(57)【要約】【課題】硫黄被毒時であっても触媒の異常判定の実行機会を増やすことのできる触媒の異常判定装置を提供する。【解決手段】制御装置８０は、内燃機関１０の排気通路１４に設けられたＮＯｘ吸蔵還元型触媒２０に対して還元剤を供給するＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量に基づき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２０の異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。この異常判定処理の実行を許可する条件としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２０の床温が許可温度以上であるという条件を含んでおり、その許可温度をＮＯｘ吸蔵還元型触媒２０に堆積している硫黄化合物の量が多いほど高い温度に設定する。【選択図】図１
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【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て吸蔵したＮＯｘを還元剤の供給により還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒の異常の有無を判定する装置であって、
前記触媒に還元剤を供給するＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量に基づき、前記触媒の異常の有無を判定する異常判定処理を実行するとともに、
前記異常判定処理の実行を許可する条件として前記触媒の床温が許可温度以上であるという条件を含んでおり、前記許可温度は前記触媒に堆積している硫黄化合物の量が多いほど高い温度に設定される
触媒の異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を排気通路に備える内燃機関が知られている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、内燃機関において理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われている間は排気中のＮＯｘを吸蔵する。一方、内燃機関で燃焼する混合気の空燃比が一時的にリッチな空燃比とされるときには、排気に含まれる未燃燃料が還元剤として触媒に供給され、吸蔵したＮＯｘが還元浄化される。
【０００３】
こうしたＮＯｘ吸蔵還元型触媒の浄化性能に関する異常の有無を判定する装置が種々提案されている。例えば特許文献１に記載の装置では、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵されているＮＯｘと還元剤との反応によって生じるＮＨ３の生成量に基づき、同触媒の異常判定を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０４３４８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、上記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒には、ＮＯｘと共に排気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）が硫化塩などの硫黄化合物のかたちで堆積していく。こうした、いわゆる硫黄被毒によってＮＯｘ吸蔵還元型触媒に堆積した硫黄化合物の量が増大していくと、同触媒での還元反応が進みにくくなるために、正常な触媒であっても異常であると誤判定されるおそれがある。