(57)【要約】  ＰＭセンサの検出精度の低下により、フィルタの故障判定の精度が低下することを抑制する。このため、内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒と、選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側から該選択還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する供給装置と、選択還元型ＮＯx触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、供給装置から供給される還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する禁止部と、を備える。
2013042189.tif 000002
【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排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側から該選択還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する供給装置と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記供給装置から供給される還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する禁止部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合とは、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾値以上の場合、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少なくとも１つである請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合とは、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値以上の場合である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記禁止部は、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合とは、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾値以上の場合、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少なくとも１つである請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、
前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記禁止部は、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量を、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度、前記排気の流量、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出する請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の少なくとも１つを前記供給装置から供給される還元剤の量に乗算して算出される請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記禁止部は、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止した後に、前記ＰＭセンサ周辺の排気の温度が前記ＰＭセンサに付着している還元剤の気化する所定温度となり、この所定温度となっている時間が所定時間以上となった場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用の禁止を解除する請求項１から７の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
選択還元型ＮＯx触媒（以下、単に「ＮＯx触媒」ともいう。）に対して尿素を供給する排気浄化装置において、尿素からアンモニアへの反応途中に生成される中間生成物の排気通路内における蓄積量が上限量に達すると、尿素水の供給を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、中間生成物の排気通路内における蓄積量が上限量に達するまでは、還元剤をＮＯx触媒に供給することができる。【０００３】
ところで、排気通路には、粒子状物質（以下、単に「ＰＭ」ともいう。）を捕集するためのフィルタを備えることがある。さらに、このフィルタの故障を判定するために、排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサを備えることがある。このＰＭセンサの電極またはカバーに前記中間生成物が付着すると、ＰＭ量を正確に検出することが困難となる虞がある。そうすると、フィルタの故障判定の精度が低くなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０８５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、ＰＭセンサの検出精度の低下により、フィルタの故障判定の精度が低下することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側から該選択還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する供給装置と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセンサと、
前記供給装置から供給される還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する禁止部と、
を備える。【０００７】
ここで、供給装置から還元剤を供給したときに、排気や選択還元型ＮＯx触媒の状態によっては、還元剤の一部が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜けてＰＭセンサに付着することがある。ＰＭセンサに還元剤が付着すると、該ＰＭセンサの出力値が変化してしまい、ＰＭを正確に検出することが困難となる。これに対し禁止部は、還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合に、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する。これにより、フィルタの故障判定の精度が低下することを抑制できる。禁止部は、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する代わりに、フィルタの故障判定を禁止してもよい。【０００８】
なお、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤には、供給装置から供給される物質、供給装置から供給される物質から最終的に生成される物質、供給装置から供給される物質から最終的に生成される物質に至るまでの中間生成物が含まれる。この何れかが選択還元型ＮＯx触媒においてＮＯxと反応し、該ＮＯxが還元される。【０００９】
本発明においては、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合とは、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾値以上の場合、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少なくとも１つであってもよい。【００１０】
ここで、選択還元型ＮＯx触媒の温度が低くなると、該選択還元型ＮＯx触媒において還元剤が反応し難くなるため、該選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、選択還元型ＮＯx触媒の温度と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側の排気の温度が低くなると、該選択還元型ＮＯx触媒において還元剤が反応し難くなるため、該選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、排気の温度と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、選択還元型ＮＯx触媒を通過する排気の流量が多くなると、該選択還元型ＮＯx触媒において還元剤の反応が終了する前に還元剤が該選択還元型ＮＯx触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、排気の流量と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。また、選択還元型ＮＯx触媒に吸着している還元剤量が多くなると、該選択還元型ＮＯx触媒に還元剤が吸着し難くなるので、還元剤が該選択還元型ＮＯx触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、還元剤の吸着量と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。【００１１】
