(57)【要約】  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。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排気浄化装置の異常診断システムにおいて、ＳＣＲ触媒における異常時アンモニア吸着量を推定する第１推定手段と、ＳＣＲ触媒における正常時アンモニア吸着量を推定する第２推定手段と、を備え、ＳＣＲ触媒の異常診断を行う際に、異常時アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量以上の第１所定吸着量以上となり、且つ、正常時アンモニア吸着量が正常時スリップ発現吸着量以下の第２所定吸着量より少なくなるように、還元剤を供給する。
2018097246.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、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、アンモニアによって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、
を有する排気浄化装置に適用され、前記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、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触媒が正常であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量であるアンモニア吸着量を推定する推定手段と、
前記異常診断の実行に伴って、前記選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元を目的として前記還元剤供給装置により供給される前記還元剤の量よりも多い所定の一定量の診断時供給量の前記還元剤を前記還元剤供給装置により供給する供給制御を実行する供給制御手段と、
前記供給制御による前記還元剤の供給に伴って前記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、
直近の前記異常診断の実行後で且つ次回の前記異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて、該所定のタイミングにおける前記アンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合、次回の前記供給制御の実行後の前記アンモニア吸着量が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である異常時スリップ発現吸着量よりも多くて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を低減させる低減制御を実行する低減制御手段と、
を備える、排気浄化装置の異常診断システム。
【請求項２】
内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、アンモニアによって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、
を有する排気浄化装置に適用され、前記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、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触媒が正常であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量であるアンモニア吸着量を推定する推定手段と、
前記異常診断の実行に伴って、前記選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元を目的として前記還元剤供給装置により供給される前記還元剤の量よりも多い診断時供給量の前記還元剤を前記還元剤供給装置により供給する供給制御を実行する供給制御手段であって、該供給制御の実行後の前記アンモニア吸着量が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である異常時スリップ発現吸着量よりも多くて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、該供給制御を実行する供給制御手段と、
前記供給制御による前記還元剤の供給に伴って前記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、
直近の前記異常診断の実行後で且つ次回の前記異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて、該所定のタイミングにおける前記アンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合、該アンモニア吸着量が該所定の上限吸着量以下となるように前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を低減させる低減制御を実行する低減制御手段と、
を備える、排気浄化装置の異常診断システム。
【請求項３】
前記異常診断の実行条件が成立したときに、該異常診断の実行条件が成立したときの前記アンモニア吸着量に基づいて、前記診断時供給量を決定する決定手段であって、該異常診断の実行条件が成立したときの前記アンモニア吸着量に該診断時供給量に基づくアンモニア量を加算した量が、前記異常時スリップ発現吸着量よりも多く且つ前記正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、該診断時供給量を決定する決定手段を、更に備え、
前記供給制御手段は、前記供給制御において、前記決定手段によって決定された前記診断時供給量の前記還元剤を前記還元剤供給装置により供給する、
請求項２に記載の排気浄化装置の異常診断システム。
【請求項４】
前記決定手段は、前記異常診断の実行条件が成立したときの前記アンモニア吸着量に前記診断時供給量に基づくアンモニア量を加算した量が、前記異常時スリップ発現吸着量に所定の検出可能アンモニア量を加算した量である異常診断可能量以上で前記正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、該診断時供給量を決定する、
請求項３に記載の排気浄化装置の異常診断システム。
【請求項５】
前記排気浄化装置は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられ排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化触媒を更に有する、
請求項１から４の何れか１項に記載の排気浄化装置の異常診断システム。
【請求項６】
前記低減制御手段は、前記低減制御として、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒へ流入するＮＯｘの流量を増加させるＮＯｘ流量増加制御と、の少なくとも何れか一方を実行する、
請求項１から５の何れか１項に記載の排気浄化装置の異常診断システム。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に設けられ、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、アンモニアによって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、
を有する排気浄化装置に適用され、前記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、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触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である異常時アンモニア吸着量を推定する第１推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である正常時アンモニア吸着量を推定する第２推定手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を異常時スリップ発現吸着量とし、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を正常時スリップ発現吸着量としたときに、前記異常診断を実行する際に、前記第１推定手段によって推定される前記異常時アンモニア吸着量が前記異常時スリップ発現吸着量以上の第１所定吸着量以上となり、且つ、前記第２推定手段によって推定される前記正常時アンモニア吸着量が前記正常時スリップ発現吸着量以下の第２所定吸着量より少なくなるように、前記還元剤供給装置により前記還元剤を供給する診断用供給制御を実行する供給制御手段と、
前記供給制御による前記診断用供給制御の実行に伴って前記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】
アンモニアを還元剤として内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを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。）と、排気中にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、を備えた排気浄化装置が知られている。【０００３】
このような排気浄化装置において、ＳＣＲ触媒よりも上流側のＮＯｘ濃度と下流側のＮＯｘ濃度とに基づいて、すなわちＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率に基づいて、ＳＣＲ触媒の異常診断を行う技術が知られている。【０００４】
また、特許文献１には、ＳＣＲ触媒よりも下流側のアンモニア濃度に基づいて、ＳＣＲ触媒の異常診断を行う技術が開示されている。当該技術では、ＮＯｘの還元のためにＳＣＲ触媒よりも上流側から排気中に還元剤が供給される。そして、ＳＣＲ触媒からスリップするアンモニア濃度に基づいて、ＳＣＲ触媒の異常診断が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０４６３３９号
【特許文献２】特開２０１５−０８６７１４号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／００００２７８号明細書
【特許文献４】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】
【０００６】
従来技術によれば、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ものの、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くなるので、還元剤の供給量が少ない場合にはＳＣＲ触媒に異常が生じていてもＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップしなくなる事態が起こり得る。つまり、ＳＣＲ触媒より下流側の排気のアンモニア濃度に基づいて該ＳＣＲ触媒の異常診断を行うためには、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。【０００７】
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】
【０００８】
第一の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、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、アンモニアによって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、を有する排気浄化装置に適用され、前記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。そして、前記異常診断システムは、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量であるアンモニア吸着量を推定する推定手段と、前記異常診断の実行に伴って、前記選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元を目的として前記還元剤供給装置により供給される前記還元剤の量よりも多い所定の一定量の診断時供給量の前記還元剤を前記還元剤供給装置により供給する供給制御を実行する供給制御手段と、前記供給制御による前記還元剤の供給に伴って前記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、直近の前記異常診断の実行後で且つ次回の前記異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて、該所定のタイミングにおける前記アンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合、次回の前記供給制御の実行後の前記アンモニア吸着量が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である異常時スリップ発現吸着量よりも多くて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を低減させる低減制御を実行する低減制御手段と、を備える。【０００９】
このような異常診断システムでは、異常診断の実行に伴って、診断時供給量の還元剤を還元剤供給装置により供給する供給制御が実行される。ここで、第一の発明では、診断時供給量は、選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」と称する場合もある。）によるＮＯｘの還元を目的として還元剤供給装置により供給される還元剤の量（以下、「還元用必要量」と称する場合もある。）よりも多い所定の一定量である。なお、還元用必要量は、内燃機関の通常運転時にＮＯｘの還元を目的として供給される還元剤の量である。また、診断時供給量は予め定められる量である。【００１０】
そして、ＳＣＲ触媒が正常である場合に上記のように供給制御が実行されると、還元用必要量よりも多い診断時供給量の還元剤が供給されるため、ＳＣＲ触媒に吸着するアンモニアの吸着量が比較的多くなり易い。ここで、当該制御の実行後のアンモニア吸着量（以下、「供給制御後吸着量」と称する場合もある。）が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなれば、ＳＣＲ触媒が正常である場合にはＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップせずＳＣＲ触媒に異常が生じている場合にＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップすることになる。なお、アンモニア吸着量とは、ＳＣＲ触媒が正常であると仮定したときの当該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量の推定値である。そして、このようにＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップすると、そのアンモニア濃度が検出手段によって検出される。したがって、供給制御による還元剤の供給に伴って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できる。なお、このようにＳＣＲ触媒の異常診断を行う際、上記異常診断手段は周知の技術を用いてＳＣＲ触媒に異常が生じているか否かを判断することができる。例えば、検出手段によって検出されるアンモニア濃度が濃度閾値以上となると、ＳＣＲ触媒に異常が生じていると診断してもよい。【００１１】
