(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＣＲフィルタよりも下流側に備わるＮＯｘセンサの検出値に基づいて、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムに異常が生じているか否かを診断する際の、診断精度を向上させることを目的とする。【解決手段】本発明では、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて算出されるＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化率と所定の判定浄化率とを比較することによって、ＳＣＲフィルタおよびアンモニア供給装置を有する排気浄化システムの異常を診断する。そして、壁内ＰＭ堆積量を推定し、壁内ＰＭ堆積量に基づいて前記判定浄化率が設定される。壁内ＰＭ堆積量以外の設定パラメータが同一の場合、壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達していないときには、壁内ＰＭ堆積量が多いときは、少ないときよりも、前記判定浄化率がより大きな値に設定され、壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達しているときには、該飽和堆積量に応じた一定値に前記判定浄化率が設定される。【選択図】図６
2017115810.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ており、細孔を有する隔壁を備えたフィルタにＳＣＲ触媒が担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、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し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する、前記ＳＣＲフィルタと、
前記ＳＣＲフィルタよりも上流側の前記排気通路に設けられたアンモニア供給装置であって、該ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給する前記アンモニア供給装置と、を有する排気浄化システムに異常が生じているか否かを診断する排気浄化システムの異常診断装置において、
前記ＳＣＲフィルタよりも下流側の前記排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサの検出値を用いて前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出部と、
前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値である差圧変換値を取得する差圧変換値取得部と、
前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量を総ＰＭ堆積量としたとき、該総ＰＭ堆積量を推定する総ＰＭ堆積量推定部と、
前記ＳＣＲフィルタの隔壁に形成された細孔内における粒子状物質の推定堆積量を壁内ＰＭ堆積量としたとき、該壁内ＰＭ堆積量を推定する壁内ＰＭ堆積量推定部と、
前記ＳＣＲフィルタに粒子状物質が酸化されずに順次堆積していくときの前記総ＰＭ堆積量と前記差圧変換値との相関に関するパラメータである、第一傾きと、第二傾きと、基準差圧変換値と、を記憶する記憶部であって、前記ＳＣＲフィルタの隔壁に形成された細孔内に粒子状物質が堆積する段階での、前記総ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を前記第一傾きとし、前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達した後に前記ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上に粒子状物質が堆積する段階での、前記総ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を前記第二傾きとし、前記総ＰＭ堆積量が０のときの前記差圧変換値を前記基準差圧変換値としたときの、該第一傾きおよび該第二傾きおよび該基準差圧変換値の値を記憶する前記記憶部と、
前記壁内ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記壁内ＰＭ堆積量を含む所定の設定パラメータに基づいて、所定の判定浄化率を設定する設定部と、
前記ＮＯｘ浄化率算出部によって算出された前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率と、前記設定部によって設定された前記判定浄化率と、を比較することによって、前記排気浄化システムの異常を診断する診断部と、を備え、
前記壁内ＰＭ堆積量推定部が、前記総ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記総ＰＭ堆積量と、前記差圧変換値取得部によって取得された前記差圧変換値と、前記記憶部に記憶された前記第一傾きおよび前記第二傾きおよび前記基準差圧変換値と、に基づいて、以下の式：
壁内ＰＭ堆積量＝（差圧変換値−第二傾き・総ＰＭ堆積量−基準差圧変換値）／（第一傾き−第二傾き）
により前記壁内ＰＭ堆積量を推定し、
前記ＮＯｘ浄化率算出部による前記ＮＯｘ浄化率の算出に用いられる前記ＮＯｘセンサの検出値が検出された時期をセンサ検出時期とし、
前記壁内ＰＭ堆積量推定部によって推定される前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達していないときには、前記設定部が、前記壁内ＰＭ堆積量以外の前記設定パラメータが同一の場合、前記センサ検出時期における前記壁内ＰＭ堆積量が多いときは、少ないときよりも、該センサ検出時期に対応する前記判定浄化率をより大きな値に設定し、
前記壁内ＰＭ堆積量推定部によって推定される前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達しているときには、前記設定部が、前記壁内ＰＭ堆積量以外の前記設定パラメータが同一の