そして、選択還元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾値以上の場合、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少なくとも１つに該当する場合には、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止している。これらの場合には、還元剤の影響によりＰＭセンサの検出値が変化する虞があるため、これらの場合にＰＭセンサの検出値を使用しなければ、フィルタの故障判定の精度が低下することを抑制できる。【００１２】
なお、ここでいう選択還元型ＮＯx触媒の温度における閾値は、選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜ける温度の上限値、または、ＰＭセンサに還元剤が付着する温度の上限値とすることができる。また、ＰＭセンサに付着する還元剤量が許容範囲内となる選択還元型ＮＯx触媒の温度を閾値としてもよい。【００１３】
また、排気の温度における閾値は、選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜ける温度の上限値、または、ＰＭセンサに還元剤が付着する温度の上限値とすることができる。また、ＰＭセンサに付着する還元剤量が許容範囲内となる排気の温度を閾値としてもよい。【００１４】
また、排気の流量における閾値は、選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜ける流量の下限値、または、ＰＭセンサに還元剤が付着する流量の下限値とすることができる。また、ＰＭセンサに付着する還元剤量が許容範囲内となる流量を閾値としてもよい。なお、排気の流量に代えて排気の流速としてもよい。【００１５】
また、還元剤の吸着量における閾値は、選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜ける吸着量の下限値、または、ＰＭセンサに還元剤が付着する吸着量の下限値とすることができる。また、ＰＭセンサに付着する還元剤量が許容範囲内となる吸着量を閾値としてもよい。なお、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量に代えて、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着率としてもよい。この吸着率は、吸着している還元剤量を、最大限吸着可能な還元剤量で除算した値である。【００１６】
また、本発明においては、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合とは、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値以上の場合であってもよい。【００１７】
指数には、選択還元型ＮＯx触媒の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の流量の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すものがある。還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度とは、たとえば選択還元型に流入する還元剤に対して、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の割合であってもよい。また、指数は、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の大小を示す値としてもよい。たとえば、指数が大きいほど、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤が多くなるとしてもよい。これら指数を用いることにより、温度、流量、吸着量などの異なる物理量を同じように扱うことができる。これにより、ＰＭセンサの使用を禁止するか否かを容易に判定することができる。【００１８】
本発明においては、前記禁止部は、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止してもよい。【００１９】
ここでいう閾値は、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤量であって、ＰＭセンサの検出値に対して与える影響が許容範囲を超えるときの還元剤量とすることができる。また、閾値は、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤量であって、ＰＭセンサの検出値が変化する還元剤量の下限値としてもよい。すなわち、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上となると、ＰＭセンサに付着する還元剤の影響によりフィルタの故障判定の精度が低くなる。これに対し、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合に、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止すれば、フィルタの故障判定の精度が低くなることを抑制できる。【００２０】
本発明においては、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合とは、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾値以上の場合、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少なくとも１つであってもよい。【００２１】
ここで、選択還元型ＮＯx触媒の温度が低くなると、該選択還元型ＮＯx触媒において還元剤が反応し難くなるため、該選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、選択還元型ＮＯx触媒の温度と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。したがって、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上となるときの選択還元型ＮＯx触媒の温度を該温度の閾値として設定しておけば、該選択還元型ＮＯx触媒の温度に基づいて、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止することができる。【００２２】
また、排気の温度が低くなると、該選択還元型ＮＯx触媒において還元剤が反応し難くなるため、該選択還元型ＮＯx触媒を還元剤が通り抜けやすくなる。すなわち、排気の温度と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。したがって、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上となるときの排気の温度を該温度の閾値として設定しておけば、該排気の温度に基づいて、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止することができる。【００２３】
また、排気の流量が多くなると、該選択還元型ＮＯx触媒において還元剤の反応が終了する前に還元剤が該選択還元型ＮＯx触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、排気の流量と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。したがって、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上となるときの排気の流量を該流量の閾値として設定しておけば、該排気の流量に基づいて、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止することができる。【００２４】
また、選択還元型ＮＯx触媒に吸着している還元剤量が多くなると、該選択還元型ＮＯx触媒に還元剤が吸着し難くなるので、還元剤が該選択還元型ＮＯx触媒を通り抜けやすくなる。すなわち、還元剤の吸着量と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係がある。したがって、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上となるときの還元剤の吸着量を該吸着量の閾値として設定しておけば、該還元剤の吸着量に基づいて、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止することができる。【００２５】
本発明においては、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、
前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記禁止部は、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量を、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度、前記排気の流量、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出することができる。【００２６】
ここで、選択還元型ＮＯx触媒の温度と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係があり、選択還元型ＮＯx触媒の温度が低くなるほど、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が多くなる。また、排気の温度と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係があり、排気の温度が低くなるほど、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が多くなる。また、排気の流量と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係があり、排気の流量が多くなるほど、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が多くなる。また、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量と、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量と、には相関関係があり、吸着量が多くなるほど、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が多くなる。これらの関係に基づけば、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量を求めることができる。【００２７】
