(57)【要約】  ＳＣＲＦから流れ出る排気に関する所定のパラメータを検出する排気センサの検出値に基づいて、ＰＭ捕集能力に関する情報を取得する捕集能力取得部と、ＳＣＲＦから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、ＮＯｘ浄化能力に関する情報を取得するＮＯｘ浄化能力取得部と、を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、捕集能力取得部により取得された捕集能力が所定の低捕集能力状態にあるときに、ＮＯｘ浄化能力取得部により取得されたＮＯｘ浄化能力に基づいて、ＳＣＲＦによるＰＭ捕集機能が果たされない捕集異常状態、および排気センサによる所定のパラメータの検出機能が果たされないセンサ異常状態を区別して判定する。これにより、ＳＣＲＦを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＳＣＲＦの異常判定を的確に行う。
2015093603.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た、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されて形成されたＮＯｘ浄化フィルタと、
前記ＮＯｘ浄化フィルタに対して、該ＮＯｘ浄化フィルタに流れ込む排気を介してアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する還元剤供給部と、
前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気に関する所定のパラメータを検出する排気センサの検出値に基づいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集能力に関する情報を取得する捕集能力取得部と、
前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、該ＮＯｘ浄化フィルタによるＮＯｘ浄化能力に関する情報を取得するＮＯｘ浄化能力取得部と、
前記捕集能力が所定の低捕集能力状態にあるときに、前記ＮＯｘ浄化能力に基づいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタによる粒子状物質の捕集機能が果たされない捕集異常状態、および前記排気センサによる前記所定のパラメータの検出機能が果たされないセンサ異常状態を区別して判定する判定部と、
を備える、内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記捕集能力取得部は、前記排気センサの検出値に基づいて、前記捕集能力に関する情報として前記ＮＯｘ浄化フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集率を取得し、
前記ＮＯｘ浄化能力取得部は、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、前記ＮＯｘ浄化能力に関する情報として該ＮＯｘ浄化フィルタによるＮＯｘ浄化率を取得し、
前記判定部は、前記捕集率が、前記所定の低捕集能力状態に対応する所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率に基づいて、前記捕集異常状態と前記センサ異常状態とを区別して判定する、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記判定部による判定において、前記ＮＯｘ浄化率が属する領域として少なくとも所定の低浄化率領域と、該所定の低浄化率領域よりもＮＯｘ浄化率が相対的に高い所定の高浄化率領域とが設定され、
前記判定部は、
前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときであって、且つ前記ＮＯｘ浄化率が前記所定の低浄化率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化フィルタが前記捕集異常状態にあると判定し、
前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときであって、且つ前記ＮＯｘ浄化率が前記所定の高浄化率領域にあるときに、前記排気センサが前記センサ異常状態にあると判定する、
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記捕集率を補正する捕集率補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率補正部によって補正された捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記前記ＮＯｘ浄化率取得部により取得されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記ＮＯｘ浄化率を補正するＮＯｘ浄化率補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率補正部によって補正されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記所定の低捕集率領域を画定する捕集率の上限閾値を補正する捕集率閾値補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率が前記捕集率閾値補正部によって補正された前記上限閾値により画定される補正低捕集率領域にあるときに、前記前記ＮＯｘ浄化率取得部により取得されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記所定の低浄化率領域と前記所定の高浄化率領域とを画定するＮＯｘ浄化率の閾値を補正する浄化率閾値補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率が前記浄化率閾値補正部によって補正された前記ＮＯｘ浄化率の閾値により画定される補正高浄化率領域にあるときに、前記排気センサが前記センサ異常状態にあると判定する、
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記捕集異常状態は、前記ＮＯｘ浄化フィルタの割れによる破損状態、前記ＮＯｘ浄化フィルタの溶損状態、前記ＮＯｘ浄化フィルタの未設置状態のうち少なくとも１つを含む、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記排気センサは、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中の粒子状物質量を検出するＰＭセンサ、又は前記ＮＯｘ浄化フィルタの上流側と下流側の排気圧力差を検出する差圧センサである、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記判定部による判定結果を、ユーザに報知する報知部を、更に備える、
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置として、排気中のＮＯｘを選択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。）をフィルタに担持させたものが開発されている。フィルタは、排気中の粒子状物質（以下、「ＰＭ」と称する）を捕集する。ＳＣＲ触媒は、アンモ二ア（ＮＨ３）を還元剤として排気中のＮＯｘを還元する。以下、このようなＳＣＲ触媒を担持したフィルタを「ＳＣＲＦ」と称する。そして、ＳＣＲＦを有する内燃機関の排気浄化システムでは、ＳＣＲＦの上流側に、酸化触媒およびＮＯｘ浄化のための尿素添加弁が配置されている。このようにＳＣＲＦを排気浄化システムに採用することで、排気通路においてより上流側にＳＣＲ触媒を配置することが可能となるため、該ＳＣＲ触媒が排気の熱によって加熱され易くなり、以てＳＣＲ触媒の暖機性の向上や、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率の向上を図ることができる。【０００３】