以上に述べた異常診断システムでは、供給制御後吸着量が比較的多くなり易いため、供給制御の実行後におけるアンモニア吸着量の供給制御後吸着量からの減少度合いが比較的緩慢である場合には、次回の異常診断の実行タイミングにおいて、当該実行タイミングにおけるアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなる傾向にある。ここで、所定の上限吸着量とは、ＳＣＲ触媒の異常診断を許可可能なアンモニア吸着量の上限量であって、例えば、アンモニア吸着量が当該所定の上限吸着量よりも多くなっている状態において、異常診断の実行に伴って、還元用必要量よりも多い診断時供給量の還元剤が供給されると、ＳＣＲ触媒が正常であってもその吸着可能容量を超えてしまいＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップし得るアンモニア吸着量として定義される。そのため、次回の異常診断の実行タイミングにおいて、仮にそのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている状態で次回の異常診断の実行に伴って、還元用必要量よりも多い診断時供給量の還元剤が供給されると、ＳＣＲ触媒が正常であっても吸着しきれなかったアンモニアがスリップし得ることになる。そこで、上記異常診断システムでは、次回の異常診断の実行タイミングよりも前の所定のタイミングにおいて、そのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合には、低減制御が実行される。【００１２】
そして、前記所定のタイミングにおいて低減制御の実行が開始されると、その後ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量が低減される。この低減制御では、予め定められている診断時供給量を考慮して、次回の供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量が低減される。ここで、ＳＣＲ触媒においては、当該ＳＣＲ触媒が正常な状態であってもその劣化の進行度合いによって、当該ＳＣＲ触媒のアンモニアの吸着可能量が変化する。したがって、正常時スリップ発現吸着量は、例えば、ＳＣＲ触媒が正常な状態に含まれる所定の劣化状態である場合に当該ＳＣＲ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの当該ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量とすることもできる。【００１３】
そして、次回の異常診断の実行に伴って、還元用必要量よりも多い診断時供給量の還元剤が供給されると、アンモニア吸着量（ＳＣＲ触媒が正常であると仮定したときの当該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量の推定値）が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少ない量（以下、「所定スリップ状態吸着量」と称する場合もある。）となる。したがって、このとき、ＳＣＲ触媒が正常である場合にはアンモニアがスリップする虞がない。そして、次回の異常診断に伴って供給制御が実行されると、ＳＣＲ触媒が正常である場合にはアンモニアがスリップせずＳＣＲ触媒に異常が生じている場合にアンモニアがスリップすることになるため、上記異常診断手段は、予め定められた異常診断の実行タイミングに従ってＳＣＲ触媒の異常診断を実行することができる。【００１４】
また、前記所定のタイミングにおいて、そのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量以下となっている場合には、次回の異常診断の実行タイミングにおいては、当該実行タイミングにおけるアンモニア吸着量は所定の上限吸着量以下となる。したがって、この場合、前記所定のタイミングにおいて低減制御は実行されない。ただし、上記のとおり、異常診断の実行に伴って、還元用必要量よりも多い診断時供給量の還元剤が供給されると、ＳＣＲ触媒が正常である場合には、ＳＣＲ触媒に異常が生じているときにＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップする程度の比較的多量のアンモニアがその正常なＳＣＲ触媒に吸着することになる。そのため、前記所定のタイミングにおいて、そのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量以下となっていても、当該アンモニア吸着量は所定の上限吸着量以下の比較的多い量となる傾向にある。【００１５】
第一の発明に係る排気浄化装置の異常診断システムは、以上に述べたように低減制御を実行することによって、ＳＣＲ触媒よりも下流側のアンモニア濃度に基づく該ＳＣＲ触媒の異常診断において、異常診断の実行機会を好適に確保することを可能とする。【００１６】
また、第二の発明に係る排気浄化装置の異常診断システムは、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量であるアンモニア吸着量を推定する推定手段と、前記異常診断の実行に伴って、前記選択還元型ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元を目的として前記還元剤供給装置により供給される前記還元剤の量よりも多い診断時供給量の前記還元剤を前記還元剤供給装置により供給する供給制御を実行する供給制御手段であって、該供給制御の実行後の前記アンモニア吸着量が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である異常時スリップ発現吸着量よりも多くて、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量である正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、該供給制御を実行する供給制御手段と、前記供給制御による前記還元剤の供給に伴って前記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、直近の前記異常診断の実行後で且つ次回の前記異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて、該所定のタイミングにおける前記アンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合、該アンモニア吸着量が該所定の上限吸着量以下となるように前記選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を低減させる低減制御を実行する低減制御手段と、を備える。【００１７】
第二の発明に係る異常診断システムでは、供給制御手段が、供給制御後吸着量が所定スリップ状態吸着量となるように供給制御を実行する。つまり、第二の発明では、診断時供給量を還元用必要量よりも多い所定の可変量とすることができる。また、前記所定のタイミングにおいて、そのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合には低減制御が実行される。その結果、アンモニア吸着量が所定の上限吸着量以下となる。上述したように、所定の上限吸着量とは、ＳＣＲ触媒の異常診断を許可可能なアンモニア吸着量の上限量である。そして、例えば、低減制御により一定量のアンモニアが減少する場合、低減制御の実行後のアンモニア吸着量は低減制御の実行前のアンモニア吸着量に応じて変化することになる。したがって、この場合、低減制御と上記の供給制御とを実行することで、供給制御後吸着量が所定スリップ状態吸着量に制御され易くなる。【００１８】
また、仮に、アンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっているにもかかわらず低減制御が実行されず、供給制御の実行前のアンモニア吸着量が比較的多くなる場合には、供給制御のみによって供給制御後吸着量を所定スリップ状態吸着量に制御することができないことがある。なぜなら、診断時供給量は還元用必要量よりも多くされるため、診断時供給量の最少量は比較的多くなる傾向にあるからである。そして、供給制御のみによって供給制御後吸着量を所定スリップ状態吸着量に制御することができない場合には、次回の異常診断を実行することができない。したがって、供給制御の実行前のアンモニア吸着量が多くならないように、前記所定のタイミングにおいてアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合には、低減制御を実行して前もってアンモニア吸着量を所定の上限吸着量以下に低減させる必要がある。これにより、予め定められた異常診断の実行タイミングに従ってＳＣＲ触媒の異常診断を実行することができる。【００１９】
また、上述したように、前記所定のタイミングにおいてアンモニア吸着量が所定の上限吸着量以下となっていても（この場合には低減制御は実行されない）、当該アンモニア吸着量は所定の上限吸着量以下の比較的多い量となる傾向にある。ただし、内燃機関の運転状態等によっては、当該アンモニア吸着量が極めて少なくなるような場合が生じる可能性もある。そこで、（低減制御の実行の有無によらず）次回の異常診断の実行タイミングにおけるアンモニア吸着量が極めて少なくなる場合には、供給制御後吸着量が所定スリップ状態吸着量になるように、供給制御によって比較的多量の還元剤を供給することができる。そのため、供給制御後吸着量を所定スリップ状態吸着量に好適に制御することが可能となる。【００２０】
第二の発明に係る排気浄化装置の異常診断システムは、以上に述べたような供給制御と低減制御とを実行することによって、診断時供給量を還元用必要量よりも多くしつつ、供給制御後吸着量を所定スリップ状態吸着量に好適に制御することを可能とする。また、上述した低減制御を実行することによって、ＳＣＲ触媒よりも下流側のアンモニア濃度に基づく該ＳＣＲ触媒の異常診断において、異常診断の実行機会を好適に確保することができる。【００２１】
また、第二の発明に係る排気浄化装置の異常診断システムは、前記異常診断の実行条件が成立したときに、該異常診断の実行条件が成立したときの前記アンモニア吸着量に基づいて、前記診断時供給量を決定する決定手段であって、該異常診断の実行条件が成立したときの前記アンモニア吸着量に該診断時供給量に基づくアンモニア量を加算した量が、前記異常時スリップ発現吸着量よりも多く且つ前記正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、該診断時供給量を決定する決定手段を、更に備えてもよい。そして、前記異常診断システムが備える前記供給制御手段は、前記供給制御において、前記決定手段によって決定された前記診断時供給量の前記還元剤を前記還元剤供給装置により供給することができる。ここで、前記決定手段によって決定された前記診断時供給量は、還元用必要量よりも多くなっている。【００２２】
上述したように、低減制御は、直近の異常診断の実行後で且つ次回の異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて実行される。そのため、低減制御が実行されてから次回の供給制御が実行されるまでに、アンモニア吸着量は変化し得る。そこで、上記の異常診断システムのように、異常診断の実行条件が成立したときに、当該異常診断の実行条件が成立したときのアンモニア吸着量に基づいて診断時供給量が決定されると、例えば低減制御の実行直後のアンモニア吸着量に基づいて診断時供給量が定められる場合よりも、精度良く供給制御を実行することが可能となる。【００２３】
また、前記決定手段は、前記異常診断の実行条件が成立したときの前記アンモニア吸着量に前記診断時供給量に基づくアンモニア量を加算した量が、前記異常時スリップ発現吸着量に所定の検出可能アンモニア量を加算した量である異常診断可能量以上で前記正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、該診断時供給量を決定することができる。【００２４】
ここで、所定の検出可能アンモニア量とは、検出手段によるアンモニア濃度の検出誤差等を考慮して定められるものである。仮にＳＣＲ触媒からスリップするアンモニア量が当該所定の検出可能アンモニア量よりも少ない場合には、検出誤差等の影響によりＳＣＲ触媒からスリップするアンモニア濃度を正確に検出し難くなることがある。また、検出手段として、例えば排気中のＮＯｘ濃度を検出するセンサであってアンモニアもＮＯｘとして検出可能なＮＯｘセンサを用いる場合には、排気中のアンモニア濃度がＮＯｘ濃度に対して相対的に大きくならないと、そのアンモニア濃度を正確に検出し難くなることがあるため、そのことも考慮されて所定の検出可能アンモニア量が定められる。【００２５】
そして、このように決定された診断時供給量の還元剤を還元剤供給装置により供給する供給制御が実行されると、供給制御後吸着量が異常診断可能量以上で正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなる。ここで、仮にＳＣＲ触媒に異常が生じている場合には、供給制御が実行されるとＳＣＲ触媒から所定の検出可能アンモニア量以上のアンモニアがスリップすることになる。そして、このとき、検出手段はそのアンモニア濃度を比較的精度良く検出することができる。したがって、上記異常診断手段は比較的精度良くＳＣＲ触媒の異常診断を行うことができる。【００２６】
上記異常診断システムは、以上に述べたような診断時供給量を供給する供給制御を実行することによって、ＳＣＲ触媒よりも下流側のアンモニア濃度に基づく該ＳＣＲ触媒の異常診断を可及的に高い精度で実行することを可能とする。そして、上述した低減制御を実行することによって、可及的に高い精度で行われる異常診断の実行機会を好適に確保することができる。【００２７】
また、本発明に係る排気浄化装置は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側の排気通路に設けられ排気中のＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化触媒を更に有してもよい。このような排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路に設けられたＮＯｘ浄化触媒によって、内燃機関から排出されたＮＯｘが少なからず浄化されるため、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ濃度が比較的小さくなる。したがって、ＮＯｘの還元に用いられるアンモニアの量が少なくなり、一度供給制御が実行されるとその実行後におけるアンモニア吸着量の供給制御後吸着量からの減少度合いが緩慢になり易い。この場合、上述したように、次回の異常診断の実行タイミングにおけるアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなる傾向が強く、仮にこの状態で次回の異常診断の実行に伴って還元剤が供給されると、ＳＣＲ触媒が正常であっても吸着しきれなかったアンモニアがスリップし得ることになる。【００２８】
そこで、本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムは、所定のタイミングにおいて、そのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合に低減制御を実行することによって、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会を好適に確保することを可能とする。【００２９】
また、本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムが備える前記低減制御手段は、前記低減制御として、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる触媒昇温制御と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒へ流入するＮＯｘの流量を増加させるＮＯｘ流量増加制御と、の少なくとも何れか一方を実行することができる。【００３０】
ＳＣＲ触媒に吸着可能なアンモニア量はＳＣＲ触媒の温度に応じて変化する傾向にあり、ＳＣＲ触媒の温度を上昇させると当該ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニア量を低減させることができる。また、ＳＣＲ触媒へ流入するＮＯｘの流量を増加させると当該ＮＯｘを還元するために比較的多量のアンモニアが消費されるため、ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニア量を低減させることができる。【００３１】
