(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中にアンモニアまたはアンモニアの前駆体を供給する供給部と、
前記供給部から供給されるアンモニアまたはアンモニアの前駆体の供給量を制御する制御部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検知するとともに、ＮＯｘとアンモニアとが反応するセンサと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置における該排気浄化装置の診断装置において、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定するアンモニア濃度推定部と、
前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度と、前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度と、に基づいて、前記センサ内においてＮＯｘとアンモニアとが反応することによって生じる前記センサの出力低下量を算出する算出部と、
前記センサの出力値に基づいて前記供給部の診断を実施する診断部と、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて、前記診断部における診断を制御する診断制御部と、
を備える排気浄化装置の診断装置。
【請求項２】
前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、所定量以下の場合には、前記供給部の診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記供給部の診断を実施しない、
請求項１に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と閾値とを比較することによって前記供給部を診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力低下量に基づいて前記ＮＯｘ浄化率を補正する、または、前記センサの出力低下量に基づいて前記閾値を補正する、
請求項１または２に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項４】
前記診断制御部は、前記閾値に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで該閾値を補正する、
請求項３に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項５】
前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率から、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで該ＮＯｘ浄化率を補正する、
請求項３に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって前記センサの出力値が低下するように、前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値よりも小さいときに、前記供給部が異常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値以上のときに、前記供給部が正常であると診断する、
請求項３または４に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値に、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで該閾値を補正する、
請求項６に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項８】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値に、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量以上で、且つ、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、の合計値以下の値を加算することで該閾値を補正する、
請求項７に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項９】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって前記センサの出力値が上昇するように前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値以下のときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が異常であると診断する、
請求項３または４に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１０】
前記診断部は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって、前記センサの出力値が上昇している場合は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値以下のときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が異常であると診断する、
請求項３または４に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１１】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで該閾値を補正する、
請求項９または１０に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１２】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値に、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量以上で、且つ、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、の合計値以下の値を加算することで該閾値を補正する、
請求項１１に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１３】
前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、所定量以下の場合には、前記供給部の診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記供給部の診断を実施しない、
請求項１に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１４】
前記診断部は、前記センサの出力値と閾値とを比較することによって前記供給部を診断し、
前記診断制御部は、前記出力低下量に基づいて前記センサの出力値を補正する、または、前記出力低下量に基づいて前記閾値を補正する、
請求項１または１３に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１５】
前記診断制御部は、前記閾値から前記出力低下量を減算することで該閾値を補正する、
請求項１４に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１６】
前記診断制御部は、前記センサの出力値に前記出力低下量を加算することで該出力値を補正する、
請求項１４に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１７】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって前記センサの出力値が低下するように、前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が異常であると診断し、
前記センサの出力値が前記閾値以下のときに、前記供給部が正常であると診断する、
請求項１４または１５に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１８】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を減算することで該閾値を補正する、
請求項１７に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項１９】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量以上で、且つ、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量と、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量と、の合計値以下の値を減算することで該閾値を補正する、
請求項１８に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項２０】
前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって前記センサの出力値が上昇するように前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値が前記閾値以下のときに、前記供給部が異常であると診断する、
請求項１４または１５に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項２１】
前記診断部は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって、前記センサの出力値が上昇している場合は、
前記センサの出力値が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値が前記閾値以下のときに、前記供給部が異常であると診断する、
請求項１４または１５に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項２２】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を減算することで該閾値を補正する、
請求項２０または２１に記載の排気浄化装置の診断装置。
【請求項２３】
前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量以上で、且つ、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量と、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量と、の合計値以下の値を減算することで該閾値を補正する、
請求項２２に記載の排気浄化装置の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置の診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を、アンモニアを還元剤として用いて浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）が知られている。排気通路におけるＮＯｘ触媒よりも上流側には、このＮＯｘ触媒に流入する排気中にアンモニアまたは尿素等のアンモニアの前駆体（以下、双方合わせて「還元剤」ともいう。）を供給する供給装置が設置されることがある。ＮＯｘ触媒において所望の浄化率でＮＯｘが浄化されるためには、この供給装置から供給される還元剤の供給量を制御する必要がある。この制御には、ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられた、排気のＮＯｘ濃度を検出することができるＮＯｘセンサが用いられることがある。ここで、供給装置の制御について、ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ量が増加したにも関わらず、ＮＯｘセンサからの出力値が減少傾向にある場合には、還元剤の供給量が過多であることによってＮＯｘ触媒からアンモニアが流出している（アンモニアスリップが生じている）と判断されて、尿素水の添加量を減少させることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
ところで、供給装置から供給される還元剤の量を精度良く制御するためには、供給装置が正常に作動している必要がある。ここで、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘに加えてアンモニアも検知することができるため、ＮＯｘセンサからの出力値を用いて、供給装置が正常に作動しているか否か（即ち、正常か異常か）を診断することが知られている（例えば、特許文献２−４参照。）。これらの文献に開示されている技術では、供給装置の診断時には、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニアによって、ＮＯｘセンサの出力値が所定の閾値を超えると想定される程度まで、供給装置からの還元剤の供給量が増大される。そして、実際の出力値が所定の閾値を超えなかった場合に、供給装置が制御通りに作動していないとして、異常であると診断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０９４５４０号公報
【特許文献２】特開２００９−５１０３２４号公報
【特許文献３】特開２０１０−５３７１１７号公報
【特許文献４】特開２００８−３０３８４２号公報
【特許文献５】特開２０１２―０３６８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＮＯｘセンサ内においては、アンモニアが酸化されてＮＯｘが生成されることがある。そのため、ＮＯｘセンサ内には、ＮＯｘセンサに流入する排気中のＮＯｘと、ＮＯｘセンサ内においてアンモニアから生じたＮＯｘとが存在し得る。そして、ＮＯｘセンサ内に存在するＮＯｘは、アンモニアによって還元されることがあるため、ＮＯｘセンサ内におけるＮＯｘ及びアンモニアの量が減少することがある。ここで、ＮＯｘセンサの出力値は、ＮＯｘ及びアンモニアが減少した後の、残りのＮＯｘ及びアンモニアの量に対応した値となる。したがって、ＮＯｘセンサの実際の出力値は、ＮＯｘセンサに流入する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度の合計値よりも低くなり得る。その結果、ＮＯｘセンサの実際の出力値に基づいて還元剤の供給装置の診断が実施されると、診断の精度が低下する虞がある。【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置の診断において、診断精度の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中にアンモニアまたはアンモニアの前駆体を供給する供給部と、
前記供給部から供給されるアンモニアまたはアンモニアの前駆体の供給量を制御する制御部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアを検知するとともに、ＮＯｘとアンモニアとが反応するセンサと、
を備えた内燃機関の排気浄化装置における該排気浄化装置の診断装置において、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定するＮＯｘ濃度推定部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定するアンモニア濃度推定部と、
前記ＮＯｘ濃度推定部により推定されるＮＯｘ濃度と、前記アンモニア濃度推定部により推定されるアンモニア濃度と、に基づいて、前記センサ内においてＮＯｘとアンモニアとが反応することによって生じる前記センサの出力低下量を算出する算出部と、
前記センサの出力値に基づいて前記供給部の診断を実施する診断部と、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて、前記診断部における診断を制御する診断制御部と、
を備える。【０００８】
選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）は、排気中のアンモニアを吸着し、それを還元剤として用いてＮＯｘを選択的に還元する。供給部は、アンモニアまたは尿素等のアンモニアの前駆体（以下、双方合わせて「還元剤」ともいう。）を供給する。制御部は、供給部から供給される還元剤の供給量を、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘが好適に浄化されるように、内燃機関の運転状態やセンサからの出力値等に応じて制御する。そして、ＮＯｘ触媒に流入したアンモニア（アンモニアの前駆体から生成されたアンモニアを含む）は、該ＮＯｘ触媒に吸着される。【０００９】
ここで、ＮＯｘ触媒の下流側には、該ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘを検知して、該排気のＮＯｘ濃度を出力するセンサが設けられている。このセンサは、ＮＯｘだけでなく、排気中のアンモニアも検知する特性を有する。したがって、センサの出力値は、排気に含まれるＮＯｘ及びアンモニアに依拠することとなる。そして、診断部は、このセンサの出力値に基づいて、供給部が正常または異常であるかを診断する。ここで、正常とは、供給部が、制御部によって制御された量、または、当該制御された量のうちの所定割合以上の量(以下、双方合わせて「制御量」ともいう。）の還元剤を供給していることをいう。そして、異常とは、供給部が、当該制御量未満の量の還元剤しか供給していないことをいう。なお、当該所定割合は、供給部の性能や経年劣化等を考慮して適宜定めればよい。【００１０】
ここで、例えば、ＮＯｘ浄化のために適当な量の還元剤がＮＯｘ触媒に供給されている場合は、アンモニアがＮＯｘの還元反応に供されることによって、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの量が共に少なくなる。ゆえに、この場合には、センサの出力値が低くなり、該センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が高くなると想定される。なお、ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、ＮＯｘ触媒で浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度の比である。ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度は、例えば内燃機関の運転状態に基づいて推定することや、ＮＯｘ触媒よりも上流に例えばＮＯｘセンサを取り付けることにより検知することができる。また、ＮＯｘ触媒で浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ触媒よりも下流に設けられるセンサにより検知されるＮＯｘ濃度を減算することにより求めることができる。このセンサは、アンモニアの影響を受けるため、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率もアンモニアの影響を受ける。そして、排気中に含まれるＮＯｘ及びアンモニアの影響によりセンサの出力値が低下すると、算出されるＮＯｘ浄化率が上昇する。そして、ＮＯｘ浄化のために適当な量の還元剤を供給するように供給部が制御されているにも関わらず、センサの実際の出力値が想定される程度より高い場合、または、ＮＯｘ浄化率が想定される程度より低い場合は、ＮＯｘ触媒から未浄化のＮＯｘが多く流出していると考えられる。そのため、この場合には、供給部から制御量未満の還元剤しか実際には供給されていないとして、供給部が異常であると診断することができる。【００１１】
また、例えば、一時的にＮＯｘ触媒のアンモニア吸着能力を超える量の還元剤がＮＯｘ触媒に供給されている場合は、アンモニアスリップによってＮＯｘ触媒から流出するアンモニア量が多くなるため、センサの出力値が高くなり、該センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が低くなると想定される。そのため、ＮＯｘ触媒のアンモニア吸着能力を超える量の還元剤を供給するように供給部が制御されている場合に、センサの実際の出力値が想定される程度に高いとき、またはＮＯｘ浄化率が想定される程度に低いときは、制御量の還元剤が実際に供給されているとして、供給部が正常であると診断することができる。【００１２】
しかしながら、センサ内においては、アンモニアによってＮＯｘが還元されることがあるため、センサ内におけるＮＯｘ及びアンモニアの量が減少し得る。そのため、センサの実際の出力値は、ＮＯｘ触媒から流出する排気（即ち、センサ内に流入する排気）の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度との合計に対応した値（以下、「実際濃度」ともいう。）よりも低くなることがある。実際濃度よりも低い出力値に基づいて供給部の診断が実施されると、診断精度が低下する虞がある。【００１３】