ここで、特許文献１に示す排気浄化システムにもＳＣＲＦが備えられており、その破損判定に該フィルタの下流側に設置されたＰＭセンサが利用されている。仮にフィルタが破損等すると、その破損箇所に排気が集中的に流れ込むことになるため、このＰＭセンサの検出値が大きく上昇することになる。そこで、その検出値上昇を利用して、ＳＣＲＦの破損判定が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０００２８６号明細書
【特許文献２】特開２０１３−１８１４６５号公報
【特許文献３】特開２００８−２３１９７８号公報
【特許文献４】特開２００７−１０７４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術に示すように、ＳＣＲＦを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＳＣＲＦの下流側にＰＭセンサを配置してその検出値を利用することでその異常判定を行うことは可能である。しかし、ＰＭセンサ自体が、本来の粒子状物質の検出機能が十分に発揮されない異常状態に至ると、その検出値が正常時の値よりも大きく高く出てしまう可能性がある。このような場合に、従来技術のようにＰＭセンサの検出値に基づいてＳＣＲＦの異常判定を行うと、仮にＳＣＲＦが正常であってもＰＭセンサの検出値が異常に高いため、結果として、ＳＣＲＦが異常状態にあると誤って判定される恐れがある。【０００６】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、ＳＣＲＦを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＳＣＲＦの異常判定を的確に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明において、上記課題を解決するために、本出願人は、ＳＣＲＦがその機能として粒子状物質を捕集する機能とともに、排気中のＮＯｘを選択還元浄化する機能を有することに着目した。すなわち、ＳＣＲＦは、両機能が同時的に発揮される排気浄化のための構成であり、ＳＣＲＦの異常を検出するにあたっては、このＳＣＲＦ特有の機能を十分に考慮するのが好ましいと考えられる。 【０００８】
具体的には、本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されて形成されたＮＯｘ浄化フィルタと、前記ＮＯｘ浄化フィルタに対して、該ＮＯｘ浄化フィルタに流れ込む排気を介してアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する還元剤供給部と、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気に関する所定のパラメータを検出する排気センサの検出値に基づいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集能力に関する情報を取得する捕集能力取得部と、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、該ＮＯｘ浄化フィルタによるＮＯｘ浄化能力に関する情報を取得するＮＯｘ浄化能力取得部と、前記捕集能力が所定の低捕集能力状態にあるときに、前記ＮＯｘ浄化能力に基づいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタによる粒子状物質の捕集機能が果たされない捕集異常状態、および前記排気センサによる前記所定のパラメータの検出機能が果たされないセンサ異常状態を区別して判定する判定部と、を備える、内燃機関の排気浄化システムである。【０００９】
本発明に係る排気浄化システムはいわゆるＳＣＲＦに相当するＮＯｘ浄化フィルタ（以下、単に「フィルタ」という）を備えることで、選択還元型ＮＯｘ触媒による排気中のＮＯｘ浄化と、フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集が同時に可能とされる。前者については、還元剤供給部によって排気に供給される還元剤としてのアンモニア又はその前駆体（以下、「アンモニア等」という）により、最終的にフィルタに担持された選択還元型ＮＯｘ触媒にアンモニアが吸着することで、ＮＯｘとの選択還元反応が行われる。一方、後者については、排気中の粒子状物質がフィルタにより捕集され、外部への放出が抑制される。【００１０】
上記排気浄化システムにおいては、判定部によるフィルタと排気センサに関する異常判定が行われる。ここで、排気センサは、フィルタから流れ出る排気に関する所定のパラメータ、例えば、排気中の粒子状物質量や排気の圧力等を検出するためのセンサである。そして、この排気センサの検出値を利用して捕集能力取得部がフィルタによる粒子状物質の捕集能力に関する情報を取得する。当該情報の一例としては、フィルタに流れ込む排気に含まれる粒子状物質のうちどの程度の粒子状物質がフィルタによって捕集されたかを示すパラメータである捕集率が挙げられる。したがって、フィルタに流れ込む排気に含まれる粒子状物質量を、内燃機関の運転状態や別のセンサによって取得すれば、上記排気センサの検出値とともに捕集能力取得部が、捕集能力としての捕集率を取得することが可能となる。また、排気センサとしてフィルタの上流側と下流側の排気圧力差を検出する差圧センサを用いる場合は、差圧センサの検出値の変動量からフィルタに捕集された粒子状物質量の変化が把握可能であり、それにより捕集能力取得部が、捕集能力としての捕集率を取得することが可能となる。このように、上記排気センサは、フィルタによる粒子状物質の捕集能力を反映するパラメータをフィルタから流れ出る排気から検出するセンサであれば、上記ＰＭセンサや差圧センサ以外のセンサも採用可能である。【００１１】
更に、上記排気浄化システムは、ＮＯｘ浄化能力取得部を有し、それにより、フィルタに担持された選択還元型ＮＯｘ触媒によってフィルタに流れ込む排気中のＮＯｘをどの程度浄化し得るかを示すパラメータであるＮＯｘ浄化能力に関する情報が取得される。当該情報の一例としては、フィルタによるＮＯｘ浄化率が挙げられる。ここで、ＮＯｘ浄化能力取得部も、捕集能力取得部と同じように、フィルタから流れ出る排気のＮＯｘ量を少なくとも利用することで、ＮＯｘ浄化能力としてＮＯｘ浄化率の取得を行う。例えば、フィルタの下流側に設けられたＮＯｘセンサの検出値を利用し、更にフィルタに流れ込む排気中のＮＯｘ量を内燃機関の運転状態に基づく推定や別のセンサの検出値により、ＮＯｘ浄化能力としてのＮＯｘ浄化率の取得が可能となる。【００１２】
ここで、フィルタはＳＣＲＦであることを考慮すると、フィルタにおいてその粒子状物質の捕集機能が果たされない捕集異常状態が生じると、フィルタの下流側には、粒子状物質が十分に除去されなかった排気が流れ出るとともに、その排気おいてはフィルタに担持された選択還元型ＮＯｘ触媒による排気浄化能が十分に作用されていない。そのため、フィルタの捕集異常状態が発生すると、上記捕集能力取得部により取得された捕集能力と上記ＮＯｘ浄化能力取得部により取得されたＮＯｘ浄化能力がともに正常時よりも悪化することになる。一方で、従来技術では十分に検知できなかった排気センサの検出機能が果たされないセンサ異常状態については、仮にその異常状態が生じてもフィルタそのものは正常であることから、上記捕集能力取得部により取得された捕集能力は排気センサの異常検出値の影響を受けるものの、少なくともＮＯｘ浄化能力はその影響を受けない。【００１３】
そこで、判定部は、ＳＣＲＦであるフィルタの機能を十分に考慮し、捕集能力が所定の低捕集能力状態にあるときに、ＮＯｘ浄化能力に基づいて、フィルタの捕集異常状態、および排気センサのセンサ異常状態を区別して判定することが可能となる。これにより、本願発明に係る排気浄化システムは、フィルタの異常状態を適切に検出することが可能となる。【００１４】