第三の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、該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、前記還元剤供給装置よりも下流側の排気通路に設けられ、アンモニアによって排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気中のアンモニア濃度を検出する検出手段と、を有する排気浄化装置に適用され、前記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、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触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である異常時アンモニア吸着量を推定する第１推定手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である正常時アンモニア吸着量を推定する第２推定手段と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が前記異常診断により異常が生じていると診断される状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を異常時スリップ発現吸着量とし、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が正常な状態である場合に該選択還元型ＮＯｘ触媒からアンモニアのスリップが開始するときの該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量を正常時スリップ発現吸着量としたときに、前記異常診断を実行する際に、前記第１推定手段によって推定される前記異常時アンモニア吸着量が前記異常時スリップ発現吸着量以上の第１所定吸着量以上となり、且つ、前記第２推定手段によって推定される前記正常時アンモニア吸着量が前記正常時スリップ発現吸着量以下の第２所定吸着量より少なくなるように、前記還元剤供給装置により前記還元剤を供給する診断用供給制御を実行する供給制御手段と、前記供給制御による前記診断用供給制御の実行に伴って前記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。【００３２】
第三の発明に係る異常診断システムでは、第１推定手段によって異常時アンモニア吸着量が推定され、第２推定手段によって正常時アンモニア吸着量が推定される。ここで、異常時アンモニア吸着量は、ＳＣＲ触媒が異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定したときの該選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの吸着量である。また、正常時アンモニア吸着量は、ＳＣＲ触媒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。そして、異常診断を実行する際には、第１推定手段によって推定される異常時アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量以上の第１所定吸着量以上となり、且つ、第２推定手段によって推定される正常時アンモニア吸着量が正常時スリップ発現吸着量以下の第２所定吸着量より少なくなるように、供給制御手段よって診断用供給制御が実行される。【００３３】
上記のように診断用供給制御が実行されると、ＳＣＲ触媒が正常である場合にはＳＣＲ触媒からアンモニアがスリップせず、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することになる。そこで、異常診断手段が、供給制御による診断用供給制御の実行に伴って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。【００３４】
第三の発明によれば、供給制御手段によって診断用供給制御を実行することで、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量を、該ＳＣＲ触媒からスリップするアンモニア濃度に基づく該ＳＣＲ触媒の異常診断に適した量とすることができる。したがって、ＳＣＲ触媒の異常診断の実行機会を好適に確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
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】
【００３６】
【図１】本発明の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】内燃機関から排出されてＮＳＲ触媒に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度、ＮＳＲ触媒後でＳＣＲ触媒前の排気中のＮＯｘ濃度、ＳＣＲ触媒後の排気中のＮＯｘ濃度を示す図である。
【図３Ａ】ＳＣＲ触媒へのアンモニア供給量とアンモニアスリップ濃度との関係について、ＳＣＲ触媒が正常である場合と異常である場合との比較を示す第一の図である。
【図３Ｂ】ＳＣＲ触媒へのアンモニア供給量とアンモニアスリップ濃度との関係について、ＳＣＲ触媒が正常である場合と異常である場合との比較を示す第二の図である。
【図４Ａ】異常診断の実行に伴って尿素水が供給されるときの尿素水添加弁からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、および流入ＮＯｘ流量の時間推移を示す図である。
【図４Ｂ】ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図において、異常診断に伴う尿素水の供給前に正常な状態のＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量と、当該尿素水の供給後に当該ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量と、を示す第一の図である。
【図５】供給制御および触媒昇温制御が実行されるときの尿素水添加弁からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、および流入ＮＯｘ流量の時間推移を示す第一の図である。
【図６】第一の発明の実施例（実施例１）に係る排気浄化装置の異常診断システムにおいて実行される制御フローを示すフローチャートである。
【図７Ａ】供給制御および触媒昇温制御が実行されるときの尿素水添加弁からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、および流入ＮＯｘ流量の時間推移を示す第二の図である。
【図７Ｂ】ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図において、異常診断に伴う尿素水の供給前に正常な状態のＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量と、当該尿素水の供給後に当該ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量と、を示す第二の図である。
【図８】第二の発明の実施例（実施例２）に係る排気浄化装置の異常診断システムにおいて実行される制御フローを示すフローチャートである。
【図９】ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図において、異常診断に伴う尿素水の供給前に正常な状態のＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量と、当該尿素水の供給後に当該ＳＣＲ触媒に吸着しているアンモニアの吸着量と、を示す第三の図である。
【図１０】供給制御およびＮＯｘ流量増加制御が実行されるときの尿素水添加弁からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、流入ＮＯｘ流量、およびカウンタの時間推移を示す図である。
【図１１】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１２】異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａおよび第１所定吸着量Ｑａｄａ１とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図である。
【図１３】正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎおよび第２所定吸着量Ｑａｄｎ２とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図である。
【図１４】第三の発明の実施例（実施例５）において、ＳＣＲ触媒の異常診断のためにＥＣＵが実行する制御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】
【００３７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３８】
＜実施例１＞
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、第一ＮＯｘ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。）、第二ＮＯｘ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。）、および第三ＮＯｘ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を化学的に吸蔵または物理的に吸着し、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し、該尿素水がＳＣＲ触媒５１に供給される。つまり、ＳＣＲ触媒５１に、アンモニアの前駆体である尿素が供給される。そして、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒５１に吸着する。このＳＣＲ触媒５１に吸着し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、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。そして、本実施例においては尿素水添加弁５２またはアンモニア添加弁が、本発明における還元剤供給装置に相当する。また、排気通路５には排気中のＰＭを捕集するフィルタが設けられてもよい。
【００４２】
また、第一ＮＯｘセンサ５３、第二ＮＯｘセンサ５４、第三ＮＯｘセンサ５５は排気中のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。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。ここで、ＮＯｘセンサは排気中のＮＯｘ濃度を検出するセンサであってアンモニアもＮＯｘとして検出可能なセンサであるため、第三ＮＯｘセンサ５５はＳＣＲ触媒５１後の排気中のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを合せた濃度に応じた電気信号を出力する。なお、本実施例においてはこの第三ＮＯｘセンサ５５が、本発明における検出手段に相当する。
【００４３】
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、第一ＮＯｘセンサ５３、第二ＮＯｘセンサ５４、第三ＮＯｘ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。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。）を推定し、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触媒温度」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。
【００４４】
ここで、ＮＳＲ触媒５０とＳＣＲ触媒５１とを有する本実施例に係る排気浄化装置において、第一ＮＯｘセンサ５３、第二ＮＯｘセンサ５４、および第三ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度について図２に基づいて説明する。図２は、内燃機関１から排出された排気がＮＳＲ触媒５０、ＳＣＲ触媒５１を順に通過して排気通路５の下流側に流れる場合における、内燃機関１から排出されてＮＳＲ触媒５０に流入する前の排気中のＮＯｘ濃度（第一ＮＯｘセンサ５３により検出）、ＮＳＲ触媒５０後でＳＣＲ触媒５１前の排気中のＮＯｘ濃度（第二ＮＯｘセンサ５４により検出）、ＳＣＲ触媒５１後の排気中のＮＯｘ濃度（第三ＮＯｘセンサ５５により検出）を示す図である。
【００４５】
図２に示すように、内燃機関１から排出されたＮＯｘ（濃度Ｃ１）は、ＮＳＲ触媒５０によって大部分が吸蔵、吸着または還元され、ＮＳＲ触媒５０後（且つＳＣＲ触媒５１前）で検出されるＮＯｘ濃度は濃度Ｃ２まで低減される。そして、このＮＯｘはＳＣＲ触媒５１によって更に還元されるため、ＳＣＲ触媒５１後の排気中のＮＯｘ濃度（濃度Ｃ３）は極めて小さくなる。このような排気浄化装置においては、ＳＣＲ触媒５１よりも上流側のＮＯｘ濃度（濃度Ｃ２）と下流側のＮＯｘ濃度（濃度Ｃ３）との差分が比較的小さくなる。
【００４６】
そして、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合に当該ＳＣＲ触媒５１よりも上流側のＮＯｘ濃度と下流側のＮＯｘ濃度との差分が比較的小さくなる本実施例に係る排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていても当該ＳＣＲ触媒５１におけるＮＯｘ浄化率が大幅に低下しないことがある。そのため、ＮＯｘ浄化率に基づいてＳＣＲ触媒の異常診断を行うとすると、その診断精度が低下する虞がある。また、本実施例に係る排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒５１よりも上流側のＮＯｘ濃度と下流側のＮＯｘ濃度との差分に基づいてＳＣＲ触媒５１におけるＮＯｘ浄化率を算出するとき、当該ＮＯｘ浄化率に対してＮＯｘ濃度の検出誤差が及ぼす影響が相対的に大きくなり易い。そのため、ＮＯｘ浄化率に基づいてＳＣＲ触媒の異常診断を行うとすると、正確な診断ができない虞がある。
【００４７】
また、ＳＣＲ触媒５１からスリップするアンモニアを用いたＳＣＲ触媒５１の異常診断に関して、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合と異常である場合との比較について図３Ａに基づいて説明する。図３Ａは、ＳＣＲ触媒５１へのアンモニア供給量と、ＳＣＲ触媒５１からスリップするアンモニア濃度（以下、「アンモニアスリップ濃度」と称する場合もある。）と、の関係について、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合と異常である場合との比較を示す図である。図３Ａにおいて、実線で表される曲線Ｃ１はＳＣＲ触媒５１が正常である場合の前記関係を示し、破線で表される曲線Ｃ２はＳＣＲ触媒５１が異常である場合の前記関係を示す。なお、いずれの場合のＳＣＲ触媒５１においても、ＳＣＲ触媒５１へアンモニアを供給する前の当該ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニア量が０となっているものとする。また、いずれの場合のＳＣＲ触媒５１においても、ＳＣＲ触媒温度、ＳＣＲ触媒５１に流入する排気の流量、当該排気中のＮＯｘ濃度が同一となっているものとする。
【００４８】
ここで、ＳＣＲ触媒５１においては、当該ＳＣＲ触媒５１が正常な状態であってもその劣化の進行度合い（劣化度）によって、当該ＳＣＲ触媒５１のアンモニアの吸着可能量が変化する。そして、図３Ａに表す曲線Ｃ１は、ＳＣＲ触媒５１が正常な状態に含まれる所定の劣化状態である場合の前記関係を示すものとする。また、図３Ａに表す曲線Ｃ２が示すＳＣＲ触媒５１に異常が生じている状態とは、例えば当該ＳＣＲ触媒５１によって十分にＮＯｘを浄化することができずにエミッションがＯＢＤ規制値を超えてしまうような状態を示すものとする。
【００４９】
図３Ａに示すように、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合には、アンモニア供給量がＱ２よりも少ないときにアンモニアスリップ濃度がほぼ０となる。つまり、ＳＣＲ触媒５１へ供給されたアンモニアのほぼすべてが、ＳＣＲ触媒５１に吸着され、またはＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの還元に使用され、ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがほとんどスリップしない。一方、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合には、アンモニア供給量がＱ２よりも少ないＱ１となるときにアンモニアスリップ濃度が略０から上昇し始める。つまり、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合には、ＳＣＲ触媒５１に吸着可能なアンモニア量はＳＣＲ触媒５１が正常である場合よりも少なくなるため、アンモニア供給量がＱ１以上となるとＳＣＲ触媒５１に吸着しきれなかったアンモニアがＳＣＲ触媒５１からスリップする。