そこで、本発明によれば、診断制御部は、センサの出力低下量に基づいて、診断部における診断を制御する。ここで、この出力低下量は、上述の実際濃度からの低下量であって、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度と関連している。このため、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、センサの出力低下量を求めることができる。そして、センサの出力低下量が分かれば、該出力低下量に基づいて、例えば診断時に使用される閾値等を補正することができる。また、センサの出力低下量に基づいて、診断を実施するか否かを判断することもできる。その結果、誤診断が下されることが抑制されるため、供給部の診断精度の低下を抑制することができる。なお、診断部における診断を制御することには、閾値を補正すること、センサ出力値を補正すること、センサ出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を補正すること、または、診断を実施するか否か判定することを含む。【００１４】
そして、前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、所定量以下の場合には、前記供給部の診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記供給部の診断を実施しないようにしてもよい。【００１５】
ここで、内燃機関の運転状態や還元剤の供給量によっては、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘやアンモニアの濃度が高くなることがあるため、算出部によって算出されるセンサの出力低下量が大きくなることがある。そのため、ＮＯｘ浄化のために適当な量の還元剤が供給されていない場合等、ＮＯｘ触媒から流出する未浄化のＮＯｘが増加することによってセンサの出力値が相対的に高くなり、算出されるＮＯｘ浄化率が低くなると想定される場合であっても、センサの実際の出力値が大きく低下し、算出されるＮＯｘ浄化率が大きく上昇することが起こり得る。また、一時的にアンモニアスリップによるアンモニアの流出量を増大させている場合等、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニアが増加することによってセンサの出力値が相対的に高くなり、算出されるＮＯｘ浄化率が相対的に低くなると想定される場合であっても、センサの実際の出力値が大きく低下し、算出されるＮＯｘ浄化率が大きく上昇することが起こり得る。つまり、何れの場合においても、センサの実際の出力値が、上述の実際濃度よりも大きく低下し得るため、センサの出力値に基づいた供給部の診断の精度が低下し得る。そして、センサの出力低下量が大きくなるほど、当該実際濃度に対する実際の出力値の乖離が大きくなるため、診断の精度がより低下する虞がある。これに対し、本発明に係る診断装置は、センサの出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、所定量以下の場合には、供給部の診断を実施し、当該所定量よりも大きい場合には、供給部の診断を実施しない。これにより、診断精度が低下する虞のある場合には、供給部の診断が実施されなくなる。その結果、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度の低下を抑制することが可能になる。なお、当該所定量は、十分な診断精度が確保されるように、予め実験等によって設定すればよい。また、供給部の診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込むが、この出力値を用いて診断を実施しないことを含む。また、供給部の診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値に基づいて診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、供給部の診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込まないことを含む。【００１６】
また、前記診断部は、前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と閾値とを比較することによって前記供給部を診断し、
前記診断制御部は、前記センサの出力低下量に基づいて前記ＮＯｘ浄化率を補正する、または、前記センサの出力低下量に基づいて前記閾値を補正するようにしてもよい。【００１７】
ここで、ＮＯｘ触媒から流出する未浄化のＮＯｘが減少するように供給部が制御されている場合に、制御量の還元剤が実際に供給されていれば、実際濃度は相対的に低くなると想定される。そのため、適当な閾値を設定すれば、当該閾値よりもＮＯｘ浄化率が小さいときは、実際には制御量未満の還元剤しか供給されていないとして、供給部が異常であると診断することができる。また、アンモニアスリップによってＮＯｘ触媒から流出するアンモニアが増加するように供給部が制御されている場合に、制御量の還元剤が実際に供給されていれば、実際濃度は相対的に高くなると想定される。そのため、適当な閾値を設定すれば、当該閾値よりもＮＯｘ浄化率が小さいときは、実際に制御量の還元剤が供給されているとして、供給部が正常であると診断することができる。このように、何れの場合においても、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と閾値とを比較することによって、供給部を診断することができる。【００１８】
ただし、上述のように、センサの実際の出力値は、出力低下の影響によって実際濃度よりも低くなり得る。そのため、実際のＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さい場合であっても、センサの出力低下によって、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が当該閾値以上になるときがある。このときには、診断部によって誤った診断が下される虞がある。そこで、本発明によれば、センサの出力低下量に基づいて、閾値またはＮＯｘ浄化率が補正される。これにより、センサの出力低下による影響を、閾値またはＮＯｘ浄化率に反映させることができるため、診断部によって誤診断が下されることが抑制される。なお、当該閾値は、供給部が正常であるときの実際濃度に基づいたＮＯｘ浄化率に基づいて設定すればよい。【００１９】
また、前記診断制御部は、前記閾値に、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで該閾値を補正することができる。【００２０】
即ち、センサの出力低下によるＮＯｘ浄化率の上昇量の分だけ閾値を大きくすることにより、出力が低下した値がセンサから出力されたとしても、ＮＯｘ浄化率と閾値との大小関係が変化しないようにすることができる。その結果、診断部によって誤診断が下されることが抑制される。なお、閾値に、出力低下量に基づいた補正係数を乗算することにより該閾値を補正してもよい。【００２１】
また、前記診断制御部は、前記ＮＯｘ浄化率から、前記出力低下量に基づいて算出される前記ＮＯｘ浄化率の上昇量を減算することで該ＮＯｘ浄化率を補正することができる。【００２２】
即ち、センサの出力低下によるＮＯｘ浄化率の上昇量の分だけＮＯｘ浄化率を小さくすることにより、出力が低下した値がセンサから出力されたとしても、ＮＯｘ浄化率と閾値との大小関係が変化しないようにすることができる。その結果、診断部によって誤診断が下されることが抑制される。なお、ＮＯｘ浄化率に、出力低下量に基づいた補正係数を乗算することにより該ＮＯｘ浄化率を補正してもよい。【００２３】
なお、前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって前記センサの出力値が低下するように、前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値よりも小さいときに、前記供給部が異常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値以上のときに、前記供給部が正常であると診断することができる。【００２４】
ここで、制御部が、ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によってセンサの出力値が低下するように、供給部を制御している場合とは、例えば、制御部が、ＮＯｘ浄化のために適当な量の還元剤を供給するように供給部を制御している場合である。この場合には、当該閾値を、例えば、供給部から制御量の還元剤が供給されているときに想定される実際のＮＯｘ浄化率の下限値とすることができる。これにより、センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、当該閾値よりも小さいときは、実際には制御量未満の還元剤しか供給されていないとして、供給部が異常であると診断することができる。【００２５】
また、上述の場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値に、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで該閾値を補正することができる。【００２６】
ここで、ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によってセンサの出力値が低下するように、供給部が制御されている場合は、供給部が正常であるときよりも異常であるときの方が、ＮＯｘ触媒から流出する未浄化のＮＯｘが多くなる。したがって、供給部が異常であるときの方が、実際濃度が相対的に高くなるために、センサの出力低下量が大きくなり得る。そこで、本発明に係る診断装置は、センサの出力低下量が大きくなる場合を仮定して、センサの出力低下量を算出し、さらにＮＯｘ浄化率の上昇量を算出する。このＮＯｘ浄化率の上昇量を閾値に加算することにより、供給部が実際に異常である場合に、センサの実際の出力値が大きく低下してＮＯｘ浄化率が大きく上昇しても、当該ＮＯｘ浄化率が閾値以上となることを抑制できる。その結果、異常である供給部が正常であると誤診断されることが抑制される。なお、ＮＯｘ浄化率の上昇量を閾値に加算して閾値を補正することに代えて、ＮＯｘ浄化率からＮＯｘ浄化率の上昇量を減算してＮＯｘ浄化率を補正してもよい。さらに、閾値またはＮＯｘ浄化率に補正係数を乗算して閾値またはＮＯｘ浄化率を補正してもよい。【００２７】
なお、この場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値に、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量以上で、且つ、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、の合計値以下の値を加算することで該閾値を補正することができる。【００２８】
ここで、供給部が正常であっても、ＮＯｘ触媒から未浄化のＮＯｘや、アンモニアスリップによるアンモニアが流出する場合がある。ただし、センサの出力の低下は、ＮＯｘ触媒が正常であるときよりも異常であるときの方が、より顕著となる。そこで、供給部が正常であると仮定したときのセンサの出力低下量に基づいたＮＯｘ浄化率の上昇量を更に考慮することで、供給部が正常である場合と異常である場合との両方の状態のＮＯｘ浄化率の上昇を考慮するこができるため、診断の精度を高めることができる。【００２９】
また、前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって前記センサの出力値が上昇するように前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値以下のときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が異常であると診断することができる。【００３０】
ここで、制御部が、ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によってセンサの出力値が上昇するように供給部を制御している場合とは、例えば、制御部が、ＮＯｘ触媒のアンモニア吸着能力を超える量の還元剤を供給するように供給部を制御している場合である。この場合には、当該閾値を、例えば、供給部から制御量の還元剤が供給されているときに想定される実際のＮＯｘ浄化率の上限値とすることができる。これにより、センサからの実際の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、当該閾値以下のときは、実際に制御量の還元剤が供給されているとして、供給部が正常であると診断することができる。【００３１】
また前記診断部は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって、前記センサの出力値が上昇している場合は、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値以下のときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が異常であると診断してもよい。【００３２】
ところで、ＮＯｘ触媒が吸着可能なアンモニア量には、飽和吸着量と呼ばれる上限量があり、これはＮＯｘ触媒の温度が上昇すると低下する特性を有する。ここで、ＮＯｘ触媒の温度上昇の前に、供給部から制御量の還元剤が供給されていた場合には、ＮＯｘ触媒にその時における飽和吸着量程度の量のアンモニアが吸着されていたと想定してよい。そして、ＮＯｘ触媒の温度上昇によって当該ＮＯｘ触媒の飽和吸着量が低下した場合には、低下した飽和吸着量を超える量のアンモニアがＮＯｘ触媒から流出する。ゆえに、この場合には、実際濃度は相対的に高くなり、算出されるＮＯｘ浄化率は低くなると想定される。そのため、適当な閾値を設定すれば、当該閾値以下のＮＯｘ浄化率が算出されたときに、制御量の還元剤が、温度上昇の前に実際に供給されていたとして、供給部が正常であると診断することができる。なお、当該閾値は、温度上昇の前に、供給部から制御量の還元剤が供給されていたと仮定した場合における、温度上昇後の実際のＮＯｘ浄化率の上限値とすることができる。なお、当該上限値は、ＮＯｘ触媒の飽和吸着量等に基づいて設定することができる。【００３３】
また、上述の二つの場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量を加算することで該閾値を補正することができる。【００３４】
ここで、ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によってセンサの出力値が上昇するように供給部が制御されている場合や、ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因するアンモニアスリップの増加によってセンサの出力値が上昇している場合は、供給部が異常であるときよりも正常であるときの方が、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニアが多くなる。したがって、供給部が正常であるときの方が、実際濃度が相対的に高くなるために、センサの出力低下量が大きくなり得る。そこで、本発明に係る診断装置は、センサの出力低下量が大きくなる場合を仮定して、センサの出力低下量を算出する。これにより、供給部が実際に正常である場合に、センサの実際の出力値が大きく低下して、算出されるＮＯｘ浄化率が大きく上昇しても、閾値よりも大きくなることを抑制できる。その結果、正常である供給部が異常であると誤診断されることが抑制される。なお、ＮＯｘ浄化率の上昇量を閾値に加算して閾値を補正することに代えて、ＮＯｘ浄化率からＮＯｘ浄化率の上昇量を減算してＮＯｘ浄化率を補正してもよい。さらに、閾値またはＮＯｘ浄化率に補正係数を乗算して閾値またはＮＯｘ浄化率を補正してもよい。【００３５】
なお、上述の二つの場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値に、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量以上で、且つ、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量と、の合計値以下の値を加算することで該閾値を補正することができる。【００３６】
ここで、供給部が異常であれば、適切な量の還元剤が供給されないことによって、ＮＯｘ触媒から未浄化のＮＯｘが流出する場合がある。また、アンモニアスリップによって、ＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアが流出する場合もある。ただし、センサの出力の低下は、ＮＯｘ触媒が異常であるときよりも正常であるときの方が、より顕著となる。そこで、供給部が異常であると仮定したときのセンサの出力低下量に基づいたＮＯｘ浄化率の上昇量を更に考慮することで、供給部が正常である場合と異常である場合との両方の状態のセンサ出力の低下を考慮するこができるため、診断の精度を高めることができる。【００３７】
そして、前記診断制御部は、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、所定量以下の場合には、前記供給部の診断を実施し、
前記算出部により算出される前記センサの出力低下量が、前記所定量よりも大きい場合には、前記供給部の診断を実施しないようにしてもよい。【００３８】
ここで、内燃機関の運転状態や還元剤の供給量によっては、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘやアンモニアの濃度が高くなることがあるため、算出部によって算出されるセンサの出力低下量が大きくなることがある。そのため、ＮＯｘ浄化のために適当な量の還元剤が供給されていない場合等、ＮＯｘ触媒から流出する未浄化のＮＯｘが増加することによってセンサの出力値が相対的に高くなると想定される場合であっても、センサの実際の出力値が大きく低下することが起こり得る。また、一時的にアンモニアスリップによるアンモニアの流出量を増大させている場合等、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニアが増加することによってセンサの出力値が相対的に高くなると想定される場合であっても、センサの実際の出力値が大きく低下することが起こり得る。つまり、何れの場合においても、センサの実際の出力値が、上述の実際濃度よりも大きく低下し得るため、センサの出力値に基づいた供給部の診断の精度が低下し得る。そして、センサの出力低下量が大きくなるほど、当該実際濃度に対する実際の出力値の乖離が大きくなるため、診断の精度がより低下する虞がある。これに対し、本発明に係る診断装置は、センサの出力低下量が、所定量以下の場合には、供給部の診断を実施し、当該所定量よりも大きい場合には、供給部の診断を実施しない。これにより、診断精度が低下する虞のある場合には、供給部の診断が実施されなくなる。その結果、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度の低下を抑制することが可能になる。なお、当該所定量は、十分な診断精度が確保されるように、予め実験等によって設定すればよい。また、供給部の診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込むが、この出力値を用いて診断を実施しないことを含む。また、供給部の診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値に基づいて診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、供給部の診断を実施しないことには、例えば、センサの出力値を読み込まないことを含む。【００３９】
また、前記診断部は、前記センサの出力値と閾値とを比較することによって前記供給部を診断し、
前記診断制御部は、前記出力低下量に基づいて前記センサの出力値を補正する、または、前記出力低下量に基づいて前記閾値を補正するようにしてもよい。【００４０】
ここで、ＮＯｘ触媒から流出する未浄化のＮＯｘが減少するように供給部が制御されている場合に、制御量の還元剤が実際に供給されていれば、実際濃度は相対的に低くなると想定される。そのため、適当な閾値を設定すれば、当該閾値よりも大きい値がセンサから出力されたときは、実際には制御量未満の還元剤しか供給されていないとして、供給部が異常であると診断することができる。また、アンモニアスリップによってＮＯｘ触媒から流出するアンモニアが増加するように供給部が制御されている場合に、制御量の還元剤が実際に供給されていれば、実際濃度は相対的に高くなると想定される。そのため、適当な閾値を設定すれば、当該閾値よりも大きい値がセンサから出力されたときは、実際に制御量の還元剤が供給されているとして、供給部が正常であると診断することができる。このように、何れの場合においても、センサの出力値と閾値とを比較することによって、供給部を診断することができる。【００４１】
ただし、上述のように、センサの実際の出力値は、出力低下の影響によって実際濃度よりも低くなり得る。そのため、実際濃度が閾値よりも大きい場合であっても、センサの出力低下によって、センサの実際の出力値が当該閾値以下になるときがある。このときには、診断部によって誤った診断が下される虞がある。そこで、本発明によれば、センサの出力低下量に基づいて、当該閾値またはセンサの出力値が補正される。これにより、センサの出力低下による影響を、閾値またはセンサの出力値に反映させることができるため、診断部によって誤診断が下されることが抑制される。なお、当該閾値は、供給部が正常であるときの実際濃度に基づいて設定すればよい。【００４２】
また、前記診断制御部は、前記閾値から前記出力低下量を減算することで該閾値を補正することができる。【００４３】
