[0001] 本发明涉及使用尿素水对引擎的排气中的NOx进行选择还原的尿素SCR系统，特别是关于能够准确地诊断由喷射阀(dozing valve)喷射出的尿素水的尿素水量的尿素SCR用尿素水消耗量诊断装置。

[0002] 作为内燃机引擎的用于净化排气气体中的NOx的排气气体净化系统，开发了使用选择还原催化剂的选择催化剂还原(Selective Catalytic Reduction)系统(SCR系统)。

[0003] 该SCR系统将积存在尿素水箱中的尿素水向SCR装置的排气气体上游供给，用排气气体的热对尿素水进行加水分解而生成氨水，通过该氨水用SCR装置内的催化剂将NOx还原而净化。尿素水从设置在SCR装置的上游侧的喷射阀被喷射，从而供给到SCR的排气气体上游。

[0004] 向喷射阀的尿素水的供给通过具备供给模块泵(SM泵)和尿素水压力传感器等的供给模块实现。供给模块经由吸入线路与尿素水箱连接，将从尿素水箱经由吸入线路吸起后的尿素水经由连接供给模块和喷射阀的压送线路向喷射阀供给。喷射阀通过DCU(喷射控制单元)控制，根据在SCR装置的下游设置的NOx传感器的检测值来开闭控制喷射阀并调整尿素喷射量。

[0005] 通过设置在尿素水箱内的尿素水传感器检测尿素水箱内的尿素水的水平，通过用尿素水传感器检测出的尿素水的水平来检测尿素水的残存量，作为尿素水的补充的基准。

[0006] 现有技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：日本特开2011－247137号公报

[0009] 专利文献2：日本特开2012－2061号公报

[0010] 发明要解决的课题

[0011] 但是，在将尿素水向NOx催化剂内喷射的喷射阀内以及到达喷射阀内的压送线路内由于异物而发生了堵塞的情况下，没有对其进行检测的手段。此外有喷射阀由于异物等的固着、在开状态下固着的情况下也同样没有检测的手段的问题。

[0012] 关于该尿素水的消耗量，只要检测尿素水箱内的尿素水传感器的水平变化，其消耗量就能够大致推测。

[0013] 因此，监视尿素水的DCU的指示喷射量和根据该指示而实际地喷出的量即基于尿素水传感器的检测值的消耗量之差，通过该差能够检测喷射阀的喷射的异常的有无，但是有尿素水传感器的检测精度是阶梯式地检测尿素水平的精度、检测精度差的问题。

[0014] 本发明者等发明了如下诊断装置，该诊断装置将消耗量出现了尿素水传感器的误差范围以上的水平变化时的值作为判断量，通过另一方DCU累计指示喷射量，在该累计指示喷射量超过了判断量时，比较累计指示喷射量和基于从尿素水传感器求出的水平变化的消耗量之差，在其差超过了阈值的情况下，判断为消耗量异常，从而即使尿素水传感器的检测精度差也能够判断以上的有无。

[0015] 在该累计消耗量达到判断量的期间中进行了尿素水向尿素水箱的补充的情况下，需要将该补充量从算出消耗量中减去。测量补充量时，考虑因车辆的倾斜造成的液面上升和传感器自身具有的设计误差量等，将存在比该两者的误差范围以上的值K1多的变化时识别为补充，需要在由尿素水传感器检测到的消耗量上加上补充量。

[0016] 但是，在进行了比值K1少的量的补充的情况下，该量成为检测误差，不能被视为补充量，若反复该过程，则出现实际地消耗的消耗量的误差量变大、成为误判断的问题。

[0017] 进而，在成为喷射阀在开状态下固着、尿素水不停喷射的情况下，不能通过尿素水传感器的水平变化而对其检测。

[0018] 因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种即使不能检测补充到尿素水箱中的尿素水量变化、不能检测其实消耗量，也能够检测压送线路或喷射阀被异物堵塞等发生了固着的情况、或在喷射阀中尿素水变成不停喷射的状态的尿素SCR用尿素水消耗量诊断装置。

[0019] 用于解决课题的手段

[0020] 为了达成上述目的，本发明是一种尿素SCR用尿素水消耗量诊断装置，其特征在于，用于通过供给泵吸入尿素水箱内的尿素水、将该尿素水经由压送线路从设置在SCR装置的上游侧的喷射阀喷射，上述尿素SCR用尿素水消耗量诊断装置具备：NOx传感器，设置在上述SCR装置的下游侧；NOx净化率判断机构，被输入NOx传感器的检测值，根据该检测值来判断NOx净化率是否处于规定值内；以及异常诊断机构，判断从上述喷射阀喷射的尿素水喷射量和尿素水箱内的尿素水消耗量之差，并且根据基于由NOx净化率判断机构判断出的NOx净化率的尿素水压异常的有无，来判断压送线路或喷射阀内有无尿素水的堵塞。

