專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的催化劑劣化診斷系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的催化劑劣化診斷系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
一般而言，用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)設(shè)有多種排氣凈化裝置，如氧化催化劑、 NOx存儲(chǔ)-還原催化劑、顆粒過濾器等。從發(fā)動(dòng)機(jī)本體中排出的排氣中包含的諸如碳?xì)浠?物(HC)、一氧化碳(CO)、NOx、顆粒物等成分被這些排氣凈化裝置去除。在這些排氣凈化裝 置中，氧化催化劑用于去除流入排氣凈化裝置中的排氣中的未燃燒的HC和CO。由于氧化催化劑的特性，當(dāng)對(duì)排氣中包含的成分進(jìn)行氧化的氧化催化劑——其為 諸如鉬(Pt)之類的催化劑貴金屬——暴露于高溫下或者長(zhǎng)時(shí)間使用后，該氧化催化劑會(huì)劣 化并且其氧化能力降低。當(dāng)氧化能力降低時(shí)，氧化催化劑上的未燃燒HC和CO會(huì)氧化不足。因此，建議檢測(cè)氧化催化劑的劣化程度。例如，存在這樣的催化劑劣化診斷系統(tǒng)， 在該系統(tǒng)中，通過溫度傳感器來檢測(cè)氧化催化劑的溫度，并且該系統(tǒng)包括計(jì)算過熱溫度的 過熱溫度計(jì)算裝置，其中過熱溫度為氧化催化劑的超過預(yù)先設(shè)定的催化劑劣化判定溫度的 溫度；對(duì)超過時(shí)間進(jìn)行累計(jì)的超過時(shí)間計(jì)算和累計(jì)裝置，其中超過時(shí)間為根據(jù)檢測(cè)到的過 熱溫度的增加進(jìn)行加權(quán)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間；以及催化劑劣化診斷裝置，其基于累計(jì)超過時(shí)間判斷 氧化催化劑的劣化程度(例如見日本專利申請(qǐng)公開No. 2005-307745 (JP-A-2005-307745))
ο氧化催化劑的溫度等于或高于催化劑劣化判定溫度的時(shí)間越長(zhǎng)、高于催化劑劣化 判定溫度的過熱溫度越高，則氧化催化劑劣化得越嚴(yán)重。因此，催化劑劣化診斷裝置基于該 時(shí)間和/或過熱溫度判斷氧化催化劑的劣化程度。另外，氧化催化劑劣化的原因不僅在于由氧化催化劑的過熱造成的熱劣化，還在 于其它多種因素，如硫中毒。然而，在如JP-A-2005-307745中描述的催化劑劣化診斷系統(tǒng) 中，僅基于由氧化催化劑過熱造成的熱劣化來判斷氧化催化劑的劣化，因此，當(dāng)氧化催化劑 的劣化由除氧化催化劑過熱以外的因素導(dǎo)致時(shí)，難以準(zhǔn)確地判斷氧化催化劑的劣化程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種催化劑劣化診斷系統(tǒng)和催化劑劣化診斷方法，不管氧化催化劑 的劣化原因如何，該催化劑劣化診斷系統(tǒng)和催化劑劣化診斷方法都能夠準(zhǔn)確確定氧化催化 劑的劣化程度。本發(fā)明的第一方面涉及一種用于排氣凈化設(shè)備的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，所述排氣 凈化設(shè)備包括對(duì)流入排氣的成分進(jìn)行氧化的氧化催化劑和將還原劑供給到流入所述氧化 催化劑的排氣中的還原劑供給裝置，所述催化劑劣化診斷系統(tǒng)的特征在于包括流出排氣 溫度檢測(cè)裝置，所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算流出排氣溫度，所述流出排氣溫度 是從所述氧化催化劑流出的排氣的溫度或所述氧化催化劑的出口溫度；和催化劑劣化診斷 裝置，所述催化劑劣化診斷裝置基于從所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置輸出的流出排氣溫度的檢測(cè)值或估算值執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷，其中，所述催化劑劣化診斷裝置基于高 溫流入條件排氣溫度和低溫流入條件排氣溫度執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷，所述高溫 流入條件排氣溫度為在從所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū) 中時(shí)由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度，所述流入排氣溫度為流入所述氧 化催化劑的排氣的溫度或所述氧化催化劑的入口溫度，所述低溫流入條件排氣溫度為在從 所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)所述流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由所述流出排氣 溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度，處于所述低溫區(qū)中的流入排氣溫度低于處于所述高溫 區(qū)中的流入排氣溫度。 在上述第一方面中，催化劑劣化診斷裝置可基于所述高溫流入條件排氣溫度和所 述低溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。在上述第一方面中，當(dāng)所述高溫流入條件排氣溫度與所述低溫流入條件排氣溫度 之間的差值等于或大于預(yù)定值時(shí)，或者當(dāng)所述高溫流入條件排氣溫度與所述低溫流入條件 排氣溫度的比值等于或高于預(yù)定值時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置可判定所述氧化催化劑已 經(jīng)劣化。在上述第一方面中，所述催化劑劣化診斷裝置可基于流出排氣溫度的目標(biāo)溫度與 所述高溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值以及所述目標(biāo)溫度與所述低溫流入條件排 氣溫度之間的差值或比值執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。在上述第一方面中，當(dāng)所述目標(biāo)溫度與所述高溫流入條件排氣溫度之間的差值或 比值比所述目標(biāo)溫度與所述低溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值大預(yù)定值或更多時(shí)， 或者當(dāng)所述目標(biāo)溫度與所述低溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值相對(duì)于所述目標(biāo)溫 度與所述高溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值的比值等于或高于預(yù)定值時(shí)，所述催化 劑劣化診斷裝置可判定所述氧化催化劑已經(jīng)劣化。在上述第一方面中，可基于所述流入排氣溫度控制來自所述還原劑供給裝置的還 原劑供給量。在上述第一方面中，可基于所述流入排氣溫度以及所述目標(biāo)溫度與所述流出排氣 溫度之間的差值控制來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給量。在上述第一方面中，來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給量可被控制成使所述 流出排氣溫度成為所述目標(biāo)溫度。在上述第一方面中，可采用以下構(gòu)造當(dāng)通過所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或 估算所述高溫流入條件排氣溫度和所述低溫流入條件排氣溫度時(shí)，所述目標(biāo)溫度保持恒定。在上述第一方面中，可采用以下構(gòu)造所述催化劑劣化診斷系統(tǒng)還包括控制所述 流入排氣溫度的流入排氣溫度控制裝置，其中，所述流入排氣溫度控制裝置執(zhí)行高溫保持 處理和低溫保持處理，所述高溫保持處理用于將所述流入排氣溫度保持在所述高溫區(qū)中， 所述低溫保持處理用于將所述流入排氣溫度保持在所述低溫區(qū)中，并且當(dāng)所述催化劑劣化 診斷裝置執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷時(shí)，連續(xù)地執(zhí)行所述高溫保持處理和所述低溫保 持處理。在上述第一方面中，可采用以下構(gòu)造當(dāng)所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行所述氧化 催化劑的劣化診斷時(shí)，在所述高溫保持處理之后執(zhí)行所述低溫保持處理。