また、上述したようにフィルタによる捕集能力に関する情報として捕集率が例示でき、フィルタによるＮＯｘ浄化能力に関する情報としてＮＯｘ浄化率が例示できる。すなわち、前記捕集能力取得部は、前記排気センサの検出値に基づいて、前記捕集能力に関する情報として前記ＮＯｘ浄化フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集率を取得し、前記ＮＯｘ浄化能力取得部は、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、前記ＮＯｘ浄化能力に関する情報として該ＮＯｘ浄化フィルタによるＮＯｘ浄化率を取得してもよい。この場合、前記判定部は、前記捕集率が、前記所定の低捕集能力状態に対応する所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率に基づいて、前記捕集異常状態と前記センサ異常状態とを区別して判定する。この所定の低捕集率領域は、ＮＯｘ浄化フィルタの捕集機能が果たされていない状態を、粒子状物質の捕集率の側面から特定した捕集率の範囲である。【００１５】
ここで、上記内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記判定部による判定において、前記ＮＯｘ浄化率が属する領域として少なくとも所定の低浄化率領域と、該所定の低浄化率領域よりもＮＯｘ浄化率が相対的に高い所定の高浄化率領域とが設定されてもよい。そして、前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときであって、且つ前記ＮＯｘ浄化率が前記所定の低浄化率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化フィルタが前記捕集異常状態にあると判定し、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときであって、且つ前記ＮＯｘ浄化率が前記所定の高浄化率領域にあるときに、前記排気センサが前記センサ異常状態にあると判定してもよい。【００１６】
ＮＯｘ浄化率取得部により取得されるＮＯｘ浄化率が属する領域として、低浄化率領域と高浄化率領域とが少なくとも設定される。この両領域は、上記のとおり、フィルタの捕集異常状態と排気センサのセンサ異常状態に関連付けられる領域である。ＳＣＲＦであるフィルタが捕集異常状態となると、フィルタによる捕集率が正常時よりも低下する（すなわち、粒子状物質の捕集が適正に行われないため、フィルタの下流側の排気中の粒子状物質量が正常時よりも増加する）とともに、ＮＯｘ浄化率も低下する（すなわち、ＮＯｘ浄化が適正に行われないため、ＮＯｘ量が正常時よりも増加する）。この点を踏まえて、低浄化率領域は、フィルタの捕集異常状態に関連付けられた領域である。一方で、ＳＣＲＦは正常であるが排気センサがセンサ異常状態となると、フィルタによる捕集率が正常時よりも低下する（すなわち、フィルタによる粒子状物質の捕集は適正に行われているが、異常なセンサ出力値が反映されている）とともに、ＮＯｘ浄化率は正常な値を維持する（すなわち、フィルタには異常はないため排気センサの影響を受けずに適正なＮＯｘ浄化率が取得される）。そこで、この点を踏まえて、高浄化率領域は排気センサのセンサ異常に関連付けられた領域である。このようにＳＣＲＦの有する機能に関連付けて、ＮＯｘ浄化率の属する領域を設定することで、フィルタの捕集異常状態とセンサのセンサ異常状態を適切に区別して判定することができる。【００１７】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムは、前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記捕集率を補正する捕集率補正部を更に備えてもよく、この場合、前記判定部は、前記捕集率補正部によって補正された捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率取得部により取得されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行ってもよい。フィルタの捕集機能を判断するための上記捕集率は、フィルタによる捕集機能が実質的に作用しているか否かという観点に基づいて取得されるのが好ましい。ここで、一般には、フィルタでの粒子状物質の堆積量が少ない場合にはフィルタ内の細孔による捕集が効率的に行われるため、フィルタ本来の捕集が行われやすい状況にある。一方で、フィルタでの粒子状物質の堆積量が増えると細孔内は塞がれ、粒子状物質はフィルタの表層に堆積しやすくなり、堆積量の増加とともにその表層の堆積分の割合は増加する傾向にある。このような表層での粒子状物質の堆積は、フィルタ本来の捕集とは言い難い。そこで、上記のように、このようなフィルタにおける粒子状物質の実質的な捕集状態を考慮して、捕集率補正部により補正された捕集率を反映した上で判定部による判定を行う。これにより、フィルタの捕集機能を的確に判断することができ、以て、上述したフィルタ及びセンサの異常判定を的確に実行することが可能となる。【００１８】
更に、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記ＮＯｘ浄化率を補正するＮＯｘ浄化率補正部を更に備えてもよく、前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率補正部によって補正された捕集率に基づく前記判定を行ってもよい。フィルタの捕集異常状態と排気センサのセンサ異常状態とを区別するためには、上記ＮＯｘ浄化率は、フィルタに担持されている選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘ浄化能力の実質的な作用程度を反映するものであるのが好ましい。ここで、フィルタにおいて粒子状物質の堆積量が増加すると、選択還元型ＮＯｘ触媒の表面が粒子状物質に覆われるとともに、選択還元型ＮＯｘ触媒周囲のＮＯ２量が減少するため、ＳＣＲＦとして実質的に有するＮＯｘ浄化能力が目減りした状態となってしまう。このような状況は、実際にはＮＯｘ浄化機能の観点からは正常な状態にあるにもかかわらず、ＮＯｘ浄化率を過度に低く見積もる方向にバイアスするものであり、判定部による判定に好ましくない影響を与え得る。そこで、上記のように、このようなフィルタにおける粒子状物質の実質的な捕集状態を考慮して、ＮＯｘ浄化率補正部により補正されたＮＯｘ浄化率を反映した上で判定部による判定を行う。これにより、フィルタのＮＯｘ浄化能力を的確に判断することができ、以て、上述したフィルタ及びセンサの異常判定を的確に実行することが可能となる。【００１９】
また、上記の発明では捕集率やＮＯｘ浄化率が補正されることで、実際の捕集能力と捕集率との乖離や実際のＮＯｘ浄化能力とＮＯｘ浄化率との乖離の解消が図られ、以て判定部による判定精度が向上される。その態様に代えて、所定の低捕集率領域や所定の低浄化率領域を画定する閾値を粒子状物質量に基づいて補正することでも、同様に判定部による判定精度が向上され得る。具体的には、上記の内燃機関の排気浄化システムでは、前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記所定の低捕集率領域を画定する捕集率の上限閾値を補正する捕集率閾値補正部を更に備えるようにしてもよい。そして、前記判定部は、前記捕集率が前記捕集率閾値補正部によって補正された前記上限閾値により画定される補正低捕集率領域にあるときに、前記前記ＮＯｘ浄化率取得部により取得されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う。【００２０】
また、上記の内燃機関の排気浄化システムでは、前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記所定の低浄化率領域と前記所定の高浄化率領域とを画定するＮＯｘ浄化率の閾値を補正する浄化率閾値補正部を更に備えるようにしてもよい。そして、前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率が前記浄化率閾値補正部によって補正された前記ＮＯｘ浄化率の閾値により画定される補正高浄化率領域にあるときに、前記排気センサが前記センサ異常状態にあると判定する。【００２１】
