(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会を好適に確保することを目的とする。【解決手段】排気浄化装置の異常診断システムは、ＳＣＲ触媒が所定の異常状態であると仮定したときのアンモニア吸着量である第１推定吸着量を推定する第１推定手段と、該ＳＣＲ触媒所定の正常状態であると仮定したときの第２推定吸着量を推定する第２推定手段と、第１スリップ発現温度を第１推定吸着量に基づいて算出する第１温度算出手段と、第２スリップ発現温度を第２推定吸着量に基づいて算出する第２温度算出手段と、を備え、該ＳＣＲ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度に基づいて該ＳＣＲ触媒の異常診断を行う際に、該ＳＣＲ触媒の温度を、第１スリップ発現温度以上且つ第２スリップ発現温度未満の温度に制御する診断用温度制御を実行する。【選択図】図４
2019116867.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、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より上流側の排気通路に設けられ、前記選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を有する排気浄化装置に適用される、排気浄化装置の異常診断システムであって、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気のアンモニア濃度を検出するアンモニア検出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が所定の異常状態であると仮定したときの前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である第１推定吸着量を推定する第１推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が所定の正常状態であると仮定したときの前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である第２推定吸着量を推定する第２推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記所定の異常状態である場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアがスリップし始める前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度である第１スリップ発現温度を、前記第１推定手段によって推定される前記第１推定吸着量に基づいて算出する第１温度算出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記所定の正常状態である場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアがスリップし始める前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度である第２スリップ発現温度を、前記第２推定手段によって推定される前記第２推定吸着量に基づいて算出する第２温度算出手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の異常診断を実行する際に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を、前記第１温度算出手段によって算出される前記第１スリップ発現温度以上且つ前記第２スリップ発現温度未満の温度に制御する診断用温度制御を実行する温度制御手段と、
前記温度制御手段によって前記診断用温度制御を実行したときに前記アンモニア検出手段によって検出されるアンモニア濃度に基づいて前記選択還元型ＮＯｘ触媒の異常診断を行う異常診断手段と、を備える排気浄化装置の異常診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置の異常診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを、アンモニアを還元剤として還元する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」と称する場合もある。）を、排気浄化触媒として該内燃機関の排気通路に設ける技術が知られている。排気通路にＳＣＲ触媒を設けた場合、該排気通路におけるＳＣＲ触媒より上流側にアンモニア供給装置が設けられる。アンモニア供給装置は、排気通路を流れる排気中にアンモニアまたはアンモニアの前駆体を添加することで、ＳＣＲ触媒にアンモニアを供給する。
【０００３】
また、特許文献１には、ＳＣＲ触媒よりも下流側の排気通路に設けられたアンモニアセンサの検出値に基づいて、該ＳＣＲ触媒の異常診断を行う技術が記載されている。より詳しくは、この特許文献１に記載の技術では、アンモニアセンサの検出値に基づいて、ＳＣＲ触媒をスリップしたアンモニアの割合であるアンモニアのスリップ率を算出する。そして、算出されたアンモニアのスリップ率が閾値以上の場合にＳＣＲ触媒が劣化していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２７９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、ＳＣＲ触媒に異常が生じている場合にはＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップし易くなるという傾向を用いて、ＳＣＲ触媒の異常診断が行われる。ただし、排気浄化装置の構成や内燃機関の運転状態等によっては、異常診断の実行条件が成立したときにＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量が少ないために、該ＳＣＲ触媒に異常が生じていても該ＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップしないという事態が起こり得る。つまり、ＳＣＲ触媒からスリップしたアンモニアを検出することで該ＳＣＲ触媒の異常診断を行うためには、該異常診断を行う際に該ＳＣＲ触媒に適切な量のアンモニアが吸着している必要がある。