催化劑的劣化診斷裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于，提供一種催化劑的劣化診斷裝置，其對具有氧化功能并且被負(fù)載于顆粒過濾器上的催化劑的劣化正確地進(jìn)行診斷。本發(fā)明采用了如下實(shí)施方式，即，在向?qū)⒀趸呋瘎┴?fù)載于顆粒過濾器上而構(gòu)成的OCF供給預(yù)定量的燃料時(shí)根據(jù)與在該OCF中產(chǎn)生的熱量有關(guān)的物理量來實(shí)施對被負(fù)載于所述OCF上的催化劑的劣化進(jìn)行診斷的處理、即劣化診斷處理的劣化診斷裝置中，對向所述OCF供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)在所述OCF中是否發(fā)生了PM氧化反應(yīng)進(jìn)行判斷，如果在所述OCF中發(fā)生了PM氧化反應(yīng)，則不實(shí)施所述劣化診斷處理，如果在所述OCF中未發(fā)生PM氧化反應(yīng)，則實(shí)施所述劣化診斷處理。
【專利說明】
催化劑的劣化診斷裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種對具有氧化功能的催化劑的劣化進(jìn)行診斷的技術(shù)，特別涉及一種對被負(fù)載于顆粒過濾器上的催化劑的劣化進(jìn)行診斷的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，作為對具有氧化功能的催化劑的劣化進(jìn)行診斷的方法而已知有如下方法，即，在向所述催化劑供給燃料時(shí)對所述催化劑的溫度上升值進(jìn)行檢測，如果該溫度上升值小于與燃料的供給量相應(yīng)的值，則判斷為所述催化劑產(chǎn)生了劣化。更詳細(xì)而言，已知有如下方法，即，在通過處于正常的催化劑與劣化的催化劑的邊界上的標(biāo)準(zhǔn)催化劑的內(nèi)部溫度模式而計(jì)算出的溫度進(jìn)入到判斷容許溫度的范圍內(nèi)的情況下，實(shí)施催化劑的劣化判斷(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在專利文獻(xiàn)2中公開有如下技術(shù)，即，在將顆粒過濾器升溫至目標(biāo)溫度而實(shí)施該顆粒過濾器的再生處理的排氣凈化裝置中，具備:對顆粒過濾器的床溫度進(jìn)行檢測的單元、將對該檢測出的床溫度成為目標(biāo)床溫度以上的期間進(jìn)行累加而得到的值作為有效再生期間而進(jìn)行計(jì)算的單元、根據(jù)該有效再生期間而對作為在過濾器中所堆積的顆粒的燃燒去除量的顆粒再生量進(jìn)行推斷的單元、根據(jù)該推斷出的顆粒再生量來對顆粒的再生效率進(jìn)行計(jì)算的單元。
[0004]在專利文獻(xiàn)3中公開有如下技術(shù)，S卩，在根據(jù)從內(nèi)燃機(jī)排出的PM(顆粒物)量與在顆粒過濾器中所再生的PM量的差來對顆粒過濾器中的PM堆積量進(jìn)行推斷的排氣凈化裝置中，對廢氣中所含有的氧所實(shí)現(xiàn)的PM再生量與廢氣中所含有的二氧化氮所實(shí)現(xiàn)的PM再生量進(jìn)行合計(jì)，從而就算出PM再生量。
[0005]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)I:日本特開2014-034954號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-201251號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2013-124631號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]然而，有時(shí)會將具有氧化功能的催化劑(以下，稱之為“氧化催化劑”)負(fù)載于用于對排氣中的PM(Particulate Matter:顆粒物)進(jìn)行捕集的顆粒過濾器中。當(dāng)向負(fù)載有氧化催化劑的顆粒過濾器(以下，稱之為“0CF(Oxidat1n Catalytic Filter:氧化催化過濾器)”)供給燃料時(shí)，除了由氧化催化劑所實(shí)現(xiàn)的燃料的氧化反應(yīng)之外，有時(shí)還會在顆粒過濾器中發(fā)生所捕集到的PM的氧化反應(yīng)。該情況下的OCF的溫度上升值除了因燃料的氧化反應(yīng)熱而導(dǎo)致的溫度上升量以外，還包括因PM的氧化反應(yīng)熱而導(dǎo)致的溫度上升量。因此，在根據(jù)所述溫度上升值來對氧化催化劑的劣化進(jìn)行診斷的情況下，難以對所檢測出的溫度上升值是否為與燃料的氧化反應(yīng)熱相應(yīng)的值進(jìn)行判斷。其結(jié)果為，可能無法對氧化催化劑的劣化進(jìn)行正確診斷。