ここで、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記捕集異常状態は、前記ＮＯｘ浄化フィルタの割れによる破損状態、前記ＮＯｘ浄化フィルタの溶損状態、前記ＮＯｘ浄化フィルタの未設置状態のうち少なくとも１つを含むものであってよい。【００２２】
また、上述までの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記判定部による判定結果を、ユーザに報知する報知部を、更に備えてもよい。これにより、ユーザに確実にその判定結果を知らせることができ、フィルタや排気センサの交換、修理等を促すことが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＳＣＲＦを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＳＣＲＦの異常判定を的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて実行される、ＳＣＲＦに関する異常判定のための第１の制御フローチャートである。
【図３】図２に示す異常判定制御において、ＳＣＲＦでのＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率とで画定される制御領域を示す第１の図である。
【図４】図２に示す異常判定制御において、ＳＣＲＦでのＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率とで画定される制御領域を示す第２の図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの別の概略構成を示す図である。
【図６】本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて実行される、ＳＣＲＦに関する異常判定のための第２の制御フローチャートである。
【図７】本発明に係る内燃機関の排気浄化システムにおいて実行される、ＳＣＲＦに関する異常判定のための第３の制御フローチャートである。
【図８】図７に示す異常判定制御において行われるＮＯｘ浄化率の補正に関する、ＰＭ堆積量と補正係数との相関を示す図である。
【図９】図７に示す異常判定制御において行われるＰＭ捕集率の補正に関する、ＰＭ 堆積量と補正係数との相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【実施例１】
【００２６】
本発明に係る内燃機関の排気浄化システムの実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システム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。ただし、本発明に係る内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。【００２７】
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、排気中のＮＯｘを、アンモニアを還元剤として選択還元する選択還元ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＳＣＲ触媒」という）が、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するウォールフロー型のフィルタに担持されて形成されるＳＣＲＦ４が設けられている。そして、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒おいて還元剤として作用するアンモニアを生成するために、尿素タンク８に貯留されている、アンモニアの前駆体である尿素水が、ＳＣＲＦ４の上流側に位置する供給弁７によって排気中に供給される。供給弁７から供給された尿素水が排気の熱で加水分解されて、アンモニアが生成され、当該アンモニアがＳＣＲＦ４に到達するとそこに担持されたＳＣＲ触媒に吸着される。そして、アンモニアと排気中のＮＯｘとの還元反応が生じ、ＮＯｘの浄化が行われる。本実施例では、上記の通り供給弁７から尿素水が供給されるが、それに代えて、アンモニア又はアンモニア水を直接排気に供給してもよい。【００２８】
ＳＣＲＦ４の下流側に、ＳＣＲＦ４からスリップしてくるアンモニアを酸化するための酸化触媒（以下、「ＡＳＣ触媒」）５が設けられている。また、ＡＳＣ触媒５は、酸化触媒と、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒とを組み合わせることで構成された触媒であってもよい。この場合、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やゼオライト等を材料とする担体に白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持させることで酸化触媒を形成し、ゼオライトを材料とする担体に銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）等の卑金属を担持させることでＳＣＲ触媒を形成してもよい。ＡＳＣ触媒５をこのような構成の触媒とすることで、排気中のＨＣ、ＣＯ、及びアンモニアを酸化させることができ、さらに、アンモニアの一部を酸化させることでＮＯｘを生成すると共に該生成されたＮＯｘを、余剰のアンモニアで還元することもできる。【００２９】
更に、ＳＣＲＦ４および供給弁７の上流側に、酸化機能を有する酸化触媒３が設けられている。そして、酸化触媒３に流れ込む排気を介して酸化触媒３に内燃機関１の燃料（燃料成分）を供給可能な燃料供給弁６が、当該酸化触媒３の上流側に配置されている。燃料供給弁６から排気に供給された燃料成分は、酸化触媒３により酸化され、下流に位置するＳＣＲＦ４に流れ込む排気の温度を昇温させ得る。【００３０】
さらに、ＳＣＲＦ４の上流側には、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ１０が設けられ、ＳＣＲＦ４の下流側には、ＳＣＲＦ４から流れ出る排気中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ１１と、当該排気に含まれるＰＭ量を検出するＰＭセンサ１２が設けられている。そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されており、該ＥＣＵ２０は内燃機関１の運転状態や排気浄化システム等を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、上述したＮＯｘセンサ１０、１１、ＰＭセンサ１２の他、クランクポジションセンサ２１及びアクセル開度センサ２２や、図示しない内燃機関１の吸気系に設置されたエアフローメータ等が電気的に接続され、各センサの検出値がＥＣＵ２０に渡される。したがって、ＥＣＵ２０は、エアフローメータの検出値に基づく吸入空気量やそれに基づいて算出される排気流量、クランクポジションセンサ２１の検出に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ２２の検出に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態に関するパラメータを把握可能である。【００３１】
なお、本実施例では、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＮＯｘはＮＯｘセンサ１０によって検出可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＳＣＲＦ４に浄化される前の排気であり、すなわちＳＣＲＦ４に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘ量は、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。【００３２】
