TW201829903A

TW201829903A - 內燃機及控制內燃機之方法

Info

Publication number: TW201829903A
Application number: TW107104663A
Authority: TW
Inventors: 齋藤洋孝; 西岡□□
Original assignee: 日商豐田自動車股份有限公司
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2018-08-16
Also published as: EP3361063A1; JP2018127990A; BR102018002749A2; MX2018001761A; ES2751060T3; US10890092B2; PH12018050021A1; RU2018104973A; JP6508229B2; AU2018200968A1; CN108412589A; CA2994589A1; RU2018104973A3; US20180230879A1; EP3361063B1; CN108412589B

Abstract

內燃機包括電子控制單元，其建構成供應添加物給溫度不大於預定溫度的排氣清潔觸媒。電子控制單元基於排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力來執行排氣清潔觸媒的異常診斷。當進行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時，電子控制單元將待供應至排氣清潔觸媒之添加物的量減少到小於當不執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時的量。

Description

內燃機及控制內燃機之方法

[0001] 本發明關於內燃機及控制內燃機之方法。

[0002] 已知有供應添加物給排氣清潔觸媒以改善清潔排氣能力的技術。於下文，供應添加物給排氣清潔觸媒以改善其清潔排氣能力(如上所述)的處理稱為輔助處理。以添加物來說，舉例而言，氫和臭氧是已知的。當執行這輔助處理時，即使排氣清潔觸媒的低溫造成觸媒的活性低，仍可以改善清潔排氣的能力。　　[0003] 舉例而言，已知有一種技術乃修改燃料以產生包含氫和一氧化碳的還原氣體，並且還原氣體供應至NOx觸媒以增加NOx觸媒中的還原反應速率，藉此改善NOx觸媒移除NOx的能力，特別是在低溫(例如參見日本專利公開案第2009-162159號)。也已知有一種技術乃修改燃料和空氣混合物中的燃料以產生氫(例如參見日本專利公開案第2011-144055號)。附帶而言，已知供應臭氧以改善NOx觸媒在低溫的NOx儲存效率，並且改善氧化觸媒的氧化功能(例如參見日本專利公開案第2016-142206號)。　　[0004] 於車上診斷(on-board diagnostics，OBD)，當排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力由感測器或類似者偵測為導致清潔排氣能力惡化，超過可允許的範圍時，則診斷排氣清潔觸媒是異常的。舉例而言，已知當三向觸媒或儲存還原型NOx觸媒(storage-reduction type NOx catalyst，NSR觸媒)配置於排放通道而在選擇性還原型NOx觸媒(selective reduction type NOx catalyst，SCR觸媒)上游，以將排氣的空氣燃料比例從大於理論空氣燃料比例的貧空氣燃料比例改變成小於理論空氣燃料比例的富空氣燃料比例時，則藉由在三向觸媒或NSR觸媒中造成水氣偏移反應以放大當SCR觸媒是正常時和當SCR觸媒是異常時的感測器輸出之間的差異，而改善了異常診斷的正確性(例如參見日本專利公開案第2016-125391號)。

