(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中に還元剤を添加する還元剤添加弁と、選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、を備えた排気浄化装置において、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率に基づいてパティキュレートフィルタの異常を検出することを課題とする。【解決手段】本発明は、内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、を備えた排気浄化装置の異常検出システムにおいて、還元剤添加弁による還元剤の添加開始後に選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が減少傾向を示すことを条件として、パティキュレートフィルタの異常を検出するようにした。【選択図】図３
2013181465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、
前記選択還元型触媒へ流入する窒素酸化物の量に対して前記選択還元型触媒で浄化される窒素酸化物の量の割合であるＮＯＸ浄化率を演算する演算手段と、
前記還元剤添加弁による還元剤の添加開始後において、前記演算手段により演算されるＮＯＸ浄化率が経時的に減少する場合は、前記パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定する判定手段と、
を備える排気浄化装置の異常検出システム。
【請求項２】
請求項１において、前記演算手段は、前記還元剤添加弁による還元剤の添加が開始されてから第１所定期間経過後のＮＯＸ浄化率である第１ＮＯＸ浄化率を演算するとともに、第１ＮＯＸ浄化率が演算されてから第２所定期間経過後のＮＯＸ浄化率である第２ＮＯＸ浄化率を演算し、
前記判定手段は、前記第２ＮＯＸ浄化率から前記第１ＮＯＸ浄化率を減算した値が閾値より小さい場合に、前記パティキュレートフィルタの捕集能力が劣化していると判定する排気浄化装置の異常検出システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記判定手段により前記パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定された場合に、ＮＯＸ浄化率をパラメータとする選択還元型触媒の劣化判定処理を禁止する禁止手段を更に備える排気浄化装置の異常検出システム。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記判定手段は、前記パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定した場合に、前記選択還元型触媒に付着している粒子状物質の量が所定量未満であることを条件として、ＮＯＸ浄化率に基づく選択還元型触媒の劣化判定処理を実行する排気浄化装置の異常検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置の異常を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、選択還元型触媒（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）と、アンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤（尿素やカルバミン酸アンモニウムなどの水溶液）を排気中に添加する還元剤添加弁と、を内燃機関の排気通路に配置した排気浄化装置が知られている。
【０００３】
上記したような排気浄化装置において、選択還元型触媒より下流に配置されたＮＯＸセンサの測定値からＮＯＸ浄化率を演算し、算出されたＮＯＸ浄化率に基づいて選択還元型触媒の劣化状態を特定する技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５０２９０号公報
【特許文献２】特開２００２−１３６８４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１２５２４７号公報
【特許文献４】特開２０１０−２４８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、選択還元型触媒より上流の排気通路にパティキュレートフィルタが配置される場合は、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下によって選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が変化する可能性がある。よって、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率に基づいて該選択還元型触媒の劣化や異常を正確に検出する場合は、パティキュレートフィルタの捕集能力が劣化しているか否かを判定する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、を備えた排気浄化装置において、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率に基づいてパティキュレートフィルタの異常を検出することができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、前記選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、を備えた排気浄化装置の異常検出システムにおいて、還元剤添加弁から還元剤が添加されているときの選択還元型触媒におけるＮＯＸ浄化率の増減傾向に基づいて、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出するようにした。なお、ここでいう「捕集能力の低下」は、パティキュレートフィルタの一部に割れや欠損等が生じたことにより、該パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量が規制量を超える状態をいう。
【０００８】
詳細には、本発明に係わる排気浄化装置の異常検出システムは、
内燃機関の排気通路に配置される選択還元型触媒と、
