温度传感器的合理性诊断装置、合理性诊断方法及内燃机的排气净化装置

摘要

本发明提供一种能够在所期望的时机正确地进行温度传感器的合理性诊断的温度传感器的合理性诊断装置、合理性诊断方法以及具备这样的合理性诊断装置的排气净化装置。该温度传感器的合理性诊断装置，位于将贮藏箱内的添加剂供给到还原催化剂的上游侧的排气管并用还原催化剂选择性地还原净化排气中的NO

说明书

技术领域

本发明涉及温度传感器的合理性诊断装置、合理性诊断方法及内燃机的排气净化装置。尤其涉及贮藏用于排气净化的添加剂的贮藏箱内具备的温度传感器的合理性诊断装置、合理性诊断方法及内燃机的排气净化装置。

背景技术

从柴油机等内燃机排出的排气中，含有可能对环境带来影响的氮氧化物(NO_X)。一直以来，作为用于净化该NO_X的排气净化装置的一种方式，已知一种在排气管中配设选择还原催化剂并在该选择还原催化剂中使用添加剂来进行NO_X的还原净化的SCR(Selective CatalyticReduction)系统。该SCR系统在选择还原催化剂的上游侧将尿素溶液和未燃燃料等作为添加剂而供给到排气管中，并在选择还原催化剂中选择性地还原净化排气中的NO_X。

另外，除了使用选择还原催化剂的SCR系统以外，已知一种使用NO_X吸附催化剂的排气净化装置，该NO_X吸附催化剂在排气的空燃比为稀薄的状态下吸附排气中的NO_X，如果切换到浓稠状态，则放出NO_X。作为该排气净化装置的一种方式，存在着一种排气净化装置，其在将未燃燃料直接添加到NO_X吸附催化剂的上游侧，使吸附于NO_X吸附催化剂NO_X放出，并且，使用未燃燃料所含有的碳氢化合物(HC)而进行NO_X的还原净化。

作为用于这些排气净化装置的、供给尿素溶液和未燃燃料等的装置的代表例，列举出用泵压送添加剂并用连接在排气管上的喷射阀将添加剂供给到排气管中的喷射式的添加剂供给装置。另外，在供给尿素溶液等的装置中，也具有空气辅助式的添加剂供给装置，该添加剂供给装置在混合室内使用高压空气而将尿素溶液等微粒化，并经由连接在排气管上的喷嘴而将尿素溶液喷雾到排气管中。

这种添加剂供给装置具备预先贮藏尿素溶液和未燃燃料等添加剂的贮藏箱。如果在该贮藏箱内贮藏的添加剂固体化，则不能精度良好地进行添加剂的供给控制，因而在贮藏箱内具备温度传感器，从而能够检测添加剂的温度。例如，作为将尿素溶液用作添加剂的添加剂供给装置，公开了一种在贮藏容器(贮藏箱)中具备由质量传感器、温度传感器、液位传感器以及泵构成的、用于供给尿素溶液的组件的添加剂供给装置(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特表2002-527660号(权利要求12，段落[0038])

发明内容

然而，目前，在将排气净化装置商业化时，为了确认贮藏箱内的温度传感器的可靠性，开始要求能够进行温度传感器的合理性的诊断。这是因为，例如，当将尿素溶液作为添加剂而使用时，在进行用于防止添加剂的结晶化或冻结的贮藏箱的加热控制等情况下，如果温度传感器的传感器值的可靠性低，则有可能过度地加热添加剂，反过来，则有可能在应当解冻的时期未解冻。因此，期望能够正确地诊断温度传感器的合理性的合理性诊断方法。

因此，本发明的发明者专心地研究，发现通过在温度传感器的合理性诊断装置中具备合理性诊断部，该合理性诊断部将通过运算而推定的添加剂的推定温度推移和由温度传感器测定的添加剂的传感器温度推移进行比较，从而能够解决这种问题，完成了本发明。即，本发明的目的在于，提供一种能够在所期望的时机正确地进行温度传感器的合理性诊断的温度传感器的合理性诊断装置、合理性诊断方法以及具备这种合理性诊断装置的排气净化装置。

依照本发明，能够提供一种温度传感器的合理性诊断装置，并解决上述问题，该温度传感器的合理性诊断装置，位于将贮藏箱内的添加剂供给到还原催化剂的上游侧的排气管并由还原催化剂选择性地还原净化排气中的NO_X的内燃机的排气净化装置中，用于进行贮藏箱内所具备的温度传感器的合理性诊断，其中，具备：添加剂热容量运算部，运算贮藏箱内的添加剂的热容量；热量增减量运算部，运算贮藏箱内的添加剂所接受的热量的增减量；合理性诊断部，通过将从添加剂的热容量和热量的增减量推定的添加剂的推定温度推移与由温度传感器检测的添加剂的传感器温度推移进行比较，从而判定温度传感器的合理性。

