(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＣＲシステムの劣化検出装置に関し、ＮＯ２比率が過渡的に変化した場合でも、ＳＣＲ触媒の劣化を精度高く検出可能なＳＣＲシステムの劣化検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＥＣＵ５０は、実浄化率を算出し（ステップ１００）、算出した実浄化率からＮＯ２比率を推定し（ステップ１１０）、推定したＮＯ２比率と、その前回値との偏差が一定値以上か否かを判定する（ステップ１２０）。ステップ１２０で、上記偏差が一定値以上であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、ＳＣＲ触媒の吸着量が未飽和であるか否かを判定する（ステップ１４０）。ステップ１４０で、ＳＣＲ触媒の吸着量が未飽和であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量を算出し（ステップ１５０）、算出した吸着変化量から補正係数を算出する（ステップ１６０）。【選択図】図６
2012145052.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、排気中のＮＯｘ由来成分を吸着するＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流および下流におけるＮＯｘ濃度から、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、
前記ＮＯｘ浄化率算出手段で算出した前記ＮＯｘ浄化率と、前記ＳＣＲ触媒の温度とから、前記ＳＣＲ触媒に流入する排気中のＮＯ２比率を推定するＮＯ２比率推定手段と、
前記ＮＯ２比率推定手段で推定した前記ＮＯ２比率の変化に伴い増減する前記ＮＯｘ由来成分の吸着量に応じて、前記ＮＯｘ浄化率算出手段で算出した前記ＮＯｘ浄化率を補正する浄化率補正手段と、
前記浄化率補正手段で補正した後の補正後ＮＯｘ浄化率と、所定の劣化判定値とを比較して前記ＳＣＲ触媒の劣化を判定するＳＣＲ触媒劣化判定手段と、
を備えることを特徴とするＳＣＲシステムの劣化検出装置。
【請求項２】
前記ＳＣＲ触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記ＳＣＲ触媒にＮＯｘ還元剤を添加するＮＯｘ還元剤添加手段と、
前記ＮＯ２比率推定手段で推定した前記ＮＯ２比率の推定値間偏差が、所定の過渡判定値以上か否かを判定する過渡判定手段と、
前記推定値間偏差が前記所定の過渡判定値以上の場合に、前記補正後ＮＯｘ浄化率の浄化率間の変化度合いと、前記ＳＣＲ触媒へ添加したＮＯｘ還元剤の添加量間の変化度合いとを用いて、前記酸化触媒および前記ＮＯｘ還元剤添加手段の何れが故障しているかを特定する故障特定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＳＣＲシステムの劣化検出装置。
【請求項３】
前記故障特定手段は、前記浄化率間の変化度合いが前記添加量間の変化度合いよりも大きい場合には前記酸化触媒の故障と特定し、前記浄化率間の変化度合いが前記添加量間の変化度合いよりも小さい場合には前記ＮＯｘ還元剤添加手段の故障と特定することを特徴とする請求項２に記載のＳＣＲシステムの劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムの劣化検出装置に関し、より詳細には、ＳＣＲシステムを構成するＳＣＲ触媒の劣化等を検出するＳＣＲシステムの劣化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ＳＣＲ触媒の上下流におけるＮＯｘ（ＮＯおよびＮＯ２をいう。以下同じ。）の濃度から算出したＮＯｘ浄化率と、触媒非劣化時のＮＯｘ浄化率とを比較してＳＣＲ触媒の劣化を診断する装置において、この触媒非劣化時のＮＯｘ浄化率に、ＳＣＲ触媒の温度に関する所要の補正を行うことが開示されている。ＳＣＲ触媒はその温度によってＮＯｘ浄化能力が変化する。そのため、上記所要の補正として、触媒非劣化時のＮＯｘ浄化率に、ＳＣＲ触媒の温度分に相当する補正係数を乗算する処理を行う。これにより、ＳＣＲ触媒の温度による浄化能力の変化の影響を排除した上で、ＳＣＲ触媒の劣化を診断できる。
【０００３】