そのため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に堆積した硫黄化合物の量がある程度多くなっている硫黄被毒時には、触媒の異常判定を実行することができず、同異常判定の実行機会を十分に確保することが困難になる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、硫黄被毒時であっても触媒の異常判定の実行機会を増やすことのできる触媒の異常判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する触媒の異常判定装置は、内燃機関の排気通路に設けられて吸蔵したＮＯｘを還元剤の供給により還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒の異常の有無を判定する。この異常判定装置は、前記触媒に還元剤を供給するＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量に基づき、前記触媒の異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。また、前記異常判定処理の実行を許可する条件として前記触媒の床温が許可温度以上であるという条件を含んでおり、前記許可温度は前記触媒に堆積している硫黄化合物の量が多いときほど高い温度に設定される。
【０００８】
ＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量が多いときには、触媒での還元反応によって還元されたＮＯｘの量も多いことになる。従って、この場合には、ＮＯｘ還元処理の実行前において触媒に吸蔵されていたＮＯｘの量は多く、触媒は正常であると判定することができる。一方、上述した還元剤の総量が少ないときには、触媒での還元処理によって還元されたＮＯｘの量が少ないことになる。従って、この場合には、ＮＯｘ還元処理の実行前において触媒に吸蔵されていたＮＯｘの量は少なく、触媒は異常であると判定することができる。そこで、同構成では、そうした還元剤の総量に基づいて触媒の異常の有無を判定する異常判定処理を実行するようにしている。
【０００９】
他方、硫黄被毒時であっても、触媒の床温が高くなるほど、触媒におけるＮＯｘの還元反応は進むようになるため、上記の異常判定処理を実行しても誤判定が起きる可能性は少なくなる。そこで、同構成では、上記の異常判定処理の実行を許可する条件として触媒の床温が許可温度以上であるという条件を含むようにしている。
【００１０】
ここで、ＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量を還元剤消費量と称する。また、上記異常判定処理において触媒が正常であると判定することのできる還元剤消費量の最低量を正常判定必要量としたときに、還元剤消費量がこの正常判定必要量に達するために要求される触媒の床温は、同触媒に堆積している硫黄化合物の量が多いほど高くなる傾向がある。そこで、同構成では、触媒に堆積している硫黄化合物の量が多いほど上記許可温度は高い温度に設定されるようにしている。そのため、硫黄被毒時であっても上記のように可変設定される許可温度以上に触媒の床温が高ければ、当該触媒の異常判定処理は実行されるようになる。従って、硫黄被毒時であっても触媒の異常判定の実行機会を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】触媒の異常判定装置の一実施形態が適用される内燃機関の周辺構成を示す模式図。
【図２】同実施形態における異常判定処理を実施するための一連の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態において触媒の床温と還元剤消費量と硫黄堆積量との関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態における硫黄堆積量と許可温度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、触媒の異常判定装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態の異常判定装置は、気筒内に噴射した燃料を圧縮による自己着火により燃焼させる圧縮着火式の内燃機関、いわゆるディーゼルエンジンに適用されるものとなっている。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の異常判定装置が適用される内燃機関１０には、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１１が複数設けられている。また、内燃機関１０の吸気通路には、気筒内に吸入される空気の量を調整する吸気絞り弁が設けられている。