場合、前記センサ検出時期における前記総ＰＭ堆積量にかかわらず、該センサ検出時期に対応する前記判定浄化率を、前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達しているときの該壁内ＰＭ堆積量に応じた一定値に設定する排気浄化システムの異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に、ＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒）がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタを設ける技術が知られている。ここで、ＳＣＲ触媒は、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。また、フィルタは、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、「ＰＭ」と称する場合もある。）を捕集する機能を有する。このようなＳＣＲフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムでは、排気通路に設けられたアンモニア供給装置により該ＳＣＲフィルタに還元剤たるアンモニアが供給される。
【０００３】
また、特許文献１には、排気通路に設けられたＳＣＲ触媒を備えた排気浄化システムの故障診断装置に関する技術が開示されている。この特許文献１に記載の技術では、排気浄化システムが正常であるときの浄化特性と排気浄化システムが故障しているときの浄化特性との中間特性に基づいて、故障診断のための所定の閾値および補正係数が設定される。そして、設定された補正係数により、ＳＣＲ触媒からのＮＯｘ流出量をパラメータとして算出されたＮＯｘ浄化率が補正される。この補正後のＮＯｘ浄化率と所定の閾値とを比較することで、排気浄化システムが故障しているか否かを診断する。
【０００４】
また、非特許文献１には、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒に吸着されているアンモニア量であるアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０１０５８９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】"Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR on DPF (SCR/DPF) System," SAE International Journal of Engines, August 2012 vol. 5 no. 3, 958-974
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムが故障しているか否かを、該ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率（ＳＣＲフィルタに流入するＮＯｘ量に対するＳＣＲフィルタにおいて還元されるＮＯｘ量の割合）に基づいて診断する技術が知られている。ここで、上述した先行技術文献に開示されているように、ＳＣＲフィルタにおいては、ＰＭの堆積状況の影響により、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が変動する場合がある。ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が変動すると、それに伴って、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が変動することになる。そのため、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を用いて排気浄化システムの故障診断を高精度で行うためには、該ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況の影響を考慮する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＳＣＲフィルタよりも下流側に備わるＮＯｘセンサの検出値に基づいて、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムに異常
が生じているか否かを診断する際の、診断精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ＳＣＲフィルタには、排気中のＰＭが捕集され、捕集されたＰＭが堆積する。このとき、ＳＣＲフィルタにおいては、先ず、隔壁内（すなわち、隔壁に形成された細孔内）にＰＭが堆積する。そして、隔壁内におけるＰＭの堆積量が飽和堆積量に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。以下、ＳＣＲフィルタの隔壁内にＰＭが堆積することを「壁内ＰＭ堆積」と称し、壁内ＰＭ堆積が進行している期間を「壁内ＰＭ堆積期間」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁内におけるＰＭの推定堆積量を「壁内ＰＭ堆積量」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上にＰＭが堆積することを「表層ＰＭ堆積」と称し、表層ＰＭ堆積が進行している期間を「表層ＰＭ堆積期間」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上におけるＰＭの推定堆積量を「表層ＰＭ堆積量」と称する場合もある。
【００１０】
