(57)【要約】【課題】より精度が高いアンモニアセンサの異常検出装置を提供することにある。【解決手段】排気浄化システムにおけるアンモニアセンサのコントローラ３０であって、尿素水供給装置２３による尿素水の供給休止後に下流側触媒２２へのアンモニア供給が継続される継続期間において、アンモニアセンサの出力と酸素センサの出力とに基づいて、下流側触媒２２下流側におけるアンモニア濃度を第１アンモニア濃度として算出する第１算出部と、継続期間において、ＮＯｘセンサの出力と酸素センサの出力とに基づいて、下流側触媒２２下流側におけるアンモニア濃度を第２アンモニア濃度として算出する第２算出部と、第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度とに基づいて、アンモニアセンサの異常の有無を判定する異常判定部と、を備える。【選択図】      図３
2020060128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気通路（１２）に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を浄化させる選択還元型の触媒（２２）と、
前記排気通路における前記触媒の上流側に、アンモニアを生成するための還元剤を供給する供給装置（２３）と、
前記触媒の下流側に設けられ、排気中のアンモニア濃度に応じたセンサ信号を出力するアンモニアセンサ（２５）と、
前記触媒の下流側に設けられ、排気中のＮＯｘ濃度に応じたセンサ信号を出力するＮＯｘセンサ（２５）と、
前記触媒の下流側に設けられ、排気中の酸素濃度に応じたセンサ信号を出力する酸素センサ（２５）と、
を備える排気浄化システムにおける前記アンモニアセンサの異常判定装置（３０）であって、
前記供給装置による還元剤の供給休止後に前記触媒へのアンモニア供給が継続される継続期間において、前記アンモニアセンサの出力と前記酸素センサの出力とに基づいて、触媒下流側におけるアンモニア濃度を第１濃度値として算出する第１算出部と、
前記継続期間において、前記ＮＯｘセンサの出力と前記酸素センサの出力とに基づいて、触媒下流側におけるアンモニア濃度を第２濃度値として算出する第２算出部と、
前記第１濃度値と前記第２濃度値とに基づいて、前記アンモニアセンサの異常の有無を判定する異常判定部と、
を備えるアンモニアセンサの異常判定装置。
【請求項２】
前記内燃機関の燃焼休止に伴い前記酸素センサによる酸素濃度の検出値が所定値よりも大きくなる状態であり、かつ前記継続期間である場合に、前記第１算出部による前記第１濃度値の算出と、前記第２算出部による前記第２濃度値の算出とを行わせる請求項１に記載のアンモニアセンサの異常判定装置。
【請求項３】
前記内燃機関の燃焼休止に伴い前記酸素センサによる酸素濃度の検出値が所定値よりも大きくなる状態であり、かつ前記継続期間である場合に、前記第１算出部により算出された複数の前記第１濃度値と、前記第２算出部により算出された複数の前記第２濃度値とに基づいて、前記アンモニアセンサの異常の有無を判定する請求項２に記載のアンモニアセンサの異常判定装置。
【請求項４】
前記第１濃度値と前記第２濃度値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記アンモニアの出力を補正する補正部を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンモニアセンサの異常判定装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記第１濃度値と前記第２濃度値との差異が、第１閾値よりも大きく、かつその第１閾値よりも大きい第２閾値よりも小さい場合に、前記アンモニアセンサの出力を補正し、前記第１濃度値と前記第２濃度値との差異が前記第２閾値より大きい場合に、前記アンモニアセンサの出力を補正せず、前記アンモニアセンサの異常発生を通知する請求項４に記載のアンモニアセンサの異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニアセンサの異常判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気を浄化するために、排気管内にＳＣＲ触媒（選択還元触媒）を設置し、還元剤としての尿素水によりＮＯｘを浄化するシステムが知られている。