(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気浄化触媒還元のために添加弁から添加される還元剤添加誤差を空燃比に基づいて高精度に検出し添加弁の異常等を正確に判定する。【解決手段】  添加弁から排気ポート内に還元剤が添加された場合、空燃比センサにて検出される空燃比は、燃料噴射弁から燃焼室内に噴射された燃料による空燃比よりも低下する。この空燃比変化に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することにより推定添加量を求めている（Ｓ１８６）。このため高精度な推定添加量を求めることが可能となる。そしてこの推定添加量を判定値と比較することにより（Ｓ１９０）、高精度に添加誤差を検出して異常判定（Ｓ１９４）・正常判定（Ｓ１９６）を正確に行うことができる。【選択図】      図４
2005054723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の浄化能力を還元にて回復させるために排気浄化触媒の上流から還元剤添加機構により排気系内に還元剤を添加する場合に、前記還元剤添加機構への添加指示量と実際の添加量との誤差を検出する方法であって、
排気系の空燃比変化に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することで前記還元剤添加機構による還元剤の推定添加量を求め、該推定添加量を、前記添加指示量又は前記添加指示量に基づく判定値と比較することにより添加誤差を検出することを特徴とする還元剤添加誤差検出方法。
【請求項２】
請求項１において、前記添加誤差が基準範囲外にある場合には、前記還元剤添加機構は異常であると判定することを特徴とする還元剤添加誤差検出方法。
【請求項３】
排気系に設けられた排気浄化触媒と、排気系に還元剤を添加することで前記排気浄化触媒を還元して浄化能力を回復させる還元剤添加機構とを備えた内燃機関において、該還元剤添加機構への添加指示量と還元剤添加機構から実際に添加される添加量との差を検出する還元剤添加誤差検出装置であって、
排気系にて前記還元剤添加機構よりも下流に設けられた空燃比センサと、
前記還元剤添加機構に対して添加指示がなされたタイミング以後に開始する空燃比変化検出期間を設定する空燃比変化検出期間設定手段と、
前記空燃比変化検出期間設定手段にて設定された前記空燃比変化検出期間前に前記空燃比センサにて検出された空燃比又は該空燃比よりも低い空燃比をベース空燃比として、該ベース空燃比と前記空燃比変化検出期間中に前記空燃比センサにて検出される空燃比との差に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することで前記還元剤添加機構による還元剤の推定添加量を算出する還元剤推定添加量算出手段と、
前記還元剤推定添加量算出手段にて算出された推定添加量を、前記還元剤添加機構への添加指示量又は該添加指示量に基づく判定値と比較することにより、添加誤差を検出する誤差検出手段と、
を備えたことを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項４】
請求項３において、前記還元剤推定添加量算出手段は、前記還元剤添加量相当値を、前記空燃比の差と内燃機関の運転状態から得られる排気流量相当値とに基づいて算出することを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項５】
請求項４において、前記排気流量相当値は、内燃機関の吸入空気量であることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかにおいて、前記添加誤差が基準範囲外にある場合には、前記還元剤添加機構は異常であると判定する異常判定手段を備えたことを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項７】
請求項６において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の吸入空気量に応じて補正して用いることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項８】
請求項７において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の吸入空気量が大きいほど小さくなるように補正して用いることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項９】
請求項６において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の排気系の温度又は前記排気浄化触媒の触媒床温に応じて補正して用いることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、前記内燃機関の排気系の温度又は前記排気浄化触媒の触媒床温が低温であるほど小さくなるように補正して用いることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１１】
請求項６において、内燃機関は、大量の排気再循環を実行することで燃焼温度を比較的低温にて実行する低温燃焼モードと、通常の排気再循環を実行する通常燃焼モードとを備え、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の燃焼モードに応じて補正して用いることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、前記低温燃焼モードでは前記通常燃焼モードよりも小さくなるように補正して用いることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１３】
請求項６〜１２のいずれかにおいて、前記異常判定手段は、前記添加指示量又は前記判定値が基準添加量より小さい場合には、前記添加誤差が前記基準範囲から低い方へ外れた場合でも前記還元剤添加機構を異常であると判定しないことを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１４】
請求項３〜１３のいずれかにおいて、前記空燃比変化検出期間中に、前記還元剤添加機構に対して新たな添加指示がなされた場合には、前記還元剤推定添加量算出手段、前記誤差検出手段、あるいは前記異常判定手段は処理を停止することを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１５】
請求項３〜１４のいずれかにおいて、内燃機関の運転状態の変化が基準変化よりも大きくなった場合には、前記還元剤推定添加量算出手段、前記誤差検出手段、あるいは前記異常判定手段は処理を停止することを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記内燃機関の運転状態の変化とは、内燃機関の吸入空気量の変化あるいは内燃機関にて燃焼される燃料量の変化であることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１７】
請求項３〜１６のいずれかにおいて、前記還元剤添加機構による前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間は、前記還元剤推定添加量算出手段、前記誤差検出手段、あるいは前記異常判定手段は処理を停止することを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１８】
請求項１７において、前記還元剤添加機構による前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間は、前回の還元剤添加タイミングからの経過時間又は前回の還元剤添加タイミングからの積算吸入空気量にて設定されていることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項１９】
請求項３〜１８のいずれかにおいて、前記空燃比センサは、排気系において排気浄化触媒よりも下流側に配置されていることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【請求項２０】
請求項３〜１９のいずれかにおいて、前記内燃機関はディーゼルエンジンであり、前記排気浄化触媒はＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む触媒であることを特徴とする還元剤添加誤差検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化触媒の還元剤添加誤差検出方法及び還元剤添加誤差検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化雰囲気においては排気中のＮＯｘを触媒中に吸蔵させ、その後、還元雰囲気になった場合あるいは強制的に還元雰囲気にして、吸蔵されていたＮＯｘを放出しかつ還元して浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いた内燃機関の排気浄化システムが存在する。このような排気浄化システムにおいて、特にディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジンにおいては、排気に還元雰囲気を強制的に形成するために排気系に還元剤を添加する添加弁を備えた構成が存在する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この技術では、添加弁による還元剤の添加量が不足してＮＯｘの還元が不十分となる異常を検出してＮＯｘ浄化を適切に実行するための異常検出システムが提案されている。この異常検出システムの一つとして、空燃比センサにより検出された空燃比の値が目標空燃比と同等あるいは目標空燃比よりも低下しない場合に添加弁が異常であると判定するシステムが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２４２６６３号公報（第１３−１４頁、図９−１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記システムでは、空燃比に対して単に目標空燃比を基準レベルとして、空燃比のピーク的低下が基準レベルに到達したか否かにより異常有無を判定している。このため、添加弁の閉固着のような異常は検出可能であるが、指示された量よりも多量に還元剤が添加される異常の場合には目標空燃比に到達するので、実際に異常であっても異常と判定されることがない。
【０００５】
