(57)【要約】【課題】内燃機関の触媒劣化判定装置において、触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを区別して判定し、触媒劣化を正確に判定する技術を提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路に配置され、尿素が供給されることで排気中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒に尿素を添加する尿素添加弁と、を備え、ＳＣＲ触媒の空気量−浄化率特性を算出し、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定である場合にＳＣＲ触媒の劣化と判定し、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定でない場合に尿素添加弁の異常と判定する。【選択図】図９
2010048115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、還元剤が供給されることで排気中のＮＯｘを浄化する触媒と、
前記触媒に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記触媒を流通する空気量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出する空気量−浄化率特性算出手段と、
所定範囲の空気量における前記空気量−浄化率特性算出手段によって算出された空気量−浄化率特性の傾きの変動に基づいて、触媒劣化と前記還元剤添加手段の異常とを区別して判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、所定範囲の空気量における前記空気量−浄化率特性算出手段によって算出された空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域内に収まる場合に触媒劣化と判定し、所定範囲の空気量における前記空気量−浄化率特性算出手段によって算出された空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域を超える場合に前記還元剤添加手段の異常と判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
【請求項３】
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配置され、前記触媒から排出される排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、
前記還元剤添加手段から添加される還元剤量を変化させながら前記ＮＯｘ濃度検出手段によってＮＯｘ濃度を検出し、前記還元剤添加手段から添加される還元剤量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出する還元剤量−浄化率特性算出手段と、
を備え、
前記空気量−浄化率特性算出手段は、前記還元剤量−浄化率特性算出手段によって算出された還元剤量−浄化率特性から求められる最適添加量を前記還元剤添加手段から添加しつつ、前記触媒を流通する空気量を変化させながら前記ＮＯｘ濃度検出手段によってＮＯｘ濃度を検出し、前記触媒を流通する空気量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
【請求項４】
前記空気量−浄化率特性算出手段は、前記還元剤量−浄化率特性算出手段によって算出された還元剤量−浄化率特性から求められる最適添加量が所定量以下、且つ、前記還元剤量−浄化率特性算出手段によって算出された還元剤量−浄化率特性から求められる最高浄化率が所定値以下の場合に、前記触媒を流通する空気量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンモニア又はその前駆体である還元剤が供給されることで排気中のＮＯｘを浄化する触媒を内燃機関の排気通路に配置することが行われている。そして、触媒下流のアンモニア濃度を推定すると共に触媒下流のアンモニア濃度を実際に測定し、推定アンモニア濃度と実測アンモニア濃度との乖離に基づき触媒劣化を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１２５３２３号公報
【特許文献２】特開２００８−８２２０１号公報
【特許文献３】特開２００７−３２４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、触媒下流の推定アンモニア濃度と実測アンモニア濃度との乖離は、触媒劣化によって生じるだけでなく、還元剤を添加する還元剤添加弁の異常によっても生じる。そのため、特許文献１の技術では、触媒劣化と判定しても、触媒劣化が生じておらず還元剤添加弁の異常が生じている場合があり、触媒劣化を正確に判定できるものではなかった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の触媒劣化判定装置において、触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを区別して判定し、触媒劣化を正確に判定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の排気通路に配置され、還元剤が供給されることで排気中のＮＯｘを浄化する触媒と、