【００１４】
内燃機関１０の排気通路１４には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（以下、ＮＳＲ触媒という）２０が設けられている。このＮＳＲ触媒２０は、酸化雰囲気下において周囲の窒素酸化物を吸蔵する一方でその吸蔵した窒素酸化物を還元雰囲気下において放出して還元浄化する。
【００１５】
排気通路１４におけるＮＳＲ触媒２０よりも上流側の部分には、内燃機関１０の燃料を排気に添加する添加弁３５が設置されている。
排気通路１４におけるＮＳＲ触媒２０の排気流入口の近傍の部分には、ＮＳＲ触媒２０に流入する排気の空燃比（以下、触媒前排気空燃比ＡＦ１という）を検出する触媒前空燃比センサ７３が設置されている。また、排気通路１４におけるＮＳＲ触媒２０の排気流出口の近傍の部分には、ＮＳＲ触媒２０から流出した排気の空燃比（以下、触媒前排気空燃比ＡＦ２という）を検出する触媒後空燃比センサ７４や、ＮＳＲ触媒２０から流出した排気の温度（以下、排気温度ＴＨＥという）を検出する温度センサ７５が設置されている。
【００１６】
内燃機関１０には、上記センサ以外にも各種のセンサが設けられている。例えば、吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ７０や、機関回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ７１などが設けられている。
【００１７】
内燃機関１０は制御装置８０を備えている。この制御装置８０は、各種演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが記憶された読出専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果などを一時的に記憶するメモリ、入力ポート及び出力ポートなどを備えている。制御装置８０の入力ポートには、上述した各種センサの出力信号が入力される。また、制御装置８０の出力ポートには、筒内噴射弁１１や添加弁３５などといった各種デバイス用の駆動回路が接続されている。
【００１８】
制御装置８０は、筒内噴射弁１１の燃料噴射量や燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御や、ＮＳＲ触媒２０による排気浄化を好適に行うための排気浄化制御といった各種制御を実行する。
【００１９】
こうした内燃機関１０において、混合気の空燃比が理論空燃比ＳＴよりも大きい状態で燃焼が行われている間は、触媒前排気空燃比ＡＦ１の値が理論空燃比ＳＴの値よりも大きい値となり、このときのＮＳＲ触媒２０では、排気中のＮＯｘが吸蔵されることにより、外気へのＮＯｘの放出が抑えられる。ただし、ＮＳＲ触媒２０に吸蔵可能なＮＯｘの量には限界がある。そのため、本実施形態の制御装置８０は、ＮＳＲ触媒２０のＮＯｘの吸蔵量が限界に達する前に、ＮＳＲ触媒２０に還元剤を供給して還元雰囲気下にすることにより、吸蔵したＮＯｘを放出して還元浄化するＮＯｘ還元処理を行う。
【００２０】
制御装置８０は、機関運転中においてＮＳＲ触媒２０のＮＯｘ吸蔵量Ｎを算出しており、そのＮＯｘ吸蔵量Ｎが予め定められた開始閾値以上になると上記ＮＯｘ還元処理を開始する。このＮＯｘ還元処理は、筒内噴射弁１１から噴射される燃料の量を一時的に増量することにより混合気の空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイク等を実施することによって行われる。なお、そうしたリッチスパイクによる燃焼の不安定が懸念される機関運転領域では、ＮＯｘ還元処理として、添加弁３５から排気に燃料を添加する処理も併用される。ＮＯｘ還元処理の実行中は、触媒前排気空燃比ＡＦ１の値が、理論空燃比ＳＴよりもリッチ側に設定された目標空燃比となるように、筒内噴射弁１１の燃料噴射量や、添加弁３５の燃料添加量は制御される。
【００２１】