このようなシステムにおいて、尿素水から発生したアンモニアが浄化に使用されずＳＣＲ触媒下流側に漏れ出すことがある。ＳＣＲ触媒下流側へのアンモニアの流出を検知するために、排気管内のＳＣＲ触媒の下流側にアンモニアセンサが設けられている。特許文献１では、このようなアンモニアセンサの異常を診断する装置が開示されている。具体的には、ＮＯｘセンサでアンモニアが検出可能であることを利用し、ＮＯｘセンサで検出されたアンモニア成分の出力値と、アンモニアセンサの出力値との差分の絶対値に基づいて、アンモニアセンサが正常かどうか判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許６２３８５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成では、ＮＯｘセンサの出力値とアンモニアセンサの出力値との差分の絶対値のみでアンモニアセンサの異常を判定している。そのため、これらのセンサが他の要素によって受ける影響を考慮しておらず、精度が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、より精度が高いアンモニアセンサの異常検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本手段は、内燃機関（１０）の排気通路（１２）に設けられ、アンモニアを用いて排気中の窒素酸化物を浄化させる選択還元型の触媒（２２）と、前記排気通路における前記触媒の上流側に、アンモニアを生成するための還元剤を供給する供給装置（２３）と、前記触媒の下流側に設けられ、排気中のアンモニア濃度に応じたセンサ信号を出力するアンモニアセンサ（２５）と、前記触媒の下流側に設けられ、排気中のＮＯｘ濃度に応じたセンサ信号を出力するＮＯｘセンサ（２５）と、前記触媒の下流側に設けられ、排気中の酸素濃度に応じたセンサ信号を出力する酸素センサ（２５）と、を備える排気浄化システムにおける前記アンモニアセンサの異常判定装置（３０）であって、前記供給装置による還元剤の供給休止後に前記触媒へのアンモニア供給が継続される継続期間において、前記アンモニアセンサの出力と前記酸素センサの出力とに基づいて、触媒下流側におけるアンモニア濃度を第１濃度値として算出する第１算出部と、前記継続期間において、前記ＮＯｘセンサの出力と前記酸素センサの出力とに基づいて、触媒下流側におけるアンモニア濃度を第２濃度値として算出する第２算出部と、前記第１濃度値と前記第２濃度値とに基づいて、前記アンモニアセンサの異常の有無を判定する異常判定部と、を備える。
【０００７】
選択還元型の触媒を用いて排気中のＮＯｘを浄化する排気浄化システムでは、触媒の下流側にＮＯｘセンサとアンモニアセンサとが設けられ、これら各センサにより、触媒下流側に流出するＮＯｘやアンモニアの監視が行われる。ここで、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘだけでなくアンモニアに対する感度を有しており、排気中に含まれるアンモニア濃度に応じたセンサ信号を出力する。この場合、排気中にアンモニアが含まれる状況では、ＮＯｘセンサの出力とアンモニアセンサの出力との比較によりアンモニアセンサの異常判定が可能となる。アンモニアを生成するための還元剤の供給が休止されている状態であっても、排気通路の壁面や触媒にはアンモニア成分が付着しており、アンモニアが触媒の下流側に流出する。そこで、還元剤を供給する供給装置が休止中であっても、排気通路内にアンモニアの供給が継続され、この継続期間内に異常判定を行うことができる。
【０００８】
また、ＮＯｘセンサ及びアンモニアセンサのアンモニア感度は、ともに酸素濃度依存性を有している。そこで、アンモニアセンサの出力と酸素センサの出力に基づいて、触媒下流側におけるアンモニア濃度を第１濃度値として算出し、ＮＯｘセンサの出力と酸素センサの出力に基づいて、触媒下流側におけるアンモニア濃度を第２濃度値として算出する。これにより、各センサにより検出されるアンモニア濃度について酸素濃度依存の補正を適正に実施できる。そのため、異常判定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関の排気浄化システムの概略構成図
【図２】フューエルカット中の酸素濃度及びＮＨ３濃度を示すタイムチャート