[0005] 每個國家的排放要求已經一年比一年嚴格，如此則想要偵測的是在排氣清潔觸媒的異常診斷中之排氣清潔觸媒是異常的，即使惡化程度仍低。排氣清潔觸媒的異常診斷有時可以在車輛每次行進便執行。於此種例子，異常診斷可以在內燃機啟動之後的相對較早時間便執行，以可靠的執行異常診斷。此時，排氣清潔觸媒的溫度相對為低，如此則可以執行輔助處理。即使當排氣清潔觸媒的異常診斷惡化到被偵測為異常的程度時，執行輔助處理改善了排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力。這減少了當排氣清潔觸媒是正常時和當它是異常時的清潔排氣能力之間的差異。當排氣清潔觸媒的異常診斷基於此種例子之清潔排氣的能力來執行時，可以提供錯誤診斷。也就是說，當輔助處理應用於異常的排氣清潔觸媒以改善其清潔排氣的能力時，排氣清潔觸媒可以在排氣清潔觸媒的異常診斷中被錯誤診斷為正常。　　[0006] 本發明改善當排氣清潔觸媒具有低溫時之執行異常診斷的診斷正確性。　　[0007] 本發明的第一方面是內燃機。內燃機包括：排氣清潔觸媒，其設在排放通道中以清潔排氣；溫度偵測器，其偵測排氣清潔觸媒的溫度；添加物供應裝置，其供應添加物給排氣清潔觸媒，而當排氣清潔觸媒的溫度不大於預定溫度時，該添加物用於改善排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力；以及電子控制單元，建構成當溫度偵測器所偵測之排氣清潔觸媒的溫度不大於預定溫度時，則使添加物供應裝置供應添加物給排氣清潔觸媒。電子控制單元建構成基於排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力來執行排氣清潔觸媒的異常診斷。當執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時，電子控制單元建構成將待供應至排氣清潔觸媒之添加物的量減少到小於當不執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時添加物的量。　　[0008] 即使排氣清潔觸媒具有低溫，供應添加物給排氣清潔觸媒仍能夠改善排氣清潔觸媒的清潔能力。也就是說，當足夠量的添加物供應至溫度不大於預定溫度的排氣清潔觸媒時，可以充分改善排氣清潔觸媒的清潔能力。在此例子，清潔排氣的能力可以充分增加，而不論排氣清潔觸媒是否正常或異常。這減少了當排氣清潔觸媒是正常時和當排氣清潔觸媒是異常時的清潔排氣能力之間的差異。預定溫度是由於添加物的量供應至排氣清潔觸媒而造成排氣清潔觸媒之清潔能力改變的溫度上限。　　[0009] 以上面組態而言，當執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時，減少添加物的供應量以惡化清潔排氣的能力。當減少添加物的供應量時，當排氣清潔觸媒是異常時之清潔排氣能力的惡化程度增加為大於當它是正常時的惡化程度。也就是說，當執行異常診斷時減少添加物的供應量增加了當排氣清潔觸媒是正常時和當它是異常時的清潔排氣能力之間的差異。當在這種狀態下來執行異常診斷時，可以改善診斷正確性。　　[0010] 於內燃機，電子控制單元可以建構成相較於執行排氣清潔觸媒的異常診斷之時，從完成排氣清潔觸媒的異常診斷之時起，增加要供應至排氣清潔觸媒之添加物的量。　　[0011] 以上面組態而言，當在完成異常診斷之後立即增加添加物的供應量時，可以立即改善排氣清潔觸媒的清潔能力。　　[0012] 於內燃機，電子控制單元可以建構成當排氣清潔觸媒所具有的溫度是預定溫度或更小並且是下限溫度或更大時，則執行排氣清潔觸媒的異常診斷。下限溫度可以是在溫度小於預定溫度的排氣清潔觸媒中造成當排氣清潔觸媒是正常時和當它是異常時的清潔排氣能力之間差異的溫度下限。　　[0013] 當排氣清潔觸媒的溫度太低時，排氣清潔觸媒(即使是正常)的清潔能力仍惡化。這減少了排氣清潔觸媒當正常時和當異常時的清潔能力之間的差異。因此，可以惡化異常診斷的正確性。以上面組態而言，當在下限溫度或更大(其為造成當排氣清潔觸媒是正常時和當排氣清潔觸媒是異常時的清潔排氣能力之間差異的溫度下限值)來執行異常診斷時，改善了異常診斷的正確性。　　[0014] 於內燃機，電子控制單元可以建構成當排氣清潔觸媒所具有的溫度是預定溫度或更小並且較靠近下限溫度而較不靠近預定溫度時，則執行排氣清潔觸媒的異常診斷。　　[0015] 當減少添加物的量時，較低的溫度更增加了排氣清潔觸媒當它是正常時和當它是異常時的清潔能力之間的差異。因此，在從下限溫度到預定溫度的範圍裡，排氣清潔觸媒當它是正常時和當它是異常時的清潔能力之間的差異則在較靠近下限溫度而較不靠近預定溫度的溫度下增加得更多。以上面組態而言，當在靠近下限溫度的溫度下執行異常診斷時，改善了異常診斷的正確性。　　[0016] 於內燃機，電子控制單元可以建構成當執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時，則停止供應添加物給排氣清潔觸媒。　　[0017] 本發明的第二方面是控制內燃機的方法。內燃機包括：排氣清潔觸媒，其設在排放通道中以清潔排氣；溫度偵測器，其偵測排氣清潔觸媒的溫度；添加物供應裝置，其供應添加物給排氣清潔觸媒，而當排氣清潔觸媒的溫度不大於預定溫度時，該添加物用於改善排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力；以及電子控制單元，其建構成當溫度偵測器所偵測之排氣清潔觸媒的溫度不大於預定溫度時，則使添加物供應裝置供應添加物給排氣清潔觸媒。電子控制單元建構成基於排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力來執行排氣清潔觸媒的異常診斷。控制內燃機的方法包括：當執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時，由電子控制單元將待供應至排氣清潔觸媒之添加物的量減少到小於當不執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時添加物的量。　　[0018] 以上面組態而言，當執行溫度不大於預定溫度之排氣清潔觸媒的異常診斷時，減少添加物的供應量以惡化清潔排氣的能力。當減少添加物的供應量時，當排氣清潔觸媒是異常時之清潔排氣能力的惡化程度增加成大於當它是正常時的惡化程度。也就是說，當執行異常診斷時減少添加物的供應量則增加了當排氣清潔觸媒是正常時和當它是異常時的清潔排氣能力之間的差異。當在這種狀態下來執行異常診斷時，可以改善診斷正確性。　　[0019] 以本發明而言，當執行低溫之排氣清潔觸媒的異常診斷時，可以改善異常診斷的正確性。