又、添加流量が小さい状態で長期になされた場合には空燃比のピーク的低下が小さいことから、最終的に目標とする添加量が加えられたとしても目標空燃比に到達しないことになる。このため指示された還元剤量を添加しているにも関わらず異常とされてしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、空燃比に基づいて高精度に還元剤添加誤差を検出して、添加弁の異常等の状態を正確に判定できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の還元剤添加誤差検出方法は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒の浄化能力を還元にて回復させるために排気浄化触媒の上流から還元剤添加機構により排気系内に還元剤を添加する場合に、前記還元剤添加機構への添加指示量と実際の添加量との誤差を検出する方法であって、排気系の空燃比変化に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することで前記還元剤添加機構による還元剤の推定添加量を求め、該推定添加量を、前記添加指示量又は前記添加指示量に基づく判定値と比較することにより添加誤差を検出することを特徴とする。
【０００８】
排気系に還元剤が添加された場合に、排気系の空燃比は、内燃機関において燃焼用の燃料により生じているベースの空燃比よりも低下する。この空燃比のピーク的な低下の大小を判断したのでは、トータルとして同一の添加量でも、添加状況や排気系の状態によっては還元剤の濃度分布が変化して空燃比のピーク的低下が変動するので、正確に還元剤の添加誤差は検出できない。
【０００９】
しかし本発明では、空燃比低下のピーク値でなく、空燃比変化に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することにより推定添加量を求めているので、還元剤のトータルの添加量を高精度に求めることが可能となる。したがって、この推定添加量を、空燃比変化を生じさせた添加指示量又はこの添加指示量に基づいて得られる判定値と比較をすれば、高精度な添加誤差を検出することができる。そしてこの添加誤差に基づけば、異常判定などを正確に行うことが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の還元剤添加誤差検出方法では、請求項１において、前記添加誤差が基準範囲外にある場合には、前記還元剤添加機構は異常であると判定することを特徴とする。
【００１１】
このように基準範囲を設け、添加誤差が基準範囲を外れれば還元剤添加機構は異常であると判定することにより、容易かつ正確に異常を判定することができる。
請求項３に記載の還元剤添加誤差検出装置は、排気系に設けられた排気浄化触媒と、排気系に還元剤を添加することで前記排気浄化触媒を還元して浄化能力を回復させる還元剤添加機構とを備えた内燃機関において、該還元剤添加機構への添加指示量と還元剤添加機構から実際に添加される添加量との差を検出する還元剤添加誤差検出装置であって、排気系にて前記還元剤添加機構よりも下流に設けられた空燃比センサと、前記還元剤添加機構に対して添加指示がなされたタイミング以後に開始する空燃比変化検出期間を設定する空燃比変化検出期間設定手段と、前記空燃比変化検出期間設定手段にて設定された前記空燃比変化検出期間前に前記空燃比センサにて検出された空燃比又は該空燃比よりも低い空燃比をベース空燃比として、該ベース空燃比と前記空燃比変化検出期間中に前記空燃比センサにて検出される空燃比との差に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することで前記還元剤添加機構による還元剤の推定添加量を算出する還元剤推定添加量算出手段と、前記還元剤推定添加量算出手段にて算出された推定添加量を、前記還元剤添加機構への添加指示量又は該添加指示量に基づく判定値と比較することにより、添加誤差を検出する誤差検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
排気系に還元剤が添加された場合に、排気系の空燃比は、燃焼用の燃料により生じているベースの空燃比よりも低下する。この空燃比のピーク的な低下の大小を判断したのでは、トータルとして同一の添加量でも添加状況や排気系の状態によっては還元剤の濃度分布が変化して空燃比のピーク的低下が変動するので、正確に還元剤の添加誤差は検出できない。
【００１３】
しかし本発明では、空燃比変化検出期間設定手段が上述のごとく設定した空燃比変化検出期間において、還元剤推定添加量算出手段は、前記ベース空燃比と空燃比センサにて検出される空燃比との差に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算することで還元剤の推定添加量を算出している。
【００１４】
このように空燃比低下のピーク値でなく、空燃比変化に現れる還元剤添加量相当値を周期的に積算しているので、還元剤の推定添加量を高精度に求めることが可能となる。したがって誤差検出手段は、この推定添加量を、空燃比変化を生じさせた添加指示量又はこの添加指示量に基づく判定値と比較をすれば、高精度な添加誤差を検出することができる。そして、この添加誤差に基づけば、異常判定などを正確に行うことが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３において、前記還元剤推定添加量算出手段は、前記還元剤添加量相当値を、前記空燃比の差と内燃機関の運転状態から得られる排気流量相当値とに基づいて算出することを特徴とする。
【００１６】
還元剤添加量相当値は、排気系の状態、例えば排気流量が極めて安定している場合には、空燃比の差そのものを還元剤添加量相当値として積算対象にしても良いが、空燃比の差と排気流量相当値とに基づけば、実際の還元剤添加量として、より正確に算出することができる。このことにより、一層高精度な還元剤添加量相当値を得ることができ、この還元剤添加量相当値を積算することで、より高精度な推定添加量を得ることができる。
【００１７】
請求項５に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項４において、前記排気流量相当値は、内燃機関の吸入空気量であることを特徴とする。
排気流量相当値としては、直接、排気流量を測定して排気流量そのものを用いても良いが、吸入空気量と排気流量とはほぼ比例する関係にあることから、排気流量相当値として内燃機関の吸入空気量を用いても良い。したがって高温の排気中にて流量を検出するよりも容易に正確な排気流量相当値を得ることができる。
【００１８】
請求項６に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３〜５のいずれかにおいて、前記添加誤差が基準範囲外にある場合には、前記還元剤添加機構は異常であると判定する異常判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような異常判定手段を備えて、基準範囲により異常を判定しても良い。上述のごとく添加誤差は高精度に検出されているので、異常判定も正確に行うことができる。
請求項７に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項６において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の吸入空気量に応じて補正して用いることを特徴とする。
【００２０】
吸入空気量によって排気流量が変化するが、この排気流量によっては還元剤添加量による空燃比センサの検出値に対する影響が異なる。このことから、誤差検出手段が、添加指示量又は判定値を、内燃機関の吸入空気量に応じて補正して用いることで、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００２１】
請求項８に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項７において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の吸入空気量が大きいほど小さくなるように補正して用いることを特徴とする。
【００２２】
内燃機関の吸入空気量が大きいほど排気流量も大きくなり、排気が高速に排気系を流れることになる。このように高速では空燃比センサの検出値に還元剤添加量による変化が抑制されて現れるようになる。このため誤差検出手段が、添加指示量又は判定値を、内燃機関の吸入空気量が大きいほど小さくなるように補正して用いることにより、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００２３】
請求項９に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項６において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の排気系の温度又は前記排気浄化触媒の触媒床温に応じて補正して用いることを特徴とする。
【００２４】
内燃機関の排気系の温度又は排気浄化触媒の触媒床温によっては還元剤添加量による空燃比センサの検出値に対する影響が異なる。このことから誤差検出手段が、添加指示量又は判定値を、内燃機関の排気系の温度又は排気浄化触媒の触媒床温に応じて補正して用いることで、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００２５】
請求項１０に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項９において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、前記内燃機関の排気系の温度又は前記排気浄化触媒の触媒床温が低温であるほど小さくなるように補正して用いることを特徴とする。
【００２６】
排気系の温度や排気浄化触媒の触媒床温が低温であると、添加した還元剤が排気通路等や排気浄化触媒内に付着して、空燃比センサの検出値に還元剤添加量による変化が抑制されて現れるようになる。このため誤差検出手段が、添加指示量又は判定値を、内燃機関の排気系の温度又は排気浄化触媒の触媒床温が低温であるほど小さくなるように補正して用いることにより異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００２７】
請求項１１に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項６において、内燃機関は、大量の排気再循環を実行することで燃焼温度を比較的低温にて実行する低温燃焼モードと、通常の排気再循環を実行する通常燃焼モードとを備え、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、内燃機関の燃焼モードに応じて補正して用いることを特徴とする。
【００２８】
低温燃焼モードと通常燃焼モードとでは排気再循環量が大きく異なり、低温燃焼モードでは大量の排気再循環に伴い排気再循環側に還元剤の一部が流れる場合があるので、これによる空燃比センサの検出値に対する影響も異なる。このため誤差検出手段が、添加指示量又は判定値を、内燃機関の燃焼モードに応じて補正して用いることにより、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００２９】