【図３】アンモニアセンサの異常検出処理を示すフローチャート
【図４】アンモニアセンサの出力値とアンモニア濃度との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ディーゼルエンジンを対象に、エンジンの排気浄化システムを構築するものとしている。このエンジン排気浄化システムの概略構成図を図１に示す。なお、内燃機関は、ディーゼルエンジンに限らず、リーンバーンガソリンエンジンであってもよい。
【００１１】
エンジン１０には、各燃焼室に空気を供給する吸気通路１１及び各燃焼室内から排気を排出する排気通路１２が接続されている。また、エンジン１０には、各燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置１３が設けられている。
【００１２】
排気通路１２には、上流側触媒２１と下流側触媒２２とが設けられている。上流側触媒２１は、エンジン１０から排出された排気に含まれるＨＣやＣＯ等を酸化する酸化触媒と、粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦとを有している。
【００１３】
下流側触媒２２は、アンモニアによって排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する選択還元触媒（ＳＣＲ）である。下流側触媒２２では、尿素水供給装置２３によって供給された尿素水がアンモニア（ＮＨ３）になり、ＮＯｘを選択的に還元、浄化する。なお、下流側触媒２２が「触媒」に相当し、尿素水が「還元剤」に相当し、尿素水供給装置２３が「供給装置」に相当する。また、還元剤としてアンモニア水溶液等を用いてもよい。
【００１４】
また、排気通路１２において、上流側触媒２１と下流側触媒２２との間には、排気中のＮＯｘ及び酸素の濃度に応じたそれぞれの信号を出力する第１複合センサ２４が設けられている。排気通路１２において、下流側触媒２２の下流には、排気中のＮＯｘ、酸素、及びアンモニアの濃度に応じたそれぞれの信号を出力する第２複合センサ２５が設けられている。各複合センサ２４,２５での検出結果は、ＥＣＵ５０に出力される。なお、第２複合センサ２５が「アンモニアセンサ」、「ＮＯｘセンサ」、及び「酸素センサ」に相当する。
【００１５】
各複合センサ２４，２５は、被検出ガス雰囲気下に曝されている。各複合センサ２４,２５には、酸素伝導性の固体電解質が設けられ、固体電解質には、基準となる基準ガスに曝される基準電極及び被検出ガスに曝される検知電極が設けられている。また、各複合センサ２４，２５は、基準電極と検知電極とを接続する回路等が設けられた絶縁基板を有している。
【００１６】
そして、各複合センサ２４,２５は、複数の種類の被検出ガスを検出するセンサの構造の一部が共通化される等して、１つの複合センサで複数の被検出ガスを検出するための構造を有している。例えば、１つの固体電解質に各被検出ガスを検出する複数の検知電極及び基準電極が設けられていてもよいし、各被検出ガスを検出する電極が設けられた固体電解質が積層されるようになっていてもよいし、各被検出ガスを検出する電極間を接続する回路が形成された基板が共通となっていてもよい。各複合センサ２４，２５においては、複数の被検出ガスを検出するセンサが一体化することで、後述する異常判定時に、排気通路１２内における被検出ガスを検出する位置の違いによる検出結果の誤差が生じにくくなる。
【００１７】
第２複合センサ２５には、ＮＯｘセンサ、酸素センサ、アンモニアセンサが一体に組み込まれており、これらの各センサを制御するコントローラ３０が設けられている。コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータであって、ＥＣＵ５０と接続されている。コントローラ３０は、各センサの検出値をＥＣＵ５０に出力するとともに、エンジン１０の運転状態等をＥＣＵ５０から取得する。なお、コントローラ３０が、「異常判定装置」に相当する。
【００１８】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを備えている。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数や負荷に合わせて、空気量や燃料噴射装置１３の制御を行っている。また、エンジン１０の運転条件及び各種センサの出力に基づいて、尿素水供給装置２３等の制御を行っている。
