內(nèi)燃機的控制裝置制造方法
【專利摘要】在本發(fā)明的內(nèi)燃機(2)的控制裝置中，內(nèi)燃機(2)具備：在排氣路徑(4)配置的SCR系統(tǒng)(8)；以及在該SCR系統(tǒng)(8)的下游配置的微粒子傳感器(14)。該控制裝置向微粒子傳感器(14)施加微粒子捕集用電壓，并取得微粒子捕集用電壓的施加開始后的第一定時的微粒子傳感器(14)的輸出。根據(jù)該輸出而執(zhí)行規(guī)定的控制。而且，在從微粒子捕集用電壓的施加開始起的、向SCR系統(tǒng)(8)下游排出的尿素關聯(lián)物質增加的規(guī)定的運轉狀態(tài)下的內(nèi)燃機的累計運轉時間達到基準時間的第二定時比第一定時早時，該控制裝置中止規(guī)定的控制。
【專利說明】內(nèi)燃機的控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的控制裝置。更具體而言，涉及對在排氣路徑具備微粒子傳感器的內(nèi)燃機進行控制的控制裝置。
【背景技術】
[0002]例如，在專利文獻I的系統(tǒng)中配置有用于檢測內(nèi)燃機的排氣路徑的微粒子(particulate matter ;以下也稱為“PM”)的PM傳感器(微粒子傳感器)。該PM傳感器具備絕緣基材和相互隔開間隔地配置在絕緣基材上的一對電極。
[0003]當廢氣中的PM堆積于該PM傳感器的一對電極間時，電極間的導電性發(fā)生變化。在堆積的PM量與電極間的導電性之間存在一定的關聯(lián),對應于向電極間的PM堆積量而電極間的電阻發(fā)生變化。而且在堆積于電極間的PM量與廢氣中的PM量之間存在關聯(lián)。因此，能夠通過檢測PM傳感器的電極間的電阻值來檢測廢氣中的PM量。
[0004]另外，在專利文獻I的技術中，PM傳感器配置在微粒子捕集用過濾器(DieselParticulate Filter ;以下也稱為“DPF”)的下游。在專利文獻I中，基于PM傳感器的電極間的電阻值，檢測向DPF下游排出的PM量，由此執(zhí)行DPF有無故障的判定等。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2009-144577號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]存在如下的系統(tǒng):在內(nèi)燃機的排氣路徑上配置有NOx凈化用的尿素SCR(Selective Catalytic Reduction:選擇性催化還原)系統(tǒng)，且在其下游配置有PM傳感器。在SCR系統(tǒng)中向排氣路徑噴射供給尿素水，通過由尿素水生成的氨，利用催化劑將NOx還原。
[0010]然而，供給的尿素及源自尿素的物質(以下，包含尿素及源自尿素的物質，也稱為“尿素關聯(lián)物質”)有時通過SCR系統(tǒng)向下游側排出。向下游排出的尿素關聯(lián)物質若附著于PM傳感器的電極，則會使PM傳感器的電極間的電阻值變化。其結果是，有時PM傳感器的輸出產(chǎn)生偏差或PM傳感器的靈敏度下降。PM傳感器的輸出偏差或靈敏度的下降會導致例如DPF的故障檢測產(chǎn)生誤判定等事態(tài)，因此不優(yōu)選。
[0011]本發(fā)明以解決上述課題為目的，提供一種抑制由尿素關聯(lián)物質向PM傳感器的電極的附著產(chǎn)生的影響，能夠以更高的精度進行PM量的檢測和DPF的故障檢測的那樣改良后的內(nèi)燃機的控制裝置。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的控制裝置，對內(nèi)燃機進行控制，該內(nèi)燃機具備在內(nèi)燃機的排氣路徑上配置的SCR系統(tǒng)和在該SCR系統(tǒng)的下游配置的微粒子傳感器，內(nèi)燃機的控制裝置具備:向微粒子傳感器施加微粒子捕集用電壓的單元；以及根據(jù)微粒子捕集用電壓的施加開始后的第一定時的微粒子傳感器的輸出，執(zhí)行規(guī)定的控制的單元。而且，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置具備在從微粒子捕集用電壓的施加開始起的、向SCR系統(tǒng)下游排出的尿素關聯(lián)物質增加的規(guī)定的運轉狀態(tài)下的內(nèi)燃機的累計運轉時間達到基準時間的第二定時比所述第一定時早時，中止規(guī)定的控制的單元。在此，規(guī)定的控制的“中止”包括該規(guī)定的控制的長期性且持續(xù)性的中止、短期性的中止、例如變更控制的定時而執(zhí)行該控制時的暫時性的中止等。而且，“尿素關聯(lián)物質”包括向SCR系統(tǒng)供給的尿素及源自尿素水的物質。
[0014]另外，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置可以還具備在第二定時比第一定時早時，執(zhí)行使微粒子傳感器的元件部升溫而將堆積于微粒子傳感器的微粒子燃燒除去的控制的單元。