即ち、センサの出力低下量の分だけ閾値を小さくすることにより、出力が低下した値がセンサから出力されたとしても、出力値と閾値との大小関係が変化しないようにすることができる。その結果、診断部によって誤診断が下されることが抑制される。なお、閾値に、出力低下量に基づいた補正係数を乗算することにより該閾値を補正してもよい。【００４４】
また、前記診断制御部は、前記センサの出力値に前記出力低下量を加算することで該出力値を補正することができる。【００４５】
即ち、センサの出力低下量の分だけ出力値を大きくすることにより、出力が低下した値がセンサから出力されたとしても、出力値と閾値との大小関係が変化しないようにすることができる。その結果、診断部によって誤診断が下されることが抑制される。なお、センサの出力値に、出力低下量に基づいた補正係数を乗算することにより該出力値を補正してもよい。【００４６】
なお、前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって前記センサの出力値が低下するように、前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が異常であると診断し、
前記センサの出力値が前記閾値以下のときに、前記供給部が正常であると診断することができる。【００４７】
ここで、制御部が、ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によってセンサの出力値が低下するように、供給部を制御している場合とは、例えば、制御部が、ＮＯｘ浄化のために適当な量の還元剤を供給するように供給部を制御している場合である。この場合には、当該閾値を、例えば、供給部から制御量の還元剤が供給されているときに想定される実際濃度の上限値とすることができる。これにより、センサからの実際の出力値が、当該閾値よりも大きいときは、実際には制御量未満の還元剤しか供給されていないとして、供給部が異常であると診断することができる。【００４８】
また、上述の場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を減算することで該閾値を補正することができる。【００４９】
ここで、ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によってセンサの出力値が低下するように、供給部が制御されている場合は、供給部が正常であるときよりも異常であるときの方が、ＮＯｘ触媒から流出する未浄化のＮＯｘが多くなる。したがって、供給部が異常であるときの方が、実際濃度が相対的に高くなるために、センサの出力低下量が大きくなり得る。そこで、本発明に係る診断装置は、センサの出力低下量が大きくなる場合を仮定して、センサの出力低下量を算出する。これにより、供給部が実際に異常である場合に、センサの実際の出力値が大きく低下しても、当該出力値が閾値以下となることを抑制できる。その結果、異常である供給部が正常であると誤診断されることが抑制される。なお、閾値から出力低下量を減算して閾値を補正することに代えて、センサの出力値に出力低下量を加算してセンサの出力値を補正してもよい。さらに、閾値またはセンサの出力値に補正係数を乗算して閾値またはセンサの出力値を補正してもよい。【００５０】
なお、この場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量以上で、且つ、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量と、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量と、の合計値以下の値を減算することで該閾値を補正することができる。【００５１】
ここで、供給部が正常であっても、ＮＯｘ触媒から未浄化のＮＯｘや、アンモニアスリップによるアンモニアが流出する場合がある。ただし、センサの出力の低下は、ＮＯｘ触媒が正常であるときよりも異常であるときの方が、より顕著となる。そこで、供給部が正常であると仮定したときのセンサの出力低下量を更に考慮することで、供給部が正常である場合と異常である場合との両方の状態のセンサ出力の低下を考慮するこができるため、診断の精度を高めることができる。【００５２】
また、前記制御部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって前記センサの出力値が上昇するように前記供給部を制御している場合は、
前記診断部は、
前記センサの出力値が前記閾値よりも大きいときに、前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値が前記閾値以下のときに、前記供給部が異常であると診断することができる。【００５３】
ここで、制御部が、ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によってセンサの出力値が上昇するように供給部を制御している場合とは、例えば、制御部が、ＮＯｘ触媒のアンモニア吸着能力を超える量の還元剤を供給するように供給部を制御している場合である。この場合には、当該閾値を、例えば、供給部から制御量の還元剤が供給されているときに想定される実際濃度の下限値とすることができる。これにより、センサからの実際の出力値が、当該閾値よりも大きいときは、実際に制御量の還元剤が供給されているとして、供給部が正常であると診断することができる。【００５４】
また、前記診断部は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因する該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって、前記センサの出力値が上昇している場合は、
前記センサの出力値が前記閾値よりも大きいときに前記供給部が正常であると診断し、
前記センサの出力値が前記閾値以下のときに前記供給部が異常であると診断してもよい。【００５５】
ところで、ＮＯｘ触媒が吸着可能なアンモニア量には、飽和吸着量と呼ばれる上限量があり、これはＮＯｘ触媒の温度が上昇すると低下する特性を有する。ここで、ＮＯｘ触媒の温度上昇の前に、供給部から制御量の還元剤が供給されていた場合には、ＮＯｘ触媒にその時における飽和吸着量程度の量のアンモニアが吸着されていたと想定してよい。そして、ＮＯｘ触媒の温度上昇によって当該ＮＯｘ触媒の飽和吸着量が低下した場合には、低下した飽和吸着量を超える量のアンモニアがＮＯｘ触媒から流出する。ゆえに、この場合には、実際濃度は相対的に高くなると想定される。そのため、適当な閾値を設定すれば、当該閾値よりも大きい値がセンサから出力されたときに、制御量の還元剤が、温度上昇の前に実際に供給されていたとして、供給部が正常であると診断することができる。なお、当該閾値は、温度上昇の前に、供給部から制御量の還元剤が供給されていたと仮定した場合における、温度上昇後の実際濃度の下限値とすることができる。なお、当該下限値は、ＮＯｘ触媒の飽和吸着量等に基づいて設定することができる。【００５６】
また、上述の二つの場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が正常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量を減算することで該閾値を補正することができる。【００５７】
ここで、ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によってセンサの出力値が上昇するように供給部が制御されている場合や、ＮＯｘ触媒の温度上昇に起因するアンモニアスリップの増加によってセンサの出力値が上昇している場合は、供給部が異常であるときよりも正常であるときの方が、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニアが多くなる。したがって、供給部が正常であるときの方が、実際濃度が相対的に高くなるために、センサの出力低下量が大きくなり得る。そこで、本発明に係る診断装置は、センサの出力低下量が大きくなる場合を仮定して、センサの出力低下量を算出する。これにより、供給部が実際に正常である場合に、センサの実際の出力値が大きく低下しても、閾値以下となることを抑制できる。その結果、正常である供給部が異常であると誤診断されることが抑制される。なお、閾値から出力低下量を減算して閾値を補正することに代えて、センサの出力値に出力低下量を加算してセンサの出力値を補正してもよい。さらに、閾値またはセンサの出力値に補正係数を乗算して閾値またはセンサの出力値を補正してもよい。【００５８】
なお、上述の二つの場合には、前記ＮＯｘ濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定し、
前記アンモニア濃度推定部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のアンモニア濃度を推定し、
前記算出部は、前記供給部が異常であると仮定した場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度に基づいて、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量を算出し、
前記診断制御部は、前記閾値から、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量以上で、且つ、前記供給部が正常であると仮定した場合の前記出力低下量と、前記供給部が異常であると仮定した場合の前記出力低下量と、の合計値以下の値を減算することで該閾値を補正することができる。【００５９】
ここで、供給部が異常であれば、適切な量の還元剤が供給されないことによって、ＮＯｘ触媒から未浄化のＮＯｘが流出する場合がある。また、アンモニアスリップによって、ＮＯｘ触媒に吸着されたアンモニアが流出する場合もある。ただし、センサの出力の低下は、ＮＯｘ触媒が異常であるときよりも正常であるときの方が、より顕著となる。そこで、供給部が異常であると仮定したときのセンサの出力低下量を更に考慮することで、供給部が正常である場合と異常である場合との両方の状態のセンサ出力の低下を考慮するこができるため、診断の精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置の診断において、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度の低下を抑制をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る下流側ＮＯｘセンサの検知部の概略構成を示した図である。
【図３】ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度（ＳＣＲ出ＮＯｘ）とアンモニア濃度（ＮＨ３スリップ）、及び下流側ＮＯｘセンサの感度（ＮＯｘセンサ感度）の推移を示した図である。
【図４】アンモニア（ＮＨ３）濃度と、ＮＯｘ濃度と、下流側ＮＯｘセンサの出力低下量と、の関係を示した図である。
【図５】温度と、下流側ＮＯｘセンサの出力低下量との関係を示した図である。
【図６】排気の流速と、下流側ＮＯｘセンサの出力低下量との関係を示した図である。
【図７】排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサの出力値が低下するように、噴射弁が制御されている場合における、排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。
【図８】排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサの出力値が低下するように、噴射弁が制御されている場合における、ＮＯｘ触媒の実際のＮＯｘ浄化率と、下流側ＮＯｘセンサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、を示した図である。
【図９】図８の場合における補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。
【図１０】実施例１に係る噴射弁の診断のフローを示したフローチャートである。
【図１１】実施例２に係る噴射弁の診断のフローを示したフローチャートである。
【図１２】実施例２に係る噴射弁の他の診断のフローを示したフローチャートである。
【図１３】排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサの出力値が上昇するように、噴射弁が制御されている場合における、排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。
【図１４】排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサの出力値が上昇するように、噴射弁が制御されている場合における、ＮＯｘ触媒の実際のＮＯｘ浄化率と、下流側ＮＯｘセンサの出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、を模式的に示した図である。
【図１５】図１４の場合における補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。
【図１６】実施例３に係る噴射弁の診断のフローを示したフローチャートである。
【図１７】排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサの出力値が低下するように、噴射弁が制御されている場合における、排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。
【図１８】図１７の場合における補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。
【図１９】実施例４に係る噴射弁の診断のフローを示したフローチャートである。
【図２０】実施例５に係る噴射弁の診断のフローを示したフローチャートである。
【図２１】実施例５に係る噴射弁の他の診断のフローを示したフローチャートである。
【図２２】排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサの出力値が上昇するように、噴射弁が制御されている場合における、排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。
【図２３】図２２の場合における補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。
【図２４】実施例６に係る噴射弁の診断のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００６３】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。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、アンモニアを還元剤として用いて排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒３（以下、「ＮＯｘ触媒３」という。）が設けられている。
【００６４】
また、ＮＯｘ触媒３よりも上流側の排気通路２には、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中に還元剤を供給する供給部としての噴射弁４が設けられている。還元剤には、アンモニアの前駆体である尿素水が用いられる。尿素水は、噴射弁４に接続されたタンク４０内に貯留されており、不図示のポンプ等によって噴射弁４に供給される。噴射弁４から噴射された尿素水は、排気の熱またはＮＯｘ触媒３からの熱により加水分解されてアンモニア（ＮＨ３）となり、ＮＯｘ触媒３に吸着される。このアンモニアは、ＮＯｘ触媒３において還元剤として利用される。なお、噴射弁４は、アンモニアを噴射してもよい。即ち、噴射弁４からは、アンモニアに変化する物質、または、アンモニアを供給すればよい。これらは、気体、液体、固体の何れの状態で供給してもよい。
【００６５】
更に、ＮＯｘ触媒３の上流側には、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘを検知して、該排気のＮＯｘ濃度を出力する上流側ＮＯｘセンサ７が設けられている。また、ＮＯｘ触媒３の下流側には、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘを検知して、該排気のＮＯｘ濃度を出力する下流側ＮＯｘセンサ８と、排気温度を検知して出力する温度センサ９と、が設けられている。なお、本実施例においては下流側ＮＯｘセンサ８が、本発明におけるセンサに相当する。ここで、詳細は後述するが、下流側ＮＯｘセンサ８は、ＮＯｘと共にアンモニアも検知することができる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度の合計値を出力する。なお、下流側ＮＯｘセンサ８よりも下流側に、更に選択還元型ＮＯｘ触媒を設けることもできる。
【００６６】
また、内燃機関１には、吸気通路５が接続されている。吸気通路５の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル６が設けられている。また、スロットル６よりも上流の吸気通路５には、内燃機関１の吸入空気量を検知するエアフローメータ１５が取り付けられている。
【００６７】
そして、内燃機関１には電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上述した上流側ＮＯｘセンサ７、下流側ＮＯｘセンサ８、温度センサ９、エアフローメータ１５の他、クランクポジションセンサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続され、各センサの出力値がＥＣＵ１０に送られる。
【００６８】
したがって、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の検知に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ１２の検知に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘは上流側ＮＯｘセンサ７によって検知可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒３に浄化される前の排気であり、即ちＮＯｘ触媒３に流入する排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ９若しくはＮＯｘ触媒３よりも上流側に設けられた温度センサによって検知される排気温度に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することが可能である。また、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することも可能である。
【００６９】
そして、検知または推定される排気のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ量としてもよい。）に応じて、ＥＣＵ１０は噴射弁４に指示を出し、ＮＯｘの還元に適当な量の還元剤が排気中に供給されるように噴射弁４を制御する。つまり、本実施例においては、ＥＣＵ１０が、本発明における制御部に相当する。
【００７０】
また、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の推移に基づいて、噴射弁４が正常または異常であるかを診断する。ここで、正常とは、噴射弁４が、ＥＣＵ１０によって制御された量、または、当該制御された量のうちの所定割合以上の量(以下、双方合わせて「制御量」ともいう。)の尿素水を供給していることをいう。そして、異常とは、噴射弁４が、当該制御量未満の量の尿素水しか供給していないことをいう。つまり、噴射弁４は、故障や経年劣化によって、その噴射能力が低下し得るため、制御量未満の尿素水しか供給できなくなることがある。ここで、噴射弁４が、ＮＯｘ浄化のために適当な量の尿素水を供給するように制御されているにも関わらず、制御量未満の尿素水しか供給していない場合には、ＮＯｘ触媒３から流出する未浄化のＮＯｘが増加する。したがって、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気のＮＯｘ濃度が、想定される濃度よりも高くなる。
【００７１】
そこで、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいてＮＯｘ触媒３のＮＯｘ浄化率を算出し、該ＮＯｘ浄化率が閾値未満の場合には噴射弁４が異常であると診断し、閾値以上の場合には噴射弁４が正常であると診断する。ＮＯｘ触媒３のＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、ＮＯｘ触媒３でＮＯｘが浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度の比である。ＮＯｘ触媒３でＮＯｘが浄化されることにより減少するＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒３よりも上流のＮＯｘ濃度から、ＮＯｘ触媒３よりも下流のＮＯｘ濃度を減算した値である。そして、ＮＯｘ触媒３よりも下流側のＮＯｘ濃度は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値である。また、ＮＯｘ触媒３よりも上流のＮＯｘ濃度は、例えば、内燃機関１の運転状態に基づいて推定される。上記のように、ＮＯｘ触媒３よりも下流の排気のＮＯｘ濃度が高くなることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は低くなる。また、ここでいう閾値は、噴射弁４が正常と異常との境にあるときにおける、ＮＯｘ触媒３の実際のＮＯｘ浄化率である。なお、噴射弁４の診断に先立って、ＮＯｘ触媒３や下流側ＮＯｘセンサ８などの他の機器が正常であることを周知の技術により確認しておいてもよい。