【００５０】
ここで、本実施例に係る排気浄化装置では、上述したように、内燃機関１から排出されたＮＯｘの多くがＮＳＲ触媒５０によって吸蔵、吸着または還元されるため、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘ濃度が小さくなる。この場合、ＳＣＲ触媒５１でのＮＯｘ還元量は少ないため、ＮＯｘの還元のために尿素水添加弁５２によって添加される尿素水の量、すなわちアンモニア供給量が少なくなる。そして、図３Ａに示すように、アンモニア供給量が少ない場合、例えばアンモニア供給量がＱ１よりも少ない場合には、ＳＣＲ触媒５１が正常であっても異常であってもＳＣＲ触媒５１からアンモニアがほとんどスリップしない。したがって、このような場合に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の異常診断を行うと、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていても異常判定されない虞がある。
【００５１】
一方、図３Ａと同様にＳＣＲ触媒５１へのアンモニア供給量とアンモニアスリップ濃度との関係について、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合と異常である場合との比較を示す図である図３Ｂに示すように、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行するときにアンモニア供給量がＱ３とされると、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合にはアンモニアがスリップせずＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合にアンモニアがスリップすることになる。つまり、このとき、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合には、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じているときにＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップする程度の比較的多量のアンモニアがその正常なＳＣＲ触媒５１に吸着することになる。ここで、アンモニア供給量Ｑ３とは、Ｑ１よりも多くてＱ２よりも少ない量であって且つＱ１近傍の量である。そして、このアンモニア供給量Ｑ３は、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘ濃度が比較的小さくなるような排気浄化装置の構成となっている本実施例における、内燃機関１の通常運転時にＮＯｘの還元を目的として供給されるアンモニア供給量（当該アンモニア供給量は、例えばＱ１よりも少ない量である。）よりも多い量である。そして、このようにアンモニア供給量が内燃機関１の通常運転時のアンモニア供給量よりも多いＱ３とされることによって、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の異常診断を行うことが可能となる。
【００５２】
また、図３Ｂに示すように、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行するときにアンモニア供給量がＱ４とされると、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じているときにはアンモニアスリップ濃度が大きくなる。ここで、アンモニア供給量Ｑ４とは、Ｑ１よりも多くてＱ２よりも少ない量であって且つＱ２近傍の量である。そして、このとき、ＳＣＲ触媒５１が正常であるときのアンモニアスリップ濃度と、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じているときのアンモニアスリップ濃度と、の差分（以下、「検出差分」と称する場合もある。）は比較的大きくなる。
【００５３】
以上より、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘ濃度が比較的小さくなるような排気浄化装置の構成となっている本実施例において、ＳＣＲ触媒５１からスリップするアンモニアを利用してＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行するときには、アンモニア供給量がＱ１よりも多くてＱ２よりも少なくなっていないと、すなわち、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じているときにＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップする程度の比較的多量のアンモニアが、ＳＣＲ触媒５１が正常である場合の当該ＳＣＲ触媒５１に吸着するように尿素水添加弁５２により尿素水が排気中に添加されないと、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できないことになる。そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０は、異常診断の実行に伴って尿素水添加弁５２から後述する診断時供給量の尿素水を供給させる。
【００５４】
ここで、本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムであるＥＣＵ１０が、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行するときの、尿素水添加弁５２からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、およびＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの流量（以下、「流入ＮＯｘ流量」と称する場合もある。）の時間推移を図４Ａに示す。ここで、アンモニア吸着量とは、ＳＣＲ触媒５１が正常であると仮定したときの当該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量の推定値であって、ＥＣＵ１０によって推定される。ＥＣＵ１０は、周知の技術を用いてこのアンモニア吸着量を推定することができる。なお、ＥＣＵ１０がアンモニア吸着量を推定することで、本発明に係る推定手段として機能する。また、図４Ａのアンモニア吸着量の時間推移において示すＱａｄｎは、ＳＣＲ触媒５１が正常な状態に含まれる所定の劣化状態である場合に、当該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアのスリップが開始するときの当該ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量（以下、「正常時スリップ発現吸着量」と称する場合もある。）を表している。また、Ｑａｄａは、ＳＣＲ触媒５１が本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムにより異常が生じていると診断される状態である場合に、当該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアのスリップが開始するときの当該ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量（以下、「異常時スリップ発現吸着量」と称する場合もある。）を表している。なお、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていると診断される状態とは、例えばＳＣＲ触媒５１によって十分にＮＯｘを浄化することができずにエミッションがＯＢＤ規制値を超えてしまうような状態を示すものとする。
【００５５】
図４Ａに示す制御では、時刻ｔ１においてＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件が成立する。そして、このときに行われる異常診断を「直近の異常診断」と称する。また、図４Ａに示す制御では、直近の異常診断の実行終了後の時刻ｔ３においてもＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件が成立する。そして、このときに行われる異常診断を、直近の異常診断に対する相関に基づいて「次回の異常診断」と称する。なお、この次回の異常診断は、直近の異常診断が終了した後、例えば内燃機関１が搭載された車両が所定距離走行したとき、または内燃機関１が所定時間運転を行ったとき、または内燃機関１が機関停止されその後再始動されたとき等に、その実行条件が成立する。
【００５６】
図４Ａに示すように、時刻ｔ１において異常診断の実行条件が成立すると、尿素水添加弁５２から単位時間当たりの供給量Ｒ１で尿素水が供給される。このように尿素水の供給が開始されると、時刻ｔ１以前には異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも少ないＱａｄ１となっていたアンモニア吸着量が増加し始める。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてＱｓｕｍ１の尿素水（図４Ａのハッチング領域）が供給さる。その結果、アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少ないＱａｄ２となっている。ここで、この尿素水の供給量Ｑｓｕｍ１は、異常診断の実行に伴って尿素水添加弁５２により供給される尿素水の供給量である診断時供給量である。
【００５７】
この診断時供給量は、ＳＣＲ触媒５１によるＮＯｘの還元を目的として尿素水添加弁５２により供給される尿素水の量（以下、「還元用必要量」と称する場合もある。）よりも多い所定の一定量である。なお、還元用必要量は、内燃機関１の通常運転時にＮＯｘの還元を目的として供給される尿素水の量である。また、診断時供給量は予め定められる量である。そして、本実施例では、このように、異常診断の実行に伴って、還元用必要量よりも多い所定の一定量の診断時供給量の尿素水を尿素水添加弁５２により供給する制御を「供給制御」と称する。なお、ＥＣＵ１０が供給制御を実行することで、第一の発明に係る供給制御手段として機能する。
【００５８】
なお、図４Ａに示すように、診断時供給量の尿素水が供給されても、ＳＣＲ触媒５１からアンモニアが流出（スリップ）せずＳＣＲ触媒５１にアンモニアが吸着する場合には、ＳＣＲ触媒５１に異常は生じていない。一方で、このときに、仮にＳＣＲ触媒５１に異常が生じていれば、アンモニアは異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多く吸着することができないため、診断時供給量の尿素水を供給している途中でアンモニアがＳＣＲ触媒５１下流に流出することになる。なお、このときのＳＣＲ触媒温度および流入ＮＯｘ流量は、このときの内燃機関１の運転状態に応じた温度および流量となっている。
【００５９】
ここで、図４Ａに示すアンモニア吸着量のＱａｄ１からＱａｄ２への変化について、図４Ｂを用いて詳しく説明する。図４Ｂは、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図において、異常診断に伴う尿素水の供給前に正常な状態のＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量と、当該尿素水の供給後に当該ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量と、を示す図である。図４Ｂにおいて、実線で表される曲線Ｃ３は正常時スリップ発現吸着量を示し、破線で表される曲線Ｃ４は異常時スリップ発現吸着量を示す。ここで、正常時スリップ発現吸着量、異常時スリップ発現吸着量ともにＳＣＲ触媒温度が高くなるほど少なくなる傾向にある。そして、ＳＣＲ触媒温度が同一の場合には、異常時スリップ発現吸着量は正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなる。
【００６０】
図４Ｂに示すように、異常診断に伴う尿素水の供給後（図４Ａに示すＱｓｕｍ１の尿素水の供給後）には、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少ないＱａｄ２となる。一方で、仮に異常診断の実行に伴って尿素水を供給するときにＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合には、図４Ａに示すＱｓｕｍ１の尿素水が供給されてもＳＣＲ触媒５１はアンモニアを吸着しきれず、Ｑａｄ２からＱａｄａを減算した量とほぼ同量のアンモニアがＳＣＲ触媒５１からスリップすることになる。
【００６１】
そして、このようにＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップすると、そのアンモニア濃度が第三ＮＯｘセンサ５５によって検出される。つまり、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の異常診断を行うことが可能となる。
【００６２】
ここで、図４Ａに戻ると、流入ＮＯｘ流量が比較的少なくなる本実施例においては、時刻ｔ２以降のアンモニア吸着量のＱａｄ２からの減少度合いが緩慢となる。そして、次回の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ３において、アンモニア吸着量は所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている。ここで、所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈとは、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を許可可能なアンモニア吸着量の上限量であって、例えば、アンモニア吸着量が当該所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている状態において、異常診断の実行に伴って、還元用必要量よりも多い診断時供給量の尿素水が供給されると、ＳＣＲ触媒５１が正常であってもその吸着可能容量を超えてしまいＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップし得るアンモニア吸着量として定義される。そのため、仮に時刻ｔ３において次回の異常診断の実行に伴ってＱｓｕｍ１の尿素水の供給が開始されると、アンモニア吸着量が正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎに達し、ＳＣＲ触媒５１が正常であっても吸着しきれなかったアンモニアがスリップすることになる。
【００６３】
そこで、ＥＣＵ１０は、直近の異常診断の実行後で且つ次回の異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて、そのときのアンモニア吸着量が所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている場合、次回の供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量を低減させる。本実施例では、ＥＣＵ１０が実行するこのような制御を「低減制御」と称する。なお、ＥＣＵ１０が低減制御を実行することで、第一の発明に係る低減制御手段として機能する。
【００６４】
ここで、前記所定のタイミングにおいて実行される低減制御について、図５に基づいて説明する。図５は、ＥＣＵ１０が供給制御および低減制御を実行するときの、尿素水添加弁５２からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、および流入ＮＯｘ流量の時間推移を示す図である。ここで、図５に示す制御では、低減制御として、ＳＣＲ触媒温度を所定温度以上に上昇させる触媒昇温制御が実行される。また、図５に示す制御では、直近の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ１において供給制御が開始され時刻ｔ２において供給制御が終了される。また、図５に示す制御では、次回の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ３において供給制御が開始され時刻ｔ４において供給制御が終了される。