本発明においては、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す指数であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる指数、排気の流量が多いほど大きくなる指数、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる指数、の少なくとも１つを前記供給装置から供給される還元剤の量に乗算して算出してもよい。【００２８】
指数には、選択還元型ＮＯx触媒の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の流量の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すものがある。還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度とは、たとえば選択還元型に流入する還元剤に対して、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の割合である。また、指数は、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の大小を示す値としてもよい。これら指数を用いることにより、温度、流量、吸着量などの異なる物理量を同じように扱うことができる。これより、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量を容易に算出することができるため、ＰＭセンサの使用を禁止するか否かを容易に判定することができる。【００２９】
本発明においては、前記禁止部は、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止した後に、前記ＰＭセンサ周辺の排気の温度が前記ＰＭセンサに付着している還元剤の気化する所定温度となり、この所定温度となっている時間が所定時間以上となった場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用の禁止を解除することができる。【００３０】
還元剤は、ＰＭよりも比較的低温で気化する。このため、ＰＭセンサに還元剤が付着したとしても、還元剤が気化して除去された後であれば、ＰＭをより正確に検出することができる。ここでいう所定時間とは、ＰＭセンサに付着している還元剤の影響が許容範囲内になるまでに要する時間とすることができる。また、ＰＭセンサに付着していた還元剤が全て気化するまでの時間としてもよい。また、所定温度となっている時間は、連続していなくてもよい。すなわち、断続的に所定温度以上となる場合には、それら所定温度以上となっている時間の積算値が所定時間以上となっていればよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ＰＭセンサの検出精度の低下により、フィルタの故障判定の精度が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【図２】ＰＭセンサの概略構成図である。
【図３】ＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図４】フィルタが正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図５】ＰＭセンサの検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。
【図６】実施例１に係るＰＭセンサの検出値の使用を禁止するフローを示したフローチャートである。
【図７】ＮＯx触媒を通過する排気の流量と、第一係数Ｋ１との関係を示した図である。
【図８】ＮＯx触媒の温度と、第二係数Ｋ２との関係を示した図である。
【図９】ＮＯx触媒におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示した図である。
【図１０】実施例２に係るＰＭセンサの検出値の使用を禁止するフローを示したフローチャートである。
【図１１】通り抜けフラグの設定フローを示したフローチャートである。
【図１２】フィルタの故障判定を行うか否かを判定するためのフローを示したフローチャートである。
【図１３】通り抜けフラグをＯＦＦとするためのフローを示したフローチャートである。
【図１４】フィルタの故障判定を行うか否かを判定するためのフローを示した他のフローチャートである。
【図１５】故障判定フラグをＯＦＦとするため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】
【００３３】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関であるが、ガソリン機関であってもよい。【００３５】
内燃機関１には、吸気通路２及び排気通路３が接続されている。吸気通路２には、該吸気通路２を流通する吸気の量を検出するエアフローメータ１１が設けられている。一方、排気通路３には、排気の流れ方向の上流側から順に、酸化触媒４、フィルタ５、噴射弁６、選択還元型ＮＯx触媒７（以下、ＮＯx触媒７という。）が設けられている。【００３６】
酸化触媒４は、酸化能を有する触媒であればよく、たとえば三元触媒であってもよい。酸化触媒４は、フィルタ５に担持されていてもよい。【００３７】
フィルタ５は、排気中のＰＭを捕集する。なお、フィルタ５には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ５によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ５にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ５の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタの再生処理を実行することで、該フィルタ５に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。たとえば、酸化触媒４にＨＣを供給することでフィルタ５の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒４を備えずに、フィルタ５の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ５の温度を上昇させてもよい。【００３８】
噴射弁６は、還元剤を噴射する。還元剤には、例えば、尿素水等のアンモニア由来のものが用いられる。たとえば、噴射弁６から噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア（ＮＨ３）となり、その一部又は全部がＮＯx触媒７に吸着する。以下では、噴射弁６から還元剤として尿素水を噴射するものとする。なお、本実施例においては噴射弁６が、本発明における供給装置に相当する。【００３９】
ＮＯx触媒７は、還元剤が存在するときに、排気中のＮＯxを還元する。例えば、ＮＯx触媒７にアンモニアを予め吸着させておけば、ＮＯx触媒７をＮＯxが通過するときにＮＯxをアンモニアにより還元させることができる。【００４０】
酸化触媒４よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第一排気温度センサ１２が設けられている。酸化触媒４よりも下流で且つフィルタ５よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第二排気温度センサ１３が設けられている。フィルタ５よりも下流で且つ噴射弁６よりも上流の排気通路３には、排気の温度を検出する第三排気温度センサ１４及び排気中のＮＯx濃度を検出する第一ＮＯxセンサ１５が設けられている。ＮＯx触媒７よりも下流の排気通路３には、排気中のＮＯx濃度を検出する第二ＮＯxセンサ１６及び排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサ１７が設けられている。これらセンサの全てが必須というわけではなく、必要に応じて設けることができる。【００４１】
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ＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０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を制御する。【００４２】
ＥＣＵ１０には、上記センサの他、アクセルペダルの踏込量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１８、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１９が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁６が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁６が制御される。【００４３】