【００７２】
ここで、既に述べたように、下流側ＮＯｘセンサ８は、排気中のＮＯｘと共にアンモニアも検知してしまう。アンモニアは、下流側ＮＯｘセンサ８において酸素と反応して一酸化窒素になるため、ＮＯｘとして検知される。このため、下流側ＮＯｘセンサ８の検知部に流入する排気中にアンモニアが含まれていると、それがＮＯｘとして検知される。ここで、Ｐｔ系の電極が用いられている一般的な下流側ＮＯｘセンサ８では、該電極においてＮＯｘとアンモニアとが更に反応するため、ＮＯｘ及びアンモニアが減少する。ここで、図２は、本実施例に係る下流側ＮＯｘセンサ８の検知部の概略構成を示した図である。下流側ＮＯｘセンサ８は、排気通路２から排気が流入する第一室８１、及び、第一室８１に接続される第二室８２を備えて構成される。第一室８１には、酸素ポンプ（電極）８３が設けられており、第二室８２には、モニタセル（電極）８４が設けられている。第一室８１において、酸素ポンプ８３により排気中の酸素が取り除かれる。また、第一室８１においては、排気中の二酸化窒素が一酸化窒素に還元される。したがって、一酸化窒素が第二室８２に流入する。そして、第二室８２において、一酸化窒素を窒素と酸素に分解し、このときに発生する酸素の量をモニタセル８４により測定する。また、上述のように、アンモニアは、下流側ＮＯｘセンサ８において、より詳細には第一室８１内の酸素ポンプ８３において、酸素と反応して一酸化窒素になり得るため、ＮＯｘとして検知される。このため、モニタセル８４に流れる電流は、ＮＯｘ及びアンモニアの濃度に応じた値になる。しかし、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが含まれていると、酸素ポンプ８３上で一酸化窒素とアンモニアとが反応してしまう。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、酸素ポンプ８３上においてＮＯｘ及びアンモニアが減少した後に出力される値となる。このため、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在すると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度との合計に対応した値（以下、「実際濃度」ともいう。）よりも低くなり得る。なお、この現象は、図２に示した構造のセンサに限らず、アンモニアとＮＯｘとが反応し得るセンサにおいて生じ得る。
【００７３】
ここで、図３は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のＮＯｘ濃度（ＳＣＲ出ＮＯｘ）、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のアンモニア濃度（ＮＨ３スリップ）、及び下流側ＮＯｘセンサ８の感度（ＮＯｘセンサ感度）の推移を示した図である。横軸は、時間である。ＮＯｘセンサ感度とは、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、ＳＣＲ出ＮＯｘとＮＨ３スリップとの合計値（即ち、実際濃度）で除算した値である。
【００７４】
下流側ＮＯｘセンサ８が、ＮＯｘ及びアンモニアの濃度を正確に出力することができれば、下流側ＮＯｘセンサ８の感度は１となる。しかし、実際には、ＮＯｘ及びアンモニアが存在しているときに、下流側ＮＯｘセンサ８の感度が１よりも小さくなる。即ち、当該センサ内においてＮＯｘとアンモニアとが反応して減少した分だけ、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するため、下流側ＮＯｘセンサ８の感度が低下する。下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下することにより、該下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は、見かけ上、上昇する。
【００７５】
ゆえに、下流側ＮＯｘセンサ８の感度が低下しているときに、噴射弁４の診断が実施されると、噴射弁４が異常であるにも関わらず、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値以上となる虞がある。即ち、噴射弁４が異常であるにも関わらず、正常であると誤診断される虞がある。そこで、ＥＣＵ１０は、噴射弁４の診断を実施する場合には、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度に応じて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を求め、該出力低下量に基づいて噴射弁４の診断のための閾値を補正する。なお、この出力低下量は、ＮＯｘ触媒３から流出して下流側ＮＯｘセンサ８に流入する排気の実際のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度の合計に対応した出力値（即ち、実際濃度）からの低下量である。そのため、下流側ＮＯｘセンサ８に流入する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度と等しいものとすることができる。そして、この出力低下量は、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘ及びアンモニアが反応して減少した分の出力に相当する。
【００７６】
ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、下流側ＮＯｘセンサ８におけるＮＯｘ及びアンモニアの反応速度と関連している。反応速度は、反応物質の濃度と、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子（電極）の材料等によって決まる係数と、で表すことができる。なお、下流側ＮＯｘセンサ８においてアンモニアと反応するＮＯｘは、後述するように、もともと排気中に含まれていたＮＯｘと、下流側ＮＯｘセンサ８の酸素ポンプ８３においてアンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、が含まれる。
【００７７】
まず、アンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、アンモニアとの反応について説明する。アンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、アンモニアとが反応することによる下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、アンモニアがＮＯｘへ酸化される速度と、このＮＯｘが他のアンモニアにより還元される速度と、に関連している。そして、アンモニア濃度が高いほど、アンモニアの酸化速度が高くなる。このため、アンモニアが酸化されるときの酸化速度は以下の式で表すことができる。
酸化速度＝ｋ１［ＮＨ３］・・・（式１）
なお、ｋ１は、係数でありセンサ素子の材料などによって決まる値である。また、［ＮＨ３］は下流側ＮＯｘセンサ８に流入する排気のアンモニア濃度を示している。
【００７８】
また、ＮＯｘの還元速度が高いほど、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。そして、ＮＯｘまたはアンモニアの濃度が高いほど、アンモニアによってＮＯｘが還元され易くなるので、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。
【００７９】
即ち、アンモニアが酸化されて生じたＮＯｘと、アンモニアとが反応するときの還元速度は、以下の式で表すことができる。
還元速度＝ｋ２（ｋ１［ＮＨ３］×［ＮＨ３］）・・・（式２）
なお、ｋ２は係数でありセンサ素子の材料などによって決まる値である。
【００８０】
次に、もともと排気中に含まれていたＮＯｘ（即ち、ＮＯｘ触媒３から流出したＮＯｘ）と、アンモニアと、の反応について説明する。もともと排気中に含まれていたＮＯｘが、アンモニアによって還元される場合には、ＮＯｘ濃度が高いほど、また、アンモニア濃度が高いほど、反応速度が高くなるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。このため、もともと排気中に含まれていたＮＯｘが、アンモニアにより還元されるときの還元速度は、以下の式で表すことができる。
還元速度＝ｋ３［ＮＯｘ］×［ＮＨ３］・・・（式３）
なお、ｋ３は係数でありセンサの材料などによって決まる値である。また、［ＮＯｘ］は下流側ＮＯｘセンサ８に流入する排気のＮＯｘ濃度を示している。
【００８１】
そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、ｋ１、ｋ２、ｋ３、［ＮＯｘ］、［ＮＨ３］に関連する値として、以下の式で表すことができる。
出力低下量＝Ｆ（ｋ１、ｋ２、ｋ３、［ＮＯｘ］、［ＮＨ３］）・・・（式４）
ｋ１、ｋ２、ｋ３は、予め実験等によって求めておくことができるため、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ及びアンモニアの濃度に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を算出することができる。この関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００８２】
図４は、下流側ＮＯｘセンサ８に流入する排気のアンモニア（ＮＨ３）濃度と、当該排気のＮＯｘ濃度と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量と、の関係を示した図である。ＮＯｘ濃度が高いほど、また、アンモニア濃度が高いほど、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなる。例えば、図４に示した関係を予め実験またはシミュレーションにより求めておいてマップ化しＥＣＵ１０に記憶させておけば、走行時にＮＯｘ触媒３から流出する排気（即ち、下流側ＮＯｘセンサ８に流入する排気）のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を算出することができる。
【００８３】
ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度は、ＥＣＵ１０により推定される。例えば、内燃機関１の運転状態と、内燃機関１からの排気のＮＯｘ濃度と、には関連があるため、内燃機関１の運転状態に基づいて、該内燃機関１からの排気のＮＯｘ濃度、即ち、ＮＯｘ触媒３に流入する排気のＮＯｘ濃度を推定することができる。また、噴射弁４が正常であると仮定した場合または異常であると仮定した場合に、ＮＯｘ触媒３でＮＯｘが浄化されることによるＮＯｘ濃度の低下量を推定することもできる。例えば、噴射弁４から、ＥＣＵ１０によって制御された通りの量の尿素水が供給されている場合におけるＮＯｘ濃度の低下量を、噴射弁４が正常であると仮定した場合のＮＯｘ濃度の低下量とすることができる。また、噴射弁４から、上述の制御量（または、制御量より僅かに少ない量）の尿素水が供給されている場合におけるＮＯｘ濃度の低下量を、噴射弁４が異常であると仮定した場合のＮＯｘ濃度の低下量とすることができる。このような場合におけるＮＯｘ濃度の低下量を、制御量、内燃機関１の運転状態、ＮＯｘ触媒３のＮＯｘ浄化率等に関連付けて、予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、ＮＯｘ触媒３が正常であると仮定した場合または異常であると仮定した場合のそれぞれにおける、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度を推定することができる。
【００８４】
また、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度は、噴射弁４から噴射されるアンモニア量、排気の温度、ＮＯｘ触媒３の劣化の度合いによって変化する。例えば、噴射弁４から噴射されるアンモニア量が多いほど、排気の温度が高いほど、ＮＯｘ触媒３の劣化の度合いが高いほど、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度が高くなる。したがって、これらの関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度を、ＮＯｘ触媒３が正常であると仮定した場合または異常であると仮定した場合の夫々について推定することができる。
【００８５】
なお、ｋ１、ｋ２、ｋ３は、それぞれ、実験またはシミュレーション等により求めることができる。ｋ１、ｋ２、ｋ３は、一定の値としてもよい。また、ｋ１、ｋ２、ｋ３を、排気の温度、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子の温度、排気の流速（排気の流量としてもよい）などに応じて補正してもよい。
【００８６】
ここで、図５は、温度と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量との関係を示した図である。温度は、下流側ＮＯｘセンサ８を通過する排気の温度、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の排気の温度、または、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子の温度とすることができる。
【００８７】
下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、温度をＴとすると、一般的には「ｅｘｐ（−Ｅ／Ｔ）」に比例する値となる。即ち、温度が高くなるほど、ＮＯｘとアンモニアとの反応が活発になるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は大きくなる。ただし、温度が高くなるほど、温度の上昇に対する下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の上昇の度合いは小さくなる。
【００８８】
したがって、「ｅｘｐ（−Ｅ／Ｔ）」に比例するように、ｋ１、ｋ２、ｋ３を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正すれば、温度に応じた補正が可能となる。
【００８９】
例えば、温度に対する下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておけば、温度から下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を求めることができる。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に係数を乗算することで、温度に応じた補正が可能となる。また、温度と、ｋ１、ｋ２、ｋ３との関係を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておいてもよい。
【００９０】
また、図６は、排気の流速と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量との関係を示した図である。排気の流速は、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子内の排気の流速である。ただし、下流側ＮＯｘセンサ８のセンサ素子内の排気の流速が、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の排気の流速と相関関係にある場合には、図６の排気の流速は、下流側ＮＯｘセンサ８近傍の排気の流速としてもよい。
【００９１】
ここで、排気の流速によって、排気がセンサ素子に接する時間が変わるため、ＮＯｘ及びアンモニアが反応可能な時間も変わる。そして、ＮＯｘ及びアンモニアの反応時間が短くなるほど、ＮＯｘ及びアンモニアの減少量が小さくなる。即ち、排気の流速が速くなるほど、反応時間が短くなるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さくなる。
【００９２】
したがって、図６に示した関係となるように、ｋ１、ｋ２、ｋ３を補正するか、または、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正すれば、排気の流速に応じた補正が可能となる。
【００９３】
例えば、排気の流速に対する下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておけば、排気の流速から下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を補正するための係数を求めることができる。そして、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に係数を乗算することで、排気の流速に応じた補正が可能となる。また、排気の流速と、ｋ１、ｋ２、ｋ３との関係を予め実験またはシミュレーションなどにより求めてマップ化しておいてもよい。また、排気の流速は、エアフローメータ１５により検知される吸入空気量に基づいて求めることができる。
【００９４】
このようにして下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を求めることができる。そして、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて噴射弁４の診断を実施するときの閾値を補正する。
【００９５】
ここで、図７は、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように制御されている場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサ８の出力値とを模式的に示した図であって、噴射弁４が正常であるときの値と、異常であるときの値とが示されている。なお、実線で示される棒グラフは、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度を示している。また、破線で示される棒グラフは、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値、即ち、当該センサ内においてＮＯｘとアンモニアとが反応した後の出力値を示している。
【００９６】
図７における「アンモニアスリップ」は、ＮＯｘ触媒３からアンモニアスリップによって流出するアンモニアの濃度を示している。また、「未浄化ＮＯｘ」は、ＮＯｘ触媒３から流出する未浄化のＮＯｘの濃度を示している。また、噴射弁４が、正常であるときにおける下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａと、異常であるときにおける下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂを、それぞれ矢印Ａと矢印Ｂで示している。
【００９７】
このような下流側ＮＯｘセンサ８の出力値がアンモニアによって低下しているときに算出されるＮＯｘ浄化率は、実際よりも高くなる。ここで、図８は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように噴射弁４が制御されている場合における、ＮＯｘ触媒３の実際のＮＯｘ浄化率と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、を模式的に示した図であって、噴射弁４が正常であるときの値と、異常であるときの値とが示されている。なお、実線で示される棒グラフは、ＮＯｘ触媒３の実際のＮＯｘ浄化率を示している。また、破線で示される棒グラフは、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値、即ち、当該センサ内においてＮＯｘとアンモニアとが反応した後の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率を示している。閾値は、噴射弁４が正常であるか、または、異常であるかを診断するための閾値であり、ＮＯｘ浄化率が閾値以上であれば噴射弁４が正常であり、閾値よりも小さければ噴射弁４が異常であると診断される。なお、図８に示した閾値は、補正前の閾値である。補正前の閾値は、噴射弁４から制御量の尿素水が供給されているときにおける実際のＮＯｘ浄化率の下限値であり、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【００９８】
上述のように、ＥＣＵ１０は、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値以上のときに、噴射弁４が正常であると診断する。そのため、噴射弁４が実際に正常であるために、実際のＮＯｘ浄化率が閾値以上であれば、下流側ＮＯｘセンサ８の出力が出力低下量Ａだけ低下することでＮＯｘ浄化率がＡＡだけ上昇しても誤診断が下されることはない。なお、この出力低下量Ａは、未浄化のＮＯｘと還元反応に供されなかったアンモニアとが、ＮＯｘ触媒３から流出して下流側ＮＯｘセンサ８内において反応することによって生じた出力低下量であって、噴射弁４が正常であってもある程度生じるものである。
【００９９】