請求項１２に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項１１において、前記誤差検出手段は、前記添加指示量又は前記判定値を、前記低温燃焼モードでは前記通常燃焼モードよりも小さくなるように補正して用いることを特徴とする。
【００３０】
前述したごとく低温燃焼モードでは添加した還元剤の一部が排気再循環側に流れる場合がある。このため誤差検出手段は、添加指示量又は判定値を、低温燃焼モードでは通常燃焼モードよりも小さくなるように補正して用いることで、添加誤差の高精度な検出を維持でき、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００３１】
請求項１３に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項６〜１２のいずれかにおいて、前記異常判定手段は、前記添加指示量又は前記判定値が基準添加量より小さい場合には、前記添加誤差が前記基準範囲から低い方へ外れた場合でも前記還元剤添加機構を異常であると判定しないことを特徴とする。
【００３２】
還元剤の添加量が小さい時には空燃比センサによる検出精度が低下する傾向にある。このため添加指示量又は判定値が基準添加量より小さい場合には、異常判定手段は添加誤差が基準範囲から低い方へ外れた場合でも還元剤添加機構を異常であると判定しないようにすることにより異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００３３】
請求項１４に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３〜１３のいずれかにおいて、前記空燃比変化検出期間中に、前記還元剤添加機構に対して新たな添加指示がなされた場合には、前記還元剤推定添加量算出手段、前記誤差検出手段、あるいは前記異常判定手段は処理を停止することを特徴とする。
【００３４】
添加指示量に対応した還元剤添加が空燃比に現れている時に、次の添加指示量に対応した還元剤添加が空燃比に現れると、空燃比センサの検出値では区別できないので、正確な推定添加量が得られなくなる。したがって空燃比変化検出期間中に還元剤添加機構に対して新たな添加指示がなされた場合には、還元剤推定添加量算出手段、誤差検出手段、あるいは異常判定手段では処理を停止することで、不正確な推定添加量により添加誤差の検出精度が低下したり、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００３５】
請求項１５に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３〜１４のいずれかにおいて、内燃機関の運転状態の変化が基準変化よりも大きくなった場合には、前記還元剤推定添加量算出手段、前記誤差検出手段、あるいは前記異常判定手段は処理を停止することを特徴とする。
【００３６】
内燃機関の運転状態の変動が激しい場合には、排気流量や排気空燃比その他の排気状態が大きく変動して空燃比センサによる検出精度が低下するので、推定添加量も不正確になりやすい。したがって内燃機関の運転状態の変化が基準変化よりも大きくなった場合には、還元剤推定添加量算出手段、誤差検出手段、あるいは異常判定手段は処理を停止することにより、不正確な推定添加量により添加誤差の検出精度が低下したり、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００３７】
請求項１６に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項１５において、前記内燃機関の運転状態の変化とは、内燃機関の吸入空気量の変化あるいは内燃機関にて燃焼される燃料量の変化であることを特徴とする。
【００３８】
特に内燃機関の吸入空気量の変化や内燃機関にて燃焼される燃料量の変化により、排気状態が大きく影響を受ける。したがって吸入空気量や燃料量の変化が基準変化よりも大きくなった場合に、還元剤推定添加量算出手段、誤差検出手段、あるいは異常判定手段の処理を停止することで、不正確な推定添加量により添加誤差の検出精度が低下したり、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００３９】
請求項１７に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３〜１６のいずれかにおいて、前記還元剤添加機構による前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間は、前記還元剤推定添加量算出手段、前記誤差検出手段、あるいは前記異常判定手段は処理を停止することを特徴とする。
【００４０】
前回の添加指示による還元剤添加の空燃比への影響が残っている時に、新たに添加指示がなされても空燃比センサの検出値では区別できないので、正確な推定添加量が得られなくなる。したがって前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間は、還元剤添加機構に対して新たに添加指示がなされても、還元剤推定添加量算出手段、誤差検出手段、あるいは異常判定手段における処理を停止する。このことで、不正確な推定添加量により添加誤差の検出精度が低下したり、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００４１】
請求項１８に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項１７において、前記還元剤添加機構による前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間は、前回の還元剤添加タイミングからの経過時間又は前回の還元剤添加タイミングからの積算吸入空気量にて設定されていることを特徴とする。
【００４２】
前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間としては、排気系での付着燃料の蒸発や排気流量を考慮して、前回の還元剤添加タイミングからの経過時間又は前回の還元剤添加タイミングからの積算吸入空気量にて設定することができる。このことにより不正確な推定添加量により添加誤差の検出精度が低下したり、異常判定が不正確になるのを防止できる。
【００４３】
請求項１９に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３〜１８のいずれかにおいて、前記空燃比センサは、排気系において排気浄化触媒よりも下流側に配置されていることを特徴とする。
【００４４】
このように排気浄化触媒よりも下流側に配置された空燃比センサでは、浄化された後の排気に曝されることから、空燃比センサが排気中のＮＯｘやＰＭ（粒子状物質）の影響を受け難くなり、より高精度な検出が可能となる。特に、本発明のごとく、空燃比の差に基づいて還元剤の推定添加量を求める場合には、検出精度の影響が大きいので、排気浄化触媒よりも下流側に配置された空燃比センサの検出データを用いることで、より高精度な添加誤差を検出することができる。
【００４５】
請求項２０に記載の還元剤添加誤差検出装置では、請求項３〜１９のいずれかにおいて、前記内燃機関はディーゼルエンジンであり、前記排気浄化触媒はＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む触媒であることを特徴とする。
【００４６】
特にディーゼルエンジンにおいては通常は理論空燃比よりも高い空燃比で運転することから、ＮＯｘ吸蔵還元触媒にＮＯｘを吸蔵した後、還元剤の添加により、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の吸蔵能力を回復させている。このようなディーゼルエンジンにおいて、本発明を適用することにより、高精度な添加誤差を検出することができ、異常判定などを正確に実行することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジン及び制御装置の概略構成を表すブロック図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどのＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いるエンジンにおいても適用できる。
【００４８】
ディーゼルエンジン２は複数気筒、ここでは４気筒＃１，＃２，＃３，＃４からなる。各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気経路１３を介して、インタークーラ１４及び過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。サージタンク１２には、排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口している。そして、サージタンク１２とインタークーラ１４との間の吸気経路１３には、スロットル弁２２が配置され、コンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間には吸入空気量センサ２４、及び吸気温センサ２６が配置されている。
【００４９】
各気筒＃１〜＃４の燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気経路３４に接続されている。尚、排気タービン１６ｂは排気マニホールド３２において第４気筒＃４側から排気を導入している。
【００５０】
この排気経路３４には、排気浄化触媒が収納されている３つの触媒コンバータ３６，３８，４０が配置されている。最上流の第１触媒コンバータ３６にはＮＯｘ吸蔵還元触媒が収納されている。このＮＯｘ吸蔵還元触媒により、ディーゼルエンジンの通常の運転時において排気が酸化雰囲気（リーン）にある時には、ＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵される。そして還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘがＮＯとして離脱しＨＣやＣＯにより還元される。このことによりＮＯｘの浄化を行っている。
【００５１】
そして中間に配置された第２触媒コンバータ３８にはモノリス構造に形成された壁部を有するフィルタが収納され、この壁部の微小孔を排気が通過するように構成されている。このフィルタ表面にＮＯｘ吸蔵還元触媒がコーティングされているので、前述したごとくにＮＯｘの浄化が行われる。更に、フィルタ表面には排気中のＰＭが捕捉されるので、酸化雰囲気ではＮＯｘ吸蔵時に発生する活性酸素によりＰＭが酸化が開始され、更に周囲の過剰酸素によりＰＭ全体が酸化される。還元雰囲気（ストイキあるいはリッチ）ではＮＯｘ吸蔵還元触媒から発生する大量の活性酸素によりＰＭの酸化が促進される。このことによりＮＯｘの浄化と共に、ＰＭの浄化も実行している。
【００５２】