[0015]另外，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置可以適用于在排氣路徑的微粒子傳感器的上游配置有用于捕集微粒子的微粒子捕集用過濾器的內(nèi)燃機。這種情況下，本發(fā)明中的“規(guī)定的控制”可以是基于微粒子傳感器的輸出來判定微粒子捕集用過濾器有無故障的控制。
[0016]這種情況下，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置可以還具備推定從內(nèi)燃機排出的微粒子的從微粒子捕集用電壓的施加開始起的累計量即累計排出量的單元，第一定時是累計排出量達到基準量時。
[0017]另外，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置可以還具備在第二定時比第一定時早時，根據(jù)第二定時的微粒子傳感器的輸出來執(zhí)行規(guī)定的控制的單元。
[0018]另外，本發(fā)明的內(nèi)燃機的控制裝置可以還具備:推定從內(nèi)燃機排出的微粒子的從微粒子捕集用電壓的施加開始起的累計量即累計排出量的單元；以及根據(jù)累計排出量來設定基準時間的單元。
[0019]發(fā)明效果
[0020]排出尿素關聯(lián)物質的環(huán)境下的內(nèi)燃機的運轉時間變長時，尿素關聯(lián)物質向微粒子傳感器的堆積量增加，因此微粒子傳感器的輸出有時會產(chǎn)生偏差。相對于此，根據(jù)本實施方式，在檢測規(guī)定的控制用的微粒子傳感器的輸出的定時之前，在尿素關聯(lián)物質的排出增加的運轉狀態(tài)下的累計運轉時間達到基準時間時，中止該規(guī)定的控制。因此，能夠抑制在由于尿素關聯(lián)物質的堆積而傳感器輸出能產(chǎn)生偏差的情況下根據(jù)該傳感器輸出進行規(guī)定的控制的情況。因此，抑制規(guī)定的控制的精度的下降。
[0021]另外，在本發(fā)明中，關于在檢測規(guī)定的控制用的微粒子傳感器的輸出的第一定時之前，尿素關聯(lián)物質的排出增加的運轉狀態(tài)下的累計運轉時間達到基準時間時，執(zhí)行將堆積于微粒子傳感器的微粒子燃燒除去的控制的情況，能夠將尿素關聯(lián)物質與附著于微粒子傳感器的元件部的微粒子一起除去。因此，能夠高效地將尿素關聯(lián)物質除去，從而能夠有效地抑制微粒子傳感器的輸出偏差產(chǎn)生。
[0022]在本發(fā)明中，關于進行微粒子捕集用過濾器的故障檢測控制作為規(guī)定的控制的情況，能夠抑制通過因尿素關聯(lián)物質的堆積而產(chǎn)生偏差的傳感器輸出，對故障的有無產(chǎn)生誤判定的情況。
[0023]在本發(fā)明中，關于根據(jù)從內(nèi)燃機排出的微粒子量來設定基準時間的情況，例如在比尿素關聯(lián)物質增加的運轉狀態(tài)較多時更早的階段能夠研究尿素關聯(lián)物質的影響，從而能夠高效地執(zhí)行各種控制?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0024]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的系統(tǒng)的整體結構的示意圖。
[0025]圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式I的PM傳感器的元件部的結構的示意圖。
[0026]圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的通常時的DPF的故障檢測的控制的圖。
[0027]圖4是用于說明尿素水相對于溫度的狀態(tài)的變化的圖。
[0028]圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的故障檢測的控制的圖。
[0029]圖6是用于說明在本發(fā)明的實施方式I中控制裝置執(zhí)行的控制的例程的流程圖。
[0030]圖7是用于說明本發(fā)明的實施方式2中的PM的累計排出量與基準時間的關系的圖。
[0031]圖8是用于說明在本發(fā)明的實施方式2中控制裝置執(zhí)行的控制的例程的流程圖。
[0032]圖9是用于說明在本發(fā)明的實施方式2中控制裝置執(zhí)行的另一控制例的例程的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。需要說明的是，在各圖中，對于同一或相當?shù)牟糠?，標注同一標號，簡化或省略其說明。
[0034]實施方式1.[0035][關于本實施方式I的系統(tǒng)的整體結構]
[0036]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式I的系統(tǒng)的整體結構的圖。圖1的系統(tǒng)搭載于車輛等而使用。在圖1所示的系統(tǒng)中，在內(nèi)燃機2的排氣路徑4上設置有微粒子捕集用過濾器即DPF(Diesel Particulate Filter)6。DPF6是捕集廢氣中含有的粒子狀物質即微粒子(PM ；particulate matter)的過濾器。