また、制御装置８０は、ＮＯｘ還元処理の実行によって減少したＮＯｘ吸蔵量Ｎが予め定められた終了閾値以下になるとＮＯｘ還元処理を終了する。また、ＮＯｘ吸蔵量Ｎが上記終了閾値以下になる前であっても、ＮＯｘ還元処理の実行時間が既定値に達した場合には、制御装置８０はＮＯｘ還元処理を終了する。ちなみに上記ＮＯｘ吸蔵量Ｎは、周知のように、ＮＳＲ触媒２０に流入する排気に含まれるＮＯｘの量、ＮＯｘ還元処理時の還元剤消費量、排気温度ＴＨＥ等に基づいて推定される。
【００２２】
制御装置８０は、ＮＳＲ触媒２０の異常の有無、つまりＮＳＲ触媒２０のＮＯｘ吸蔵能力が十分に発揮されている状態を異常無し（つまり正常）とする一方、同ＮＯｘ吸蔵能力が許容できない程度に低下している状態を異常有りとする異常判定処理を実行する。
【００２３】
より詳細には、ＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量が多いときには、ＮＳＲ触媒２０での還元反応によって還元されたＮＯｘの量も多いことになる。従って、この場合には、ＮＯｘ還元処理の実行前においてＮＳＲ触媒２０に吸蔵されていたＮＯｘの量は多く、ＮＳＲ触媒２０は正常であると判定することができる。一方、上述した還元剤の総量が少ないときには、ＮＳＲ触媒２０での還元処理によって還元されたＮＯｘの量が少ないことになる。従って、この場合には、ＮＯｘ還元処理の実行前においてＮＳＲ触媒２０に吸蔵されていたＮＯｘの量は少なく、ＮＳＲ触媒２０は異常であると判定することができる。
【００２４】
そこで、本実施形態の異常判定処理では、ＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量が還元剤消費量ＰＥとして算出される。また、ＮＳＲ触媒２０が正常であると判定することのできる還元剤消費量ＰＥの最低量が正常判定必要量ＰＮとして予め設定されている。そして、還元剤消費量ＰＥが正常判定必要量ＰＮ以上の場合にはＮＳＲ触媒２０は正常であると判定する一方、還元剤消費量ＰＥが正常判定必要量ＰＮ未満の場合にはＮＳＲ触媒２０は異常であると判定するようにしている。こうした異常判定処理を実施する制御装置８０は、ＮＳＲ触媒２０の異常判定装置を構成している。
【００２５】
ところで、上述したように、硫黄被毒によってＮＳＲ触媒２０に堆積した硫黄化合物の量が増大していくと、同触媒２０での還元反応が進みにくくなるために、正常な触媒であっても異常であると誤判定されるおそれがある。
【００２６】
そこで、仮に、ＮＳＲ触媒２０の硫黄堆積量がある程度以上に多くなっている硫黄被毒時には、ＮＳＲ触媒２０の異常判定を実行しないようにすれば、ＮＳＲ触媒２０の異常判定において正常な触媒を異常であると判定する誤判定の発生は抑えることができる。しかし、この場合には、硫黄堆積量がある程度以上に多くなっている硫黄被毒時にＮＳＲ触媒２０の異常判定を実行することができないため、そうした異常判定の実行機会を十分に確保することが困難になる。そこで、ＮＳＲ触媒２０に堆積した硫黄化合物を脱離させる処理、いわゆる被毒回復処理についてその実行周期を短くすることにより、ＮＳＲ触媒２０の硫黄堆積量が少ない状態を維持するようにすれば、ＮＳＲ触媒２０の異常判定の実行機会を増やすことはできる。しかし、この場合には、被毒回復処理の実行頻度が多くなるため、新たに次のような不都合の発生が懸念される。
【００２７】
すなわち、被毒回復処理の実行中はＮＳＲ触媒２０のＮＯｘ吸蔵能力が低下するため、排気浄化性能が低下してしまう。また、被毒回復処理では内燃機関の燃料が使われるため、被毒回復処理の実行による燃料消費量が増大してしまう。また、被毒回復処理の実行中はＮＳＲ触媒２０の温度が高められるため、ＮＳＲ触媒２０の熱劣化が促進されてしまう。また、高濃度の硫黄成分を含む燃料が使用されると、被毒回復処理の実行頻度はさらに増えるため、上述した排気浄化性能、燃料消費量、ＮＳＲ触媒２０の熱劣化に対する悪影響はさらに大きくなる。
【００２８】
そこで本実施形態では、硫黄被毒している状態であっても、後述の許可条件が成立する場合には、ＮＳＲ触媒２０の異常判定処理を実施することにより、ＮＳＲ触媒２０の異常判定の実施機会を増やすようにしている。
【００２９】