[0021] 下文參考伴隨圖式，舉例而言將依據具體態樣來詳述執行本發明的模式。雖然具體態樣已描述了每個構件的尺寸、材料、形狀、它們的相對放置和類似者，不過本發明的範圍不打算受限於此，除非另有指明。　　[0022] 圖1示範根據本具體態樣之內燃機及其進氣系統和排放系統的示意組態。內燃機1是驅動車輛的柴油引擎。內燃機1可以是汽油引擎。內燃機1連接到排放通道2。排放通道2設有選擇性還原型NOx觸媒3 (下文稱為「SCR觸媒3」)，其使用氨作為還原劑而選擇性還原排氣中的NOx。於本具體態樣，SCR觸媒3是本發明之排氣清潔觸媒的範例。　　[0023] 排放通道2在SCR觸媒3的上游設有尿素添加閥4，其添加尿素水(氨的前驅物)到排氣裡。從尿素添加閥4所添加的尿素水被水解而形成氨，其要吸附到SCR觸媒3。氨在SCR觸媒3中使用作為還原劑。取代尿素添加閥4，可以改設氨添加閥，其添加氨到排氣裡。　　[0024] 附帶而言，排放通道2在SCR觸媒3的上游設有氫添加閥5，其添加氫(H₂ )到排氣裡。舉例而言，已知當氫添加到使用Al₂ O₃ 和MFI沸石作為載體的多樣Ag系統觸媒時，改善了NO的還原效率。氫舉例而言可以藉由修改內燃機1的燃料而產生。有可用的熟知技術來修改燃料。於本具體態樣，氫添加閥5是本發明之添加物供應裝置的範例。　　[0025] 排放通道2在尿素添加閥4和氫添加閥5的上游設有：上游側的NOx感測器11，其偵測流入SCR觸媒3之排氣的NOx濃度；空氣燃料比例感測器12，其偵測流入SCR觸媒3之排氣的空氣燃料比例；以及溫度感測器13，其偵測流入SCR觸媒3之排氣的溫度。排放通道2在SCR觸媒3的下游設有下游側的NOx感測器14，其偵測從SCR觸媒3流出之排氣的NOx濃度。　　[0026] 內燃機1包括燃料注射閥6以將燃料注射到對應的汽缸裡。內燃機1也連接到進氣通道7。進氣通道7設有氣流計23，其偵測內燃機1的進氣量。　　[0027] 內燃機1包括電子控制單元(electronic control unit，ECU) 10。ECU 10控制內燃機1、排氣清潔裝置和類似者。ECU 10電連接到曲柄位置感測器21和油門操作量感測器22，連同上述之上游側的NOx感測器11、空氣燃料比例感測器12、溫度感測器13、下游側的NOx感測器14、氣流計23也是，並且每個感測器的輸出值傳送到ECU 10。　　[0028] ECU 10能夠掌握內燃機1的操作條件，例如基於曲柄位置感測器21的偵測而掌握引擎轉速、基於油門操作量感測器22的偵測而掌握引擎負載。於本具體態樣，雖然上游側的NOx感測器11可以偵測流入SCR觸媒3之排氣中的NOx，從內燃機1排放之排氣(被SCR觸媒3清潔之前的排氣，或流入SCR觸媒3的排氣)中所包含的NOx也可以基於內燃機1上面的操作條件來估計，因為操作條件與NOx相關。ECU 10也能夠基於溫度感測器13所偵測的排氣溫度來估計SCR觸媒3的溫度。溫度感測器13可以偵測SCR觸媒3的溫度而非排氣的溫度。於本具體態樣，溫度感測器13是本發明之溫度偵測器的範例。附帶而言，ECU 10能夠基於氣流計23的偵測值和從燃料注射閥6所注射的燃料量來計算排氣流率。在此同時，ECU 10經由電線而連接到尿素添加閥4和燃料注射閥6，因此ECU 10控制尿素添加閥4和燃料注射閥6。　　[0029] ECU 10使SCR觸媒3初步吸附氨而在不超過飽和吸附量的範圍裡，並且當吸附於SCR觸媒3中的氨舉例而言由於NOx還原而還原時，ECU造成供應適合還原氨量的尿素水。此時，ECU 10使尿素添加閥4添加尿素水道SCR觸媒3裡，使得氨的吸附量變成SCR觸媒3中之氨吸附量的目標值(下文稱為目標吸附量)。　　[0030] 當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，ECU 10使氫添加閥5添加氫到SCR觸媒3裡以執行輔助處理。第一預定溫度是依據供應至SCR觸媒3的氫量而造成SCR觸媒3之清潔能力有所差異的溫度上限。輔助處理中的氫添加量(下文稱為輔助添加量)乃決定成使得SCR觸媒3中的NOx移除率是在可允許的範圍裡。當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，較低的溫度更加惡化NOx移除率。因此，在考慮SCR觸媒3的溫度下來決定輔助添加量，以致隨著SCR觸媒3的溫度減少，則輔助添加量增加。SCR觸媒3的溫度和輔助添加量之間的關係是由實驗、模擬或類似者所初步獲取，並且儲存於ECU 10中。於本具體態樣，ECU 10執行輔助處理以作為本發明的控制裝置。附帶而言，於本具體態樣，第一預定溫度對應於本發明的預定溫度。　　[0031] 圖2是圖形，其顯示當不執行輔助處理時之SCR觸媒3的溫度和NOx移除率之間的關係。在此同時，圖3是圖形，其顯示當執行輔助處理時之SCR觸媒3的溫度和NOx移除率之間的關係。每條實線指出SCR觸媒3是在正常狀態(正常觸媒的例子)，而每條虛線指出SCR觸媒3是在異常狀態(異常觸媒的例子)。　　[0032] 如圖2所示，當不執行輔助處理並且SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，SCR觸媒3的較低溫度更加減少正常觸媒和異常觸媒二者的NOx移除率。於這溫度範圍，當不執行輔助處理時，NOx移除率可以減少到低於可允許的範圍。在此同時，如圖3所示，即使當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，執行輔助處理增加了正常觸媒和異常觸媒二者的NOx移除率。如上所述，根據本具體態樣的輔助處理當應用於低溫的SCR觸媒3時造成大效果。因此，當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，執行根據本具體態樣的輔助處理。