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NOx 传感器诊断装置及SCR系统
申请号	CN201180033498.6	申请日	2011-07-07	公开(公告)号	CN102971499A	公开(公告)日	2013-03-13
申请人	五十铃自动车株式会社;			发明人	高桥弘隆; 水谷正志; 小川隆信;
摘要	提供能够考虑环境条件来诊断NOx 传感器的妥当性、并能够防止误诊断的NOx传感器诊断装置及SCR系统。在设置于发动机 (E)的排气管(102)、并诊断对废气中的NOx浓度进行检测的NOx传感器(110)的NOx传感器诊断装置中，具备诊断禁止判断部(4)，该诊断禁止判断部(4)在DPF(柴油颗粒过滤器 )再生时、PTO(动力输出)动作时、或排气制动动作时，禁止NOx传感器(110)的诊断。
权利要求	1.一种NOx 传感器诊断装置，设置于发动机的排气管，诊断对废气中的NOx浓度进行检测的NOx传感器，其特征在于，具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。 2.如权利要求1所述的NOx传感器诊断装置，具备：计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。 3.一种SCR系统，其特征在于，具备： SCR(选择性催化还原)装置，设置于发动机的排气管；定量阀，在上述SCR装置的上游侧喷射尿素水；上述NOx传感器，设置在上述SCR装置的上游侧；尿素水喷射控制部，根据由上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值来控制尿素水喷射量；以及 NOx传感器诊断装置，诊断上述NOx传感器，其中，上述NOx传感器诊断装置具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。 4.如权利要求3所述的SCR系统，其中，上述NOx传感器诊断装置具备：计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。
说明书全文	NOx 传感器诊断装置及SCR系统技术领域 [0001] 本发明涉及诊断NOx传感器的妥当性的NOx传感器诊断装置及SCR系统。背景技术 [0002] 作为用于净化柴油机的废气中的NOx的废气净化系统，开发有使用了SCR(Selective Catalytic Reduction：选择性催化还原)装置的SCR系统。 [0003] 该SCR系统为，将尿素水供给到SCR装置的废气上游，利用废气的热量生成氨，通过该氨在SCR催化剂上将NOx还原而净化(例如，参照专利文献1)。 [0004] 在SCR系统中，尿素水的喷射根据废气中的NOx浓度而被控制。为了该控制而在排气管中设置NOx传感器。 [0005] 在该NOx传感器的检测值不妥当的情况下，不能够适当地进行尿素水的喷射控制，因此在SCR系统中装备有诊断NOx传感器的妥当性的NOx传感器诊断装置。 [0006] 在以往的NOx传感器诊断装置中，在根据发动机的工作状态而决定的NOx浓度的计算值与NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于规定的阈值时，就会诊断为NOx传感器发生了异常(例如，参照专利文献2)。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1：日本特开2000-303826号公报 [0010] 专利文献2：日本特开2009-128237号公报 [0011] 专利文献3：日本特开2009-257888号公报发明内容 [0012] 发明要解决的课题 [0013] 但是，在DPF(柴油颗粒过滤器)再生时、PTO(动力输出)动作时、或排气制动动作时，废气流量、废气中的NOx浓度急剧变动，因此有时NOx传感器不正常地动作。因而，当在这种情况下进行NOx传感器的诊断时，NOx浓度的计算值与检测值的偏离变大，尽管NOx传感器没有异常，也有可能会误诊断为NOx传感器异常。 [0014] 因此，本发明的目的在于提供一种NOx传感器诊断装置及SCR系统，能够解决上述课题、并防止误诊断。 [0015] 用于解决课题的方案 [0016] 本发明是为了实现上述目的而完成的，一种NOx传感器诊断装置，设置于发动机的排气管，诊断对废气中的NOx浓度进行检测的NOx传感器，其中，具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。 [0017] 也可以具备：计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。 [0018] 此外，本发明的SCR系统具备：SCR(选择性催化还原)装置，设置于发动机的排气管；定量阀，在上述SCR装置的上游侧喷射尿素水；上述NOx传感器，设置在上述SCR装置的上游侧；尿素水喷射控制部，根据由上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值来控制尿素水喷射量；以及NOx传感器诊断装置，诊断上述NOx传感器，其中，上述NOx传感器诊断装置具备诊断禁止判断部，该诊断禁止判断部在检测到柴油颗粒过滤器再生、动力输出动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上述NOx传感器的诊断。 [0019] 上述NOx传感器诊断装置也可以具备：计算值运算部，基于上述发动机的工作状态来求出废气中的NOx浓度的计算值；以及异常判断部，在由上述计算值运算部求出的NOx浓度的计算值与上述NOx传感器检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上述NOx传感器异常。 [0020] 发明效果 [0021] 根据本发明，能够提供一种能够防止误诊断的NOx传感器诊断装置及SCR系统。附图说明 [0022] 图1中，(a)是本发明的一实施方式涉及的具备NOx传感器诊断装置的SCR系统的概略构成图，(b)是NOx传感器诊断装置的构成图。 [0023] 图2是图1的SCR系统中的DCU的输入输出构成图。 [0024] 图3是表示本发明中NOx传感器诊断装置的控制流程的流程图。具体实施方式 [0025] 以下，根据附图说明本发明的优选实施方式。 [0026] 首先，对搭载在车辆上的SCR系统进行说明。 [0027] 如图1(a)所示，SCR系统100主要具备：设置在发动机E的排气管102上的SCR装置103；在SCR装置103的上游侧(废气的上游侧)喷射尿素水的定量阀(尿素喷射装置、定量模块)104；存积尿素水的尿素箱105；将尿素箱105中所存积的尿素水向定量阀104供给的供给模块106；以及对定量阀104、供给模块106等进行控制的DCU(Dosing Control Unit：定量控制单元)126。 [0028] 在发动机E的排气管102上，从废气的上游侧到下游侧依次配置有DOC(Diesel Oxidation Catalyst：柴油机氧化催化剂)107、DPF(Diesel Particulate Filter：柴油颗粒过滤器)108以及SCR装置103。DOC107用于将从发动机E排气的废气中的NO氧化成为NO2，并对废气中的NO和NO2的比率进行控制而提高SCR装置103的脱硝效率。此外，DPF108用于捕集废气中的PM(Particulate Matter：颗粒物质)。 [0029] 在SCR装置103上游侧的排气管102上设置有定量阀104。定量阀104成为在充满了高压尿素水的缸上设置有喷口、堵塞该喷口的阀芯安装在柱塞上的构造，通过对线圈通电来拉起柱塞，由此就会使阀芯从喷口分离而喷射尿素水。当停止向线圈通电时，通过内部的弹力来拉下柱塞而使阀芯堵塞喷口，因此尿素水的喷射停止。 [0030] 在定量阀104上游侧的排气管102上，设置有对SCR装置103的入口的废气温度(SCR入口温度)进行测定的排气温度传感器109。此外，在SCR装置103的上游侧(此处为排气温度传感器109的上游侧)设置有对SCR装置103上游侧的NOx浓度进行检测的上游侧NOx传感器110，在SCR装置103的下游侧设置有对SCR装置103下游侧的NOx浓度进行检测的下游侧NOx传感器111。 [0031] 供给模块106具备：SM 泵112，压送尿素水；SM温度传感器113，测定供给模块106的温度(在供给模块106中流动的尿素水的温度)；尿素水压力传感器114，测定供给模块106内的尿素水压力(SM泵112的排出腔的压力)；以及回流阀115，通过切换尿素水的流路，由此切换是将来自尿素箱105的尿素水向定量阀104供给、还是使定量阀104内的尿素水向尿素箱105返回。此处，在回流阀115开启时，将来自尿素箱105的尿素水向定量阀 104供给，在回流阀115关闭时，使定量阀104内的尿素水向尿素箱105返回。 [0032] 在回流阀115被切换为将尿素水向定量阀104供给的情况下，供给模块106利用其SM泵112通过送液管路(吸入管路)116来吸取尿素箱105内的尿素水，并通过压送管路(压力管路)117向定量阀104供给，通过回收管路(返回管路)118使剩余的尿素水返回到尿素箱105。 [0033] 在尿素箱105中设置有SCR传感器119。SCR传感器119具备：测定尿素箱105内的尿素水的液面高度(液位)的液位传感器120；测定尿素箱105内的尿素水的温度的温度传感器121；以及测定尿素箱105内的尿素水品质的品质传感器122。品质传感器122为，例如根据超声波的传播速度、导电度，来检测尿素水的浓度、尿素水中是否混合有异种混合物，而检测尿素箱105内的尿素水品质。 [0034] 在尿素箱105和供给模块106上连接有循环用于冷却发动机E的冷却水的冷却管路123。冷却管路123通过尿素箱105内，使冷却管路123中流动的冷却水和尿素箱105内的尿素水之间进行热交换。同样，冷却管路123通过供给模块106内，使冷却管路123中流动的冷却水和供给模块106内的尿素水之间进行热交换。 [0035] 在冷却管路123上设置有切换是否向尿素箱105和供给模块106供给冷却水的箱加热阀(冷却液阀)124。另外，构成为，在定量阀104上也连接有冷却管路123，但是与箱加热阀124的开闭无关地向定量阀104供给冷却水。另外，在图1(a)中虽然将图简化而未表示，但是冷却管路123沿着尿素水通过的送液管路116、压送管路117以及回收管路118而配设。 [0036] 图2表示DCU126的输入输出构成图。 [0037] 如图2所示，在DCU126上连接有来自以下部件的输入信号线：上游侧NOx传感器110、下游侧NOx传感器111、SCR传感器119(液位传感器120、温度传感器121、品质传感器 122)、排气温度传感器109、供给模块106的SM温度传感器113和尿素水压力传感器114、以及控制发动机E的ECM(Engine Control Module：发动机控制模块)125。从ECM125输入外界气温、发动机参数(发动机转速等)的信号。 [0038] 此外，从ECM125向DCU126输入表示正进行DPF再生的信号、表示PTO正动作的信号、及表示排气制动正动作的信号。另外，所谓DPF再生是指，在DPF108所捕集的PM的量变多时(更具体地，在DPF108的上游侧和下游侧的差压超过了规定值时)，通过燃料喷射控制等而使废气温度上升，从而将DPF108所捕集的PM燃烧除去的控制。此外，所谓PTO是指，例如混凝土车中的搅拌机、冷藏车中的冷藏库等。 [0039] 此外，在DCU126上连接有向以下部件的输出信号线：箱加热阀124、供给模块106的SM泵112和回流阀115、定量阀104、上游侧NOx传感器110的加热器、以及下游侧NOx传感器111的加热器。另外，关于DCU126和各部件之间的信号的输入输出，也可以是经由个别的信号线的输入输出以及经由CAN(Controller Area Network：控制器局域网)的输入输出中的某一种。 [0040] 在DCU126上搭载有根据由上游侧NOx传感器110检测到的NOx浓度的检测值来控制尿素水喷射量的尿素水喷射控制部127。尿素水喷射控制部127基于来自ECM125的发动机参数的信号和来自排气温度传感器109的废气温度，来推断废气中的NOx量，并且基于推断的废气中的NOx量来决定从定量阀104喷射的尿素水量，并且，在由定量阀104按照决定的尿素水量进行了喷射时，根据上游侧NOx传感器110的检测值来控制定量阀104，而调整从定量阀104喷射的尿素水量。 [0041] 那么，本实施方式涉及的SCR系统100具备诊断上游侧NOx传感器110的妥当性的NOx传感器诊断装置1。SCR系统100具备两个NOx传感器110、111，但NOx传感器诊断装置1用于诊断设置在SCR装置103的上游侧的上游侧NOx传感器110的妥当性。 [0042] 如图1(b)所示，NOx传感器诊断装置1具备：计算值运算部2，基于发动机E的工作状态(基于来自ECM125的发动机参数)求出废气中的NOx浓度的计算值；异常判断部3，在由计算值运算部2求出的NOx浓度的计算值与上游侧NOx传感器110检测到的NOx浓度的检测值的偏离大于判断用阈值时，判断为上游侧NOx传感器110异常；以及诊断禁止判断部4，在检测到DPF再生、PTO动作及排气制动动作的至少一个时，禁止上游侧NOx传感器 110的诊断。计算值运算部2、异常判断部3、及诊断禁止判断部4搭载在DCU126上。 [0043] 在本实施方式中，异常判断部3在NOx浓度的计算值与NOx浓度的检测值的比率(NOx浓度的检测值/NOx浓度的计算值)在判断用阈值范围外时，判断为上游侧NOx传感器110异常。