[0037]在排氣路徑4的DPF6的下游配置有尿素SCR系統(tǒng)8 (以下，也稱為“SCR系統(tǒng)”)。SCR系統(tǒng)8具有設置在排氣路徑4上的尿素水的噴射閥10和配置在排氣路徑4的噴射閥10的下游的選擇還原型NOx催化劑12 (以下，也簡稱為“NOx催化劑”)。噴射閥10與未圖示的尿素水罐連接，在NOx催化劑12上游向排氣路徑4內(nèi)噴射尿素水。如后述那樣，噴射的尿素水分解而生成氨。NOx催化劑12以氨為還原劑，對廢氣中的NOx進行還原，將廢氣凈化。在NOx催化劑12的下游設置有PM傳感器14 (微粒子傳感器)。
[0038]該系統(tǒng)具備控制裝置16。在控制裝置16的輸入側，除了 PM傳感器14之外，還連接有內(nèi)燃機2的各種傳感器。而且，在控制裝置16的輸出側，連接有內(nèi)燃機2的PM傳感器14的電路、噴射閥10和其他各種促動器?？刂蒲b置16基于來自各種傳感器的輸入信息來執(zhí)行規(guī)定的程序，使各種促動器等動作，由此執(zhí)行與內(nèi)燃機2的運轉相關的各種控制。
[0039]圖2是用于說明本實施方式I的PM傳感器14的元件部的結構的示意圖。如圖2所示，PM傳感器14的元件部具備絕緣基材18。在絕緣基材18的表面形成有一對電極20、
22。一對電極20、22以相互未接觸的狀態(tài)隔開一定的間隔配置。電極20、22分別具有形成為梳齒形狀的部分，在該部分以相互嚙合的方式形成。需要說明的是，在本實施方式I中例示了具有梳齒形狀的電極20、22，但是在本發(fā)明中并不局限于這樣的形狀，只要一對電極相互面對即可。在絕緣基材18內(nèi)部的電極20、22的下層埋入有未圖示的加熱器。[0040]一對電極20、22經(jīng)由電路等而與電源(未圖示)連接。由此向電極20與電極22之間施加高電壓。而且，加熱器經(jīng)由電路等而與電源(未圖示)連接，由此向加熱器供給規(guī)定的電力，其結果是，將元件部加熱。上述的電力供給由控制裝置16控制。
[0041 ][本實施方式I中的控制的概要]
[0042]在本實施方式I中，在控制裝置16進行的控制中，包括下述的PM量的檢測、PM傳感器14的重置、DPF6的故障檢測、及DPF6的再生等的控制。
[0043]需要說明的是，在以下的實施方式中，作為DPF6的捕集對象且PM傳感器14的計測對象的PM是指煤煙(碳等的煙灰狀物質)或SOF(Soluble Organic Fraction ;可溶性有機部分)等的源自內(nèi)燃機的燃燒的物質、源自潤滑油的Ash (煙灰)等因內(nèi)燃機2的運轉而從內(nèi)燃機2排出的粒子狀物質。
[0044](I) PM量的檢測
[0045]在PM排出量的檢測時，向電極20、22間施加用于捕集PM的高電壓即“捕集用電壓”。當向電極20、22間施加捕集用電壓時，捕集廢氣中的PM并向電極20、22間堆積。隨著在電極20、22間堆積的PM增加，電極20、22間的導通部位增加，電極20、22間的電阻值減小。
[0046]在本實施方式I中，檢測與電極20、22間的電阻具有關聯(lián)的電氣性的特性作為PM傳感器14的傳感器輸出?；谠揚M傳感器14的輸出(以下也稱為“傳感器輸出”)來檢測堆積于電極20、22的PM量。堆積于電極20、22的PM量與廢氣中含有的PM量的變化連動地變化。因此，基于傳感器輸出而檢測的PM量成為向DPF6下游排出的PM量的指標。
[0047]需要說明的是，在以下的實施方式中，為了方便起見，說明傳感器輸出隨著電極20,22間的PM堆積量增加而增大的情況。但是，在本發(fā)明中并不局限于此，反之，也可以是輸出隨著PM量增加而減小的電氣特性的情況。
[0048](2) PM重置(將微粒子燃燒除去的控制)
[0049]傳感器輸出隨著向電極20、22間的PM堆積量增加而增加。然而，當向電極20、22間的堆積量達到極限值時，傳感器輸出已經(jīng)不再繼續(xù)變化。若成為此狀態(tài)，則PM傳感器14無法再發(fā)出與廢氣中的PM量對應的輸出。因此，在規(guī)定的定時，需要將堆積于元件部的PM一次除去。將除去該PM的處理也稱為“PM重置”。
[0050]在PM重置時，控制裝置16向PM傳感器14的加熱器供給規(guī)定的電力，使PM傳感器14的元件部過熱升溫至將PM燃燒除去的溫度。由此，使附著在PM傳感器14的元件部上的PM燃燒除去。需要說明的是，在此，使PM重置期間中的元件部的溫度比500°C高，更優(yōu)選為比700°C高?；蛘?，也可以將PM重置期間中的元件部的目標溫度設定為比500°C高，更優(yōu)選為比700°C高，向加熱器供給電力。由于PM燃燒的溫度為約500°C?約650°C，因此重置溫度為700°C以上(優(yōu)選為700°C?800°C )時，能夠提高PM的燃燒的可靠性。
[0051]通過該PM重置，將堆積在PM傳感器14的元件部上的PM除去，因此例如在以下的DPF6的故障檢測的開始前，或開始后其他使附著于DPF6上的PM燃燒除去的DPF6的再生處理后等各種定時執(zhí)行PM重置。
[0052](3) DPF的故障檢測(微粒子捕集用過濾器有無故障的判定)
[0053]若DPF6出現(xiàn)故障，則透過DPF6而向DPF6的下游排出的PM排出量增加。因此，在DPF6發(fā)生故障時，堆積在PM傳感器14的電極20、22間的PM堆積量逐漸增加，相應地，傳感器輸出增大。因此，能夠基于傳感器輸出來進行DPF6的故障檢測。