【００１９】
次に、アンモニアセンサの異常判定について説明する。ＮＯｘセンサは、ＮＯｘだけでなくアンモニアに対する感度を有しており、排気中に含まれるアンモニア濃度に応じた検出信号を出力する。これにより、排気中にアンモニアが含まれる状況では、ＮＯｘセンサの出力とアンモニアセンサの出力との比較によりアンモニアセンサの異常判定が可能となる。
【００２０】
ここで、アンモニアセンサの異常判定を行う条件について説明する。燃料噴射が休止されて、エンジン１０での燃焼が休止されるフューエルカット中の場合には、排気通路１２内に燃焼による排気がほぼない状態になる。エンジン１０での燃焼による排気がない状態では、排気通路１２内にＮＯｘがほぼ存在しないため、アンモニアセンサとＮＯｘセンサは、ＮＯｘの影響を受けることがなくなる。この状態では、ＮＯｘ由来の誤差が生じないため、より高精度の異常判定を行うことができて望ましい。
【００２１】
フューエルカット中の酸素濃度及びアンモニア濃度について具体的に説明する。図２は、フューエルカット中の酸素濃度及びアンモニア濃度を示すタイムチャートである。
【００２２】
タイミングｔ１１以前は、エンジン１０で燃焼が行われ、燃焼による排気に含まれるＮＯｘを還元するために、尿素水供給装置２３により排気通路１２及び下流側触媒２２に尿素水が噴射される。そして、その排気通路１２内及び下流側触媒２２において尿素水からアンモニアが生成される。なお、排気通路１２内及び下流側触媒２２に噴射された尿素水は、全てがすぐにアンモニアになるわけではなく、その一部が排気通路１２の壁面及び下流側触媒２２に尿素水の状態で付着する。そして、高温に曝されることでアンモニアが生成される。つまり、噴射したタイミングとアンモニアが生成されるタイミングには若干の時間差が生じる。また、アンモニアは強吸着の気体のため、生成されたアンモニアの一部が排気通路１２内及び下流側触媒２２に付着した状態で残存する。
【００２３】
タイミングｔ１１で、燃料噴射が休止されて、エンジン１０の燃焼が休止されると、尿素水供給装置２３で尿素水の供給が休止される。燃料噴射が休止され燃焼が行われない状態では、新たなＮＯｘは発生しないことから、ＮＯｘを還元するための尿素水の供給が休止されることが望ましい。しかし、尿素水の供給が休止されても、排気通路１２内及び下流側触媒２２に付着した尿素水がアンモニアに変化して、下流側触媒２２の下流側に排出される。また、排気通路１２内及び下流側触媒２２に付着したアンモニア成分が徐々に排出される。これにより、アンモニアは、タイミングｔ１３までその濃度を徐々に下げながら、下流側触媒２２の下流側に流出し続けることになる。なお、タイミングｔ１１〜ｔ１３までの期間が「継続期間」に相当する。
【００２４】
また、燃料噴射が休止されエンジン１０での燃焼が行われない状態では、排気通路１２内の酸素濃度が徐々に大気中の酸素濃度に近づき、タイミングｔ１２で、大気中の酸素濃度で平衡状態となる。これにより、タイミングｔ１２からタイミングｔ１３までの間は、排気中の酸素濃度が所定値よりも大きくなった平衡状態で、排気中にＮＯｘが存在せず、排気中にアンモニアが濃度を変えながら存在する、異常判定処理を行うのに最適な期間となる。
【００２５】
次に、アンモニアセンサの異常判定処理について説明する。図３は、コントローラ３０が実施するフローチャートであって、コントローラ３０により所定周期で繰り返し実行される。
【００２６】
Ｓ１１で、エンジン１０で燃料噴射を休止しているか、つまりフューエルカット中か判定する。ＥＣＵ５０から取得した情報に基づき、燃料噴射休止中でないと判定すると、異常判定を行う環境ではないと判定し、処理を終了する。燃料噴射休止中であると判定すると、Ｓ１２に進む。
【００２７】
Ｓ１２で、尿素水供給装置２３を休止しているか判定する。ＥＣＵ５０から取得した情報に基づき、尿素水供給装置２３の休止中でないと判定すると、異常判定を行う環境ではないと判定し、処理を終了する。尿素水供給装置２３の休止中であると判定すると、Ｓ１３に進む。
【００２８】
Ｓ１３で、第２複合センサ２５の酸素センサの出力（センサ信号）を取得する。そして、酸素センサの出力に基づいて、酸素濃度を算出する。酸素センサの出力と酸素濃度とは正の相関関係を有しており、予め実験等により算出されたマップや関係式により、酸素センサの出力を酸素濃度に換算する。
【００２９】