上述したように、従来、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあると考えられていた。ただし、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加傾向との詳細な相関関係については、これまで不明であった。しかしながら、本発明の発明者は、ＳＣＲフィルタにおける壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるが、その一方で、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量に対してほとんど影響しない、といった傾向にあることを新たに見出した。ここで、壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるのは、壁内ＰＭ堆積量が増加すると該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの飽和吸着量が増加するためだと考えられる。一方で、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量に対してほとんど影響しないのは、該表層ＰＭ堆積量の増減が該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの飽和吸着量に対してほとんど影響を与えないためだと考えられる。本発明は、以上のような新たな知見を、排気浄化システムの異常診断装置に反映させたものである。つまり、ＳＣＲフィルタにおける壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるという傾向を、該ＳＣＲ触媒でのＮＯｘ浄化率に基づいて排気浄化システムに異常が生じているか否かを診断する排気浄化システムの異常診断装置に反映させたものである。
【００１１】
より詳細には、本発明に係る排気浄化システムの異常診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられており、細孔を有する隔壁を備えたフィルタにＳＣＲ触媒が担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、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し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有する、前記ＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタよりも上流側の前記排気通路に設けられたアンモニア供給装置であって、該ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給する前記アンモニア供給装置と、を有する排気浄化システムに異常が生じているか否かを診断する排気浄化システムの異常診断装置において、前記ＳＣＲフィルタよりも下流側の前記排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、前記ＮＯｘセンサの検出値を用いて前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出部と、前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値である差圧変換値を取得する差圧変換値取得部と、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量を総ＰＭ堆積量としたとき、該総ＰＭ堆積量を推定する総ＰＭ堆積量推定部と、前記ＳＣＲフィルタの隔壁に形成された細孔内における粒子状物質の推定堆積量を壁内ＰＭ堆積量としたとき、該壁内ＰＭ堆積量を推定する壁内ＰＭ堆積量推定部と、前記ＳＣＲフィルタに粒子状
物質が酸化されずに順次堆積していくときの前記総ＰＭ堆積量と前記差圧変換値との相関に関するパラメータである、第一傾きと、第二傾きと、基準差圧変換値と、を記憶する記憶部であって、前記ＳＣＲフィルタの隔壁に形成された細孔内に粒子状物質が堆積する段階での、前記総ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を前記第一傾きとし、前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達した後に前記ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上に粒子状物質が堆積する段階での、前記総ＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を前記第二傾きとし、前記総ＰＭ堆積量が０のときの前記差圧変換値を前記基準差圧変換値としたときの、該第一傾きおよび該第二傾きおよび該基準差圧変換値の値を記憶する前記記憶部と、前記壁内ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記壁内ＰＭ堆積量を含む所定の設定パラメータに基づいて、所定の判定浄化率を設定する設定部と、前記ＮＯｘ浄化率算出部によって算出された前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率と、前記設定部によって設定された前記判定浄化率と、を比較することによって、前記排気浄化システムの異常を診断する診断部と、を備え、前記壁内ＰＭ堆積量推定部が、前記総ＰＭ堆積量推定部によって推定された前記総ＰＭ堆積量と、前記差圧変換値取得部によって取得された前記差圧変換値と、前記記憶部に記憶された前記第一傾きおよび前記第二傾きおよび前記基準差圧変換値と、に基づいて、以下の式：壁内ＰＭ堆積量＝（差圧変換値−第二傾き・総ＰＭ堆積量−基準差圧変換値）／（第一傾き−第二傾き）により前記壁内ＰＭ堆積量を推定し、前記ＮＯｘ浄化率算出部による前記ＮＯｘ浄化率の算出に用いられる前記ＮＯｘセンサの検出値が検出された時期をセンサ検出時期とし、前記壁内ＰＭ堆積量推定部によって推定される前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達していないときには、前記設定部が、前記壁内ＰＭ堆積量以外の前記設定パラメータが同一の場合、前記センサ検出時期における前記壁内ＰＭ堆積量が多いときは、少ないときよりも、該センサ検出時期に対応する前記判定浄化率をより大きな値に設定し、前記壁内ＰＭ堆積量推定部によって推定される前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