[0054]圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的通常時的DPF6的故障檢測控制的時間圖。在圖3的時間圖中，橫軸表不時間。而且，(A)表不加熱器控制的定時，(B)表不傳感器輸出，(C)表示累計排出量。
[0055]如圖3所示，在通常時的DPF6的故障檢測中，在故障檢測開始前的時刻RO?TO之間向加熱器供給電力，執(zhí)行PM重置。由此將堆積于元件部的PM除去。然后，在時刻T0，斷開向加熱器的電力供給。
[0056]在斷開加熱器的同時，在時刻T0，向PM傳感器14施加捕集用電壓，開始故障檢測。在捕集用電壓的施加開始后，在推定為從內(nèi)燃機2排出的PM量的累計值(累計排出量)達到基準量PMl的定時(第一定時)Tl，檢測傳感器輸出。將檢測到的傳感器輸出與作為判定的基準的基準輸出REF_1進行比較，在傳感器輸出大于基準輸出REF_1時，判定為DPF6存
在故障。
[0057]需要說明的是，累計排出量例如以內(nèi)燃機2的發(fā)動機轉速、轉矩、EGR等為參數(shù)，按照規(guī)定的模型來算出?；鶞柿縋Ml設定為在PM傳感器14堆積了發(fā)出與PM量對應的輸出所需的PM且對于判斷DPF6有無故障而言充分的量，預先存儲在控制裝置16中。而且，作為判定有無故障的基準的基準輸出REF_1包含在DPF6正常時被容許的、與PM向DPF6下游的排出量的累計值對應的傳感器輸出所容許的誤差量等而設定為適當?shù)闹?。該基準輸出REF_1預先存儲于控制裝置16。
[0058]需要說明的是，上述圖3所示的基于在第一定時Tl的傳感器輸出來判定DPF6有無故障的故障檢測的控制在以下的實施方式中，為了簡便起見而稱為“通常時”的故障檢測的控制。
[0059][本實施方式I的特征性的控制]
[0060]在本實施方式I中配置有SCR系統(tǒng)8。在SCR系統(tǒng)8中，從噴射閥10將尿素水向排氣路徑4噴出。在排氣路徑4內(nèi)及NOx催化劑12中，下式⑴的熱分解反應和下式(2)的水解反應的結果是，由尿素水生成氨(NH3)。
[0061]CO (NH2) 2 — NH3+HCN0....(I)
[0062]HCN0+H20 — NH3+C02....(2)
[0063]圖4是用于說明作為試料的尿素水相對于溫度的狀態(tài)變化的圖。如圖4所示，在比約100°C低的溫度下，以液體的尿素水的狀態(tài)存在，但是若超過約100°c，則水分蒸發(fā)而尿素發(fā)生結晶化。當尿素達到約130°c時發(fā)生液化。而且，在約135°C下試料開始熱分解反應(上述(I)式)。在約130?135°C的溫度域中，尿素成為液體的狀態(tài)。達到約135°C，尿素發(fā)生氣化而成為上述(I)的熱分解后的狀態(tài)。此外，在約160°C下，尿素與異氰酸(HCNO)發(fā)生反應，雙縮脲(C2H5N3O2)的生成開始。而且，含有雙縮脲的試料在約175?190°C的溫度域中成為液體，然后，當達到約190°C時，雙縮脲分解，在比190°C高溫的溫度域中，試料如上述(I)、(2)那樣充分地分解而生成氨。
[0064]NOx催化劑12如上述那樣以由尿素水生成的氨為還原劑而將NOx還原，對廢氣進行凈化。然而，在NOx催化劑12中，若尿素水的熱分解反應(I)或水解反應(2)為不充分的狀態(tài)，則存在該反應過程中生成的尿素或異氰酸、雙縮脲等由尿素水得來的物質(以下也稱為“尿素關聯(lián)物質”)不能作為還原劑使用而直接向NOx催化劑12的下游排出的情況。在以下的實施方式中，由尿素水得來的尿素關聯(lián)物質不包含在上述的由內(nèi)燃機2的運轉產(chǎn)生的PM中而區(qū)別地表現(xiàn)。
[0065]向NOx催化劑12的下游排出的尿素關聯(lián)物質堆積于PM傳感器14的電極20、22時，使電極20、22的導電性變化或使電極20、22的靈敏度下降。這種情況下，傳感器輸出與廢氣中的PM量的關聯(lián)破壞，與PM量的變化無關地，傳感器輸出急劇變動或靈敏度下降。這樣的情況下，成為難以以高精度穩(wěn)定地執(zhí)行DPF6的故障檢測等的狀態(tài)。因此，希望將附著于電極20、22間的尿素關聯(lián)物質除去。
[0066]另外，已知尿素關聯(lián)物質向SCR系統(tǒng)8下游側的排出量在內(nèi)燃機2的特定的運轉狀態(tài)中特別容易增加。作為具體的例子，例如，在吸入空氣量Ga大的情況下，廢氣的流動加快，因此尿素關聯(lián)物質容易向SCR系統(tǒng)8下游排出。同樣地，尿素當量比高，即來自噴射閥10的尿素的投入量多時或NOx催化劑12的溫度為低溫時等，尿素關聯(lián)物質也容易向SCR系統(tǒng)8下游排出。
[0067]如此，在尿素關聯(lián)物質的排出量容易增多的運轉狀態(tài)下PM傳感器14使用一定時間以上時，特別可預想到尿素關聯(lián)物質向元件部的附著量增多，對傳感器輸出的影響變大。
[0068][本實施方式I的特征性的控制]