Ｓ１４で、Ｓ１３で算出した酸素濃度が所定値より大きいかを判定する。酸素濃度が所定値以下の場合には、排気通路１２内にまだ燃焼時の排気が残っていると判断し、異常判定を行う環境ではないと判定し、処理を終了する。酸素濃度が所定値より大きい状態であると判定すると、Ｓ１５に進む。なお、所定値は、酸素濃度が大気中の酸素濃度とほぼ同じ平衡状態となったかを判定できる値であることが望ましい。また、酸素濃度で判定するのではなく、酸素センサの出力で判定してもよい。
【００３０】
Ｓ１５で、第２複合センサ２５のアンモニアセンサの出力（センサ信号）を取得する。そして、Ｓ１６で、酸素センサの出力及びアンモニアセンサの出力に基づいて、第１濃度値である第１アンモニア濃度を算出する。この第１アンモニア濃度は、図４に示すアンモニアセンサにおける酸素濃度‐アンモニア濃度‐センサ出力の相関マップを用いて、酸素センサの出力及びアンモニアセンサの出力に基づいて、算出される。相関マップは、正常なアンモニアセンサにおける酸素濃度とアンモニア濃度の両方を変化させて測定して予め作成されて、コントローラ３０に記憶されている。
【００３１】
アンモニアセンサの出力とアンモニア濃度は、排気中のアンモニア濃度が高いほど出力が大きくなる正の相関関係を有している。また、排気中のアンモニア濃度が同じであっても、アンモニアと酸素が反応することによって、酸素濃度が高いほど、アンモニアセンサの出力が小さくなる。つまり、酸素濃度が高いほど、アンモニアセンサのアンモニア感度が低下する。このような相関関係を用いて、酸素センサの出力及びアンモニアセンサの出力に基づいて、第１アンモニア濃度を算出する。なお、Ｓ１６が「第１算出部」に相当する。
【００３２】
Ｓ１７で、第２複合センサ２５のＮＯｘセンサの出力（センサ信号）を取得する。そして、Ｓ１８で、特開２０１５‐２１５３３４号公報に開示されているような周知の方法で、酸素センサの出力及びＮＯｘセンサの出力に基づいて、第２濃度値である第２アンモニア濃度を算出する。具体的には、第２アンモニア濃度は、ＮＯｘセンサにおける酸素濃度‐アンモニア濃度‐センサ出力の相関マップを用いて、酸素センサの出力及びアンモニアセンサの出力に基づいて、算出される。相関マップは、正常なＮＯｘセンサにおける酸素濃度とアンモニア濃度の両方を変化させて測定して予め作成されており、コントローラ３０に記憶されている。
【００３３】
ＮＯxセンサの出力とアンモニア濃度は、排気中のアンモニア濃度が高いほど出力が大きくなる正の相関関係を有している。また、排気中のアンモニア濃度が同じであっても、酸素濃度が高いほど、アンモニアセンサの出力が小さくなる。つまり、酸素濃度が高いほど、ＮＯｘセンサのアンモニア感度が低下する。このような相関関係を用いて、酸素センサの出力及びＮＯｘセンサの出力に基づいて、第２アンモニア濃度を算出する。なお、アンモニアセンサとＮＯｘセンサでは酸素への依存度が異なる、つまりアンモニアセンサとＮＯｘセンサでは、同じ酸素濃度であっても、アンモニア感度の低下の仕方が異なるため、アンモニアセンサとＮＯｘセンサとでは、異なる相関マップを用いる。また、Ｓ１８が「第２算出部」に相当する。
【００３４】
そして、Ｓ１９で、Ｓ１６で算出した第１アンモニア濃度とＳ１８で算出した第２アンモニア濃度とを比較する。具体的には、第１アンモニア濃度から第２アンモニア濃度を差し引いた値の絶対値を、第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との差異である差分として算出する。
【００３５】
Ｓ２０で、Ｓ１９で第1アンモニア濃度と第２アンモニア濃度とを比較した比較結果が第1閾値より小さいか判定する。具体的には、算出した第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との差分が、第１閾値よりも小さいか判定する。差分が第１閾値よりも小さいと判定した場合には、Ｓ２１で、アンモニアセンサは正常と判定して処理を終了する。Ｓ２０で、差分が第１閾値よりも大きいと判定した場合には、Ｓ２２で、アンモニアセンサが異常と判定する。なお、Ｓ１９で第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との差分を算出し、Ｓ２０でその差分に基づいて、異常判定を行ったが、第１アンモニア濃度を第２アンモニア濃度で除算した比や、その他の第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との乖離を表すパラメータを用いて異常判定を行ってもよい。また、Ｓ２０が「異常判定部」に相当する。