在上述 第一方面中，可采用以下構(gòu)造所述流入排氣溫度控制裝置使配備有所述 排氣凈化設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以作為所述低溫保持處理，并且當(dāng)所述流入排氣溫度 未能通過所述正常運(yùn)轉(zhuǎn)而保持在所述低溫區(qū)中時(shí)，所述流入排氣溫度控制裝置執(zhí)行控制以 降低從發(fā)動(dòng)機(jī)本體排出的排氣的溫度。在上述第一方面中，可采用以下構(gòu)造當(dāng)所述流入排氣溫度被改變或來自所述還 原劑供給裝置的還原劑供給量被改變時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置采用自所述流入排氣溫 度或所述還原劑供給量被改變時(shí)起所吸入的空氣總量變得等于或大于基準(zhǔn)值之后由所述 流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。在上述第一方面中，可采用以下構(gòu)造當(dāng)所述流入排氣溫度被改變或來自所述還 原劑供給裝置的還原劑供給量被改變時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置采用自所述流入排氣溫 度或所述還原劑供給量被改變時(shí)起的配備有所述排氣凈化設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 變得等于或大于基準(zhǔn)時(shí)間段之后由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度執(zhí)行 所述氧化催化劑的劣化診斷。在上述第一方面中，可采用以下構(gòu)造當(dāng)所述流入排氣溫度被改變或來自所述還 原劑供給裝置的還原劑供給量被改變時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置采用自所述流入排氣溫 度或所述還原劑供給量被改變時(shí)起所供給的燃料和還原劑的總量變得等于或大于基準(zhǔn)量 之后由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。在上述第一方面中，相對(duì)于排氣流在所述氧化催化劑的下游設(shè)置有顆粒過濾器， 并且由所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行的所述氧化催化劑的劣化診斷可在所述顆粒過濾器 的再生處理期間執(zhí)行。在上述第一方面中，所述氧化催化劑可由顆粒過濾器承載，并且由所述催化劑劣 化診斷裝置執(zhí)行的所述氧化催化劑的劣化診斷可在所述顆粒過濾器的再生處理期間執(zhí)行。在上述第一方面中，所述氧化催化劑以及能夠存儲(chǔ)NOx的NOx存儲(chǔ)-還原物質(zhì)可 由載體承載，并且由所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行的所述氧化催化劑的劣化診斷可在所述 NOx存儲(chǔ)-還原物質(zhì)中存儲(chǔ)的SOx的釋放處理期間執(zhí)行。本發(fā)明的第二方面涉及一種用于排氣凈化設(shè)備的催化劑劣化診斷方法，所述排氣 凈化設(shè)備包括對(duì)流入排氣的成分進(jìn)行氧化的氧化催化劑和將還原劑供給到流入所述氧化 催化劑的排氣中的還原劑供給裝置，所述催化劑劣化診斷方法的特征在于包括檢測(cè)或估 算在從所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫 度，所述流入排氣溫度為流入所述氧化催化劑的排氣的溫度或所述氧化催化劑的入口溫 度，所述流出排氣溫度為從所述氧化催化劑流出的排氣的溫度或所述氧化催化劑的出口溫 度；檢測(cè)或估算在從所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)所述流入排氣溫度處于低溫區(qū)中 時(shí)的流出排氣溫度，處于所述低溫區(qū)中的流入排氣溫度低于處于所述高溫區(qū)中的流入排氣 溫度；以及基于當(dāng)所述流入排氣溫度處于所述高溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度和當(dāng)所述流入排 氣溫度處于所述低溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。根據(jù)本發(fā)明，不管氧化催化劑的劣化原因如何，都能夠準(zhǔn)確檢測(cè)氧化催化劑的劣 化。


通過參照附圖的示例性實(shí)施方式的以下描述，本發(fā)明的前述和其它目的、特征和 優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記用于指代相似的元件，并且其中圖1是裝備有本發(fā)明的催化劑劣化診斷系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的總圖；圖2是示出過濾器結(jié)構(gòu)的圖；圖3是示出當(dāng)預(yù)定量的還原劑被供給到氧化催化劑的上游側(cè)時(shí)，流入排氣溫度相 對(duì)于流出排氣溫度與流入排氣溫度之差的關(guān)系的圖；圖4示出了在氧化催化劑的劣化診斷過程中，流入排氣溫度、流出排氣溫度、還原 劑供給量以及排氣流量的時(shí)間圖；圖5是對(duì)應(yīng)于圖4的圖，用于介紹第二實(shí)施方式；圖6示出了用于氧化催化劑劣化診斷的控制程序的流程圖的一部分；以及圖7示出了用于氧化催化劑劣化診斷的控制程序的流程圖的一部分。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。注意在以下描述中，相同的組成元 件由相同的附圖標(biāo)記指示。圖1示出了裝備有本發(fā)明的催化劑劣化診斷系統(tǒng)的壓縮自點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的 總圖。參見圖1，附圖標(biāo)記1指示發(fā)動(dòng)機(jī)本體；2指示各氣缸的燃燒室；3指示用于將燃料噴 射到各個(gè)燃燒室中的電控燃料噴射閥；4指示進(jìn)氣歧管；以及5指示排氣歧管。進(jìn)氣歧管4 通過進(jìn)氣管6連接于排氣渦輪增壓器7的壓縮機(jī)7a的出口，而壓縮機(jī)7a的入口連接于空 氣濾清器8。由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的節(jié)氣門9設(shè)置在進(jìn)氣管6中。用于冷卻進(jìn)氣管6中流動(dòng)的 吸入空氣的冷卻設(shè)備10設(shè)置在進(jìn)氣管6周圍。在圖1所示的實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水被 引入冷卻設(shè)備10中并且吸入空氣被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水冷卻。排氣歧管5連接于排氣渦輪增壓器7的排氣渦輪7b的入口。排氣渦輪7b的出口 連接于上游側(cè)催化轉(zhuǎn)化器11的入口。氧化催化劑12設(shè)置在上游側(cè)催化轉(zhuǎn)化器11中。上 游側(cè)催化轉(zhuǎn)化器11的出口通過排氣管道13連接于下游側(cè)催化轉(zhuǎn)化器14。顆粒過濾器(以 下簡(jiǎn)稱為“過濾器”)設(shè)置在下游側(cè)催化轉(zhuǎn)化器14中。設(shè)有還原劑供給設(shè)備16，其將還原 劑供給到排氣歧管5的例如用于第一氣缸的歧管支管5a中。注意，還原劑供給設(shè)備16可 供給諸如燃料的任何物質(zhì)，只要其與空氣發(fā)生反應(yīng)以提高排氣溫度即可。排氣歧管5與進(jìn)氣歧管4經(jīng)由排氣再循環(huán)(以下稱為“EGR”)通道20彼此連接。 電控EGR控制閥21設(shè)置在EGR通道20中。用于冷卻在EGR通道20中流動(dòng)的EGR氣體的 冷卻設(shè)備22設(shè)置在EGR通道20周圍。在圖1所示的實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水被引入冷 卻設(shè)備22中并且EGR氣體由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水冷卻。燃料噴射閥3經(jīng)由燃料供給管道23連接 于共軌24。燃料從電控式可變排量的燃料泵25供給到共軌24中。供給到共軌24中的燃 料經(jīng)由燃料供給管道23供給到燃料噴射閥3。