[0069]因此，在本實施方式I的系統(tǒng)中，組合上述的DPF6的通常的控制和考慮了由尿素關聯(lián)物質的附著產(chǎn)生的影響的下述的控制來執(zhí)行。圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式I中的控制的時間圖。在圖5中，橫軸表不時間。而且，(A)表不加熱器控制，(B)表不傳感器輸出，(C)表示累計排出量，(D)表示特定運轉模式下的累計運轉時間。
[0070]在本實施方式I中，確定從SCR系統(tǒng)8容易排出尿素關聯(lián)物質的特定運轉模式。并且，對內(nèi)燃機2以滿足與該特定運轉模式對應的條件的模式運轉的時間的累計值(累計運轉時間)進行計數(shù)。在該累計運轉時間達到基準時間tl時，判斷為尿素關聯(lián)物質向PM傳感器14的元件部的堆積量增加到了再無法忽視的程度。
[0071]在此，如圖5所示，在累計運轉時間達到基準時間tl的定時T2(第二定時)比為了通常時的DPF6的故障檢測而取得傳感器輸出的第一定時Tl早時，在第二定時Τ2，進行DPF6有無故障的判定。即，在第二定時Τ2取得傳感器輸出，在該階段，若傳感器輸出已經(jīng)比基準輸出REF_1大，則判定為PM傳感器14存在故障。
[0072]但是，在第二定時T2的判定中，在未確認到PM傳感器14的故障時，PM傳感器14不判定為“正常”，而暫時取消DPF6的故障檢測。具體而言，接通加熱器，進行PM重置，將堆積于PM傳感器14的PM除去。在PM重置時，元件部為約500?700°C的高溫。因此，尿素關聯(lián)物質也與PM —起被除去。在如此進行了 PM重置的狀態(tài)下，再次開始DPF6的故障檢測。
[0073]另一方面，在累計運轉時間達到基準時間tl的定時比通常時的故障檢測的控制的第一定時Tl遲時，與圖3中說明的情況一樣，執(zhí)行通常時的DPF6的故障檢測。S卩，在第一定時Tl，取得傳感器輸出，在其比基準輸出REF_1大時，判定為DPF6存在故障，在小時判定為DPF6正常。
[0074]需要說明的是，在以上的控制中，設定為尿素關聯(lián)物質容易排出的特定運轉模式的運轉條件預先通過實驗等求出，并存儲在控制裝置16中。而且，在設定的特定運轉模式下運轉該時間時，通過實驗等求出預想尿素關聯(lián)物質向元件部堆積至傳感器輸出產(chǎn)生無法忽視的偏差的程度的運轉時間的范圍。相對于以特定運轉模式運轉的累計運轉時間的基準時間tl設定為該運轉時間范圍的下限值附近的值，并預先存儲在控制裝置16中。
[0075][實施方式I的具體的控制]
[0076]圖6是用于說明在本發(fā)明中控制裝置執(zhí)行的具體的控制的例程的流程圖。圖6的例程是在檢測到DPF6的故障檢測的開始的指令時執(zhí)行的子例程。如圖6所示，當檢測到故障檢測開始的指令時，首先，開始向電極20、22的捕集用電壓的施加(S102)。捕集用電壓根據(jù)來自控制裝置16的控制信號，從規(guī)定的電源經(jīng)由電源回路而施加。
[0077]接著，運算累計排出量(S104)。累計排出量如上述那樣按照以發(fā)動機轉速、負載等為參數(shù)的模型來運算。在此運算的累計排出量是在故障檢測開始后從內(nèi)燃機2排出的總PM量的推定值。
[0078]接著，判別累計排出量是否大于基準量PM1(S106)。在判別為累計排出量比基準量PMl大時，執(zhí)行上述圖3的通常時的有無故障的判定。在此，首先，取得傳感器輸出(S108)。接著，判別取得的傳感器輸出是否大于基準輸出REF_1 (SllO)。
[0079]在步驟SllO中，在確認到傳感器輸出 > 基準輸出REF_1的成立時，判定為DPF6存在故障(SI 12)。另一方面，在未確認到傳感器輸出〉基準輸出REF_1的成立時，判定為DPF6正常(S114)。在步驟S112或S114的判定后，本次的處理結束。
[0080]另一方面，在步驟S106中，在未確認到累計排出量〉基準量PMl的成立時，接著，取得在開始了步驟S102的故障檢測之后內(nèi)燃機2以特定運轉模式運轉的時間的累計值即累計運轉時間(S116)。累計運轉時間例如從與控制裝置16連接的時間計數(shù)器取得。
[0081]接著，判別累計運轉時間是否大于基準時間tl (SI 18)。S卩，判別PM傳感器14是否比基準時間tl長地曝露在預想為尿素關聯(lián)物質的排出量多的環(huán)境下。在步驟S118中未確認到累計運轉時間 > 基準時間tl的成立時，返回步驟S104，步驟S104以后的處理按照本例程執(zhí)行。
[0082]另一方面，在步驟S118中確認到累計運轉時間〉基準時間tl的成立時，接著，取得傳感器輸出(S120)。接著，判別傳感器輸出是否大與基準輸出REF_1(S122)。
[0083]在步驟S122中確認到傳感器輸出 > 基準輸出REF_1的成立時，判斷為在比通常時的第一定時Tl早的第二定時T2，已經(jīng)在元件部堆積了相當?shù)腜M。因此，這種情況下，判定為DPF6存在故障(S124)。然后，本次的處理結束。
[0084]另一方面，在步驟S122中，即使在未確認到傳感器輸出 > 基準輸出REF_1的成立時，在本實施方式I中也不進行正常的判定，而暫時取消本次的DPF6的故障檢測的控制(S126)。具體而言，執(zhí)行使在本次的故障檢測期間運算并存儲的累計排出量的值和累計運轉時間等的值返回零、將捕集用電壓的施加斷開等規(guī)定的處理。