しかしながら、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行が要求されるタイミングにおいて、該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量が必ずしも該異常診断に適切な量とはならない場合がある。このような場合、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会の確保が困難となる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会を好適に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムは、内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒より上流側の排気通路に設けられ、前記選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、を有する排気浄化装置に適用される、排気浄化装置の異常診断システムであって、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気のアンモニア濃度を検出するアンモニア検出手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が所定の異常状態であると仮定したときの前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である第１
推定吸着量を推定する第１推定手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が所定の正常状態であると仮定したときの前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である第２推定吸着量を推定する第２推定手段と、  前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記所定の異常状態である場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアがスリップし始める前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度である第１スリップ発現温度を、前記第１推定手段によって推定される前記第１推定吸着量に基づいて算出する第１温度算出手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記所定の正常状態である場合に前記選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアがスリップし始める前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度である第２スリップ発現温度を、前記第２推定手段によって推定される前記第２推定吸着量に基づいて算出する第２温度算出手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の異常診断を実行する際に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を、前記第１温度算出手段によって算出される前記第１スリップ発現温度以上且つ前記第２スリップ発現温度未満の温度に制御する診断用温度制御を実行する温度制御手段と、前記温度制御手段によって前記診断用温度制御を実行したときに前記アンモニア検出手段によって検出されるアンモニア濃度に基づいて前記選択還元型ＮＯｘ触媒の異常診断を行う異常診断手段と、を備える。
【０００８】
本発明に係る異常診断システムでは、第１推定手段によって第１推定吸着量が推定され、第２推定手段によって第２推定吸着量が推定される。ここで、第１推定吸着量は、ＳＣＲ触媒が所定の異常状態（すなわち、異常診断においてＳＣＲ触媒に異常が生じていると診断されるべき状態）であると仮定したときの該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量である。また、第２推定吸着量は、ＳＣＲ触媒が正常な状態（すなわち、異常診断においてＳＣＲ触媒は正常であると診断されるべき状態）であると仮定したときの該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量である。
【０００９】
ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの上限吸着量（飽和吸着量）は、該ＳＣＲ触媒の温度が上昇すると減少する。そのため、アンモニアが吸着している状態でＳＣＲ触媒の温度が上昇すると、該ＳＣＲ触媒からアンモニアが流出するアンモニアのスリップが発生する。そして、ＳＣＲ触媒に異常が生じると、ＳＣＲ触媒が正常であるときに比べて、該ＳＣＲ触媒の温度がより低いときにアンモニアのスリップが生じる。
【００１０】
そこで、本発明では、第１温度算出手段が、ＳＣＲ触媒が所定の異常状態である場合に該ＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップし始める該ＳＣＲ触媒の温度である第１スリップ発現温度を、第１推定手段によって推定される第１推定吸着量に基づいて算出する。つまり、第１温度算出手段によって算出される第１スリップ発現温度は、ＳＣＲ触媒が所定の異常状態であって該ＳＣＲ触媒におけるアンモニア吸着量が現時点の第１推定吸着量である場合に、アンモニアのスリップが生じ始める該ＳＣＲ触媒の温度である。また、第２温度算出手段が、ＳＣＲ触媒が所定の正常状態である場合に該ＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップし始める該ＳＣＲ触媒の温度である第２スリップ発現温度を、第２推定手段によって推定される第２推定吸着量に基づいて算出する。つまり、第２温度算出手段によって算出される第２スリップ発現温度は、ＳＣＲ触媒が所定の正常状態であって該ＳＣＲ触媒におけるアンモニア吸着量が現時点の第２推定吸着量である場合に、アンモニアのスリップが生じ始める該ＳＣＲ触媒の温度である。そして、第1スリップ発現温度および第２ス