另外，优选的是，在构成本发明的温度传感器的合理性诊断装置时，至少以贮藏箱内的添加剂的余量和添加剂的比热为基础，算出添加剂的热容量。

另外，优选的是，在构成本发明的温度传感器的合理性诊断装置时，以贮藏箱内的添加剂从其周围接受的热量和从用于加热贮藏箱内的添加剂的加热装置接受的热量为基础，算出热量的增减量。

另外，优选的是，在构成本发明的温度传感器的合理性诊断装置时，至少以外界气温、贮藏箱的形状以及贮藏箱的热传导率为基础，算出贮藏箱内的添加剂从其周围接受的热量。

另外，优选的是，在构成本发明的温度传感器的合理性诊断装置时，当将依据推定温度推移和传感器值温度推移的比较的合理性的判定作为第1判定时，合理性诊断部求出外界气温、排气温度以及内燃机的冷却水温度中的最大值和最小值的差，在差超出规定的阈值的情况下，进行第1判定，另一方面，在差为阈值以下的情况下，进行通过将温度传感器的传感器值和外界气温进行比较而判定温度传感器的合理性的第2判定。

另外，本发明的另一方式为温度传感器的合理性诊断方法，用于进行内燃机的排气净化装置中的贮藏箱内所具备的温度传感器的合理性诊断，该内燃机的排气净化装置将贮藏箱内的添加剂供给到还原催化剂的上游侧的排气管并由还原催化剂选择性地还原净化排气中的NO_X，其中，通过将添加剂的推定温度推移和由温度传感器检测的添加剂的传感器温度推移进行比较，从而判定温度传感器的合理性，其中，从贮藏箱内的添加剂的热容量和贮藏箱内的添加剂所接受的热量的增减量推定添加剂的推定温度推移。

另外，本发明的又一方式为具备上述任一温度传感器的合理性诊断装置的内燃机的排气净化装置。

本发明的温度传感器的合理性诊断装置和合理性诊断方法，考虑赋予贮藏箱内的添加剂或从添加剂获取的热量，通过推定添加剂的温度变化的推移，并且，与实际上由温度传感器检测的添加剂的温度变化的推移进行比较，从而能够正确地判定温度传感器的合理性的有无。另外，如果为这种诊断方法，那么，由于进行诊断的时期的制约少，因而能够在所期望的时机进行诊断，增加诊断次数等，提高温度传感器的合理性的可靠度。

另外，由于本发明的排气净化装置具备能够正确地进行温度传感器的合理性诊断的合理性诊断装置，因而能够正确地进行以添加剂的加热控制为代表的、使用贮藏箱内的温度传感器的传感器值的控制。

附图说明

图1是显示本发明的实施方式的排气净化装置的构成例的图。

图2是显示具备温度传感器的合理性诊断部的添加剂供给装置的控制装置(DCU)的构成例的框图。

图3是用于说明诊断温度传感器的合理性的第1判定的具体例的图。

图4是用于说明内燃机的低温启动时的判定方法的流程图。

图5是用于说明第2判定方法的流程图。

图6是用于说明第1判定方法的流程图。

图7是用于说明温度传感器的合理性诊断方法的应用例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对与本发明的温度传感器的合理性诊断装置、合理性诊断方法及具备合理性诊断装置的内燃机的排气净化装置相关的实施方式进行具体的说明。但是，相关的实施方式表示本发明的一种方式，而不是限定并发明，在本发明的范围内能够任意地进行变更。

此外，各图中，标注相同符号的部分表示相同的部件，省略适当的说明。

1.排气净化装置

首先，参照图1，对具备温度传感器的合理性诊断装置的本实施方式的内燃机的排气净化装置的构成进行说明。

图1所示的排气净化装置10是这样的一种排气净化装置，将作为添加剂的尿素水溶液喷射供给到配设在排气管中的还原催化剂13的上游侧，在还原催化剂13处选择性地还原净化排气中所含有的NO_X。该排气净化装置10具备还原催化剂13和添加剂供给装置20以作为主要要素，还原催化剂13配设于连接在内燃机5上的排气管11的途中，用于选择性地还原排气中所含有的NO_X，添加剂供给装置20包括用于在还原催化剂13的上游侧将添加剂喷射供给到排气管11内的添加剂喷射阀31。另外，在排气管11的还原催化剂13的上游侧配置有温度传感器15和NO_X传感器18，并且，在还原催化剂13的下流侧配置有温度传感器16和NO_X传感器17。该排气净化装置10主要备置在车辆的排气系上，在本实施方式中，也将车辆所具备的排气净化装置10作为示例而显示。