【００６５】
図５に示すように、時刻ｔ２におけるアンモニア吸着量Ｑａｄ２は所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている。ここで、上述したように、本実施例に係る排気浄化装置では、内燃機関１から排出されたＮＯｘの多くがＮＳＲ触媒５０によって吸蔵、吸着または還元されるため、流入ＮＯｘ流量が少なくなる。したがって、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの還元に必要なアンモニア量は少なくなり、供給制御によって比較的多量にされたアンモニア吸着量の減少度合いが緩慢となる。そのため、図５に示す時間推移では、供給制御の終了後に、アンモニア吸着量が所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている状態が維持されている。そこで、図５に示す制御では、時刻ｔ２３（当該時刻は、直近の異常診断の実行後で且つ次回の異常診断の実行前の所定のタイミングである。）において、低減制御として触媒昇温制御が実行される。
【００６６】
そして、時刻ｔ２３においてＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ以上に上昇させる触媒昇温制御が開始されると、時刻ｔ２３からある程度の遅れ時間経過後にＳＣＲ触媒温度が上昇し、ＳＣＲ触媒温度が所定温度Ｔｃｔｈ以上となる。ここで、ＳＣＲ触媒５１に吸着可能なアンモニア量はＳＣＲ触媒温度に応じて変化する傾向にあるため、所定温度Ｔｃｔｈの調整（触媒昇温制御により所定温度Ｔｃｔｈ以上となるＳＣＲ触媒温度の調整を含む）や、ＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ以上とする時間の調整等によって、触媒昇温制御によるアンモニアの低減量を制御することができる。そこで、この触媒昇温制御では、予め定められている診断時供給量（Ｑｓｕｍ１）を考慮して、次回の供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少なくなるように、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量が低減される。ここで、正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎは、所定の劣化状態に応じて変化し得る量とすることができる。この場合、正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎは、内燃機関１の運転中のＳＣＲ触媒５１の劣化状態に応じて変化する量とされてもよいし、内燃機関１の運転中のＳＣＲ触媒５１の劣化状態によらず予め定められた固定の劣化状態に対応する量とされてもよい。
【００６７】
そして、触媒昇温制御によってアンモニア吸着量が低減された後は、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が再び開始される。そして、次回の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ３において供給制御が開始され、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけてＱｓｕｍ１の尿素水（図５のハッチング領域）が供給されると、アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少ない量となる。つまり、触媒昇温制御によって、次回の供給制御（時刻ｔ３において開始される）の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少なくなるように、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量が低減されていることになる。したがって、次回の供給制御により診断時供給量Ｑｓｕｍ１の尿素水が供給されても、アンモニア吸着量が正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎに達することはない。
【００６８】
ここで、本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムであるＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図６に基づいて説明する。図６は、第一の発明の実施例（本実施例）に係る制御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、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し実行される。また、アンモニア吸着量Ｑａｄの推定が、本フローとは異なる周知のフローにしたがって、ＥＣＵ１０によって内燃機関１の運転中に所定の演算周期で繰り返し行われている。
【００６９】
本フローでは、先ず、Ｓ１０１において、アンモニア吸着量Ｑａｄが取得される。Ｓ１０１では、本フローとは異なる周知のフローによって推定されたアンモニア吸着量Ｑａｄが取得される。なお、上述したように、アンモニア吸着量Ｑａｄとは、ＳＣＲ触媒５１が正常であると仮定したときの当該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量の推定値である。
【００７０】
次に、Ｓ１０２において、Ｓ１０１で取得したアンモニア吸着量Ｑａｄが所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈ以下であるか否かが判別される。上述したように、所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈは、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を許可可能なアンモニア吸着量の上限量であって、例えば、アンモニア吸着量が当該所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている状態において、異常診断の実行に伴って診断時供給量の尿素水が供給されると、ＳＣＲ触媒５１が正常であってもその吸着可能容量を超えてしまいＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップし得るアンモニア吸着量として定義される。そして、この所定の上限吸着量ＱａｄｔｈはＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。そして、Ｓ１０２において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０３の処理へ進み、Ｓ１０２において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１７の処理へ進む。
【００７１】
Ｓ１０２において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０３において、ＳＣＲ触媒温度Ｔｃが所定下限温度Ｔｃｍｉｎよりも高くて所定上限温度Ｔｃｍａｘよりも低いか否かが判別される。上記の図４Ｂの説明で述べたとおり、正常時スリップ発現吸着量、異常時スリップ発現吸着量ともにＳＣＲ触媒温度が高くなるほど少なくなる傾向にあり、ＳＣＲ触媒温度が或る温度以上となるとＳＣＲ触媒５１が正常であってもアンモニアがスリップし易くなる。そこで、ＳＣＲ触媒５１が正常であってもアンモニアがスリップし易くなるＳＣＲ触媒温度を所定上限温度Ｔｃｍａｘとして定義する。また、ＳＣＲ触媒温度が或る温度以下となる条件においては、尿素水のデポジット化等の問題により尿素水添加弁５２から排気中への尿素水の添加が禁止される。そこで、上記のように尿素水添加弁５２から排気中への尿素水の添加が禁止されるときのＳＣＲ触媒温度を所定下限温度Ｔｃｍｉｎとして定義する。これら所定下限温度Ｔｃｍｉｎおよび所定上限温度ＴｃｍａｘはＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。また、ＳＣＲ触媒温度Ｔｃは、温度センサ５６の出力信号に基づいて算出される。そして、Ｓ１０３において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０４の処理へ進み、Ｓ１０３において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。つまり、Ｓ１０３において否定判定される場合には、本実施例においてはＳＣＲ触媒５１の異常診断が実行されないため、Ｓ１０３の処理は後述のＳ１０４の処理の一部と捉えることもできる。
【００７２】
Ｓ１０３において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０４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。Ｓ１０４では、前回の異常診断が終了した後、例えば内燃機関１が搭載された車両が所定距離走行したとき、または内燃機関１が所定時間運転を行ったとき、または内燃機関１が機関停止されその後再始動されたとき等に、肯定判定される。なお、上記は例示であって、Ｓ１０４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。そして、Ｓ１０４において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０５の処理へ進み、Ｓ１０４において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００７３】
Ｓ１０４において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０５において、異常診断の実行に伴って尿素水添加弁５２により供給される尿素水の供給量である診断時供給量Ｑｓｕｍが読込まれる。この診断時供給量Ｑｓｕｍは、上述したように、還元用必要量よりも多い所定の一定量である。そして、この診断時供給量ＱｓｕｍはＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００７４】
次に、Ｓ１０６において、異常診断の実行に伴って尿素水添加弁５２から尿素水が供給される時間である尿素水供給時間ｔｓが算出される。Ｓ１０６では、Ｓ１０５で読込んだ診断時供給量Ｑｓｕｍに基づいて、ＳＣＲ触媒５１でのアンモニアの吸着が好適に生じることが見込まれる供給速度となるように尿素水供給時間ｔｓが算出される。
【００７５】
次に、Ｓ１０７において、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が開始される。ここで、Ｓ１０７で尿素水の供給が開始され、Ｓ１０６で算出した尿素水供給時間ｔｓが経過すると、Ｓ１０５で読込んだ診断時供給量Ｑｓｕｍの尿素水が尿素水添加弁５２により供給されることになる。言い換えれば、ＥＣＵ１０は、異常診断の実行に伴ってＳ１０５で読込んだ診断時供給量Ｑｓｕｍの尿素水を尿素水添加弁５２により供給するために、Ｓ１０７において供給制御を開始する。
【００７６】
次に、Ｓ１０８において、ＳＣＲ触媒温度Ｔｃが所定下限温度Ｔｃｍｉｎよりも高くて所定上限温度Ｔｃｍａｘよりも低いか否かが判別される。このＳ１０８の処理は上述したＳ１０３の処理と実質的に同一であるが、ＳＣＲ触媒温度Ｔｃは供給制御の実行中に変化し得るため、Ｓ１０８では、供給制御実行中の現在のＳＣＲ触媒温度Ｔｃに基づいて上記が判別される。そして、Ｓ１０８において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０９の処理へ進み、Ｓ１０８において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１６の処理へ進む。
【００７７】
Ｓ１０８において肯定判定された場合、次に、Ｓ１０９において、第三ＮＯｘセンサ５５による検出濃度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からのアンモニアスリップを判定する閾値であって、検出濃度Ｃａが当該濃度閾値Ｃａｔｈ以上となると、本フローにより実行されるＳＣＲ触媒５１の異常診断においてＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップしたと判定される。この濃度閾値Ｃａｔｈは、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。そして、Ｓ１０９において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１０の処理へ進み、Ｓ１０９において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１４の処理へ進む。
【００７８】
Ｓ１０９において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１０において、Ｓ１０６で算出した尿素水供給時間ｔｓが経過したか否かが判別される。そして、Ｓ１１０において肯定判定された場合、この場合は尿素水添加弁５２により診断時供給量Ｑｓｕｍの尿素水が供給された場合であって、ＥＣＵ１０はＳ１１１の処理へ進む。一方、Ｓ１１０において否定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１０８の処理へ戻り、尿素水添加弁５２による尿素水の供給を継続する。
【００７９】
Ｓ１１０において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１１において、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される。つまり、Ｓ１１１において供給制御が終了される。
【００８０】
次に、Ｓ１１２において、ＳＣＲ触媒５１が正常であると判定される。Ｓ１１２の処理が行われる場合とは、供給制御によって診断時供給量Ｑｓｕｍの尿素水が供給されても検出濃度Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈ以上とならない場合である。すなわち、このときのＳＣＲ触媒５１について、アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなっていて、且つ本フローにより実行されるＳＣＲ触媒５１の異常診断においてＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップしていないと判定される状態であるので、ＳＣＲ触媒５１が正常であると判断することができる。なお、これとは逆に、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていると診断される状態とは、例えばＳＣＲ触媒５１によって十分にＮＯｘを浄化することができずにエミッションがＯＢＤ規制値を超えてしまうような状態であって、Ｓ１１５で後述するように、アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように尿素水を供給している途中で、ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップしたと判定される状態である。
【００８１】
次に、Ｓ１１３において、後述する低減制御の実行タイミングを制御するカウンタであるカウンタＮｃが０に初期化される。そして、Ｓ１１３の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００８２】
また、Ｓ１０９において否定判定された場合、次に、Ｓ１１４において、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される。なお、Ｓ１１４で尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される場合とは、供給制御の実行中に検出濃度Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈ以上となることによって、供給制御の実行中であるにもかかわらず当該制御が中止される場合であるので、このときには尿素水の供給量は診断時供給量Ｑｓｕｍに達していない。
【００８３】