リップ発現温度がこのように算出された場合、第１スリップ発現温度は第２スリップ発現温度よりも低くなる。
【００１１】
そして、本発明では、ＳＣＲ触媒の異常診断を実行する際に、該ＳＣＲ触媒の温度を、第１温度算出手段によって算出される第１スリップ発現温度以上且つ第２温度算出手段によって算出される第２スリップ発現温度未満の温度に制御する診断用温度制御が温度制御手段によって実行される。
【００１２】
上記のような診断用温度制御が実行されると、ＳＣＲ触媒の実際の状態が、正常である場合には該ＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップせず、異常である場合には該ＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップすることになる。そして、ＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップすれば、スリップしたアンモニアがアンモニア検出手段によって検出される。そのため、診断用温度制御を実行することで、異常診断手段が、アンモニア検出手段によって検出されるアンモニア濃度に基づいてＳＣＲ触媒の異常診断を行うことが可能となる。
【００１３】
したがって、本発明によれば、温度制御手段によって診断用温度制御を実行することで、ＳＣＲ触媒における実際のアンモニアの吸着量に関わらず、該ＳＣＲ触媒の異常診断を行うことが可能となる。そのため、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会を好適に確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会を好適に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ＥＣＵにおける吸着量算出部の機能を示すブロック図である。
【図３】第１スリップ発現温度および第２スリップ発現温度とＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量との相関を示す図である。
【図４】実施例に係るＳＣＲ触媒の異常診断のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
＜実施例＞
（概略構成）
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式のリーンバーン内燃機関にも適用することができる。
【００１８】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。
【００１９】
内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。
【００２０】
内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には排気の流れに従って順に、第１ＮＯｘセンサ５３、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒５０（以下、「ＮＳＲ触媒５０」と称する場合もある。）、第２ＮＯｘセンサ５４、尿素水添加弁５２、温度センサ５６、選択還元型ＮＯｘ触媒５１（以下、「ＳＣＲ触媒５１」と称する場合もある。）、およびアンモニアセンサ５５が設けられている。ＮＳＲ触媒５０は、排気の空燃比が理論空燃比よりも高いリーン空燃比であるときに排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵または吸着し、排気の空燃比
が理論空燃比よりも低いリッチ空燃比であるときにＮＯｘを放出しつつ、放出されたＮＯｘと排気中の還元成分（例えば、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等）との反応を促進させる。ＳＣＲ触媒５１は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。ここで、ＳＣＲ触媒５１よりも上流側に設けられている尿素水添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に尿素水を添加する。尿素水添加弁５２から尿素水が添加されると、該尿素水に含まれる尿素が加水分解することでアンモニアが生成される。これにより、ＳＣＲ触媒５１に還元剤となるアンモニアが供給される。ＳＣＲ触媒５１に供給されたアンモニアは、該ＳＣＲ触媒５１に吸着される。そして、ＳＣＲ触媒５１において、該吸着されたアンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘが還元される。なお、本実施例においては、尿素水添加弁５２が、本発明に係る「アンモニア供給装置」に相当する。また、尿素水添加弁５２に代えて、アンモニアガスを排気中に添加するアンモニア添加弁を設けてもよい。この場合、アンモニア添加弁が、本発明に係る「アンモニア供給装置」に相当する。
【００２１】
また、温度センサ５６は排気の温度に応じた電気信号を出力する。また、第１ＮＯｘセンサ５３、第２ＮＯｘセンサ５４は排気のＮＯｘ濃度を検出するセンサである。つまり、各ＮＯｘセンサ５３，５４は排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。また、アンモニアセンサ５５は排気のアンモニア濃度を検出するセンサである。つまり、アンモニアセンサ５５は排気のアンモニア濃度に応じた電気信号を出力する。なお、本実施例では、アンモニアセンサ５５が本発明に係る「アンモニア検出手段」に相当する。
【００２２】
そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、第１ＮＯｘセンサ５３、第２ＮＯｘセンサ５４、アンモニアセンサ５５、温度センサ５６に加え、アクセルポジションセンサ７、およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、アクセルポジションセンサ７の出力信号に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出し、クランクポジションセンサ８の出力信号に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。