2.添加剂供给装置

本实施方式的排气净化装置10所具备的添加剂供给装置20具备在还原催化剂13的上游侧固定于排气管11的添加剂喷射阀31、贮藏有添加剂的贮藏箱50、包括对添加剂喷射阀31压送贮藏箱50内的添加剂的泵41的泵模块40以及为了控制喷射供给至排气管11内的添加剂的供给量而对添加剂喷射阀31和泵41进行控制的控制装置(以下，称为“DCU：Dosing Control Unit”)60。另外，在泵模块40和添加剂喷射阀31之间连接有第1供给通路58，在贮藏箱50和泵模块40之间连接有第2供给通路57，而且，在泵模块40和贮藏箱50之间连接有循环通路59。

另外，在图1所示的排气净化装置10的示例中，DCU60连接在CAN65上。在该CAN65上连接有用于控制内燃机的运转状态的控制单元(以下，有时候称为“ECU：Electronic Control Unit”)70。所以，在CAN65中不仅写入以燃料喷射量和喷射时机、转数等为代表的与内燃机的运转状态相关的信息，还写入排气净化装置10所具备的所有传感器等的信息。然后，连接在CAN65上的DCU60能够读取CAN65上的信息，并能够将信息输出到CAN65上。

此外，在本实施方式中，ECU70和DCU60由不同的控制单元构成，并能够经由CAN65而交换信息，然而，这些ECU70和DCU60也可以构成为一个控制单元。

另外，在本实施方式的排气净化装置10所具备的贮藏箱50中，具备用于检测箱内的添加剂的温度的温度传感器51和用于检测添加剂的余量的液位传感器53。

另外，作为添加剂喷射阀31，例如使用通过通电控制来控制阀的打开和关闭的ON-OFF阀。将从泵模块40压送到添加剂喷射阀31的添加剂维持在规定的压力，在依据从DCU60发送的控制信号而打开添加剂喷射阀31时，将添加剂供给到排气管中。

另外，在添加剂喷射阀31设有冷却水通路37，利用内燃机5的冷却水，进行添加剂喷射阀31的冷却。本实施方式的添加剂供给装置20具备包括添加剂喷射阀31的冷却水通路37的第1冷却水循环通路85，内燃机5的冷却水通过冷却水循环泵73而在内燃机5的冷却水通路75内循环，并且，也从冷却水通路75分支出而流入到第1冷却水循环通路85中。流入到第1冷却水循环通路85中的冷却水，在途中通过设在添加剂喷射阀31上的冷却水通路37，再次回到内燃机5的冷却水通路75，冷却添加剂喷射阀31。

在该第1冷却水循环通路85的添加剂喷射阀31的上游侧，具备用于调节在第1冷却水循环通路85内流动的冷却水的流量的第1冷却水流量控制阀81。作为第1冷却水流量控制阀81，例如使用电磁控制式的ON-OFF阀、电磁比例流量控制阀，这些阀的开闭由后述的DCU60控制。该第1冷却水流量控制阀81通常打开，由循环的冷却水冷却添加剂喷射阀31。另一方面，在过于冷却添加剂喷射阀31的情况下，关闭第1冷却水流量控制阀81，截断冷却水的循环，或者，通过减小第1冷却水流量控制阀81的开度，从而减少冷却水的流量，以不过于冷却添加剂喷射阀31的方式进行控制。

另外，在连接于添加剂喷射阀31上的第1供给通路58中的添加剂喷射阀31的入口部分，具备用于检测流入添加剂喷射阀31的添加剂的温度的温度传感器33。而且，在第1冷却水循环通路85中的添加剂喷射阀31的上游侧的入口部分，具备用于检测流入添加剂喷射阀31的冷却水的温度的温度传感器35。由这些温度传感器33、35检测的传感器值被发送到DCU60。

另外，在本实施方式的排气净化装置所具备的添加剂供给装置20中，还设有第2冷却水循环通路87，该第2冷却水循环通路87从第1冷却水循环通路85的第1冷却水流量控制阀81的上游侧分支出，其中，该第1冷却水循环通路85从内燃机5的冷却水通路75分支出。该第2冷却水循环通路87以通过贮藏箱50内的方式配设，并再次合流到第1冷却水循环通路85。另外，在第2冷却水循环通路87的贮藏箱50的上游侧，具备用于调节在第2冷却水循环通路87内流动的冷却水的流量的第2冷却水流量控制阀83。

在该第2冷却水循环通路87内循环的内燃机5的冷却水，被用作贮藏箱50内的添加剂的加热装置。由于内燃机5的冷却水维持在例如70～80℃左右，因而当贮藏箱50内的添加剂的温度下降时，通过打开第2冷却水流量控制阀83，使冷却水在第2冷却水循环通路87内循环，从而控制成添加剂的温度不过度下降，添加剂不冻结。