最下流の第３触媒コンバータ４０は、酸化触媒が収納され、ここではＨＣやＣＯが酸化されて浄化される。
尚、第１触媒コンバータ３６の上流には第１空燃比センサ４２が、第１触媒コンバータ３６と第２触媒コンバータ３８との間には第１排気温センサ４４が配置されている。又、第２触媒コンバータ３８と第３触媒コンバータ４０との間において、第２触媒コンバータ３８の近くには第２排気温センサ４６が、第３触媒コンバータ４０の近くには第２空燃比センサ４８が配置されている。
【００５３】
上記第１空燃比センサ４２と第２空燃比センサ４８とは、それぞれの位置で排気成分に基づいて排気の空燃比を検出し、空燃比に比例した電圧信号をリニアに出力するセンサである。又、第１排気温センサ４４と第２排気温センサ４６とはそれぞれの位置で排気温を検出するものである。
【００５４】
第２触媒コンバータ３８の上流側と下流側には差圧センサ５０の配管がそれぞれ設けられ、第２触媒コンバータ３８内部の目詰まりを検出するために、差圧センサ５０が第２触媒コンバータ３８の上下流での差圧を検出している。
【００５５】
尚、排気マニホールド３２には、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。このＥＧＲガス吸入口２０ｂは第１気筒＃１側で開口しており、排気タービン１６ｂが排気を導入している第４気筒＃４側とは反対側である。
【００５６】
ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを改質するための鉄系ＥＧＲ触媒５２が配置され、更にＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ５４が設けられている。尚、ＥＧＲ触媒５２はＥＧＲクーラ５４の詰まりを防止する機能も有している。そしてＥＧＲガス供給口２０ａ側にはＥＧＲ弁５６が配置されている。このＥＧＲ弁５６の開度調節によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気側へのＥＧＲガス供給量の調節が可能となる。
【００５７】
各気筒＃１〜＃４に配置されて、各燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５８は、燃料供給管５８ａを介してコモンレール６０に連結されている。このコモンレール６０内へは電気制御式の吐出量可変燃料ポンプ６２から燃料が供給され、燃料ポンプ６２からコモンレール６０内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５８ａを介して各燃料噴射弁５８に分配供給される。尚、コモンレール６０には燃料圧力を検出するための燃料圧センサ６４が取り付けられている。
【００５８】
更に、燃料ポンプ６２からは別途、低圧燃料が燃料供給管６６を介して添加弁６８に供給されている。この添加弁６８は第４気筒＃４の排気ポート３０に設けられて、排気タービン１６ｂ側に向けて燃料を還元剤として噴射するものである。この還元剤の噴射により、排気を一時的に還元雰囲気として第１触媒コンバータ３６及び第２触媒コンバータ３８に吸蔵されているＮＯｘを還元浄化し、更に第２触媒コンバータ３８ではＰＭの浄化も同時に実行する。
【００５９】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）７０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そしてＥＣＵ７０は前述した吸入空気量センサ２４、吸気温センサ２６、第１空燃比センサ４２、第１排気温センサ４４、第２排気温センサ４６、第２空燃比センサ４８、差圧センサ５０、燃料圧センサ６４及びスロットル開度センサ２２ａの信号を読み込んでいる。更にアクセルペダル７２の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７４、及びディーゼルエンジン２の冷却水温度を検出する冷却水温センサ７６から信号を読み込んでいる。更に、クランク軸７８の回転数を検出するエンジン回転数センサ８０、クランク軸７８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ８２から信号を読み込んでいる。
【００６０】
そしてこれらの信号から得られるエンジン運転状態に基づいて、ＥＣＵ７０は燃料噴射弁５８による燃料噴射時期や燃料噴射量制御を実行し、更にＥＧＲ弁５６の開度制御、及びモータ２２ｂによるスロットル開度制御を実行する。例えば、ＥＧＲ率がエンジン負荷（または燃料噴射量）とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定される目標ＥＧＲ率となるようにスロットル開度センサ２２ａの信号から検出されるスロットル開度ＴＡとＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁５６の開度）とが調節されるＥＧＲ制御が行われる。更にエンジン負荷（または燃料噴射量）とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定される目標吸入空気量（エンジン２の１回転当たりの目標値）となるようにＥＧＲ開度が調節される吸入空気量フィードバック制御が行われる。尚、ＥＧＲ制御に伴う燃焼モードとしては通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類の燃焼モードを実行する。ここで低温燃焼モードとは、大量のＥＧＲガスの導入により燃焼温度の上昇を緩慢にしてＮＯｘとスモークとを同時低減させる燃焼モードである。本実施の形態では低負荷で中高回転領域にて実行している。これ以外の燃焼モードが通常のＥＧＲ制御（ＥＧＲしない場合も含める）を実行する通常燃焼モードである。
【００６１】
次にＥＣＵ７０が実行する添加弁の正常・異常を判定する処理について説明する。この処理のフローチャートを図２，３，４に示す。本処理は一定の時間毎に割り込み実行される処理である。尚、個々の処理に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。
【００６２】
まず添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）について説明する。本処理が開始されると、まず前提条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１０２）。ここで前提条件とは次の条件である。
【００６３】
(１)エンジン２の運転状態が安定している。これは空燃比が安定化している運転状態にあることを示している。ここでは、吸入空気量センサ２４から検出される吸入空気量ｇａの単位時間当たりの変化量Δｇａが基準値以下で、かつ燃料噴射弁５８からの燃焼用噴射燃料量ｑｆｉｎの各噴射毎の変化量Δｑｆｉｎが基準値以下である場合に空燃比が安定化する運転状態であると判定される。
【００６４】
(２)触媒コンバータ３６，３８内の触媒に対して触媒制御がＮＯｘ還元モードにある。すなわち添加弁６８からの還元剤添加が実行されるべき運転状態にある場合である。
(３)空燃比変化が検出可能な燃焼モードである。この燃焼モードとしては前述した通常燃焼モードと低温燃焼モードが含まれる。
【００６５】
(４)第２空燃比センサ４８が正常である。
(５)吸入空気量センサ２４が正常である。
(６)第２空燃比センサ４８が活性化している。
【００６６】
(７)排気マニホールド３２における付着燃料量が基準値以下である。排気マニホールド３２における付着燃料量はＥＣＵ７０が別途実行している付着燃料量算出処理にて周期的に算出されているが、この付着燃料量が大きいと第２空燃比センサ４８の検出値から後述するごとく行う推定添加量等の計算精度が低下するからである。
【００６７】
(８)触媒床温低下や流れ込む排気温の低下による触媒コンバータ３６，３８内のＮＯｘ吸蔵還元触媒の失活現象が生じていない。
(９)今回の添加に対して設定される空燃比変化検出期間経過前である。この空燃比変化検出期間ついては後述する。
【００６８】
これらの条件(１)〜(９)が全て成立した時に前提条件が成立しているとされる。したがって条件(１)〜(９)が１つでも成立していない場合には（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、前提条件成立時の継続時間をカウントする前提条件成立カウンタをクリアし（Ｓ１０４）、添加弁状態検出を実行するか否かを決定する検出実行フラグを「ＯＦＦ」に設定する（Ｓ１０５）。こうして一旦本処理を終了する。以後、前提条件が成立しなければ（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、ステップＳ１０４，Ｓ１０５の実行を繰り返すことになる。
【００６９】
前提条件が成立した場合（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）について説明する。まず、前提条件成立カウンタをカウントアップする（Ｓ１０６）。例えばインクリメントすることにより、本処理の制御周期を単位として時間をカウントする。
【００７０】
次に今回検出対象としている添加弁６８からの還元剤添加が新たに実行されたか否かが判定される（Ｓ１０８）。ここで添加弁６８が還元剤の新たな添加を実行していなければ（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、第２空燃比センサ４８の出力に基づく添加弁６８の正常・異常を検出できないので、このまま本処理を一旦終了する。
【００７１】
添加弁６８から還元剤の新たな添加が実行されると（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、次に検出実行条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１１０）。ここで検出実行条件とは次の条件である。
【００７２】
(１)前提条件成立カウンタが基準値以上である。
(２)添加弁６８による前回の添加から基準時間を経過している。あるいはこの代わりに前回の添加からの積算吸入空気量が基準量以上となっている。
【００７３】
(３)添加弁６８からの還元剤添加は、触媒コンバータ３６，３８内のＮＯｘ吸蔵還元触媒の還元用として添加されたものである。
(４)検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」である。
【００７４】
これらの条件(１)〜(４)が全て成立した時に検出実行条件が成立しているとされる。したがって条件(１)〜(４)が１つでも成立していない場合には（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、検出実行フラグに「ＯＦＦ」を設定して（Ｓ１０５）、本処理を一旦終了する。尚、ステップＳ１０５の実行により検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」とされるので、既に検出実行フラグ＝「ＯＮ」となっていても、「ＯＦＦ」に戻されることになる。このことにより、前回の還元剤添加に基づいて後述する添加弁状態判定処理（図４）による判定が実行中であったとしても、新たな還元剤添加が実行されることにより、添加弁状態判定処理（図４）による判定処理が直ちに停止されることになる。