前記選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、
前記選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されるパティキュレートフィルタと、
前記選択還元型触媒へ流入する窒素酸化物の量に対して前記選択還元型触媒で浄化される窒素酸化物の量の割合であるＮＯＸ浄化率を演算する演算手段と、
前記還元剤添加弁による還元剤の添加開始後において、前記演算手段により演算されるＮＯＸ浄化率が経時的に減少する場合は、前記パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定する判定手段と、
を備えるようにした。
【０００９】
還元剤添加弁から添加される還元剤として、アンモニアの前駆体となる水溶液が用いられる場合は、該還元剤が排気中又は選択還元型触媒において熱分解又は加水分解される。還元剤が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。このようにして生成されたアンモニア（ＮＨ３）は、選択還元型触媒に吸着又は吸蔵される。選択還元型触媒に吸着又は吸蔵されたアンモニア（ＮＨ３）は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成する。つまり、アンモニア（ＮＨ３）は、窒素酸化物（ＮＯＸ）の還元剤として機能する。その際、選択還元型触媒の広い範囲においてアンモニア（ＮＨ３）が吸着されていると、選択還元型触媒における窒素酸化物（ＮＯＸ）の浄化率を高めることができる。
【００１０】
ところで、排気中の粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）が選択還元型触媒に付着すると、還元剤の加水分解やアンモニア（ＮＨ３）の選択還元型触媒への吸着が阻害されるため、選択還元型触媒に吸着されるアンモニア（ＮＨ３）の量が減少する。その結果、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が減少する。特に、パティキュレートフィルタの異常により該パティキュレートフィルタの捕集能力が低下した場合は、パティキュレートフィルタをすり抜けたＰＭが選択還元型触媒に付着するため、ＮＯＸ浄化率が大幅に減少する可能性がある。そのような場合に、ＮＯＸ浄化率に基づく選択還元型触媒の劣化判定が実施されると、選択還元型触媒が劣化していないにもかかわらず、該選択還元型触媒が劣化していると誤判定される可能性がある。
【００１１】
ここで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、パティキュレートフィルタの捕集能力が正常である場合は還元剤の添加開始後における選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が増加傾向を示すのに対し、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下した場合は還元剤の添加開始後における選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が減少傾向を示すことが解った。
【００１２】
そこで、本発明に係わる排気浄化装置の異常検出システムは、還元剤添加弁による還元剤の添加開始後において、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率が経時的に減少する場合は、パティキュレートフィルタが異常であると判定するようにした。
【００１３】
このような排気浄化装置の異常検出システムによれば、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率をパラメータとしてパティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出することができる。言い換えると、差圧センサやＰＭセンサを用いることなく、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出することができる。
【００１４】
本発明の排気浄化装置の異常検出システムにおいて、演算手段は、還元剤添加弁による還元剤の添加が開始されてから第１所定期間経過後のＮＯＸ浄化率である第１ＮＯＸ浄化率を演算するとともに、第１ＮＯＸ浄化率が演算されてから第２所定期間経過後のＮＯＸ浄化率である第２ＮＯＸ浄化率を演算し、
前記判定手段は、前記第２ＮＯＸ浄化率から前記第１ＮＯＸ浄化率を減算した値が閾値
より小さい場合に、前記パティキュレートフィルタの捕集能力が劣化していると判定してもよい。
【００１５】
ここでいう「第１所定期間」は、たとえば、パティキュレートフィルタ及び選択還元型触媒が正常である場合に、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化能が発揮され得る程度のアンモニア（ＮＨ３）が選択還元型触媒に吸着されるまでに要する期間である。また、「第２所定期間」は、たとえば、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合であって、且つ、該パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量が最少である場合に、選択還元型触媒に付着するＰＭ量が還元剤の加水分解を阻害し得る程度の量となるまでに要する期間である。さらに、「閾値」は、たとえば、パティキュレートフィルタ及び選択還元型触媒が正常である場合に、前記第２ＮＯＸ浄化率から前記第１ＮＯＸ浄化率を減算した値が取り得る最小値からマージンを差し引いた値である。
【００１６】
このように構成された排気浄化装置の異常検出システムによれば、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下をより正確に検出することが可能になる。また、パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量（言い換えると、選択還元型触媒に付着するＰＭの量）に対するＮＯＸ浄化率の変化量をパラメータとすることにより、選択還元型触媒の劣化状態にかかわらず、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出することができる。
【００１７】