當假設不執行輔助處理時，第一預定溫度也可以稱為造成正常觸媒的NOx移除率和異常觸媒的NOx移除率之間差異改變的溫度上限。　　[0033] ECU 10基於SCR觸媒3的NOx移除率來執行SCR觸媒3的異常診斷。NOx移除率是SCR觸媒3所清潔之NOx量對流入SCR觸媒3之NOx量的比例。當假設在SCR觸媒3之上游和下游側的排氣流率相等時，NOx移除率可以是在SCR觸媒3中被清潔所減少之排氣NOx濃度對流入SCR觸媒3之排氣NOx濃度的比例。因此，NOx移除率可以使用上游側NOx感測器11和下游側NOx感測器14的偵測值而以下面的表達式(1)來計算。　　NOx移除率=((上游側NOx感測器11的偵測值)–(下游側NOx感測器14的偵測值))∕(上游側NOx感測器11的偵測值)……(1) 　　[0034] 當NOx移除率不小於診斷閾值時，ECU 10診斷SCR觸媒3為正常；當NOx移除率小於診斷閾值時，ECU 10診斷SCR觸媒3為異常。SCR觸媒3的異常診斷是在啟動內燃機1之後的相對較早時刻所執行。因此，當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，便執行SCR觸媒3的異常診斷。如上所述，在啟動內燃機1之後的相對較早時刻來執行SCR觸媒3的異常診斷，而增加了被診斷為異常的機率。　　[0035] 不幸而言，執行輔助處理的溫度範圍和執行異常診斷的溫度範圍彼此重疊，如此則可以同時執行輔助處理和異常診斷。當執行輔助處理時，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異則相對減少，如圖3所示，因此難以基於NOx移除率來區分正常觸媒和異常觸媒。結果，當執行SCR觸媒3的異常診斷時，可以提供錯誤診斷。於本具體態樣，當執行SCR觸媒3之異常診斷時的輔助添加量減少到小於當在相同條件下不執行SCR觸媒3之異常診斷時的輔助添加量。如上所述之輔助添加量的減少也包括輔助添加量減少到零，或者停止添加氫。　　[0036] 當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，NOx移除率依據輔助添加量而變化。也就是說，NOx移除率隨著輔助添加量增加而增加，直到抵達在第一預定溫度的NOx移除率為止。因此，雖然減少輔助添加量惡化了NOx移除率，不過此時異常觸媒之NOx移除率的惡化量大於正常觸媒的惡化量。也就是說，當SCR觸媒3所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，減少輔助添加量則能夠增加正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異。這允許基於NOx移除率而輕易區分正常觸媒和異常觸媒。因此，可以改善異常診斷的正確性。　　[0037] 當SCR觸媒3具有太低的溫度時，即使正常觸媒也幾乎無法移除NOx。這幾乎消除了正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異。這可以在異常診斷中造成錯誤診斷。因此，SCR觸媒3的異常診斷是在能夠讓排氣中的NOx在正常觸媒中移除達某種程度的溫度來執行。然後，將允許執行異常診斷之SCR觸媒3的溫度下限值指示成第二預定溫度。也就是說，於本具體態樣，當SCR觸媒3的溫度不小於第二預定溫度且不大於第一預定溫度時，則執行SCR觸媒3的異常診斷。第二預定溫度是使正常觸媒和異常觸媒之間有清潔排氣能力差異的溫度下限值。第二預定溫度可以是造成正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率有夠大差異的溫度下限值，或者舉例而言可以是使異常診斷的正確性在可允許之範圍裡的溫度下限值。於本具體態樣，第二預定溫度對應於本發明的下限溫度。　　[0038] 如圖2所示，當輔助添加量減少時，在等於或小於第一預定溫度的溫度範圍中，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異隨著溫度減少而增加，直到異常觸媒的NOx移除率變成零為止。因此，第二預定溫度可以是使異常觸媒之NOx移除率大致為零的溫度，或者舉例而言可以是靠近該溫度。當輔助添加量減少時，當在靠近第二預定溫度的溫度來執行異常診斷時之NOx移除率的差異增加得大於當在靠近第一預定溫度的溫度來執行異常診斷時的差異，藉此達成異常診斷的高正確性。因此，異常診斷可以在較靠近第二預定溫度而較不靠近第一預定溫度的溫度來執行。執行異常診斷的溫度範圍可以改變以適合所需之異常診斷的正確性。　　[0039] 圖4是表格，其顯示當執行和不執行輔助處理時之正常觸媒和異常觸媒的NOx移除率。舉例而言，圖4顯示溫度為200°C之SCR觸媒3的NOx移除率。200°C的溫度不小於第二預定溫度且不大於第一預定溫度。當執行輔助處理時(圖4的「有輔助」)，舉例而言，正常觸媒的NOx移除率為95%，並且舉例而言，異常觸媒的NOx移除率為90%。因此，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異為5%。在此同時，當不執行輔助處理時(圖4的「無輔助」)，舉例而言，正常觸媒的NOx移除率為40%，並且舉例而言，異常觸媒的NOx移除率為20%。因此，當執行輔助處理時，舉例而言，正常觸媒的NOx移除率增加55%，而異常觸媒的NOx移除率增加70%。如上所述，輔助處理對異常觸媒所提供的效果大於對正常觸媒所提供的效果。舉例而言，當不執行輔助處理時，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異為20%，因此大於當執行輔助處理時之NOx移除率的差異(5%)。