[0012]本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而完成，其目的在于，對具有氧化功能并且被負(fù)載于顆粒過濾器中的催化劑的劣化正確地進(jìn)行診斷。
[0013]用于解決課題的方法
[0014]本發(fā)明為了解決上述課題而采用了如下方式，S卩，在根據(jù)與向OCF供給了預(yù)定量的燃料時(shí)在該OCF中所產(chǎn)生的熱量相關(guān)的物理量，而對被負(fù)載于所述OCF上的催化劑的劣化進(jìn)行診斷的催化劑的劣化診斷裝置中，當(dāng)向所述OCF供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)，如果在所述OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)，則實(shí)施基于所述物理量的劣化診斷。
[0015]詳細(xì)而言為，本發(fā)明為一種催化劑的劣化診斷裝置，具備:取得單元，其取得與向OCF中供給了預(yù)定量的燃料時(shí)在該OCF中產(chǎn)生的熱量相關(guān)的物理量，所述OCF為負(fù)載有具有氧化功能的催化劑的顆粒過濾器;診斷單元，其實(shí)施劣化診斷處理，所述劣化診斷處理為，根據(jù)由所述取得單元取得的物理量而對被負(fù)載于所述OCF上的催化劑是否劣化進(jìn)行診斷的處理，在所述催化劑的劣化診斷裝置中，具備判斷單元，在向所述OCF供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)，所述判斷單元對該OCF中是否已發(fā)生PM的氧化反應(yīng)進(jìn)行判斷，所述診斷單元在通過所述判斷單元而判斷為未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)的情況下，實(shí)施所述劣化診斷處理。
[0016]根據(jù)以此方式而構(gòu)成的催化劑的劣化診斷裝置，根據(jù)與向OCF供給了預(yù)定量的燃料時(shí)且判斷為在所述OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)時(shí)在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量相關(guān)的物理量，而對被負(fù)載于OCF上的催化劑的劣化進(jìn)行診斷。該情況下的物理量能夠被視為，與包含燃料發(fā)生氧化時(shí)的反應(yīng)熱且不包含PM發(fā)生氧化時(shí)的反應(yīng)熱的熱量相關(guān)的值。即，所述物理量能夠被視為，與通過被負(fù)載于所述OCF上的催化劑而氧化的燃料的量相應(yīng)的量。而且，通過被負(fù)載于所述OCF上的催化劑而氧化的燃料的量，在所述催化劑為正常的情況下與劣化的情況下是不同的。由此，當(dāng)根據(jù)上述的物理量而實(shí)施催化劑的劣化診斷處理時(shí)，能夠正確地對催化劑的劣化進(jìn)行診斷。
[0017]在此，在向OCF供給了預(yù)定量的燃料時(shí)且在所述OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)時(shí)，與所述催化劑為正常的情況相比而在劣化的情況下所述OCF中所產(chǎn)生的熱量較少。因此，本發(fā)明的診斷單元也可以采用如下方式，即，如果由所述取得單元取得的物理量為預(yù)定的閾值以上，則判斷為所述催化劑未劣化，在由所述取得單元取得的物理量小于所述預(yù)定的閾值時(shí)，則判斷為所述催化劑已劣化。在此，所謂的“預(yù)定的閾值”為相當(dāng)于在向負(fù)載有處于正常與劣化的邊界的標(biāo)準(zhǔn)催化劑的OCF供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)且在該OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)熱時(shí)在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量的值。
[0018]此外，如果在向所述OCF供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)在該OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)，則在向所述OCF供給所述預(yù)定量的燃料的期間中的燃料供給量與在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為線性。另一方面，如果在向所述OCF供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)在該OCF中已發(fā)生PM的氧化反應(yīng)，則向所述OCF供給所述預(yù)定量的燃料的期間中的燃料供給量與在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為非線性。