図２に、本実施形態の上記異常判定処理を実施するための一連の処理手順を示す。なお、この処理手順は、上記ＮＯｘ還元処理が開始されるたびに、制御装置８０によって実施される。
【００３０】
同図２に示すように、この処理手順が開始されると、制御装置８０は、異常判定を実行するための許可条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１００）。そうした許可条件として本実施形態では、例えば以下のような各条件等が設定されており、制御装置８０は、それら全ての条件が成立する場合に、異常判定を実行するための許可条件が成立していると判定する。
【００３１】
（Ａ）ＮＯｘ吸蔵量Ｎが所定量Ｈ１以上である。この条件（Ａ）は、ＮＳＲ触媒２０に吸蔵されているＮＯｘの量が所定量Ｈ１よりも少ないと、ＮＳＲ触媒２０でのＮＯｘの還元反応が生じにくく、異常判定の精度が低下するおそれがある。そのため、こうした状況での異常判定の実施を避けるために条件（Ａ）が設定されており、所定量Ｈ１にはそうした状況での異常判定の実施を避ける上で最適な値が予め設定されている。
【００３２】
（Ｂ）排気流量ＧＥが所定範囲Ｒ１内である。この条件（Ｂ）は、次の理由により設定されている。まず、排気流量ＧＥが所定範囲Ｒ１よりも多いと、ＮＳＲ触媒２０におけるＮＯｘと還元剤との反応時間を十分に確保することができないため、ＮＳＲ触媒２０でのＮＯｘの還元反応が生じにくく、異常判定の精度が低下するおそれがある。また、排気流量ＧＥが所定範囲Ｒ１よりも少ないと、単位時間当たりにＮＳＲ触媒２０に供給される還元剤の量が不足するため、ＮＳＲ触媒２０でのＮＯｘの還元反応が生じにくく、異常判定の精度が低下するおそれがある。そこで、これらの状況における異常判定の実施を避けるために条件（Ｂ）が設定されており、所定範囲Ｒ１にはそうした状況での異常判定の実施を避ける上で最適な値が予め設定されている。なお、排気流量ＧＥは吸入空気量ＧＡや筒内噴射弁１１の燃料噴射量などから算出される。
【００３３】
（Ｃ）現在の触媒前排気空燃比ＡＦ１が所定値Ｈ２以下である。この条件（Ｃ）は、触媒前排気空燃比ＡＦ１が所定値Ｈ２よりも大きく、ＮＳＲ触媒２０に流入する排気の空燃比が所定値Ｈ２よりもリーン側の値になっているときには、ＮＳＲ触媒２０でのＮＯｘの還元反応が生じにくく、異常判定の精度が低下するおそれがある。そこで、こうした状況における異常判定の実施を避けるために条件（Ｃ）が設定されており、所定値Ｈ２にはそうした状況での異常判定の実施を避ける上で最適な値が予め設定されている。
【００３４】
（Ｄ）触媒前空燃比センサ７３及び触媒後空燃比センサ７４が活性化している。この条件（Ｄ）は、次の理由により設定されている。すなわち本実施形態の異常判定では、触媒前排気空燃比ＡＦ１の値や触媒後排気空燃比ＡＦ２の値を使って後述の還元剤投入量や、還元剤消費量等を算出するようにしている。そのため、触媒前排気空燃比ＡＦ１や触媒後排気空燃比ＡＦ２を正確に検出するためには、触媒前空燃比センサ７３及び触媒後空燃比センサ７４が活性化していなければいけないためである。
【００３５】
（Ｅ）還元剤投入量Ｐが所定量Ｈ３以上である。この還元剤投入量Ｐとは、ＮＳＲ触媒２０に流入する還元剤（燃料）の量であり、触媒前排気空燃比ＡＦ１と理論空燃比ＳＴとの差分並びに排気流量ＧＥ（単位：ｇ／ｓ）から求められる。より詳細には、次式（１）から求められる量である。
【００３６】
Ｐ＝ＧＥ×｛（１／ＡＦ１）−（１／ＳＴ）｝  …（１）
そして、この条件（Ｄ）は、還元剤投入量Ｐが所定量Ｈ３よりも少ないと、ＮＳＲ触媒２０に供給される還元剤の実際の量が少なく、ＮＳＲ触媒２０でのＮＯｘの還元反応が生じにくくなるため、異常判定の精度が低下するおそれがある。そこで、こうした状況における異常判定の実施を避けるために条件（Ｄ）が設定されており、所定量Ｈ３にはそうした状況での異常判定の実施を避ける上で最適な値が予め設定されている。
【００３７】
（Ｆ）ＮＳＲ触媒２０の温度である床温ＴＨＮが許可温度ＡＴ以上である。この条件（Ｆ）は、次の理由により設定されている。