電控單元30包括數(shù)字計(jì)算機(jī)，其具有經(jīng)由雙向總線31彼此連接的只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 32、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 33、微處理器(CPU) 34、輸入端口 35和輸出端口 36。負(fù)載傳 感器41連接于加速器踏板40，該負(fù)載傳感器41產(chǎn)生與加速器踏板40的下壓量成比例的輸 出電壓。來自負(fù)載傳感器41的輸出電壓經(jīng)由相關(guān)的模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。曲柄角傳感器42連接于輸入端口 35，其中該曲柄角傳感器42在例如曲軸每旋 轉(zhuǎn)10度時(shí)產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖。用于檢測(cè)流入氧化催化劑12的排氣溫度的溫度傳感器43附接于氧化催化劑12 上游的排氣管道。用于檢測(cè)從氧化催化劑12流出并流入過濾器15的排氣溫度的溫度傳感 器44附接于氧化催化劑12與過濾器15之間的排氣管道13。用于檢測(cè)從過濾器15流出的 排氣溫度的溫度傳感器45附接于過濾器15下游的排氣管道。來自這些溫度傳感器43至 45的輸出信號(hào)經(jīng)由各相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器37被輸入到輸入端口 35。用于檢測(cè)經(jīng)過過濾器15 的壓差的壓差傳感器46附接于過濾器15。來自壓差傳感器46的輸出信號(hào)經(jīng)由相應(yīng)的A/D 轉(zhuǎn)換器37輸入到輸入端口 35。另一方面，輸出端口 36經(jīng)由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路38連接于燃料 噴射閥3、用于驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門9的步進(jìn)馬達(dá)、還原劑供給設(shè)備16、EGR控制閥21、和燃料泵25。

首先將描述圖1所示的氧化催化劑12。氧化催化劑12由諸如堇青石之類的多孔 材料上設(shè)置的例如氧化鋁制成的載體承載。氧化催化劑12氧化并去除流入排氣中包含的 碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)等。在該實(shí)施方式中，可將鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)等用 作氧化催化劑12。然而，也可以使用能夠引起氧化的其它物質(zhì)。接下來將描述圖1所示的過濾器15。圖2A和2B示出了過濾器15的結(jié)構(gòu)。圖2A 示出了過濾器15的前視圖。圖2B示出了過濾器15的側(cè)視截面圖。如圖2A和2B所示，過 濾器15具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其具有彼此平行延伸的多個(gè)排氣通道60、61。排氣通道包括下游 端由栓塞62封閉的排氣流入通道60和上游端由栓塞63封閉的排氣流出通道61。在圖2A 中，帶斜線的部分表示栓塞63。排氣流入通道60和排氣流出通道61以中間設(shè)有薄分隔壁64 的方式交替地布置。具體地，排氣流入通道60和排氣流出通道61布置成使每個(gè)排氣流入通 道60被四個(gè)排氣流出通道61圍繞并且每個(gè)排氣流出通道61被四個(gè)排氣流入通道60圍繞。過濾器15由諸如堇青石之類的多孔材料制成。因此，流入排氣流入通道60的排 氣經(jīng)由周圍的分隔壁64流出到相鄰的排氣流出通道61中，如圖2B中的箭頭所示。當(dāng)排氣 以這種方式流過分隔壁64時(shí)，排氣中包含的顆粒物被過濾器15收集。由過濾器15收集的顆粒物在過濾器15上積聚。當(dāng)過濾器15上的顆粒物積聚量 增加時(shí)，分隔壁64中的孔被堵塞并且由過濾器15造成的排氣的壓力損失增大。由于排氣 的流動(dòng)受阻，所以壓力損失的增大造成內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率降低和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒 狀態(tài)劣化。因此，為了防止內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率降低和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒狀態(tài)劣化，有 必要在過濾器15上的顆粒物積聚量超過積聚量限度時(shí)對(duì)過濾器15上積聚的顆粒物進(jìn)行氧 化以去除他們。這里的積聚量限度指的是這樣的量當(dāng)過濾器15上的顆粒物積聚量超過該 量時(shí)，由過濾器15造成的壓力損失增大，可能導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒狀態(tài)劣化等。因此，在該實(shí)施方式中，當(dāng)過濾器15上的顆粒物積聚量超過積聚量限度時(shí)，使過 濾器15的溫度升高到等于或高于顆粒物開始燃燒的溫度(例如650°C )(以下稱為“燃燒 開始溫度”)，從而進(jìn)行過濾器再生處理，在該過濾器再生處理中過濾器15上積聚的顆粒物 被氧化和去除。具體地，當(dāng)由壓差傳感器46檢測(cè)到的經(jīng)過過濾器15的壓差超過壓差限度時(shí)，進(jìn)行 過濾器再生處理。這里的壓差限度指的是當(dāng)過濾器15上的顆粒物積聚量達(dá)到積聚量限度 時(shí)出現(xiàn)的經(jīng)過過濾器15的壓差。當(dāng)進(jìn)行過濾器再生處理時(shí)，使過濾器15的溫度升高到等于或高于顆粒物燃燒開始溫度的溫度。通過以這種方式使過濾器15的溫度升高到等于或高于顆粒物燃燒開始溫 度的溫度，過濾器15上積聚的顆粒物被燒掉，從而能夠抑制過濾器15造成的壓力損失的增 加。過濾器再生處理 中的過濾器15的溫度升高主要通過由還原劑供給設(shè)備16將還原 劑供給到排氣中來執(zhí)行。由還原劑供給設(shè)備16供給的還原劑被設(shè)置在過濾器15上游的氧 化催化劑12氧化，并且該氧化過程中產(chǎn)生的氧化熱使過濾器15的溫度升高。還通過提高從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1排出的排氣的溫度來執(zhí)行過濾器15的溫度升高。提 高從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1排出的排氣溫度的方法示例為進(jìn)行后噴射，即在膨脹沖程期間將燃料 噴射到燃燒室2中以便在膨脹沖程期間在燃燒室2中燃燒燃料，從而提高從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1 排出的排氣的溫度；延遲燃料噴射正時(shí)；以及當(dāng)EGR控制閥21被打開且EGR氣體被供給到 進(jìn)氣歧管4中時(shí)減小EGR控制閥21的開度。由于氧化催化劑12的特性，當(dāng)氧化催化劑12暴露于高溫時(shí)、接觸排氣中包含的 SOx時(shí)等等，氧化催化劑12劣化并且其氧化性能降低。當(dāng)氧化性能降低時(shí)，變得難以通過氧 化催化劑在低溫下氧化和去除未燃燒HC和CO。因此，尤其是當(dāng)氧化催化劑的溫度低時(shí)，例 如當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，有廢氣排放變差的擔(dān)憂。因此，當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度變高時(shí)，例如有必要在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)改變內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制以預(yù)熱氧化催化劑12直到氧化催化劑12的溫度達(dá)到相對(duì)較高的溫度 為止，或者更換氧化催化劑12。為了以這種方式根據(jù)氧化催化劑12的劣化程度改變內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制或更換氧化催化劑12，有必要及早且準(zhǔn)確地檢測(cè)氧化催化劑12的劣化。圖3是示出當(dāng)預(yù)定量的還原劑被供給到氧化催化劑12的上游側(cè)時(shí)，流入氧化催化 劑12的排氣(以下簡(jiǎn)稱為“流入排氣”)的溫度相對(duì)于從氧化催化劑12流出的排氣(以下 簡(jiǎn)稱為“流出排氣”)和流入排氣的溫度差的關(guān)系的圖。圖3中的實(shí)心圈表示氧化催化劑12 是新的——即當(dāng)氧化催化劑12尚未劣化——時(shí)的關(guān)系，而圖3中的空心圈表示當(dāng)氧化催化 劑12已經(jīng)劣化時(shí)的關(guān)系。