達しているときには、前記設定部が、前記壁内ＰＭ堆積量以外の前記設定パラメータが同一の場合、前記センサ検出時期における前記総ＰＭ堆積量にかかわらず、該センサ検出時期に対応する前記判定浄化率を、前記壁内ＰＭ堆積量が飽和堆積量に達しているときの該壁内ＰＭ堆積量に応じた一定値に設定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＳＣＲフィルタよりも下流側に備わるＮＯｘセンサの検出値に基づいて、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムに異常が生じているか否かを診断する際の、診断精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】総ＰＭ堆積量の増加に応じた、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量および差圧変換値の推移を示す図である。
【図３】ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量とフィルタ温度との相関について、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積が該ＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。
【図４】総ＰＭ堆積量の増加に応じた差圧変換値の推移を示すモデル図である。
【図５】本発明の実施例に係る、壁内ＰＭ堆積量と補正係数αとの相関、および総ＰＭ堆積量と補正係数αとの相関を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係る、排気浄化システムの異常診断フローを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例に係る、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率と所定の判定浄化率と補正後の所定の判定浄化率との比較の一例を棒グラフで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載さ
れている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
（概略構成）
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、軽油を燃料とする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内燃機関にも適用することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、酸化触媒５０、ＳＣＲフィルタ５１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１は、多孔質の基材により形成されたウォールフロー型のフィルタに、ＳＣＲ触媒５１ａが担持されて構成されている。フィルタは、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。ＳＣＲ触媒５１ａ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。そのため、ＳＣＲフィルタ５１は、ＰＭ捕集機能およびＮＯｘ浄化機能を有している。酸化触媒５０は、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、酸化触媒５０よりもさらに上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。尿素水添加弁５３は、酸化触媒５０よりも下流側且つＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。尿素水添加弁５３は、排気通路５内を流れる排気中に尿素水を添加する。尿素水添加弁５３から排気中に尿素水が添加されると、該尿素水がＳＣＲフィルタ５１に供給される。つまり、ＳＣＲフィルタ５１に、アンモニアの前駆体である尿素が供給される。ＳＣＲフィルタ５１においては、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５１ａに吸着する。そして、このＳＣＲ触媒５１ａ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５３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。
【００１９】
酸化触媒５０よりも下流側且つ尿素水添加弁５３よりも上流側の排気通路５には、Ｏ２センサ５４、上流側温度センサ５５および上流側ＮＯｘセンサ５７が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１より下流側の排気通路５には下流側温度センサ５６および下流側ＮＯｘセンサ５８が設けられている。Ｏ２センサ５４は排気のＯ２濃度に応じた電気信号を出力する。上流側温度センサ５５および下流側温度センサ５６は排気の温度に応じた電気信号を出力する。上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８は排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。また、排気通路５には、差圧センサ５９が設けられている。差圧センサ５９は、ＳＣＲフィルタ５１の上流と下流との間の排気圧力の差（以下、「フィルタ差圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。
【００２０】
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、Ｏ２センサ５４、上流側温度センサ５５、上流側ＮＯｘセンサ５７、