また、例えば特許文献２には、ＳＣＲ触媒の上下流におけるＮＯｘ濃度を検出する２つのＮＯｘセンサや、ＳＣＲ触媒にＮＯｘ還元剤としてのアンモニア添加手段を備えたＳＣＲシステムにおいて、この２つのＮＯｘセンサのセンサ値からＮＯｘ浄化率を算出する際に、センサ値に対して所要の補正を行うことが開示されている。ＳＣＲ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度が一定であっても、ＮＯｘ中のＮＯ２比率が異なれば、ＮＯｘセンサの出力値に違いが生じる。また、ＳＣＲ触媒上では、ＮＯｘとアンモニアの反応が進行するが、この反応の反応速度は、ＳＣＲ触媒の温度領域により異なる。つまり、ＮＯ２比率やＳＣＲ触媒の温度領域が異なれば、ＮＯｘ浄化率に違いが生じる。このような観点から、上記特許文献２では、上記所要の補正として、センサ値に対して、ＮＯ２比率やＳＣＲ触媒の温度の変化分に相当する補正係数を乗算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１７７２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３３３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２においては、ＮＯ２比率が定常であることを前提として上記所要の補正を行なっている。しかしながら、ＮＯ２比率は内燃機関の運転条件等によって過渡的に変化することがあり、定常のみを前提とした補正では、センサ値の補正が不十分となる可能性が高い。従って、このようなセンサ補正値を用いれば、ＳＣＲ触媒の劣化診断精度が低下するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。即ち、ＮＯ２比率が過渡的に変化した場合でも、ＳＣＲ触媒の劣化を精度高く検出可能なＳＣＲシステムの劣化検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、ＳＣＲシステムの劣化検出装置であって、
内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘ由来成分を吸着するＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流および下流におけるＮＯｘ濃度から、前記ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出手段と、
前記ＮＯｘ浄化率算出手段で算出した前記ＮＯｘ浄化率と、前記ＳＣＲ触媒の温度とから、前記ＳＣＲ触媒に流入する排気中のＮＯ２比率を推定するＮＯ２比率推定手段と、
前記ＮＯ２比率推定手段で推定した前記ＮＯ２比率の変化に伴い増減する前記ＮＯｘ由来成分の吸着量に応じて、前記ＮＯｘ浄化率算出手段で算出した前記ＮＯｘ浄化率を補正する浄化率補正手段と、
前記浄化率補正手段で補正した後の補正後ＮＯｘ浄化率と、所定の劣化判定値とを比較して前記ＳＣＲ触媒の劣化を判定するＳＣＲ触媒劣化判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記ＳＣＲ触媒よりも上流側の前記排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記ＳＣＲ触媒にＮＯｘ還元剤を添加するＮＯｘ還元剤添加手段と、
前記ＮＯ２比率推定手段で推定した前記ＮＯ２比率の推定値間偏差が、所定の過渡判定値以上か否かを判定する過渡判定手段と、
前記推定値間偏差が前記所定の過渡判定値以上の場合に、前記補正後ＮＯｘ浄化率の浄化率間の変化度合いと、前記ＳＣＲ触媒へ添加したＮＯｘ還元剤の添加量間の変化度合いとを用いて、前記酸化触媒および前記ＮＯｘ還元剤添加手段の何れが故障しているかを特定する故障特定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記故障特定手段は、前記浄化率間の変化度合いが前記添加量間の変化度合いよりも大きい場合には前記酸化触媒の故障と特定し、前記浄化率間の変化度合いが前記添加量間の変化度合いよりも小さい場合には前記ＮＯｘ還元剤添加手段の故障と特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
ＮＯ２比率が変化すれば、ＮＯｘ由来成分のＳＣＲ触媒上への吸着量が変化する。特に、ＮＯ２比率が過渡的に変化すれば、この吸着量の変化が大きい。第１の発明によれば、ＮＯ２比率推定手段で推定したＮＯ２比率の変化に伴い増減するＮＯｘ由来成分の吸着量に応じて、ＮＯｘ浄化率を補正することができる。従って、ＮＯ２比率の定常、過渡に関わらず、ＳＣＲ触媒の劣化判定を精度高く実施できる。
【００１１】
第１の発明によれば、ＮＯ２比率の定常、過渡に関わらず、ＮＯｘ浄化率を一定値に補正できる。しかしながら、酸化触媒やＮＯｘ還元剤添加手段に故障が発生した場合には、補正後のＮＯｘ浄化率に乖離が生じる。第２および第３の発明によれば、このような乖離が生じた場合に、浄化率補正手段で補正した後のＮＯｘ浄化率の浄化率間の変化度合いと、ＳＣＲ触媒へ添加したＮＯｘ還元剤の添加量間の変化度合いとを用いて、酸化触媒およびＮＯｘ還元剤添加手段の何れが故障しているかを特定することができる。従って、酸化触媒やＮＯｘ還元剤添加手段の故障の発生によって、ＳＣＲ触媒の劣化判定精度が低下することを予め防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】ＳＣＲ触媒の劣化判定手法に用いる換算マップの一例である。