如圖3所示，流出排氣溫度高于流入排氣溫度，并且因此，它們之間存在溫度差。 這是因?yàn)檫€原劑在氧化催化劑12上被氧化，這引起放熱反應(yīng)，使排氣溫度升高。因此，流入 排氣溫度與流出排氣溫度之差相當(dāng)于因氧化催化劑12上的還原劑氧化而產(chǎn)生的熱量。如圖3所示，當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)H中時(shí)，即，在圖3所示的情況下當(dāng)溫度 大約介于230°C到260°C之間時(shí)，無論氧化催化劑12的劣化程度如何，流入排氣溫度與流出 排氣溫度之差都較大。這是因?yàn)榧词乖谘趸呋瘎?2已經(jīng)劣化時(shí)，當(dāng)流入排氣溫度處于高 溫區(qū)H中時(shí)，氧化催化劑12的氧化性能高且大量還原劑在氧化催化劑12上被氧化。另一方面，當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)L中時(shí)，S卩，在圖3所示的情況下當(dāng)溫度大 約介于195°C到225°C之間時(shí)，當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度低時(shí)(圖3中的實(shí)心圈)，流入 排氣溫度與流出排氣溫度之差較大。這是因?yàn)槿绻趸呋瘎?2未劣化，則即使流入排氣 溫度降低，氧化催化劑12的氧化性能也較高且大量還原劑在氧化催化劑12上被氧化。然 而，當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度高時(shí)(圖3中的空心圈)，流入排氣溫度與流出排氣溫度之 差較小。這是因?yàn)樵谘趸呋瘎?2已經(jīng)劣化時(shí)，當(dāng)流入排氣溫度降低時(shí)，氧化催化劑12的 氧化性能降低且只有少量還原劑在氧化催化劑12上被氧化。因此，能夠通過檢測(cè)當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)L中時(shí)的流出排氣溫度來檢測(cè)氧化催化劑12的劣化程度。具體地，如果當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)L中時(shí)檢測(cè)到的流出排 氣溫度顯著高于流入排氣溫度，則能夠認(rèn)為氧化催化劑12的劣化程度低，另一方面，如果 檢測(cè)到的流出排氣溫度沒有比流入排氣溫度高很多，則能夠認(rèn)為氧化催化劑12的劣化程度高。然而，實(shí)際上，溫度傳感器具有誤差等，因此，即使當(dāng)由設(shè)置在氧化催化劑12下游 的溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度顯著高于流入排氣溫度時(shí)，也不能斷定氧化催化 劑12的劣化程度一定低，并且即使當(dāng)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度并未高于流 入排氣溫度很多時(shí)，也不能斷定氧化催化劑12的劣化程度一定高。因此，在該實(shí)施方式中，當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)和當(dāng)流入排氣溫度處于 高溫區(qū)中時(shí)均檢測(cè)流出排氣溫度，并且基于檢測(cè)到的這些流出排氣溫度檢測(cè)氧化催化劑的 劣化。具體地，如圖3中的實(shí)心圈所示，當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度低時(shí)，當(dāng)流入排氣溫 度處于低溫區(qū)中時(shí)和當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)二者之間的流出排氣溫度之差相對(duì) 較小。當(dāng)檢測(cè)流出排氣溫度的溫度傳感器44有誤差時(shí)，這一趨勢(shì)也同樣如此。因此，即使 當(dāng)溫度傳感器44有誤差時(shí)，也可以在當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢 測(cè)到的流出排氣溫度與當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排 氣溫度之差相對(duì)較小時(shí)，認(rèn)為氧化催化劑12的劣化程度低。另一方面，如圖3的空心圈所示，當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度高時(shí)，當(dāng)流入排氣溫 度處于低溫區(qū)中時(shí)和當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)二者之間的流出排氣溫度顯著不同。 當(dāng)檢測(cè)流出排氣溫度的溫度傳感器44有誤差時(shí)，這一趨勢(shì)也同樣如此。因此，即使當(dāng)溫度 傳感器44有誤差時(shí)，也可以在當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的 流出排氣溫度與當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度 之間存在顯著的差時(shí)，認(rèn)為氧化催化劑12的劣化程度高。圖4示出了在氧化催化劑12的劣化診斷過程中，流入排氣溫度、流出排氣溫度、還 原劑供給量、以及排氣流量的時(shí)間圖。在圖4所示的示例中，基于流入排氣溫度以及目標(biāo)溫 度與流出排氣溫度之差來控制還原劑供給量，從而使流出排氣溫度成為目標(biāo)溫度。因此，當(dāng) 流入排氣溫度升高時(shí)，減少還原劑供給量，另一方面，當(dāng)流入排氣溫度降低時(shí)，增加還原劑 供給量。如圖4中的虛線所示，在進(jìn)行氧化催化劑12劣化診斷的整個(gè)期間，流出排氣的目 標(biāo)溫度保持恒定。在圖4所示的示例中，在、時(shí)刻，開始高溫保持處理，在該處理中，使流入排氣溫 度升高到高溫區(qū)中的溫度并保持為高溫區(qū)中的溫度，并且同時(shí)，在、時(shí)刻開始供給還原劑。 通過增加后噴射的噴射量、啟動(dòng)后噴射、延遲燃料噴射正時(shí)、減少添加到吸入氣體中的EGR 氣體的量等方式可提高流入排氣溫度。通過提高流入排氣溫度和供給還原劑可提高流出排 氣溫度。由于還原劑供給量是基于目標(biāo)溫度與流入排氣溫度之差而控制的，所以由還原劑 供給設(shè)備16供給的還原劑的量隨流入排氣溫度升高而降低。當(dāng)從開始高溫保持處理起經(jīng)過一定時(shí)間時(shí)，流入排氣溫度達(dá)到高溫區(qū)中的溫度 (在圖4中的、時(shí)刻)，然后流入排氣溫度保持大致恒定。還原劑的量也保持大致恒定。即 使當(dāng)流入排氣溫度達(dá)到高溫區(qū)中的溫度并且溫度開始保持恒定之后，流出排氣溫度還是會(huì) 略有增加。此后，流出排氣溫度保持恒定(例如在、時(shí)刻)。
在該示 例中，當(dāng)流出排氣溫度開始保持恒定后，即在t2時(shí)刻后，執(zhí)行流入排氣溫度 處于高溫區(qū)中的情況下的流出排氣溫度檢測(cè)。在開始高溫保持處理和開始供給還原劑后還 原劑需要一段時(shí)間才能到達(dá)氧化催化劑12，在還原劑到達(dá)氧化催化劑12的時(shí)刻與氧化催 化劑12上開始反應(yīng)的時(shí)刻之間存在時(shí)間遲滯，另外，檢測(cè)流出排氣溫度的溫度傳感器44也 表現(xiàn)出檢測(cè)遲滯。因此，從開始高溫保持處理和開始供給還原劑的時(shí)刻到溫度傳感器44檢 測(cè)到的流出排氣溫度開始保持恒定的時(shí)刻需要一定時(shí)間。如果在經(jīng)過該一定時(shí)間之前進(jìn)行 用于氧化催化劑12的劣化診斷的流出排氣溫度檢測(cè)，則不能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的氧化催化劑12 的劣化診斷。因此，在該實(shí)施方式中，在流出排氣溫度開始保持恒定之后進(jìn)行流出排氣溫度 檢測(cè)。事實(shí)上，除非自流出排氣溫度開始保持恒定起已經(jīng)經(jīng)過一定的時(shí)間，否則無法判 斷流出排氣溫度是否保持恒定。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)改變時(shí)流出排氣溫度也改變，因此，在實(shí) 際檢測(cè)流出排氣溫度時(shí)，流出排氣溫度并不總是恒定的。因此，在該實(shí)施方式中，代替基于流出排氣溫度是否保持恒定而開始用于催化劑 劣化診斷的流出排氣溫度檢測(cè)，可基于自開始高溫保持處理或還原劑的供給起的吸入空氣 總量是否超過基準(zhǔn)值而開始用于催化劑劣化診斷的流出排氣溫度檢測(cè)。