[0021] 优选的是，具备尿素水喷射量指示机构，并且尿素水喷射量指示机构根据上述NOx传感器的检测值来决定尿素喷射量，净化率判断机构根据设置在SCR装置前后的NOx传感器的检测值来决定净化率。

[0022] 优选的是，在根据上述NOx净化率判断机构而NOx净化率不足规定值且尿素水喷射量和尿素水消耗量之差为阈值以上时，上述异常诊断机构诊断为异常。

[0023] 优选的是，在根据上述NOx净化率判断机构而NOx净化率为规定值以上且尿素水喷射量和尿素水消耗量之差为阈值以上时，设为尿素水被少量补充到尿素水箱，上述异常诊断机构不进行异常诊断。

[0024] 优选的是，在尿素水喷射量和尿素水消耗量之差为阈值以上且尿素消耗量相对于尿素水喷射量多时，与上述NOx净化率判断机构的判断无关地上述异常诊断机构判断为异常。

[0025] 发明效果

[0026] 本发明监视基于NOx传感器的NOx净化率，判断NOx净化率是否是正常范围，此外通过检测尿素水的指示喷射量和实消耗量之差，能够进行喷射阀或压送线路的堵塞以及由喷射阀打开固着引起的不停喷射的不良的检测。此外在由DCU不能判断补充量有无的少量的补充被反复进行、基于DCU的尿素喷射量和基于水平传感器的尿素消耗量之差超过了阈值的情况下，只要净化率是正常的，能够不判断为尿素消耗量异常、只在实际尿素水喷射路线的堵塞等的异常时进行异常判断。附图说明

[0027] 图1是本发明的SCR系统的概略图。

[0028] 图2是表示本发明的尿素SCR用尿素水消耗量诊断装置的消耗量诊断的流程图的图。

[0029] 以下，基于附图详细说明本发明的优选的一实施方式。

[0030] 图1表示SCR系统的概略，内燃机引擎(未图示)的排气管10上连接着SCR装置11，在该SCR装置11的上游侧设有喷射尿素水的喷射阀12，在SCR装置11的下游侧设有NOx传感器13。此外，在SCR装置11的上游侧还设有用于检测NOx净化前的NOx值的NOx传感器13－1。

[0031] NOx传感器13的检测值被输入到DCU(喷射控制单元)14，基于该检测值以使NOx净化率为规定的范围内的方式通过DCU14来开闭控制喷射阀12。

[0032] 从喷射阀12喷射的尿素水U被积存在尿素水箱15中，从吸管线路16被吸引到供给模块17的供给泵18，从供给泵18经由过滤器19除去异物，在压送线路20中被压送到喷射阀12。此外剩余的尿素水U从过滤器19的吐出侧的压送线路20返回，在线路21中返回到尿素水箱15内。

[0033] 尿素水箱15内设有尿素水传感器22，尿素水传感器22计测尿素水箱15内的尿素水的水平并向DCU14发送。此外压送线路20设有对尿素水的供给压力进行检测的尿素水压力传感器23，其检测压力被发送到DCU14。

[0034] DCU14算出向SCR装置11喷射尿素水的量、定时，使供给泵18驱动，将尿素水提高到规定压力为止，对喷射阀12的开闭进行控制，以适当的定时喷射适当的量。

[0035] NOx传感器13监视通过从喷射阀12适当地喷射尿素水而使SCR装置11的下游排气中的NOx值成为稳定这一情况，从而向DCU14发送计测值。

[0036] DCU14上连接着主要进行燃料喷射控制的ECM(引擎控制器模块)26。ECM26被输入车速和其他的行驶信息，这些车速和其他的行驶信息从ECM26被发送到DCU14。

[0037] 此外，DCU14上连接着电池24并被输入点火键25的开启(ON)、断开(OFF)信号。

[0038] 在该SCR系统中，DCU14基于ECM26的信息，以使NOx传感器13的检测值变成稳定的方式决定从喷射阀12喷射的尿素水的喷射指示量，并基于其决定值对喷射阀12进行开闭控制。