そして、このように検出、推定される排気中のＮＯｘ量（ＮＯｘ濃度）に応じて、ＥＣＵ２０は供給弁７に指示を出し、ＮＯｘの還元浄化に必要な量の尿素水が排気中に供給される。例えば、以下の式１で決定されるＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化率が、排気浄化の観点から好ましい所定の範囲に収まるように、供給弁７からの尿素水供給が制御されてもよく、また、別法として、上流側のＮＯｘセンサ１０の出力に基づいて供給弁７からの尿素水供給量が決定されてもよい。
ＮＯｘ浄化率  ＝  １−（ＮＯｘセンサ１１の検出値）／（ＮＯｘセンサ１０の検出値）  ・・（式１）【００３３】
このように構成される内燃機関１の排気浄化システムでは、上記の通り排気中のＮＯｘ量に応じて供給弁７から尿素水の供給が行われることでＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化が実行されるとともに、ＳＣＲＦ４のフィルタ機能により排気中のＰＭが捕集される。ここで、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化およびＰＭ捕集が行われていくことで、ＳＣＲＦ４に掛かる熱負荷や外的要因等によりＳＣＲＦ４に関連する様々な異常状態が発現する。そこで、本願発明に係る排気浄化システムでは、以下に示すＳＣＲＦ４に関連する異常状態を判定するための異常判定制御が行われ、当該制御について図２に基づいて説明する。なお、図２に示す異常判定制御は、ＥＣＵ２０に格納された制御プログラムが実行することで、行われ、その異常判定制御によって判定される異常状態は次の通りである。【００３４】
＜判定される異常状態＞
（１）ＳＣＲＦ４の捕集異常状態
当該捕集異常状態は、ＳＣＲＦ４によるＰＭの捕集機能が果たされず、ＳＣＲＦ４の下流側にＰＭが十分に捕集されない排気が流れ出てしまう状態を意味する。例えば、ＳＣＲＦ４の基材にクラック（割れ）が生じ、そのクラック箇所に起因して十分なＰＭ捕集が行われない破損状態が例示できる。また、ＳＣＲＦ４では捕集されたＰＭを酸化除去する場合、その酸化熱によってＳＣＲＦ４が過度に高温状態となってその基材が溶け、その溶損箇所に起因して十分なＰＭ捕集が行われない溶損状態が例示できる。更には、内燃機関１の排気浄化システムにおいて、ＳＣＲＦ４そのものが取り外された状態、すなわち未設置状態となっている場合も、事実的にＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集が行われ得ないことから、この捕集異常状態に含めることが可能である。
（２）ＰＭセンサ１２のセンサ異常状態
当該センサ異常状態は、ＰＭセンサ１２によるＰＭ量の検出機能が果たされず、実際の排気中のＰＭ量よりも高いＰＭ量が検出されてしまう状態を意味する。すなわち、当該センサ異常状態が発現すると、ＰＭセンサ１２による検出結果は、実際の排気中のＰＭ量を過大に見積もったものとなる。
（３）ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒の劣化状態、又は尿素水供給に関する異常状態（以下、「触媒等異常状態」という。）
当該触媒等異常状態は、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化に関連する異常状態である。例えば、ＳＣＲＦ４に担持されているＳＣＲ触媒が劣化し、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化機能が好適に示されない劣化状態が例示できる。また、供給弁７によって供給される尿素水濃度が所定の濃度より低いことで、又は、供給弁７による尿素水量が本来供給すべき量よりも少なくなってしまうことで、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化機能が好適に示されない尿素水供給に関する異常状態も例示できる。【００３５】
次に、上記の異常状態を判定するための異常判定制御について、図２に基づいて説明する。なお、当該異常判定制御は、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化が行われているとき、すなわち、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒の温度がＮＯｘ浄化に適した温度範囲に到達しているときであって、好ましくは、供給弁７から尿素水の供給が行われているときに実行される。先ず、Ｓ１０１では、ＮＯｘセンサ１０およびＮＯｘセンサ１１の検出値に基づいて、上記式１に従いＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化率が算出される。ＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化機能により排気中のＮＯｘを還元浄化する能力を示すパラメータである。ＮＯｘ浄化率の算出に際しては、上述したように、ＮＯｘ浄化率の算出にあたっては、ＮＯｘセンサ１０の検出値に代えて、内燃機関１の運転状態に応じて推定された、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＮＯｘ量を利用することもできる。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。【００３６】
Ｓ１０２では、ＰＭセンサ１２の検出値に基づいてＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集率が算出される。ＰＭ捕集率は、ＳＣＲＦ４のフィルタ機能により排気中のＰＭを捕集する能力を示すパラメータである。ＰＭ捕集率の算出に際しては、ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＰＭ量は、内燃機関１の運転状態と関連性を有することから、その運転状態（機関回転速度や機関負荷等）に基づいてＳＣＲＦ４に流れ込む排気中のＰＭ量を推定してもよい。そして、ＰＭ捕集率は、以下の式２に従って算出される。
ＰＭ捕集率  ＝  １−（ＰＭセンサ１２の検出値）／（ＳＣＲＦ４に流れ込む排気中の推定ＰＭ量）  ・・（式２）
Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。【００３７】
Ｓ１０３では、Ｓ１０１で算出されたＮＯｘ浄化率が所定のＮＯｘ浄化率Ｎ１以下であるか否かが判定される。この所定のＮＯｘ浄化率Ｎ１は、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化が好適に行われているか否かを判定するための閾値である。上述したように、本異常判定制御で判定される異常判定に、（１）ＳＣＲＦ４の捕集異常状態と、（３）触媒等異常状態が含まれている。ＳＣＲＦ４は、フィルタにＳＣＲ触媒が担持された構造を有するため、ＳＣＲＦ４の捕集異常状態が発現すると、クラック箇所や溶損箇所、場合によってはＳＣＲＦが存在しない空間に排気が流れ込むため、結果としてその排気はＳＣＲ触媒によるＮＯｘ浄化作用が施されないことになり、以て、ＮＯｘが十分に浄化されずＮＯｘ浄化率が低下し得る。また、触媒等異常状態では、捕集異常状態のようにフィルタ側には問題はないが、そこに担持されたＳＣＲ触媒又は尿素水供給に関する異常であり、このような場合でも、ＮＯｘが十分に浄化されずＮＯｘ浄化率が低下し得る。そこで、本実施例では、これらの異常状態でのＮＯｘ浄化率の低下の程度を考慮して、両異常状態を、それら以外の異常状態および正常状態から区別できるように、上記閾値Ｎ１が設定される。Ｓ１０３で肯定判定されるとＳ１０４へ進み、否定判定されるとＳ１０７へ進む。【００３８】