【００３６】
そして、Ｓ２３で、Ｓ１９で算出した第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との差分が第２閾値より小さいか判定する。第２閾値は、第１閾値よりも大きい値であって、補正では誤差が大きくなりすぎるほど乖離しているかどうかを判定するための値である。Ｓ２３で、第２閾値より小さいと判定した場合には、Ｓ２４で、差分の値に基づいて、予め算出した補正マップを用いてアンモニアセンサの出力補正を行う。補正マップは、例えば、差分が大きくなるほど補正値が大きくなるような相関関係を示すもので、予め実験などにより算出される。一方、Ｓ２３で差分が第２閾値より大きいと判定した場合には、補正不可能な乖離とみなし、Ｓ２５で、アンモニアセンサの異常発生を通知する。異常発生の通知方法としては、故障警告灯を点灯させる等の方法がある。なお、Ｓ２１でアンモニアセンサが正常と判定した場合には補正を行わなかったが、第１閾値よりも小さい場合にも補正を行ってもよい。また、第２閾値よりも大きい場合にも、誤差が大きくなるが、補正を行ってもよい。さらに、Ｓ２３〜Ｓ２５が「補正部」に相当する。
【００３７】
なお、尿素水供給装置２３による尿素水の供給休止後に排気通路１２内でのアンモニア供給が継続される継続期間中には、図３の処理を複数回行うことが望ましい。燃料噴射休止中、つまりエンジン１０での燃焼が休止した状態では、酸素出力が所定値より大きい状態で平衡状態となっており、酸素濃度の変化はほとんどない。つまり、酸素濃度が平衡状態であるため、排気中のアンモニア濃度とアンモニアセンサの出力の関係は一義に決まる。一方で、下流側触媒２２へのアンモニアの供給を休止した状態では、徐々に離脱量が減少していくため、排気中のアンモニア濃度は徐々に下がっていく。
【００３８】
このような状態で、アンモニア濃度の経時的変化に応じて、複数回異常判定を行うことが望ましい。そして、予め算出した平衡状態での酸素濃度における各センサ出力を各アンモニア濃度に変換する関係式によって、濃度を出力に変換することができ、複数回アンモニア濃度の算出を同じ関係式で実施することができる。一般的に、劣化して異常状態になったアンモニアセンサでは、図４の破線で示すように、アンモニア濃度の変化に対するセンサ出力の変化量が小さくなることになる。そのため、１点だけでは、偶然差異の小さい濃度領域に入る可能性がある。そこで、複数回異常判定を行い、さらに望ましくは、相関関係の変化量の割合（相関マップの式の傾き）を算出して、正常なものと比較することで、精度の高い異常判定を行うことができる。
【００３９】
以上説明した本実施形態では以下の効果を奏する。
【００４０】
選択還元型の触媒である下流側触媒２２を用いて排気中のＮＯｘを浄化する排気浄化システムでは、下流側触媒２２の下流側にＮＯｘセンサとアンモニアセンサとが設けられ、これら各センサにより、触媒下流側に流出するＮＯｘやアンモニアの監視が行われる。ここで、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘだけでなくアンモニアに対する感度を有しており、排気中に含まれるアンモニア濃度に応じた検出信号を出力する。この場合、排気中にアンモニアが含まれる状況では、ＮＯｘセンサの出力とアンモニアセンサの出力との比較によりアンモニアセンサの異常判定が可能となる。アンモニアを生成するための還元剤の供給が休止されている状態であっても、排気通路１２の壁面や下流側触媒２２にはアンモニア成分が付着しており、アンモニアが下流側触媒２２の下流側に流出する。そこで、還元剤である尿素水を供給する尿素水供給装置２３が休止中であっても、排気通路１２内にアンモニアの供給が継続され、この継続期間内に異常判定を行うことができる。
【００４１】
また、ＮＯｘセンサ及びアンモニアセンサのアンモニア感度は、ともに酸素濃度依存性を有している。そこで、アンモニアセンサの出力と酸素センサの出力に基づいて、下流側触媒２２下流側におけるアンモニア濃度を第１アンモニア濃度として算出し、ＮＯｘセンサの出力と酸素センサの出力に基づいて、下流側触媒２２下流側におけるアンモニア濃度を第２アンモニア濃度として算出する。これにより、各センサにより検出されるアンモニア濃度について酸素濃度依存の補正を適正に実施できる。そのため、異常判定の精度を高めることができる。