次に、Ｓ１１５において、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていると判定される。Ｓ１１５の処理が行われる状態は、このときのＳＣＲ触媒５１について、アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように尿素水を供給している途中で、本フローにより実行されるＳＣＲ触媒５１の異常診断においてＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップしたと判定される状態であるので、ＥＣＵ１０はＳＣＲ触媒５１に異常が生じていると正確に判定することができる。そして、Ｓ１１５の処理の後、本フローの実行が終了される。
【００８４】
以上に述べたように、Ｓ１０９での検出濃度Ｃａと濃度閾値Ｃａｔｈとの比較に基づいてＳＣＲ触媒５１が正常であるか、またはＳＣＲ触媒５１に異常が生じているかが判定される。すなわち、供給制御による尿素水の供給に伴って第三ＮＯｘセンサ５５によって検出される検出濃度Ｃａに基づいてＳＣＲ触媒５１の異常診断が行われる。なお、ＥＣＵ１０がＳ１０９、Ｓ１１２、Ｓ１１５の処理を実行することで、本発明に係る異常診断手段として機能する。なお、尿素水添加弁５２により尿素水が供給されてから、第三ＮＯｘセンサ５５によって当該尿素水に基づくアンモニアの濃度が検出されるまでに遅れ期間が生じることがあるため、尿素水添加弁５２による尿素水の供給中および供給終了後に検出される検出濃度Ｃａに基づいて、ＳＣＲ触媒５１の異常診断が行われてもよい。
【００８５】
また、Ｓ１０８において否定判定された場合、次に、Ｓ１１６において、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される。なお、Ｓ１１６で尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される場合とは、供給制御の実行中にＳＣＲ触媒温度Ｔｃが所定下限温度Ｔｃｍｉｎ以下となる、または供給制御の実行中にＳＣＲ触媒温度Ｔｃが所定上限温度Ｔｃｍａｘ以上となることによって、供給制御の実行中であるにもかかわらず当該制御が中止される場合であるので、このときには尿素水の供給量は診断時供給量Ｑｓｕｍに達していない。そして、Ｓ１１６の処理の後、本フローの実行が終了される。なお、このように本フローの実行が終了された後に、ＳＣＲ触媒温度Ｔｃが所定下限温度Ｔｃｍｉｎよりも高くて所定上限温度Ｔｃｍａｘよりも低くなって、次回のＳ１０３の処理において肯定判定される場合（ただし、Ｓ１０２およびＳ１０４でも肯定判定される必要がある）には、供給制御が再開される。
【００８６】
また、Ｓ１０２において否定判定された場合、次に、Ｓ１１７において、カウンタＮｃに１が加算される。そして、Ｓ１１８において、カウンタＮｃの値が所定値Ｎｃｔｈに達しているか否かが判別される。ここで、所定値Ｎｃｔｈは、低減制御を実行するか否かを判定する閾値であって、カウンタＮｃが当該所定値Ｎｃｔｈに達すると低減制御が実行される。この所定値Ｎｃｔｈは、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００８７】
ここで、本フローでは、Ｓ１０２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にかかわらず、現在のアンモニア吸着量Ｑａｄにおいて次回の異常診断の実行タイミングで供給制御の実行が可能か否かが判別されている。ここで、Ｓ１０２において否定判定される場合とは、現在のアンモニア吸着量Ｑａｄにおいて仮に次回の異常診断の実行タイミングで供給制御が実行されると、ＳＣＲ触媒５１が正常であっても吸着しきれなかったアンモニアがスリップする可能性が高いと判断できる場合である。このような場合には、すぐに低減制御を行いＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量を低減させ、次回の異常診断に伴う供給制御の実行に備えることが考えられる。また、低減制御の実行までの待機期間を設けることも考えられ、本フローでは、カウンタＮｃの値が所定値Ｎｃｔｈに達するまでは低減制御を実行しない。つまり、本フローでは、低減制御の実行までの待機期間が設けられ、低減制御は直近の異常診断の実行後で且つ次回の異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて実行されることになる。したがって、所定のタイミングまでにアンモニア吸着量Ｑａｄが所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈ以下とならない場合には、所定のタイミングにおいて低減制御が実行されることになる。
【００８８】
なお、所定値Ｎｃｔｈは、例えば、カウンタＮｃが０にされてからの内燃機関１の運転時間に対応した値として定義される。Ｓ１１３においてカウンタＮｃが０に初期化される場合には、アンモニア吸着量Ｑａｄが所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなり易いため、Ｓ１１３においてカウンタＮｃが０に初期化された後はＳ１０２において否定判定され易く、この場合次にＳ１１７において、カウンタＮｃに１が加算される。したがって、例えば、所定のタイミングが異常診断の実行後に内燃機関１が１時間運転したときとして定義される場合には、所定値Ｎｃｔｈは、このように定義された時間と本フローの演算周期とに基づいて定められることになる。なお、低減制御の実行タイミングを制御するにあたっては、カウンタＮｃによらず周知の技術を用いて、直近の異常診断の実行後で且つ次回の異常診断の実行前の所定のタイミングにおいて低減制御が実行されるように当該制御の実行タイミングを制御してもよい。そして、Ｓ１１８において肯定判定された場合、ＥＣＵ１０はＳ１１９の処理へ進み、Ｓ１１８において否定判定された場合、本フローの実行が終了される。
【００８９】
Ｓ１１８において肯定判定された場合、次に、Ｓ１１９において、低減制御によるアンモニアの目標低減量Ｑｒｅｄが算出される。Ｓ１１９では、Ｓ１０１で取得したアンモニア吸着量Ｑａｄと予め定められている診断時供給量Ｑｓｕｍとを考慮して、次回の供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、目標低減量Ｑｒｅｄが算出される。
【００９０】
次に、Ｓ１２０において、低減制御が実行される。Ｓ１２０では、低減制御として、上述した触媒昇温制御が実行される。この触媒昇温制御では、所定温度Ｔｃｔｈの調整（触媒昇温制御により所定温度Ｔｃｔｈ以上となるＳＣＲ触媒温度の調整を含む）や、ＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ以上とする時間の調整等によって、当該触媒昇温制御によるアンモニアの低減量がＳ１１９で算出した目標低減量Ｑｒｅｄとなるように制御される。そして、Ｓ１２０の処理の後、本フローの実行が終了される。なお、Ｓ１２０では、低減制御として、後述するＮＯｘ流量増加制御が実行されてもよい。
【００９１】
排気浄化装置の異常診断システムが、上述した制御フローを実行することによって、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行機会を好適に確保することできる。
【００９２】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について説明する。上述した第１の実施例は、診断時供給量が還元用必要量よりも多い所定の一定量とされる例である。これに対して、本実施例は、診断時供給量が還元用必要量よりも多い所定の可変量とされる例である。なお、本実施例において、上述した第１の実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【００９３】
本実施例では、所定のタイミングにおけるアンモニア吸着量が所定の上限吸着量よりも多くなっている場合、当該アンモニア吸着量が所定の上限吸着量以下となるように低減制御が実行される。そして、供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、供給制御が実行される。このように、低減制御と供給制御とが実行されることで、供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なく制御され易くなる。このことについて、以下に説明する。なお、ＥＣＵ１０がこのように供給制御を実行することで、第二の発明に係る供給制御手段として機能し、ＥＣＵ１０がこのように低減制御を実行することで、第二の発明に係る低減制御手段として機能する。
【００９４】
図７Ａは、上記の図５と同様に、ＥＣＵ１０が供給制御および低減制御を実行するときの、尿素水添加弁５２からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、および流入ＮＯｘ流量の時間推移を示す図である。
【００９５】
図７Ａに示す制御では、上記の図５と同様に、時刻ｔ２３において低減制御として触媒昇温制御が実行される。ここで、本実施例では、上述した第１の実施例とは異なり、アンモニア吸着量が所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈ以下となるように低減制御が実行されればよい。そこで、図７Ａに示す制御では、時刻ｔ２３において、ＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ´以上とする触媒昇温制御が実行される。図７Ａに示す制御では、この所定温度Ｔｃｔｈ´は、上述した第１の実施例に係る触媒昇温制御の所定温度Ｔｃｔｈよりも低くなっている。そして、この所定温度Ｔｃｔｈ´は、上述した第１の実施例における所定温度Ｔｃｔｈと同様にＳＣＲ触媒５１からアンモニアが脱離する温度である。この触媒昇温制御が実行されることで、アンモニア吸着量が所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈ以下となる。
【００９６】
なお、上述した第１の実施例では、触媒昇温制御によるアンモニアの低減量が目標低減量Ｑｒｅｄとなるように、所定温度Ｔｃｔｈの調整（触媒昇温制御により所定温度Ｔｃｔｈ以上となるＳＣＲ触媒温度の調整を含む）や、ＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ以上とする時間の調整等が行われる。一方で、本実施例では、触媒昇温制御によるアンモニアの低減量が一定となるように、所定温度Ｔｃｔｈ´およびＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ´以上とする時間を予め定めることができる。
【００９７】
そして、図７Ａに示す制御では、所定温度Ｔｃｔｈ´が上述した第１の実施例における所定温度Ｔｃｔｈよりも低くされているため、次回の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ３におけるアンモニア吸着量が、上記の図５の時刻ｔ３におけるアンモニア吸着量よりも多くなっている。このとき、診断時供給量が直近の異常診断に伴う供給制御における診断時供給量Ｑｓｕｍ１と同じにされると、次回の供給制御の実行後のアンモニア吸着量が正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎに達する虞がある。そこで、図７Ａに示す制御では、次回の異常診断に伴う供給制御によって、Ｑｓｕｍ１よりも少ないＱｓｕｍ２の尿素水が供給される。その結果、次回の供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少なくなる。
【００９８】
ここで、図７Ａに示す次回の供給制御によるアンモニア吸着量の変化について、図７Ｂを用いて詳しく説明する。図７Ｂは、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図において、次回の異常診断に伴う尿素水の供給前に正常な状態のＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量と、当該尿素水の供給後に当該ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量と、を示す図である。図７Ｂにおいて、実線で表される曲線Ｃ３は正常時スリップ発現吸着量を示し、破線で表される曲線Ｃ４は異常時スリップ発現吸着量を示す。
【００９９】
図７Ｂに示すように、次回の異常診断に伴う尿素水の供給前にＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量は、異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多いＱａｄ３となっている。そして、次回の異常診断に伴う尿素水の供給後（図７Ａに示すＱｓｕｍ２の尿素水の供給後）には、アンモニアの吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くて正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少ないＱａｄ４となる。ここで、仮に次回の異常診断の実行に伴って尿素水を供給するときにＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合には、このときの尿素水の供給量であるＱｓｕｍ２に基づくアンモニア量（正常な状態のＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量を示す図７ＢにおけるＱａｄ４からＱａｄ３を減算した量に相当する）のアンモニアがＳＣＲ触媒５１からスリップすることになる。なぜなら、この場合には、次回の異常診断に伴う尿素水の供給前にＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａとなっているからである。
【０１００】
なお、次回の異常診断に伴う供給制御における診断時供給量Ｑｓｕｍ２とは、例えば所定の可変量とされた診断時供給量の最少量である。図７Ｂに示すように、次回の異常診断に伴う尿素水の供給前にＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量Ｑａｄ３は異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａよりも多くなっているため、次回の供給制御による尿素水の供給量は可及的に少なくすることができるからである。ただし、診断時供給量は、最少量であっても還元用必要量よりも多い量とされる。このような診断時供給量の最少量は予め定められている。
【０１０１】
ここで、ＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図８に基づいて説明する。図８は、第二の発明の実施例（本実施例）に係る制御フローを示すフローチャートである。上述した第一の発明の実施例（実施例１）では、上記の図６のＳ１０５の処理において、予め定められた所定の一定量である診断時供給量Ｑｓｕｍが読込まれる。これに対して、本実施例では、図８のＳ２０５の処理において、異常診断の実行条件が成立したときに（Ｓ１０４において肯定判定されたときに）、診断時供給量Ｑｓｕｍが算出される。詳しくは、ＳＣＲ触媒温度がＴｃで同一の場合において、Ｓ１０１で取得したアンモニア吸着量Ｑａｄに当該診断時供給量Ｑｓｕｍに基づくアンモニア量を加算した量が、異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、診断時供給量Ｑｓｕｍが算出される。なお、ＥＣＵ１０が診断時供給量Ｑｓｕｍを算出することで、第二の発明に係る決定手段として機能する。
【０１０２】
また、図８に示す制御フローでは、Ｓ１１８において肯定判定された場合、次に、目標低減量Ｑｒｅｄが算出されることなく、Ｓ１２０において、低減制御が実行される。上述したように、本実施例では、触媒昇温制御によるアンモニアの低減量が一定となるように、所定温度Ｔｃｔｈ´およびＳＣＲ触媒温度を所定温度Ｔｃｔｈ´以上とする時間を予め定めることができるからである。Ｓ１２０では、ＥＣＵ１０のＲＯＭに予め記憶されているこれらパラメータに基づいて、低減制御が実行される。
【０１０３】
以上に述べたような供給制御と低減制御とを実行することによって、診断時供給量を還元用必要量よりも多くしつつ、供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量よりも多くて正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、好適に制御することを可能とする。また、上述した制御フローを実行することによって、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行機会を好適に確保することできる。