下流側温度センサ５６、下流側ＮＯｘセンサ５８、および差圧センサ５９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、下流側温度センサ５６の出力値に基づいてＳＣＲフィルタ５１の温度（以下、「フィルタ温度」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気の流量（以下、単に「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。
【００２１】
また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を所定の目標吸着量に維持または調整すべく、尿素水添加弁５３からの尿素水添加量を制御する。なお、所定の目標吸着量は、ＳＣＲフィルタ５１において所望のＮＯｘ浄化率を確保でき、且つ、ＳＣＲフィルタ５１からのアンモニアの流出量を許容範囲内に抑制することができる値として実験等に基づき予め定められた値である。
【００２２】
（異常診断）
本実施例では、ＳＣＲフィルタ５１および尿素水添加弁５３を一つの排気浄化システム６０とみなして、該排気浄化システム６０に異常が生じているか否かを診断する異常診断が行われる。なお、ＳＣＲフィルタ５１においては、そのＰＭ捕集機能が故障することも考えられる。そして、排気浄化システム６０のＮＯｘ浄化機能の異常と、該排気浄化システム６０のＰＭ捕集機能の故障（すなわち、ＳＣＲフィルタ５１のＰＭ捕集機能の故障）とを区別して検出する場合においては、本実施例に係る異常診断は、排気浄化システム６０のＮＯｘ浄化機能の異常を検出するための異常診断として実行される。
【００２３】
本実施例に係る排気浄化システム６０の異常診断装置では、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率に基づいて排気浄化システム６０に異常が生じているか否かの診断が行われる。より詳しくは、ＳＣＲフィルタ５１より下流側の排気通路５に設けられた下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値を用いてＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が算出される。なお、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気（以下、「流入排気」と称する場合もある。）のＮＯｘ濃度はＳＣＲフィルタ５１より上流側の排気通路５に設けられた上流側ＮＯｘセンサ５７によって検出される。または、前記ＮＯｘ濃度は、上流側ＮＯｘセンサ５７の検出値を用いることなく、内燃機関１の運転状態に基づいて推定することもできる。そして、ＳＣＲフィルタ５１から流出する排気（以下、「流出排気」と称する場合もある。）のＮＯｘ濃度が下流側ＮＯｘセンサ５８によって検出され、前記流入排気のＮＯｘ濃度の検出値または推定値と、該流出排気のＮＯｘ濃度の検出値と、に基づいてＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が算出される。そして、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が所定の判定浄化率以下のときは排気浄化システム６０に異常が生じていると診断される。ここで、所定の判定浄化率は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化システム６０に異常が生じていると診断すべき閾値として設定される値である。
【００２４】
そして、所定の判定浄化率は、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量を含む所定の設定パラメータに基づいて設定される。この判定浄化率は、実験またはシミュレーション等に基づいて予め設定されたマップまたは関数に基づいて算出されてもよいし、排気流量およびフィルタ温度に基づいて算出されてもよいし、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア
吸着量の推定値に基づいて算出されてもよい。なお、前記判定浄化率の算出方法はこれに限らず、周知の技術を用いたものに壁内ＰＭ堆積量の影響を考慮して算出することもできる。このように、本実施例では、前記判定浄化率が、上述した所定の設定パラメータとともにＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量に基づいて算出される。これは、本発明で得られた新たな知見を、本実施例に係る異常診断装置に反映させたものである。つまり、上述したＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなるという傾向に基づいて、壁内ＰＭ堆積量に応じて所定の判定浄化率を補正するものである。そこで、本実施例においては、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない（すなわち、壁内ＰＭ堆積量が０）と仮定した場合の所定の判定浄化率と、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態の所定の判定浄化率と、を区別するために、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の前記判定浄化率を単に「所定の判定浄化率」と称するものとし、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態において、壁内ＰＭ堆積量に応じて補正された前記判定浄化率を「補正後の所定の判定浄化率」と称するものとする。
【００２５】
一方で、上述したように、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加傾向と、は相関関係を有する。そして、本発明者は、この相関関係について新たな知見を見出した。この知見によれば、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量の増加は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を増加し易くする傾向にあるが、その一方で、ＳＣＲフィルタ５１における表層ＰＭ堆積量の増減は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量に対してほとんど影響しないという傾向にある。