前記触媒に還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記触媒を流通する空気量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出する空気量−浄化率特性算出手段と、
所定範囲の空気量における前記空気量−浄化率特性算出手段によって算出された空気量−浄化率特性の傾きの変動に基づいて、触媒劣化と前記還元剤添加手段の異常とを区別して判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒劣化判定装置である。
【０００６】
ここで、所定範囲の空気量とは、排気中のＮＯｘが触媒をすり抜けることなく触媒で全て浄化される空気量が少なすぎる範囲と、排気中のＮＯｘがほぼ全て触媒をすり抜けてしまう空気量が多すぎる範囲と、の間の空気量である。すなわち、この所定範囲の空気量では、排気中のＮＯｘの一部が触媒で浄化されると共に、排気中のＮＯｘの他の一部が触媒をすり抜ける範囲である。
【０００７】
本発明者らの鋭意検討によって、所定範囲の空気量における、触媒を流通する空気量に対する触媒の浄化率の特性、すなわち空気量−浄化率特性の傾きの変動に基づいて、触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを区別できることを見出した。したがって、本発明によると、触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを区別して判定することができ、触媒劣化を正確
に判定することができる。
【０００８】
本発明者らの鋭意検討によって、所定範囲の空気量における、触媒を流通する空気量に対する触媒の浄化率の特性、すなわち空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域内に収まると、触媒劣化が生じていることを見出した。また、所定範囲の空気量における、空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域を超えると、還元剤添加手段の異常が生じていることを見出した。このように、触媒劣化が生じている場合と、還元剤添加手段の異常が生じている場合とでは、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域を境界にして異なることを見出した。
【０００９】
そこで、前記判定手段は、所定範囲の空気量における前記空気量−浄化率特性算出手段によって算出された空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域内に収まる場合に触媒劣化と判定し、所定範囲の空気量における前記空気量−浄化率特性算出手段によって算出された空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域を超える場合に前記還元剤添加手段の異常と判定するとよい。
【００１０】
ここで、所定域の傾きの変動とは、それ以内に収まる場合に触媒劣化と判断でき、それを超える場合に還元剤添加手段の異常と判断できる閾値であり、予め実験や検証等で求めることができる。
【００１１】
本発明によると、触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを区別して判定することができ、触媒劣化を正確に判定することができる。
【００１２】
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配置され、前記触媒から排出される排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、
前記還元剤添加手段から添加される還元剤量を変化させながら前記ＮＯｘ濃度検出手段によってＮＯｘ濃度を検出し、前記還元剤添加手段から添加される還元剤量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出する還元剤量−浄化率特性算出手段と、
を備え、
前記空気量−浄化率特性算出手段は、前記還元剤量−浄化率特性算出手段によって算出された還元剤量−浄化率特性から求められる最適添加量を前記還元剤添加手段から添加しつつ、前記触媒を流通する空気量を変化させながら前記ＮＯｘ濃度検出手段によってＮＯｘ濃度を検出し、前記触媒を流通する空気量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出するとよい。
【００１３】
本発明によると、空気量−浄化率特性を正確に算出することができ、空気量−浄化率特性に基づき判定される触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを正確に区別することができる。
【００１４】
前記空気量−浄化率特性算出手段は、前記還元剤量−浄化率特性算出手段によって算出された還元剤量−浄化率特性から求められる最適添加量が所定量以下、且つ、前記還元剤量−浄化率特性算出手段によって算出された還元剤量−浄化率特性から求められる最高浄化率が所定値以下の場合に、前記触媒を流通する空気量に対する前記触媒の浄化率の特性を算出するとよい。
