Например, ЭБУ 10 вычисляет нагрузку двигателя или скорость вращения двигателя на основании выходных сигналов от датчика 13 положения акселератора и датчика 14 положения коленчатого вала и управляет количеством впрыска топлива или моментом впрыска топлива в соответствии с результатами их вычисления. В дополнение, ЭБУ 10 диагностирует неисправность катализатора SCR с использованием количества NO_x, которое втекает в катализатор SCR (количество притока NO_x), размещенный во втором корпусе 7 катализатора, в качестве параметра.

Далее будет описан способ диагностики неисправности катализатора SCR. Сначала ЭБУ 10 вычисляет количество NO_x, выпускаемое из двигателя 1 внутреннего сгорания (другими словами, количество NO_x, которое втекает в катализатор SCR второго корпуса 7 катализатора (количество притока NO_x)) на основании параметра, указывающего рабочее состояние двигателя 1 внутреннего сгорания.

Количество NO_x, выпускаемое из двигателя 1 внутреннего сгорания, коррелирует с количеством NO_x, образуемым, когда топливно-воздушная смесь сгорает в двигателе 1 внутреннего сгорания. Количество NO_x, образуемое, когда топливно-воздушная смесь сгорает в двигателе 1 внутреннего сгорания, коррелирует с количеством кислорода,