【００７５】
検出実行条件が成立した場合（Ｓ１１０で「ＹＥＳ」）には検出実行フラグが「ＯＮ」に設定される（Ｓ１１２）。こうして一旦本処理を終了する。
次の制御周期では前提条件の成立が継続していれば（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、前提条件成立カウンタのカウントアップが実行されて（Ｓ１０６）、前提条件成立カウンタ値が増加する。そして添加実施が継続中で有れば新たな添加は実施されていないので（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、このまま処理を一旦終了し、検出実行フラグ＝「ＯＮ」の状態は維持される。
【００７６】
尚、前提条件が成立しなくなれば（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、前述したステップＳ１０４，Ｓ１０５が実行されて、前提条件成立カウンタが「０」に戻され、検出実行フラグは「ＯＦＦ」に戻される。
【００７７】
次に判定値設定処理（図３）について説明する。本処理が開始されると、まず検出実行フラグが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１６２）。検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１６２で「ＹＥＳ」）、次に式１のごとく判定値Ｑａｄｊ（ｇ）が算出される（Ｓ１６４）。
【００７８】
（数１）
Ｑａｄｊ  ←  Ｑａｄｆ  −  Ｄ（ａｆｘ）    …  ［式１］
ここで添加指示量Ｑａｄｆは、添加弁６８から添加されるようにＥＣＵ７０にて算出した添加量（ｇ）である。この添加指示量Ｑａｄｆは式２のごとく算出される。
【００７９】
（数２）
Ｑａｄｆ  ←  Ｑａｄｔ×Ｎａｄ×燃料比重／１０００
…  ［式２］
ここで添加量Ｑａｄｔは添加弁６８の開弁１回毎に排気中に還元剤として添加される燃料体積（ｃｍ3）を示している。開弁回数Ｎａｄは１回の還元剤添加において添加弁６８が連続的に開弁される回数を示しており、例えば、低温燃焼モードでは「２」とされ、通常燃焼モードでは「４」とされている。上記式２により１回の還元剤添加処理において添加弁６８が正常であれば排気中に添加される還元剤量（ｇ）が求められる。
【００８０】
除去領域添加量Ｄ（ａｆｘ）は、添加により引き起こされる空燃比変化の内で第２空燃比センサ４８では比較的検出精度が低い領域を除くための添加量分を示し、式３のごとく算出される。
【００８１】
（数３）
Ｄ（ａｆｘ）  ←
［（１／ａｆｘ）−（１／ａｆｂａｓｅ）］×ｇａ×Ｑａｄｔｔ
…  ［式３］
ベース空燃比ａｆｂａｓｅは、還元剤添加開始前に燃料噴射弁５８から各燃焼室４内に噴射された燃料により生じた空燃比である。判定用上限空燃比ａｆｘは、空燃比検出精度上の上限値であり、例えばａｆｘ＝２０に設定されている。連続添加時間Ｑａｄｔｔは添加弁６８からの添加により空燃比が判定用上限空燃比ａｆｘより下がる時間を示しており、Ｎａｄ回の添加量Ｑａｄｔを添加する際のトータルの添加時間の大きさに比例する値である。例えば、Ｎａｄ回の添加量Ｑａｄｔの添加時間の合計と一定の係数（実験に基づき設定した係数）との積を計算することにより求める。これ以外に、図５のタイミングチャートに例示したごとく、２回又は４回の連続的になされる添加弁６８の一連の開弁の最初の開弁開始から最後の開弁終了までの時間をそのまま、あるいは一定の係数（実験に基づき設定した係数）との積を計算して用いても良い。
【００８２】
このようにして判定値Ｑａｄｊが算出されて一旦本処理を終了する。以後、検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」である限り（Ｓ１６２で「ＹＥＳ」）、繰り返し判定値Ｑａｄｊが算出され更新される（Ｓ１６４）。
【００８３】
そして前記添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１２にて検出実行フラグ＝「ＯＮ」とされると、判定値設定処理（図３）のステップＳ１６２では「ＮＯ」と判定されるようになり、判定値Ｑａｄｊの更新は停止する。したがって検出実行フラグ＝「ＯＮ」となる直前の最新の判定値Ｑａｄｊの値が維持されて、次に述べる添加弁状態判定処理（図４）にて用いられる。
【００８４】
添加弁状態判定処理（図４）について説明する。本処理が開始されると、まず検出実行フラグが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１８２）。検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１８２で「ＮＯ」）、推定添加量に「０（ｇ）」を設定して（Ｓ１８４）、一旦本処理を終了する。
【００８５】
前記添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１２にて検出実行フラグ＝「ＯＮ」とされると（Ｓ１８２で「ＹＥＳ」）、第２空燃比センサ４８の出力値に基づいて推定添加量Ｑａｄｅｓ(ｇ)が式４のごとく算出される（Ｓ１８６）。
【００８６】
（数４）
Ｑａｄｅｓ  ←  
Ｑａｄｅｓｏ＋［（１／ａｆａ）−（１／ａｆｘ）］×ｇａ×制御周期
…  ［式４］
上記式４の右辺の前回推定添加量Ｑａｄｅｓｏは、１つ前の制御周期時に上記式４にて算出された推定添加量Ｑａｄｅｓが設定されている。尚、検出実行フラグが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替わった直後における初期値としてはＱａｄｅｓｏ＝０(ｇ)である。空燃比ａｆａは今回の制御周期時に第２空燃比センサ４８にて検出されている空燃比である。
【００８７】
上記式４の右辺の内で、前回推定添加量Ｑａｄｅｓｏ以外の部分は、１制御周期において、添加弁６８からの還元剤添加量の内で、判定用上限空燃比ａｆｘより下の空燃比を実現するのに寄与した添加量（請求項の還元剤添加量相当値に相当）を表している。したがって上記式４は、この還元剤添加量相当値を、制御周期毎に算出して推定添加量Ｑａｄｅｓに積算する処理を行っている。尚、この還元剤添加量相当値が「０」以下となる場合、すなわち（１／ａｆａ）≦（１／ａｆｘ）では式４による積算はなされない。又、吸入空気量ｇａは排気流量相当値として排気流量の代わりに用いている。
【００８８】
次に空燃比変化検出期間が経過したか否かが判定される（Ｓ１８８）。この空燃比変化検出期間は、添加弁６８の還元剤添加から第２空燃比センサ４８にて検出される現在の空燃比ａｆａへの影響が消滅するまでの時間が設定されている。例えば、添加弁６８からの１回の添加に要する時間と、排気流量相当値として排気流量の代わりに用いている吸入空気量ｇａとに応じて設定されている。
【００８９】
空燃比変化検出期間が経過していなければ（Ｓ１８８で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。
以後、空燃比変化検出期間が経過していなければ（Ｓ１８８で「ＮＯ」）、前記式４により、制御周期毎に還元剤添加量相当値を算出して、推定添加量Ｑａｄｅｓに積算する処理が継続される。
【００９０】
そして空燃比変化検出期間が経過すると（Ｓ１８８で「ＹＥＳ」）、この空燃比変化検出期間に積算して得られた推定添加量Ｑａｄｅｓが判定値Ｑａｄｊの上下に設定された基準範囲外か否かが判定される（Ｓ１９０）。すなわちこのステップＳ１９０の処理により推定添加量Ｑａｄｅｓを判定値Ｑａｄｊと比較して添加誤差（ここでは基準範囲からの離脱の有無）を検出することになる。
【００９１】
ここで、基準範囲は、基準範囲下限値Ｑａｄｊｌから基準範囲上限値Ｑａｄｊｈまでの範囲で表されている。この内、基準範囲下限値Ｑａｄｊｌは前記判定値設定処理（図３）にて算出された判定値Ｑａｄｊに基づいて式５のごとく設定されている。
【００９２】
（数５）
Ｑａｄｊｌ  ←  Ｑａｄｊ  ×  ｋｌ      …  ［式５］
ここで係数ｋｌは「１．０」より小さい値、例えば「０．９」が設定されている。
【００９３】
基準範囲上限値Ｑａｄｊｈは同じく判定値Ｑａｄｊに基づいて式６のごとく設定されている。
【００９４】
（数６）
Ｑａｄｊｈ  ←  Ｑａｄｊ  ×  ｋｈ      …  ［式６］
ここで係数ｋｈは「１．０」より大きい値、例えば「１．１」が設定されている。
【００９５】
したがって、「Ｑａｄｊｌ≦Ｑａｄｅｓ≦Ｑａｄｊｈ」であれば、推定添加量Ｑａｄｅｓは基準範囲内であり、「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」又は「Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ」であれば基準範囲外となる。
【００９６】
ここで推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲内であれば（Ｓ１９０で「ＮＯ」）、推定添加量Ｑａｄｅｓは、判定値Ｑａｄｊとして表されている正常時に判定用上限空燃比ａｆｘ以下の空燃比分に寄与する添加指示量分とほぼ同一であることが判明する。したがって添加弁６８による還元剤添加量は添加指示量Ｑａｄｆに対応した量が正常に添加されていると判断できることから、正常判定（正常状態であるとの判定）を行う（Ｓ１９６）。そして検出実行フラグを「ＯＦＦ」に戻して（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。
【００９７】
以後、検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」となることから、次の制御周期ではステップＳ１８２にて「ＮＯ」と判定され、推定添加量Ｑａｄｅｓは「０」に設定される。再度、前記添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１２にて検出実行フラグ＝「ＯＮ」とされるまでは、ステップＳ１８２にて「ＮＯ」と判定される状態が継続する。
【００９８】
推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲外であった場合（Ｓ１９０で「ＹＥＳ」）について説明する。この場合には、推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲よりも小さい場合、すなわち「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」である場合に前記判定値Ｑａｄｊが基準値以上か否かが判定される（Ｓ１９２）。これは推定添加量Ｑａｄｅｓと判定値Ｑａｄｊとが共に非常に低いレベルにて大小関係を判定した場合には、判定精度が低下することから、このような状況では判定を禁じるための処理である。したがって基準値としては高精度に判定できるレベルの値が設定されている。