【０１０４】
［変形例］
次に、上述した第２の実施例の変形例について説明する。なお、本変形例において、上述した実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１０５】
上記の図３Ｂに示したように、ＳＣＲ触媒５１の異常診断に伴うアンモニア供給量が比較的多くされる場合には、検出差分が比較的大きくなる。ここで、検出差分が比較的小さい場合には、検出誤差等の影響によりアンモニア濃度が正確に検出され難くなることがある。また、第三ＮＯｘセンサ５５によりＳＣＲ触媒５１後の排気中のＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを合せた濃度を検出する本変形例の排気浄化装置においては、ＳＣＲ触媒５１後の排気中のアンモニア濃度がＮＯｘ濃度に対して相対的に大きくならないと、そのアンモニア濃度を正確に検出し難くなることがある。これに対して、検出差分が比較的大きい場合には、第三ＮＯｘセンサ５５によってＳＣＲ触媒５１よりも下流側のアンモニア濃度を精度良く検出し易くなる。
【０１０６】
そこで、本変形例では、供給制御の実行後のアンモニア吸着量が、異常時スリップ発現吸着量に所定の検出可能アンモニア量を加算した量（以下、「異常診断可能量」と称する場合もある。）以上で正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、供給制御が実行される。ここで、所定の検出可能アンモニア量とは、第三ＮＯｘセンサ５５によるアンモニア濃度の検出誤差等を考慮して定められるものである。そして、ＳＣＲ触媒５１から所定の検出可能アンモニア量以上のアンモニアがスリップする状態は、上述した検出差分が比較的大きい状態に相当する。
【０１０７】
図９は、ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量とＳＣＲ触媒温度との相関を示す図において、異常診断に伴う尿素水の供給前に正常な状態のＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量と、当該尿素水の供給後に当該ＳＣＲ触媒５１に吸着しているアンモニアの吸着量と、を示す図である。ここで、図９に示す曲線Ｃ５は、異常時スリップ発現吸着量に所定の検出可能アンモニア量ΔＱｄｅｔを加算した量を表す。そして、図９に示す制御では、供給制御の実行後のアンモニア吸着量が異常診断可能量以上で正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように供給制御が実行された結果、異常診断に伴う尿素水の供給前にＱａｄ１となっていたアンモニアの吸着量が当該尿素水の供給後にＱａｄ２となる。
【０１０８】
ここで、仮に異常診断の実行に伴って尿素水を供給するときにＳＣＲ触媒５１に異常が生じている場合には、Ｑａｄ２からＱａｄａを減算した量とほぼ同量のアンモニアがＳＣＲ触媒５１からスリップすることになる。このアンモニアスリップ量は、図９に示す所定の検出可能アンモニア量ΔＱｄｅｔよりも多くなっている。ここで、本変形例において、ＳＣＲ触媒５１から所定の検出可能アンモニア量ΔＱｄｅｔ以上のアンモニアがスリップすると、第三ＮＯｘセンサ５５はそのアンモニア濃度を比較的精度良く検出することができる。したがって、Ｑａｄ２からＱａｄａを減算した量とほぼ同量のアンモニアがスリップする場合にも、第三ＮＯｘセンサ５５はそのアンモニア濃度を比較的精度良く検出することができる。
【０１０９】
このように、異常診断に伴う尿素水供給前のアンモニア吸着量Ｑａｄ１に診断時供給量に基づくアンモニア量を加算した量が、異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａに所定の検出可能アンモニア量ΔＱｄｅｔを加算した量である異常診断可能量Ｑｄｉｇ以上で正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎよりも少なくなるように当該診断時供給量が定められると、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の異常診断を可及的に高い精度で実行することができる。
【０１１０】
また、本変形例では、上記の図８のＳ２０５において、ＳＣＲ触媒温度がＴｃで同一の場合において、Ｓ１０１で取得したアンモニア吸着量Ｑａｄに診断時供給量Ｑｓｕｍに基づくアンモニア量を加算した量が、異常診断可能量以上で正常時スリップ発現吸着量よりも少なくなるように、診断時供給量Ｑｓｕｍが算出される。
【０１１１】
このように算出された診断時供給量Ｑｓｕｍの尿素水を供給する供給制御を実行することによって、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を可及的に高い精度で実行することができる。そして、上述した低減制御を実行することによって、可及的に高い精度で行われる異常診断の実行機会を好適に確保することができる。
【０１１２】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について説明する。上述した実施例に係る排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒５１よりも上流側の排気通路５に排気中のＮＯｘを還元するＮＳＲ触媒５０が設けられている。これに対して、本実施例に係る排気浄化装置では、ＳＣＲ触媒５１よりも上流側の排気通路５には排気中のＮＯｘを還元するＮＳＲ触媒５０等のＮＯｘ浄化触媒は設けられない。なお、本実施例において、上述した実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１１３】
そして、上述した実施例に係る排気浄化装置では、内燃機関１から排出されたＮＯｘの多くがＮＳＲ触媒５０によって吸蔵、吸着または還元されるため、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘ濃度が小さくなる。一方、ＳＣＲ触媒５１よりも上流側にＮＳＲ触媒５０等のＮＯｘ浄化触媒が設けられていない本実施例に係る排気浄化装置の構成においても、内燃機関１の運転状態等によっては、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘ濃度が小さくなる場合が生じ得る。そして、このような場合には、異常診断の実行に伴って供給制御が実行されることによって、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の異常診断を行うことが可能となる。また、本実施例に係る排気浄化装置において、ＥＣＵ１０が上記の図６に示した制御フローを実行することによって、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行機会を好適に確保することできる。
【０１１４】
＜実施例４＞
次に、本発明の第４の実施例について図１０に基づいて説明する。上述した実施例は、低減制御として触媒昇温制御が実行される例である。これに対し、本実施例は、低減制御として、ＳＣＲ触媒５１へ流入するＮＯｘの流量を増加させるＮＯｘ流量増加制御が実行される例である。なお、本実施例において、上述した実施例と実質的に同一の構成、実質的に同一の制御処理については、その詳細な説明を省略する。
【０１１５】
ここで、ＮＯｘ流量増加制御について、図１０に基づいて説明する。図１０は、ＥＣＵ１０が供給制御および低減制御（ＮＯｘ流量増加制御）を実行するときの、尿素水添加弁５２からの単位時間当たりの尿素水供給量、アンモニア吸着量、ＳＣＲ触媒温度、流入ＮＯｘ流量、およびカウンタの時間推移を示す図である。図１０に示す制御では、直近の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ１において供給制御が開始され時刻ｔ２において供給制御が終了される。また、次回の異常診断の実行条件が成立する時刻ｔ３において供給制御が開始され時刻ｔ４において供給制御が終了される。
【０１１６】
図１０に示すように、供給制御が終了される時刻ｔ２において、カウンタが０に初期化される。また、時刻ｔ２におけるアンモニア吸着量Ｑａｄ２は所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている。そして、供給制御の終了後に、アンモニア吸着量が所定の上限吸着量Ｑａｄｔｈよりも多くなっている状態が維持されていて、この間カウンタが増加し続ける。そして、カウンタの値が所定値Ｎｃｔｈに達する時刻ｔ２３（当該時刻は、直近の異常診断の実行後で且つ次回の異常診断の実行前の所定のタイミングである。）において、低減制御としてＮＯｘ流量増加制御が実行されることになる。
【０１１７】
そして、時刻ｔ２３において、ＮＯｘ流量増加制御が開始されると、流入ＮＯｘ流量が増加する。流入ＮＯｘ流量が増加すると、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘを還元するために比較的多量のアンモニアが消費されるため、このようなＮＯｘ流量増加制御が実行されると、図１０に示すようにアンモニア吸着量が低減される。
【０１１８】
なお、第一の発明の実施例（実施例１）における触媒昇温制御に代えてＮＯｘ流量増加制御を実行する場合には、目標低減量Ｑｒｅｄに基づいて、ＮＯｘ増加量やＮＯｘ流量増加制御の実行期間を可変とすることができる。一方で、第二の発明の実施例（実施例２）における触媒昇温制御に代えてＮＯｘ流量増加制御を実行する場合には、ＮＯｘ増加量やＮＯｘ流量増加制御の実行期間を予め定めることができる。
【０１１９】
ここで、ＳＣＲ触媒５１の上流側にＮＳＲ触媒５０が設けられている排気浄化装置の構成において、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの流量を増加させる手法について説明する。ＮＳＲ触媒５０は、上述したように、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を化学的に吸蔵または物理的に吸着する。そして、この吸蔵・吸着効率は、ＮＳＲ５０に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたＮＯｘ量（以下、「ＮＯｘ吸蔵量」と称する場合もある。）が増加するほど低下する傾向にある。したがって、内燃機関１の通常運転時には、ＮＳＲ触媒５０におけるＮＯｘの吸蔵・吸着効率（以下、「ＮＯｘ吸蔵効率」と称する場合もある。）が低下する前に、ＮＳＲ５０に化学的に吸蔵または物理的に吸着されたＮＯｘ（以下、「吸蔵ＮＯｘ」と称する場合もある。）を放出しつつ放出されたＮＯｘと排気中の還元成分との反応を促進させることで、当該吸蔵ＮＯｘを還元する。
【０１２０】
一方で、ＮＯｘ流量増加制御を実行するときには、上述した吸蔵ＮＯｘの還元を実施せずにＮＯｘ吸蔵量を増加させることによって、ＮＯｘ吸蔵効率を低下させる。その結果、ＮＳＲ触媒５０に吸蔵・吸着することなく当該ＮＳＲ触媒５０を通過するＮＯｘの流量が増加することになり、以て、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの流量が増加する。
【０１２１】
更に、ＮＯｘ流量増加制御を実行するときには、内燃機関１の気筒２内へ導入されるＥＧＲ量が減らされる。気筒２内へ導入されるＥＧＲ量が減少すると燃焼温度が上昇する傾向にあるため、内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が増加することになる。そして、このように内燃機関１から排出されるＮＯｘ量が増やされると、ＮＳＲ触媒５０に流入するＮＯｘの流量が増加するので、可及的速やかに上記のＮＯｘ吸蔵量を増加させることができる。また、ＮＯｘ吸蔵量が増加し上記のＮＯｘ吸蔵効率が低下している場合には、ＮＳＲ触媒５０に流入するＮＯｘの流量が増加すると、ＮＳＲ触媒５０に吸蔵・吸着することなく当該ＮＳＲ触媒５０を通過するＮＯｘの流量も増加することになり、以て、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの流量が増加する。
【０１２２】
なお、上述したＮＯｘ流量増加制御は、当該制御に伴ってエミッションが悪化することがないよう、ＳＣＲ触媒温度が活性温度域に属している場合に実行されるものとする。また、ＳＣＲ触媒５１に流入するＮＯｘの流量を増加させる手法は、上記に限られず周知の技術を用いることもできる。
【０１２３】
本発明に係る排気浄化装置の異常診断システムが、上記の図６に示した制御フローにおいて低減制御としてＮＯｘ流量増加制御を実行することによっても、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行機会を好適に確保することできる。
【０１２４】
＜実施例５＞
本実施例では、ＥＣＵ１０によって、ＳＣＲ触媒５１における異常時アンモニア吸着量と正常時アンモニア吸着量とがそれぞれ推定される。ここで、異常時アンモニア吸着量は、ＳＣＲ触媒５１が異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定したときの該該ＳＣＲ触媒５１におけるアンモニアの吸着量である。また、正常時アンモニア吸着量は、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５１におけるアンモニアの吸着量である。
【０１２５】
ＥＣＵ１０では、異常時アンモニア吸着量と正常時アンモニア吸着量とのそれぞれが所定の演算周期で繰り返し算出されている。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１１に基づいて説明する。図１１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。
【０１２６】
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在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１２０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。
【０１２７】
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触媒の温度（ＳＣＲ触媒温度）、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触媒温度、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触媒温度、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触媒温度、および、吸着量前回値が入力される。そして、入力された、ＳＣＲ触媒温度と、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。
【０１２８】
ここで、吸着量算出部１２０において異常時アンモニア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が異常診断により異常が生じていると診断される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において正常時アンモニア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が正常な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触媒温度、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が異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定した場合のマップ、および、ＳＣＲ触媒５１が正常な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が異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定したときの推定ＮＯｘ浄化率と、ＳＣＲ触媒５１が正常な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が異常診断により異常が生じていると診断される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が正常な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触媒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が異常診断により異常が生じていると診断される状態であると仮定した場合のマップ、ＳＣＲ触媒５１が正常な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が異常診断により異常が生じていると診断される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が正常な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が異常診断により異常が生じていると診断される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、異常時アンモニア吸着量が算出される。また、ＳＣＲ触媒５１が正常な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、正常時アンモニア吸着量が算出される。