【図３】図２の換算マップを用いた場合におけるＮＯ２比率、補正係数およびＮＯｘ浄化率の時間変化を示した図である。
【図４】ＳＣＲ触媒上での浄化反応のメカニズムを模式的に示した図である。
【図５】実施の形態１におけるＳＣＲ触媒流入ＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）、実浄化率（％）、ＳＣＲ触媒における吸着率（％）、過渡補正係数および補正後のＮＯｘ浄化率を示すタイミングチャートである。
【図６】実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される過渡補正制御を示すフローチャートである。
【図７】ＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量および補正後のＮＯｘ浄化率の時間変化を示した図である。
【図８】実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行される過渡補正制御を示すフローチャートである。
【図９】ＮＯ２比率の定常／過渡の変化度合いと、尿素添加量の定常／過渡の変化度合いとの関係を示した特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。
【００１４】
エンジン１０の排気通路１２には、上流側から順に、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯやＮＯを酸化するＣＣＯ（catalytic converter oxidation）１４と、排気ガス中の粒子状物質（particulate matter）を捕集して燃焼除去するＤＰＲ（Diesel Particulate Reduction）１６と、排気ガス中のＮＯｘを浄化する触媒としてのＳＣＲ触媒１８とが直列に設けられている。
【００１５】
また、ＳＣＲ触媒１８よりも上流側の排気通路１２には、ＮＯｘ還元剤としての尿素を供給するための尿素添加弁２０が設けられている。尿素添加弁２０は、内部に尿素水を蓄える尿素タンク２２と供給ポンプ（図示しない）を介して接続されている。尿素タンク２２内の尿素水は、この供給ポンプを駆動することで、尿素添加弁２０からＳＣＲ触媒１８に向かって噴射供給されるものとする。尿素添加弁２０、尿素タンク２２は、上記供給ポンプや後述するＥＣＵ５０と共に尿素添加システム３０を構成している。
【００１６】
また、本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、ＳＣＲ触媒１８の下流側に設けられたＮＯｘセンサ２４やその他車両やエンジン１０の制御に必要な各種のセンサ（例えば、エンジン回転数やクランク角を検出するクランク角センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサ等）が接続されている。一方、ＥＣＵ５０の出力側には、尿素添加弁２０を含む各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、上述した各種センサによりエンジン１０の運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより各種の制御を行っている。
【００１７】
［実施の形態１の特徴］
ところで、ＳＣＲ触媒１８が劣化すればそれだけ浄化能力が低下するので、ＳＣＲ触媒１８の劣化は、精度高く検出できることが望ましい。ここで、ＳＣＲ触媒の劣化判定手法の一つとして、ＮＯｘセンサ等を使用してＳＣＲ触媒の上下流におけるＮＯｘ濃度を検出或いは推定し、これらに基づいて実際のＮＯｘ浄化率（以下、「実浄化率」ともいう。）を算出し、次いで、この実浄化率をある規定状態（基準状態）のＮＯｘ浄化率に換算した上で、劣化判定用の閾値と比較するものがある。
【００１８】
図２は、このようなＳＣＲ触媒の劣化判定手法に用いる換算マップの一例を示したものである。図２の換算マップは、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率を、ＮＯｘ中のＮＯ２比率とＳＣＲ触媒の温度（床温）とで規定したものである。これは、ＳＣＲ触媒におけるＮＯｘ浄化率が、ＮＯｘ中のＮＯ２比率とＳＣＲ触媒の温度とによって変化するからである。具体的には、図２に示すように、ＮＯ２比率が一定であればＳＣＲ触媒の温度が高くなるほどＮＯｘ浄化率が上昇し、ＳＣＲ触媒の温度が一定であればＮＯ２比率５０％付近においてＮＯｘ浄化率が最も高くなる。
【００１９】