【００２３】
また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいてＳＣＲ触媒５１に流入する排気の流量（以下、「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ５６の出力値に基づいてＳＣＲ触媒５１の温度（以下、「ＳＣＲ温度」と称する場合もある。）を推定する。ここで、図１において、温度センサ５６はＮＳＲ触媒５０とＳＣＲ触媒５１との間の排気通路５に設けられているが、温度センサ５６はＳＣＲ触媒５１よりも下流側に設けられてもよい。そして、温度センサ５６がＳＣＲ触媒５１よりも下流側に設けられる場合においても、ＥＣＵ１０は、温度センサ５６の出力値に基づいてＳＣＲ触媒温度を推定することができる。また、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁３、スロットル弁４１、および尿素水添加弁５２等の各種装置が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって、これら各種装置が制御される。
【００２４】
（ＳＣＲ触媒の異常診断）
次に、ＳＣＲ触媒５１の異常診断について説明する。一般に、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じると、該ＳＣＲ触媒５１が正常なときに比べて、該ＳＣＲ触媒５１によるＮＯｘ浄化率（ＳＣＲ触媒５１へ流入するＮＯｘ量に対する該ＳＣＲ触媒５１において還元されるＮＯｘ量の割合）が低下する。そのため、ＳＣＲ触媒５１によるＮＯｘ浄化率に基づいて該ＳＣＲ触媒５１の異常診断を行うことが考えられる。しかしながら、本実施例においては
、図１に示すように、ＳＣＲ触媒５１より上流側の排気通路５にＮＳＲ触媒５０が設けられている。そのため、内燃機関１から排出されたＮＯｘの大半は、ＮＳＲ触媒５０に吸蔵される。したがって、通常の場合、ＳＣＲ触媒５１へ流入するＮＯｘの流量（流入ＮＯｘ量）は比較的少ない量となる。そして、流入ＮＯｘ量が比較的少ないと、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合と、該ＳＣＲ触媒５１が正常である場合とで、ＮＯｘ浄化率に差が現れ難い。そのため、ＮＯｘ浄化率に基づいてＳＣＲ触媒５１の異常診断を行うと、正確な診断ができない虞がある。
【００２５】
そこで、本実施例では、ＳＣＲ触媒５１にアンモニアを供給したときにおける、該ＳＣＲ触媒５１より下流側の排気のアンモニア濃度に基づいて、該ＳＣＲ触媒５１の異常診断が行われる。ここで、ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの上限吸着量（飽和吸着量）は、ＳＣＲ温度が上昇すると減少する。そのため、アンモニアがＳＣＲ触媒５１に吸着している状態でＳＣＲ温度が上昇することで、該ＳＣＲ触媒５１のアンモニアの上限吸着量が、現時点の該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニア吸着量を下回ると、該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアが流出するアンモニアのスリップが発生する。
【００２６】
また、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じると、該ＳＣＲ触媒５１が正常なときに比べて、該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニア吸着量がより少ない状態で、また、ＳＣＲ温度がより低い状態で、該ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが発生し始める。そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０が第１推定吸着量と第２推定吸着量とをそれぞれ推定する。ここで、第１推定吸着量は、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定したときの該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量である。また、第２推定吸着量は、ＳＣＲ触媒５１が正常な状態であると仮定したときの該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量である。
【００２７】
さらに、ＥＣＵ１０は、第１推定吸着量に基づいて第１スリップ発現温度を算出する。ここで、第１スリップ発現温度は、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態である場合に該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップし始めるＳＣＲ温度である。つまり、ＥＣＵ１０によって算出される第１スリップ発現温度は、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であって該ＳＣＲ触媒におけるアンモニア吸着量が現時点の第１推定吸着量である場合に、アンモニアのスリップが生じ始めるＳＣＲ温度である。また、ＥＣＵ１０は、第２推定吸着量に基づいて第２スリップ発現温度を算出する。ここで、第２スリップ発現温度は、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態である場合に該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップし始めるＳＣＲ温度である。つまり、ＥＣＵ１０によって算出される第２スリップ発現温度は、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であって該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニア吸着量が現時点の第２推定吸着量である場合に、アンモニアのスリップが生じ始めるＳＣＲ温度である。このとき、第１スリップ発現温度は第２スリップ発現温度よりも低くなる。そして、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行する際に、ＳＣＲ温度を第１スリップ発現温度以上且つ第２スリップ発現温度未満の温度に制御する診断用温度制御を実行する。