ＥＣＵ１０は、フィルタ５に堆積しているＰＭ量が所定量以上になると、前記フィルタの再生処理を実施する。なお、フィルタの再生処理は、内燃機関１が搭載されている車両の走行距離が所定距離以上となったときに行ってもよい。また、規定期間ごとにフィルタの再生処理を実施してもよい。【００４４】
また、ＥＣＵ１０は、ＰＭセンサ１７により検出されるＰＭ量に基づいて、フィルタ５の故障判定を行う。ここで、フィルタ５が割れる等の故障が発生すると、該フィルタ５を通り抜けるＰＭ量が増加する。このＰＭ量の増加をＰＭセンサ１７により検出すれば、フィルタ５の故障を判定することができる。【００４５】
たとえば、フィルタ５の故障判定は、ＰＭセンサ１７の検出値に基づいて算出される所定期間中のＰＭ量の積算値と、フィルタ５が所定の状態であると仮定した場合における所定期間中のＰＭ量の積算値とを比較することで行われる。【００４６】
ここで図２は、ＰＭセンサ１７の概略構成図である。ＰＭセンサ１７は、自身に堆積したＰＭ量に対応する電気信号を出力するセンサである。ＰＭセンサ１７は、一対の電極１７１と、該一対の電極１７１の間に設けられる絶縁体１７２と、を備えて構成されている。一対の電極１７１の間にＰＭが付着すると、該一対の電極１７１の間の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化は、排気中のＰＭ量と相関関係にあるため、該電気抵抗の変化に基づいて、排気中のＰＭ量を検出することができる。このＰＭ量は、単位時間当たりのＰＭの質量としてもよく、所定時間におけるＰＭの質量としてもよい。なお、ＰＭセンサ１７の構成は、図２に示したものに限らない。すなわち、ＰＭを検出し、且つ、還元剤の影響により検出値に変化が生じるＰＭセンサであればよい。【００４７】
次に、図３は、ＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。内燃機関１の始動直後のＡで示される期間は、排気通路３内で凝縮する水がＰＭセンサ１７に付着する虞がある期間である。ＰＭセンサ１７に水か付着すると、該ＰＭセンサ１７の検出値が変化したり、ＰＭセンサ１７が故障したりするため、この期間ではＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。【００４８】
Ａで示される期間の後のＢで示される期間では、前回の内燃機関１の運転時にＰＭセンサ１７に付着したＰＭを除去する処理を行う。この処理は、ＰＭセンサ１７の温度を、ＰＭが酸化する温度まで上昇させることにより行われる。このＢで示される期間においても、ＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。【００４９】
Ｂで示される期間の後のＣで示される期間は、ＰＭの検出に適した温度となるまでに要する期間である。すなわち、Ｂで示される期間においてＰＭセンサ１７の温度がＰＭの検出に適した温度よりも高くなるため、温度が低下してＰＭの検出に適した温度となるまで待っている。このＣで示される期間においても、ＰＭセンサ１７によるＰＭ量の検出は行われない。【００５０】
そして、Ｃで示される期間の後のＤで示される期間でＰＭの検出が行われる。なお、Ｄで示される期間であっても、ＰＭセンサ１７にある程度のＰＭが堆積するまでは、検出値が増加しない。すなわち、ある程度のＰＭが堆積して、一対の電極１７１の間に電流が流れるようになってから検出値が増加を始める。その後は、排気中のＰＭ量に応じて検出値が増加していく。【００５１】
ここで、ＰＭセンサ１７は、フィルタ５よりも下流側に設けられている。そのため、ＰＭセンサ１７には、フィルタ５に捕集されずに、該フィルタ５を通過したＰＭが付着する。従って、ＰＭセンサ１７におけるＰＭ堆積量は、フィルタ５を通過したＰＭ量の積算値に対応した量となる。【００５２】
ここで、図４は、フィルタ５が正常な場合と故障している場合とのＰＭセンサ１７の検出値の推移を示したタイムチャートである。フィルタ５が故障している場合には、ＰＭセンサ１７にＰＭが早く堆積するため、検出値の増加が始まる時点Ｅが、正常なフィルタ５と比較して早くなる。このため、たとえば、内燃機関１の始動後から所定時間Ｆが経過したときの検出値が閾値以上であれば、フィルタ５が故障していると判定できる。この所定時間Ｆは、正常なフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加しておらず、且つ、故障しているフィルタ５であればＰＭセンサ１７の検出値が増加している時間である。この所定時間Ｆは、実験等により求められる。また、閾値は、フィルタ５が故障しているときのＰＭセンサ１７の検出値の下限値として予め実験等により求められる。【００５３】
ところで、ＰＭセンサ１７をフィルタ５よりも下流で且つＮＯx触媒７よりも上流に設けることも考えられる。しかし、このような位置にＰＭセンサ１７を設けると、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が短くなる。このため、フィルタ５の割れている箇所を通過したＰＭが排気中に分散しないままＰＭセンサ１７の周辺に到達する虞がある。そうすると、フィルタ５が割れている位置によっては、ＰＭセンサ１７にＰＭがほとんど付着しないために、ＰＭが検出されないこともあり、故障判定の精度が低下する虞がある。【００５４】
これに対して本実施例では、ＮＯx触媒７よりも下流にＰＭセンサ１７を設けているため、フィルタ５からＰＭセンサ１７までの距離が長い。このため、ＰＭセンサ１７の周辺では、フィルタ５を通過したＰＭが排気中に分散している。したがって、フィルタ５の割れている位置によらずにＰＭを検出することができる。しかし、噴射弁６よりも下流側にＰＭセンサ１７を設けているため、該噴射弁６から噴射される還元剤がＰＭセンサ１７に付着する虞がある。このＰＭセンサ１７に付着する還元剤は、たとえば、尿素、及び、尿素からアンモニアに至るまでの中間生成物（ビウレット、シアヌル酸）である。このようにＰＭセンサ１７に還元剤が付着すると、ＰＭセンサ１７の検出値が変化する虞がある。【００５５】
ここで図５は、ＰＭセンサ１７の検出値が正常な場合と、異常な場合との推移を示したタイムチャートである。異常な検出値は、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着したときの検出値とすることができる。【００５６】
正常な検出値は、時間の経過とともに検出値が増加する。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着したＰＭ量に応じて検出値が増加していく。一方、異常な検出値は、検出値が増加するだけでなく減少する場合がある。ここで、ＰＭセンサ１７に前記中間生成物が付着して所定量以上堆積すると、ＰＭが堆積したときと同じように、ＰＭセンサ１７の検出値が増加する。ここで、中間生成物であるビウレットは、１３２−１９０℃のときに生成され、それよりも温度が高くなると気化する。また、中間生成物であるシアヌル酸は、１９０−３６０℃で生成され、それよりも温度が高くなると気化する。このように、ＰＭと比較すると中間生成物は低温で気化する。このため、ＰＭセンサ１７に付着していた中間生成物は、内燃機関１の排気の温度が高いときに気化する。そうすると、中間生成物の堆積量が減少するため、ＰＭセンサ１７の検出値が減少する。これは、ＰＭセンサ１７にＰＭのみが堆積しているときには起こらない現象である。【００５７】
また、ＰＭセンサ１７のカバーに中間生成物が付着して堆積すると、該カバーを閉塞させる虞がある。このカバーが中間生成物により閉塞されると、ＰＭが一対の電極１７１に到達できなくなるので、ＰＭが検出されなくなる。このため、フィルタ５の故障判定の精度が低下する虞がある。【００５８】
このように、ＮＯx触媒７を還元剤が通り抜けると、フィルタ５の故障判定が困難となる虞がある。一般的に尿素水から熱分解及び加水分解を経てＮＨ３が生成されることを考慮すると、ＮＯx触媒７を還元剤が通り抜ける原因として、以下の３つが考えられる。【００５９】
（１）ＮＯx触媒７の温度又は排気の温度が低い。すなわち、ＮＯx触媒７または排気の温度が低いと、還元剤の熱分解などの反応に時間がかかるので、還元剤の反応が完了する前にＮＯx触媒７を通過してしまう。【００６０】
（２）ＮＯx触媒７を通過する排気の流量が多い。なお、ＮＯx触媒７を通過する排気の流速が速いとしてもよい。すなわち、排気の流量が多いと、還元剤がＮＯx触媒７と接する時間が短くなるため、還元剤の反応が完了する前にＮＯx触媒７を通過してしまう。【００６１】
（３）ＮＯx触媒７に吸着しているＮＨ３量が多い。なお、ＮＨ３吸着率が高いとしてもよい。ＮＨ３吸着率は、ＮＯx触媒７に最大限吸着可能なＮＨ３量に対して、ＮＯx触媒７に吸着しているＮＨ３量の比である。すなわち、ＮＯx触媒７に吸着しているＮＨ３量が多いほど、加水分解が進み難くなるので、還元剤の反応が完了する前にＮＯx触媒７を通過してしまう。【００６２】
上記（１），（２）は、反応時間が不足することにより起こる現象であり、（３）はＮＨ３の吸着量が多いことにより起こる現象である。【００６３】
本実施例では、このようにしてＮＯx触媒７を還元剤が通り抜ける場合に、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止する。なお、フィルタ５の故障判定を禁止してもよい。そして、本実施例ではＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止するＥＣＵ１０が、本発明における禁止部に相当する。【００６４】
図６は、本実施例に係るＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。【００６５】
ステップＳ１０１では、還元剤を供給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、還元剤を供給可能な状態であるか否か判定される。【００６６】