因此，本發(fā)明的判斷單元也可以采用如下方式，S卩，在向所述OCF供給所述預(yù)定量的燃料的期間內(nèi)的燃料供給量與在所述OCF中產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系為線性時(shí)，判斷為在所述OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)。此時(shí)，也可以采用如下方式，即，判斷單元在向所述OCF供給所述預(yù)定量的燃料的期間中，對每單位燃料量在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行多次求取，并且如果該多次的熱量的相對差為預(yù)定的容許誤差以下，則判斷為燃料供給量與在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為線性。
[0019]另外，本發(fā)明的判斷單元也可以采用如下方式，S卩，如果由所述取得單元所取得的物理量與大于所述預(yù)定的閾值的預(yù)定的基準(zhǔn)值相比而較大，則判斷為在所述OCF中已發(fā)生PM的氧化反應(yīng)，而如果由所述取得單元所取得的物理量在所述預(yù)定的基準(zhǔn)值以下，則判斷為在所述OCF中未產(chǎn)生PM的氧化反應(yīng)。在此，所謂的“預(yù)定的基準(zhǔn)值”指的是，例如在所述OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)并且所述預(yù)定量的燃料全部氧化的情況下，在所述OCF中所產(chǎn)生的熱量。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠更加正確地對具有氧化功能并且被負(fù)載于顆粒過濾器上的催化劑的劣化進(jìn)行診斷。
【附圖說明】
[0022]圖1為表示應(yīng)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖2為表示向氧化催化劑供給的燃料量與氧化催化劑中所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系的圖。
[0024]圖3為表示在向負(fù)載有劣化狀態(tài)的氧化催化劑的OCF供給了預(yù)定量的燃料時(shí)所產(chǎn)生的熱量的一個(gè)示例的圖。
[0025]圖4為表示在實(shí)施劣化診斷處理時(shí)由ECU所實(shí)施的處理程序的流程圖。
[0026]圖5為表示向OCF供給的燃料量與OCF中所產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，根據(jù)附圖來對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。本實(shí)施例中所記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、相對配置等，只要沒有特別記載，則其并不會將本發(fā)明的技術(shù)范圍僅限定于其中。
[0028]圖1為表示應(yīng)用了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的內(nèi)燃機(jī)I為，具備將作為燃料的輕油向氣缸2內(nèi)噴射的燃料噴射閥3的壓燃式的內(nèi)燃機(jī)。另外，內(nèi)燃機(jī)I也可以為將汽油等作為燃料的火花點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)。
[0029]內(nèi)燃機(jī)I與進(jìn)氣管4相連接。在進(jìn)氣管4的中途處配置有空氣流量計(jì)40，所述空氣流量計(jì)40輸出與在該進(jìn)氣管4內(nèi)流通的進(jìn)氣(空氣)的量(質(zhì)量)對應(yīng)的電信號。在與空氣流量計(jì)40相比靠下游的進(jìn)氣管4上配置有用于通過對該進(jìn)氣管4內(nèi)的通道截面面積進(jìn)行變更來對內(nèi)燃機(jī)I的進(jìn)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)的進(jìn)氣節(jié)流閥41。
[0030]內(nèi)燃機(jī)I與排氣管5相連接。在排氣管5的中途處配置有過濾器外殼50。過濾器外殼50具備筒狀的外殼50a和被收納在該外殼50a內(nèi)的0CF50b WCFSOb為負(fù)載有氧化催化劑的顆粒過濾器。此處所述的顆粒過濾器指的是，例如通過多孔質(zhì)的隔壁而劃分形成了排氣的流動(dòng)方向的上游側(cè)端部被堵塞的通道與下游側(cè)端部被堵塞的通道的壁流型的顆粒過濾器。而且，氧化催化劑被負(fù)載于所述隔壁的表面或所述隔壁的細(xì)孔內(nèi)。另外，被負(fù)載于顆粒過濾器上的催化劑并不限定于僅具有氧化功能的催化劑，例如也可以為三元催化劑或吸留還原型催化劑等。