[0039] 首先，在尿素水消耗的异常诊断中，DCU14中具备喷射量指示机构30、指示喷射量累计机构31、消耗量算出机构32、异常诊断机构33，上述喷射量指示机构30基于ECM26的信息和NOx传感器13的检测值指示从喷射阀12喷射的尿素水量，上述指示喷射量累计机构31对由喷射量指示机构30指示出的指示喷射量进行累计，上述消耗量算出机构32根据从尿素水传感器22输入的检测值来算出累计消耗量D，上述异常诊断机构33将来自指示喷射量累计机构31的累计指示喷射量P和来自消耗量算出机构32的累计消耗量D进行比较，判断由喷射阀12控制的尿素水喷射是正常还是异常。

[0040] 在开始异常诊断时，将指示喷射量累计机构31的累计指示喷射量P复位为零，同时，消耗量算出机构32将由尿素水传感器22检测到的水平作为水平(S0)而存储。之后，在车辆行驶并从喷射阀12喷射出尿素水时，指示喷射量累计机构31将由喷射量指示机构30指示的指示喷射量依次累计，将累计指示喷射量P存储。

[0041] 对于检测基于异常诊断机构33的尿素水喷射是正常还是异常来说，只要不是消耗了某种程度尿素水(例如消耗量为几升(L)到十几升(L))时，检测精度就不变高，从而车辆行驶执行了几次时，即点火键25反复开启/断开，基于指示喷射量累计机构31的累计指示喷射量P超过了判断量L(例如15L)时，比较基于消耗量算出机构32的累计消耗量D和累计指示喷射量P，判断是否|D－P|＞K1。

[0042] 在该判断中，只要尿素水适当地喷射，则累计消耗量D和累计指示喷射量P相同，只要是在由尿素水传感器22的水平测定的误差范围决定的值K1以下，就诊断为正常，只要为K1以上就判断为异常。此时，通过用两者之差的绝对值进行比较，在由于异物等没有喷射时，由于D＜＜P，D－P成为负值，若喷射阀12不停喷射，则由于D＞＞P，D－P成为正值，根据该正值和负值能够判断基于固着的堵塞和喷射阀12不停喷射。

[0043] 此外，尿素水箱15中，由于有尿素水的补充，在键开关的开启/断开的定时，由尿素水传感器22检测水平传感器的水平，根据其变化由消耗量算出机构32判断补充量。即消耗量算出机构32累计从控制开始到诊断时为止的其补充量，在实际的水平变化上加上其累计补充量来求出尿素水的累计消耗量D。

[0044] 但是，在补充量多的情况下，虽然能够累计其补充量，但在尿素水一点一点少量地被补充的情况下，通过基于尿素水传感器22的水平变化不能检测，若重复此过程，有指示喷射量和累计消耗量的背离变大的问题。

[0045] 为了回避上述的问题，将基于NOx传感器22的Nox净化率通过NOx净化率判断机构34进行监视，在NOx净化率在正常范围内为规定值Q以上、消耗量相对于指示喷射量较少时，判断为被反复少量补充、DCU指示喷射量和基于尿素水传感器的尿素水消耗量发生了背离。
因此，仅在NOx值不足规定值Q且消耗量相对于指示喷射量超过了阈值的情况下，判断为消耗量异常。

[0046] 此外，关于消耗量相对于指示喷射量较大的背离率正值侧的消耗量异常，不根据NOx净化率、仅根据尿素水指示量和消耗量的背离来判断。

[0047] 说明该NOx净化率判断机构34的净化率的判断。

[0048] 喷射量指示机构30以使NOx传感器13的检测值成为稳定的范围的方式决定尿素水的指示喷射量。但是，NOx传感器13即使能够检测SCR装置11的下游侧的NOx浓度，也不能检测向SCR装置11内流入的排气中的NOx浓度。

[0049] NOx净化率判断机构34是根据由上游侧的NOx传感器13－1和NOx传感器13检测出的NOx浓度比来求出净化率的机构，是判断该净化率是否为规定值Q以上的机构。

[0050] 入口侧的NOx浓度根据引擎的运转状态而变动，但只要从排气管10释放的NOx值为法律限制以下即可，因此使净化率的规定值Q符合引擎的特性而预先设定为例如90％以上。