【００２８】
ここで、本実施例に係る、ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量の算出方法の具体例について図２に基づいて説明する。図２は、ＥＣＵ１０における吸着量算出部の機能を示すブロック図である。吸着量算出部１２０は、ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。
【００２９】
吸着量算出部１２０においては、ＳＣＲ触媒５１に供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、ＳＣＲ触媒５１におけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、ＳＣＲ触媒５１から脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量とを積算することで現時点のアンモニア吸着量が算出される。詳細には、吸着量算出部１
２０は、消費量算出部１２１と脱離量算出部１２２とを有する。消費量算出部１２１は、アンモニア吸着量の演算周期に応じた所定期間中にＳＣＲ触媒５１におけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量をアンモニア消費量として算出する。脱離量算出部１２２は、所定期間中にＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量をアンモニア脱離量として算出する。また、吸着量算出部１２０では、所定期間中にＳＣＲ触媒５１に供給されるアンモニア量がアンモニア供給量として推定される。上述したように、ＳＣＲ触媒５１に供給されるアンモニアは、尿素水添加弁５２から添加された尿素水に含まれる尿素が加水分解することで生成されたものである。そのため、アンモニア供給量は、所定期間中に尿素水添加弁５２から添加された尿素水量に基づいて推定することができる。
【００３０】
また、消費量算出部１２１には、ＳＣＲ触媒５１に流入する排気のＮＯｘ濃度（流入ＮＯｘ濃度）、排気流量、ＳＣＲ温度、および、前回の演算で算出されたＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量（吸着量前回値）が入力される。なお、流入ＮＯｘ濃度は第２ＮＯｘセンサ５４によって検出される。ここで、ＳＣＲ触媒５１でのＮＯｘ浄化率は、排気流量、ＳＣＲ温度、および、該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量と相関がある。そこで、消費量算出部１２１では、入力された、排気流量、ＳＣＲ温度、および、吸着量前回値に基づいて、現時点においてＳＣＲ触媒５１で発揮されると推定されるＮＯｘ浄化率（以下、「推定ＮＯｘ浄化率」と称する。）が算出される。さらに、消費量算出部１２１では、入力された、流入ＮＯｘ濃度と、排気流量と、に基づいて、所定期間中にＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘ量（以下、「流入ＮＯｘ量」と称する。）が算出される。そして、算出された推定ＮＯｘ浄化率および流入ＮＯｘ量に基づいて、アンモニア消費量が算出される。一方、脱離量算出部１２２には、ＳＣＲ温度、および、吸着量前回値が入力される。そして、入力された、ＳＣＲ温度と、吸着量前回値とに基づいて、アンモニア脱離量が算出される。
【００３１】
そして、吸着量算出部１２０において第１推定吸着量を算出する場合は、消費量算出部１２１および脱離量算出部１２２が、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定して、アンモニア消費量およびアンモニア脱離量を算出する。また、吸着量算出部１２０において第２推定吸着量を算出する場合は、消費量算出部１２１および脱離量算出部１２２が、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定して、アンモニア消費量およびアンモニア脱離量を算出する。例えば、消費量算出部１２１は、排気流量、ＳＣＲ温度、および、吸着量前回値と、推定ＮＯｘ浄化率との相関関係を示すマップとして、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定した場合のマップ、および、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定した場合のマップである二つのマップを有していてもよい。この場合、消費量算出部１２１は、それぞれのマップを用いて、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定したときの推定ＮＯｘ浄化率と、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定したときの推定ＮＯｘ浄化率とをそれぞれ算出する。さらに、消費量算出部１２１は、算出されたそれぞれの場合の推定ＮＯｘ浄化率と、流入ＮＯｘ量とに基づいて、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定したときのアンモニア消費量と、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定したときのアンモニア消費量とをそれぞれ算出する。また、脱離量算出部１２２は、ＳＣＲ温度および吸着量前回値と、アンモニア脱離量との相関関係を示すマップとして、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定した場合のマップ、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定した場合のマップである二つのマップを有していてもよい。この場合、脱離量算出部１２２は、それぞれのマップを用いて、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定したときのアンモニア脱離量と、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定したときのアンモニア脱離量とをそれぞれ算出する。そして、上述したように、ＳＣＲ触媒５１が所定の異常状態であると仮定して算出されたアンモニア消費量およびアンモニア脱離量と、アンモニア供給量とが積算されることで、第１推定吸着量が算出される。また、ＳＣＲ触媒５１が所定の正常状態であると仮定して算出されたアンモニア消費量およびアンモニア脱離量と、アンモニア供給量とが積算されるこ