对于第2冷却水流量控制阀83而言，与第1冷却水流量控制阀81相同，也使用电磁控制式的ON-OFF阀和电磁比例流量控制阀，这些阀的开闭由DCU60控制。即，如上所述，贮藏有添加剂的贮藏箱50具备温度传感器51，将由温度传感器51检测的值作为信号而对DCU60输出，并基于该传感器值而进行第2冷却水流量控制阀83的开闭控制。

另外，泵模块40具备泵41，泵41经由第2供给通路57而抽吸贮藏箱50内的添加剂，并且，经由第1供给通路58而将其压送到添加剂喷射阀31。该泵41由例如电动式的隔膜泵或齿轮泵构成，并由从DCU60发送的信号进行占空控制。另外，第1供给通路58具备压力传感器43，由压力传感器43检测的值作为信号而被输出到DCU60，从而控制泵41的驱动占空，使得第1供给通路58内的压力值维持在规定值。即，在第1供给通路58内的压力下降到低于规定值的状态下，将泵41控制成驱动占空变大，在第1供给通路58内的压力上升到高于规定值的状态下，将泵41控制成驱动占空变小。

此外，“泵的驱动占空”是指在PWM(pulse width modulation)控制中，泵的驱动时间在每个周期所占的比例。

另外，第1供给通路58具备主过滤器47，其捕集压送到添加剂喷射阀31的添加剂中的异物。另外，从泵41和主过滤器47之间的第1供给通路58分支设置有循环通路59，该循环通路59连接于贮藏箱50。在该循环通路59的途中具备孔45，并且，在孔45的贮藏箱50侧具备压力控制阀49。由于添加剂供给装置20具备这种循环通路59，因而在以压力传感器43的传感器值为基础而被进行反馈控制的泵41压送添加剂的状态下，当第1供给通路58内的压力值超出规定值时，压力控制阀49打开，添加剂的一部分回流到贮藏箱50内。压力控制阀49例如使用公知的单向阀等。

另外，泵模块40具备换向阀(reverting valve)71，在添加剂供给装置20不进行添加剂的供给控制的情况等下，将包括泵模块40和添加剂喷射阀31、第1供给通路58、第2供给通路57等的添加剂供给系的添加剂回收到贮藏箱50内。所以，在寒冷时等的添加剂容易冻结的温度条件下，在内燃机5停止而不进行添加剂供给装置20的控制的情况下，防止添加剂供给系内的添加剂的冻结和结晶化，然后，在内燃机的运转在此开始时，不存在因堵塞而导致的喷射不良。

该换向阀71，例如为具有将添加剂的流路由从贮藏箱50向着泵模块40的正方向切换到从泵模块40向着贮藏箱50的逆方向的功能的切换阀。在内燃机的点火开关关闭时，换向阀71将流路切换到逆方向，并且，通过泵41驱动而将添加剂回收到贮藏箱50内。

另外，在添加剂供给装置20的添加剂供给系的各部位，分别具备加热器92～97。设置这些加热器92～97的目的在于，在寒冷时等添加剂存在于添加剂供给系内的情况下，防止添加剂冻结而部分地或完全地堵塞添加剂供给系，不能正确地进行添加剂喷射阀31对添加剂的供给控制。另外，这些加热器92～97由DCU60进行通电控制。例如，当基于添加剂的温度和外界气温等而判断在添加剂供给系内添加剂处于发生冻结的温度条件下时，从电池供给电力，对添加剂进行加热。

使用这些加热器92～97时没有特别的限制，例如使用电热线等。

3.添加剂供给装置的控制装置(温度传感器的合理性诊断装置)

(1)基本的构成

图1所示的排气净化装置10所具备的DCU60，基本上以存在于CAN65上的各种信息为基础，进行泵41和添加剂喷射阀31的动作控制，以将适当的量的添加剂供给到排气管11中。另外，本发明的实施方式的DCU60还具备作为在贮藏箱50具备的温度传感器51的合理性诊断装置的功能。

图1显示了以功能框表示与添加剂喷射阀31的动作控制和泵41的驱动控制、温度传感器17的合理性诊断相关的部分的构成例。该DCU60具备CAN信息取出生成部(图1中标为“CAN信息取出生成”)、泵驱动控制部(图1中标为“泵驱动控制”)、添加剂供给量指示部(图1中标为“Udv动作控制”)以及合理性诊断部(图1中标为“合理性诊断”)等，以作为主要构成要素。这些各部具体通过微型计算机(图中未显示)执行程序而实现。