【００２６】
このような、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況に対するＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の変動傾向は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況とＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの飽和吸着量（ＳＣＲ触媒５１ａに吸着可能なアンモニア量の上限値である。以下、単に「飽和吸着量」と称する場合もある。）との相関関係に起因していると考えられる。図２は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積量の総量（以下、「総ＰＭ堆積量」と称する場合もある。）の増加に応じたＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量および差圧変換値の推移を示す図である。図２（ａ），（ｂ）において、横軸は、総ＰＭ堆積量を表している。また、図２（ａ）において、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を、図２（ｂ）において、縦軸は差圧変換値を表している。なお、図２は、フィルタ温度が一定で、ＰＭが途中で酸化することなくＳＣＲフィルタ５１に堆積した場合における、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量および差圧変換値の推移を示している。ここで、差圧変換値は、フィルタ差圧と排気流量とに基づいて取得され、より詳しくは、差圧センサ５９によって検出されるフィルタ差圧を排気流量で除算した値である。
【００２７】
図２においてＧ１は、壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量を示している。図２（ａ）に示すように、総ＰＭ堆積量がＧ１以下の場合では、総ＰＭ堆積量の増加（すなわち、壁内ＰＭ堆積量の増加）に応じて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加する。一方、総ＰＭ堆積量がＧ１よりも多い場合には、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は、総ＰＭ堆積量の増減（すなわち、表層ＰＭ堆積量の増減）の影響を受けず、該飽和吸着量は、壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量に応じた一定量になる。
【００２８】
そして、図２（ｂ）に示すように、総ＰＭ堆積量がＧ１以下の場合には、総ＰＭ堆積量の変化量に対する差圧変換値の変化量の比は比較的大きい。一方、総ＰＭ堆積量がＧ１よりも多い場合には、総ＰＭ堆積量の変化量に対する差圧変換値の変化量の比は、総ＰＭ堆積量がＧ１以下の場合と比較して小さい。これは、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積するにしたがって、排気が細孔を通過する際の抵抗が大きくなるが、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁の表面上にＰＭが堆積しても、排気が通過する際の抵抗にはその影響の程度が小さいためである。
【００２９】
また、図３は、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量とフィルタ温度との相関について、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積がＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。図３において、横軸はフィルタ温度を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。そして、図３において、線Ｌ１は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときの飽和吸着量とフィルタ温度との相関を示している。一方、図３において、線Ｌ２は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときの飽和吸着量とフィルタ温度との相関を示している。このとき、図３に示すように、フィルタ温度が高いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は少なくなり、フィルタ温度が高い状態においては、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積がＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量に及ぼす影響がフィルタ温度が低い状態と比べて小さくなる。
【００３０】
ここで、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加すると、ラングミュアの吸着等温式などに表されるように該ＳＣＲ触媒５１ａのアンモニア吸着量が増加する。その結果、ＮＯｘ浄化率と相関のある他のパラメータが同一であるとき、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率は大きくなる。つまり、壁内ＰＭ堆積量の増加に応じてＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加するので、ＮＯｘ浄化率と相関のある他のパラメータが同一であるときには、壁内ＰＭ堆積量の増加に応じてＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が大きくなる。