実浄化率の換算は、具体的に、現在の状態（実浄化率算出時の状態）と、規定状態との間の乖離分を補正することにより行われる。例えば、現在ＳＣＲ触媒の温度が２００℃で、ＮＯ２比率が３０％であるとする。この場合、図２の換算マップを参照し、規定状態（ＳＣＲ触媒の温度２８０℃、ＮＯ２比率５０％）に対する乖離分に相当する補正係数を乗算して、規定状態のＮＯｘ浄化率に換算する。
【００２０】
図３は、図２の換算マップを用いた場合におけるＮＯ２比率、補正係数およびＮＯｘ浄化率（実浄化率および補正後のＮＯｘ浄化率）の時間変化を示した図である。時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて（ＳＣＲ触媒の温度は一定とする）、ＮＯ２比率が約４０％から約６０％へ緩やかに変化したとする（図３（ａ））。この場合、補正係数は、図２の換算マップを参照して、約５０％近傍で最小となるように変更される（図３（ｂ））。このような補正係数を実浄化率に乗算すれば、補正後のＮＯｘ浄化率は常に一定値となる（図３（ｃ））。従って、ＮＯ２比率の変化による影響を排除した劣化判定が可能となる。なお、ＮＯ２比率と同時にＳＣＲ触媒の温度が変化する場合には、図３（ｂ）の補正係数に、この温度変化分の補正係数を更に乗算すればよい。
【００２１】
しかしながら、図２の換算マップは、ＮＯ２比率が定常の場合で成立するものであり、エンジン１０の運転条件によってＮＯ２比率が過渡的に変化する場合には、必ずしも成立しない。何故ならば、ＮＯ２比率が過渡的に変化した場合には、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＮＨ４ＮＯ３といったＮＯ２由来成分のＳＣＲ触媒上への吸着量が過渡的に変化するからである。これらの吸着量の過渡的な変化に関して、図４を参照して説明する。図４は、ＳＣＲ触媒上での浄化反応のメカニズムを模式的に示した図である。
【００２２】
図４に示すように、ＳＣＲ触媒上では、下記式（i）〜（vii）の反応が競合的に進行すると考えられている。
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２      ・・・（i）
２ＮＯ２＋Ｏ２−→２ＮＯ３−      ・・・（ii）
ＮＯ３−＋ＮＨ４＋→ＮＨ４ＮＯ３      ・・・（iii）
ＮＨ４ＮＯ３→ＮＨ３＋ＨＮＯ３      ・・・（iv）
ＮＨ４ＮＯ３→Ｎ２Ｏ＋２Ｈ２Ｏ      ・・・（v）
ＮＯ３−＋ＮＯ→ＮＯ２−＋ＮＯ２      ・・・（vi）
ＮＯ２−＋ＮＨ４＋→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ      ・・・（vii）
【００２３】
例えば、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率が増加すれば、上記式（ii）の反応が右方向に進行してＮＯ３−が生成する。ＮＯ３−が生成すれば、上記式（iii）の反応が右方向に進行してＮＨ４ＮＯ３が生成する。ここで、生成したＮＯ３−やＮＨ４ＮＯ３は、その吸着量が飽和するまでは、ＳＣＲ触媒に吸着され続ける。ＮＯ３−やＮＨ４ＮＯ３が吸着され続ければ、ＮＯ２比率が増加しているにも関わらず、ＳＣＲ触媒の下流側のＮＯｘ濃度は変化しないので、見かけ上、実浄化率が上昇する。
【００２４】
一方、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率が減少すれば（ＮＯ比率が上昇すれば）、上記式（vi）の反応が右方向に進行してＮＯ２−やＮＯ２が生成する。ここで、生成したＮＯ２−は、ＮＯ３−やＮＨ４ＮＯ３同様、ＳＣＲ触媒の吸着量が飽和するまで吸着される。ところが、生成したＮＯ２はＳＣＲ触媒の下流側に流出するので、ＳＣＲ触媒の下流側のＮＯｘ濃度が上昇し、見かけ上、実浄化率が低下する。
【００２５】
なお、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率の増減が僅かな範囲内にあれば、上記式（ii）、（iii）や（vi）の反応は殆ど進行しないので、上記ＮＯ２由来成分のＳＣＲ触媒上への吸着量は一定と見なすことができる。
【００２６】
このように、ＮＯ２比率が変化すれば、上記ＮＯ２由来成分のＳＣＲ触媒上への吸着量が変化する。そのため、過渡的にＮＯ２比率が変化すれば、上記ＮＯ２由来成分の吸着量も同様に過渡的に変化する。即ち、上記ＮＯ２由来成分のトータルの吸着変化量によりＳＣＲ触媒の下流側のＮＯｘ濃度が一時的に変化し、実浄化率が一時的に変化する。そこで、本実施の形態においては、過渡的にＮＯ２比率が変化した場合に、上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量を加味した過渡補正制御を実施することとした。これにより、過渡的にＮＯ２比率が変化した場合であっても、定常時と同様にＳＣＲ触媒の劣化を診断できる。