[0031]在與所述過濾器外殼50相比靠上游的排氣管5上配置有對向所述過濾器外殼50流入的排氣的溫度進(jìn)行測定的第一溫度傳感器51。此外，在與所述過濾器外殼50相比靠下游的排氣管5上配置有對從所述過濾器外殼50流出的排氣的溫度進(jìn)行測定的第二溫度傳感器52。
[0032]此外，在內(nèi)燃機(jī)I中同時(shí)還設(shè)置有ECU6。E⑶6為由CPU、ROM、RAM、備份RAM等構(gòu)成的電子控制單元。E⑶6除了上述的空氣流量計(jì)40、第一溫度傳感器51以及第二溫度傳感器52以外，還電連接有加速器位置傳感器7和曲軸位置傳感器8等各種傳感器。加速器位置傳感器7為輸出與未圖不的加速器踏板的操作量(加速器開度)有關(guān)的電信號的傳感器。曲軸位置傳感器8為輸出與內(nèi)燃機(jī)I的內(nèi)燃機(jī)輸出軸(曲軸)的旋轉(zhuǎn)位置有關(guān)的電信號的傳感器。
[0033]ECU6根據(jù)上述的各種傳感器的輸出信號來對所述燃料噴射閥3或所述進(jìn)氣節(jié)流閥41等的各種設(shè)備進(jìn)行控制。例如，ECU6基于根據(jù)加速器位置傳感器7或曲軸位置傳感器8的測定值而計(jì)算出的內(nèi)燃機(jī)負(fù)載或內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速來對燃料噴射閥3或進(jìn)氣節(jié)流閥41進(jìn)行控制。此外，ECU6對被0CF50b所捕集到的PM的量(PM捕集量)進(jìn)行計(jì)算，并在該P(yáng)M捕集量成為預(yù)定的再生用閾值以上時(shí)，實(shí)施對被所述顆粒過濾器所捕集到的PM進(jìn)行氧化以及去除的處理(過濾器再生處理)。此時(shí)，E⑶6也可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)記錄(進(jìn)氣量或燃料噴射量等的累加值)來對PM捕集量進(jìn)行計(jì)算，或者也可以通過對被安裝于過濾器外殼50的前后的PM傳感器的輸出差進(jìn)行累加從而對PM捕集量進(jìn)行計(jì)算。ECU6在PM捕集量成為所述預(yù)定的再生閾值以上時(shí)，通過在從內(nèi)燃機(jī)I排出的排氣的空燃比成為與理論空燃比相比而較高的過稀空燃比的狀況下向0CF50b供給燃料，從而實(shí)施過濾器再生處理。作為向0CF50b供給燃料的方法，能夠使用從排氣行程中的氣缸2的燃料噴射閥3噴射燃料的(次后噴射)方法、或在過濾器外殼50的上游處安裝燃料添加閥并從該燃料添加閥向排氣中添加燃料的方法等。當(dāng)在從內(nèi)燃機(jī)I排出的排氣的空燃比成為過稀空燃比的狀況下向0CF50b供給燃料時(shí)，會因氧化催化劑的作用而使燃料與排氣中的氧發(fā)生反應(yīng)(氧化反應(yīng))，從而顆粒過濾器會通過該反應(yīng)熱而升溫。而且，當(dāng)顆粒過濾器升溫至能夠使PM氧化的溫度時(shí)，被該顆粒過濾器所捕集到的PM會與排氣中的氧發(fā)生反應(yīng)而被氧化。ECU6除了實(shí)施上述的各種處理之外，還實(shí)施用于對0CF50b的氧化催化劑是否劣化進(jìn)行判斷的劣化診斷處理。在以下，對本實(shí)施方式的劣化診斷處理的實(shí)施方法進(jìn)行說明。
[0034]作為對具有氧化功能的氧化催化劑是否劣化進(jìn)行判斷的方法而考慮有如下方法，即，除所述過濾器再生處理之外，另外向氧化催化劑供給預(yù)定量的燃料，并根據(jù)此時(shí)產(chǎn)生的熱量(由燃料的氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量)來對氧化催化劑是否劣化進(jìn)行判斷。在此，圖2中示出了向具有氧化功能的氧化催化劑供給的燃料量與在氧化催化劑中所產(chǎn)生的熱量間的關(guān)系。如圖2所示，在氧化催化劑中所產(chǎn)生的熱量以與向該氧化催化劑供給的燃料量成比例的方式而增多，并且會隨著氧化催化劑的劣化程度增大而減少。由此，預(yù)先求出在向處于正常與劣化的邊界的標(biāo)準(zhǔn)催化劑供給預(yù)定量的燃料時(shí)所產(chǎn)生的熱量(預(yù)定的閾值)，如果在向氧化催化劑供給了預(yù)定量的燃料時(shí)0CF50b中所產(chǎn)生的熱量小于所述預(yù)定的閾值，則能夠判斷為氧化催化劑已劣化。