一方、ＥＣＵ１０は、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値より小さいときに、噴射弁４が異常であると診断する。ここで、噴射弁４が実際に異常である場合は、ＮＯｘ触媒３から流出する未浄化のＮＯｘが増加するために、実際のＮＯｘ浄化率が閾値より小さくなる。そして、実際のＮＯｘ浄化率が小さくなることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂも、噴射弁４が正常であるときに比べて大きくなる。このため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢも、噴射弁４が正常であるときに比べて大きくなる。したがって、図８に示されるように、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値以上になり得る。そうすると、噴射弁４が異常であるにも関わらず、正常であると誤診断が下される虞がある。そこで、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じて閾値が補正される。
【０１００】
そして、図９は、補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。補正後の閾値は、補正前の閾値よりも大きい値となるように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂに基づいて補正される。なお、この出力低下量Ｂは、噴射弁４が異常であると仮定した場合における出力低下量として、ＥＣＵ１０によって算出される。つまり、既に図４から図６を用いて説明したように、ＥＣＵ１０は、噴射弁４が異常であると仮定した場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度を推定し、これらに基づいて出力低下量Ｂを算出する。そして、ＥＣＵ１０は、補正前の閾値から、出力低下量Ｂの分だけ増加するＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢを加算することで当該閾値を補正する。このようにして、下流側ＮＯｘセンサ８における出力低下の影響を、診断のための閾値に反映させることにより、算出されるＮＯｘ浄化率と補正後の閾値との大小関係を、実際のＮＯｘ浄化率と補正前の閾値との大小関係と同様にすることができる。その結果、異常である噴射弁４が正常であると誤診断されることが抑制される。
【０１０１】
ここで、上述のように、噴射弁４が正常であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下し得る。そこで、噴射弁４の正常時における下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量も考慮することで、噴射弁４の診断の精度を更に高めることができる。例えば、「噴射弁４が異常であると仮定した場合に算出されたＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢ」と、「噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出されたＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡ」と、の合計値（ＡＡ＋ＢＢ）を、閾値の補正量としてもよい。即ち、補正後の閾値は、補正前の閾値に、前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）を加算した値としてもよい。なお、ＥＣＵ１０は、噴射弁４が異常であると仮定した場合に算出されたＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢを算出した方法と同様の方法で、噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出されたＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを算出する。
【０１０２】
ＮＯｘ浄化率の閾値は、噴射弁４が異常であるときのＮＯｘ浄化率よりも大きく、且つ、噴射弁４が正常であるときのＮＯｘ浄化率以下となるように設定されるべきである。ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、内燃機関１の運転条件等によって変化する。そして、噴射弁４が異常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢのみに基づいて閾値を補正した場合、内燃機関１の運転条件等によっては、補正後の閾値が、噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出されるＮＯｘ浄化率よりも大きくなることもある。この場合、ＮＯｘ浄化率の閾値を、噴射弁４が異常であるときのＮＯｘ浄化率よりも大きく、且つ、噴射弁４が正常であるときのＮＯｘ浄化率以下となるように設定することができない。これに対し、噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出されたＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡをさらに考慮することで、上記の範囲に閾値を設定することができる。また、噴射弁４が異常であるのにもかかわらず正常であると誤判定されることを抑制するためには、閾値が大きいほうがよい。このため、ＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡをさらに考慮して、閾値をさらに大きくすることにより、噴射弁４が異常であるのにもかかわらず正常であると誤判定されることを抑制することができる。
【０１０３】
また、閾値の補正量は、「噴射弁４が異常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢ」以上で、且つ、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」以下の値としてもよい。即ち、以下の関係を満たすように、閾値の補正量を設定してもよい。
ＢＢ≦閾値の補正量≦ＡＡ＋ＢＢ
【０１０４】
次に、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローについて、図面を用いて説明する。図１０は、当該フローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。
【０１０５】
ステップＳ１０１では、噴射弁４の診断を実施する前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、噴射弁４の異常が正確に診断可能な状態であるか否かが判定される。つまり、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように制御されているか否かが判定される。例えば、ＮＯｘ浄化のために適当な量の尿素水が供給されているか、または、供給可能であるかが判定される。具体的には、ＮＯｘ触媒３の活性、下流側ＮＯｘセンサ８の活性、内燃機関１の暖機完了等が確認される。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。
【０１０６】
ステップＳ１０２では、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度が推定される。このＮＯｘ濃度とアンモニア濃度は、内燃機関１の運転状態などに基づいて得られる値であり、噴射弁４が異常であると仮定した場合の値である。更に、噴射弁４が正常であると仮定した場合の値を推定してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１０２を処理するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ濃度推定部及びアンモニア濃度推定部に相当する。
【０１０７】
ステップＳ１０３では、噴射弁４が異常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂが算出される。この出力低下量は、ステップＳ１０２で推定されるＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度の推定値に基づいて、上記式４により算出される。
【０１０８】
式４、及び、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。本ステップでは、更に、噴射弁４が正常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａを算出してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における算出部に相当する。
【０１０９】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断時に用いられる閾値が補正される。補正前の閾値は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、補正前の閾値に、噴射弁４が異常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢを加算することで、補正後の閾値を算出することができる。噴射弁４が異常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢは、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、噴射弁４が異常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂの比である。なお、補正後の閾値は、「補正前の閾値」に、「噴射弁４が異常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢ」以上で、且つ、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」以下の値を加算した値としてもよい。
【０１１０】
ステップＳ１０５では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が補正後の閾値以上であるか否か判定される。即ち、噴射弁４の診断が実施される。ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、噴射弁４は正常であると診断される。一方、ステップＳ１０５で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、噴射弁４は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当する。また、本実施例においてはステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１１１】
一方、ステップＳ１０８では、噴射弁４の診断に適した状態ではないため、噴射弁４の診断が禁止される。即ち、噴射弁４の診断は実施されない。なお、噴射弁４の診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込むが、この出力値を用いて診断を実施しないことを含む。また、噴射弁４の診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、噴射弁４の診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込まないことを含む。
【０１１２】
なお、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、温度または排気の流速に応じて決定される補正係数を用いて補正する場合がある。このような場合には、閾値を補正する代わりに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の補正係数を補正してもよい。
【０１１３】
また、本実施例においては、ＮＯｘ浄化率の閾値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正しているが、これに代えて、算出されるＮＯｘ浄化率を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正してもよい。すなわち、閾値に、噴射弁４が異常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢを加算することで、閾値を補正することに代えて、算出されるＮＯｘ浄化率からＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢを減算することにより、ＮＯｘ浄化率を補正してもよい。また、補正後のＮＯｘ浄化率は、「補正前のＮＯｘ浄化率」に、「噴射弁４が異常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢ」以上で、且つ、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」以下の値を減算した値としてもよい。この場合、上記ステップＳ１０４において閾値を補正する代わりに、ＮＯｘ浄化率を補正し、ステップＳ１０５においてＮＯｘ浄化率が補正後の閾値以上であるか否か判定する代わりに、補正後のＮＯｘ浄化率が閾値以上であるか否か判定する。また、本実施例においては、ＮＯｘ浄化率の閾値に、ＮＯｘ浄化率の上昇量を加算して補正を行っているが、これに代えて、ＮＯｘ浄化率の閾値に、ＮＯｘ浄化率の上昇量または下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正係数を乗算することで補正を行ってもよい。また、ＮＯｘ浄化率に補正係数を乗算することにより、ＮＯｘ浄化率の補正を行ってもよい。
【０１１４】
以上説明したように、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応することで、該下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下することを考慮して噴射弁４の診断が実施される。つまり、診断のため閾値が補正されることによって、異常である噴射弁４に対して正常であると誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１１５】
（実施例２）
実施例１では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じてＮＯｘ浄化率の閾値を補正して噴射弁４の診断を実施した。一方、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断を実施するか否かを判定する。
【０１１６】
ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と閾値との比較によって噴射弁４の診断を実施する場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなるほど、当該閾値が大きくなる。閾値が大きくなりすぎると、当該閾値が、噴射弁４の正常時に算出されるＮＯｘ浄化率に近付く。即ち、閾値が大きくなることにより、噴射弁４が正常であっても、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さくなり得る。このため、噴射弁４が正常であるにも関わらず、異常であると誤診断される虞がある。
【０１１７】
一方、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、実際濃度に対応する値と近い値になるため、ＮＯｘ浄化率の閾値を補正する必要がない。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなると、ＮＯｘ浄化率の上昇量が大きくなり、上記の通り診断の精度が低下する。そこで、ＮＯｘ浄化率の上昇量が所定量以下である場合に限り、噴射弁４の診断を実施すれば、診断の精度低下を抑制できる。所定量は、噴射弁４の診断精度が許容範囲内となる場合のＮＯｘ浄化率の上昇量の上限値である。また、算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が所定量よりも大きな場合には、噴射弁４の診断を禁止することにより、誤診断を抑制することができる。
【０１１８】
次に、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローについて、図面を用いて説明する。図１１は、当該フローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、上述したフローと同様の処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１９】
図１１に示すフローチャートでは、ステップＳ１０３の後に、ステップＳ２０１が実行される。ステップＳ２０１では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、上述の所定量以下であるか否か判定される。本ステップＳ２０１では、噴射弁４が異常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢが、所定量以下であるか否か判定される。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。
【０１２０】
ステップＳ２０２では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が閾値以上であるか否か判定される。即ち、噴射弁４の診断が実施される。この閾値は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正を行っていない値である。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０６へ進んで、噴射弁４は正常であると診断される。一方、ステップＳ２０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ進んで、噴射弁４は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ２０１，Ｓ１０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当する。また、本実施例においてはステップＳ２０２，Ｓ１０６，Ｓ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１２１】
なお、本実施例では、前記フローのステップＳ１０４を併せて実施してもよい。図１２は、本実施例に係る噴射弁４の他の診断のフローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、既に説明したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本フローでは、既に説明したフローのステップＳ１０４及びステップＳ２０１が実施される。そして、ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。このような場合には、ステップＳ２０１，Ｓ１０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当する。また、ステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１２２】
以上説明したように、本実施例によれば、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応することによるＮＯｘ浄化率の上昇量が小さいときに限り噴射弁４の診断を実施することにより、誤診断が下される虞のある場合には診断が実施されない。これにより、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１２３】
（実施例３）
上述の実施例１及び２では、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように制御されている場合に、噴射弁４の診断が実施される。つまり、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、診断のための閾値より小さくなる場合に、噴射弁４が異常であると診断される。これに対し、以下に説明する実施例３においては、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御されている場合に、噴射弁４の診断が実施される。例えば、一時的にＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力を超える量の尿素水がＮＯｘ触媒３に供給されている場合が該当する。この場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、診断のための閾値以下となる場合に、噴射弁４が正常であると診断される。
【０１２４】
次に、図面を用いて本実施例に係る噴射弁４の診断について説明する。なお、本実施例に係る内燃機関１やその排気系の構成は、図１に示される実施例１に係る構成と同様でよいが、排気通路２における下流側ＮＯｘセンサ８の下流側に、第２のＮＯｘ触媒を更に備える構成が好ましい。
【０１２５】