【００１５】
ここで、最適添加量の所定量とは、それよりも多い還元剤量であると、他の異常が生じているおそれがある量である。また、最高浄化率の所定値とは、それよりも高い浄化率であると、未だ触媒が劣化していないと判断できる値である。
【００１６】
本発明によると、最適添加量が所定量以下、且つ、最高浄化率が所定値以下の場合に、
空気量−浄化率特性算出手段によって空気量−浄化率特性を算出するので、他の異常が生じている場合や触媒が劣化していない場合を排除できる。このため、空気量−浄化率特性を正確に算出することができ、空気量−浄化率特性に基づき判定される触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを正確に区別することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、内燃機関の触媒劣化判定装置において、触媒劣化と還元剤添加手段の異常とを区別して判定することができ、触媒劣化を正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１９】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の触媒劣化判定装置を適用する内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は車両に搭載されている。
【００２０】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２には、ＳＣＲ触媒３が配置されている。ＳＣＲ触媒３は、当該ＳＣＲ触媒３に還元剤としての尿素が供給されることで排気通路２を流通する排気中のＮＯｘを浄化する。本実施例のＳＣＲ触媒３が本発明の触媒に相当する。なお、本実施例では還元剤として尿素を用いるが、本発明の還元剤としてはこれに限られるものではない。
【００２１】
ＳＣＲ触媒３よりも上流側の排気通路２には、排気通路２内へ尿素を添加する尿素添加弁４が配置されている。尿素添加弁４から添加された尿素は、ＳＣＲ触媒３へ供給される。本実施例の尿素添加弁４が本発明の還元剤添加手段に相当する。
【００２２】
そして、尿素添加弁４の下流側且つＳＣＲ触媒３の上流側の排気通路には、尿素添加弁４から添加された尿素を分散させる分散板５が配置されている。排気通路２は、分散板５を境にして、分散板５よりも上流側が一定の狭い通路面積であり、分散板５よりも下流側がＳＣＲ触媒３に近づくにつれ通路面積が広くなっている。
【００２３】
ＳＣＲ触媒３の直下流側の排気通路２には、ＳＣＲ触媒３から流出した排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ６が配置されている。本実施例のＮＯｘセンサ６が本発明のＮＯｘ濃度検出手段に相当する。排気通路２及び上記排気通路２に配置される機器が内燃機関１の排気系を構成している。
【００２４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ７が併設されている。このＥＣＵ７は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２５】
ＥＣＵ７には、ＮＯｘセンサ６の他に、アクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ８、及び内燃機関１の機関回転数を検出するクランクポジションセンサ９が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ７に入力される。
【００２６】
一方、ＥＣＵ７には、尿素添加弁４が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ７により尿素添加弁４が制御され、添加尿素量や添加タイミング等が指示される。
【００２７】
ところで、従来、尿素添加弁４から添加される尿素量を変化させながら、ＮＯｘセンサ
６によってＮＯｘ濃度を検出し、図２に示す尿素添加弁４から添加される尿素量に対するＳＣＲ触媒３の浄化率の特性（以下、尿素量−浄化率特性）を算出していた。そして、尿素量−浄化率特性の違いから、触媒劣化を判定していた。
【００２８】
図３は尿素量−浄化率特性が異なる３つの場合を示している。図３に示す実線の尿素量−浄化率特性は、ＳＣＲ触媒３が正常である場合の特性である。図３に示す破線の尿素量−浄化率特性は、ＳＣＲ触媒３が劣化して５０％浄化率が悪化した場合の特性である。図３に示す一点鎖線の尿素量−浄化率特性は、尿素添加弁４からは尿素を添加しているもののＳＣＲ触媒３に供給される尿素量が５０％不足した場合の特性である。従来においては、図３に示す破線の特性となることで、ＳＣＲ触媒３が劣化したと判定していた。
【００２９】
しかしながら、図４に示すように、尿素添加弁４から添加される尿素が一部分に集中し、ＳＣＲ触媒３への尿素の分散が悪化する場合がある。この場合にも、図３に示す破線の尿素量−浄化率特性となることが判明した。つまり、尿素添加弁４からＳＣＲ触媒３への尿素の分散が悪化して５０％浄化率が悪化した場合も、図３に示す破線の尿素量−浄化率特性となる。
【００３０】