ここで、上述したように、所定の判定浄化率が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められる場合には、壁内ＰＭ堆積量の増加に起因して該ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が該判定浄化率より大きくなったとしても、排気浄化システム６０に異常が生じているとは診断されない。つまり、ＮＯｘ浄化率と相関のある他のパラメータが同一であるときには、上述した流入排気のＮＯｘ濃度の検出値または推定値と、流出排気のＮＯｘ濃度の検出値と、に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率は壁内ＰＭ堆積量の増減に応じてその値が変動しているのに対して、上述したように、所定の判定浄化率が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められるときには、該ＮＯｘ浄化率が該判定浄化率と近い値に算出される場合、排気浄化システム６０として許容範囲内のＮＯｘ浄化率が確保されていないにもかかわらず、該排気浄化システム６０に異常が生じているとは診断されないという虞がある。
【００３１】
以上に鑑みると、壁内ＰＭ堆積量に応じて所定の判定浄化率を補正すれば、該判定浄化率を補正しないときよりも、排気浄化システム６０に異常が生じているか否かを診断する際の、診断精度を向上させることができることになる。つまり、本発明では、壁内ＰＭ堆積量に応じて補正後の所定の判定浄化率を補正前の所定の判定浄化率以上にすることによって、排気浄化システム６０の異常診断装置が上述した誤診断を行うことを抑制することが可能となる。
【００３２】
上述したように、図２は、ＳＣＲフィルタ５１に堆積しているＰＭが酸化により減少しない場合を示している。この場合、差圧変換値に対応する総ＰＭ堆積量を一義的に求めることができるため、取得された差圧変換値から図２（ｂ）に示す総ＰＭ堆積量と差圧変換値との相関関係にしたがって壁内ＰＭ堆積量を算出し、この壁内ＰＭ堆積量に応じて補正された所定の判定浄化率を用いて、排気浄化システム６０の異常診断を実施することができるとも考えられる。しかし、内燃機関１の運転状態によっては、ＳＣＲフィルタ５１に堆積しているＰＭが、酸化されることにより減少することもある。この場合、壁内ＰＭ堆積量および表層ＰＭ堆積量のそれぞれが減少することが考えられ、総ＰＭ堆積量と差圧変換値とが図２（ｂ）に示した相関関係になるとは限らない。すなわち、差圧変換値に対応する総ＰＭ堆積量を一義的に求めることができない。したがって、差圧変換値から図２（ｂ）に示した相関関係を用いて壁内ＰＭ堆積量を算出することが困難になる。そこで本実施例では、現時点における総ＰＭ堆積量の推定値（以下、「推定ＰＭ堆積量」と称する場合もある。）および差圧変換値に基づいて壁内ＰＭ堆積量を推定する。
【００３３】
推定ＰＭ堆積量は、差圧センサ５９の検出値を用いずに求める。本実施例では、推定ＰＭ堆積量は、ＳＣＲフィルタ５１に単位時間当たりに流入するＰＭ量の積算値から、ＳＣＲフィルタ５１で単位時間当たりに酸化により減少するＰＭ量の積算値を減算することにより得ることができる。ＳＣＲフィルタ５１に単位時間当たりに流入するＰＭ量は、内燃機関１の運転状態（機関回転速度及び機関負荷）と関係がある。したがって、この関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、内燃機関１の運転状態から、ＳＣＲフィルタ５１に単位時間当たりに流入するＰＭ量を求めることができる。なお、ＳＣＲフィルタ５１に単位時間当たりに流入するＰＭ量は、センサによって検出することもできる。ＳＣＲフィルタ５１で単位時間当たりに酸化により減少するＰＭ量は、フィルタ温度及び排気流量、内燃機関１の運転状態等に基づいて算出することができる。なお、推定ＰＭ堆積量の算出方法はこれに限らず、周知の技術を用いることもできる。
【００３４】
図４は、総ＰＭ堆積量と、差圧変換値との関係を示したモデル図である。図４は、総ＰＭ堆積量と差圧変換値との関係を直線を用いて近似している。実線は、壁内ＰＭ堆積においてＰＭが酸化されずにＳＣＲフィルタ５１に堆積した場合の軌跡を示しており、一点鎖線は、表層ＰＭ堆積においてＰＭが酸化されずにＳＣＲフィルタ５１に堆積した場合の軌跡を示している。ＰＭが酸化されずにＳＣＲフィルタ５１に堆積した場合には、上述したとおり、先ず、隔壁内にＰＭが堆積し、隔壁内におけるＰＭの堆積量が飽和堆積量に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。図４において、横軸をＸとし、縦軸をＹとした場合に、実線をＹ＝Ａ１・Ｘ＋Ｃ１で表し、一点鎖線をＹ＝Ｂ１・Ｘ＋Ｄ１で表している。なお、壁内ＰＭ堆積においてＰＭが酸化されずにＳＣＲフィルタ５１に堆積した場合の軌跡（実線）、及び、表層ＰＭ堆積においてＰＭが酸化されずにＳＣＲフィルタ５１に堆積した場合の軌跡（一点鎖線）は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、図４において、現時点における推定ＰＭ堆積量をＥ１とし、現時点における差圧変換値をＦ１としている。すなわち、点（Ｅ１，Ｆ１）は、現時点における推定ＰＭ堆積量及び現時点における差圧変換値を示した点である。
【００３５】
ここで、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内に堆積していたＰＭのみが減少した場合には、推定ＰＭ堆積量と差圧変換値との関係は、Ｙ＝Ａ１・Ｘ＋Ｃ１で示される直線と平行に推移すると考えられる。一方、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁の表面上に堆積していたＰＭのみが減少した場合には、推定ＰＭ堆積量と差圧変換値との関係は、Ｙ＝Ｂ１・Ｘ＋Ｄ１で示される直線と平行に推移すると考えられる。このため、点（Ｅ１，Ｆ１）がＹ＝Ｂ１・Ｘ＋Ｄ１で示される直線から外れている場合には、壁内ＰＭ堆積量が酸化によって壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量より減少しているものと考えられる。このとき、点（Ｅ１，Ｆ１）から隔壁の表面上のＰＭのみを除去したと仮定した場合には、点（Ｅ１，Ｆ１）を通り、Ｙ＝Ｂ１・Ｘ＋Ｄ１と平行な直線上を、総ＰＭ堆積量及び差圧変換値が推移すると考えられる。このときの直線が図４の二点鎖線で示されており、この二点鎖線はＹ＝Ｂ１・Ｘ＋（Ｆ１−Ｂ１・Ｅ１）の式で表すことができる。そして、Ｙ＝Ｂ１・Ｘ＋（Ｆ１−Ｂ１・Ｅ１）と、Ｙ＝Ａ１・Ｘ＋Ｃ１と、の交点は、隔壁の表面上のＰＭが全て無くなったと仮定した場合における総ＰＭ堆積量及び差圧変換値を示している。すなわち、このときの総ＰＭ堆積量は、壁内ＰＭ堆積量のみを示している。