ここで、図１３は、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御されている場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサ８の出力値とを模式的に示した図であって、噴射弁４が正常であるときの値と、異常であるときの値とが示されている。なお、図１３に示される項目は、図７に示されるものと同様である。噴射弁４が正常であれば、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度（アンモニアスリップ）が上昇するために、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するが、噴射弁４が異常であれば噴射弁４から噴射される尿素水の量が少なくなるためにアンモニアスリップの上昇も少なくなる。
【０１２６】
図１４は、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御されている場合における、ＮＯｘ触媒３の実際のＮＯｘ浄化率と、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、を模式的に示した図であって、噴射弁４が正常であるときの値と、異常であるときの値とが示されている。なお、図１４に示される項目は、図８に示されるものと同様である。なお、図１４では、ＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さければ噴射弁４が正常であると診断される。図１４に示した閾値は、補正前の閾値である。当該閾値は、噴射弁４から制御量の尿素水が供給されているときにおける実際のＮＯｘ浄化率の下限値であり、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【０１２７】
上述のように、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が閾値より小さいときに、制御量の尿素水が噴射されているとして、噴射弁４が正常であると診断する。ただし、噴射弁４が実際に正常である場合は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａも相対的に大きくなる。このため、図１４に示されるように、出力低下量Ａの上昇によって、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が閾値よりも大きくなり得る。そうすると、噴射弁４が正常であるにも関わらず、異常であると誤診断が下される虞がある。そこで、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じてＮＯｘ浄化率の閾値が補正される。
【０１２８】
なお、ＥＣＵ１０は、算出されるＮＯｘ浄化率が閾値よりも大きいときに、噴射弁４が異常であると診断する。なお、噴射弁４が実際に異常である場合は、実際濃度が相対的に小さくなるため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力が出力低下量Ｂだけ低下して、ＮＯｘ浄化率が大きくなっても誤診断が下されることはない。なお、この場合には、十分な量の尿素水が供給されないため、未浄化のＮＯｘの割合が大きくなる。そして、噴射弁４が実際に異常であったとしても、ある程度の尿素水が供給されることや、ＮＯｘ触媒３に吸着しているアンモニアが流出することが想定されるため、下流側ＮＯｘセンサ８内におけるＮＯｘとアンモニアとの反応によってある程度の出力低下量Ｂが生じる。このため、ある程度のＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢが生じる。
【０１２９】
そして、図１５は、補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。補正後の閾値は、補正前の閾値よりも大きい値となるように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａに基づいて補正される。なお、この出力低下量Ａは、噴射弁４が正常であると仮定した場合における出力低下量として、上述の実施例１と同様に、ＥＣＵ１０によって算出される。そして、ＥＣＵ１０は、補正前の閾値に、出力低下量Ａに基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを加算することで当該閾値を補正する。このようにして、下流側ＮＯｘセンサ８における出力低下の影響を、診断のための閾値に反映させることにより、算出されるＮＯｘ浄化率と補正後の閾値との大小関係を、実際のＮＯｘ浄化率と補正前の閾値との大小関係と同様にすることができる。その結果、正常である噴射弁４が異常であると誤診断されることが抑制される。
【０１３０】
また、上述の実施例１と同様に、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」を閾値の補正量としてもよい。なお、ＥＣＵ１０は、出力低下量Ａに基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを算出した方法と同様の方法で、ＮＯｘ浄化率の上昇量ＢＢを算出する。また、閾値の補正量は、「噴射弁４が正常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡ」以上で、且つ、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」以下の値としてもよい。
【０１３１】
次に、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローについて、図面を用いて説明する。図１６は、当該フローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。
【０１３２】
ステップＳ３０１では、噴射弁４の診断を実施する前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、噴射弁４の正常が正確に診断可能な状態であるか否かが判定される。つまり、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御可能か否かが判定される。例えば、一時的にＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力を超える量の尿素水が供給可能であるか否かが判定される。具体的には、ＮＯｘ触媒３の活性、下流側ＮＯｘセンサ８の活性、内燃機関１の暖機完了等が確認される。ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０９へ進む。
【０１３３】
ステップＳ３０２では、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度が推定される。このＮＯｘ濃度とアンモニア濃度は、内燃機関１の運転状態などに基づいて得られる値であり、噴射弁４が正常であると仮定した場合の値である。更に、噴射弁４が異常であると仮定した場合の値を推定してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ３０２を処理するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ濃度推定部及びアンモニア濃度推定部に相当する。
【０１３４】
ステップＳ３０３では、噴射弁４が正常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａが算出される。この出力低下量は、ステップＳ３０２で推定されるＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度の推定値に基づいて、上記式４により算出される。なお、本ステップでは、更に、噴射弁４が異常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂを算出してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ３０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における算出部に相当する。
【０１３５】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断時に用いられる閾値が補正される。補正前の閾値は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、補正前の閾値に、噴射弁４が正常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを加算することで、補正後の閾値を算出することができる。噴射弁４が正常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡは、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度に対する、噴射弁４が正常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａの比である。なお、補正後の閾値は、「補正前の閾値」に、「噴射弁４が正常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡ」以上で、且つ、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」以下の値を加算した値としてもよい。
【０１３６】
ステップＳ３０５では、ＥＣＵ１０によって、一時的にＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力を超える量の尿素水が供給されるように、噴射弁４からの噴射量が増大される。なお、この増大量は、ＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力等を考慮して適宜定めればよい。
【０１３７】
ステップＳ３０６では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が補正後の閾値以下であるか否か判定される。即ち、噴射弁４の診断が実施される。ステップＳ３０６で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ３０７へ進んで、噴射弁４は正常であると診断される。一方、ステップＳ３０６で否定判定がなされた場合には、ステップＳ３０８へ進んで、噴射弁４は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ３０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ３０６，Ｓ３０７，Ｓ３０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１３８】
一方、ステップＳ３０９では、噴射弁４の診断に適した状態ではないため、上述の実施例におけるステップＳ１０８と同様に、噴射弁４の診断が禁止される。即ち、噴射弁４の診断は実施されない。
【０１３９】
なお、本実施例においては、ＮＯｘ浄化率の閾値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正しているが、これに代えて、算出されるＮＯｘ浄化率を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正してもよい。すなわち、閾値に、噴射弁４が正常であると仮定して算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを加算することで、閾値を補正することに代えて、算出されるＮＯｘ浄化率からＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを減算することにより、ＮＯｘ浄化率を補正してもよい。また、補正後のＮＯｘ浄化率は、「補正前のＮＯｘ浄化率」に、「噴射弁４が正常であると仮定して算出したＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡ」以上で、且つ、「前記合計値（ＡＡ＋ＢＢ）」以下の値を減算した値としてもよい。この場合、上記ステップＳ３０４において閾値を補正する代わりに、ＮＯｘ浄化率を補正し、ステップＳ３０６においてＮＯｘ浄化率が補正後の閾値以下であるか否か判定する代わりに、補正後のＮＯｘ浄化率が閾値以下であるか否か判定する。また、本実施例においては、ＮＯｘ浄化率の閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正量を加算して補正を行っているが、これに代えて、ＮＯｘ浄化率の閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正係数を乗算することで補正を行ってもよい。また、ＮＯｘ浄化率に補正係数を乗算することにより、ＮＯｘ浄化率の補正を行ってもよい。
【０１４０】
以上説明したように、本実施例においても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下が考慮される。ゆえに、正常である噴射弁４に対して異常であると誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１４１】
（実施例３の変形例１）
実施例３に係る変形例として、上述の実施例２と同様に、ＮＯｘ浄化率の上昇量に基づいて、噴射弁４の診断を実施するか否かを判定してもよい。つまり、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が所定量以下である場合に限り、噴射弁４の診断を実施すれば、診断の精度低下を抑制できる。所定量は、実施例２と同様に、噴射弁４の診断精度が許容範囲内となる場合のＮＯｘ浄化率の上昇量の上限値である。
【０１４２】
本変形例に係る噴射弁４の診断のフローでは、上述した実施例２に係る図１１に示されるフローにおいて、図１０に示されるフローのステップＳ１０４に代えてステップＳ２０１が実施されるように、図１６に示されるフローのステップＳ３０４に代えてステップＳ２０１が実施される。つまり、ステップＳ２０１において、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率の上昇量が、上述の所定量以下であるか否か判定される。そして、ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０９へ進む。さらに、ステップＳ３０６では、ＮＯｘ浄化率が、補正していない閾値以下であるか否か判定される。なお、上述の図１２に示されるフローにおいて、ステップＳ１０４とステップＳ２０１が併せて実施されるように、図１６に示されるフローにおいて、ステップＳ３０４とステップＳ２０１が併せて実施されてもよい。つまり、ステップＳ２０１において肯定判定がなされた場合は、ステップＳ３０４が実施された後にステップＳ３０５が実施されてもよい。何れのフローも、実施例２における各フローと同様であるので、説明は省略する。このようにしても、誤診断が下される虞のある場合には診断が実施されなくなる。その結果、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１４３】
（実施例３の変形例２）
実施例３においては、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が、診断のための閾値以下の場合に、噴射弁４が正常であると診断されるが、ＮＯｘ触媒３の温度上昇に起因する該ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇している場合にも、当該ＮＯｘ浄化率が閾値以下となる場合に、噴射弁４が正常であると診断することができる。
【０１４４】
ここで、ＮＯｘ触媒３が吸着可能なアンモニア量には、飽和吸着量と呼ばれる上限量があり、これはＮＯｘ触媒３の温度が上昇すると低下する特性を有する。そのため、ＮＯｘ触媒３の温度上昇によって飽和吸着量が低下した場合には、低下した飽和吸着量を超える量のアンモニアがＮＯｘ触媒３から流出し得る。ここで、温度上昇の前に噴射弁４が正常に作動していれば、ＮＯｘ触媒３にその時における飽和吸着量程度の量のアンモニアが吸着されていると想定される。そのため、温度上昇後に閾値以下のＮＯｘ浄化率が算出されたときに、噴射弁４が正常であると診断できる。なお、閾値は、ＮＯｘ触媒３の飽和吸着量等に基づいて設定することができる。
【０１４５】
なお、この場合における、実際のＮＯｘ浄化率や下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率と、閾値との関係は、上述の図１４に模式的に示される関係と同様になる。そのため、補正後の閾値が、補正前の閾値よりも大きい値となるように、補正前の閾値に、噴射弁４がＮＯｘ触媒３の温度上昇前に正常であったと仮定した場合における、温度上昇後のＮＯｘ浄化率の上昇量ＡＡを加算すれば、下流側ＮＯｘセンサ８における出力低下の影響を、診断のための閾値に反映させることができる。その結果、正常である噴射弁４が異常であると誤診断されることが抑制される。また、上述の実施例と同様に、合計値（ＡＡ＋ＢＢ）を、閾値の補正量としてもよく、ＡＡ以上で、且つ、前記合計値以下の値としてもよい。さらに、閾値を補正する代わりにＮＯｘ浄化率を補正してもよい。また、閾値またはＮＯｘ浄化率に補正係数を乗算することで、閾値またはＮＯｘ浄化率を補正してもよい。
【０１４６】
なお、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローは、図１６に示されるフローと同様である。ただし、ステップＳ３０５は実行されない。ここで、ステップＳ３０１において、噴射弁４の診断を実施する前提条件が成立しているか否かが判定される際に、ＮＯｘ触媒３の温度が所定温度以上まで上昇したか否かが併せて判定される。この所定温度は、例えば、ＮＯｘ触媒３のアンモニア飽和吸着量が十分に低下する温度とすることができる。これにより、ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合に、噴射弁４の正常・異常を正確に診断可能な状態であると判定することができる。そして、ステップＳ３０２からＳ３０４までの処理が実行されると、閾値が補正されるため、正常である噴射弁４に対して異常であると誤診断が下されることが抑制される。なお、本変形例においても、上述の実施例３の変形例１と同様に、ステップＳ３０４に代えてステップＳ２０１を実施してもよいし、ステップＳ３０４とステップＳ２０１を併せて実施してもよい。このように本変形例２においても、変形例１と同様に、噴射弁４の診断精度を向上させることができる。
【０１４７】
（実施例４）
上記実施例ではＮＯｘ浄化率と閾値とを比較して噴射弁４を診断しているが、以下の実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値と、閾値とを比較して噴射弁４を診断する。その他の装置などは上記実施例と同じとすることができる。
【０１４８】
本実施例では、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、閾値よりも大きい場合には噴射弁４が異常であると診断し、閾値よりも小さい場合には噴射弁４が正常であると診断する。この閾値は、噴射弁４が正常と異常との境にあるときにおける、ＮＯｘ触媒３から流出する排気に実際に含まれるＮＯｘ及びアンモニアの濃度に対応した値である。なお、この閾値は、噴射弁４から制御量の尿素水が供給されているときにおける、当該排気の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度との合計値の上限値としてもよい。なお、噴射弁４の診断に先立って、ＮＯｘ触媒３や下流側ＮＯｘセンサ８などの他の機器が正常であることを周知の技術により確認しておいてもよい。
【０１４９】
ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の感度が低下しているときに、噴射弁４の診断が実施されると、噴射弁４が異常であるにも関わらず、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下となる虞がある。即ち、噴射弁４が異常であるにも関わらず、正常であると誤診断される虞がある。そこで、ＥＣＵ１０は、噴射弁４の診断を実施する場合には、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度に応じて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を求め、該出力低下量に基づいて噴射弁４の診断のための閾値を補正する。
【０１５０】
ここで、図１７は、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように制御されている場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサ８の出力値とを模式的に示した図であって、噴射弁４が正常であるときの値と、異常であるときの値とが示されている。なお、実線で示される棒グラフは、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度を示している。また、破線で示される棒グラフは、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値、即ち、当該センサ内においてＮＯｘとアンモニアとが反応した後の出力値を示している。