すなわち、ＳＣＲ触媒３への尿素の分散が悪化すると、ＳＣＲ触媒３の一部分に尿素が反応することで発生したＮＨ３が集中してしまう。このため、尿素の分散が正常のときの尿素量を添加してしまうと、ＳＣＲ触媒３のＮＨ３が集中した部分からＮＨ３のすり抜けが生じる。よって、ＳＣＲ触媒３への尿素の分散が悪化した場合には、ＳＣＲ触媒３が劣化していないにもかかわらず、図３に示す破線の尿素量−浄化率特性のように特性が算出されてしまう。
【００３１】
以上のことから、尿素量−浄化率特性の違いからＳＣＲ触媒３の劣化を判定しても、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じておらず尿素添加弁４の異常が生じている場合があり、ＳＣＲ触媒３の劣化を正確に判定できるものではなかった。
【００３２】
ところで、ＳＣＲ触媒３を流通する空気量を変化させながらＮＯｘセンサ６によってＮＯｘ濃度を検出し、ＳＣＲ触媒３を流通する空気量に対するＳＣＲ触媒３の浄化率の特性（以下、空気量−浄化率特性という）を算出することもできる。本発明者らの鋭意検討によって、空気量−浄化率特性の傾きがある範囲の空気量で一定であると、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じていることを見出した。また、空気量−浄化率特性の傾きがある範囲の空気量で一定でないと、尿素添加弁４の異常が生じていることを見出した。このように、ＳＣＲ触媒３の劣化と、尿素添加弁４の異常とでは、空気量−浄化率特性の傾きが異なることを見出した。
【００３３】
ここで、空気量−浄化率特性の傾きが一定とは、空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域内に収まる場合をいい、空気量−浄化率特性の傾きが一定でないとは、空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域を超える場合をいう。また、所定域の傾きの変動とは、それ以内に収まる場合に触媒劣化と判断でき、それを超える場合に還元剤添加手段の異常と判断できる閾値であり、予め実験や検証等で求めておくことができる。
【００３４】
まず、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じた場合について説明する。ＳＣＲ触媒３の劣化が生じた場合には、図５に示すように、ＳＣＲ触媒３内に中程度のＮＨ３が全体に分布して吸着される。そして、ＳＣＲ触媒３の空気量−浄化率特性を算出すると、図６に示すようになる。図６において、空気量が少ない「あ」の空気量の範囲では、空気量が過剰に少なく、ＳＣＲ触媒３からＮＯｘがすり抜けることなくＳＣＲ触媒３内で全て浄化される。空気量が中程度の「い」の空気量の範囲では、空気量が多く、一部のＮＯｘはＳＣＲ触媒３内で十分な還元反応をすることができなくなり、一部のＮＯｘがＳＣＲ触媒３からすり抜ける
。「い」の空気量の範囲では、空気量が多くなるにつれ、ＮＯｘがＳＣＲ触媒３からすり抜ける量が多くなり、浄化率が低下していく。空気量が過剰に多い「う」の空気量の範囲では、空気量が過剰に多くなり、ほぼ全てのＮＯｘがＳＣＲ触媒３からすり抜ける。
【００３５】
ここで、「い」の空気量の範囲であると、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じた場合の空気量−浄化率特性の傾きが一定となる。このことから、本発明者らは、「い」の空気量の範囲における空気量−浄化率特性の傾きが一定であると、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じていることを見出した。
【００３６】
一方、尿素添加弁４の異常が生じた場合について説明する。ここでは、ＳＣＲ触媒３の中心部付近に集中して尿素が添加され、尿素の分散が悪化する場合を挙げる。尿素添加弁４の異常が生じた場合には、図７に示すように、ＳＣＲ触媒３内の排気流れ方向上流から下流にわたる中心部に大程度のＮＨ３が分布して吸着される。また、ＳＣＲ触媒３内の中心部の周りの縁部に小程度のＮＨ３が分布して吸着される。そして、ＳＣＲ触媒３の空気量−浄化率特性を算出すると、図８に示すようになる。図８において、空気量が最も少ない「か」の空気量の範囲では、空気量が過剰に少なく、ＳＣＲ触媒３内の中心部及び縁部の両方でＮＯｘがすり抜けることなく浄化される。空気量がやや少ない程度の「き」の空気量の範囲では、空気量がやや多くなり、ＳＣＲ触媒３内の中心部ではＮＯｘがすり抜けることなく浄化される。一方、ＳＣＲ触媒３内の縁部では一部のＮＯｘは十分な還元反応をすることができなくなり、一部のＮＯｘがＳＣＲ触媒３内の縁部からすり抜ける。空気量が中程度の「く」の空気量の範囲では、空気量が多くなり、ＳＣＲ触媒３内の中心部ではＮＯｘがすり抜けることなく浄化される。一方、ＳＣＲ触媒３内の縁部ではほぼ全てのＮＯｘがＳＣＲ触媒３内の縁部からすり抜ける。空気量がさらに多い「け」の空気量の範囲では、空気量がさらに多くなり、ＳＣＲ触媒３内の中心部では一部のＮＯｘは十分な還元反応をすることができなくなり、一部のＮＯｘがＳＣＲ触媒３内の中心部からすり抜ける。一方、ＳＣＲ触媒３内の縁部ではほぼ全てのＮＯｘがＳＣＲ触媒３内の縁部からすり抜ける。空気量が過剰に多い「こ」の空気量の範囲では、空気量が過剰に多くなり、ほぼ全てのＮＯｘがＳＣＲ触媒３内の中心部及び縁部の両方からすり抜ける。