【００２７】
図５は、本実施形態におけるＳＣＲ触媒流入ＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）、実浄化率（％）、ＳＣＲ触媒における吸着率（％）、過渡補正係数および補正後のＮＯｘ浄化率を示すタイミングチャートである。図５では、過渡補正制御が時刻ｔ２において開始されたことを示している。図５（ａ）に示すように、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯおよびＮＯ２濃度は、時刻ｔ２において変化し、その後は共に一定値を取る。
【００２８】
例えば、ＮＯ２比率が時刻ｔ２において５０％から８０％に変化したとする。そうすると、ＮＯ２比率としては、過渡的に変化したことになるので、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において実浄化率が一気に上昇し、その後一定値に収束する。また、図４の説明の際に述べたように、ＮＯ２比率が増加すれば、ＮＯ３−やＮＨ４ＮＯ３が生成し、ＳＣＲ触媒に吸着される。そのため、図５（ｃ）に示すように、ＮＯ３−やＮＨ４ＮＯ３の吸着量は、時刻ｔ２から上昇し続け、時刻ｔ３以降は一定値となる。時刻ｔ３以降にこれらの吸着量が一定値となるのは、ＳＣＲ触媒に対する吸着量が飽和したからである。
【００２９】
過渡補正制御は、図５（ｄ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、図５（ｂ）の実浄化率に過渡補正係数を乗算することにより実施される。過渡補正係数は、上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量から決定できる。ここで、上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量は、ＳＣＲ触媒に既に吸着済みの上記ＮＯ２由来成分の吸着量と、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率の変化度とによって表されるモデルによって算出できる。これにより、図５（ｅ）に示すように、補正後のＮＯｘ浄化率は、時刻ｔ２の前後で一定値を取ることになるので、定常時と同様にＳＣＲ触媒の劣化を診断できる。
【００３０】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図６を参照して、上述した過渡補正制御を実現するための具体的な処理について説明する。図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行される過渡補正制御を示すフローチャートである。なお図６に示すルーチンは、エンジン１０の運転時に定期的に繰り返して実行されるものとする。
【００３１】
図６に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、実浄化率を算出する（ステップ１００）。実浄化率は、ＳＣＲ触媒１８よりも上流側のＮＯｘ濃度の推定値と、ＮＯｘセンサ２４の検出値とによって算出する。なお、この上流側のＮＯｘ濃度は、エンジン１０の回転数、噴射燃料量、ＣＣＯ１４の温度等に基づき推定する公知の手法により推定できる。
【００３２】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１００で算出した実浄化率からＮＯ２比率を推定する（ステップ１１０）。本ステップでは、図２の説明で用いた換算マップをデータ化したものを参照して、ＮＯ２比率を推定する。続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ１１０で推定したＮＯ２比率と、その前回値との偏差が一定値以上か否かを判定する（ステップ１２０）。本ステップにおいて、一定値には、ＮＯ２比率が過渡的に変化したと認められる閾値として予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。
【００３３】
ステップ１２０で、上記偏差が一定値未満であると判定された場合には、ＮＯ２比率は定常であり、上記ＮＯ２由来成分のＳＣＲ触媒１８上への吸着量は変化しないと判断できる。そのため、ＥＣＵ５０は、図２の換算マップから補正係数を算出する（ステップ１３０）。一方、上記偏差が一定値以上であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、ＳＣＲ触媒１８の吸着量が未飽和であるか否かを判定する（ステップ１４０）。吸着量が未飽和か否かは、例えば、ＳＣＲ触媒１８に吸着した上記ＮＯ２由来成分の積算値が閾値を超えたか否かで判定できる。
【００３４】