异常判断部3在判断为上游侧NOx传感器110异常时，通过使未图示的警告灯(CEL(Check Engine Lamp：发动机检查灯)或MIL(Mulfunction Indicator Lamp：故障指示灯))点灯，来对驾驶员进行警告。异常判断部3使用的判断用阈值，通过实验等而适当地设定。 [0044] 诊断禁止判断部4，在从ECM125接收到表示正进行DPF再生的信号时、或接收到表示PTO正动作的信号时、或接收到表示排气制动正动作的信号时，禁止异常判断部3的诊断。 [0045] 接着，使用图3来说明NOx传感器诊断装置1的控制流程。 [0046] 如图3所示，首先，在步骤S1中，诊断禁止判断部4判断是否为DPF再生中(即是否从ECM125接收到表示正进行DPF再生的信号)。在步骤S1中判断为“是”的情况下，相当于DPF再生时，因此不进行上游侧NOx传感器110的诊断而结束控制。 [0047] 在步骤S1中判断为“否”的情况下，在步骤S2中，诊断禁止判断部4判断PTO是否为动作中(即是否从ECM125接收到表示PTO正动作的信号)。在步骤S2中判断为“是”的情况下，相当于PTO动作时，因此不进行上游侧NOx传感器110的诊断而结束控制。 [0048] 在步骤S2中判断为“否”的情况下，在步骤S3中，诊断禁止判断部4判断排气制动是否为动作中(即是否从ECM125接收到表示排气制动正动作的信号)。在步骤S3中判断为“是”的情况下，相当于排气制动动作时，因此不进行上游侧NOx传感器110的诊断而结束控制。 [0049] 在步骤S3中判断为“是”的情况下，在步骤S4中，计算值运算部2基于来自ECM125的发动机参数的信号，求出NOx浓度的计算值。 [0050] 在求出NOx浓度的计算值后，在步骤S5中，异常判断部3从上游侧NOx传感器110读入NOx浓度的检测值，根据所读入的NOx浓度的检测值与在步骤S4中求出的NOx浓度的计算值，求出NOx浓度的计算值与检测值的比率h。 [0051] 在步骤S6中，异常判断部3判断在步骤S5中求出的NOx浓度的计算值与检测值的比率h是否在判断用阈值范围内(是否比上限阈值Th小并且比下限阈值Tn大)。在步骤S6中判断为“是”的情况下，认为上游侧NOx传感器110正常，因此就那样地结束控制。 [0052] 在步骤S6中判断为“否”的情况下，认为上游侧NOx传感器110发生了异常，因此异常判断部3使CEL或MIL等警告灯点灯(步骤S7)，结束控制。 [0053] 如以上说明的那样，在本实施方式涉及的NOx传感器诊断装置1中，在DPF再生时、PTO动作时、或排气制动动作时，禁止上游侧NOx传感器110的诊断。 [0054] 在DPF再生时、PTO动作时、排气制动动作时，废气流量、废气中的NOx浓度急剧变动，因此有时上游侧NOx传感器110不正常动作，而在本实施方式中，能够使得在这种情况下不进行上游侧NOx传感器110的诊断，消除了尽管上游侧NOx传感器110没有异常、却误诊断为上游侧NOx传感器110异常的担心。 [0055] 本发明并不限定于上述实施方式，当然也能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。 [0056] 例如，在上述实施方式中，作为表示NOx浓度的计算值与检测值的偏离的值，使用了NOx浓度的计算值与检测值的比率(NOx浓度的检测值/NOx浓度的计算值)，但并不限定于此，也可以使用NOx浓度的计算值与检测值的差(绝对值)。 [0057] 此外，在上述实施方式中，对进行上游侧NOx传感器110的诊断的情况进行了说明，但并不限定于此，本发明也能够应用于下游侧NOx传感器111。即，也可以在DPF再生时、PTO动作时、或排气制动动作时，禁止下游侧NOx传感器111的诊断。 [0058] 标记说明 [0059] 1 NOx传感器诊断装置 [0060] 2 计算值运算部 [0061] 3 异常判断部 [0062] 4 诊断禁止判断部 [0063] 100 SCR系统 [0064] 102 排气管 [0065] 103 SCR装置 [0066] 104 定量阀 [0067] 105 尿素箱 [0068] 106 供给模块 [0069] 110 上游侧NOx传感器(NOx传感器) [0070] 111 下游侧NOx传感器 [0071] 125 ECM [0072] 126 DCU [0073] 127 尿素水喷射控制部 [0074] E 发动机

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