如上所述，當異常診斷是在正常觸媒和異常觸媒之間有大的NOx移除率差異之狀態下執行時，可以改善異常診斷的正確性。　　[0040] 圖5是流程圖，其示範根據本具體態樣的SCR觸媒3之異常診斷的流程。這流程圖是由ECU 10執行達每個預定時間。ECU 10從啟動內燃機1之時便分開執行輔助處理，直到SCR觸媒3的溫度抵達第一預定溫度為止。　　[0041] 於步驟S101，決定執行異常診斷的前提是否成立。舉例而言，根據步驟S101的前提如下：上游側的NOx感測器11和下游側的NOx感測器14是正常的；以及在啟動內燃機1之後並未執行SCR觸媒3的異常診斷。於本具體態樣，SCR觸媒3的異常診斷僅當內燃機1操作時才執行。有可能使用熟知的技術來決定上游側的NOx感測器11和下游側的NOx感測器14是否正常。當步驟S101有正面決定時，處理前往步驟S102。在此同時，當步驟S101有負面決定時，本流程圖便完成。　　[0042] 於步驟S102，決定執行異常診斷的條件是否成立。執行異常診斷的條件如下：SCR觸媒3所具有的溫度不小於第二預定溫度且不大於第一預定溫度；以及舉例而言，內燃機1是在穩定操作。執行異常診斷的條件可以進一步包括如下：SCR觸媒3所具有的溫度較靠近第二預定溫度而較不靠近第一預定溫度。當步驟S102有正面決定時，處理前往步驟S103。在此同時，當步驟S102有負面決定時，本流程圖便完成。　　[0043] 於步驟S103，減少輔助添加量。減少量此時是由實驗、模擬或類似者所初步獲取，使得正常觸媒所具有的NOx移除率等於或大於診斷閾值，並且異常觸媒所具有的NOx移除率小於診斷閾值，並且儲存於ECU 10中。於步驟S103，輔助添加量可以減少到零。當完成步驟S103的處理時，處理前往步驟S104。　　[0044] 於步驟S104，計算SCR觸媒3的NOx移除率。NOx移除率是在完成步驟S103的處理之後使用上游側NOx感測器11的偵測值和下游側NOx感測器14的偵測值來計算。當完成步驟S104的處理時，處理前往步驟S105。　　[0045] 於步驟S105，決定SCR觸媒3的NOx移除率是否等於或大於診斷閾值。診斷閾值是當假設SCR觸媒3是在正常觸媒和異常觸媒之間邊界時的NOx移除率，並且依據SCR觸媒3的溫度來設定。SCR觸媒3的溫度和診斷閾值之間的關係是由實驗、模擬或類似者所初步獲取，並且儲存於ECU 10中。當步驟S105有正面決定時，處理前往步驟S106，並且SCR觸媒3診斷為正常。在此同時，當步驟S105有負面決定時，處理前往步驟S107，並且SCR觸媒3診斷為異常。　　[0046] 當完成步驟S106或S107的處理時，處理前往步驟S108。於步驟S108，輔助添加量返回到步驟S103減少之前的數值。當輔助處理在步驟S103停止時，輔助處理在步驟S108再度啟動。當完成步驟S108的處理時，本流程圖便完成。當完成步驟S108的處理時，本流程圖直到下次啟動內燃機1才執行。本流程圖可以執行多次。　　[0047] 圖6是時間圖，其示範當執行根據本具體態樣之異常診斷時的多樣狀態。從上而下依序示範了輔助處理的狀態、根據步驟S101執行異常診斷的前提狀態、根據步驟S102執行異常診斷的條件狀態。圖6示範在異常診斷期間停止輔助處理的例子。　　[0048] 輔助處理在T1所指時刻之前執行。在T1所指時刻，執行異常診斷的前提(參見步驟S101)成立。然而，在T1所指時刻，執行異常診斷的條件(參見步驟S102)不成立。因此，無法執行異常診斷，如此則在T1維持著正在執行輔助處理的狀態。然後，在T2所指時刻，執行異常診斷的條件成立。輔助處理在T1到T2的期間執行，如此則SCR觸媒3的清潔能力維持為高。在T2到T3的期間，執行異常診斷的前提和執行異常診斷的條件都成立，如此則停止輔助處理。然後，在T2到T3的期間，執行異常診斷。輔助處理在該期間停止，如此則SCR觸媒3的清潔能力惡化。附帶而言，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異有所增加。當在T3所指時刻完成了異常診斷時，再度啟動輔助處理。如上所述，在完成異常診斷之後立即啟動輔助處理，如此則SCR觸媒3的NOx清潔能力快速增加。這能夠避免NOx移除率的惡化時間延長為大於所需者。　　[0049] 雖然本具體態樣的輔助處理藉由供應氫給SCR觸媒3而執行，不過輔助處理可以藉由供應臭氧來取代氫而執行。　　[0050] 如上所述，根據本具體態樣，即使當異常診斷應用於低溫的SCR觸媒3時，可以藉由減少輔助添加量而改善診斷正確性。　　[0051] 雖然具體態樣1的輔助處理應用於SCR觸媒3，不過本具體態樣的輔助處理應用於儲存還原型NOx觸媒(下文稱為NSR觸媒)。圖7示範根據本具體態樣之內燃機及其進氣系統和排放系統的示意組態。主要將描述與圖1的差異。內燃機1包括排放通道2，其設有NSR觸媒30。當流入NSR觸媒30之排氣的空氣燃料比例大於理論空氣燃料比例的空氣燃料比例(下文稱為貧空氣燃料比例)時，NSR觸媒30儲存排氣中的NOx。當流入NSR觸媒30之排氣的空氣燃料比例小於理論空氣燃料比例的空氣燃料比例(下文稱為富空氣燃料比例)時，NSR觸媒30排放和還原NOx。「儲存」(store)一詞使用成包括暫時吸附NOx。於本具體態樣，NSR觸媒30對應於本發明的排氣清潔觸媒。　　[0052] 當內燃機1在富空氣燃料比例下操作時，流入NSR觸媒30之排氣的空氣燃料比例變成富空氣燃料比例，並且作為還原劑之未燃燒的燃料(HC、CO)供應至NSR觸媒30。如圖7所示範，用於將燃料(HC)添加到內燃機1裡的燃料添加閥40可以設在排放通道2中而在NSR觸媒30的上游，如此則當流入NSR觸媒30之排氣的空氣燃料比例設為富空氣燃料比例時，作為還原劑的燃料可以經由燃料添加閥40以將燃料添加到排氣裡而供應至NSR觸媒30。燃料添加閥40經由電線而連接到ECU 10，如此則燃料添加閥40由ECU 10所控制。