ステップ１４０で、ＳＣＲ触媒１８の吸着量が飽和であると判定された場合には、ＮＯ２比率の過渡的な変化によらず、上記ＮＯ２由来成分の吸着量が一定であると判断できる。そのため、ＥＣＵ５０は、定常時と同様に、図２の説明で用いた換算マップをデータ化したものを参照して、ＮＯ２比率を推定する（ステップ１３０）。一方、ステップ１４０で、ＳＣＲ触媒１８の吸着量が未飽和であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量を算出し（ステップ１５０）、算出した吸着変化量から補正係数を算出する（ステップ１６０）。
【００３５】
ステップ１３０またはステップ１６０に続いて、ＥＣＵ５０は、これらのステップで算出した補正係数を用いて、ステップ１００で算出した実浄化率を補正する（ステップ１７０）。これにより、補正後のＮＯｘ浄化率と劣化判定用の閾値とを比較して、ＳＣＲ触媒の劣化判定を実施できる（ステップ１８０）。
【００３６】
以上、図６に示したルーチンによれば、ＮＯ２比率が定常である場合やＳＣＲ触媒の吸着量が飽和である場合には、図２の換算マップから補正係数を算出できる。また、ＮＯ２比率が過渡的に変化する場合には、ＳＣＲ触媒の吸着量が未飽和であることを前提に、上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量を算出して補正係数を算出できる。従って、ＮＯ２比率の定常、過渡に関わらず、ＳＣＲ触媒の劣化判定を精度高く実施できる。
【００３７】
ところで、上述した実施の形態１においては、図６のステップ１２０において、ステップ１１０で推定したＮＯ２比率と、その前回値との偏差が一定値以上か否かを判定したが、この判定処理は省略してもよい。上記ＮＯ２由来成分の吸着変化量は、ステップ１１０で推定したＮＯ２比率と、その前回値との偏差によって算出できるので、これらの偏差が一定値以上か否かは必ずしも判定する必要がない。即ち、ステップ１１０でＮＯ２比率を推定した後、ＳＣＲ触媒の吸着量が未飽和であるか否かを判定するステップ１４０の処理を実行しても、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図６のステップ１１０の処理を実行することにより上記第１の発明における「ＮＯ２比率推定手段」が、同図ステップ１２０，１３０，１５０，１６０の処理を実行することにより上記第１の発明における「浄化率補正手段」が、同図ステップ１８０の処理を実行することにより上記第１の発明における「ＳＣＲ触媒劣化判定手段」が、夫々実現されている。
【００３９】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、図１のシステムを用い、図８に示す故障特定制御を実行することをその特徴とする。従って、本実施の形態では、上記実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００４０】
上記実施の形態１の過渡補正制御によれば、ＮＯ２比率の定常時と過渡時とで補正係数を個別算出して実浄化率に乗算できるので、補正後のＮＯｘ浄化率を常時一定値にできる（図３（ｃ）参照）。ところで、この過渡補正制御は、ＣＣＯ１４や尿素添加システム３０が正常に機能していることを前提としている。そのため、仮に、これらに故障が発生した場合には、補正後のＮＯｘ浄化率に乖離が生じる場合がある。
【００４１】
このような乖離の発生について、図７を参照して説明する。図７は、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率、ＳＣＲ触媒に流入するＮＯｘ量（ＳＣＲ触媒への尿素添加量）および補正後のＮＯｘ浄化率の時間変化を示した図である。図７では、時刻ｔ４においてＮＯ２比率が過渡的に変化し、時刻ｔ６において尿素添加量が過渡的に変化したことを示している。
【００４２】
上述したように、過渡補正制御を実行すれば、補正後のＮＯｘ浄化率を一定にできるので、多少の増減はあるものの、補正後のＮＯｘ浄化率は一定値に維持されるはずである。しかしながら、ＣＣＯ１４に故障が発生した場合には、排気ガス中のＮＯの酸化（即ち、ＮＯ２への変換）が不十分となる。そのため、図７（ａ）に示すようにＳＣＲ触媒に流入するＮＯ２比率が急激に低下し、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで補正後のＮＯｘ浄化率が一時的に大きく変動する。同様に、尿素添加システム３０に故障が発生した場合には、図７（ｂ）に示すように尿素添加量が急激に減少し、同図（ｃ）に示すように、時刻ｔ６から時刻ｔ７まで補正後のＮＯｘ浄化率が一時的に大きく変動する。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、補正後のＮＯｘ浄化率が一時的に上昇した際に、ＮＯ２比率および尿素添加量の変化の度合いから、ＣＣＯ１４、尿素添加システム３０の何れに故障が発生しているかを特定する故障特定制御を実行することとした。