[0085]接著，執(zhí)行PM重置(S128)。在此，進行向加熱器的規(guī)定時間的電力供給，使元件部升溫至PM重置時的溫度。由此，將尿素關聯(lián)物質與堆積于元件部的PM—起除去。然后，本次的處理暫時結束。
[0086]如以上說明的那樣，在本實施方式I中，在尿素關聯(lián)物質的排出量容易增加的運轉模式下的內(nèi)燃機2的運轉時間長到一定程度時，考慮尿素關聯(lián)物質對元件部的影響。SP，除了傳感器輸出比基準輸出REF_1大的情況之外，取消故障檢測，執(zhí)行PM重置。由此，能夠抑制由于尿素關聯(lián)物質的影響大的傳感器輸出而DPF6故障的有無產(chǎn)生誤判定的情況。[0087]另外，在本實施方式I中，在特定運轉模式下的累計運轉時間達到基準時間tl的情況下執(zhí)行PM重置。因此，能夠將PM重置的次數(shù)抑制得較少，從而高效地進行利用了傳感器輸出的DPF6的故障檢測等的控制。
[0088]需要說明的是，在本實施方式中，說明了執(zhí)行DPF6的故障檢測的情況作為也基于PM傳感器14的輸出的控制。然而，本發(fā)明并不局限于此，也可以適用于基于PM傳感器14的輸出的其他的控制的情況。這種情況下也同樣地，將通常的該控制中取得傳感器輸出的第一定時與累計運轉時間達到基準時間的第二定時進行比較，在第二定時比第一定時早時，取消該控制，進行PM重置等處理。由此，能夠抑制由尿素關聯(lián)物質產(chǎn)生的傳感器輸出偏差對該控制的影響，提高控制的精度。這在以下的實施方式中也一樣。
[0089]另外，在本實施方式I中，說明了通常時的故障檢測中的第一定時Tl設為累計排出量到達基準量PMl的定時的情況。然而，在本發(fā)明中，DPF6的故障檢測用的傳感器輸出取得的定時并不局限于此，也可以是其他的定時。例如，作為第一定時，可以將從故障檢測開始(捕集用電壓施加接通時)經(jīng)過規(guī)定時間后設為第一定時。這種情況下，也如上述實施方式I說明的那樣，在通常時的故障檢測中，在第一定時取得傳感器輸出并基于此來判定DPF6有無故障。另一方面，在第一定時之前到達了第二定時的情況下，在第二定時取得傳感器輸出，并基于此來判定DPF6有無故障。這在以下的實施方式中也一樣。
[0090]另外，在本實施方式I中，說明了在步驟S122中未確認到傳感器輸出 > 基準輸出REF_1的成立的情況下，取消故障檢測(S126)，該例程結束的情況。然而，在本發(fā)明中，例如，可以在取消故障檢測(S126)，執(zhí)行PM重置(S128)之后，返回步驟S102，重新開始故障檢測。這在以下的實施方式中也一樣。
[0091]另外，在本實施方式中，說明了在基于第一定時、第二定時中的任一者的傳感器輸出來判定DPF6有無故 障時，都以基準輸出REF_1為基準的情況。然而，本發(fā)明并不局限于此，可以分別對應第一定時、第二定時來設定基準輸出。具體而言，例如，在第二定時進行故障的有無的判定時，可考慮與作為比第一定時早的定時的情況相適應地將相對于傳感器輸出的基準輸出設為比基準輸出REF_1小的輸出等。這在以下的實施方式中也一樣。
[0092]實施方式2.[0093]本實施方式2的系統(tǒng)及PM傳感器的結構與圖1、圖2所示的系統(tǒng)及PM傳感器14相同。本實施方式2的系統(tǒng)除了根據(jù)累計排出量來設定相對于特定運轉模式下的累計運轉時間的基準時間這點以外，進行與實施方式I相同的控制。
[0094]圖7是用于說明本發(fā)明的實施方式2中的相對于累計排出量的累計運轉時間的基準時間的圖。在圖7中，橫軸表示累計排出量，縱軸表示累計運轉時間。
[0095]在本實施方式2中，相對于累計排出量而設置2個基準量，按照通過這2個基準量劃分的區(qū)域來設定基準時間。具體而言，相對于累計排出量的2個基準量中的一方的基準量即第一基準量PMl是對取得通常時的DPF6故障檢測用的傳感器輸出的第一定時Tl進行判別的基準量，是與實施方式I中的基準量PMl相同的值。另一方的基準量即第二基準量PM2是比第一基準量PMl小的值。
[0096]在累計排出量處于比第二基準量PM2大且第一基準量以下的區(qū)域時，相對于累計運轉時間的基準時間設為第一基準時間tl。第一基準時間設為與實施方式I中的基準時間tl相同的值。[0097]另一方面，在累計排出量處于第二基準量PM2以下的區(qū)域時，相對于累計運轉時間的基準時間設為第二基準時間t2。第二基準時間t2是比第一基準時間tl小的值。
[0098]例如，在特定運轉模式下的運轉時間多且累計運轉時間的增加比例大的情況下，如線(a)所示，在累計排出量為第二基準量PM2以下的期間，特定運轉模式下的累計運轉時間達到了第二基準時間t2。如此，在累計排出量少的期間累計運轉時間達到了小的基準值t2時，在此定時，取得傳感器輸出，進行DPF6有無故障的判定。
[0099]例如，在線(b)所示的例子中，在累計排出量處于第二基準量PM2以下的區(qū)域期間，累計運轉時間未達到第二基準時間t2，但在累計排出量處于比第二基準量大且第一基準量PMl以下的區(qū)域期間，特定運轉模式下的累計運轉時間達到第一基準時間tl。這樣的情況下，在達到該第一基準時間tl的定時取得傳感器輸出，進行DPF6有無故障的判定。