於下文，以下的供應也稱為對NSR觸媒30的燃料供應：在富空氣燃料比例下操作內燃機1而將未燃燒的燃料供應到NSR觸媒30；以及經由燃料添加閥40來供應燃料給NSR觸媒30。　　[0053] 於本具體態樣，當NSR觸媒30的NOx儲存量變成預定儲存量時，儲存於NSR觸媒30中的NOx被還原。NSR觸媒30中的NOx儲存量計算是如下而獲取：舉例而言，從流入NSR觸媒30的NOx量減掉從NSR觸媒30流出的NOx量和NSR觸媒30中還原的NOx量。ECU 10視需要而基於上游側NOx感測器11、溫度感測器13、下游側NOx感測器14、氣流計23中每一者的偵測值和排氣的空氣燃料比例來計算NSR觸媒30的NOx儲存量。NSR觸媒30的NOx儲存量可以由熟知的方法來計算。　　[0054] ECU 10執行對NSR觸媒30的燃料供應，如此以還原預定儲存量的NOx。因此，ECU 10執行對NSR觸媒30的燃料供應，使得適合NSR觸媒30之NOx儲存量的還原劑量供應給NSR觸媒30。　　[0055] 在此同時，當儲存於溫度等於或小於第三預定溫度之NSR觸媒30中的NOx被還原時，ECU 10使氫經由氫添加閥5而添加到NSR觸媒30，而非對它做燃料供應。也就是說，氫被供應成還原劑來取代HC和CO以還原NOx。如上所述，經由氫添加閥5來添加氫而執行輔助處理。第三預定溫度是藉由供應氫而使NSR觸媒之清潔排氣能力改善的溫度上限。於下文，以下的供應也稱為對NSR觸媒30的氫供應：經由氫添加閥5而供應氫給NSR觸媒30。ECU 10執行對NSR觸媒30的氫供應，使得適合NSR觸媒30之NOx儲存量的還原劑量供應給NSR觸媒30。於本具體態樣，第三預定溫度對應於本發明的預定溫度。　　[0056] 氫所具有的還原能力要高於HC和CO每一者，如此則NSR觸媒30的還原能力藉由執行對NSR觸媒30的氫供應而改善得要比藉由執行對NSR觸媒30的燃料供應還更多。因此，當NSR觸媒30由於低溫而具有低活性時，NOx的還原可以藉由執行對NSR觸媒30的氫供應而加速。在此同時，當NSR觸媒30具有夠高的溫度時，NOx可以藉由對NSR觸媒30的燃料供應而還原。因此，產生氫所消耗的能量可以藉由執行對NSR觸媒30的燃料供應而減少。　　[0057] 圖8是時間圖，其示範當不執行輔助處理時流入NSR觸媒30之排氣NOx濃度(入NOx)和從NSR觸媒30流出之排氣NOx濃度(出NOx)的轉變。圖8是當NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第三預定溫度時藉由對NSR觸媒30的燃料供應而還原NOx的時間圖。在此同時，圖9是時間圖，其示範當執行輔助處理時流入NSR觸媒30之排氣NOx濃度(入NOx)和從NSR觸媒30流出之排氣NOx濃度(出NOx)的轉變。圖9是當NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第三預定溫度時藉由對NSR觸媒30的氫供應而還原NOx的時間圖。於圖8和9，T11是NSR觸媒30的NOx儲存量抵達預定儲存量之時，並且是啟動對NSR觸媒30的燃料供應或對NSR觸媒30的氫供應以還原NOx之時。附帶而言，T2是完成對NSR觸媒30的燃料供應或對NSR觸媒30的氫供應之時。視內燃機1的操作條件而定，入NOx則有所改變。　　[0058] 如互相比較圖8和9所可見，在T11到T12的期間，當執行對NSR觸媒30的氫供應而從NSR觸媒30流出的排氣NOx濃度低於當執行對NSR觸媒30的燃料供應時的NOx濃度。因此，當NSR觸媒30具有低溫時，從NSR觸媒30流出的排氣NOx濃度藉由執行輔助處理而減少到小於流入NSR觸媒30的排氣NOx濃度。當根據表達式1來計算NOx移除率時，可以說NSR觸媒30的NOx移除率藉由執行輔助處理而增加。　　[0059] 圖10是圖形，其顯示在還原NOx而不執行輔助處理時之NSR觸媒30的溫度和NOx移除率之間的關係。在此同時，圖11是圖形，其顯示在還原NOx而執行輔助處理時之NSR觸媒30的溫度和NOx移除率之間的關係。每條實線指出NSR觸媒30是在正常狀態，而每條虛線指出NSR觸媒30是在異常狀態。　　[0060] 如圖10所示，當不執行輔助處理並且NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第三預定溫度時，NSR觸媒30的較低溫度更加減少正常觸媒和異常觸媒二者的NOx移除率。在此同時，如圖11所示，即使當NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第一預定溫度時，執行輔助處理增加正常觸媒和異常觸媒二者的NOx移除率。如上所述，根據本具體態樣的輔助處理當應用於溫度等於或小於第三預定溫度的NSR觸媒30時造成效果。因此，當NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第三預定溫度時，執行根據本具體態樣的輔助處理。當假設不執行輔助處理時，第三預定溫度也可以稱為造成正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異隨著NSR觸媒30之溫度增加而減少的溫度上限。　　[0061] ECU 10基於NSR觸媒30的NOx還原能力或清潔排氣的能力來執行NSR觸媒30的異常診斷。當還原劑供應至NSR觸媒30以還原儲存在NSR觸媒30中的NOx時，NSR觸媒30的NOx還原能力關聯於NOx移除率。當儲存在NSR觸媒30中的NOx被還原時，ECU 10基於上游側NOx感測器11和下游側NOx感測器14二者的偵測值來計算NOx移除率。然後，當NOx移除率為診斷閾值或更大時，ECU 10診斷NSR觸媒30為正常；當NOx移除率小於診斷閾值時，ECU 10診斷NSR觸媒30為異常。