【００４４】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図８を参照して、上述した故障特定制御を実現するための具体的な処理について説明する。図８は、本実施の形態において、ＥＣＵ５０により実行される故障特定制御を示すフローチャートである。なお図８に示すルーチンは、図６に示すルーチン同様、エンジン１０の運転時に定期的に繰り返して実行されるものとする。
【００４５】
図８に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ５０は、ＳＣＲ触媒１８の劣化度を推定し（ステップ２００）、推定した劣化度を基に補正係数を変更する（ステップ２１０）。ＳＣＲ触媒１８の劣化度は、劣化判定用の閾値に対する補正後のＮＯｘ浄化率の値であり、図６のステップ１８０の処理を実行することで推定できる。
【００４６】
続いて、ＥＣＵ５０は、ＮＯ２比率或いは尿素添加量の定常時における補正後のＮＯｘ浄化率と、これに対応する過渡時における補正後のＮＯｘ浄化率とを夫々取得する（ステップ２２０）。ＮＯ２比率の定常／過渡は、例えば図６のステップ１００〜１２０の処理を実行することにより区別できる。また、尿素添加量の定常／過渡は、例えばＥＣＵ５０から尿素添加弁２０に対する添加指令値によって区別できる。そのため、ＥＣＵ５０は、定常時および過渡時の場合における補正後のＮＯｘ浄化率を夫々取得する。
【００４７】
続いて、ＥＣＵ５０は、ステップ２２０で取得した補正後のＮＯｘ浄化率間の乖離が一定値以上か否かを判定する（ステップ２３０）。本ステップにおいて、一定値には、ＳＣＲ触媒の劣化判定を実施する上で支障が出ると認められる閾値として予めＥＣＵ５０内に記憶されている値を用いる。そして、ステップ２３０で、上記乖離が一定値未満であると判定された場合には、エンジン１０の運転条件変更によるＮＯ２比率や尿素添加量の変化であると判断できる。そのため、ＥＣＵ５０は、故障なしと判定し（ステップ２４０）、本ルーチンを終了する。
【００４８】
一方、ステップ２３０で、上記乖離が一定値以上であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ２２０の処理の際に用いたＮＯ２比率の定常／過渡の変化度合いと、尿素添加量の定常／過渡の変化度合いとから、補正後のＮＯｘ浄化率間の乖離が、ＣＣＯ１４、尿素添加システム３０の何れに起因するものであるかを特定する（ステップ２５０）。図９は、ＮＯ２比率の定常／過渡の変化度合いと、尿素添加量の定常／過渡の変化度合いとの関係を示した特性線図である。
【００４９】
図９に示すように、尿素添加量の変化度合いがＮＯ２比率の変化度合いよりも大きい領域Ａにおいては、尿素添加システム３０の故障の可能性が高く、ＮＯ２比率の変化度合いが尿素添加量の変化度合いよりも大きい領域Ｂにおいては、ＣＣＯ１４の故障の可能性が高いと判定する。本ステップ２５０では、図９に示す特性線図をマップデータ化したものを参照して、ＣＣＯ１４、尿素添加システム３０の何れに起因するものであるかを特定する。そして、ステップ２５０において、領域Ａにあると判定した場合には、尿素添加システム３０の故障であると特定し（ステップ２６０）、領域Ｂにあると判定した場合には、ＣＣＯ１４の故障であると特定する（ステップ２７０）。
【００５０】
以上、図８に示したルーチンによれば、補正後のＮＯｘ浄化率間の乖離が一定値以上である場合に、この乖離が、ＣＣＯ１４、尿素添加システム３０の何れの故障に起因するものであるかを特定することができる。従って、これらの故障の発生によって、上記実施の形態１のＳＣＲ触媒の劣化判定精度が低下することを予め防止できる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が図８のステップ２３０の処理を実行することにより上記第２の発明における「過渡判定手段」が、同図ステップ２５０，２６０，２７０の処理を実行することにより上記第２の発明における「故障特定手段」が、夫々実現されている。
【符号の説明】
【００５２】
１０    エンジン
１２    排気通路
１４    ＣＣＯ
１６    ＤＰＲ
１８    ＳＣＲ触媒
２０    尿素添加弁
２２    尿素タンク
２４    ＮＯｘセンサ
３０    尿素添加システム
５０    ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【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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