【００３７】
ここで、尿素添加弁４の異常が生じた場合に、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じた場合の「い」の空気量の範囲に相当する空気量の範囲は、「き」、「く」、「け」の空気量の範囲である。これらの「き」、「く」、「け」の空気量の範囲では、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じた場合の空気量−浄化率特性の傾きが、「き」、「く」、「け」の空気量の範囲でそれぞれ異なる。よって、これらの範囲での空気量−浄化率特性の傾きは一定とはならず、異なる複数の傾きとなる。このことから、本発明者らは、「い」の空気量の範囲に相当する「き」、「く」、「け」の空気量の範囲おける空気量−浄化率特性の傾きがで一定でないと、尿素添加弁４の異常が生じていることを見出した。
【００３８】
以上のように本発明者らは、ＳＣＲ触媒３の劣化と、尿素添加弁４の異常とでは、空気量−浄化率特性の傾きが異なることを見出した。
【００３９】
そこで、本実施例では、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きの変動に基づいて、ＳＣＲ触媒３の劣化と、尿素添加弁４の異常とを区別するようにした。つまり、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定である場合にＳＣＲ触媒３の劣化と判定し、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定でない場合に尿素添加弁４の異常と判定するようにした。
【００４０】
ここで、所定範囲の空気量とは、排気中のＮＯｘがＳＣＲ触媒３をすり抜けることなくＳＣＲ触媒３で全て浄化される空気量が少なすぎる範囲と、排気中のＮＯｘがほぼ全てＳＣＲ触媒３をすり抜けてしまう空気量が多すぎる範囲と、の間の空気量である。すなわち
、この所定範囲の空気量では、尿素添加弁４に異常が生じていない場合に、排気中のＮＯｘの一部がＳＣＲ触媒３で浄化されると共に、排気中のＮＯｘの他の一部がＳＣＲ触媒３をすり抜ける範囲である。本実施例では、図６に示す「い」の空気量の範囲をほぼ含む範囲を所定範囲とした。この空気量の所定範囲は、予め実験や検証等によって求めておくことができる。
【００４１】
本実施例によると、ＳＣＲ触媒３の劣化と尿素添加弁４の異常とを区別して判定することができ、ＳＣＲ触媒３の劣化を正確に判定することができる。
【００４２】
ここで、空気量−浄化率特性を算出することは、尿素量−浄化率特性から求められる最適添加量を尿素添加弁４から添加しつつ、ＳＣＲ触媒３を流通する空気量を変化させながらＮＯｘセンサ６によってＮＯｘ濃度を検出し、求めるようにした。
【００４３】
本実施例によると、空気量−浄化率特性を正確に算出することができ、空気量−浄化率特性に基づき判定されるＳＣＥ触媒３の劣化と尿素添加弁４の異常とを正確に区別することができる。
【００４４】
また、空気量−浄化率特性を算出することは、尿素量−浄化率特性から求められる最適添加量が所定量以下、且つ、尿素量−浄化率特性から求められる最高浄化率が所定値以下の場合に、求めるようにした。
【００４５】
ここで、最適添加量の所定量とは、それよりも多い尿素量であると、他の異常が生じているおそれがある量である。また、最高浄化率の所定値とは、それよりも高い浄化率であると、未だＳＣＲ触媒３が劣化していないと判断できる値である。
【００４６】
本実施例によると、最適添加量が所定量以下、且つ、最高浄化率が所定値以下の場合に、空気量−浄化率特性を算出するので、他の異常が生じている場合やＳＣＲ触媒３が劣化していない場合を排除できる。このため、空気量−浄化率特性を正確に算出することができ、空気量−浄化率特性に基づき判定されるＳＣＲ触媒３の劣化と尿素添加弁４の異常とを正確に区別することができる。
【００４７】
次に、本実施例による触媒劣化判定制御ルーチンについて説明する。図９は、本実施例による触媒劣化判定制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返しＥＣＵ７により実行される。
【００４８】
ステップＳ１０１では、ＳＣＲ触媒３の尿素量−浄化率特性を算出する。当該尿素量−浄化率特性は、空気量が一定の状態で尿素添加弁４から添加される尿素量を変化させながらＮＯｘセンサ６によってＮＯｘ濃度を検出し、算出される。本ステップを実行するＥＣＵ７が本発明の還元剤量−浄化率特性算出手段に相当する。
【００４９】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で算出した尿素量−浄化率特性から求められる最適添加量が所定量以下、且つ、尿素量−浄化率特性から求められる最高浄化率が所定値以下であるか否かを判別する。最適添加量は、図２に示す尿素量−浄化率特性のうち、浄化率が最も高くなるときの尿素量である。最高浄化率は、図２に示す尿素量−浄化率特性のうち、最適添加量を添加したときの浄化率である。
【００５０】