也於本具體態樣，在啟動內燃機1之後的相對較早時刻來執行NSR觸媒30的異常診斷，增加了被診斷為異常的機率。因此，當NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第三預定溫度時，執行NSR觸媒30的異常診斷。　　[0062] 不幸而言，當NSR觸媒30所具有的溫度等於或小於第三預定溫度時，執行輔助處理。當執行輔助處理時，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異變成相對為小，因此當執行NSR觸媒30的異常診斷時可以提供錯誤診斷。因此，於本具體態樣，當執行NSR觸媒30的異常診斷時，停止輔助處理。可以說輔助添加量減少到零。此時，對NSR觸媒30的氫供應可以切換為對NSR觸媒30的燃料供應。如上所述，當執行NSR觸媒30的異常診斷時，藉由停止輔助處理而增加正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異，藉此能夠改善異常診斷的正確性。　　[0063] 當NSR觸媒30具有太低的溫度時，即使正常觸媒也幾乎無法移除NOx。這幾乎消除了正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異。當在這狀態下執行異常診斷時，可以提供錯誤診斷。因此，NSR觸媒30的異常診斷是在能夠於正常觸媒中移除排氣中之NOx達到某種程度的溫度來執行。然後，將允許執行異常診斷之NSR觸媒30的溫度下限值指示成第四預定溫度。也就是說，於本具體態樣，當NSR觸媒30的溫度不小於第四預定溫度且不大於第三預定溫度時，則執行NSR觸媒30的異常診斷。第四預定溫度是使正常觸媒和異常觸媒之間有清潔排氣能力差異的溫度下限值。第四預定溫度可以是使正常觸媒和異常觸媒之間在NOx移除率有夠大差異的溫度下限值，或者可以是使異常診斷的正確性在可允許範圍裡的溫度下限值，舉例而言。於本具體態樣，第四預定溫度對應於本發明的下限溫度。　　[0064] 當不執行輔助處理時，或當輔助添加的量設為零時，在等於或小於第三預定溫度的溫度範圍中，正常觸媒和異常觸媒之間的NOx移除率差異隨著溫度減少而增加，直到異常觸媒的NOx移除率變成零為止。因此，第四預定溫度可以是使異常觸媒之NOx移除率大致為零的溫度，或者舉例而言可以是靠近該溫度。當不執行輔助處理時，當在靠近第四預定溫度的溫度來執行異常診斷時的NOx移除率差異增加得要比當在靠近第三預定溫度的溫度來執行異常診斷時更多，藉此達成異常診斷的高正確性。因此，異常診斷可以在較靠近第四預定溫度而較不靠近第三預定溫度的溫度下來執行。執行異常診斷的溫度範圍可以改變以適合所需之異常診斷的正確性。　　[0065] 圖12是流程圖，其示範根據本具體態樣的NSR觸媒30之異常診斷的流程。這流程圖由ECU 10執行達每個預定時間。ECU 10從啟動內燃機1之時便分開執行輔助處理，直到NSR觸媒30的溫度抵達第三預定溫度為止。　　[0066] 於步驟S201，決定執行異常診斷的前提是否成立。舉例而言，根據步驟S201的前提如下：上游側的NOx感測器11和下游側的NOx感測器14是正常的；以及在啟動內燃機1之後尚未執行NSR觸媒30的異常診斷。於本具體態樣，NSR觸媒30的異常診斷僅當操作內燃機1時才執行。有可能使用熟知的技術來決定上游側的NOx感測器11和下游側的NOx感測器14是否正常。當步驟S201有正面決定時，處理前往步驟S202。在此同時，當步驟S201有負面決定時，本流程圖便完成。　　[0067] 於步驟S202，決定執行異常診斷的條件是否成立。執行異常診斷的條件如下：NSR觸媒30所具有的溫度不小於第四預定溫度且不大於第三預定溫度；以及舉例而言，內燃機1是在穩定操作。執行異常診斷的條件可以進一步包括如下：NSR觸媒30所具有的溫度較靠近第四預定溫度而較不靠近第三預定溫度。當步驟S202有正面決定時，處理前往步驟S203。在此同時，當步驟S202有負面決定時，本流程圖便完成。　　[0068] 於步驟S203，停止輔助處理。此時，停止對NSR觸媒30的氫供應，並且啟動對NSR觸媒30的燃料供應。於本具體態樣，異常診斷乃基於NSR觸媒30的還原能力而執行，如此即使當停止對NSR觸媒30的氫供應時，仍執行對NSR觸媒30的燃料供應以還原NOx。當完成步驟S203的處理時，處理前往步驟S204。　　[0069] 於步驟S204，計算NSR觸媒30的NOx移除率。NOx移除率是在完成步驟S203的處理之後使用上游側NOx感測器11的偵測值和下游側NOx感測器14的偵測值來計算。當完成步驟S204的處理時，處理前往步驟S205。　　[0070] 於步驟S205，決定NSR觸媒30的NOx移除率是否等於或大於診斷閾值。診斷閾值是當假設NSR觸媒30是在正常觸媒和異常觸媒之間邊界時的NOx移除率，並且依據NSR觸媒30的溫度來設定。NSR觸媒30的溫度和診斷閾值之間的關係是由實驗、模擬或類似者所初步獲取，並且儲存於ECU 10中。當步驟S205有正面決定時，處理前往步驟S206，並且NSR觸媒30診斷為正常。在此同時，當步驟S205有負面決定時，處理前往步驟S207，並且NSR觸媒30診斷為異常。　　[0071] 當完成步驟S206或S207的處理時，處理前往步驟S208。於步驟S208，再度開始輔助處理。也就是說，把對NSR觸媒30的燃料供應切換為對NSR觸媒30的氫供應。當完成步驟S208的處理時，本流程圖便完成。當完成步驟S208的處理時，本流程圖直到下次啟動內燃機1才執行。本流程圖可以執行多次。　　[0072] 如上所述，根據本具體態樣，即使當異常診斷應用於低溫的NSR觸媒30時，仍可以藉由停止輔助處理而改善診斷正確性。