次にＳ１０４では、Ｓ１０２で算出されたＰＭ捕集率が所定のＰＭ捕集率Ｐ１以下であるか否かが判定される。この所定のＰＭ捕集率Ｐ１は、ＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集が好適に行われているか否かを判定するための閾値である。上述したように、本異常判定制御で判定される異常判定に、（１）ＳＣＲＦ４の捕集異常状態と、（２）センサ異常状態が含まれている。ＳＣＲＦ４の捕集異常状態では、クラック箇所や溶損箇所、場合によってはＳＣＲＦが存在しない空間に排気が流れ込むため、結果としてその排気に対してはフィルタによるＰＭ捕集が行われず、以てＰＭが十分に捕集されずＰＭ捕集率が低下し得る。また、センサ異常状態では、捕集異常状態のようにフィルタ側には問題はないが、ＰＭセンサ１２の検出機能に問題が生じているため、実際のＰＭ量よりも過大なＰＭ量を検出してしまい、上記式２に従って算出されたＰＭ捕集率が低下し得る。そこで、本実施例では、これらの異常状態でのＰＭ捕集率の低下の程度を考慮して、両異常状態を、それら以外の異常状態および正常状態から区別できるように、上記閾値Ｐ１が設定される。Ｓ１０４で肯定判定されるとＳ１０５へ進み、否定判定されるとＳ１０６へ進む。【００３９】
また、Ｓ１０３で否定判定された後のＳ１０７では、Ｓ１０４と同じように、Ｓ１０２で算出されたＰＭ捕集率が所定のＰＭ捕集率Ｐ１以下であるか否かが判定される。そして、Ｓ１０７で肯定判定されるとＳ１０８へ進み、否定判定されるとＳ１０９へ進む。【００４０】
ここで、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９における各処理について、図３に基づいて説明する。図３は、Ｓ１０１で算出されたＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化率とＳ１０２で算出されたＳＣＲＦ４のＰＭ捕集率で画定される４つの制御領域Ｒ１〜Ｒ４と、本異常判定制御により判定される異常状態および正常状態とを関連付けた図である。そして、図３において、ＰＭ捕集率が所定のＰＭ捕集率Ｐ１以下である領域は、本発明に係る所定の低捕集率領域に相当する。また、ＮＯｘ浄化率が所定のＮＯｘ浄化率Ｎ１以下である領域は、本発明に係る所定の低浄化率領域に相当し、ＮＯｘ浄化率が所定のＮＯｘ浄化率Ｎ１より大きい領域は、本発明に係る所定の高浄化率領域に相当する。【００４１】
そして、ＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率が領域Ｒ１に属する場合、すなわち、異常判定制御における処理がＳ１０５に進んだ場合は、上記（１）捕集異常状態が発現していると判定される。これは、内燃機関１の排気浄化システムで捕集異常状態が発現すると、ＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集とＮＯｘ浄化がともに好適に行われ得ないことを考慮したものである。また、ＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率が領域Ｒ２に属する場合、すなわち、異常判定制御における処理がＳ１０８に進んだ場合は、上記（２）センサ異常状態が発現していると判定される。これは、内燃機関１の排気浄化システムでセンサ異常状態が発現すると、ＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化は好適に維持されながら、センサ異常に起因してＰＭ捕集率が好適に算出され得ないことを考慮したものである。このように、本異常判定制御においては、ＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率が所定の低捕集率領域に属する場合には、ＮＯｘ浄化率を基準にして、更にＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率が、所定の低浄化率領域に属するか所定の高浄化率領域に属するかが判定されることで、結果として、捕集異常状態とセンサ異常状態が区別して判定されることになる。【００４２】
また、ＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率が領域Ｒ３に属する場合、すなわち、異常判定制御における処理がＳ１０６に進んだ場合は、上記（３）触媒等異常状態が発現していると判定される。これは、内燃機関１の排気浄化システムで触媒等異常状態が発現すると、ＳＣＲＦ４による捕集機能は好適に維持されながら、ＮＯｘ浄化機能が好適に発揮し得ないことを考慮したものである。更に、ＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率が領域Ｒ４に属する場合、すなわち、異常判定制御における処理がＳ１０９に進んだ場合は、正常判定が行われる。この場合、少なくともＳＣＲＦ４の捕集機能およびＮＯｘ浄化機能に関する異常状態、およびＰＭセンサ１２の異常状態は見出せないことを意味する。【００４３】
Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理が終了すると、本異常判定制御を終了する。本制御によれば、ＮＯｘ浄化率及びＰＭ捕集率に基づいて、ＳＣＲＦ４のＰＭ捕集が好適に行われていないと想定される状況において、捕集異常状態とセンサ異常状態を明確に区別して判定することができる。更には、ＳＣＲＦ４に担持されたＳＣＲ触媒等に関する触媒等異常状態も区別して判定することができるため、結果、ＳＣＲＦ４に関する的確な異常状態判定を実現することができる。なお、本実施例においては、何れかの異常状態が判定されると、内燃機関１のユーザに対して当該異常状態が発現していることを知らせるために、インジケータを点灯させてもよい。このインジケータは、異常状態毎に設置してもよく、また、何らかの異常状態が発現したときに一つのインジケータを点灯させて、その詳細については、別途ＥＣＵ２０等の処理結果にアクセスして確認するように構成してもよい。【００４４】
＜変形例１＞
上記実施例では、ＮＯｘ浄化率とＰＭ捕集率で画定される各制御領域は、ＮＯｘ浄化率に関する閾値Ｎ１とＰＭ捕集率に関する閾値Ｐ１で区分けされるが、本変形例では、図４に示すように、捕集異常状態に関連付けられる領域Ｒ１とセンサ異常状態に関連付けられる領域Ｒ２とを区別するためのＮＯｘ浄化率の閾値をＮ１’とし、触媒等異常状態に関連付けられる領域Ｒ３と正常状態に関連付けられる領域Ｒ４とを区別するためのＮＯｘ浄化率の閾値を、Ｎ１’と異なるＮ２’とする。このように異なる２つの閾値Ｎ１’とＮ２’を設定するのは、捕集異常状態でのクラック箇所等の存在によるＮＯｘ浄化率の低下の程度と、触媒等異常状態でのＳＣＲ触媒の劣化によるＮＯｘ浄化率の低下の程度とを区別することで、捕集異常状態とセンサ異常状態の区別、又は触媒等異常状態と正常状態との区別を好適に行い得ることを考慮したものである。【００４５】
また、同じように、ＰＭ捕集率に関する閾値を、閾値Ｐ１だけではなくその他の閾値を設定してもよい。なお、この場合、領域Ｒ１、Ｒ２の相関に関し、領域Ｒ１は低浄化率側に設定され、領域Ｒ２は高浄化率側に設定される。【００４６】
＜変形例２＞
上記の実施例では、ＳＣＲＦ４の下流側に設置されたＰＭセンサ１２の検出値を利用して、ＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集率が算出されたが、それに代えて、図５に示すように、ＳＣＲＦ４の上流側の排気圧と下流側の排気圧との差圧を検出する差圧センサ１３の検出値を利用して、ＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集率を算出してもよい。なお、図５は、本変形例に係る内燃機関１の排気浄化システムの別の概略構成を示す図であり、当該排気浄化システムのうち図１に示す排気浄化システムと実質的に同一の構成については、同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。この場合、内燃機関１から排出されるＰＭ量の推定値と、差圧センサの検出値に基づいて推定されるＳＣＲＦ４に堆積しているＰＭ量との相関からＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集率が算出できる。具体的には、所定期間において内燃機関１から排出されたＰＭ量が内燃機関１の運転状態（機関負荷や機関回転速度等）に基づいて推定される。そして、同期間での差圧センサ１３の検出値の増加量から推定される、ＳＣＲＦ４でのＰＭ堆積量の増加量と、推定された排出ＰＭ量との比較によりＰＭ捕集率の算出が可能である。なお、差圧センサ１３の検出値を利用したＰＭ堆積量の推定については、従来技術によるものであるのでその詳細な説明は省略するが、その推定に当たって排気流量や排気温度を考慮することで、より正確なＰＭ堆積量の増加量の推定が可能となる。そして、上記異常判定制御によって判定される異常状態は、ＰＭセンサ１２のセンサ異常状態に代えて当該差圧センサのセンサ異常状態となり、それは、当該差圧センサによる差圧の検出機能が果たされず、実際の差圧よりも低い差圧が検出されてしまう状態を意味することになる。【００４７】