一般而言，吸入空 氣總量與供給的燃料量成比例，因此與在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的熱量以及供給到氧化催化劑 12的熱量成比例。這樣，吸入空氣總量被用作判定供給到氧化催化劑12的熱量是否足夠大 以充分提高氧化催化劑12溫度的標(biāo)準(zhǔn)。這樣，能夠通過基于吸入空氣總量確定開始進(jìn)行流 出排氣溫度檢測(cè)的時(shí)刻而將流出排氣溫度開始保持恒定后的、相對(duì)較早的時(shí)刻設(shè)定為檢測(cè) 開始時(shí)刻。在上述實(shí)施方式中，基于自開始高溫保持處理或還原劑供給起的吸入空氣總量是 否等于或大于基準(zhǔn)值來確定開始進(jìn)行流出排氣溫度檢測(cè)的時(shí)刻。然而，也可基于其它參數(shù) 來確定開始進(jìn)行流出排氣溫度檢測(cè)的時(shí)刻。例如，可基于例如自開始高溫保持處理或還原 劑供給起內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間是否等于或大于基準(zhǔn)時(shí)間來確定開始進(jìn)行流出排氣 溫度檢測(cè)的時(shí)刻?；蛘?，可基于自開始高溫保持處理或還原劑供給之后供給的燃料和還原 劑的總量是否等于或大于基準(zhǔn)量來確定開始進(jìn)行流出排氣溫度檢測(cè)的時(shí)刻。在該實(shí)施方式中，在開始進(jìn)行流出排氣溫度檢測(cè)后的一定時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行當(dāng)流入排 氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度的檢測(cè)。在氧化催化劑12的劣化診斷中，使用該一 定時(shí)間段中檢測(cè)到的流出排氣溫度的平均值作為當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)的流出 排氣溫度。然后，在t3時(shí)刻，在繼續(xù)供給還原劑的情況下終止高溫保持處理，并且發(fā)動(dòng)機(jī)本體 1正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，流入排氣溫度逐漸降低。當(dāng)以這種方式使發(fā)動(dòng)機(jī)本體1正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 理論上，能夠?qū)⒘魅肱艢鉁囟冉档偷降蜏貐^(qū)中的溫度并保持相同的溫度，并且因此，可將正 常運(yùn)轉(zhuǎn)稱為低溫保持處理。然而，如果即使在高溫保持處理終止后進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流入排氣溫度也不降低， 則可進(jìn)行降溫控制以強(qiáng)制降低從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1流出的排氣的溫度。降溫控制的示例有降 低后噴射的噴射量；停止后噴射；使燃料噴射正時(shí)提前；以及增加供給到吸入氣體中的EGR 氣體的量，這些與高溫保持處理中的情況相反。當(dāng)在t3時(shí)刻高溫保持處理終止且低溫保持處理開始時(shí)，流入排氣溫度逐漸降低、同時(shí)還原劑供給量逐漸增加。流入排氣溫度最終達(dá)到低溫區(qū)中的溫度(在圖4中的t4時(shí) 刻)，然后，流入排氣溫度保持大致恒定。還原劑供給量也保持大致恒定。當(dāng)流入排氣溫 度達(dá)到低溫區(qū)中的溫度并且流入排氣溫度開始保持恒定之后，流出排氣溫度還是會(huì)略有降 低。此后，流出排氣溫度保持恒定(例如在、時(shí)刻后)。在該實(shí)施方式中，正如在流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)檢測(cè)流出排氣溫度的情況 一樣，當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)，在流出排氣溫度開始保持恒定后，即在t5時(shí)刻后， 檢測(cè)流出排氣溫度。事實(shí)上，可在自開始低溫保持處理起的吸入空氣總量超過基準(zhǔn)值之后、 或自開始低溫保持處理起的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間超過基準(zhǔn)時(shí)間之后、或自開始低溫 保持處理后供給的燃料和還原劑的總量變得等于或大于基準(zhǔn)量之后，進(jìn)行流出排氣溫度的 檢測(cè)。通過這種方式，檢測(cè)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度和當(dāng)流入排 氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度?；谝赃@種方式檢測(cè)到的流出排氣溫度進(jìn)行氧化 催化劑12的劣化診斷。當(dāng)氧化催化劑12幾乎沒有劣化和當(dāng)氧化催化劑12已經(jīng)劣化時(shí)，流出排氣溫度的 變化方式不同。當(dāng)氧化催化劑12幾乎沒有劣化時(shí)(圖4中實(shí)線所示的情況)，流出排氣溫 度如圖4中實(shí)線所示那樣變化。具體地，當(dāng)使流入排氣溫度成為低溫區(qū)中的溫度時(shí)，流出排 氣溫度也同時(shí)略有降低。然而，該降低量大致等于流入排氣溫度降低量。具體地，流出排氣 溫度降低的量對(duì)應(yīng)于流入排氣溫度降低量或略小于流入排氣溫度降低量。另一方面，當(dāng)氧化催化劑12已經(jīng)劣化時(shí)(圖4中點(diǎn)劃線所示的情況)，流出排氣溫 度如圖4中點(diǎn)劃線所示那樣變化。具體地，當(dāng)使流入排氣溫度成為低溫區(qū)中的溫度時(shí)，流出 排氣溫度同時(shí)顯著降低。流出排氣溫度的該降低量大于流入排氣溫度降低量。這樣，當(dāng)氧化催化劑12幾乎沒有劣化時(shí)，當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由溫度 傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度Th與當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44 檢測(cè)到的流出排氣溫度Tl之間的差值ΔΤ( = Th-Tl)較小。另一方面，當(dāng)氧化催化劑12 已經(jīng)劣化時(shí)，當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度Th 與當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度Tl之間的差值 ΔΤ較大。這樣，能夠基于差值Δ T檢測(cè)氧化催化劑12的劣化程度。具體地，當(dāng)差值Δ T大 時(shí)，判斷氧化催化劑12的劣化程度高。另一方面，當(dāng)差值△ T小時(shí)，判斷氧化催化劑12的 劣化程度低。在該實(shí)施方式中，當(dāng)差值ΔΤ大于預(yù)定差值ΔΤχ時(shí)，判斷氧化催化劑12已經(jīng) 劣化，而當(dāng)差值Δ T等于或小于預(yù)定差值ΔΤχ時(shí)，判斷氧化催化劑12尚未劣化。在該實(shí)施方式中，在進(jìn)行過濾器再生處理的同時(shí)進(jìn)行高溫保持處理和低溫保持處 理。具體地，在該實(shí)施方式中，當(dāng)應(yīng)當(dāng)升高過濾器15的溫度以進(jìn)行過濾器再生處理時(shí)，即當(dāng) 由壓差傳感器46檢測(cè)到的經(jīng)過過濾器15的壓差超過壓差限度時(shí)，通過進(jìn)行高溫保持處理 和供給還原劑而使過濾器15的溫度升高。因此，在該實(shí)施方式中，流出排氣溫度的目標(biāo)溫 度等于或高于顆粒物開始燃燒的溫度。在上述實(shí)施方式中，基于差值ΔΤ檢測(cè)氧化催化劑12的劣化程度。然而，也可基 于當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度Th與當(dāng)流入排 氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由溫度傳感器44檢測(cè)到的流出排氣溫度Tl之間的比值Rt ( = Th/Tl)來檢測(cè)氧化催化劑12的劣化程度。在這種情況下，當(dāng)比值Rt的值遠(yuǎn)離1時(shí)，判斷氧化 催化劑12的劣化程度高，而另一方面，當(dāng)比值Rt的值接近1時(shí)，判斷氧化催化劑12的劣化 程度低。在上述實(shí)施方式中，首先進(jìn)行高溫保持處理以檢測(cè)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中 時(shí)的流出排氣溫度，然后進(jìn)行低溫保持處理以檢測(cè)當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)的流出 排氣溫度。