たとえば各種センサが正常であるときに、還元剤を供給する前提条件が成立していると判定される。各種センサが正常であるか否かは、周知の技術により判定することができる。また、たとえば内燃機関１の運転状態が、還元剤の供給に適した運転状態であるときに、還元剤を供給する前提条件が成立していると判定される。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、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。【００６７】
ステップＳ１０２では、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量に基づいて第一係数Ｋ１が算出される。この第一係数Ｋ１は、ＮＯx触媒７に流入する還元剤量に対して、排気の流量が多いことが原因となってＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。なお、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量に代えて、ＮＯx触媒７を通過する排気の流速に基づいて第一係数Ｋ１を算出してもよい。また、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量に代えて、排気通路３を流通する排気の流量または排気の流速としてもよい。排気の流量または流速は、エアフローメータ１１により検出される吸入空気量に基づいて算出することができる。【００６８】
ここで、図７は、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量と、第一係数Ｋ１との関係を示した図である。なお、排気の流量に代えて排気の流速としても同様の関係になる。ここで、排気の流量が例えば５０ｇ／ｓになるまでは、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第一係数Ｋ１は一定の値とする。そして、排気の流量が例えば５０ｇ／ｓ以上となると、排気の流量の増加に従って、第一係数Ｋ１が増加する。すなわち、排気の流量が多いほど、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けやすくなる。このため、排気の流量が多いほど、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第一係数Ｋ１が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。【００６９】
ステップＳ１０３では、ＮＯx触媒７の温度に基づいて第二係数Ｋ２が算出される。この第二係数Ｋ２は、ＮＯx触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯx触媒７の温度が低いことが原因となってＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。なお、ＮＯx触媒７の温度に代えて、排気の温度に基づいて第二係数Ｋ２を算出してもよい。排気の温度は、ＮＯx触媒７よりも下流側の排気の温度、またはＮＯx触媒７を通過する排気の温度としてもよい。また、ＮＯx触媒７の温度は、第三排気温度センサ１４により検出される温度としてもよい。また、ＮＯx触媒７の温度を検出するセンサを備えて、該ＮＯx触媒７の温度を直接検出してもよい。【００７０】
ここで、図８は、ＮＯx触媒７の温度と、第二係数Ｋ２との関係を示した図である。なお、ＮＯx触媒７の温度に代えて排気の温度としても同様の関係になる。ＮＯx触媒７の温度が例えば２２０℃以上となると、ＮＯx触媒７の温度が十分に高いことにより還元剤の反応が促進される。このため、２２０℃以上では還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第二係数Ｋ２は一定の値とする。そして、ＮＯx触媒７の温度が例えば２２０℃未満となると、ＮＯx触媒７の温度が低いほど、第二係数Ｋ２が大きくなる。すなわち、ＮＯx触媒７の温度が低いほど、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けやすくなる。このため、ＮＯx触媒７の温度が低いほど、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第二係数Ｋ２が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。【００７１】
ステップＳ１０４では、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率に基づいて第三係数Ｋ３が算出される。この第三係数Ｋ３は、ＮＯx触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率が高いことが原因となってＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率は、ＮＯx触媒７に吸着されているＮＨ３量を、ＮＯx触媒７が最大限吸着可能なＮＨ３量で除算した値である。ＮＯx触媒７に吸着されているＮＨ３量は、たとえば還元剤の供給量、ＮＯx触媒７の温度、排気の流量などに基づいて求めることができる。また、ＮＯx触媒７が最大限吸着可能なＮＨ３量は、たとえばＮＯx触媒７の温度及びＮＯx触媒７の劣化の度合いに応じて変化する。これらの関係は、予め実験等により求めておくことができる。なお、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率は、周知の技術により求めることもできる。【００７２】
ここで、図９は、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示した図である。なお、ＮＨ３の吸着率に代えてＮＨ３の吸着量としても同様の関係になる。ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８になるまでは、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第三係数Ｋ３は一定の値とする。そして、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８以上となると、吸着率の増加に従って、第三係数Ｋ３が増加する。すなわち、吸着率が高いほど、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けやすくなる。このため、吸着率が高いほど、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量が多くなるので、第三係数Ｋ３が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着量と、第三係数Ｋ３との関係を実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。なお、本実施例においては第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３が、本発明における指数に相当する。【００７３】
ステップＳ１０５では、通り抜け係数ＲＭが算出される。通り抜け係数ＲＭは、第一係数Ｋ１に第二係数Ｋ２及び第三係数Ｋ３を乗算した値である。すなわち、通り抜け係数ＲＭは、ＮＯx触媒７に流入する還元剤量に対して、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量の割合を示した値である。【００７４】
ステップＳ１０６では、還元剤の供給量ＱＵに、ステップＳ１０５で算出される通り抜け係数ＲＭを乗算して、推定発生量ＱＭが算出される。推定発生量ＱＭは、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量の推定値である。還元剤の供給量ＱＵは、ＥＣＵ１０で算出される指令値を用いることができる。還元剤の供給量ＱＵは、たとえば、排気中のＮＯx量に応じた値に設定される。排気中のＮＯx量は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。【００７５】
ステップＳ１０７では、推定発生量ＱＭが閾値以上であるか否か判定される。この閾値は、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量であって、ＰＭセンサ１７の検出値に対して与える影響が許容範囲を超えるときの還元剤量である。すなわち、推定発生量ＱＭが閾値以上となると、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の影響によりフィルタ５の故障判定の精度が低くなる。【００７６】
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。【００７７】
ステップＳ１０８では、ＰＭセンサ１７の検出値の使用が禁止される。本ステップでは、フィルタ５の故障判定を禁止してもよい。すなわち、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量が多いためにＰＭセンサ１７の検出値が正確でない虞があるため、ＰＭセンサ１７の検出値を用いないようにする。なお、ＰＭセンサ１７を使用しないでフィルタ５の故障判定を行ってもよい。【００７８】
ステップＳ１０９では、ＰＭセンサ１７の検出値を使用することが許可される。すなわち、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤がほとんどないため、ＰＭセンサの検出値は正確であるといえる。【００７９】
なお、図６に示したフローでは、第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３の全てを用いて通り抜け係数ＲＭを算出しているが、何れか１つの値を通り抜け係数ＲＭとしてもよい。また、何れか２つの値を乗算して通り抜け係数ＲＭとしてもよい。【００８０】