[0035]然而，在氧化催化劑被負(fù)載于顆粒過濾器上的0CF50b中，在供給了預(yù)定量的燃料時(shí)，除了燃料的氧化反應(yīng)之外，被顆粒過濾器所捕集到的PM也會發(fā)生氧化反應(yīng)。特別是，如圖1所示，在與0CF50b相比靠上游的排氣管5上未配置有具有氧化功能的催化劑的結(jié)構(gòu)中，具有在向0CF50b供給燃料時(shí)該0CF50b的溫度分布難以達(dá)到均勻這一特性。這是由于流入到0CF50b中的燃料會從0CF50b的上游側(cè)起而逐漸地被氧化并升溫。在向0CF50b供給燃料時(shí)，如果該0CF50b的溫度分布不均勻，則可能會使該0CF50b的至少一部分升溫至能夠使PM氧化的溫度，從而發(fā)生PM發(fā)生氧化反應(yīng)。在0CF50b中發(fā)生燃料的氧化反應(yīng)與PM的氧化反應(yīng)的情況與僅發(fā)生燃料的氧化反應(yīng)的情況相比，在0CF50b中所產(chǎn)生的熱量較多。由此，如圖3所示，即使在0CF50b的氧化催化劑已劣化的情況下，向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)所產(chǎn)生的熱量(圖3中的Qocf)也可能大于所述預(yù)定的閾值(圖3中的Qthre)。在這種情況下，有可能難以正確地對氧化催化劑的劣化進(jìn)行檢測。另外，圖3中的實(shí)線表示向負(fù)載有劣化狀態(tài)的氧化催化劑的0CF50b供給燃料時(shí)發(fā)生了燃料的氧化反應(yīng)與PM的氧化反應(yīng)的情況下的熱量。此外，圖3中的單點(diǎn)劃線表示在向負(fù)載有所述標(biāo)準(zhǔn)催化劑的0CF50b供給燃料時(shí)僅發(fā)生了燃料的氧化反應(yīng)的情況下的熱量。
[0036]作為避免上述問題的方法而考慮有，在過濾器再生處理結(jié)束之后的PM捕集量較少時(shí)供給預(yù)定量的燃料而對氧化催化劑的劣化進(jìn)行診斷的方法。然而，當(dāng)反復(fù)實(shí)施使過濾器再生處理的間隔較長的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)施劣化診斷處理的機(jī)會會變少。因此，有可能無法快速地對氧化催化劑的劣化進(jìn)行檢測。此外，作為避免上述問題的其它方法而考慮有，將不會引起PM的氧化的量的燃料向0CF50b供給的方法。然而，由于由0CF50b中的燃料的氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量變少，因此有可能無法正確地對氧化催化劑的劣化進(jìn)行檢測。
[0037]因此，在本實(shí)施方式中，如果在向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)發(fā)生了PM的氧化反應(yīng)，則不會根據(jù)在0CF50b中所產(chǎn)生的熱量來實(shí)施劣化診斷，而如果未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)，則會根據(jù)在0CF50b中所產(chǎn)生的熱量來實(shí)施劣化診斷。以下，根據(jù)圖4來對本實(shí)施方式中的異常診斷處理的實(shí)施順序進(jìn)行說明。圖4為表示在實(shí)施異常診斷處理時(shí)ECU6所實(shí)施的處理程序的流程圖。圖4所示的處理程序被預(yù)先存儲在ECU6的RAM中，并且其為由ECU6按照預(yù)定的周期而實(shí)施的處理程序。
[0038]在圖4的處理程序中，ECU6首先在SlOl的處理中讀取0CF50b的溫度Tocfl ACFSOb的溫度Tocfl可以將第一溫度傳感器51的測定值與第二溫度傳感器52的測定值作為參數(shù)而進(jìn)行計(jì)算，也可以在0CF50b上安裝溫度傳感器而直接進(jìn)行測定。
[0039]在S102的處理中，E⑶6向0CF50b供給預(yù)定量的燃料。具體而言為，E⑶6使預(yù)定量的燃料從排氣行程中的氣缸2的燃料噴射閥3噴射。另外，在與過濾器外殼50相比靠上游的排氣管5上安裝有燃料添加閥的情況下，也可以從該燃料添加閥向排氣中添加預(yù)定量的燃料。接下來，E⑶6轉(zhuǎn)移至S103的處理，并對0CF50b的溫度Tocf 2進(jìn)行讀取。在此，所謂的溫度Tocf2指的是，從燃料噴射閥3噴射的預(yù)定量的燃料到達(dá)至0CF50b并發(fā)生氧化的時(shí)刻的0CF50b的溫度。從燃料噴射閥3噴射的預(yù)定量的燃料到達(dá)至0CF50b的時(shí)刻只要根據(jù)從內(nèi)燃機(jī)I起至0CF50b的路徑的長度與排氣的流速來計(jì)算即可。另外，在根據(jù)第一溫度傳感器51的測定值與第二溫度傳感器52的測定值的差來對0CF50b的溫度進(jìn)行推斷的情況下，只要在所述預(yù)定量的燃料與從內(nèi)燃機(jī)I排出的排氣一起到達(dá)至所述第二溫度傳感器52的時(shí)刻處對第二溫度傳感器52的測定值進(jìn)行讀取，并使用該測定值來對0CF50b的溫度進(jìn)行計(jì)算即可。
[0040]在S104的處理中，對向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)在0CF50b中所產(chǎn)生的熱量Qocf進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，ECU6根據(jù)以下的數(shù)學(xué)式(I)來對熱量Qocf進(jìn)行計(jì)算。
[0041]Qocf=m*c* Δ Tocf...(I)