すなわち、ＮＳＲ触媒２０が硫黄被毒している場合でも、ＮＳＲ触媒２０の床温がある程度高ければ、ＮＳＲ触媒２０におけるＮＯｘの還元反応は進むようになるため、ＮＳＲ触媒２０の異常判定処理を実行しても誤判定が起きる可能性は少なくなる。そのため、本実施形態では、上記異常判定処理の実行を許可する条件として床温ＴＨＮが許可温度ＡＴ以上であるという条件を設定している。
【００３８】
図３に示すように、正常なＮＳＲ触媒２０において、上記還元剤消費量ＰＥが上記正常判定必要量ＰＮに達するために要求される床温は、ＮＳＲ触媒２０に堆積している硫黄化合物の量が多いほど高くなる傾向がある。そこで、上記許可温度ＡＴとしては、正常なＮＳＲ触媒２０において還元剤消費量ＰＥが正常判定必要量ＰＮに達するために必要となる床温が設定されており、この許可温度ＡＴは、ＮＳＲ触媒２０に堆積している硫黄化合物の量（以下、硫黄堆積量という）に応じて可変設定される。
【００３９】
図４に許可温度ＡＴの設定態様を示す。同図４に示すように、硫黄堆積量Ｓが多いほど許可温度ＡＴは高い温度となるように可変設定される。
なお、上記床温ＴＨＮは、排気温度ＴＨＥや排気流量ＧＥ等に基づいて算出される。また、硫黄堆積量Ｓは、筒内噴射弁１１の燃料噴射量、添加弁３５の燃料噴射量、燃料中の硫黄濃度（本実施形態では、市場に流通している燃料のうちで最も高い硫黄濃度を想定している）、及び床温ＴＨＮ等に基づいて算出される。
【００４０】
上記の条件（Ａ）〜条件（Ｆ）のうちの少なくとも１つが成立しておらず、異常判定を実行するための許可条件が成立していないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置８０は、今回のＮＯｘ還元処理時における異常判定を実施することなく、本処理を終了する。
【００４１】
一方、異常判定を実行するための許可条件が成立しているときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御装置８０は、今回のＮＯｘ還元処理が終了したか否かを判定する（Ｓ１１０）。そして、今回のＮＯｘ還元処理が終了していないときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御装置８０は、今回のＮＯｘ還元処理が終了するまでステップＳ１１０での判定処理を繰り返す。
【００４２】
一方、今回のＮＯｘ還元処理が終了しているときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御装置８０は、上記還元剤消費量ＰＥが上記正常判定必要量ＰＮ以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。制御装置８０は、上記還元剤消費量ＰＥを次のようにして算出する。
【００４３】
まず、ＮＯｘ還元処理の実行中、ＮＳＲ触媒２０に流入する排気の空燃比は、酸素に対して還元剤が過多なリッチ空燃比となっているため、触媒前排気空燃比ＡＦ１の値は、理論空燃比ＳＴよりもリッチ側の小さい値になる。一方、触媒後排気空燃比ＡＦ２は、ＮＳＲ触媒２０における還元反応によって還元剤が消費されているため、理論空燃比ＳＴの近傍の値にとどまる。
【００４４】
そして、ＮＯｘ還元処理の実行によってＮＳＲ触媒２０に吸蔵されていたＮＯｘが減少していくことにより、ＮＯｘ還元のために消費される還元剤の量が、ＮＳＲ触媒２０に流入する排気中の還元剤の量よりも少なくなると、ＮＯｘ還元に利用されなかった余剰分の還元剤が排気と共にＮＳＲ触媒２０から排出される。よって、ＮＳＲ触媒２０に吸蔵されていたＮＯｘの還元が十分に進むと、触媒後排気空燃比ＡＦ２の値は、理論空燃比ＳＴの近傍の値から、理論空燃比ＳＴよりもリッチ側の小さい値に変化していく。そして、ＮＯｘ還元処理が終了する時点では、ＮＯｘ還元処理の実行中において乖離した値となっていた触媒前排気空燃比ＡＦ１及び触媒後排気空燃比ＡＦ２がほぼ等しい値になる。
【００４５】
このようにＮＯｘ還元処理の実行中における触媒前排気空燃比ＡＦ１と触媒後排気空燃比ＡＦ２との差分は、ＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の量を示す値になる。そこで、本実施形態では、ＮＯｘ還元処理の実行中においてＮＯｘの還元に利用された還元剤の総量を示す上記還元剤消費量ＰＥを、触媒前排気空燃比ＡＦ１と触媒後排気空燃比ＡＦ２との差分、排気流量ＧＥ（単位：ｇ／ｓ）、並びに今回のＮＯｘ還元処理の実行時間ＴＴから求めている。より詳細には、次式（２）に基づき、制御装置８０は還元剤消費量ＰＥを算出する。