然而，也可以以相反順序進(jìn)行。具體地，可采取先進(jìn)行低溫保持處理然后進(jìn)行高 溫保持處理的模式。在上述實(shí)施方式中，流入排氣溫度和流出排氣溫度分別由溫度傳感器43和溫度 傳感器44檢測(cè)。然而，流出排氣溫度可基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載估算得出，而不使用溫度傳感器43。 流出排氣溫度可由溫度傳感器45檢測(cè)得到?；蛘撸@些溫度可根據(jù)其它參數(shù)估算得出，而 不使用溫度傳感器。另外，可使用氧化催化劑的入口溫度代替流入排氣溫度，并可用氧化催 化劑的出口溫度代替流出排氣溫度。在這種情況下，氧化催化劑12的入口溫度例如由設(shè)置 在氧化催化劑12上游的溫度傳感器檢測(cè)，氧化催化劑12的出口溫度例如由設(shè)置在氧化催 化劑12下游的溫度傳感器檢測(cè)。接下來將參照?qǐng)D5描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。第二實(shí)施方式的催化劑劣化診斷 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作基本與第一實(shí)施方式的催化劑劣化診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作相同。在第一 實(shí)施方式中，基于流出排氣溫度Th和Tl之間的差值ΔΤ檢測(cè)氧化催化劑12的劣化程度， 而在第二實(shí)施方式中，基于差值STh與差值δΤΙ之間的差值ΔΤ' ( δ Tl-δ Th)來檢測(cè)氧 化催化劑12的劣化程度，其中差值δ Th為當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)目標(biāo)溫度Tt與 流出排氣溫度Th之差，而差值δ Tl為當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)目標(biāo)溫度Tt與流出 排氣溫度Tl之差。在這種情況下，如果氧化催化劑12幾乎沒有劣化，則當(dāng)流入排氣溫度處于高溫 區(qū)中時(shí)的溫度差值S Th與當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)的溫度差值δ Tl之間的差值 ΔΤ'較小。另一方面，如果氧化催化劑12已經(jīng)劣化，則當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)的 溫度差值S Th與當(dāng)流入排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)的溫度差值δ Tl之間的差值ΔΤ'較大。 因此，當(dāng)差值ΔΤ'大時(shí)，判斷氧化催化劑12的劣化程度高。當(dāng)差值ΔΤ'小時(shí)，判斷氧化 催化劑12的劣化程度低。當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度低時(shí)，流出排氣溫度幾乎達(dá)到目標(biāo)溫度。另一方面， 當(dāng)氧化催化劑12的劣化程度高時(shí)，流出排氣溫度顯著低于目標(biāo)溫度。換言之，可認(rèn)為流出 排氣的目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度之差表征氧化催化劑12的劣化程度。這樣，當(dāng)根據(jù)該實(shí)施方式 基于流出排氣的目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度之差判斷氧化催化劑12的劣化程度時(shí)，能夠以更高 的精度判斷氧化催化劑12的劣化程度。圖6和圖7示出了該實(shí)施方式的用于氧化催化劑12的劣化診斷的控制程序的流 程圖。如圖6和圖7所示，首先，在步驟Sll判斷是否滿足進(jìn)行氧化催化劑12劣化診斷 的條件。“當(dāng)劣化診斷條件滿足時(shí)”指的是例如當(dāng)進(jìn)行過濾器再生處理的條件滿足時(shí)，即由 壓差傳感器46檢測(cè)到的經(jīng)過過濾器15的壓差大于壓差限度時(shí)。當(dāng)判斷出劣化診斷條件不 滿足時(shí)，控制程序結(jié)束。另一方面，當(dāng)判斷出氧化催化劑12的劣化診斷條件滿足時(shí)，程序進(jìn) 行到步驟S12。
在步驟S12，開始高溫保持處理并開始供給還原劑。接下來，在步驟S13，計(jì)時(shí)器 Cnt和吸入空氣總量Σ mt被重置。計(jì)時(shí)器Cnt是計(jì)數(shù)變量用于測(cè)量自計(jì)時(shí)器Cnt被重置起 已經(jīng)經(jīng)過的時(shí)間。吸入空氣總量Σ mt是自吸入空氣總量Σ mt被重置起吸入的空氣總量。接下來，在步驟S14，判斷由溫度傳感器43檢測(cè)到的流入排氣溫度Texin是否等于 或高于高溫區(qū)的下限值Tl。當(dāng)流入排氣溫度Texin低于下限值Tl時(shí)，步驟S14重復(fù)，直到 流入排氣溫度Texin變得等于或高于下限值Tl。當(dāng)流入排氣溫度Texin變得等于或高于下 限值Tl時(shí)，程序進(jìn)行到步驟S15。接下來，在步驟S15，判斷自高溫保持處理開始起的吸入空氣總量Σ mt是否變得 等于或高于基準(zhǔn)值Σ mtl。當(dāng)判斷吸入空氣總量Σ mt尚未等于或大于基準(zhǔn)值Σ mtl時(shí)，步 驟S15重復(fù)，直到吸入空氣總量Σ mt變得等于或大于基準(zhǔn)值Σ mtl。當(dāng)吸入空氣總量Σ mt 變得等于或大于基準(zhǔn)值Σ mtl時(shí)，程序進(jìn)行到步驟S16。在步驟S16，溫度傳感器44檢測(cè)流出排氣溫度Texout。接下來，在步驟S17，判斷 自高溫保持處理開始起是否已經(jīng)經(jīng)過了獲得高度可靠數(shù)據(jù)所需的時(shí)間Cntl。當(dāng)判斷尚未經(jīng) 過時(shí)間Cntl時(shí)，重復(fù)進(jìn)行流出排氣溫度Texout的檢測(cè)。然后，當(dāng)自高溫保持處理開始起已 經(jīng)經(jīng)過時(shí)間Cntl后，程序進(jìn)行到步驟S18。在步驟S18，將通過從目標(biāo)溫度Ttrg中減去在 步驟S16和S17中檢測(cè)到的流出排氣溫度Texout的平均值而獲得的數(shù)值定義成溫度差值 δ Th( = Ttrg-Texout)。通過這種方式，計(jì)算出當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)的溫度差 值 δ Th。接下來，在步驟S19，在繼續(xù)供給還原劑的同時(shí)開始低溫保持處理。然后，在步驟 S20，計(jì)時(shí)器Cnt和吸入空氣總量Σ mt再次被重置。接下來，在步驟S21，判斷由溫度傳感 器43檢測(cè)到的流入排氣溫度Texin是否落在低溫區(qū)的上限值T2和下限值T3之間。當(dāng)在 步驟S21判斷出流入排氣溫度Texin處于低溫區(qū)中時(shí)，程序進(jìn)行到步驟S24。另一方面，當(dāng) 在步驟S21判斷出流入排氣溫度Texin不處于低溫區(qū)中時(shí)，程序前進(jìn)到步驟S22。在步驟 S22，判斷自低溫保持處理開始起是否已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間Cnt2。當(dāng)判斷出尚未經(jīng)過預(yù)定時(shí)間 Cnt2時(shí)，程序返回步驟S21。另一方面，當(dāng)在步驟S22判斷出自低溫保持處理開始起已經(jīng)經(jīng) 過預(yù)定時(shí)間Cnt2時(shí)，程序進(jìn)行到步驟S23。在步驟S23，進(jìn)行降溫控制以強(qiáng)制降低流入排氣 溫度。即，當(dāng)即使在自低溫保持處理開始起已經(jīng)經(jīng)過預(yù)定時(shí)間Cnt2后、流入排氣溫度Texin 也并未變成低溫區(qū)中的溫度時(shí)，進(jìn)行降溫控制。然后程序進(jìn)行到步驟S24。在步驟S24，判斷自低溫保持處理開始起的吸入空氣總量Σ mt是否等于或大于基 準(zhǔn)值Σ mt2。當(dāng)判斷出吸入空氣總量Σ mt并不等于或大于基準(zhǔn)值Σ mt2時(shí)，步驟SM重復(fù)， 直到吸入空氣總量Σ mt變得等于或大于基準(zhǔn)值Σ mt2。當(dāng)吸入空氣總量Σ mt變得等于或 大于基準(zhǔn)值Σ mt2時(shí)，程序進(jìn)行到步驟S25。在步驟S25，溫度傳感器44檢測(cè)流出排氣溫度Texout。接下來，在步驟S26，判斷 自低溫保持處理開始起是否已經(jīng)經(jīng)過了獲得高度可靠數(shù)據(jù)所需的時(shí)間Cnt3。當(dāng)判斷出尚未 經(jīng)過時(shí)間Cnt3時(shí)，重復(fù)進(jìn)行流出排氣溫度Texout的檢測(cè)。然后，當(dāng)自高溫保持處理開始起 已經(jīng)經(jīng)過時(shí)間Cnt3后，程序進(jìn)行到步驟S27。在步驟S27，停止供給還原劑。在步驟S28將 通過從目標(biāo)溫度Ttrg中減去在步驟S25和S^中檢測(cè)到的流出排氣溫度Texout的平均值 而獲得的數(shù)值定義成溫度差值δ Tl ( = Ttrg-Texout)。通過這種方式，計(jì)算出當(dāng)流入排氣 溫度處于低溫區(qū)中時(shí)的溫度差值S Tl。