＜変形例３＞
上述までの実施例では、ＳＣＲＦ４の捕集能力を示すパラメータとしてＰＭ捕集率が利用され、そのＮＯｘ浄化能力を示すパラメータとしてＮＯｘ浄化率が利用されている。このような形態に代えて、当該捕集能力としてＳＣＲＦ４の下流側の排気中のＰＭ濃度を利用し、当該ＮＯｘ浄化能力としてＳＣＲＦ４の下流側の排気中のＮＯｘ濃度を利用してもよい。この場合、ＰＭ濃度はＰＭセンサによって検出され、そのＰＭ濃度が高くなるほど捕集能力が低下していることを意味する。そして、そのＰＭ濃度が所定濃度を超えるとＳＣＲＦ４が所定の低捕集能力状態に至ることになる。また、ＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサによって検出され、そのＮＯｘ濃度が高くなるほどＮＯｘ浄化能力が低下していることを意味する。
【実施例２】
【００４８】
上記実施例に示すように本発明に係る内燃機関１の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ浄化率及びＰＭ捕集率を利用してＳＣＲＦ４に関する異常状態を判定する場合、これらのパラメータがＳＣＲＦ４によるＮＯｘ浄化能力及びＰＭ捕集能力を的確に反映していることが好ましい。しかし、ＰＭが捕集されＳＣＲＦ４に堆積していくと、そのＰＭの堆積の程度に応じて、本来のＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化能力及びＰＭ捕集能力と、算出されたＮＯｘ浄化率及びＰＭ捕集率との間にずれが生じると考えられる。これは、ＮＯｘ浄化率及びＰＭ捕集率の両パラメータは、それぞれＮＯｘセンサ１０、１１およびＰＭセンサ１２の検出値を利用して算出されることによる。このようなずれが発生すると、上述したＳＣＲＦ４に関する異常判定の判定精度に好ましくない影響が及び得る。そこで、より的確なＳＣＲＦ４に関する異常判定を実行するための異常判定制御について、図６に基づいて説明する。【００４９】
ここで、図６に示す異常判定制御に含まれる各処理のうち図２に示す異常判定制御に含まれる処理と同一のものについては、同一の参照番号を付しその詳細な説明を省略する。そして本実施例では、Ｓ１０２の処理が終了するとＳ２０１の処理が行われる。Ｓ２０１では、ＳＣＲＦ４に捕集され堆積しているＰＭ量の算出が行われる。具体的には、ＳＣＲＦ４において捕集されたＰＭの酸化除去が行われてからの期間における、内燃機関１の運転履歴（燃料噴射量や機関回転速度等）に基づいて算出される、内燃機関１から排出される排気中のＰＭの量と、Ｓ１０２で算出されたＰＭ捕集率の履歴等を利用して、ＳＣＲＦ４に堆積しているＰＭ量の算出が行われる。このようにＳＣＲＦ４のＰＭ堆積量を算出する理由は、ＳＣＲＦ４によるＰＭ捕集機能とＮＯｘ浄化機能がそのＰＭ堆積量の影響を受けて変動し、ＳＣＲＦ４に関する異常判定の精度に影響を及ぼし得るからである。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。【００５０】
Ｓ２０２では、Ｓ２０１で算出されたＰＭ堆積量に基づいて、Ｓ１０３の判定で使用される閾値Ｎ１と、Ｓ１０４及びＳ１０７の判定で使用される閾値Ｐ１が補正される。閾値Ｎ１は、上記の通りＳＣＲＦ４のＮＯｘ浄化能力が相対的に低い状態にあるか否かを判定するための、ＮＯｘ浄化率に関する閾値である。ＳＣＲＦ４でのＰＭ堆積量が増加すると、そこに担持されたＳＣＲ触媒の表面がＰＭに覆われるとともに、堆積したＰＭと排気中のＮＯ２との反応が促進されてＮＯｘ還元に供されるＮＯ２量が減少するため、ＳＣＲＦ４として実質的に有するＮＯｘ浄化能力が目減りした状態となってしまう。このような状況は、算出されたＮＯｘ浄化率に、ＳＣＲＦ４の実際のＮＯｘ浄化能力が適切に反映されていない状態であり、異常判定制御における異常判定に好ましくない影響を与え得る。そこで、このようなＮＯｘ浄化率とＳＣＲＦ４の実際のＮＯｘ浄化能力のずれの影響を緩和するために、ＮＯｘ浄化率に関する閾値Ｎ１が補正される。具体的には、ＰＭ堆積量が増加するとＮＯｘ浄化能力が目減りすることを踏まえ、ＰＭ堆積量の増加に伴い閾値Ｎ１が小さくなるように補正する。【００５１】
また、閾値Ｐ１は、上記の通りＳＣＲＦ４のＰＭ捕集能力が相対的に低い状態であるか否かを判定するための、ＰＭ捕集率に関する閾値である。ＳＣＲＦ４でのＰＭ堆積量が少ない場合にはフィルタ内の細孔による捕集が効率的に行われるため、実質的なフィルタによる捕集が行われやすい状況にあるが、ＰＭ堆積量が増えると細孔内は塞がれ、ＰＭはフィルタの表層に堆積しやすくなり、堆積量の増加とともにその表層の堆積分の割合は増加する。このような表層でのＰＭ捕集は、いわば嵩上げされたＰＭ捕集であり、ＳＣＲＦ４の本来の捕集機能が果たされた結果とは言い難い。このような状況は、算出されたＰＭ捕集率に、ＳＣＲＦ４の実際のＰＭ捕集能力が適切に反映されていない状態であり、異常判定制御における異常判定に好ましくない影響を与え得る。そこで、このようなＰＭ捕集率とＳＣＲＦ４の実際のＰＭ捕集能力のずれの影響を緩和するために、ＰＭ捕集率に関する閾値Ｐ１が補正される。具体的には、ＰＭ堆積量が増加するとＰＭ捕集能力が嵩上げされていることを踏まえ、ＰＭ堆積量の増加に伴い閾値Ｐ１が大きくなるように補正する。【００５２】
Ｓ２０２の処理が終了すると、補正された閾値Ｎ１、Ｐ１を利用してＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０７の判定処理が行われる。これにより、算出されたＰＭ捕集率、ＮＯｘ浄化率と、実際のＳＣＲＦ４のＰＭ捕集能力、ＮＯｘ浄化能力との乖離に起因する、異常判定制御の判定精度への影響を緩和することが可能となる。【００５３】
＜変形例＞
ここで、上記乖離に起因する異常判定制御の判定精度への影響を緩和する実施例の変形例について、図７−図９に基づいて説明する。なお、図７に示す異常判定制御に含まれる各処理のうち図２、図６に示す異常判定制御に含まれる処理と同一のものについては、同一の参照番号を付しその詳細な説明を省略する。そして本実施例では、上記のＳ２０２の処理に代えて、Ｓ２０３の処理が行われる。【００５４】
Ｓ２０３では、Ｓ２０１で算出されたＰＭ堆積量に基づいて、Ｓ１０１で算出されたＮＯｘ浄化率とＳ１０２で算出されたＰＭ捕集率の補正が行われる。先ず、ＮＯｘ浄化率の補正について、図８に基づいて説明する。上記の通りＳＣＲＦ４でのＰＭ堆積量が増加すると、ＳＣＲＦ４として実質的に有するＮＯｘ浄化能力が目減りした状態となる。そこで、上述した堆積ＰＭがＮＯｘ浄化率に及ぼす影響を考慮して、Ｓ１０１で算出されたＮＯｘ浄化率を補正する補正係数Ｃ１が、Ｓ２０３で算出される。具体的には、図８に示すＰＭ堆積量と補正係数Ｃ１との相関に従って、該補正係数Ｃ１の算出が行われる。上記のとおり、ＰＭ堆積量が増加するに従い、ＳＣＲＦ４の本来のＮＯｘ浄化能力が目減りしていくため、本来のＮＯｘ浄化能力に対応するＮＯｘ浄化率を算出するために、一例として、ＰＭ堆積量が増加するに従い対数的に補正係数Ｃ１が増加するように、ＰＭ堆積量と補正係数Ｃ１との相関が設定されている。そして、Ｓ１０１で算出されたＮＯｘ浄化率に補正係数Ｃ１を乗じた値が補正後のＮＯｘ浄化率とされる。【００５５】
次に、ＰＭ捕集率の補正について、図９に基づいて説明する。上記の通りＰＭ堆積量が増加すると、ＳＣＲＦ４として実質的に有するＰＭ捕集能力が嵩上げされた状態となる。そこで、上述した堆積ＰＭがＰＭ捕集率に及ぼす影響を考慮して、Ｓ１０２で算出されたＰＭ捕集率を補正する補正係数Ｃ２が、Ｓ２０３で算出される。具体的には、図９に示すＰＭ堆積量と補正係数Ｃ２との相関に従って、該補正係数Ｃ２の算出が行われる。上記のとおり、ＰＭ堆積量が増加するに従い、ＳＣＲＦ４の本来のＰＭ捕集能力が嵩上げされていくため、本来のＰＭ捕集能力に対応するＰＭ捕集率を算出するために、一例として、ＰＭ堆積量が増加するに従い補正係数Ｃ２が減少するように、ＰＭ堆積量と補正係数Ｃ２との相関が設定されている。そして、Ｓ１０２で算出されたＰＭ捕集率に補正係数Ｃ２を乗じた値が補正後のＰＭ捕集率とされる。【００５６】