[0100]與實施方式I的情況一樣，在線(a)、(b)的情況下,在故障的有無的判定中未確認到DPF6的故障時，取消故障檢測，執(zhí)行PM重置。
[0101]例如，在該線(a)所示的例子中，與如實施方式I那樣在累計運轉時間達到基準時間tl時進行DPF6的故障判定等的情況相比，在箭頭(e)所示的期間，提前執(zhí)行DPF6的故障判定和PM重置。即，在內(nèi)燃機2的運轉中，在特定運轉模式的比例大時，高效地進行PM重置，并且進行DPF6的故障判定。
[0102]另一方面，在線(c)、(d)所示的例子中，即使在累計排出量達到基準量PMl的第一定時Tl，特定運轉模式下的累計運轉時間也未達到第一基準時間tl。這樣的情況下，在通常時的取得傳感器輸出的第一定時Tl,取得傳感器輸出，執(zhí)行DPF6有無故障的判定。
[0103]圖8是用于說明在本發(fā)明的實施方式2中控制裝置16執(zhí)行的控制的例程的圖。圖8的流程圖是發(fā)出了 DPF6的故障檢測指令時執(zhí)行的子例程。當圖8的例程開始時，與圖6的S102、S104 —樣，首先，向電極20、22間施加捕集用電壓(S202)，運算累計排出量(S204)。
[0104]接著，判別累計排出量是否大于第二基準量PM2(S206)。第二基準量PM2是預先存儲于控制裝置16的值。在此當確認到累計排出量〉第二基準量PM2的成立時，接著，判別累計排出量是否大于第一基準量PMl (S208)。第一基準量PMl是用于判定在通常時的DPF6的故障檢測中檢測傳感器輸出的檢測定時的基準值，預先存儲在控制裝置16中。
[0105]在步驟S208中確認到累計排出量〉第一基準量PMl的成立時，與圖6的108?S114同樣地執(zhí)行通常時的DPF6的故障檢測。即，在第一定時Tl取得傳感器輸出(S210)，判別傳感器輸出是否大于基準輸出REF_1 (S212)，當確認到傳感器輸出〉基準輸出REF_1的成立時，DPF6判定為故障(S214)，在未確認到傳感器輸出〉基準輸出REF_1的成立時，DPF6判定為正常(S216)。
[0106]另一方面，在步驟S208中未確認到累計排出量〉第一基準量PMl的成立時，當前的累計排出量處于比第二基準量PM2多且第一基準量PMl以下的區(qū)域。這種情況下，首先，取得累計運轉時間(S218)。累計運轉時間是在步驟S202中開始電壓施加之后，內(nèi)燃機2在特定運轉模式下運轉的時間的累計值。
[0107]接著，判別累計運轉時間的值是否大于第一基準時間tl (S220)。第一基準時間tl是預先存儲于控制裝置16的值。在步驟S220中，在未確認到累計運轉時間 > 第一基準時間tl的成立時，運算當前的累計排出量(S222)，然后，返回至步驟S208的處理。
[0108]另外，在步驟S206中未確認到累計排出量 > 第二基準量PM2的成立時，也同樣地取得累計運轉時間(S224)。接著，判別取得的累計運轉時間的值是否大于基準時間t2(S226)。在步驟S226中未確認到累計運轉時間 > 第二基準時間t2的成立時，返回至步驟 S204。
[0109]通過以上的處理，在步驟S220中確認到累計運轉時間 > 第一基準時間tl的成立時，或者在步驟S226中確認到累計運轉時間 > 第二基準時間t2的成立時，預想到堆積于元件部的尿素關聯(lián)物質增多至無法忽視的程度的情況。因此，在這些情況下，首先，取得傳感器輸出(S228)，判別取得的傳感器輸出是否大于基準輸出REF_1(S230)。在此，在確認到傳感器輸出 > 基準輸出REF_1的成立時，判定為DPF6存在故障(S232)。然后本次的處理結束。
[0110]另一方面，在步驟S230中未確認到傳感器輸出 > 基準輸出REF_1的成立時，取消本次的DPF6的故障檢測(S234)。即，執(zhí)行將電壓施加斷開、將在本次的例程中計數(shù)的累計運轉時間、累計排出量等的值設為零等規(guī)定的處理。接著，執(zhí)行PM重置(S236)。然后，本次的處理結束。
[0111]如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式2，對應于累計排出量而將相對于累計運轉時間的基準時間設定為2階段，在累計排出量少的階段，將相對于累計運轉時間的基準時間設定為短時間。由此，對應于特定運轉模式下的運轉時間的增加的狀態(tài)，能夠提前DPF6的故障檢測或PM重置的執(zhí)行的定時。因此，在尿素關聯(lián)物質的排出多的情況下，在更早的階段執(zhí)行PM重置。因此，能夠有效地確保DPF6的故障檢測的機會。
[0112]需要說明的是，在本實施方式2中，說明了相對于累計排出量而設定2個基準量，對應于此將基準時間分為2階段的情況。然而，本發(fā)明并不局限于此，也可以將與累計排出量對應的基準時間設定為2階段以上的多個階段。這種情況下，隨著累計排出量增大，而基準時間設定為階段性地延長。由此，能夠高效地進行PM重置，并確保DPF6的故障檢測的機會。[0113]另外，在本發(fā)明中，并不局限于階段性地設定基準時間的情況。圖9是用于說明在本發(fā)明的實施方式2中控制裝置16執(zhí)行的另一控制的例程的流程圖。圖9的例程除了不具有步驟S206、S222~S226的處理且在步驟S218之前具有步驟S300的處理這點以外，與圖8的例程相同。