[0042]所述數(shù)學(xué)式(I)中的m為0CF50b的質(zhì)量。所述數(shù)學(xué)式(I)中的c為0CF50b的比熱。所述數(shù)學(xué)式(I)中的△!'0(^為由于向(^^5013供給預(yù)定量的燃料所導(dǎo)致的(^?5013的溫度上升量，并為從在所述S103的處理中所讀取出的0CF50b的溫度Tocf2減去在所述SlOl的處理中所讀取出的0CF50b的溫度Tocfl所得到的值( = Tocf2--TocΠ)。以此方式，通過由ECU6來實(shí)施S105的處理，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所涉及的“取得單元”。
[0043]在S105的處理中，對在向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)在0CF50b中是否發(fā)生了PM氧化反應(yīng)進(jìn)行判斷。在此，在圖5中示出了向0CF50b供給的燃料量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量間的關(guān)系。圖5中的實(shí)線表示未發(fā)生PM氧化反應(yīng)的情況下的關(guān)系，而圖5中的單點(diǎn)劃線表示發(fā)生了PM氧化反應(yīng)的情況下的關(guān)系。另外，除了PM氧化反應(yīng)的有無以外的條件均相同。如圖5中的實(shí)線所示，如果在0CF50b種未發(fā)生PM氧化反應(yīng)，則由于在0CF50b中產(chǎn)生的熱量相對于向0CF50b供給的燃料的量的變化率(斜率)為大致固定，因此向0CF50b供給的燃料的量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量的關(guān)系成為線性。另一方面，如圖5中的單點(diǎn)劃線所示，如果在0CF50b中已發(fā)生PM氧化反應(yīng)，則由于在0CF50b中產(chǎn)生的熱量相對于向0CF50b供給的燃料的量的變化率(斜率)不會為固定，因此向0CF50b供給的燃料的量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量的關(guān)系成為非線性。由此，在向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)，如果向0CF50b供給的燃料量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為線性，則能夠判斷為在0CF50b中未發(fā)生PM氧化反應(yīng)，而如果向0CF50b供給的燃料量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為非線性，則能夠判斷為在0CF50b中已發(fā)生了PM氧化反應(yīng)。因此，ECU6在向0CF50b供給預(yù)定量的燃料的期間內(nèi)，在至少三個(gè)時(shí)刻處對每單位燃料量(與所述預(yù)定量相比足夠少的量)在0CF50b中產(chǎn)生的熱量(熱量相對于單位燃料量的變化率)進(jìn)行檢測。而且，ECU6也可以以如下方式來實(shí)施判斷，S卩，如果多個(gè)變化率的相對差在預(yù)先決定的容許誤差以下，則判斷為向0CF50b供給的燃料的量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為線性，而如果所述多個(gè)變化率的相對差大于所述容許誤差，則判斷為向0CF50b供給的燃料的量與在0CF50b中產(chǎn)生的熱量的關(guān)系為非線性。在此，所謂的“容許誤差”指的是，考慮對在0CF50b中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行求取時(shí)所使用的傳感器(例如，第一溫度傳感器51或第二溫度傳感器52)的測定誤差或偏差等而決定的值，其為通過利用了預(yù)先實(shí)驗(yàn)等的適當(dāng)作業(yè)而決定的值。另外，第一溫度傳感器51或第二溫度傳感器52具有在低溫區(qū)域中的測定精度會變得較低的傾向。因此，優(yōu)選為，在第一溫度傳感器51以及第二溫度傳感器52的測定值為預(yù)定的下限溫度以上時(shí)對所述多個(gè)變化率進(jìn)行檢測。在此所謂的“預(yù)定的下限溫度”指的是，與第一溫度傳感器51以及第二溫度傳感器52的測定誤差相比足夠高的溫度，其為通過預(yù)先實(shí)驗(yàn)而求出的溫度。以此方式，通過由ECU6來實(shí)施S105的處理，從而會實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所涉及的“判斷單元”。