[0073]

1‧‧‧內燃機

2‧‧‧排放通道

3‧‧‧選擇性還原型NOx觸媒(SCR觸媒)

4‧‧‧尿素添加閥

5‧‧‧氫添加閥

6‧‧‧燃料注射閥

7‧‧‧進氣通道

10‧‧‧電子控制單元(ECU)

11‧‧‧上游側的NOx感測器

12‧‧‧空氣燃料比例感測器

13‧‧‧溫度感測器

14‧‧‧下游側的NOx感測器

21‧‧‧曲柄位置感測器

22‧‧‧油門操作量感測器

23‧‧‧氣流計

30‧‧‧儲存還原型NOx觸媒(NSR觸媒)

40‧‧‧燃料添加閥

S101~S108‧‧‧SCR觸媒之異常診斷的流程步驟

S201~S208‧‧‧NSR觸媒之異常診斷的流程步驟

[0020] 下面將參考伴隨圖式來描述本發明之範例性具體態樣的特徵、優點及技術上和工業上的重要性，其中圖式的相同數字表示相同的元件，以及其中：　　圖1示範根據具體態樣1之內燃機及其進氣系統和排放系統的示意組態；　　圖2是圖形，其顯示當不執行輔助處理時SCR觸媒的溫度和NOx移除率之間的關係；　　圖3是圖形，其顯示當執行輔助處理時SCR觸媒的溫度和NOx移除率之間的關係；　　圖4是表格，其顯示當執行和不執行輔助處理時之正常觸媒和異常觸媒的NOx移除率；　　圖5是流程圖，其示範根據具體態樣1的SCR觸媒之異常診斷的流程；　　圖6是時間圖，其示範當執行根據具體態樣1之異常診斷時的多樣狀態；　　圖7示範根據具體態樣2之內燃機及其進氣系統和排放系統的示意組態；　　圖8是時間圖，其示範當不執行輔助處理時流入NSR觸媒的排氣之NOx濃度(入NOx)和從NSR觸媒流出的排氣之NOx濃度(出NOx)的轉變；　　圖9是時間圖，其示範當執行輔助處理時流入NSR觸媒的排氣之NOx濃度(入NOx)和從NSR觸媒流出的排氣之NOx濃度(出NOx)的轉變；　　圖10是圖形，其顯示當不執行輔助處理時、在NSR觸媒的NOx還原時之溫度和NOx移除率之間的關係；　　圖11是圖形，其顯示當執行輔助處理時、在NSR觸媒的NOx還原時之溫度和NOx移除率之間的關係；以及　　圖12是流程圖，其示範根據具體態樣2的NSR觸媒之異常診斷的流程。

Claims

一種內燃機，其包括：　　排氣清潔觸媒，其設在排放通道中以清潔排氣；　　溫度偵測器，其偵測該排氣清潔觸媒的溫度；　　添加物供應裝置，其供應添加物給該排氣清潔觸媒，而當該排氣清潔觸媒的該溫度不大於預定溫度時，該添加物用於改善該排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力；以及　　電子控制單元，其建構成當該溫度偵測器所偵測之該排氣清潔觸媒的該溫度不大於該預定溫度時，則使該添加物供應裝置供應該添加物給該排氣清潔觸媒，　　該電子控制單元建構成基於該排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力來執行該排氣清潔觸媒的異常診斷，並且　　當執行該溫度不大於該預定溫度之該排氣清潔觸媒的異常診斷時，該電子控制單元建構成將待供應至該排氣清潔觸媒之該添加物的量減少到小於當不執行該溫度不大於該預定溫度之該排氣清潔觸媒的異常診斷時該添加物的量。
根據申請專利範圍第1項的內燃機，其中：　　該電子控制單元建構成相較於執行該排氣清潔觸媒的異常診斷之時，從完成該排氣清潔觸媒的異常診斷之時起，增加要供應至該排氣清潔觸媒之該添加物的量。
根據申請專利範圍第1或2項的內燃機，其中：　　該電子控制單元建構成當該排氣清潔觸媒所具有的該溫度是該預定溫度或更小並且是下限溫度或更大時，則執行該排氣清潔觸媒的異常診斷，以及　　該下限溫度是在該溫度小於該預定溫度的該排氣清潔觸媒中造成當該排氣清潔觸媒是正常時和當該排氣清潔觸媒是異常時的清潔排氣能力之間差異的溫度下限。
根據申請專利範圍第3項的內燃機，其中：　　該電子控制單元建構成當該排氣清潔觸媒所具有的該溫度是該預定溫度或更小並且較靠近該下限溫度而較不靠近該預定溫度時，則執行該排氣清潔觸媒的異常診斷。
根據申請專利範圍第1項的內燃機，其中：　　該電子控制單元建構成當執行該溫度不大於該預定溫度之該排氣清潔觸媒的異常診斷時，則停止供應該添加物給該排氣清潔觸媒。
一種控制內燃機的方法，該內燃機包括：　　排氣清潔觸媒，其設在排放通道中以清潔排氣；　　溫度偵測器，其偵測該排氣清潔觸媒的溫度；　　添加物供應裝置，其供應添加物給該排氣清潔觸媒，而當該排氣清潔觸媒的該溫度不大於預定溫度時，該添加物用於改善該排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力；以及　　電子控制單元，其建構成當該溫度偵測器所偵測之該排氣清潔觸媒的該溫度不大於該預定溫度時，則使該添加物供應裝置供應該添加物給該排氣清潔觸媒，　　該電子控制單元建構成基於該排氣清潔觸媒之清潔排氣的能力來執行該排氣清潔觸媒的異常診斷，　　控制該內燃機的該方法包括：　　當執行該溫度不大於該預定溫度之該排氣清潔觸媒的異常診斷時，該電子控制單元將待供應至該排氣清潔觸媒之該添加物的量減少到小於當不執行該溫度不大於該預定溫度之該排氣清潔觸媒的異常診斷時要供應至該排氣清潔觸媒之該添加物的量。