其中，CAN信息取出生成部，读取以与从ECU70输出的内燃机5的运转状态相关的信息、从温度传感器和NO_X传感器等输出的传感器值为代表的存在于CAN65上的信息，并对各部进行输出。尤其是，本实施方式的排气净化装置所具备的DCU60，经由CAN信息取出生成部而对合理性诊断部发送由还原催化剂13的上游侧的排气管11所具备的温度传感器15检测的排气温度信息、由内燃机5所具备的温度传感器(图中未显示)检测的内燃机5的冷却水温度信息、由车辆所具备的温度传感器(图中未显示)检测的外界气温信息、由贮藏箱50内所具备的温度传感器51检测的添加剂的温度信息、由贮藏箱50内具备的液位传感器53检测的添加剂的余量信息以及由车辆所具备的车速传感器(图中未显示)检测的车速信息。

另外，泵驱动控制部连续地读取从CAN信息取出生成部输出的、表示第2供给经路57内的添加剂的压力的压力传感器43的传感器值，并以该传感器值为基础，对泵41进行反馈控制，进行将第2供给经路57内的压力维持成几乎一定的状态的控制。例如，在泵41为电动式的泵的情况下，当所输出的压力值低于目标值时，为了使压力上升，以占空比变大的方式进行电动式的泵的控制，反过来，当所输出的压力值超出目标值时，为了使压力下降，以占空比变小的方式进行电动式的泵的控制。

添加剂供给量指示部读取从CAN信息取出生成部输出的、与贮藏箱50内的添加剂相关的信息和与排气温度、还原催化剂温度、还原催化剂下流侧的NO_X浓度相关的信息、与内燃机5的运转状态相关的信息等，算出添加剂的供给量，以生成用于还原排气所含有的NO_X所必需的量的氨。另外，添加剂供给量指示部，对用于操作添加剂喷射阀31的添加剂喷射阀操作装置(图1中标为“Udv操作装置”)67输出控制信号，以喷射算出的供给量的添加剂。

(2)添加剂供给控制

图1所示的排气净化装置10如下地对排气中的NO_X进行还原净化。

在内燃机5运转时，由泵41抽吸贮藏箱50内的添加剂，并将其向添加剂喷射阀31压送。此时，根据泵模块40所具备的泵41的下流侧的压力传感器43的传感器值，对泵41进行反馈控制。例如，在传感器值不足规定值的情况下，提高泵41的输出，另一方面，在压力值超出规定值的情况下，由压力控制阀49减压。由此，将向着添加剂喷射阀31压送的添加剂的压力维持在几乎一定的值。

此时，由温度传感器51检测贮藏箱50内的添加剂的温度，例如，当为不足60℃的低温时，内燃机的冷却水流到第2冷却水循环通路87内，对添加剂进行加热。由此，防止添加剂的冻结，并且，供给到排气管11内的添加剂容易快速地发生水解，容易生成氨。

在以几乎一定的压力供给添加剂的状态下，DCU60以内燃机的运转状态和排气温度、还原催化剂13的温度、在还原催化剂13的下流侧测量的未被还原就通过还原催化剂13的NO_X浓度等的信息为基础，决定应当供给的添加剂量，生成与其相对应的控制信号，并对添加剂喷射阀操作装置67输出。然后，由添加剂喷射阀操作装置67进行添加剂喷射阀31的开闭控制，并将适当的量的添加剂供给至排气管11中。供给至排气管11中的添加剂，在与排气混合的状态下，流入还原催化剂13，用于排气中所含有的NO_X的还原反应。这样，进行排气的净化。

(3)温度传感器的合理性诊断部

在此，本实施方式的排气净化装置所具备的DCU60，具备温度传感器的合理性诊断部。

图2进一步详细地显示了DCU60的构成中的温度传感器的合理性诊断部的构成。该合理性诊断部由添加剂热容量运算部(图2中标为“热容量运算”)、热量增减量运算部(图2中标为“热量增减量运算”)以及合理性判定部(图2中标为“合理性判定”)构成。这些各部通过微型计算机(图中未显示)执行程序而实现。

其中，添加剂热容量运算部是运算贮藏在贮藏箱内的添加剂的热容量的部分。如果添加剂的质量为m，比热为cp，则添加剂的热容量Cp由下式(1)表示。

Cp＝cp·m...(1)

在此，在本实施方式的排气净化装置的构成例中，基于预先存储的贮藏箱的形状和贮藏箱所具备的液位传感器的传感器值，算出添加剂的质量m。具体而言，如果基于贮藏箱的形状的形状常数为α，液位传感器的传感器值为L，则使用下式(2)算出添加剂的质量m。

m＝α·L...(2)