[0044]在此，返回圖4的處理程序，當(dāng)在所述S105的處理中判斷為已發(fā)生了 PM氧化反應(yīng)的情況下，ECU6不實(shí)施氧化催化劑的劣化診斷，并結(jié)束本處理程序的實(shí)施。另一方面，當(dāng)在所述S105的處理中判斷為未發(fā)生PM氧化反應(yīng)的情況下，E⑶6向S106的處理轉(zhuǎn)移。在S106的處理中，ECU6根據(jù)在所述S104的處理中所計(jì)算出的熱量Qocf來對0CF50b的氧化催化劑是否劣化進(jìn)行判斷。具體而言為，ECU6對在所述S104中所計(jì)算出的熱量Qocf是否為預(yù)定的閾值Qthre以上進(jìn)行判斷。如前文所述，所述預(yù)定的閾值Qthre為，在向負(fù)載有處于正常與劣化的邊界的標(biāo)準(zhǔn)催化劑的OCF供給預(yù)定量的燃料時(shí)且在該OCF中未發(fā)生PM的氧化反應(yīng)熱時(shí)在該OCF中產(chǎn)生的熱量，其為通過預(yù)先實(shí)驗(yàn)而計(jì)算出的值。
[0045]當(dāng)在所述S106的處理中作出了肯定判斷的情況(Qocf > Qthre)下，EQJ6向S107的處理轉(zhuǎn)移，并判斷為0CF50b的氧化催化劑為正常。另一方面，當(dāng)在所述S106的處理中作出了否定判斷的情況(Qocf<Qthre)下，ECU6向S108轉(zhuǎn)移，并判斷為0CF50b的氧化催化劑已劣化。另外，也可以為，當(dāng)在S108的處理中判斷為0CF50b的氧化催化劑已劣化的情況下，ECU6將氧化催化劑的劣化信息存儲在備份RAM等中，并使設(shè)置在車輛駕駛室內(nèi)的警告燈(MIL:Malfunct1n Indicat1n Lamp)閃爍。另外，通過由ECU6實(shí)施S106至S108的處理來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所涉及的“診斷單元”。
[0046]當(dāng)如上述那樣根據(jù)圖4的處理程序來實(shí)施劣化診斷處理時(shí)，由于在判斷為向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)在該0CF50b中未發(fā)生PM氧化反應(yīng)的情況下，不實(shí)施氧化催化劑的劣化診斷，因此能夠抑制誤診斷的產(chǎn)生。其結(jié)果為，能夠正確地對氧化催化劑的劣化進(jìn)行診斷。
[0047]另外，雖然在前文所述的圖4的處理程序中敘述了，根據(jù)所述數(shù)學(xué)式(I)而對熱量Qocf進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)該熱量Qocf來實(shí)施PM氧化反應(yīng)的有無以及氧化催化劑的劣化診斷的示例，但是由于0CF50b的質(zhì)量m與比熱c為不依賴于氧化催化劑的劣化狀態(tài)或內(nèi)燃機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的固定的物性值，因此也可以將向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)的0CF50b的溫度上升量(ATocf)作為參數(shù)來實(shí)施PM氧化反應(yīng)的有無以及氧化催化劑的劣化診斷。在該情況下，通過ECU6對0CF50b的溫度上升量(Δ Tocf)進(jìn)行計(jì)算來實(shí)施本發(fā)明所涉及的“判斷單元”。此外，如果從0CF50b中產(chǎn)生的熱會通過排氣而被帶走這一觀點(diǎn)出發(fā)，則也可以將第一溫度傳感器51的測定值與第二溫度傳感器52的測定值的差(排氣的溫度上升量)作為參數(shù)來實(shí)施PM氧化反應(yīng)的有無以及氧化催化劑的劣化診斷。在該情況下，通過ECU6對排氣的溫度上升量進(jìn)行計(jì)算來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所涉及的“判斷單元”。另外，通過排氣而被從0CF50b帶走的熱量會根據(jù)排氣的流量或排氣的溫度而變化。因此，在將排氣的溫度上升量作為參數(shù)來實(shí)施PM氧化反應(yīng)的有無以及氧化催化劑的劣化診斷的情況下，需要在從預(yù)定量的燃料的供給開始起至供給結(jié)束的期間內(nèi)使排氣的流量或排氣的溫度穩(wěn)定。由此，在從預(yù)定量的燃料的供給開始至供給結(jié)束的期間內(nèi)的排氣的流量或排氣的溫度的變化幅度超過預(yù)先決定的容許值的情況下，不實(shí)施PM氧化反應(yīng)的有無的判斷以及氧化催化劑的劣化診斷。
[0048]此外，雖然在前文所述的圖4的處理程序中敘述了，通過對向0CF50b所供給的燃料量與在0CF50b中所產(chǎn)生的熱量的關(guān)系是否為線性進(jìn)行判斷來對PM氧化反應(yīng)的有無進(jìn)行判斷的示例，但是在具有對與0CF50b相比靠上游的排氣壓力、和與0CF50b相比靠下游的排氣壓力的差壓進(jìn)行檢測的傳感器并根據(jù)該傳感器的檢測值來對0CF50b的PM捕集量進(jìn)行計(jì)算的結(jié)構(gòu)中，也可以通過對向0CF50b供給預(yù)定量的燃料的期間內(nèi)的PM捕集量的減少量進(jìn)行求取，并對該減少量是否為預(yù)定的判斷基準(zhǔn)值以下進(jìn)行判斷，從而對顆粒物PM氧化反應(yīng)的有無進(jìn)行判斷。在此，所謂的“預(yù)定的判斷基準(zhǔn)值”指的是，在向0CF50b供給預(yù)定量的燃料的期間中，當(dāng)與該判斷基準(zhǔn)值相比而較多的PM發(fā)生了氧化時(shí)，則會認(rèn)為不能夠正確地對氧化催化劑的劣化進(jìn)行診斷的值。