【０１５１】
図１７における「アンモニアスリップ」は、ＮＯｘ触媒３からアンモニアスリップによって流出するアンモニアの濃度を示している。また、「未浄化ＮＯｘ」は、ＮＯｘ触媒３から流出する未浄化のＮＯｘの濃度を示している。閾値は、噴射弁４が正常であるか、または、異常であるかを診断するための閾値であり、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下であれば噴射弁４が正常であり、閾値よりも大きければ噴射弁４が異常であると診断される。なお、図１７に示した閾値は、補正前の閾値である。補正前の閾値は、噴射弁４から制御量の尿素水が供給されているときにおける実際濃度の上限値であり、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、噴射弁４が、正常であるときにおける下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａと、異常であるときにおける下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂを、それぞれ矢印Ａと矢印Ｂで示している。
【０１５２】
上述のように、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下のときに、噴射弁４が正常であると診断する。そのため、噴射弁４が実際に正常であるために、実際濃度が閾値以下であれば、下流側ＮＯｘセンサ８の出力が出力低下量Ａだけ低下しても誤診断が下されることはない。なお、この出力低下量Ａは、未浄化のＮＯｘと還元反応に供されなかったアンモニアとが、ＮＯｘ触媒３から流出して下流側ＮＯｘセンサ８内において反応することによって生じた出力低下量であって、噴射弁４が正常であってもある程度生じるものである。
【０１５３】
一方、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値より大きいときに、噴射弁４が異常であると診断する。ここで、噴射弁４が実際に異常である場合は、ＮＯｘ触媒３から流出する未浄化のＮＯｘが増加するために、実際濃度が閾値より大きくなる。そして、実際濃度が大きくなることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂも、噴射弁４が正常であるときに比べて大きくなる。このため、図１７に示されるように、出力低下量Ｂによって、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が閾値以下になり得る。そうすると、噴射弁４が異常であるにも関わらず、正常であると誤診断が下される虞がある。そこで、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じて閾値が補正される。
【０１５４】
そして、図１８は、補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。補正後の閾値は、補正前の閾値よりも小さい値となるように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂに基づいて補正される。なお、この出力低下量Ｂは、噴射弁４が異常であると仮定した場合における出力低下量として、ＥＣＵ１０によって算出される。つまり、既に図４から図６を用いて説明したように、ＥＣＵ１０は、噴射弁４が異常であると仮定した場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度を推定し、これらに基づいて出力低下量Ｂを算出する。そして、ＥＣＵ１０は、補正前の閾値から、算出された出力低下量Ｂを減算することで当該閾値を補正する。このようにして、下流側ＮＯｘセンサ８における出力低下の影響を、診断のための閾値に反映させることにより、実際の出力値と補正後の閾値との大小関係を、実際濃度と補正前の閾値との大小関係と同様にすることができる。その結果、異常である噴射弁４が正常であると誤診断されることが抑制される。
【０１５５】
ここで、上述のように、噴射弁４が正常であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下し得る。そこで、噴射弁４の正常時における下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量も考慮することで、噴射弁４の診断の精度を更に高めることができる。そこで、「噴射弁４が異常であると仮定した場合に算出された下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂ」と、「噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出された下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａ」と、の合計値（Ａ＋Ｂ）を、閾値の補正量としてもよい。即ち、補正後の閾値は、補正前の閾値から、前記合計値（Ａ＋Ｂ）を減算した値としてもよい。なお、ＥＣＵ１０は、出力低下量Ｂを算出した方法と同様の方法で出力低下量Ａを算出する。
【０１５６】
下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値は、噴射弁４が正常であるときの出力値以上で、且つ、噴射弁４が異常であるときの出力値よりも小さくなるように設定されるべきである。ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量は、内燃機関１の運転条件等によって変化する。そして、噴射弁４が異常であると仮定して算出した下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂのみに基づいて閾値を補正した場合、内燃機関１の運転条件等によっては、補正後の閾値が、噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力値よりも小さくなることもある。この場合、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値を、噴射弁４が正常であるときの出力値以上で、且つ、噴射弁４が異常であるときの出力値よりも小さくなるように設定することができない。これに対し、噴射弁４が正常であると仮定した場合に算出された下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａをさらに考慮することで、上記の範囲に閾値を設定することができる。また、噴射弁４が異常であるのにもかかわらず正常であると誤判定されることを抑制するためには、閾値が小さいほうがよい。このため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａをさらに考慮して、閾値をさらに小さくすることにより、噴射弁４が異常であるのにもかかわらず正常であると誤判定されることを抑制することができる。
【０１５７】
また、閾値の補正量は、「噴射弁４が異常であると仮定して算出した下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂ」以上で、且つ、「前記合計値（Ａ＋Ｂ）」以下の値としてもよい。即ち、以下の関係を満たすように、閾値の補正量を設定してもよい。
Ｂ≦閾値の補正量≦Ａ＋Ｂ
【０１５８】
次に、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローについて、図面を用いて説明する。図１９は、当該フローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。
【０１５９】
ステップＳ１１０１では、噴射弁４の診断を実施する前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、噴射弁４の異常が正確に診断可能な状態であるか否かが判定される。つまり、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように制御されているか否かが判定される。例えば、ＮＯｘ浄化のために適当な量の尿素水が供給されているか、または、供給可能であるかが判定される。具体的には、ＮＯｘ触媒３の活性、下流側ＮＯｘセンサ８の活性、内燃機関１の暖機完了等が確認される。ステップＳ１１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０８へ進む。
【０１６０】
ステップＳ１１０２では、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度が推定される。このＮＯｘ濃度とアンモニア濃度は、内燃機関１の運転状態などに基づいて得られる値であり、噴射弁４が異常であると仮定した場合の値である。更に、噴射弁４が正常であると仮定した場合の値を推定してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１１０２を処理するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ濃度推定部及びアンモニア濃度推定部に相当する。
【０１６１】
ステップＳ１１０３では、噴射弁４が異常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂが算出される。この出力低下量は、ステップＳ１１０２で推定されるＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度の推定値に基づいて、上記式４により算出される。
【０１６２】
式４、及び、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３は予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。本ステップでは、更に、噴射弁４が正常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａを算出してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１１０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における算出部に相当する。
【０１６３】
ステップＳ１１０４では、ステップＳ１１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断時に用いられる閾値が補正される。補正前の閾値は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、補正前の閾値から、噴射弁４が異常であると仮定して算出した下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂを減算することで、補正後の閾値を算出することができる。なお、補正後の閾値は、「補正前の閾値」から、「出力低下量Ｂ以上であって、且つ、出力低下量Ａと出力低下量Ｂとの合計値以下の値」を減算した値としてもよい。
【０１６４】
ステップＳ１１０５では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が補正後の閾値以下であるか否か判定される。即ち、噴射弁４の診断が実施される。ステップＳ１１０５で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０６へ進んで、噴射弁４は正常であると診断される。一方、ステップＳ１１０５で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０７へ進んで、噴射弁４は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１１０５，Ｓ１１０６，Ｓ１１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１６５】
一方、ステップＳ１１０８では、噴射弁４の診断に適した状態ではないため、噴射弁４の診断が禁止される。即ち、噴射弁４の診断は実施されない。なお、噴射弁４の診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込むが、この出力値を用いて診断を実施しないことを含む。また、噴射弁４の診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０がＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて診断を実施するが、この診断結果をキャンセルすることを含む。また、噴射弁４の診断を実施しないことには、例えば、ＥＣＵ１０が下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込まないことを含む。
【０１６６】
なお、本実施例においては、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正しているが、これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正してもよい。すなわち、閾値から、噴射弁４が異常であると仮定して算出した下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂを減算することで、閾値を補正することに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に出力低下量Ｂを加算することにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正してもよい。また、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、「補正前の出力値」に、「出力低下量Ｂ以上であって、且つ、出力低下量Ａと出力低下量Ｂとの合計値以下の値」を加算した値としてもよい。この場合、上記ステップＳ１１０４において閾値を補正する代わりに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正し、ステップＳ１１０５において下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が補正後の閾値以下であるか否か判定する代わりに、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下であるか否か判定する。また、本実施例においては、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値から、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算して補正を行っているが、これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正係数を乗算することで補正を行ってもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正する場合にも、補正係数を乗算することにより補正を行ってもよい。
【０１６７】
また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、温度または排気の流速に応じて決定される補正係数を用いて補正する場合がある。このような場合には、閾値を補正する代わりに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の補正係数を補正してもよい。
【０１６８】
以上説明したように、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応することで、該下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下することを考慮して噴射弁４の診断が実施される。つまり、診断のため閾値が補正されることによって、異常である噴射弁４に対して正常であると誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１６９】
（実施例５）
実施例４では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じて閾値を補正して噴射弁４の診断を実施した。一方、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断を実施するか否かを判定する。
【０１７０】
ここで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値と閾値との比較によって噴射弁４の診断を実施する場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなるほど、当該閾値が小さくなる。閾値が小さくなりすぎると、当該閾値が、噴射弁４の正常時に下流側ＮＯｘセンサ８から出力される値に近付く。即ち、閾値が小さくなることにより、噴射弁４が正常であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が閾値よりも大きくなり得る。このため、噴射弁４が正常であるにも関わらず、異常であると誤診断される虞がある。
【０１７１】
ところで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さい場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、実際濃度に対応する値と近い値になるため、閾値を補正する必要がない。一方、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が大きくなると、上記の通り診断の精度が低下する。そこで、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が所定量以下である場合に限り、噴射弁４の診断を実施すれば、診断の精度低下を抑制できる。所定量は、噴射弁４の診断精度が許容範囲内となる場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の上限値である。また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が所定量よりも大きな場合には、噴射弁４の診断を禁止することにより、誤診断を抑制することができる。
【０１７２】
次に、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローについて、図面を用いて説明する。図２０は、当該フローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、上述したフローと同様の処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本フローでは、図１９に示されるフローのステップＳ１１０４に代わり、ステップＳ１２０１が実施される。
【０１７３】
即ち、本実施例では、ステップＳ１１０３の後に、ステップＳ１２０１が実行される。ステップＳ１２０１では、ステップＳ１１０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が、上述の所定量以下であるか否か判定される。ステップＳ１２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０８へ進む。
【０１７４】
ステップＳ１２０２では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下であるか否か判定される。即ち、噴射弁４の診断が実施される。この閾値は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正を行っていない値である。ステップＳ１２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０６へ進んで、噴射弁４は正常であると診断される。一方、ステップＳ１２０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１０７へ進んで、噴射弁４は異常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１２０１，Ｓ１１０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１２０２，Ｓ１１０６，Ｓ１１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１７５】
なお、本実施例では、前記フローのステップＳ１１０４を併せて実施してもよい。図２１は、本実施例に係る噴射弁４の他の診断のフローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。なお、既に説明したフローと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。本フローでは、既に説明したフローのステップＳ１１０４及びステップＳ１２０１が実施される。そして、ステップＳ１２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０８へ進む。このような場合には、ステップＳ１２０１，Ｓ１１０８,Ｓ１１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１１０５，Ｓ１１０６，Ｓ１１０７を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１７６】