所以，在本实施方式的排气净化装置所具备的DCU的添加剂热容量运算部中，将上式(2)代入式(1)，使用所得到的下式(3)，求出贮藏箱内的添加剂的热容量Cp。

Cp＝cp·α·L...(3)

但是，对于在贮藏箱内不具备液位传感器的构成的排气净化装置而言，能够使用通过从补给量(ml)减去使用量(m2)而求出的添加剂的质量的推定值，以代替使用贮藏箱的形状和液位传感器的传感器值的信息。在该情况下，上式(1)由下式(4)表示。

Cp＝cp·(m1-m2)...(4)

另外，热量增减量运算部为运算贮藏在贮藏箱内的添加剂所接受的热量的增减量的部分。在本实施方式的排气净化装置的构成例中，以从贮藏箱的周围所接受的热量和从加热贮藏箱的添加剂的加热装置所接受的热量、由添加剂热容量运算部求出的添加剂的热容量为基础，通过运算而求出添加剂所接受的热量的增减量。

贮藏箱内的添加剂从其周围所接受的热量，例如，能够以从CAN信息取出生成部发送的车辆的车速信息及外界气温信息、贮藏箱的形状及贮藏箱的热传导率等为基础，通过运算而求出。

另外，也能够通过运算而求出贮藏箱内的添加剂从加热装置所接受的热量。本实施方式的排气净化装置所具备的添加剂的加热装置使内燃机的冷却水循环，构成为经由贮藏箱所具备的热交换器而加热贮藏箱内的添加剂。因此，在热量增减量运算部，基于在第2冷却水通路内流动的冷却水的流量、从CAN信息取出生成部发送的冷却水温度信息、热交换器的温度信息、冷却水的比热等，求出添加剂所接受的热量的增减量。

具体而言，如果与热交换器相接触的冷却水通路的表面积为S1，与添加剂相接触的热交换器的表面积为S2，从冷却水向热交换器的热传导率为α1，从热交换器向添加剂的热传导率为α2，冷却水温度为Tc，热交换器温度为Tw，添加剂温度为Tu，则添加剂所接受的热量的增减量dQ由下式(5)表示。

dQ＝α1·(Tc-Tw)·S1+α2·(Tw-Tu)·S2...(5)

其中，从冷却水向热交换器的热传导率(α1)是取决于冷却水的流量的值。

该式中，在假设S1＝S2、α1＝α2的情况下，添加剂所接受的热量的增减量dQ由下式(6)表示。

dQ＝α1·(Tc-Tu)·S1...(6)

但是，添加剂从加热装置所接受的热量的算出方法，不限于上述示例。例如，在使用除了电热器等以外的加热装置的情况下，能够设定成基于所使用的加热装置的性能和使用条件，算出添加剂从加热装置所接受的热量。

如果将添加剂从其周围所接受的热量与这样算出的、贮藏箱内的添加剂从加热装置所接受的热量相加，那么，求出了贮藏箱内的添加剂所接受的热量的增减量。

另外，合理性判定部是进行贮藏箱内所具备的温度传感器的合理性诊断的部分。在本实施方式的排气净化装置所具备的合理性诊断装置中，合理性判定部构成为能够根据内燃机是否处于低温启动时而进行判定方法不同的第1判定和第2判定。

其中，在进行第1判定的第1判定部中，将由添加剂热容量运算部求出的添加剂的热容量和由热量增减量运算部求出的添加剂所接受的热量的增减量继续储存在图中未显示的RAM(Random Access Memory)内，通过将推定的添加剂的温度推移和实际上由贮藏箱所具备的温度传感器检测的值的推移进行比较，从而进行温度传感器的传感器值的合理性的诊断。即，第1判定部，通过观察从添加剂所接受的热量的增减量推定的温度变化曲线和温度传感器的传感器值的变化曲线是否近似，从而诊断温度传感器的合理性。

该第1判定部可在所有的状况下进行温度传感器的合理性诊断，但在内燃机长时间停止的情况下，即，在内燃机和排气净化装置成为低温的情况下，贮藏箱内的温度应当近似于外界气温，在长时间停止之后，通过简单地将温度传感器的传感器值和外界气温进行比较，能够简便地进行温度传感器的合理性诊断。因此，在本实施方式的排气净化装置所具备的合理性诊断部，具备进行与第1判定不同的判定的第2判定部。在第2判定部，在内燃机长时间停止的状态下，通过将从CAN信息取出生成部发送的、由贮藏箱内所具备的温度传感器检测的传感器值和外界气温进行比较，从而进行温度传感器的传感器值的合理性的诊断。

即，本实施方式的排气净化装置所具备的合理性诊断部构成为，在内燃机长时间停止的情况下，简单地将温度传感器的传感器值和外界气温进行比较，进行诊断温度传感器的合理性的第2判定，另一方面，在不处于长时间的停止状态的情况下，进行将推定的温度推移和温度传感器的传感器值的推移进行比较的第1判定。