[0051] 接着通过图2的流程图来说明本发明的诊断。

[0052] 步骤S1中开始诊断，在键开关被设为开启时(步骤S2)，通过尿素水传感器读入初期的水平传感器位置(S0)并存储(步骤S3)。接着步骤S4中，判断是否为车速＝0km，在车辆为停止状态时(是)，反复读入水平传感器位置(S0’)，在其停止中只要有尿素水的补充就将该水平S0’作为最大值进行存储更新(步骤S5)。在该步骤S4中车辆进行了行驶时(否)，通过步骤S6的判断来判断最初存储的水平S0和停止中存储的水平S0’之差(S0’－S0)是否是尿素水传感器的检测精度以上或是否与误差范围以上的值(K1)相比较大(S0’－S0＞K1)。在该步骤S4的判断中，若水平上升到误差范围以上(是)，则设为S0’－S0＝Rp0，将该补充量与累计补充量RΣ进行加法运算(步骤S7)，转移到指示喷射量累计开始的步骤S8，并且，只要水平S0’相对于最初的水平S0在误差范围内(否)，就向步骤S8转移。在该指示喷射量累计开始的步骤S8中，在步骤S9的键开关断开之前累计指示喷射量并且尿素水作为水平S0而存储。在步骤S9中键开关被断开时，读入从控制开始起第一次行驶后的水平传感器位置S1，将此时的尿素水的累计消耗量D(＝S1－S0)存储(步骤S10)。

[0053] 接着，在步骤S11中，在键开关被开启时，通过步骤S12的判断来判断由之前的行驶引起的累计指示喷射量P是否达到了判断量L(P≧L)。该判断量L在几升～十几升的范围中设定为例如15L。

[0054] 在该步骤S12的判断中，在尿素水的累计指示喷射量P没有达到判断量L时(否)，向步骤S13转移，读入水平传感器位置(S1+n)而存储。接着通过步骤S14的判断，将所存储的水平(S1+1)和在步骤S11中键开关被设为开启前的水平S1进行比较，判断是否为S1+n－S1＞K1来判断尿素水的补充的有无，若没有补充(否)，则向步骤S17转移，若有补充(是)，则在步骤S20中计算S1+n－S1＝R1，将R1作为补充量进行存储后，在步骤S15中将补充量R1与累计补充量RΣ进行加法运算，向步骤S16转移，在该步骤S16中，继续指示喷射量累计。在之后的步骤S18中若键开关被设为断开，则在步骤S19中读入水平传感器位置(S2+n)，基于该水平(S2+n)计算累计消耗量D(＝S2+n－S1)而存储，并且返回步骤S11的上游侧。

[0055] 接着，在步骤S11中键开关被设为开启时，在步骤S12中再次判断尿素水的累计指示喷射量P是否达到了判断量L。在累计指示喷射量P没有达到判断量L时，从上述的步骤S13～S19返回步骤S11而继续指示累计量P的累计。

[0056] 在该步骤S12的判断中累计指示喷射量P达到了判断量L时(是)，在步骤S20中判断是否为累计补充量RΣ＝0，在没有补充时(时)，在步骤S22中判断|D－P|＞K1，在有补充时(否)，在步骤S21中进行补充时的D的订正(D＝S2+1－S1+RΣ)后返回步骤S22的判断。

[0057] 在该步骤S22的判断中，只要来自喷射阀的尿素水的喷射是正常的，累计消耗量D和累计指示喷射量P就大致相同，是0，由于是检测误差值K1以内(否)，因此在步骤S23中判断为消耗量正常，结束控制(步骤S27)。

[0058] 在步骤S22的绝对值(|D－P|)和K1的比较判断中，只要绝对值比K1大(是)，就在步骤S24中比较判断是否为累计指示喷射量P＞消耗量D。

[0059] 在该步骤S24中，当喷射阀因打开固着而不停喷射时，累计消耗量D相对于累计指示喷射量P足够大(是)，因此在步骤S26中判断为消耗量异常。

[0060] 此外在累计消耗量D相对于累计指示喷射量P较小时，在步骤S25中判断NOx净化率的范围是否为规定值Q以上，在是不足规定值Q的净化率时(否)，由于喷射阀等固着，在步骤S26中判断为消耗量异常。

[0061] 此外，在步骤S25的判断中，为规定值Q以上(是)时是补充量没有被加上累计消耗量D时，由于没有异常而结束控制(步骤S27)。

[0062] 符号的说明

[0063] 10  排气管

[0064] 11  SCR装置

[0065] 12  喷射阀

[0066] 13  NOx传感器

[0067] 15  尿素水箱

[0068] 22  尿素水传感器

[0069] 23  尿素水压力传感器

[0070] 30  喷射量指示机构

[0071] 31  指示喷射量累计机构

[0072] 32  消耗量算出机构

[0073] 33  异常诊断机构

[0074] 34  NOx净化率判断机构