【００９９】
推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲より大きい方に外れていたり（Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ）、あるいは「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」でかつ「Ｑａｄｊ≧基準値」であれば、ステップＳ１９２では「ＹＥＳ」と判定される。この状況は、推定添加量Ｑａｄｅｓは判定値Ｑａｄｊとは大きく異なることが判明し、添加弁６８による還元剤添加量は異常であると認められた状態である。このため異常判定（異常状態であるとの判定）を行う（Ｓ１９４）。そして検出実行フラグを「ＯＦＦ」に戻して（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。
【０１００】
尚、上記正常判定及び異常判定はＥＣＵ７０において不揮発メモリに記憶されてＥＣＵ７０の電源オフ後も判定データが維持される。又、正常判定及び異常判定は、ステップＳ１９０で「ＮＯ」又はステップＳ１９２で「ＹＥＳ」と判定される場合が１回のみでなく、２〜３回といった規定回数継続することで、初めて正常判定又は異常判定を行うようにしても良い。
【０１０１】
一方、「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」でかつ「Ｑａｄｊ＜基準値」であれば、ステップＳ１９２では「ＮＯ」と判定される。この状況は、異常判定するための精度が不十分であることから、異常判定は実行せずに、検出実行フラグを「ＯＦＦ」に戻して（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。
【０１０２】
上述したごとくの判定処理が実行されることにより、添加弁６８の異常・正常の判定が可能となる。そして上述のごとくの異常判定が行われた場合には、エンジンの異常が警告クランプなどにより報知されることになる。
【０１０３】
図５，６，７，８のタイミングチャートに本実施の形態の処理の一例を示す。図５は前提条件成立以後（ｔ０〜）、前提条件成立カウンタが増加し、前提条件成立カウンタが基準時間、ここでは３秒に相当する値以上となる（ｔ１〜）。その後に添加弁６８からＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ還元のために還元剤の添加が実行される（ｔ２）。したがって、このタイミングから判定用上限空燃比ａｆｘ（＝２０）以下の空燃比に寄与する添加量が第２空燃比センサ４８により検出されている空燃比ａｆａに基づいて制御周期毎に算出されて積算されることにより推定添加量Ｑａｄｅｓが求められる（ｔ２〜ｔ３）。
【０１０４】
この結果、図示するごとく「Ｑａｄｊｌ≦Ｑａｄｅｓ≦Ｑａｄｊｈ」であれば、正常判定が下される（ｔ３）。あるいは「Ｑａｄｊｌ≦Ｑａｄｅｓ≦Ｑａｄｊｈ」であるとの判定が繰り返し継続的になされて、この繰り返し回数が基準回数に達すれば正式に正常と判定する。
【０１０５】
図６は前提条件成立以後（ｔ１０〜）、還元剤の添加まで（ｔ１２）は前記図５の場合（ｔ０〜ｔ２）と同様に推移している。しかし判定用上限空燃比ａｆｘ以下に寄与する推定添加量Ｑａｄｅｓを求める（ｔ１２〜ｔ１３）と、図示するごとく「Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ」となっている。このため異常判定が下される（ｔ１３）。あるいは「Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ」であるとの判定が繰り返し継続的になされて、この繰り返し回数が基準回数に達すれば正式に異常と判定する。
【０１０６】
図７は前提条件成立以後（ｔ２０〜）、還元剤の添加まで（ｔ２２）は前記図５の場合（ｔ０〜ｔ２）と同様に推移している。しかし判定用上限空燃比ａｆｘ以下に寄与する推定添加量Ｑａｄｅｓを求める（ｔ２２〜ｔ２３）と、図示するごとく「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」となっている。ここで「判定値Ｑａｄｊ≧基準値」であるので、異常判定が下される（ｔ２３）。あるいは「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」及び「判定値Ｑａｄｊ≧基準値」であるとの判定が繰り返し継続的になされて、この繰り返し回数が基準回数に達すれば正式に異常と判定する。
【０１０７】
図８は前提条件成立以後（ｔ３０〜）、還元剤の添加まで（ｔ３２）は前記図５の場合（ｔ０〜ｔ２）と同様に推移している。判定用上限空燃比ａｆｘ以下に寄与する推定添加量Ｑａｄｅｓを求める（ｔ３２〜ｔ３３）と図示するごとく「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」となっている。しかし判定値Ｑａｄｊ＜基準値であるので、判定精度上、異常判定は下さない（ｔ３３）。
【０１０８】
上述した構成において請求項との関係は、燃料供給管６６と添加弁６８とを備えてＥＣＵ７０の制御により触媒コンバータ３６，３８内のＮＯｘ吸蔵還元触媒を還元する機構が還元剤添加機構に相当する。ＥＣＵ７０により第２空燃比センサ４８の検出値を用いて実行される図２，３，４の一連の処理が排気浄化触媒の還元剤添加誤差検出方法に相当し、更に還元剤添加誤差検出装置による処理に相当する。
【０１０９】
図２，３，４の一連の処理において、ステップＳ１８８が空燃比変化検出期間設定手段としての処理に、ステップＳ１８６が還元剤推定添加量算出手段としての処理に、ステップＳ１９０が誤差検出手段としての処理に、ステップＳ１９２，Ｓ１９４が異常判定手段としての処理に相当する。
【０１１０】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．添加弁６８から排気ポート３０内に還元剤が添加された場合、第２空燃比センサ４８にて検出される空燃比は、燃料噴射弁５８から燃焼室４内に噴射された燃料による空燃比よりも低下することになる。本実施の形態では、この空燃比低下のピーク値でなく、空燃比変化に現れる還元剤添加量相当値を前記式４に示したごとく周期的に積算することにより推定添加量Ｑａｄｅｓを求めている。このため高精度な推定添加量Ｑａｄｅｓを求めることが可能となる。
【０１１１】
そして、この推定添加量Ｑａｄｅｓが、判定値Ｑａｄｊに基づいて設定した基準範囲「Ｑａｄｊｌ〜Ｑａｄｊｈ」の内であるか外であるかという判定によって、推定添加量Ｑａｄｅｓを判定値Ｑａｄｊと比較し、このことにより、高精度に添加誤差を検出することができる。そしてこのことにより、異常判定（Ｓ１９４）・正常判定（Ｓ１９６）を正確に行うことができる。
【０１１２】
（ロ）．特に本実施の形態では、推定添加量Ｑａｄｅｓと判定値Ｑａｄｊとの比較においては、燃焼により生じている空燃比〜空燃比＝２０までの領域については除いて比較している。この領域に相当する推定添加量は実際の還元剤添加量以外の要因で変動しやすいので、上記領域分を除いて比較することで、より高精度な添加誤差を検出でき、より正確な異常判定・正常判定を行うことができる。
【０１１３】
（ハ）．排気流量の変化に応じて高精度に推定添加量Ｑａｄｅｓを求めるために、排気流量とはほぼ比例する関係にある吸入空気量ｇａを用いている。このため高温の排気流量を直接検出するよりも一層容易に排気流量相当値を得ることができ、高精度に推定添加量Ｑａｄｅｓを求めることができる。
【０１１４】
（ニ）．添加弁６８からの還元剤添加量が小さい時には第２空燃比センサ４８による検出精度が低下する傾向にある。ここでは判定値Ｑａｄｊに対して、検出精度が低下するレベルを判断するための基準値を設けて、判定値Ｑａｄｊが基準値以上か否かを判定している（Ｓ１９２）。そしてＱａｄｊ≧基準値であれば（Ｓ１９２で「ＹＥＳ」）、添加誤差の判断は高精度にできることから異常判定を可能とし（Ｓ１９４）、Ｑａｄｊ＜基準値であれば（Ｓ１９２で「ＮＯ」）、異常判定が行われないようにしている。このことにより異常判定が不正確になるのを防止できる。
【０１１５】
（ホ）．添加弁状態判定処理（図４）の実行中に、新たな還元剤添加が添加弁６８からなされた場合には、ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」、ステップＳ１１０で「ＮＯ」と判定されて、検出実行フラグは「ＯＦＦ」に戻される（Ｓ１０５）。このことにより添加弁状態判定処理（図４）は実質的に禁止されることから、新たな還元剤の影響が第２空燃比センサ４８の検出値に重複して不正確な推定添加量Ｑａｄｅｓにより添加誤差の検出精度が低下したり、判定が不正確になるのを防止できる。
【０１１６】
（へ）．添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１０２にて判定される前提条件の１つとして、エンジン２が安定した運転状態であることを、吸入空気量ｇａの変化量Δｇａと燃料噴射弁５８から噴射される各噴射毎の変化量Δｑｆｉｎとがそれぞれの基準値以下であるか否かにより判定している。そして変化量Δｇａ，Δｑｆｉｎのいずれかが基準値を越えている場合には（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、空燃比が不安定であるとして、検出実行フラグに「ＯＦＦ」を設定している（Ｓ１０５）。このことにより添加弁状態判定処理（図４）の処理を実質的に禁止できるので、添加誤差の検出精度が低下したり、判定が不正確になるのを防止できる。
【０１１７】
（ト）．添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１０にて判定される検出実行条件の１つとして、添加弁６８による前回の添加から基準時間以上経過（あるいはこの代わりに前回の添加からの積算吸入空気量が基準量以上）であるか否かを判定している。前回の添加指示による還元剤添加の空燃比への影響が残っている時に、新たに添加指示がなされても第２空燃比センサ４８の検出値では区別できないので、正確な推定添加量Ｑａｄｅｓが得られなくなる。したがって前回の還元剤の添加による空燃比への影響が存在する期間を、排気系での付着燃料の蒸発や排気流量を考慮して、前回の添加から基準時間以上経過したか否かにより判定している。あるいは前回の添加からの積算吸入空気量が基準量以上となっているか否かにより判定している。
【０１１８】
基準期間が経過していなければ、あるいは積算吸入空気量が基準量以上となっていなければ（Ｓ１１０で「ＮＯ」）、検出実行フラグに「ＯＦＦ」を設定することで（Ｓ１０５）、添加弁状態判定処理（図４）の処理を実質的に禁止するので、添加誤差の検出精度が低下したり、判定が不正確になるのを防止できる。
【０１１９】