本発明の排気浄化装置の異常検出システムにおいて、前記判定手段によりパティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定された場合に、ＮＯＸ浄化率をパラメータとする選択還元型触媒の劣化判定処理を禁止する禁止手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１８】
このように構成された排気浄化装置の異常検出システムによれば、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合に、選択還元型触媒が正常であるにもかかわらず、該選択還元型触媒が劣化していると誤判定されることを回避することができる。
【００１９】
なお、本発明の排気浄化装置の異常検出システムにおいて、判定手段は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定した場合に、選択還元型触媒に付着しているＰＭの量が所定量未満であることを条件として、ＮＯＸ浄化率に基づく選択還元型触媒の劣化判定処理を実行してもよい。ここでいう「所定量」は、還元剤の加水分解を阻害し得る最小のＰＭ付着量である。
【００２０】
具体的には、判定手段は、パティキュレートフィルタの再生処理完了時から第３所定期間が経過する前に限り、ＮＯＸ浄化率に基づく選択還元型触媒の劣化判定処理を行うようにしてもよい。ここでいう「第３所定期間」は、たとえば、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合であって、且つ、該パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量が最大である場合に、選択還元型触媒に付着するＰＭ量が所定量となるまでに要する期間からマージンを差し引いた期間である。
【００２１】
このような構成によれば、パティキュレートフィルタの捕集能力が劣化している場合であっても、選択還元型触媒の劣化を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、内燃機関の排気通路に配置された選択還元型触媒と、選択還元型触媒へ流入する排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を添加する還元剤添加弁と、選択還元型触媒より上流の排気通路に配置されたパティキュレートフィルタと、を備えた排気浄化装置において、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率に基づいてパティキュレートフィルタの異常を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用する内燃機関の排気系の概略構成を示す図である。
【図２】還元剤の添加開始後におけるＮＯＸ浄化率の経時変化を示す図である。
【図３】パティキュレートフィルタの異常検出処理ルーチンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図１乃至図３に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
図１は、本発明を適用する内燃機関の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）であるが、希薄燃焼運転（リーンバーン運転）可能な火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）であってもよい。
【００２６】
図１において、内燃機関１には、排気通路２が接続されている。排気通路２は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。排気通路２の途中には、第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４が上流側から直列に配置されている。
【００２７】
第１触媒ケーシング３は、筒状のケーシング内に酸化触媒とパティキュレートフィルタを内装している。その際、酸化触媒は、パティキュレートフィルタの上流に配置される触媒担体に担持されてもよく、あるいはパティキュレートフィルタに担持されてもよい。
【００２８】
第２触媒ケーシング４は、筒状のケーシング内に、選択還元型触媒が担持された触媒担体を収容したものである。触媒担体は、たとえば、コーディライトやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の耐熱鋼から成るハニカム形状の横断面を有するモノリスタイプの基材に、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分（担体）をコーティングしたものである。さらに、触媒担体には、酸化能を有する貴金属触媒（たとえば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）が担持されている。なお、第２触媒ケーシング４の内部において、選択還元型触媒より下流には酸化触媒を担持した触媒担体が配置されるようにしてもよい。その場合の酸化触媒は、後述する還元剤添加弁５から選択還元型触媒へ供給される還元剤のうち、選択還元型触媒をすり抜けた還元剤を酸化するための触媒である。
【００２９】
第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４との間の排気通路２には、アンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を排気中へ添加（噴射）するための還元剤添加弁５が取り付けられている。還元剤添加弁５は、ニードルの移動により開閉される噴孔を有する弁装置である。還元剤添加弁５は、ポンプ５０を介して還元剤タンク５１に接続されている。ポンプ５０は、還元剤タンク５１に貯留されている還元剤を吸引するとともに、吸引された還元剤を還元剤添加弁５へ圧送する。還元剤添加弁５は、ポンプ５０から圧送されてくる還元剤を排気通路２内へ噴射する。なお、還元剤添加弁５の開閉タイミングやポンプ５０の吐出圧力は、後述するＥＣＵ９によって電気的に制御されるようになっている。
【００３０】
ここで、還元剤タンク５１に貯留される還元剤は、アンモニアの前駆体となる還元剤である。このような還元剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウムなどの水溶液を用いることができる。本実施例では、還元剤として、尿素水溶液を用いるものとする。