【００４６】
ＰＥ＝ＧＥ×｛（１／ＡＦ１）−（１／ＡＦ２）｝×ＴＴ  …（２）
そして、算出された還元剤消費量ＰＥが正常判定必要量ＰＮ以上であるときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、制御装置８０は、ＮＳＲ触媒２０が正常であると判定して（Ｓ１３０）、本処理を終了する。一方、算出された還元剤消費量ＰＥが正常判定必要量ＰＮ未満であるときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、制御装置８０は、ＮＳＲ触媒２０が異常であると判定して（Ｓ１４０）、本処理を終了する。
【００４７】
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
（１）硫黄被毒時であっても、ＮＳＲ触媒２０の床温が高くなるほど、ＮＳＲ触媒２０におけるＮＯｘの還元反応は進むようになるため、上記異常判定処理を実行しても誤判定が起きる可能性は少なくなる。そこで、本実施形態では、上記異常判定処理の実行を許可する条件としてＮＳＲ触媒２０の床温ＴＨＮが許可温度ＡＴ以上であるという上記条件（Ｆ）を含むようにしている。
【００４８】
ここで、上記還元剤消費量ＰＥが上記正常判定必要量ＰＮに達するために要求されるＮＳＲ触媒２０の床温は、同触媒２０の硫黄堆積量Ｓが多いほど高くなる傾向がある。そこで、本実施形態では、ＮＳＲ触媒２０の硫黄堆積量Ｓが多いほど許可温度ＡＴは高い温度に設定されるようにしている。そのため、硫黄被毒時であっても上記のように可変設定される許可温度ＡＴ以上にＮＳＲ触媒２０の床温ＴＨＮが高ければ、当該触媒２０の異常判定処理は実行されるようになる。従って、硫黄被毒時であってもＮＳＲ触媒２０の異常判定の実行機会を増やすことができる。
【００４９】
（２）高濃度の硫黄成分を含む燃料が使用されることにより硫黄堆積量Ｓが多くなっても、そうした硫黄堆積量Ｓに基づき設定された上記許可温度ＡＴ以上の床温ＴＨＮになっていれば、ＮＳＲ触媒２０の異常判定処理が実行される。そのため、高濃度の硫黄成分を含む燃料が使用される場合でも、ＮＳＲ触媒２０の異常判定の実行機会を増やすことができる。
【００５０】
（３）被毒回復処理の実行周期を短くしなくても、ＮＳＲ触媒２０の異常判定の実行機会を増やすことができるため、被毒回復処理の実行周期を短くした場合に生じるおそれのある排気浄化性能の低下、燃料消費量の増大、ＮＳＲ触媒２０の熱劣化の促進といった上記不都合の発生も抑えられる。
【００５１】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記許可条件は一例であり、少なくとも上記条件（Ｆ）を含むようにすれば、上記実施形態に準じた作用効果を得ることができる。
【００５２】
・上記還元剤消費量ＰＥの算出態様は一例であり、他の態様で還元剤消費量ＰＥを算出してもよい。
・上記実施形態では、ＮＯｘ還元処理の実行に際してリッチスパイクを実施するようにした。この他、ＮＳＲ触媒２０に還元剤を供給するために筒内噴射弁１１によるポスト噴射を実施してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０…内燃機関、１１…筒内噴射弁、１４…排気通路、２０…ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ触媒）、３５…添加弁、７０…エアフロメータ、７１…クランク角センサ、７３…触媒前空燃比センサ、７４…触媒後空燃比センサ、７５…温度センサ、８０…制御装置。
【図１】
2018155226.tif 000003
【図２】
2018155226.tif 000004
【図３】
2018155226.tif 000005
【図４】
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