とで、第２推定吸着量が算出される。
【００３２】
ただし、第１推定吸着量および第２推定吸着量の推定方法は上記の方法に限られるものではなく、周知の他の手法を採用してもよい。なお、本実施例においては、第１推定吸着量を推定する場合のＥＣＵ１０が、本発明に係る「第１推定手段」に相当し、第２推定吸着量を推定する場合のＥＣＵ１０が、本発明に係る「第２推定手段」に相当する。
【００３３】
次に、診断用温度制御を実行したときのＳＣＲ温度の推移について説明する。図３は、第１スリップ発現温度および第２スリップ発現温度と、ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量との相関を示す図である。図３において、縦軸はＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量を表しており、横軸はＳＣＲ温度を表している。また、図３において、実線Ｌ１は第１推定吸着量と第１スリップ発現温度との相関を示しており、破線Ｌ２は第２推定吸着量と第２スリップ発現温度との相関を示している。なお、図３に示すように、ＳＣＲ温度が同一であれば、アンモニアのスリップが発生し始めるＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量は、該ＳＣＲ触媒５１が異常である場合は該ＳＣＲ触媒５１が正常である場合よりも少ない量となる。
【００３４】
ここで、ＥＣＵ１０によって推定された第１推定吸着量がＱａ０であったとすると第１スリップ発現温度はＴｓａ０となる。また、ＥＣＵ１０によって推定された第２推定吸着量がＱｎ０であったとすると第２スリップ発現温度はＴｓａ０となる。そして、このときに、図３において黒丸で示すように、現時点のＳＣＲ温度がＴｃｎ１だったとすると、該ＳＣＲ温度は第２スリップ発現温度Ｔｓｎ０よりも低く、さらに第１スリップ発現温度Ｔｓａ０よりも低いことになる。この場合、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていたとしても、該ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが発生し難い。そのため、このような状況下では、ＳＣＲ触媒５１よりも下流側のアンモニア濃度に基づくＳＣＲ触媒５１の異常診断を正確に行うことが困難である。
【００３５】
そこで、本実施例では、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を行う際に、診断用温度制御を実行することでＳＣＲ触媒５１を昇温させる。ここで、診断用温度制御は、内燃機関１において、主燃料噴射時期よりも後の時期であって、噴射された燃料の少なくとも一部が燃焼に供されずに排気とともに該内燃機関１から排出される副燃料噴射時期に副燃料噴射を実行することで実現される。副燃料噴射が実行されることで内燃機関１から未燃燃料成分が排出されると、該未燃燃料成分がＮＳＲ触媒５０において酸化される。この未燃燃料成分の酸化により発生する酸化熱によって、ＳＣＲ触媒５１に流入する排気の温度が上昇し、それに伴ってＳＣＲ温度が上昇する。なお、診断用温度制御を、内燃機関１から排出される排気の温度を上昇させる制御によって実現してもよい。また、ＳＣＲ触媒５１に流入する排気、ＮＳＲ触媒５０、またはＳＣＲ触媒５１自体を加熱するための電気ヒータを新たに設け、該電気ヒータによる加熱によって診断用温度制御を実現してもよい。
【００３６】
診断用温度制御が実行されることで、図３において白丸で示すように、ＳＣＲ温度がＴｃｎ２となると、該ＳＣＲ温度は第１スリップ発現温度Ｔｓａ０以上であり且つ第２スリップ発現温度Ｔｓｎ０よりも低いことになる。そうなると、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていれば該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップすることになる。ただし、このときに、ＳＣＲ温度が第２スリップ発現温度Ｔｓｎ０以上まで上昇してしまうと、該ＳＣＲ触媒５１が正常な状態であっても該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップすることになる。このような状況となった場合も、ＳＣＲ触媒５１よりも下流側のアンモニア濃度に基づくＳＣＲ触媒５１の異常診断を正確に行うことは困難となる。
【００３７】
そのため、診断用温度制御では、ＳＣＲ温度を、第１スリップ発現温度以上且つ第２スリップ発現温度未満の温度に制御する。このような診断用温度制御を実行することで、Ｓ
ＣＲ温度を、該ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていれば該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップするが、該ＳＣＲ触媒５１が正常な状態であれば該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップしない温度とすることができる。その結果、ＳＣＲ触媒５１よりも下流側のアンモニア濃度に基づく該ＳＣＲ触媒５１の異常診断を正確に行うことが可能となる。
【００３８】
（異常診断フロー）
ここで、本実施例に係るＳＣＲ触媒の異常診断のフローについて図４に基づいて説明する。図４は、本実施例に係るＳＣＲ触媒の異常診断のフローを示すフローチャートである。本実施例では、ＥＣＵ１０によって、内燃機関１の運転中に本フローが所定の周期で繰り返し実行される。なお、上述したように、本実施例では、内燃機関１の運転中に、ＥＣＵ１０が本フローとは異なるフローを実行することで、第１推定吸着量および第２推定吸着量が所定の演算周期で繰り返し推定されている。
【００３９】