【００３１】
還元剤添加弁５から尿素水溶液が噴射されると、該尿素水溶液が排気とともに第２触媒ケーシング４へ流入する。その際、尿素水溶液が排気の熱を受けて熱分解又は加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。
このようにして生成されたアンモニア（ＮＨ３）は、選択還元型触媒に吸着又は吸蔵される。選択還元型触媒に吸着又は吸蔵されたアンモニア（ＮＨ３）は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して窒素（Ｎ２）や水（Ｈ２Ｏ）を生成する。つまり、アンモニア（ＮＨ３）は、窒素酸化物（ＮＯＸ）の還元剤として機能する。その際、選択還元型触媒の広い範囲においてアンモニア（ＮＨ３）が吸着されていると、選択還元型触媒における窒素酸化物（ＮＯＸ）の浄化率を高めることができる。
【００３２】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ９には、上流側ＮＯＸセンサ６、下流側ＮＯＸセンサ７、排気温度センサ８、クランクポジションセンサ１０、及びアクセルポジションセンサ１１などの各種センサが電気的に接続されている。
【００３３】
上流側ＮＯＸセンサ６は、第１触媒ケーシング３より下流、且つ第２触媒ケーシング４より上流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４へ流入する排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）の量（以下、「ＮＯＸ流入量」と称する）に相関する電気信号を出力する。下流側ＮＯＸセンサ７は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出するＮＯＸの量（以下、「ＮＯＸ流出量」と称する）に相関する電気信号を出力する。排気温度センサ８は、第２触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第２触媒ケーシング４から流出する排気の温度と相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１０は、内燃機関１の出力軸（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。アクセルポジションセンサ１１は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。
【００３４】
ＥＣＵ９には、内燃機関１に取り付けられた各種の機器（燃料噴射弁など）や、還元剤添加弁５及びポンプ５０が電気的に接続されている。ＥＣＵ９は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１に取り付けられた機器、還元剤添加弁５、ポンプ５０などを電気的に制御する。たとえば、ＥＣＵ９は、内燃機関１の燃料噴射制御や、還元剤添加弁５から間欠的に還元剤を噴射させる添加制御などの既知の制御に加え、第１触媒ケーシング３に収容されたパティキュレートフィルタの異常検出処理を実行する。以下、パティキュレートフィルタの異常検出処理の実行方法について説明する。
【００３５】
異常検出処理では、ＥＣＵ９は、還元剤添加弁５が還元剤の添加を開始した後における選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率の変化傾向に基づいて、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下しているか否かを判別する。ここでいう「ＮＯＸ浄化率」は、第２触媒ケーシング４へ流入するＮＯＸ量（ＮＯＸ流入量）に対し、選択還元型触媒で浄化されるＮＯＸ量の割合である。
【００３６】
ＮＯＸ流入量は内燃機関１から排出されるＮＯＸ量に相当するため、内燃機関１の運転条件（機関回転数、アクセル開度、吸入空気量、燃料噴射量など）をパラメータとして演算することができる。なお、図１に示すように、第１触媒ケーシング３と第２触媒ケーシング４との間の排気通路２に上流側ＮＯＸセンサ６が取り付けられる場合は、該上流側ＮＯＸセンサ６の出力信号をＮＯＸ流入量として用いることができる。
【００３７】
ＥＣＵ９は、上流側ＮＯＸセンサ６の出力信号（ＮＯＸ流入量）と下流側ＮＯＸセンサ７の出力信号（ＮＯＸ流出量）と下記の式とを用いてＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘを演算する。なお、下記の式におけるＡＮＯＸｉｎはＮＯＸ流入量であり、ＡＮＯＸｏｕｔはＮＯＸ流出量である。
【００３８】
Ｅｎｏｘ＝（ＡＮＯＸｉｎ−ＡＮＯＸｏｕｔ）／ＡＮＯＸｉｎ
【００３９】
ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘは、還元剤の添加開始後においてリアルタイムに連続して演算されてもよいが、還元剤の添加開始から第１所定期間が経過した時点と、該第１所定期間が経過した時点から第２所定期間が経過した時点との２回のみ演算されてもよい。ここでいう「第１所定期間」は、パティキュレートフィルタ及び選択還元型触媒が正常である場合に、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化能が発揮され得る程度のアンモニア（ＮＨ３）が選択還元型触媒に吸着されるまでに要する期間である。また、「第２所定期間」は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合であって、且つ、該パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量が最少である場合に、選択還元型触媒に付着するＰＭ量が還元剤の加水分解やアンモニア（ＮＨ３）の吸着を阻害し得る程度の量となるまでに要する期間である。
【００４０】
なお、以下では、第１所定期間経過時におけるＮＯＸ浄化率を第１ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１と称し、第２所定期間経過時におけるＮＯＸ浄化率を第２ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２と称するものとする。