（チ）．本実施の形態で推定添加量Ｑａｄｅｓの算出に用いられる空燃比データを検出するセンサは、第２触媒コンバータ３８の下流に設けられた第２空燃比センサ４８を用いている。このため第２空燃比センサ４８が浄化された後の排気に曝されることから、第２空燃比センサ４８が排気中のＰＭやＮＯｘの影響を受け難くなり、より高精度な検出が可能となる。特に本実施の形態のごとく空燃比の差に基づいて還元剤の推定添加量Ｑａｄｅｓを求める場合には、検出精度の影響が大きいので、第２触媒コンバータ３８よりも下流側に配置された第２空燃比センサ４８の検出データを用いることで、より高精度な添加誤差を検出できて正確な正常・異常判定を行うことができる。
【０１２０】
［実施の形態２］
前記実施の形態１では「２０」以下の空燃比領域に寄与している推定添加量Ｑａｄｅｓにて添加弁６８の異常・正常を判定していた。これと異なり、本実施の形態では、燃料噴射弁５８の燃料噴射量による空燃比からの低下を引き起こしている添加量全体を推定添加量Ｑａｄｅｓとして算出して、異常・正常を判定するものである。このために前記実施の形態１とは判定値設定処理（図３）及び添加弁状態判定処理（図４）における各算出処理や判定に用いる値が異なる。処理の流れは同じであるので、図２〜４のフローチャートを用いて本実施の形態の処理について説明する。
【０１２１】
本実施の形態における判定値設定処理について図３を用いて説明する。本処理が開始されると、まず検出実行フラグが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１６２）。検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１６２で「ＹＥＳ」）、次に式７のごとく判定値Ｑａｄｊ（ｇ）が算出される（Ｓ１６４）。
【０１２２】
（数７）
Ｑａｄｊ  ←  Ｑａｄｆ    …  ［式７］
ここで添加指示量Ｑａｄｆは、添加弁６８から添加されるようにＥＣＵ７０にて算出した添加量（ｇ）であり、前記実施の形態１の式２に示したごとく算出される。このように判定値Ｑａｄｊとしては添加指示量Ｑａｄｆそのものが設定されて、一旦本処理を終了する。以後、検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」である限り（Ｓ１６２で「ＹＥＳ」）、判定値Ｑａｄｊには前記式２にて繰り返し算出される添加指示量Ｑａｄｆが設定され更新される（Ｓ１６４）。
【０１２３】
そして前記添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１２にて検出実行フラグ＝「ＯＮ」とされると、判定値設定処理（図３）のステップＳ１６２では「ＮＯ」と判定されるようになり、判定値Ｑａｄｊの更新は停止する。したがって検出実行フラグ＝「ＯＮ」となる直前の最新の判定値Ｑａｄｊの値が維持されて、次に述べる添加弁状態判定処理（図４）にて用いられる。
【０１２４】
添加弁状態判定処理（図４）について説明する。本処理が開始されると、まず検出実行フラグが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ１８２）。検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１８２で「ＮＯ」）、推定添加量に「０（ｇ）」を設定して（Ｓ１８４）、一旦本処理を終了する。
【０１２５】
前記添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１２にて検出実行フラグ＝「ＯＮ」とされると（Ｓ１８２で「ＹＥＳ」）、次に第２空燃比センサ４８の出力値に基づいて推定添加量Ｑａｄｅｓ(ｇ)が式８のごとく算出される（Ｓ１８６）。
【０１２６】
（数８）
Ｑａｄｅｓ  ←  
Ｑａｄｅｓｏ＋［（１／ａｆａ）−（１／ａｆｂａｓｅ）］×ｇａ×制御周期
…  ［式８］
上記式８の右辺の前回推定添加量Ｑａｄｅｓｏ、空燃比ａｆａ及び吸入空気量ｇａについては前記実施の形態１の前記式４にて述べたごとくである。
【０１２７】
上記式８の右辺の内で、前回推定添加量Ｑａｄｅｓｏ以外の部分は、１制御周期において、ベース空燃比ａｆｂａｓｅより空燃比を低下させるのに寄与した添加弁６８からの還元剤添加量（請求項の還元剤添加量相当値に相当）を表している。したがって上記式８は、この還元剤添加量相当値を、制御周期毎に積算して推定添加量Ｑａｄｅｓに設定する処理を行っている。
【０１２８】
次に空燃比変化検出期間が経過したか否かが判定される（Ｓ１８８）。この空燃比変化検出期間は前記実施の形態１にて説明したごとくである。空燃比変化検出期間が経過していなければ（Ｓ１８８で「ＮＯ」）、このまま一旦本処理を終了する。以後、空燃比変化検出期間が経過していなければ（Ｓ１８８で「ＮＯ」）、前記式８により制御周期毎に推定添加量Ｑａｄｅｓに還元剤添加量相当値を積算する処理が継続する。
【０１２９】
そして空燃比変化検出期間が経過すると（Ｓ１８８で「ＹＥＳ」）、次に空燃比変化検出期間に積算して得られた推定添加量Ｑａｄｅｓが判定値Ｑａｄｊの上下に設定された基準範囲外か否かが判定される（Ｓ１９０）。ここで基準範囲は、基準範囲下限値Ｑａｄｊｌから基準範囲上限値Ｑａｄｊｈまでの範囲で表されている。基準範囲下限値Ｑａｄｊｌは前記判定値設定処理（図３）にて算出された判定値Ｑａｄｊに基づいて式９のごとく設定されている。
【０１３０】
（数９）
Ｑａｄｊｌ  ←  Ｑａｄｊ  ×  ｋｌ２      …  ［式９］
ここで係数ｋｌ２は、前記実施の形態１の式５で用いた係数ｋｌと同じ値でも良く、又、「１．０」より小さい別の値でも良い。ここでは例えば「０．９５」に設定されている。
【０１３１】
基準範囲上限値Ｑａｄｊｈは同じく判定値Ｑａｄｊに基づいて式１０のごとく設定されている。
【０１３２】
（数１０）
Ｑａｄｊｈ  ←  Ｑａｄｊ  ×  ｋｈ２      …  ［式１０］
ここで係数ｋｈ２は、前記実施の形態１の式６で用いた係数ｋｈと同じ値でも良く、又、「１．０」より大きい別の値でも良い。ここでは例えば「１．０５」が設定されている。
【０１３３】
ここで推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲内（Ｑａｄｊｌ≦Ｑａｄｅｓ≦Ｑａｄｊｈ）であれば（Ｓ１９０で「ＮＯ」）、推定添加量Ｑａｄｅｓは、判定値Ｑａｄｊとして表されている正常時に添加弁６８から添加される還元剤添加量とほぼ同一であることが判明し、添加弁６８による添加量は正常と認められる。このため正常判定（正常状態であるとの判定）を行う（Ｓ１９６）。そして検出実行フラグを「ＯＦＦ」に戻して（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。以後、検出実行フラグ＝「ＯＦＦ」となることから、次の制御周期ではステップＳ１８２にて「ＮＯ」と判定され、推定添加量Ｑａｄｅｓは「０」に設定される。再度、前記添加弁状態検出実行条件判定処理（図２）のステップＳ１１２にて検出実行フラグ＝「ＯＮ」とされるまでは、ステップＳ１８２にて「ＮＯ」と判定される状態が継続する。
【０１３４】
推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲外（Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ、又は、Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ）の場合（Ｓ１９０で「ＹＥＳ」）は、「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」でかつ前記判定値Ｑａｄｊが基準値以上か否かが判定される（Ｓ１９２）。この判定処理は前記実施の形態１の場合と同じ目的で行われるが、上記基準値は、前記実施の形態１の場合よりも大きい値が用いられる。
【０１３５】
そして推定添加量Ｑａｄｅｓが基準範囲より大きかったり（Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ）、あるいは「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」でかつ「Ｑａｄｊ≧基準値」であれば、ステップＳ１９２では「ＹＥＳ」と判定される。この状況は、推定添加量Ｑａｄｅｓが、判定値Ｑａｄｊとして表されている正常時に添加される還元剤添加量とは大きく異なることが判明した状態であり、添加弁６８による添加量は異常であると認められた状態である。このため異常判定を行う（Ｓ１９４）。そして検出実行フラグを「ＯＦＦ」に戻して（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。
【０１３６】
一方、「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」でかつ「Ｑａｄｊ＜基準値」であれば、ステップＳ１９２では「ＮＯ」と判定される。この状況は、異常であると判定するための精度が不十分であることから、異常判定は実行せずに、検出実行フラグを「ＯＦＦ」に戻して（Ｓ１９８）、一旦本処理を終了する。
【０１３７】
このようにして実施の形態２においても、添加弁６８の異常・正常の判定が可能となる。
図９，１０，１１，１２のタイミングチャートに本実施の形態の処理の一例を示す。図９は前提条件成立以後（ｔ４０〜）、前提条件成立カウンタが増加し、前提条件成立カウンタが基準時間（ここでは３秒）に相当する値以上となる（ｔ４１〜）。その後に添加弁６８からＮＯｘ還元のために還元剤の添加が実行されると（ｔ４２）、ベース空燃比ａｆｂａｓｅを低下させるのに寄与する推定添加量Ｑａｄｅｓが、第２空燃比センサ４８により検出されている空燃比ａｆａに基づいて制御周期毎に積算されることにより求められる（ｔ４２〜ｔ４３）。この結果、図示するごとく「Ｑａｄｊｌ≦Ｑａｄｅｓ≦Ｑａｄｊｈ」であるので正常判定が下される（ｔ４３）。あるいは仮正常判定のカウントアップがなされて、このカウント値が基準値に達すれば正式に正常と判定する。
【０１３８】
図１０は前提条件成立以後（ｔ５０〜）、還元剤の添加まで（ｔ５２）は前記図９の場合（ｔ４０〜ｔ４２）と同様に推移している。しかし推定添加量Ｑａｄｅｓを求める（ｔ５２〜ｔ５３）と、図示するごとく「Ｑａｄｅｓ＞Ｑａｄｊｈ」となっている。このため異常判定が下される（ｔ５３）。あるいは仮異常判定のカウントアップがなされて、このカウント値が基準値に達すれば正式に異常と判定する。
【０１３９】
図１１は前提条件成立以後（ｔ６０〜）、還元剤の添加まで（ｔ６２）は前記図９の場合（ｔ４０〜ｔ４２）と同様に推移している。しかし推定添加量Ｑａｄｅｓを求める（ｔ６２〜ｔ６３）と、図示するごとく「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」となっている。ここで判定値Ｑａｄｊ≧基準値であるので、異常判定が下される（ｔ６３）。あるいは仮異常判定のカウントアップがなされて、このカウント値が基準値に達すれば正式に異常と判定する。
【０１４０】
図１２は前提条件成立以後（ｔ７０〜）、還元剤の添加まで（ｔ７２）は前記図９の場合（ｔ４０〜ｔ４２）と同様に推移している。しかし推定添加量Ｑａｄｅｓを求める（ｔ７２〜ｔ７３）と、図示するごとく「Ｑａｄｅｓ＜Ｑａｄｊｌ」となっている。しかし判定値Ｑａｄｊ＜基準値であるので、判定精度上、異常判定は下さない（ｔ７３）。