Ｓ２０２の処理が終了すると、図２に示す異常判定制御と同様にＳ１０３以降の処理が行われる。これにより、算出されたＰＭ捕集率、ＮＯｘ浄化率と、実際のＳＣＲＦ４のＰＭ捕集能力、ＮＯｘ浄化能力との乖離に起因する、異常判定制御の判定精度への影響を緩和することが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 酸化触媒
４ 選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
５ ＡＳＣ触媒
６ 燃料供給弁
７ 供給弁
１０、１１ ＮＯｘセンサ
１２ ＰＭセンサ
１３ 差圧センサ
２０ ＥＣＵ
２１ クランクポジションセンサ
２２ アクセル開度センサ
【図１】
2015093603.tif 000003
【図２】
2015093603.tif 000004
【図３】
2015093603.tif 000005
【図４】
2015093603.tif 000006
【図５】
2015093603.tif 000007
【図６】
2015093603.tif 000008
【図７】
2015093603.tif 000009
【図８】
2015093603.tif 000010
【図９】
2015093603.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月13日(2016.6.13)
【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た、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタであって、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒が担持されて形成されたＮＯｘ浄化フィルタと、
前記ＮＯｘ浄化フィルタに対して、該ＮＯｘ浄化フィルタに流れ込む排気を介してアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する還元剤供給部と、
前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気に関する所定のパラメータを検出する排気センサの検出値に基づいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集能力に関する情報を取得する捕集能力取得部と、
前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、該ＮＯｘ浄化フィルタによるＮＯｘ浄化能力に関する情報を取得するＮＯｘ浄化能力取得部と、
前記捕集能力に関する前記情報が、前記捕集能力が所定の低捕集能力状態にあることを示しているときに、前記ＮＯｘ浄化能力に関する前記情報に基づいて、前記ＮＯｘ浄化フィルタによる粒子状物質の捕集機能が果たされない捕集異常状態、および前記排気センサによる前記所定のパラメータの検出機能が果たされないセンサ異常状態を区別して判定する判定部と、
を備える、内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記捕集能力取得部は、前記排気センサの検出値に基づいて、前記捕集能力に関する情報として前記ＮＯｘ浄化フィルタによる排気中の粒子状物質の捕集率を取得し、
前記ＮＯｘ浄化能力取得部は、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中のＮＯｘ量に基づいて、前記ＮＯｘ浄化能力に関する情報として該ＮＯｘ浄化フィルタによるＮＯｘ浄化率を取得し、
前記判定部は、前記捕集率が、前記所定の低捕集能力状態に対応する所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率に基づいて、前記捕集異常状態と前記センサ異常状態とを区別して判定する、
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記判定部による判定において、前記ＮＯｘ浄化率が属する領域として少なくとも所定の低浄化率領域と、該所定の低浄化率領域よりもＮＯｘ浄化率が相対的に高い所定の高浄化率領域とが設定され、
前記判定部は、
前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときであって、且つ前記ＮＯｘ浄化率が前記所定の低浄化率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化フィルタが前記捕集異常状態にあると判定し、
前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときであって、且つ前記ＮＯｘ浄化率が前記所定の高浄化率領域にあるときに、前記排気センサが前記センサ異常状態にあると判定する、
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記捕集率を補正する捕集率補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率補正部によって補正された捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化能力取得部により取得されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記ＮＯｘ浄化率を補正するＮＯｘ浄化率補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率補正部によって補正されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記所定の低捕集率領域を画定する捕集率の上限閾値を補正する捕集率閾値補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率が前記捕集率閾値補正部によって補正された前記上限閾値により画定される補正低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化能力取得部により取得されたＮＯｘ浄化率に基づく前記判定を行う、
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記ＮＯｘ浄化フィルタに捕集された粒子状物質量に基づいて、前記所定の低浄化率領域と前記所定の高浄化率領域とを画定するＮＯｘ浄化率の閾値を補正する浄化率閾値補正部を更に備え、
前記判定部は、前記捕集率が前記所定の低捕集率領域にあるときに、前記ＮＯｘ浄化率が前記浄化率閾値補正部によって補正された前記ＮＯｘ浄化率の閾値により画定される補正高浄化率領域にあるときに、前記排気センサが前記センサ異常状態にあると判定する、
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記捕集異常状態は、前記ＮＯｘ浄化フィルタの割れによる破損状態、前記ＮＯｘ浄化フィルタの溶損状態、前記ＮＯｘ浄化フィルタの未設置状態のうち少なくとも１つを含む、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記排気センサは、前記ＮＯｘ浄化フィルタから流れ出る排気中の粒子状物質量を検出するＰＭセンサ、又は前記ＮＯｘ浄化フィルタの上流側と下流側の排気圧力差を検出する差圧センサである、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項１０】
前記判定部による判定結果を、ユーザに報知する報知部を、更に備える、
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【国際調査報告】
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