【００４１】
ＥＣＵ９は、第２ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２から第１ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１を減算することにより、第１ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１と第２ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２の差ΔＥｎｏｘ（＝Ｅｎｏｘ２−Ｅｎｏｘ１）を算出する。ＥＣＵ９は、前記差ΔＥｎｏｘが閾値より小さい場合は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定する。なお、こここでいう「閾値」は、パティキュレートフィルタが正常である場合に前記差ΔＥｎｏｘが取り得る最小の値から、上流側ＮＯＸセンサ６や下流側ＮＯＸセンサ７の検出誤差を考慮したマージンを差し引いた値であり、たとえば零以下の値である。
【００４２】
ここで、還元剤の添加開始後におけるＮＯＸ浄化率の経時変化を図２に示す。図２中の実線はパティキュレートフィルタの捕集能力が低下していないときのＮＯＸ浄化率を示し、図２中の破線はパティキュレートフィルタの捕集能力が低下しているときのＮＯＸ浄化率を示す。
【００４３】
図２において、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していないときは、ＮＯＸ浄化率が経時的に増加する。一方、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下しているときは、還元剤の添加開始直後にＮＯＸ浄化率が増加傾向を示すものの、その後はＮＯＸ浄化率が経時的に減少する。これは、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下しているときは、パティキュレートフィルタをすり抜けたＰＭが選択還元型触媒に付着し、還元剤の加水分解やアンモニア（ＮＨ３）の吸着を阻害することに因ると考えられる。
【００４４】
そこで、ＥＣＵ９は、第１ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘと第２ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘとの差ΔＥｎｏｘが閾値より小さいとき（還元剤の添加開始後においてＮＯＸ浄化率が経時的に減少するとき）は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定するようにした。
【００４５】
このような方法によりパティキュレートフィルタの異常検出処理が実行されると、パティキュレートフィルタの前後差圧を検出するための差圧センサやパティキュレートフィルタから排出されるＰＭ量を検出するためのＰＭセンサなどを用いることなく、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出することができる。また、パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭ量に対するＮＯＸ浄化率の変化量をパラメータとすることにより、選択還元型触媒の劣化状態にかかわらず、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出することができる。
【００４６】
以下、本実施例におけるパティキュレートフィルタの異常検出処理の実行手順について
図３に沿って説明する。図３は、本実施例における異常検出処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９によって周期的に実行される。
【００４７】
異常検出処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１において還元剤添加弁５から還元剤の添加が開始されたか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２の処理を実行する。
【００４８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ９は、還元剤の添加開始から第１所定期間が経過したか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ９は、還元剤添加弁５から添加される還元剤の量をパラメータとして、選択還元型触媒に吸着されるアンモニア（ＮＨ３）の量（ＮＨ３吸着量）を演算する。ここでいう「ＮＨ３吸着量」は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していないと仮定した場合に、選択還元型触媒に吸着されるアンモニア（ＮＨ３）の量である。ＥＣＵ９は、ＮＨ３吸着量が第１基準値（選択還元型触媒のＮＯＸ浄化能が発揮され得る最小のＮＨ３吸着量）以上であれば、前記第１所定期間が経過したと判定する。
【００４９】
Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０３の処理を実行する。Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、上流側ＮＯＸセンサ６及び下流側ＮＯＸセンサ７の出力信号から第１ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１を演算する。
【００５０】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ９は、前記第１所定期間が経過した時点から第２所定期間が経過したか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ９は、先ず、機関回転数や燃料噴射量をパラメータとして、単位時間あたりにパティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量、言い換えれば、単位時間あたりに選択還元型触媒に付着するＰＭの量（ＰＭ付着量）を演算する。ここでいう「ＰＭ付着量」は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合であって、該パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量が最小であると仮定した場合に、単位時間あたりに選択還元型触媒に付着するＰＭの量である。ＥＣＵ９は、還元剤の添加開始から現時点までのＰＭ付着量を積算し、その積算値が第２基準値（選択還元型触媒における還元剤の加水分解、又はアンモニア（ＮＨ３）の吸着を阻害し得るＰＭの付着量）以上であれば、前記第２所定期間が経過したと判定する。