【０１２９】
ただし、異常時アンモニア吸着量および正常時アンモニア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、異常時アンモニア吸着量を推定する場合のＥＣＵ１０が、第三の発明に係る第１推定手段に相当し、正常時アンモニア吸着量を推定する場合のＥＣＵ１０が、第三の発明に係る第２推定手段に相当する。
【０１３０】
そして、本実施例では、ＳＣＲ触媒５１の異常診断を実行する際に、ＥＣＵ１０によって推定される異常時アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量以上の第１所定吸着量以上となり、且つ、ＥＣＵ１０によって推定される正常時アンモニア吸着量が正常時スリップ発現吸着量以下の第２所定吸着量より少なくなるように、尿素水添加弁５２から尿素水を供給する診断用供給制御を実行する。ここで、診断用供給制御を実行したときの異常時アンモニア吸着量および正常時アンモニア吸着量の推移について図１２および図１３に基づいて説明する。
【０１３１】
図１２は、異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａおよび第１所定吸着量Ｑａｄａ１とＳＣＲ触媒５１の温度（ＳＣＲ触媒温度）との相関を示す図である。図１２において、実線は異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａを表しており、破線は第１所定吸着量Ｑａｄａ１を表している。ここでは、図１２に示すように、第１所定吸着量Ｑａｄａ１を異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａに所定のマージンを加算した値とする。ただし、第１所定吸着量Ｑａｄａ１を異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａと同一の値としてもよい。また、図１３は、正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎおよび第２所定吸着量Ｑａｄｎ２とＳＣＲ触媒５１の温度（ＳＣＲ触媒温度）との相関を示す図である。ここでは、図１３に示すように、第２所定吸着量Ｑａｄｎ２を正常時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎから所定のマージンを減算した値とする。ただし、第２所定吸着量Ｑａｄｎ２を正常時時スリップ発現吸着量Ｑａｄｎと同一の値としてもよい。
【０１３２】
また、図１２および図１３において、黒丸は、それぞれ、診断用供給制御の実行前における同一時期（すなわち、同一のＳＣＲ触媒温度Ｔｃｎの時）の異常時アンモニア吸着量と正常時アンモニア吸着量と表している。図１２において黒丸で示すように、診断用供給制御の実行前における異常時アンモニア吸着量は異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａより少ない量となっている。また、図１３において黒丸で示すように、診断用供給制御の実行前における正常時アンモニア吸着量は第２所定吸着量Ｑａｄｎ２より少ない量となっている。ここで、図１２に示すように異常時アンモニア吸着量が異常時スリップ発現吸着量Ｑａｄａより少ない量であるときは、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていたとしても、該ＳＣＲ触媒５１からアンモニアがスリップし難い。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。そこで、このようなときにＳＣＲ触媒５１の異常診断を行う場合、本実施例では、診断用供給制御を実行することで、ＳＣＲ触媒５１にアンモニアを供給する。
【０１３３】
診断用供給制御を実行することで、ＳＣＲ触媒５１にアンモニアが供給されると、図１２および図１３において矢印で示すように、異常時アンモニア吸着量および正常時アンモニア吸着量がいずれも増加する。図１２および図１３において、白丸は、それぞれ、診断用供給制御の実行後における異常時アンモニア吸着量と正常時アンモニア吸着量と表している。ここで、図１２において白丸で示すように、診断用供給制御の実行後における異常時アンモニア吸着量は第１所定吸着量Ｑａｄａ１以上の量となっている。一方、図１３において白丸で示すように、診断用供給制御の実行後においても正常時アンモニア吸着量は第２所定吸着量Ｑａｄｎ２より少ない量となっている。
【０１３４】
図１２に示すように、ＳＣＲ触媒５１にアンモニアが供給されることで異常時アンモニア吸着量が第１所定吸着量Ｑａｄａ１以上となると、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、正常時アンモニア吸着量が正常時スリップ発現量Ｑａｄｎより多くなっていると、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。したがって、このような状況下においても、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。そこで、診断用供給制御では、図１２および図１３に示すように、診断用供給制御の実行後において、異常時アンモニア吸着量が第１所定吸着量Ｑａｄａ１以上の量となり、且つ、正常時アンモニア吸着量が第２所定吸着量Ｑａｄｎ２より少ない量となるように、ＳＣＲ触媒５１へのアンモニアの供給量を調整する。このような診断用供給制御を実行することで、ＳＣＲ触媒５１に対し、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程度の量のアンモニアを供給することになる。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。
【０１３５】
つまり、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、診断用供給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を、該ＳＣＲ触媒５１からスリップするアンモニアに基づく該ＳＣＲ触媒５１の異常診断に適した量とすることができる。したがって、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可能となる。
【０１３６】
ここで、本実施例において、ＳＣＲ触媒５１の異常診断のためにＥＣＵ１０が実行する制御フローについて図１４に基づいて説明する。図１４は、本実施例に係る制御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、本フローが内燃機関１の運転中に所定の演算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、異常時アンモニア吸着量および正常時アンモニア吸着量が所定の演算周期で繰り返し推定されている。
【０１３７】
本フローでは、先ずＳ３０１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。Ｓ３０１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、Ｓ３０１において肯定判定された場合、次にＳ３０２の処理が実行される。
【０１３８】
Ｓ３０２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異常時アンモニア吸着量Ｑａおよび正常時アンモニア吸着量Ｑｎが取得される。次に、Ｓ３０３において、Ｓ３０２で取得された現時点の異常時アンモニア吸着量Ｑａが第１所定吸着量Ｑａｄａ１より少なく、且つ、Ｓ３０２で取得された現時点の正常時アンモニア吸着量Ｑｎが第２所定吸着量Ｑａｄｎ２より少ないか否かが判別される。なお、Ｓ３０３における第１所定吸着量Ｑａｄａ１および第２所定吸着量Ｑａｄｎ２は、現時点のＳＣＲ触媒５１の温度に基づいて決定される値である。ＥＣＵ１０のＲＯＭには、図１２に示すようなＳＣＲ触媒５１の温度と第１所定吸着量Ｑａｄａ１との相関関係、および、図１３に示すようなＳＣＲ触媒５１の温度と第２所定吸着量Ｑａｄｎ２との相関関係が、それぞれ、マップまたは関数として予め記憶されている。そして、ＥＣＵ１０は、これらのマップまたは関数を用いて、Ｓ３０３における第１所定吸着量Ｑａｄａ１および第２所定吸着量Ｑａｄｎ２を決定する。そして、Ｓ３０３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、Ｓ３０３において肯定判定された場合、次にＳ３０４の処理が実行される。
【０１３９】
Ｓ３０４においては、診断用供給制御における尿素水添加弁５２からの尿素水の供給量である診断時供給量Ｑｓｕｍ０の設定が可能か否かが判別される。ここで、診断時供給量Ｑｓｕｍ０は、該診断時供給量Ｑｓｕｍ０の尿素水が尿素添加弁５１から供給されることで、異常時アンモニア吸着量Ｑａは第１所定吸着量Ｑａｄａ１以上の量となるが、正常時アンモニア吸着量Ｑｎは第２所定吸着量Ｑａｄｎ２より少ない量に維持される値である。Ｓ３０３では、Ｓ３０２で取得された現時点の異常時アンモニア吸着量Ｑａおよび正常時アンモニア吸着量Ｑｎと、尿素水添加弁５２から新たに尿素水が供給されることで増加するそれぞれの吸着量の増加分とを踏まえて、診断用供給制御が実行された場合の異常時アンモニア吸着量Ｑａおよび正常時アンモニア吸着量Ｑｎが推定される。このとき、ＥＣＵ１０では、上述した吸着量算出部１２０により、診断用供給制御が実行された場合の異常時アンモニア吸着量Ｑａおよび正常時アンモニア吸着量Ｑｎが推定される。そして、各吸着量Ｑａ，Ｑｎの推定値に基づいて、上記のような診断時供給量Ｑｓｕｍ０の設定が可能であるか否かが判別される。Ｓ３０４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。つまり、本実施例における診断用供給制御を実行することで、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の異常診断を可能とするためには、該診断用供給制御の実行前にＳ３０３およびＳ３０４において肯定判定される必要がある。
【０１４０】
Ｓ３０４において肯定判定された場合、診断用供給制御を実行することが可能と判断できる。そこで、この場合は、Ｓ３０５において、Ｓ３０４で設定可能と判定された診断時供給量Ｑｓｕｍ０に基づいて、診断用供給制御における、尿素水添加弁５２から尿素水が供給される時間である尿素水供給時間ｔｓが算出される。つまり、Ｓ３０５において算出される尿素水供給時間ｔｓは、診断時供給量Ｑｓｕｍ０の尿素水を尿素添加弁５２から供給するための時間である。
【０１４１】
次に、Ｓ３０６において、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が開始される。つまり、診断用供給制御の実行が開始される。次に、Ｓ３０７において、第三ＮＯｘセンサ５５による検出濃度Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈよりも小さいか否かが判別される。このＳ３０７で実行される処理は、図６に示すフローのＳ１０９で実行される処理と同様である。そして、Ｓ３０７において肯定判定された場合、次にＳ３０８の処理が実行される、一方、Ｓ３０７において否定判定された場合、次にＳ３１１の処理が実行される。
【０１４２】
Ｓ３０８においては、Ｓ３０６で尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が開始されてから、Ｓ３０５で算出した尿素水供給時間ｔｓが経過したか否かが判別される。Ｓ３０８において否定判定された場合、Ｓ３０７の処理が再度実行される。一方、Ｓ３０８において肯定判定された場合、次にＳ３０９において、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される。つまり、診断用供給制御の実行が終了される。この場合、診断時供給量Ｑｓｕｍ０の尿素水が尿素水添加弁５２から供給されても、すなわち、異常時アンモニア吸着量Ｑａが第１所定吸着量Ｑａｄａ１以上の量に達していても、ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが発生していないことになる。そのため、この場合は、Ｓ３１０において、ＳＣＲ触媒５１が正常であると判定される。
【０１４３】
一方、Ｓ３０７において否定判定された場合、次にＳ３１１の処理が実行される。Ｓ３１１においても、尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が終了される。ただし、この場合は、尿素水添加弁５２からの診断時供給量Ｑｓｕｍ０の尿素水の供給途中において、すなわち、正常時アンモニア吸着量Ｑｎが第２所定吸着量Ｑａｄｎ２より少ないときに、ＳＣＲ触媒５１からのアンモニアのスリップが発生したことになる。そのため、この場合は、Ｓ３１２において、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていると判定される。
【０１４４】
なお、上記フローにおいては、Ｓ３０６において尿素水添加弁５２からの尿素水の供給が開始されてから尿素水供給時間ｔｓが経過した時点で、Ｓ３０７と同様に、第三ＮＯｘセンサ５５による検出濃度Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈよりも小さいか否かを判別してもよい。この場合も、第三ＮＯｘセンサ５５による検出濃度Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈよりも小さければ、ＳＣＲ触媒５１が正常であると判定できる。また、第三ＮＯｘセンサ５５による検出濃度Ｃａが濃度閾値Ｃａｔｈ以上であれば、ＳＣＲ触媒５１に異常が生じていると判定できる。
【０１４５】
以上説明したように、上記フローでは、ＳＣＲ触媒５１の異常診断の実行条件が成立した際に、Ｓ３０３およびＳ３０４において肯定判定されれば、診断用供給制御を実行することで、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可能となる。
【符号の説明】
【０１４６】
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・・・第一ＮＯｘセンサ
５４・・・第二ＮＯｘセンサ
５５・・・第三ＮＯｘセンサ
５６・・・温度センサ
【図１】
2018097246.tif 000003
【図２】
2018097246.tif 000004
【図３Ａ】
2018097246.tif 000005
【図３Ｂ】
2018097246.tif 000006
【図４Ａ】
2018097246.tif 000007
【図４Ｂ】
2018097246.tif 000008
【図５】
2018097246.tif 000009
【図６】
2018097246.tif 000010
【図７Ａ】
2018097246.tif 000011
【図７Ｂ】
2018097246.tif 000012
【図８】
2018097246.tif 000013
【図９】
2018097246.tif 000014
【図１０】
2018097246.tif 000015
【図１１】
2018097246.tif 000016
【図１２】
2018097246.tif 000017
【図１３】
2018097246.tif 000018
【図１４】
2018097246.tif 000019
【国際調査報告】
2018097246.tif 000020
2018097246.tif 000021