[0114]在圖9的例程中，在運算累計排出量后(S204)，不進行累計排出量〉第二基準量PM2的成立與否的判別的處理，而判別步驟S208的累計排出量〉第一基準量PMl的成立與否。
[0115]在步驟S208中未確認到累計排出量〉第一基準量PMl的成立時，接著，根據(jù)在步驟S204中運算的累計排出量，設定基準時間tx(S300)?；鶞蕰r間tx以在累計排出量越多時成為越大的值的方式設定。具體的基準時間與累計排出量的關系通過實驗等而求出，預先作為映射或函數(shù)而存儲于控制裝置16。
[0116]然后，與圖8的例程同樣地，在取得累計運轉時間之后(S218)，在步驟S220中，判別累計運轉時間是否大于基準時間tx(S220)。在此，在未確認到累計運轉時間 > 基準時間tx的成立時，返回至步驟S204。
[0117]另一方面，在步驟S220中確認到累計運轉時間〉基準時間tx的成立時，執(zhí)行步驟S2228~S236的處理，即，在確認到累計運轉時間達到基準時間tx的情況的定時，取得傳感器輸出(S228)，執(zhí)行基于此的故障判定或其他的處理。
[0118]在以上的實施方式中提及了各要素的個數(shù)、數(shù)量、量、范圍等數(shù)值的情況中，除了特別明示的情況或原理上明確地確定為該數(shù)值的情況以外，本發(fā)明并不限定于該提及的數(shù)值。而且，在該實施方式中說明的結構或制造工序等除了特別明示的情況或原理上明確地確定為那樣的情況以外，在本發(fā)明中不是必須的。
[0119]標號說明
[0120]2內(nèi)燃機
[0121]4排氣路徑
[0122]6 DPF (微粒子捕集用過濾器)
[0123]8 SCR 系統(tǒng)
[0124]10 噴射閥
[0125]12 NOx 催化劑
[0126]14 PM傳感器(微粒子傳感器)
[0127]16控制裝置
[0128]18絕緣基材
[0129]20、22 電極
[0130]PMl第一基準量
[0131]PM2第二基準量
[0132]tl第一基準時間
[0133]t2第二基準時間
[0134]REF_1基準輸出
[0135]Tl第一定時
[0136]T2第二定時
【權利要求】
1.一種內(nèi)燃機的控制裝置，對內(nèi)燃機進行控制，該內(nèi)燃機具備在內(nèi)燃機的排氣路徑上配置的SCR系統(tǒng)和在該SCR系統(tǒng)的下游配置的微粒子傳感器，所述內(nèi)燃機的控制裝置的特征在于，具備: 向所述微粒子傳感器施加微粒子捕集用電壓的單元； 根據(jù)所述微粒子捕集用電壓的施加開始后的第一定時的所述微粒子傳感器的輸出，執(zhí)行規(guī)定的控制的單元；以及 在從所述微粒子捕集用電壓的施加開始起的、向所述SCR系統(tǒng)下游排出的尿素關聯(lián)物質增加的規(guī)定的運轉狀態(tài)下的內(nèi)燃機的累計運轉時間達到基準時間的第二定時比所述第一定時早時，中止所述規(guī)定的控制的單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機的控制裝置還具備在所述第二定時比所述第一定時早時，執(zhí)行使所述微粒子傳感器的元件部升溫而將堆積于所述微粒子傳感器的微粒子燃燒除去的控制的單元。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 在所述排氣路徑的所述微粒子傳感器的上游配置有用于捕集所述微粒子的微粒子捕集用過濾器， 所述規(guī)定的控制是基于所述微粒子傳感器的輸出來判定所述微粒子捕集用過濾器有無故障的控制。
4.根據(jù)權利要求3所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機的控制裝置還具備推定從內(nèi)燃機排出的微粒子的從所述微粒子捕集用電壓的施加開始起的累計量即累計排出量的單元， 所述第一定時是所述累計排出量達到基準量時。
5.根據(jù)權利要求1?4中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機的控制裝置還具備在所述第二定時比所述第一定時早時，根據(jù)所述第二定時的所述微粒子傳感器的輸出來執(zhí)行所述規(guī)定的控制的單元。
6.根據(jù)權利要求1?5中任一項所述的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述內(nèi)燃機的控制裝置還具備: 推定從內(nèi)燃機排出的微粒子的從所述微粒子捕集用電壓的施加開始起的累計量即累計排出量的單元；以及 根據(jù)所述累計排出量來設定所述基準時間的單元。
【文檔編號】F01N3/08GK103946494SQ201180075046
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2011年11月25日 優(yōu)先權日:2011年11月25日
【發(fā)明者】橋田達弘, 西島大貴 申請人:豐田自動車株式會社