接下來，在步驟S29，將通過從步驟S18中計(jì)算出的溫度差值δ Tl中減去步驟S^ 中計(jì)算出的溫度差值S Th而獲得的數(shù)值定義為差值ΔΤ'。在步驟S30，當(dāng)判斷出步驟S29 中計(jì)算出的差值ΔΤ'小于預(yù)定差值ΔΤ' χ時(shí)，控制程序結(jié)束。另一方面，當(dāng)判斷出步驟 S29中計(jì)算出的差值ΔΤ'等于或大于預(yù)定差值ΔΤ' χ時(shí)，程序進(jìn)行到S31。在步驟S31， 判斷出氧化催化劑12已經(jīng)劣化，然后控制程序結(jié)束。在上述實(shí)施方式中，在進(jìn)行過濾器15再生處理的同時(shí)進(jìn)行氧化催化劑12的劣化 診斷。然而，也可采用這樣的構(gòu)造代替過濾器15，設(shè)有NOx存儲(chǔ)-還原催化劑，該NOx存 儲(chǔ)-還原催化劑在流入排氣中的氧濃度高的時(shí)候存儲(chǔ)排氣中包含的NOx，并且在流入排氣 中的氧濃度低的時(shí)候釋放所存儲(chǔ)的NOx ；并且其中，在進(jìn)行用于釋放NOx存儲(chǔ)-還原催化劑 中存儲(chǔ)的SOx的硫中毒恢復(fù)處理的同時(shí)進(jìn)行氧化催化劑12的劣化診斷。在上述實(shí)施方式中，判斷氧化催化劑12的劣化。然而，其能夠檢測(cè)排氣凈化裝置 的劣化，只要排氣凈化裝置具有氧化能力即可。這種排氣凈化裝置的示例包括NOx存儲(chǔ)-還 原催化劑、承載有催化劑貴金屬的顆粒過濾器等。此外，在上述實(shí)施方式中，使用還原劑供給設(shè)備16作為用于將還原劑供給到氧化 催化劑12的裝置。然而，也可采用以下構(gòu)造通過例如進(jìn)行后噴射等從發(fā)動(dòng)機(jī)本體1中排 出包含還原劑(燃料)的排氣而將還原劑供給到氧化催化劑12。雖然已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并 不局限于所述實(shí)施方式或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明意在覆蓋各種變型和等同布置。另外，雖然以 多種結(jié)合和構(gòu)造示出了示例性實(shí)施方式的各個(gè)元件，但是包括更多、更少或僅一個(gè)元件的 其它結(jié)合和構(gòu)造也落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于排氣凈化設(shè)備的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，所述排氣凈化設(shè)備包括對(duì)流入排氣 的成分進(jìn)行氧化的氧化催化劑和將還原劑供給到流入所述氧化催化劑的排氣中的還原劑 供給裝置，所述催化劑劣化診斷系統(tǒng)的特征在于包括流出排氣溫度檢測(cè)裝置，所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算流出排氣溫度，所述 流出排氣溫度是從所述氧化催化劑流出的排氣的溫度或所述氧化催化劑的出口溫度；和催化劑劣化診斷裝置，所述催化劑劣化診斷裝置基于從所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置輸 出的流出排氣溫度的檢測(cè)值或估算值執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷，其中，所述催化劑劣化診斷裝置基于高溫流入條件排氣溫度和低溫流入條件排氣溫度 執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷，所述高溫流入條件排氣溫度為在從所述還原劑供給裝置 供給還原劑時(shí)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算 出的溫度，所述流入排氣溫度為流入所述氧化催化劑的排氣的溫度或所述氧化催化劑的入 口溫度，所述低溫流入條件排氣溫度為在從所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)所述流入 排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度，處于所述低 溫區(qū)中的流入排氣溫度低于處于所述高溫區(qū)中的流入排氣溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，所述催化劑劣化診斷裝置基于所 述高溫流入條件排氣溫度和所述低溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值執(zhí)行所述氧化 催化劑的劣化診斷。
3.如權(quán)利要求2所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述高溫流入條件排氣溫度與 所述低溫流入條件排氣溫度之間的差值等于或大于預(yù)定值時(shí)，或者當(dāng)所述高溫流入條件排 氣溫度與所述低溫流入條件排氣溫度的比值等于或高于預(yù)定值時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝 置判定所述氧化催化劑已經(jīng)劣化。
4.如權(quán)利要求1所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，所述催化劑劣化診斷裝置基于流 出排氣溫度的目標(biāo)溫度與所述高溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值以及所述目標(biāo)溫 度與所述低溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。
5.如權(quán)利要求4所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述目標(biāo)溫度與所述高溫流入 條件排氣溫度之間的差值或比值比所述目標(biāo)溫度與所述低溫流入條件排氣溫度之間的差 值或比值大預(yù)定值或更多時(shí)，或者當(dāng)所述目標(biāo)溫度與所述低溫流入條件排氣溫度之間的差 值或比值相對(duì)于所述目標(biāo)溫度與所述高溫流入條件排氣溫度之間的差值或比值的比值等 于或高于預(yù)定值時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置判定所述氧化催化劑已經(jīng)劣化。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，基于所述流入排氣溫 度控制來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給量。
7.如權(quán)利要求4或5所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，基于所述流入排氣溫度以及所 述目標(biāo)溫度與所述流出排氣溫度之間的差值控制來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給 量。
8.如權(quán)利要求7所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，來自所述還原劑供給裝置的還原 劑供給量被控制成使所述流出排氣溫度成為所述目標(biāo)溫度。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)通過所述流出排氣 溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算所述高溫流入條件排氣溫度和所述低溫流入條件排氣溫度時(shí)，所 述目標(biāo)溫度保持恒定。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，還包括控制所述流入排氣 溫度的流入排氣溫度控制裝置，其中，所述流入排氣溫度控制裝置執(zhí)行高溫保持處理和低溫保持處理，所述高溫保持 處理用于將所述流入排氣溫度保持在所述高溫區(qū)中，所述低溫保持處理用于將所述流入排 氣溫度保持在所述低溫區(qū)中，并且當(dāng)所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷時(shí)，連續(xù)地執(zhí)行所述高溫 保持處理和所述低溫保持處理。