また、本実施例では通り抜け係数ＲＭを用いてＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止するか否か判定しているが、通り抜け係数ＲＭや第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３を用いずに判定することもできる。すなわち、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合に、ＰＭセンサの検出値の使用を禁止すればよい。この場合、上記ステップＳ１０２からステップＳ１０６は必要ない。そして、ステップＳ１０７において、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤の量が閾値以上か否か判定する。同様に、ステップＳ１０７では、たとえば、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量または排気の流速が閾値以上、ＮＯx触媒７の温度または排気の温度が閾値以下、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率またはＮＨ３の吸着量が閾値以上の少なくとも１つに該当するか否か判定してもよい。これらの閾値は、ＰＭセンサ１７の検出値に対して与える影響が許容範囲を超えるときの値として予め実験等により求めておく。【００８１】
以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤によりＰＭセンサ１７の検出値の精度が低くなる虞がある場合に、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止することができる。これにより、ＰＭセンサ１７の検出値を使用したフィルタ５の故障判定が行われなくなるため、誤判定がなされることを抑制できる。すなわち、フィルタ５の故障判定の精度が低下することを抑制できる。
【実施例２】
【００８２】
前記図６に示したフローでは、推定発生量ＱＭが閾値以上であるときにＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止している。これは、ＮＯx触媒７を通過する還元剤量が許容範囲を超えるときにＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止しているともいえる。これに対し、本実施例では、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤の量によらず、ＮＯx触媒７を還元剤が通り抜ける状態の場合に、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止する。たとえば、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量または排気の流速が閾値以上、ＮＯx触媒７の温度または排気の温度が閾値以下、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率またはＮＨ３の吸着量が閾値以上の少なくとも１つに該当するときにＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止する。これら閾値は、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜ける値として設定される。その他の装置等は実施例１と同じため説明を省略する。【００８３】
図１０は、本実施例に係るＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、図６に示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。【００８４】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、ＮＯx触媒７を通過する排気の流量が閾値以上、ＮＯx触媒７の温度が閾値以下、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率が閾値以上の少なくとも１つに該当するか否か判定される。これらの閾値は、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜ける値として予め実験等により求めておく。排気の流量は、排気の流速としてもよい。ＮＯx触媒７の温度は、排気の温度としてもよい。ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率は、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着量としてもよい。なお、ステップＳ２０１では、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けるか否か判定してもよい。【００８５】
また、ステップＳ２０１では、図６に示したフローと同様にして、第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３を算出し、これらの何れかの値が閾値以上であるか否か判定してもよい。また、第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３のうち、少なくとも２つを乗算した値が閾値以上であるか否か判定してもよい。また、ステップＳ１０５で算出される通り抜け係数ＲＭが閾値以上であるか否か判定してもよい。これら閾値は、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜ける値として予め実験等により求めておく。【００８６】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。【００８７】
以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯx触媒７を通り抜けた還元剤によりＰＭセンサ１７の検出値の精度が低くなる虞がある場合に、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止することができる。これにより、ＰＭセンサ１７の検出値を使用したフィルタ５の故障判定が行われなくなるため、誤判定がなされることを抑制できる。すなわち、フィルタ５の故障判定の精度が低下することを抑制できる。
【実施例３】
【００８８】
本実施例では、ＰＭセンサ１７の検出値の使用を禁止した後に、使用を許可する条件について説明する。その他の装置などは実施例１と同じため説明を省略する。【００８９】
ここで、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着したとしても、ＰＭセンサ１７の温度または排気の温度が高くなると還元剤が気化するため、ＰＭセンサ１７から還元剤が除去される。そして、ＰＭセンサ１７から還元剤が除去されれば、ＰＭの検出精度が高くなるため、フィルタ５の故障判定を許可することができる。【００９０】
図１１は、通り抜けフラグの設定フローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。なお、図６に示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。【００９１】
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０１へ進み、ステップＳ３０１では、通り抜けフラグがＯＮとされる。通り抜けフラグは、推定発生量ＱＭが閾値よりも大きいときにＯＮとされるフラグである。なお、通り抜けフラグの初期値はＯＦＦである。また、ＮＯx触媒７を還元剤が通り抜ける状態のときに、通り抜けフラグをＯＮとしてもよい。【００９２】
ステップＳ３０２では、通り抜け量ＱＳが算出される。通り抜け量ＱＳは、推定発生量ＱＭからステップＳ１０７で用いられる閾値ＱＰを減算した値である。すなわち、ＮＯx触媒７を通過した還元剤であって、許容範囲を超えた分の還元剤量が通り抜け量ＱＳとして算出される。【００９３】
次に、図１２は、フィルタ５の故障判定を行うか否かを判定するためのフローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。【００９４】
ステップＳ４０１では、通り抜けフラグがＯＮであるか否か判定される。ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。【００９５】
ステップＳ４０２では、故障判定禁止フラグがＯＮとされる。ここで、故障判定禁止フラグは、フィルタ５の故障判定を禁止するときにＯＮとされ、フィルタ５の故障判定を許可するときにはＯＦＦとされるフラグである。したがって、故障判定禁止フラグがＯＮとなっている間は、フィルタ５の故障判定が禁止される。また、故障判定禁止フラグがＯＮとなっている間は、ＰＭセンサ１７の検出値の使用が禁止されるとしてもよい。なお、故障判定禁止フラグの初期値はＯＦＦである。【００９６】
そして、ステップＳ４０３では、通り抜けフラグがＯＦＦとされる。【００９７】
次に、図１３は、通り抜けフラグをＯＦＦとするためのフローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。【００９８】
ステップＳ５０１では、故障判定禁止フラグがＯＮであるか否か判定される。ステップＳ５０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ５０３へ進んでカウンタの値が０とされる。このカウンタについては後述する。【００９９】
ステップＳ５０２では、ＰＭセンサ１７の周辺の温度が検出される。なお、本ステップでは、ＰＭセンサ１７の温度を検出してもよい。ＰＭセンサ１７の周辺の温度は、該ＰＭセンサ１７の周辺に温度センサを取り付けて検出してもよいし、第三排気温度センサ１４の検出値に基づいて推定してもよい。【０１００】
ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２で検出される温度が閾値以上か否か判定される。ここでいう閾値は、ＰＭセンサ１７に付着した還元剤が気化する温度の下限値であり、たとえば３５０℃である。本ステップでは、ＰＭセンサ１７に付着している還元剤が気化するか否か判定している。すなわち、ステップＳ５０２で検出される温度が閾値以上であれば、ＰＭセンサ１７に付着している還元剤が気化するため、該ＰＭセンサ１７に付着している還元剤量が減少する。【０１０１】
ステップＳ５０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ５０４が再度処理される。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着している還元剤が気化する温度になるまで、ステップＳ５０４が繰り返し処理される。【０１０２】
ステップＳ５０５では、カウンタに１が加算される。このカウンタは、ＰＭセンサ１７に付着している還元剤が気化する状態になってからの経過時間を数えるために用いられる。【０１０３】
ステップＳ５０６では、通り抜けフラグがＯＮであるか否か判定される。通り抜けフラグがＯＮとなっている場合には、推定発生量ＱＭが閾値よりも大きい。この場合には、カウンタを０としてカウンタによるカウントをやり直す。【０１０４】
ステップＳ５０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ５０９へ進む。【０１０５】
ステップＳ５０７ではカウンタの値が０とされ、次にステップＳ５０８では通り抜けフラグがＯＦＦとされる。【０１０６】
ステップＳ５０９では、カウンタの値が所定値以上であるか否か判定される。ここでいう所定値とは、ＰＭセンサ１７に付着していた還元剤が、問題のない量まで除去されるまでに要する値である。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着している還元剤が気化して、該ＰＭセンサ１７の検出値が還元剤の影響を受けなくなるまでに要するカウンタの値の下限値として所定値が設定される。【０１０７】
ステップＳ５０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ５１０へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ５０４へ戻る。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着していた還元剤が問題のない量まで減少するまでは、ステップＳ５０４からステップＳ５０９が繰り返し処理される。【０１０８】
ステップＳ５１０では、故障判定禁止フラグがＯＦＦとされる。すなわち、ＰＭセンサ１７に付着していた還元剤が除去されて、ＰＭセンサ１７の検出値が正確になったため、フィルタ５の故障判定を正確に行うことが可能となる。故障判定禁止フラグがＯＦＦとなった場合には、他の条件が成立していればフィルタ５の故障判定が行われる。【０１０９】
ステップＳ５１１では、故障判定許可フラグがＯＮとされる。この故障判定許可フラグがＯＮのときには、フィルタ５の故障判定を行ってもよい状態となっていることを意味している。一方、故障判定許可フラグがＯＦＦのときには、フィルタ５の故障判定を実行してはいけない状態となっていることを意味している。【０１１０】
次に、図１４は、フィルタ５の故障判定を行うか否かを判定するためのフローを示した他のフローチャートである。本ルーチンは図１２に示したフローの代わりに実行することができる。【０１１１】
ステップＳ６０１では、通り抜けフラグがＯＮであるか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ４０１と同じ処理がなされる。ステップＳ６０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ６０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。【０１１２】
ステップＳ６０２では、故障判定許可フラグがＯＮであるか否か判定される。すなわち、フィルタ５の故障判定を実行してもよい状態となっているか否か判定される。ステップＳ６０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ６０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ６０６へ進む。【０１１３】
ステップＳ６０３では、故障判定フラグがＯＮとされる。故障判定フラグがＯＮとされると、フィルタ５の故障判定が実行される。そして、ステップＳ６０４では、故障判定許可フラグがＯＦＦとされる。【０１１４】
ステップＳ６０５では、通り抜け量ＱＳの積算値が０とされる。通り抜け量ＱＳの積算値は、図１５に示すフローで使用される。【０１１５】
ステップＳ６０６では、故障判定禁止フラグがＯＮとされる。そして、ステップＳ６０７では、通り抜けフラグがＯＦＦとされる。【０１１６】
次に、図１５は、故障判定フラグをＯＦＦとするためのフローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。【０１１７】
ステップＳ７０１では、故障判定フラグがＯＮであるか否か判定される。ステップＳ７０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ７０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ７０３へ進む。【０１１８】
ステップＳ７０２では、通り抜け量ＱＳが積算される。通り抜け量ＱＳは、ステップＳ３０２で算出される値である。本ステップでは、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量であって、許容範囲を超える還元剤量を積算している。一方、ステップＳ７０３では、通り抜け量ＱＳの積算値が０とされる。【０１１９】
ステップＳ７０４では、故障判定許可フラグがＯＮであるか否か判定される。ステップＳ７０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ７０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ７０７へ進む。【０１２０】
ステップＳ７０５では、通り抜け量ＱＳの積算値が０とされる。そして、ステップＳ７０６では、故障判定許可フラグがＯＦＦとされる。【０１２１】
ステップＳ７０７では、通り抜け量ＱＳの積算値が所定値以上であるか否か判定される。ここでいう所定値とは、ＰＭセンサ１７の検出値に対して与える影響が許容範囲を超えるときの通り抜け量ＱＳの積算値である。すなわち、通り抜け量ＱＳの積算値が所定値以上となると、ＰＭセンサ１７に付着する還元剤の影響によりフィルタ５の故障判定の精度が低下する。したがって、ステップＳ７０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ７０８へ進んで、故障判定フラグがＯＦＦとされる。すなわち、フィルタ５の故障判定を行わないようにする。【０１２２】
一方、ステップＳ７０７で否定判定がなされた場合には、ステップＳ７０２へ戻る。すなわち、通り抜け量ＱＳの積算値が所定値以上となるまでは、ステップＳ７０２からステップＳ７０７が繰り返し処理される。【０１２３】
以上説明したように本実施例によれば、ＰＭセンサ１７に還元剤が付着していてフィルタ５の故障判定の精度が低下する虞のあるときには、ＰＭセンサ１７の検出値を使用することが禁止される。これにより、フィルタ５の故障判定の精度が低下することを抑制できる。一方、ＰＭセンサ１７に付着していた還元剤が気化したときにフィルタ５の故障判定を行うことにより、故障判定の精度を高めることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１     内燃機関
２     吸気通路
３     排気通路
４     酸化触媒
５     フィルタ
６     噴射弁
７     選択還元型ＮＯx触媒
１０   ＥＣＵ
１１   エアフローメータ
１２   第一排気温度センサ
１３   第二排気温度センサ
１４   第三排気温度センサ
１５   第一ＮＯxセンサ
１６   第二ＮＯxセンサ
１７   ＰＭセンサ
１８   アクセル開度センサ
１９   クランクポジションセンサ
【図１】
2013042189.tif 000003
【図２】
2013042189.tif 000004
【図３】
2013042189.tif 000005
【図４】
2013042189.tif 000006
【図５】
2013042189.tif 000007
【図６】
2013042189.tif 000008
【図７】
2013042189.tif 000009
【図８】
2013042189.tif 000010
【図９】
2013042189.tif 000011
【図１０】
2013042189.tif 000012
【図１１】
2013042189.tif 000013
【図１２】
2013042189.tif 000014
【図１３】
2013042189.tif 000015
【図１４】
2013042189.tif 000016
【図１５】
2013042189.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月25日(2012.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタよりも下流側に設けられ供給される還元剤によりＮＯxを還元する選択還
元型ＮＯx触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側から該選択還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する供給装置と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流側で排気中の粒子状物質の量を検出するＰＭセン