如果合理性诊断部如此地构成，那么，能够在内燃机的低温启动时在短时间内简单地进行诊断，另一方面，即使在内燃机升温的状况下，也在所期望的时机进行诊断。

在本实施方式的排气净化装置所具备的合理性诊断部中，判定内燃机是否处于低温启动时的低温启动判定部(图2中标为“冷启动判定”)，判别从CAN信息取出生成部发送的外界气温、还原催化剂上游侧的排气温度以及冷却水温度中的最大值和最小值的差ΔT₁是否为阈值ΔT₁0以下，并判别内燃机是否处于低温启动时。这是因为，在内燃机长时间以上地停止的情况下，上述外界气温、排气温度以及冷却水温度成为相互近似的值。

但是，内燃机是否处于低温启动时的判定方法，不限于该示例。例如，在本实施方式中，使用还原催化剂上游侧的温度传感器值作为排气温度，但也可以使用还原催化剂下流侧的温度传感器值作为排气温度，还可以使用与其它排气温度相关的信息。

4.合理性诊断方法

(1)温度传感器的合理性判定的具体例

接着，参照图3，详细地说明在本实施方式的排气净化装置所具备的合理性诊断装置中，通过将贮藏箱内所具备的温度传感器的传感器值的推移和推定的温度推移进行比较而判定温度传感器的合理性的第1判定的具体例。

图3显示了贮藏箱内的添加剂的推定温度推移和贮藏箱所具备的温度传感器的传感器值的推移。图3在纵轴表示温度(相对值)，在横轴表示经过时间(相对值)，分别显示了外界气温(点线C)、冷却水温度(虚线D)、还原催化剂上游侧的温度传感器值(实线A)以及添加剂推定温度(一点划线B)的推移。另外，外界气温(点线C)、冷却水温度(虚线D)以及温度传感器值(实线A)反映了相对的温度，推定温度(一点划线B)在t0时的值与温度传感器值(实线A)一致。

在该图3的示例中，伴随着时间的经过，外界气温(点线C)缓缓下降，另一方面，冷却水温度(虚线D)缓缓上升，由温度传感器检测的传感器值(实线A)的推移也阶段性地上升。虽然该温度传感器值的变化曲线(实线A)与贮藏箱内的添加剂的推定温度的变化曲线(一点划线B)不完全一致，但在进行诊断的从t1到t2的期间，温度传感器值和推定温度的差的绝对值为阈值S以下，成为相互近似的变化曲线，因而判定温度传感器的合理性存在。另一方面，如实线A’所示，在进行诊断的从t1到t2的期间，在温度传感器值和推定温度的差的绝对值超出S的情况下，判定温度传感器的合理性不存在。

另外，在该图3的示例中，将从开始温度推移的监视到经过规定时间(从t0到t1的期间)为止作为待机时间，不开始诊断。这是因为，在t0时刻，温度传感器值和推定温度一致，因而在开始温度推移的监视之后，温度传感器值和推定温度的差立刻变大的可能性低，难以正确地进行判定。另外，在经过时间短的情况下，可认为阈值S变小，但如果阈值S变小，则误诊断的概率变高，诊断结果的可靠性下降。

另外，进行将推定温度的变化曲线(一点划线B)和温度传感器值的变化曲线(实线A)比较的诊断的期间的长度(从t1到t2的时间)被设定成例如60～600秒，但并没有特别的限制。但是，如果诊断期间长，那么，诊断结果的可靠性高，另一方面，如果过长，则诊断需要时间，诊断在途中被中断的可能性高。

(2)合理性诊断的流程

接着，参照图4～图6的流程图，对温度传感器的合理性诊断方法的具体过程的一例进行说明。此外，可以一直执行该过程，或者也可以每隔一定时间而执行该过程。但是，次数越多，对于温度传感器的合理性的可靠性越高。

首先，在步骤S10中，读取外界气温To、还原催化剂上游侧的排气温度Tg以及内燃机的冷却水温度Tc。接着，在步骤S11中，判别在步骤S10中读取的外界气温To、排气温度Tg以及冷却水温度Tc中的最大值和最小值的差ΔT₁是否不足规定的阈值ΔT₁0。

在步骤S11中，当差值ΔT₁不足阈值ΔT₁0时，外界气温To、排气温度Tg以及冷却水温度Tc为近似的状态，推定内燃机处于长时间停止之后的低温启动状态，进入简单地进行合理性诊断的第2判定的步骤。另一方面，在步骤S11中，当三个温度的最大值和最小值的差ΔT₁为阈值ΔT₁0以上时，推定内燃机不处于长期间停止之后的低温启动状态，进入将温度推移的变化曲线进行比较的第1判定的步骤。