【０１４１】
上述した構成において請求項との関係については前記実施の形態１に述べたごとくである。
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
【０１４２】
（イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ハ）〜（チ）と同じ効果を生じる。
［実施の形態３］
本実施の形態では、前記実施の形態１とは判定値設定処理(図３)における判定値Ｑａｄｊの算出（Ｓ１６４）が異なるのみであり、他は前記実施の形態１と同じである。
【０１４３】
本実施の形態では、ステップＳ１６４での判定値Ｑａｄｊの算出は式１１により算出される。
【０１４４】
（数１１）
Ｑａｄｊ  ←  Ｋｄ［Ｑａｄｆ  −  Ｄ（ａｆｘ）］    …  ［式１１］
ここで添加指示量Ｑａｄｆは前記実施の形態１の式２にて算出される。除去領域添加量Ｄ（ａｆｘ）は前記実施の形態１の式３にて算出される。
【０１４５】
そして係数Ｋｄは次式１２により算出される値である。
【０１４６】
（数１２）
Ｋｄ  ←  
ｆ１（ｅｇｒ）  ×  ｆ２（ｔｈｃｉ）  ×  ｆ３（ｇａ）  …  ［式１２］
ここで燃焼モード係数ｆ１（ｅｇｒ）は、実験に基づいて設定した図１３に示す燃焼モード係数マップを用いて、ＥＧＲ率ｅｇｒから求められる値である。ＥＧＲ率ｅｇｒが高いほど、燃焼モード係数ｆ１（ｅｇｒ）は低くされている。したがって通常燃焼モードよりも高いＥＧＲ率となる低温燃焼モードの方が係数Ｋｄは小さくなり、判定値Ｑａｄｊも小さくなる。これは本実施の形態の低温燃焼モードでは還元剤の添加量が小さくされているため還元剤付着などの影響が大きくなる傾向にあるとともに、特に低温燃焼モードでは大量の排気再循環に伴い排気再循環側に還元剤の一部が流れる場合があるので、これを考慮して検出精度を高めるためである。このように低温燃焼モードと通常燃焼モードとの燃焼モードの違いをＥＧＲ率ｅｇｒの違いとして捉えて、判定値Ｑａｄｊを、ＥＧＲ率ｅｇｒに応じて補正して用いている。
【０１４７】
尚、ＥＧＲ率ｅｇｒによるのではなく、低温燃焼モード実行か通常燃焼モード実行かを燃焼モード制御から直接判別して、低温燃焼モードでは係数Ｋｄが小さくなるように段階的に設定しても良い。
【０１４８】
触媒床温係数ｆ２（ｔｈｃｉ）は、実験に基づいて設定した図１４に示す触媒床温係数マップを用いて、触媒床温ｔｈｃｉから求められる値である。触媒床温ｔｈｃｉは第１排気温センサ４４あるいは第２排気温センサ４６の検出値に基づいて求めたり、あるいは燃料噴射弁５８からの燃料噴射量とエンジン回転数ＮＥとからマップにて算出される排気温度に基づいて求めても良い。
【０１４９】
触媒コンバータ３６，３８内の触媒床温によっては還元剤添加量による第２空燃比センサ４８の検出値に対する影響が異なる。触媒床温が低温であると、添加した還元剤が排気経路３４等や触媒コンバータ３６，３８内の触媒内に付着して、第２空燃比センサ４８の検出値に還元剤添加量による変化が抑制されて現れるようになるため触媒床温が低温であるほど係数Ｋｄを小さく設定している。
【０１５０】
吸気量係数ｆ３（ｇａ）は、実験に基づいて設定した図１５に示す吸気量係数マップを用いて、吸入空気量ｇａから求められる値である。吸入空気量ｇａによって排気流量が変化するが、この排気流量によっては還元剤添加量による第２空燃比センサ４８の検出値に対する影響が異なる。すなわち吸入空気量ｇａが大きいほど排気流量も大きくなり、排気が高速に排気系に流れることになる。このように高速では第２空燃比センサ４８の検出値に還元剤添加量による変化が抑制されて現れるようになる。このため判定値Ｑａｄｊを、吸入空気量ｇａが大きいほど小さくなるように補正して用いる。
【０１５１】
上述した構成において請求項との関係については前記実施の形態１に述べたごとくである。
以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
【０１５２】
（イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（チ）と同じ効果を生じる。
（ロ）．上述したごとくにＥＧＲ率ｅｇｒ（あるいは燃焼モード）、触媒床温ｔｈｃｉ及び吸入空気量ｇａに応じて、第２空燃比センサ４８の検出値に対する影響を考慮して、判定値Ｑａｄｊを補正している。このため高精度な比較ができ一層判定が正確なものとなる。
【０１５３】
［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態３においては、前記実施の形態１の判定値Ｑａｄｊに対して係数Ｋｄにより補正していたが、前記実施の形態２の判定値Ｑａｄｊに対して係数Ｋｄにより補正しても良い。すなわちステップＳ１６４での判定値Ｑａｄｊの算出は式１３に示すごとく行う。
【０１５４】
（数１３）
Ｑａｄｊ  ←  Ｋｄ  ×  Ｑａｄｆ    …  ［式１３］
このことにより、判定値Ｑａｄｊには、添加指示量Ｑａｄｆに対して、ＥＧＲ率ｅｇｒ（あるいは燃焼モード）、触媒床温ｔｈｃｉ及び吸入空気量ｇａに応じて、空燃比センサの検出値に対する影響を考慮した補正を行った値を設定できるので、一層判定が正確なものとなる。
【０１５５】
（ｂ）．前記各実施の形態では、添加弁６８からの還元剤添加量を誤差を検出するために、還元剤にてＮＯｘを還元したりＰＭを除去する触媒の下流に設けられた第２空燃比センサ４８を用いている。添加弁６８よりも下流に存在する空燃比センサならば、添加量の影響を受ける空燃比を検出することは可能であることから、これらの触媒よりも上流に設けた第１空燃比センサ４２を用いても良い。
【０１５６】
（ｃ）．前記各実施の形態では、添加弁６８に対する添加指示がなされたタイミングから空燃比変化検出期間が開始されていたが、添加から空燃比センサの検出値に現れるまでにはタイムラグが存在するので、添加指示がなされたタイミング後に空燃比変化検出期間が開始するようにしても良い。例えば、吸入空気量に応じて吸入空気量が大きいほどタイムラグを小さく設定して、添加指示がなされたタイミングからタイムラグ後に空燃比変化検出期間を開始するようにしても良い。
【０１５７】
又、還元剤の添加により或る程度の空燃比低下が空燃比センサ部分で生じた後に空燃比変化検出期間が開始されるようにタイムラグを設定しても良い。このようにすることにより、実施の形態１のごとく特に空燃比≦２０の領域に限って推定添加量Ｑａｄｅｓが得られるように計算しなくても、実施の形態２のように計算することでも、一層高精度に添加誤差を検出することができるようになる。
【０１５８】
（ｄ）．前記実施の形態３において触媒床温係数ｆ２（ｔｈｃｉ）の代わりに、排気系温度係数を用いても良い。この排気系温度係数は、排気系、すなわち排気マニホールド３２、排気タービン１６ｂ、排気経路３４、触媒コンバータ３６，３８，４０の温度に応じた係数であり、ここでは第１排気温センサ４４あるいは第２排気温センサ４６の検出値を排気系温度として用いる。この排気系温度に応じて図１４と類似のマップから排気系温度係数を求めて、係数Ｋｄを算出するための前記式１２に用いる。
【０１５９】
（ｅ）．前記各実施の形態においては、前提条件の(３)において空燃比変化が検出可能な燃焼モードとして通常燃焼モード及び低温燃焼モードを挙げたが、前記実施の形態１，２においては、低温燃焼モードを除いて、通常燃焼モードのみに限っても良い。前記実施の形態３にて述べたごとく低温燃焼モードでは大量にＥＧＲ経路２０側へ排気が流れることに伴い添加弁６８からの添加量の一部がＥＧＲ経路２０側へ流れる場合がある。しかし、前提条件の(３)から低温燃焼モードを除くことにより、このような場合には判定を実行しないので、より高精度な判定ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】実施の形態１としての車両用ディーゼルエンジン及び制御装置の概略構成を表すブロック図。
【図２】ＥＣＵが実行する添加弁状態検出実行条件判定処理のフローチャート。
【図３】同じく判定値設定処理のフローチャート。
【図４】同じく添加弁状態判定処理のフローチャート。
【図５】実施の形態１による正常判定時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図６】同じく異常判定時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図７】同じく異常判定時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図８】同じく異常判定不可能時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図９】実施の形態２による正常判定時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１０】同じく異常判定時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１１】同じく異常判定時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１２】同じく異常判定不可能時の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１３】実施の形態３にて用いられる燃焼モード係数マップの構成説明図。
【図１４】同じく触媒床温係数マップの構成説明図。
【図１５】同じく吸気量係数マップの構成説明図。
【符号の説明】
【０１６１】
２…エンジン、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気経路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…ＥＧＲ経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気経路、３６…第１触媒コンバータ、３８…第２触媒コンバータ、４０…第３触媒コンバータ、４２…第１空燃比センサ、４４…第１排気温センサ、４６…第２排気温センサ、４８…第２空燃比センサ、５０…差圧センサ、５２…ＥＧＲ触媒、５４…ＥＧＲクーラ、５６…ＥＧＲ弁、５８…燃料噴射弁、５８ａ…燃料供給管、６０…コモンレール、６２…燃料ポンプ、６４…燃料圧センサ、６６…燃料供給管、６８…添加弁、７０…ＥＣＵ、７２…アクセルペダル、７４…アクセル開度センサ、７６…冷却水温センサ、７８…クランク軸、８０…エンジン回転数センサ、８２…気筒判別センサ。
【図１】
2005054723.tif 000003
【図２】
2005054723.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005054723.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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