以上説明したように、本実施例によれば、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘとアンモニアとが反応することによる該下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が小さいときに限り噴射弁４の診断を実施することにより、誤診断が下される虞のある場合には診断が実施されない。これにより、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１７７】
（実施例６）
上述の実施例４及び５では、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度の低下によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下するように制御されている場合に、噴射弁４の診断が実施される。つまり、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、診断のための閾値より大きくなる場合に、噴射弁４が異常であると診断される。これに対し、以下に説明する実施例６においては、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御されている場合に、噴射弁４の診断が実施される。例えば、一時的にＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力を超える量の尿素水がＮＯｘ触媒３に供給されている場合が該当する。この場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、診断のための閾値より大きくなる場合に、噴射弁４が正常であると診断される。
【０１７８】
次に、図面を用いて本実施例に係る噴射弁４の診断について説明する。なお、本実施例に係る内燃機関１やその排気系の構成は、図１に示される実施例１に係る構成と同様でよいが、排気通路２における下流側ＮＯｘセンサ８の下流側に、第２のＮＯｘ触媒を更に備える構成が好ましい。
【０１７９】
ここで、図２２は、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御されている場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際濃度と下流側ＮＯｘセンサ８の出力値とを模式的に示した図であって、噴射弁４が正常であるときの値と、異常であるときの値とが示されている。なお、図２２に示される項目は、図１７に示されるものと同様である。なお、図２２では、実際の出力値が閾値よりも大きければ噴射弁４が正常であると診断される。なお、図１７に示した閾値は、補正前の閾値である。当該閾値は、噴射弁４から制御量の尿素水が供給されているときにおける実際濃度の下限値であり、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
【０１８０】
上述のように、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値より大きいときに、制御量の尿素水が噴射されているとして、噴射弁４が正常であると診断する。ただし、噴射弁４が実際に正常である場合は、実際濃度が相対的に大きくなることにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａも相対的に大きくなる。このため、図２２に示されるように、出力低下量Ａによって、下流側ＮＯｘセンサ８の実際の出力値が閾値以下になり得る。そうすると、噴射弁４が正常であるにも関わらず、異常であると誤診断が下される虞がある。そこで、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に応じて閾値が補正される。
【０１８１】
なお、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下のときに、噴射弁４が異常であると診断する。なお、噴射弁４が実際に異常である場合は、実際濃度が相対的に小さくなるため、実際濃度が閾値以下であれば、下流側ＮＯｘセンサ８の出力が出力低下量Ｂだけ低下しても誤診断が下されることはない。なお、この場合には、十分な量の尿素水が供給されないため、未浄化のＮＯｘの割合が大きくなる。そして、噴射弁４が実際に異常であったとしても、ある程度の尿素水が供給されることや、ＮＯｘ触媒３に吸着しているアンモニアが流出することが想定されるため、下流側ＮＯｘセンサ８内におけるＮＯｘとアンモニアとの反応によってある程度の出力低下量Ｂが生じる。
【０１８２】
そして、図２３は、補正前の閾値と、補正後の閾値と、の関係を示した図である。補正後の閾値は、補正前の閾値よりも小さい値となるように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａに基づいて補正される。なお、この出力低下量Ａは、噴射弁４が正常であると仮定した場合における出力低下量として、上述の実施例４と同様に、ＥＣＵ１０によって算出される。そして、ＥＣＵ１０は、補正前の閾値から、算出された出力低下量Ａを減算することで当該閾値を補正する。このようにして、下流側ＮＯｘセンサ８における出力低下の影響を、診断のための閾値に反映させることにより、実際の出力値と補正後の閾値との大小関係を、実際濃度と補正前の閾値との大小関係と同様にすることができる。その結果、正常である噴射弁４が異常であると誤診断されることが抑制される。
【０１８３】
また、上述の実施例４と同様に、出力低下量Ａと出力低下量Ｂとの合計値を、閾値の補正量としてもよい。なお、ＥＣＵ１０は、出力低下量Ａを算出した方法と同様の方法で出力低下量Ｂを算出する。また、閾値の補正量は、「出力低下量Ａ」以上で、且つ、「前記合計値（Ａ＋Ｂ）」以下の値としてもよい。
【０１８４】
次に、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローについて、図面を用いて説明する。図２４は、当該フローを示したフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０により、所定の時間毎に実行される。
【０１８５】
ステップＳ１３０１では、噴射弁４の診断を実施する前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、噴射弁４の正常が正確に診断可能な状態であるか否かが判定される。つまり、噴射弁４が、ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇するように制御可能か否かが判定される。例えば、一時的にＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力を超える量の尿素水が供給可能であるか否かが判定される。具体的には、ＮＯｘ触媒３の活性、下流側ＮＯｘセンサ８の活性、内燃機関１の暖機完了等が確認される。ステップＳ１３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１３０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１３０９へ進む。
【０１８６】
ステップＳ１３０２では、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度が推定される。このＮＯｘ濃度とアンモニア濃度は、内燃機関１の運転状態などに基づいて得られる値であり、噴射弁４が正常であると仮定した場合の値である。更に、噴射弁４が異常であると仮定した場合の値を推定してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１３０２を処理するＥＣＵ１０が、本発明におけるＮＯｘ濃度推定部及びアンモニア濃度推定部に相当する。
【０１８７】
ステップＳ１３０３では、噴射弁４が正常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａが算出される。この出力低下量は、ステップＳ１３０２で推定されるＮＯｘ触媒３から流出する排気のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度の推定値に基づいて、上記式４により算出される。なお、本ステップでは、更に、噴射弁４が異常であると仮定した場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ｂを算出してもよい。なお、本実施例においてはステップＳ１３０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における算出部に相当する。
【０１８８】
ステップＳ１３０４では、ステップＳ１３０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断時に用いられる閾値が補正される。補正前の閾値は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。そして、補正前の閾値から、噴射弁４が正常であると仮定して算出した下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａを減算することで、補正後の閾値を算出することができる。なお、補正後の閾値は、「補正前の閾値」から、「出力低下量Ａ以上であって、且つ、出力低下量Ａと出力低下量Ｂとの合計値以下の値」を減算した値としてもよい。
【０１８９】
ステップＳ１３０５では、ＥＣＵ１０によって、一時的にＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力を超える量の尿素水が供給されるように、噴射弁４からの噴射量が増大される。なお、この増大量は、ＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着能力等を考慮して適宜定めればよい。
【０１９０】
ステップＳ１３０６では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が補正後の閾値以下であるか否か判定される。即ち、噴射弁４の診断が実施される。ステップＳ１３０６で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１３０７へ進んで、噴射弁４は異常であると診断される。一方、ステップＳ１３０６で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１３０８へ進んで、噴射弁４は正常であると診断される。なお、本実施例においてはステップＳ１３０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断制御部に相当し、ステップＳ１３０６，Ｓ１３０７，Ｓ１３０８を処理するＥＣＵ１０が、本発明における診断部に相当する。
【０１９１】
一方、ステップＳ１３０９では、噴射弁４の診断に適した状態ではないため、上述の実施例におけるステップＳ１１０８と同様に、噴射弁４の診断が禁止される。即ち、噴射弁４の診断は実施されない。
【０１９２】
なお、本実施例においては、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正しているが、これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて補正してもよい。すなわち、閾値から、噴射弁４が正常であると仮定して算出した下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａを減算することで、閾値を補正することに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に出力低下量Ａを加算することにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正してもよい。また、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値は、「補正前の出力値」に、「出力低下量Ａ以上であって、且つ、出力低下量Ａと出力低下量Ｂとの合計値以下の値」を加算した値としてもよい。この場合、上記ステップＳ１３０４において閾値を補正する代わりに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正し、ステップＳ１３０６において下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が補正後の閾値以下であるか否か判定する代わりに、補正後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が閾値以下であるか否か判定する。また、本実施例においては、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値から、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量を減算して補正を行っているが、これに代えて、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の閾値に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいた補正係数を乗算することで補正を行ってもよい。また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を補正する場合にも、補正係数を乗算することにより補正を行ってもよい。
【０１９３】
以上説明したように、本実施例においても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下が考慮される。ゆえに、正常である噴射弁４に対して異常であると誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１９４】
（実施例６の変形例１）
実施例６に係る変形例として、上述の実施例５と同様に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量に基づいて、噴射弁４の診断を実施するか否かを判定してもよい。つまり、下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が所定量以下である場合に限り、噴射弁４の診断を実施すれば、診断の精度低下を抑制できる。所定量は、実施例５と同様に、噴射弁４の診断精度が許容範囲内となる場合の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量の上限値である。
【０１９５】
本変形例に係る噴射弁４の診断のフローでは、上述した実施例５に係る図２０に示されるフローにおいて、図１９に示されるフローのステップＳ１１０４に代えてステップＳ１２０１が実施されるように、図２４に示されるフローのステップＳ１３０４に代えてステップＳ１２０１が実施される。つまり、ステップＳ１２０１において、ステップＳ１３０３で算出される下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量が、上述の所定量以下であるか否か判定される。そして、ステップＳ１２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１３０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１３０９へ進む。さらに、ステップＳ１３０６では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、補正していない閾値以下であるか否か判定される。また、本変形例では、上述の図２１に示されるフローにおいて、ステップＳ１１０４とステップＳ１２０１が併せて実施されるように、図２４に示されるフローにおいて、ステップＳ１３０４とステップＳ１２０１が併せて実施されてもよい。つまり、ステップＳ１２０１において肯定判定がなされた場合は、ステップＳ１３０４が実施された後にステップＳ１３０５が実施されてもよい。何れのフローも、実施例５における各フローと同様であるので、説明は省略する。本変形例においても、誤診断が下される虞のある場合には診断が実施されなくなる。その結果、誤診断が下されることが抑制されるため、診断精度を向上させることができる。
【０１９６】
（実施例６の変形例２）
実施例６においては、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、診断のための閾値より大きくなる場合に、噴射弁４が正常であると診断されるが、ＮＯｘ触媒３の温度上昇に起因する該ＮＯｘ触媒３から流出する排気のアンモニア濃度の上昇によって、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が上昇している場合にも、当該出力値が閾値より大きくなる場合に、噴射弁４が正常であると診断することができる。
【０１９７】
ここで、ＮＯｘ触媒３が吸着可能なアンモニア量には、飽和吸着量と呼ばれる上限量があり、これはＮＯｘ触媒３の温度が上昇すると低下する特性を有する。そのため、ＮＯｘ触媒３の温度上昇によって飽和吸着量が低下した場合には、低下した飽和吸着量を超える量のアンモニアがＮＯｘ触媒３から流出し得る。ここで、温度上昇の前に噴射弁４が正常に作動していれば、ＮＯｘ触媒３にその時における飽和吸着量程度の量のアンモニアが吸着されていると想定される。そのため、温度上昇後に閾値よりも大きい値が下流側ＮＯｘセンサ８から出力されたときに、噴射弁４が正常であると診断できる。なお、当該下限値は、ＮＯｘ触媒の飽和吸着量等に基づいて設定することができる。
【０１９８】
なお、この場合における、ＮＯｘ触媒３から流出する排気の実際濃度や下流側ＮＯｘセンサ８の出力値と、閾値との関係は、上述の図２２に模式的に示される関係と同様になる。そのため、補正後の閾値が、補正前の閾値よりも小さい値となるように、補正前の閾値から、噴射弁４がＮＯｘ触媒３の温度上昇前に正常であったと仮定した場合における、温度上昇後の下流側ＮＯｘセンサ８の出力低下量Ａを減算すれば、下流側ＮＯｘセンサ８における出力低下の影響を、診断のための閾値に反映させることができる。その結果、正常である噴射弁４が異常であると誤診断されることが抑制される。また、上述の実施例と同様に、出力低下量Ａと出力低下量Ｂとの合計値を、閾値の補正量としてもよく、出力低下量Ａ以上で、且つ、前記合計値以下の値としてもよい。
【０１９９】
なお、本実施例に係る噴射弁４の診断のフローは、図２４に示されるフローと同様である。ただし、ステップＳ１３０５は実行されない。ここで、ステップＳ１３０１において、噴射弁４の診断を実施する前提条件が成立しているか否かが判定される際に、ＮＯｘ触媒３の温度が所定温度以上まで上昇したか否かが併せて判定される。この所定温度は、例えば、ＮＯｘ触媒３のアンモニア飽和吸着量が十分に低下する温度とすることができる。これにより、ステップＳ１３０１で肯定判定がなされた場合に、噴射弁４の正常・異常を正確に診断可能な状態であると判定することができる。そして、ステップＳ１３０２からＳ１３０４までの処理が実行されると、閾値が補正されるため、正常である噴射弁４に対して異常であると誤診断が下されることが抑制される。なお、本変形例においても、上述の変形例１と同様に、ステップＳ１３０４に代えてステップＳ１２０１を実施してもよいし、ステップＳ１３０４とステップＳ１２０１を併せて実施してもよい。変形例２においても、変形例１と同様に、噴射弁４の診断精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【０２００】
１     内燃機関
２     排気通路
３     選択還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒）
４     噴射弁
５     吸気通路
６     スロットル
７     上流側ＮＯｘセンサ
８     下流側ＮＯｘセンサ
９     温度センサ
１０   ＥＣＵ
１１   クランクポジションセンサ
１２   アクセル開度センサ
１５   エアフローメータ
４０   タンク
【図１】
0006037035.tif 000002
【図２】
0006037035.tif 000003
【図３】
0006037035.tif 000004
【図４】
0006037035.tif 000005
【図５】
0006037035.tif 000006
【図６】
0006037035.tif 000007
【図７】
0006037035.tif 000008
【図８】
0006037035.tif 000009
【図９】
0006037035.tif 000010
【図１０】
0006037035.tif 000011
【図１１】
0006037035.tif 000012
【図１２】
0006037035.tif 000013
【図１３】
0006037035.tif 000014
【図１４】
0006037035.tif 000015
【図１５】
0006037035.tif 000016
【図１６】
0006037035.tif 000017
【図１７】
0006037035.tif 000018
【図１８】
0006037035.tif 000019
【図１９】
0006037035.tif 000020
【図２０】
0006037035.tif 000021
【図２１】
0006037035.tif 000022
【図２２】
0006037035.tif 000023
【図２３】
0006037035.tif 000024
【図２４】
0006037035.tif 000025