ステップＳ１０２において、最適添加量が所定量以下、且つ、最高浄化率が所定値以下であると肯定判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。これにより、ステップＳ１０３へ移行する場合は、ＳＣＲ触媒３が劣化したとき、及び、ＳＣＲ触媒３の劣化が生じておらず尿素添加弁４の異常が生じているときに限られる。ステップＳ１０２におい
て、最適添加量が所定量よりも多い、又は、最高浄化率が所定値よりも高いと否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
ステップＳ１０３では、ＳＣＲ触媒３の空気量−浄化率特性を算出する。当該空気量−浄化率特性は、ステップＳ１０１で算出した尿素量−浄化率特性から求められる最適添加量を尿素添加弁４から添加しつつ、ＳＣＲ触媒３を流通する空気量を変化させながらＮＯｘセンサ６によってＮＯｘ濃度を検出し、算出される。本ステップを実行するＥＣＵ７が本発明の空気量−浄化率特性算出手段に相当する。これにより、図１０に示すようにＳＣＲ触媒３の空気量−浄化率特性が算出される。ここで、図１０に示す実線はＳＣＲ触媒３の劣化が生じている場合の特性であり、破線は尿素添加弁４の異常が生じている場合の特性である。
【００５２】
ステップＳ１０４では、所定範囲の空気量におけるステップＳ１０３で算出した空気量−浄化率特性の傾きが一定か否かを判別する。本ステップを実行するＥＣＵ７が本発明の判定手段に相当する。
【００５３】
ステップＳ１０４において、図１０に示す実線のように所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定であると肯定判定された場合には、ステップＳ１０５へ移行する。ステップＳ１０４において、図１０に示す破線のように所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定でないと否定判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。
【００５４】
ステップＳ１０５では、ＳＣＲ触媒３の劣化と判定する。そして、本ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
ステップＳ１０６では、尿素添加弁４の異常と判定する。ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７では、尿素添加弁４の噴射圧力を上昇させて、排気中に添加する尿素の霧化を促進させ、尿素の分散性を向上させる。そして、本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップＳ１０７での処理は、上記した噴射圧力の上昇の処理に限られず、例えば尿素ラインヒーターをＯＮさせる等して、尿素の霧化を促進させてもよい。
【００５６】
以上説明した本ルーチンによれば、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定である場合にＳＣＲ触媒３の劣化と判定することができ、所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きが一定でない場合に尿素添加弁４の異常と判定することができる。
【００５７】
なお、本実施例では、空気量−浄化率特性の傾きの変動が所定域内に収まる場合を空気量−浄化率特性の傾きが一定とし、当該傾きが一定の場合にＳＣＲ触媒３の劣化と判定し、当該傾きが一定でない場合に尿素添加弁４の異常と判定すると説明した。しかし本発明はこれに限られない。所定範囲の空気量における空気量−浄化率特性の傾きの変動に基づいて、ＳＣＲ触媒３の劣化と尿素添加弁４の異常とを区別できればどのような手法を採用してもよい。
【００５８】
本発明に係る内燃機関の触媒劣化判定装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図。
【図２】実施例１に係る尿素量−浄化率特性を示す図。
【図３】実施例１に係る尿素量−浄化率特性が異なる３つの場合を示す図。
【図４】実施例１に係る尿素添加弁の異常によりＳＣＲ触媒の一部分に尿素が集中して添加される場合を示す図。
【図５】実施例１に係るＳＣＲ触媒が劣化した場合の触媒内ＮＨ３分布を示す図。
【図６】実施例１に係るＳＣＲ触媒が劣化した場合の空気量−浄化率特性を示す図。
【図７】実施例１に係る尿素分散が触媒中心部に集中した場合の触媒内ＮＨ３分布を示す図。
【図８】実施例１に係る尿素分散が触媒中心部に集中した場合の空気量−浄化率特性を示す図。
【図９】実施例１に係る触媒劣化判定制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】実施例１に係る所定範囲の空気量における傾きが一定の場合及び傾きが一定でない場合の空気量−浄化率特性を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１     内燃機関
２     排気通路
３     ＳＣＲ触媒
４     尿素添加弁
５     分散板
６     ＮＯｘセンサ
７     ＥＣＵ
８     アクセル開度センサ
９     クランクポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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