在进行第2判定的情况下，首先，在步骤S12中，读取温度传感器的传感器值Tu和外界气温To，然后，在步骤S13中，判别温度传感器的传感器值Tu和外界气温To的差的绝对值ΔT₂是否不足规定的阈值ΔT₂0。然后，如果绝对值ΔT₂不足阈值ΔT₂0，那么，判定温度传感器的合理性存在，如果绝对值ΔT₂为阈值ΔT₂0以上，那么，判定温度传感器的合理性不存在。

另一方面，在进行第1判定的情况下，首先，在步骤S14中，读取液位传感器的传感器值L，然后，在步骤S15中，基于预先储存的形状常数和添加剂的比热等，算出贮藏箱内的添加剂的热容量，其中，形状常数基于贮藏箱的形状。

接着，在步骤S16中，读取车辆的车速传感器的传感器值S和外界气温To，然后，在步骤S17中，基于预先储存的贮藏箱的形状和贮藏箱的热传导率等，求出添加剂从贮藏箱的周围所接受的热量的增减量。

然后，在步骤S18中，读取在第2冷却水通路内流动的冷却水的流量Vc、冷却水温度Tc以及热交换器的温度Tw，然后，在步骤S19中，基于预先储存的冷却水的比热和热交换器的热传导率等，求出添加剂从加热装置所接受的热量的增减量。

其后，在步骤S20中，将基于在步骤S15中求出的添加剂的热容量、在步骤S17中求出的添加剂从贮藏箱的周围所接受的热量的增减量以及在步骤S19中求出的添加剂从加热装置所接受的热量的增减量而推定的添加剂的温度变化曲线与温度传感器的传感器值Tu的变化曲线进行比较，判别相互的变化曲线是否近似。然后，如上所述，在判别温度传感器的传感器值Tu的变化曲线和推定温度的变化曲线近似的情况下，判定温度传感器的合理性存在，在判别温度传感器的传感器值Tu的变化曲线和推定温度的变化曲线不近似的情况下，判定温度传感器的合理性不存在。

以上说明的本实施方式的排气净化装置所具备的温度传感器的合理性诊断装置，通过将贮藏箱内的温度传感器的传感器值的变化曲线与从贮藏箱内的添加剂所接受的热量的增减量推定的推定温度的变化曲线进行比较，诊断温度传感器的合理性，从而无论内燃机的运转状态如何，均能够在所期望的时机进行温度传感器的合理性诊断。

(3)应用例

目前为止所说明的示例是根据内燃机是否处于低温启动时进行第1判定或第2判定并进行温度传感器的合理性诊断的基本示例，以下，基于图7，说明在内燃机的低温启动时进行第2判定之后，进行第1判定的应用例。

首先，如已经基于图4所说明的那样，在步骤S20～步骤S21中，判别内燃机是否处于低温启动时，在不处于低温启动时的情况下，进入步骤S27，进行基于图6所说明的第1判定，另一方面，在处于低温启动时的情况下，进入步骤S22，进行已经基于图5所说明的第2判定。在进入步骤S27的情况下，在步骤S28中判别第1判定的结果为是或否，依据其结果而判定温度传感器的合理性的有无。

另一方面，在进入步骤S22而进行第2判定的情况下，在步骤S23中继续进行第1判定。

接着，在步骤S24中，判别第1判定的结果为是或否，在为是的情况下，无论步骤S22的第2判定的结果如何，判定温度传感器的合理性存在。这是因为，例如，在内燃机处于低温启动时的情况下，当立刻将温度相对于外界气温而大大地不同的添加剂补充到贮藏箱内时，在第2判定中判定合理性不存在，另一方面，如果推定温度的变化曲线和温度传感器值的变化曲线近似，那么，认为温度传感器的合理性存在。

反过来，在步骤S24中，在第1判定的结果为否的情况下，进入步骤S25，判别步骤S22中的第2判定的结果为是或否。在第2判定的结果为否的情况下，由于认为其结果是在第1判定和第2判定中均判定温度传感器的合理性不存在，因而判定温度传感器的合理性不存在。

另一方面，在第2判定的结果为是的情况下，尽管在内燃机的低温启动时温度传感器值和外界气温一致，但由于温度传感器值的变化曲线不沿着推定温度而推移，因而加热装置发生故障的可能性高，所以在步骤S26中建立加热装置的故障标记后，判定温度传感器的合理性存在。

在以上说明的应用例中，能够进一步提高内燃机的低温启动时的温度传感器的合理性诊断的结果的可靠性，并且，能够判别加热装置的故障的可能性。