本フローでは、先ずＳ１０１において、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件が成立しているか否かが判別される。ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件としては、内燃機関１の始動後にＳＣＲ触媒５１の暖機が終了し、且つ、該内燃機関１の運転状態が定常運転であることを例示できる。また、前回のＳＣＲ触媒５１の異常診断が終了した後、内燃機関１が搭載された車両が所定距離走行したこと、または、内燃機関１が所定時間運転されたこと等が、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件に含まれてもよい。なお、これらの実行条件は例示であって、Ｓ３０１では周知の技術に基づいてＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件が成立しているか否かを判別することができる。Ｓ１０１において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合、次にＳ１０２の処理が実行される。
【００４０】
Ｓ１０２においては、本フローとは異なるフローが実行されることで推定される現時点の第１推定吸着量Ｑａおよび第２推定吸着量Ｑｎが取得される。次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２で取得された現時点の第１推定吸着量Ｑａに基づいて第１スリップ発現温度Ｔｓａが算出され、Ｓ１０２で取得された現時点の第２推定吸着量Ｑｎに基づいて第２スリップ発現温度Ｔｓｎが算出される。なお、ＥＣＵ１０には、図３の実線Ｌ１に示すような第１推定吸着量Ｑａと第１スリップ発現温度Ｔｓａとの相関関係、および、図３の破線Ｌ２に示すような第２推定吸着量Ｑｎと第２スリップ発現温度Ｔｓｎとの相関関係のそれぞれがマップまたは関数として予め記憶されている。Ｓ１０３では、これらのマップまたは関数を用いて第１スリップ発現温度Ｔｓａおよび第２スリップ発現温度Ｔｓｎが算出される。なお、本実施例においては、Ｓ１０３の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明に係る「第１温度算出手段」および「第２温度算出手段」に相当する。
【００４１】
次に、Ｓ１０４において、診断用温度制御におけるＳＣＲ触媒５１の目標温度Ｔｔが決定される。このとき、目標温度Ｔｔは、Ｓ１０４で算出された第１スリップ発現温度Ｔｓａ以上且つＳ１０４で算出された第２スリップ発現温度Ｔｓｎ未満の温度に決定される。次に、Ｓ１０５において、診断用温度制御が実行される。つまり、内燃機関１における副燃料噴射が実行される。そして、内燃機関１における燃料噴射弁３からの副燃料噴射量等が調整されることで、ＳＣＲ温度が、Ｓ１０４で決定された目標温度Ｔｔに制御される。なお、本実施例においては、Ｓ１０５の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明に係る「温度制御手段」に相当する。
【００４２】
次に、Ｓ１０６において、アンモニアセンサ５５による検出値Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈよりも小さいか否かが判別される。ここで、濃度閾値Ｃａｔｈは、ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアがスリップしているか否かを判別するための閾値である。つまり、アンモニアセンサ５５による検出値Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈ以上となると、ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが生じていると判断できる。この濃度閾値Ｃａｔｈは、実験等に基づ
いて予め定められており、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。
【００４３】
Ｓ１０６において肯定判定された場合、つまり、ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが生じていない場合、次にＳ１０７において、ＳＣＲ触媒５１が正常であると判定される。一方、Ｓ１０６において否定判定された場合、つまり、ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが生じている場合、次にＳ１０８において、ＳＣＲ触媒５１が異常であると判定される。なお、本実施例においては、Ｓ１０６からＳ１０８の処理を実行するＥＣＵ１０が、本発明に係る「異常診断手段」に相当する。
【００４４】
Ｓ１０７またはＳ１０８の処理の次に、Ｓ１０９において診断用温度制御の実行が終了される。つまり、内燃機関１における副燃料噴射の実行が終了される。なお、本フローのＳ１０８においてＳＣＲ触媒５１が異常であると診断された場合、内燃機関１を搭載した車両のユーザにその診断結果が通知される。
【００４５】
以上説明したように、本実施例においては、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行する際に診断用温度制御を実行することで、ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量に関わらず、該ＳＣＲ触媒５１の異常診断を行うことが可能となる。そのため、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行機会を好適に確保することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・・内燃機関
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・吸気通路
５・・・・排気通路
１０・・・ＥＣＵ
４０・・・エアフローメータ
５０・・・ＮＳＲ触媒
５１・・・ＳＣＲ触媒
５２・・・尿素水添加弁
５３・・・第１ＮＯｘセンサ
５４・・・第２ＮＯｘセンサ
５５・・・アンモニアセンサ
５６・・・温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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