サと、
前記供給装置から供給される還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合に、
前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する禁止部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合とは、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾値以上の場合、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少なくとも１つ
である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合とは、前記還元剤が前記選択
還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す値であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる値、排気の流量が多いほど大きくなる値、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる値、の何れか１つの値又
は２つ以上を乗算した値が閾値以上の場合である請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記禁止部は、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合に
、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量が閾値以上の場合とは、前記選択還
元型ＮＯx触媒の温度が閾値以下の場合、排気の温度が閾値以下の場合、排気の流量が閾
値以上の場合、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が閾値以上の場合の少
なくとも１つである請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、
前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど多くなり、
排気の流量が多いほど多くなり、
前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど多くなるものとして、
前記禁止部は、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量を、前記選択還元型
ＮＯx触媒の温度または排気の温度、前記排気の流量、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の少なくとも１つに基づいて算出する請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、前記還元剤が前記選択還元型Ｎ
Ｏx触媒を通り抜ける程度を示す値であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる値、排気の流量が多いほど大きくなる値、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる値、の少なくとも１つを前記供給
装置から供給される還元剤の量に乗算して算出される請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記禁止部は、前記ＰＭセンサの検出値の使用を禁止した後に、前記ＰＭセンサ周辺の排気の温度が前記ＰＭセンサに付着している還元剤の気化する所定温度となり、この所定温度となっている時間が所定時間以上となった場合に、前記ＰＭセンサの検出値の使用の禁止を解除する請求項１から７の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明においては、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける場合と
は、前記還元剤が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す値であって、前記選
択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる値、排気の流量が多い
ほど大きくなる値、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きく
なる値、の何れか１つの値又は２つ以上を乗算した値が閾値以上の場合であってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
前記値には、選択還元型ＮＯx触媒の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける
程度を示すもの、排気の流量の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を
示すもの、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の影響で還元剤が選択還元型Ｎ
Ｏx触媒を通り抜ける程度を示すものがある。還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度とは、たとえば選択還元型ＮＯx触媒に流入する還元剤に対して、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の割合であってもよい。また、前記値は、選択還元型ＮＯx触媒を
通り抜ける還元剤の大小を示す値としてもよい。たとえば、前記値が大きいほど、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤が多くなるとしてもよい。これら値を用いることによ
り、温度、流量、吸着量などの異なる物理量を同じように扱うことができる。これにより、ＰＭセンサの使用を禁止するか否かを容易に判定することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明においては、前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の量は、前記還元剤
が前記選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示す値であって、前記選択還元型ＮＯx触媒の温度または排気の温度が低いほど大きくなる値、排気の流量が多いほど大きくなる値、前記選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量が多いほど大きくなる値、の少なく
とも１つを前記供給装置から供給される還元剤の量に乗算して算出してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
前記値には、選択還元型ＮＯx触媒の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を示すもの、排気の温度の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける
程度を示すもの、排気の流量の影響で還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度を
示すもの、選択還元型ＮＯx触媒における還元剤の吸着量の影響で還元剤が選択還元型Ｎ
Ｏx触媒を通り抜ける程度を示すものがある。還元剤が選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける程度とは、たとえば選択還元型ＮＯx触媒に流入する還元剤に対して、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜ける還元剤の割合である。また、前記値は、選択還元型ＮＯx触媒を通り抜け
る還元剤の大小を示す値としてもよい。これら値を用いることにより、温度、流量、吸着量などの異なる物理量を同じように扱うことができる。これより、選択還元型ＮＯx触媒
を通り抜ける還元剤の量を容易に算出することができるため、ＰＭセンサの使用を禁止するか否かを容易に判定することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
ここで、図９は、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率と、第三係数Ｋ３との関係を示
した図である。なお、ＮＨ３の吸着率に代えてＮＨ３の吸着量としても同様の関係になる。ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８になるまでは、還元剤がＮＯx触媒７を通り抜けることがないものとし、この間の第三係数Ｋ３は一定の値とする。そして、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着率が例えば０．８以上となると、吸着率の増加に従っ
て、第三係数Ｋ３が増加する。すなわち、吸着率が高いほど、還元剤がＮＯx触媒７を通
り抜けやすくなる。このため、吸着率が高いほど、ＮＯx触媒７を通り抜ける還元剤量が
多くなるので、第三係数Ｋ３が大きくなる。この関係は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。また、ＮＯx触媒７におけるＮＨ３の吸着量と、第三係数Ｋ３と
の関係を実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。なお、本実施例においては第一係数Ｋ１，第二係数Ｋ２，第三係数Ｋ３が、本発明における値に相当する。
【国際調査報告】
2013042189.tif 000018
2013042189.tif 000019