【００４２】
エンジン１０の燃焼休止後には、排気通路１２内の酸素濃度が徐々に大気中の酸素濃度に近づく。排気通路１２内の酸素濃度が所定値より大きくなる状態には、エンジン１０での燃焼が休止され、排気通路１２内に燃焼による排気がほぼないことが判定できる。エンジン１０での燃焼による排気がない状態では、アンモニアセンサとＮＯｘセンサは、ＮＯｘの影響を受けることがなくなる。この状態で、アンモニアセンサの異常判定を行うことで、ＮＯｘ由来の誤差が生じないことから、より正確な異常判定を行うことができる。
【００４３】
また、下流側触媒２２へのアンモニアの供給を休止した状態では、徐々に触媒下流側でのアンモニアの量が減少していくため、排気中のアンモニア濃度は徐々に下がっていく。エンジン１０での燃焼による排気がない状態が維持されている間、アンモニア濃度の経時的変化に応じて、複数回異常判定を行うことで、精度の高い異常判定を行うことができる。
【００４４】
第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との比較結果に基づいて、アンモニアセンサの出力値を補正する。アンモニアセンサが劣化していても補正をすることで、算出したアンモニア濃度の安定性を確保することができる。
【００４５】
第１アンモニア濃度と第２アンモニア濃度との差異が大きい場合には、アンモニアセンサの異常が深刻であると考えられる。この場合には、補正を行ってアンモニアセンサを使用し続けるのではなく、アンモニアセンサの異常発生を通知する。これにより、異常の程度に応じた対応をとることができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。
・燃料噴射休止中以外にもアンモニアセンサの異常判定処理を行ってもよい。燃料噴射休止中以外に異常判定処理を行う場合には、Ｓ１１、Ｓ１３及びＳ１６の処理は省略する。ただし、燃料噴射休止中以外にアンモニアセンサの異常判定処理を行う場合には、排気中にＮＯｘも共存するため、ＮＯｘセンサの出力は、ＮＯｘ由来の出力とアンモニア由来の出力との両方を含んでいる。そのため、例えば、エンジン負荷や燃料噴射量といったＥＣＵ５０の出力するエンジンパラメータから排気中のＮＯｘ濃度を推定したり、第１複合センサ２４で検出したＮＯｘセンサの出力から下流側触媒２２通過後のＮＯｘ濃度を推定したりして、ＮＯｘ由来の出力を算出する。そして、ＮＯｘセンサの出力からＮＯｘ由来の出力を差し引くことで、ＮＯｘセンサでのアンモニア由来の出力を算出することができる。
【００４７】
・図３のＳ１６〜Ｓ２０では、第１濃度値及び第２濃度値としてアンモニア濃度を用いて異常判定を行ったが、第１濃度値及び第２濃度値として各センサの出力（センサ信号）を用いて異常判定を行ってもよい。その場合には、第１算出部であるＳ１６では、アンモニア濃度に換算せず、予め用意した相関マップにより、酸素濃度による影響を加味した第１アンモニア出力を算出する。また、第２算出部であるＳ１８では、ＮＯｘセンサで算出した第２アンモニア濃度を正常なアンモニアセンサにおけるアンモニア濃度に対応するアンモニア出力値に換算して、第２アンモニア出力として算出する。そして、Ｓ１９で、第１アンモニア出力と第２アンモニア出力を比較する。
【００４８】
・上記実施形態では、コントローラ３０で劣化診断等センサ素子３１の制御を行ったが、アンモニアセンサがコントローラ３０を有しておらず、センサ素子だけの場合には、異常判定等センサ素子の制御をＥＣＵ５０等で行うようにしてもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、各複合センサ２４,２５が設けられていたが、排気通路１２に、ＮＯｘセンサ、酸素センサ、アンモニアセンサがそれぞれ設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…エンジン、１２…排気通路、２２…下流側触媒、２３…尿素水供給装置、２５…第２複合センサ、３０…コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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