11.如權(quán)利要求10所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí) 行所述氧化催化劑的劣化診斷時(shí)，在所述高溫保持處理之后執(zhí)行所述低溫保持處理。
12.如權(quán)利要求10或11所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，所述流入排氣溫度控制裝 置使配備有所述排氣凈化設(shè)備的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以作為所述低溫保持處理，并且當(dāng)所 述流入排氣溫度未能通過所述正常運(yùn)轉(zhuǎn)而保持在所述低溫區(qū)中時(shí)，所述流入排氣溫度控制 裝置執(zhí)行控制以降低從發(fā)動(dòng)機(jī)本體排出的排氣的溫度。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流入排氣溫 度被改變或來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給量被改變時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置 采用自所述流入排氣溫度或所述還原劑供給量被改變時(shí)起所吸入的空氣總量變得等于或 大于基準(zhǔn)值之后由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度執(zhí)行所述氧化催化劑 的劣化診斷。
14.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流入排氣溫 度被改變或來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給量被改變時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置 采用自所述流入排氣溫度或所述還原劑供給量被改變時(shí)起的配備有所述排氣凈化設(shè)備的 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間變得等于或大于基準(zhǔn)時(shí)間段之后由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢 測(cè)或估算出的溫度執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。
15.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述流入排氣溫 度被改變或來自所述還原劑供給裝置的還原劑供給量被改變時(shí)，所述催化劑劣化診斷裝置 采用自所述流入排氣溫度或所述還原劑供給量被改變時(shí)起所供給的燃料和還原劑的總量 變得等于或大于基準(zhǔn)量之后由所述流出排氣溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)或估算出的溫度執(zhí)行所述 氧化催化劑的劣化診斷。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，相對(duì)于排氣流在所 述氧化催化劑的下游設(shè)置有顆粒過濾器，并且由所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行的所述氧化 催化劑的劣化診斷在所述顆粒過濾器的再生處理期間執(zhí)行。
17.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，所述氧化催化劑由 顆粒過濾器承載，并且由所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行的所述氧化催化劑的劣化診斷在所 述顆粒過濾器的再生處理期間執(zhí)行。
18.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其中，所述氧化催化劑以 及能夠存儲(chǔ)NOx的NOx存儲(chǔ)-還原物質(zhì)由載體承載，并且由所述催化劑劣化診斷裝置執(zhí)行 的所述氧化催化劑的劣化診斷在所述NOx存儲(chǔ)-還原物質(zhì)中存儲(chǔ)的SOx的釋放處理期間執(zhí) 行。
19.一種用于排氣凈化設(shè)備的催化劑劣化診斷系統(tǒng)，所述排氣凈化設(shè)備包括對(duì)流入排氣的成分進(jìn)行氧化的氧化催化劑和將還原劑供給到流入所述氧化催化劑的排氣中的還原 劑供給設(shè)備，所述催化劑劣化診斷系統(tǒng)包括流出排氣溫度檢測(cè)設(shè)備，所述流出排氣溫度檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)或估算流出排氣溫度，所述 流出排氣溫度是從所述氧化催化劑流出的排氣的溫度或所述氧化催化劑的出口溫度；和 催化劑劣化診斷設(shè)備，所述催化劑劣化診斷設(shè)備基于從所述流出排氣溫度檢測(cè)設(shè)備輸 出的流出排氣溫度的檢測(cè)值或估算值執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷，其中，所述催化劑劣化診斷設(shè)備基于高溫流入條件排氣溫度和低溫流入條件排氣溫度 執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷，所述高溫流入條件排氣溫度為在從所述還原劑供給設(shè)備 供給還原劑時(shí)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí)由所述流出排氣溫度檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)或估算 出的溫度，所述流入排氣溫度為流入所述氧化催化劑的排氣的溫度或所述氧化催化劑的入 口溫度，所述低溫流入條件排氣溫度為在從所述還原劑供給設(shè)備供給還原劑時(shí)當(dāng)所述流入 排氣溫度處于低溫區(qū)中時(shí)由所述流出排氣溫度檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)或估算出的溫度，處于所述低 溫區(qū)中的流入排氣溫度低于處于所述高溫區(qū)中的流入排氣溫度。
20. 一種用于排氣凈化設(shè)備的催化劑劣化診斷方法，所述排氣凈化設(shè)備包括對(duì)流入排 氣的成分進(jìn)行氧化的氧化催化劑和將還原劑供給到流入所述氧化催化劑的排氣中的還原 劑供給裝置，所述催化劑劣化診斷方法的特征在于包括檢測(cè)或估算在從所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)流入排氣溫度處于高溫區(qū)中時(shí) 的流出排氣溫度，所述流入排氣溫度為流入所述氧化催化劑的排氣的溫度或所述氧化催化 劑的入口溫度，所述流出排氣溫度為從所述氧化催化劑流出的排氣的溫度或所述氧化催化 劑的出口溫度；檢測(cè)或估算在從所述還原劑供給裝置供給還原劑時(shí)當(dāng)所述流入排氣溫度處于低溫區(qū) 中時(shí)的流出排氣溫度，處于所述低溫區(qū)中的流入排氣溫度低于處于所述高溫區(qū)中的流入排 氣溫度；以及基于當(dāng)所述流入排氣溫度處于所述高溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度和當(dāng)所述流入排氣溫 度處于所述低溫區(qū)中時(shí)的流出排氣溫度執(zhí)行所述氧化催化劑的劣化診斷。
全文摘要
一種催化劑劣化診斷系統(tǒng)，其基于高溫流入條件排氣溫度和低溫流入條件排氣溫度執(zhí)行氧化催化劑(12)的劣化診斷。高溫流入條件排氣溫度為在還原劑從還原劑供給裝置(16)供給到流入氧化催化劑(12)的排氣中時(shí)當(dāng)流入氧化催化劑(12)的排氣溫度處于高溫區(qū)H中時(shí)由溫度傳感器(44)檢測(cè)到的溫度。低溫流入條件排氣溫度為在還原劑從還原劑供給裝置(16)供給到流入氧化催化劑(12)的排氣中時(shí)當(dāng)流入氧化催化劑(12)的排氣溫度處于低溫區(qū)L中時(shí)由溫度傳感器(44)檢測(cè)到的溫度。
文檔編號(hào)F02D41/14GK102105663SQ200980128921
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者三好悠司, 柴田大介, 澤田裕 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社