[0049]此外，除本實(shí)施方式的劣化診斷處理之外，E⑶6也可以在過濾器再生處理剛結(jié)束之后向0CF50b供給預(yù)定量的燃料，并根據(jù)此時(shí)所產(chǎn)生的熱量來對氧化催化劑的劣化進(jìn)行診斷。由于過濾器再生處理剛結(jié)束后為對被0CF50b所捕集到的PM進(jìn)行了氧化以及去除的狀態(tài)，因此在向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料時(shí)所產(chǎn)生的熱量能夠被視為，不包含PM的氧化反應(yīng)熱(未發(fā)生PM的氧化反應(yīng))。由此，能夠正確地對氧化催化劑的劣化進(jìn)行診斷。另外，在此，所謂的“過濾器再生處理剛結(jié)束后”指的是，在過濾器再生處理結(jié)束后0CF50b處于充分冷卻的狀態(tài)，且為0CF50b的PM捕集量成為預(yù)定的上限量以下的時(shí)刻。預(yù)定的上限量為，即使在向0CF50b供給了預(yù)定量的燃料的情況下該預(yù)定的上限量以下的PM被氧化，也不影響到診斷精度的程度的量。
[0050]此外，當(dāng)在圖4的處理程序的S106的處理中作出了否定判斷的情況(Qocf <Qthre)下，E⑶6也可以不立即診斷為0CF50b的氧化催化劑為異常，而是在過濾器再生處理的結(jié)束之后再度實(shí)施異常診斷處理，從而對氧化催化劑的異常進(jìn)行確定。此時(shí)的過濾器再生處理可以在0CF50b的PM捕集量成為所述預(yù)定的再生閾值以上時(shí)實(shí)施，或者也可以在所述S106的處理中判斷為否定時(shí)立即實(shí)施。
[0051 ]另外，能夠應(yīng)用本發(fā)明的劣化診斷裝置的結(jié)構(gòu)并不限定于圖1所示的結(jié)構(gòu)，例如也可以為在與0CF50b相比靠上游處配置氧化能力較弱的催化劑的結(jié)構(gòu)。也就是說，只要為在向OCF供給了預(yù)定量的燃料時(shí)該OCF的溫度分布會變得不均勻的結(jié)構(gòu)，便能夠應(yīng)用本發(fā)明的劣化診斷裝置。
[0052]符號說明
[0053]1:內(nèi)燃機(jī)；
[0054]2:氣缸；
[0055]3:燃料噴射閥；
[0056]4:進(jìn)氣管；
[0057]5:排氣管；
[0058]6:ECU;
[0059]40:空氣流量計(jì)；
[0060]50:過濾器外殼；
[0061]50a:外殼；
[0062]50b:OCF；
[0063]51:第一溫度傳感器；
[0064]52:第二溫度傳感器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種催化劑的劣化診斷裝置，具備: 取得單元，其取得與向氧化催化過濾器中供給了預(yù)定量的燃料時(shí)在該氧化催化過濾器中產(chǎn)生的熱量相關(guān)的物理量，所述氧化催化過濾器為負(fù)載有具有氧化功能的催化劑的顆粒過濾器； 診斷單元，其實(shí)施劣化診斷處理，所述劣化診斷處理為，根據(jù)由所述取得單元取得的物理量而對被負(fù)載于所述氧化催化過濾器上的催化劑是否劣化進(jìn)行診斷的處理， 在所述催化劑的劣化診斷裝置中， 具備判斷單元，在向所述氧化催化過濾器供給了所述預(yù)定量的燃料時(shí)，所述判斷單元對該氧化催化過濾器中是否已發(fā)生顆粒物的氧化反應(yīng)進(jìn)行判斷， 所述診斷單元在通過所述判斷單元而判斷為未發(fā)生顆粒物的氧化反應(yīng)的情況下，實(shí)施所述劣化診斷處理。2.如權(quán)利要求1所述的催化劑的劣化診斷裝置，其中， 在由所述取得單元取得的物理量為預(yù)定的閾值以上時(shí)，所述診斷單元判斷為所述催化劑未劣化，在由所述取得單元取得的物理量小于所述預(yù)定的閾值時(shí)，所述診斷單元判斷為所述催化劑已劣化。3.如權(quán)利要求1或2所述的催化劑的劣化診斷裝置，其中， 在向所述氧化催化過濾器供給所述預(yù)定量的燃料的期間內(nèi)的燃料供給量與在所述氧化催化過濾器中產(chǎn)生的熱量之間的關(guān)系為線性時(shí)，所述判斷單元判斷為在所述氧化催化過濾器中未發(fā)生顆粒物的氧化反應(yīng)。
【文檔編號】F01N3/035GK105937429SQ201610125784
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】藤原清, 山下芳雄, 西岡寬真, 今井大地
【申請人】豐田自動(dòng)車株式會社