【００５１】
前記Ｓ１０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。一方、前記Ｓ１０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５の処理を実行する。Ｓ１０５では、ＥＣＵ９は、上流側ＮＯＸセンサ６及び下流側ＮＯＸセンサ７の出力信号から第２ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２を演算する。
【００５２】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ９は、前記第２ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ２から前記第１ＮＯＸ浄化率Ｅｎｏｘ１を減算することにより、差ΔＥｎｏｘを算出する。
【００５３】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ９は、前記差ΔＥｎｏｘが閾値より小さいか否かを判別する。Ｓ１０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０８へ進み、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定（異常判定）する。その際、ＥＣＵ９は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している旨を示す情報をバックアップＲＡＭに記憶させるとともに、運転者に対して異常の発生を報知（たとえば、警告灯の点灯、警告音の出力、あるいは警告メッセージの表示など）する。
【００５４】
一方、前記Ｓ１０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０９へ進み、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していないと判定（正常判定）する。
【００５５】
なお、ＥＣＵ９がＳ１０３及びＳ１０５を実行することにより、本発明に係わる演算手段が実現される。また、ＥＣＵ９がＳ１０７乃至Ｓ１０９の処理を実行することにより、本発明に係わる判定手段が実現される。
【００５６】
以上述べた実施例によれば、差圧センサやＰＭセンサに依存することなく、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を正確に検出することが可能になる。また、パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量に対するＮＯＸ浄化率の変化量をパラメータとすることにより、選択還元型触媒の劣化状態にかかわらず、パティキュレートフィルタの捕集能力の低下を検出することができる。
【００５７】
＜変形例＞
前述の実施例で述べた排気浄化装置の異常検出システムは、ＮＯＸ浄化率をパラメータとして選択還元型触媒の劣化判定処理を実行するシステムに活用することができる。たとえば、選択還元型触媒のＮＯＸ浄化率を正常値と比較することにより、選択還元型触媒の劣化判定を行うシステムにおいて、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合は、選択還元型触媒の劣化判定処理の実行を禁止するようにしてもよい。
【００５８】
パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合は、選択還元型触媒が劣化していなくても、ＮＯＸ浄化率が正常値より低くなる。そのため、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合に、ＮＯＸ浄化率をパラメータとする選択還元型触媒の劣化判定処理が実行されると、選択還元型触媒が劣化していないにもかかわらず、該選択還元型触媒が劣化していると誤判定される可能性がある。
【００５９】
これに対し、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定された場合に、選択還元型触媒の劣化判定処理の実行が禁止されると、上記したような誤判定を回避することができる。
【００６０】
なお、ＥＣＵ９は、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下していると判定した場合に、選択還元型触媒に付着しているＰＭの量が第２基準値（選択還元型触媒における還元剤の加水分解、又はアンモニア（ＮＨ３）の吸着を阻害し得るＰＭの付着量）未満であることを条件として、ＮＯＸ浄化率に基づく選択還元型触媒の劣化判定処理を実行するようにしてもよい。
具体的には、ＥＣＵ９は、パティキュレートフィルタの再生処理完了時から第３所定期間が経過する前に限り、ＮＯＸ浄化率に基づく選択還元型触媒の劣化判定処理を行うようにしてもよい。ここでいう「第３所定期間」は、たとえば、パティキュレートフィルタの捕集能力が低下している場合であって、且つ、該パティキュレートフィルタをすり抜けるＰＭの量が最大であると仮定した場合に、選択還元型触媒に付着するＰＭ量が第２基準値となるまでに要する期間からマージンを差し引いた期間である。
【００６１】
このような構成によれば、パティキュレートフィルタの捕集能力が劣化している場合であっても、選択還元型触媒の劣化を判定することが可能になる。
【符号の説明】
【００６２】
１     内燃機関
２     排気通路
３     第１触媒ケーシング
４     第２触媒ケーシング
５     還元剤添加弁
６     上流側ＮＯＸセンサ
７     下流側ＮＯＸセンサ
８     排気温度センサ
９     ＥＣＵ
５０   ポンプ
５１   還元剤タンク
【図１】
2013181465.tif 000003
【図２】
2013181465.tif 000004
【図３】
2013181465.tif 000005