【００３６】
以上をまとめると、現時点における推定ＰＭ堆積量がＥ１，現時点における差圧変換値がＦ１である場合には、現時点における壁内ＰＭ堆積量は以下に示した式１により求めることができる。
壁内ＰＭ堆積量＝（Ｆ１−Ｂ１・Ｅ１−Ｃ１）／（Ａ１−Ｂ１）  ・・・式１
図４において「Ａ１」，「Ｂ１」，「Ｃ１」は予め求めることができる値であり、ＥＣＵ１０のＲＯＭには、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１の値が記憶され、また、上記式１が表す、壁内ＰＭ堆積量と、推定ＰＭ堆積量および差圧変換値と、の相関関係がマップまたは関数として
記憶される。なお、Ａ１は本発明における第一傾きに相当し、Ｂ１は本発明における第二傾きに相当し、Ｃ１は本発明における基準差圧変換値に相当し、Ｅ１は本発明における総ＰＭ堆積量に相当し、Ｆ１は本発明における差圧変換値に相当する。
【００３７】
そして、推定ＰＭ堆積量および差圧変換値および上記式１に基づいて算出された壁内ＰＭ堆積量に応じて、所定の判定浄化率を補正することによって、該判定浄化率を補正しないときよりも、排気浄化システム６０に異常が生じているか否かを診断する際の、診断精度を向上させることができる。
【００３８】
本実施例では、以上の点を踏まえて、所定の判定浄化率を、壁内ＰＭ堆積量に基づいて算出される所定の補正係数αによって、後述する式４のとおりに補正する。その結果、所定の判定浄化率を設定する前記所定の設定パラメータにおいて、壁内ＰＭ堆積量以外の該設定パラメータが同一の場合、壁内ＰＭ堆積期間中には、所定の判定浄化率が所定の補正係数αによって壁内ＰＭ堆積量の増加に応じて大きな値に補正される。また、所定の判定浄化率を設定する前記所定の設定パラメータにおいて、壁内ＰＭ堆積量以外の該設定パラメータが同一の場合、壁内ＰＭ堆積量が壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量に達しているときには、所定の判定浄化率が所定の補正係数αによって該飽和ＰＭ堆積量に応じた一定値に補正される。なお、本実施例に係る、補正係数αの算出手法の詳細について以下に述べる。
【００３９】
上述したように、所定の判定浄化率が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められる場合には、前記補正係数αは、排気浄化システム６０の異常を診断する際の壁内ＰＭ堆積量Ｇｗに基づいて下記式２および下記式３のとおりに決定される。
０≦Ｇｗ＜Ｇ１の場合、
α＝ｆ（Ｇｗ）（≧１）  ・・・式２
Ｇｗ＝Ｇ１の場合、
α＝ｃｏｎｓｔ．（＞１）  ・・・式３
Ｇｗ：壁内ＰＭ堆積量
Ｇ１：壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量
α：所定の補正係数
なお、前記補正係数αは、１以上の所定の係数である。より詳しくは、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが０のときは、前記補正係数αは１に決定される。そして、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが０より多くて壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１より少ないときは、前記補正係数αは壁内ＰＭ堆積量Ｇｗの関数として１より大きな値に決定される。また、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１に達しているときには、壁内ＰＭ堆積量ＧｗはＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積量にかかわらず一定（すなわち、表層ＰＭ堆積量にかかわらず一定）であるので、前記補正係数αは１より大きな一定値に決定される。
【００４０】
図５（ａ）は、所定の判定浄化率が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められるとしたときの、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１よりも少ない場合における、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗと、フィルタ温度と、所定の補正係数αとの関係を示した図である。上述したように、壁内ＰＭ堆積期間中においては、壁内ＰＭ堆積量の増加に応じてＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加し、ＮＯｘ浄化率と相関のある他のパラメータが同一であるとき、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率は大きくなる。このとき、後述する式４のとおりに補正後の所定の判定浄化率が補正前の所定の判定浄化率以上になるように所定の判定浄化率が補正されるので、前記補正係数αは、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１よりも少ないときには、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗの増加に応じて大きな値になるよう設定され
る。なお、上述した図３に示したように、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量はフィルタ温度の影響を受けるため、前記補正係数αはフィルタ温度が高くなるのに応じて小さな値になるよう設定されてもよい。なお、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗと、フィルタ温度と、前記補正係数αとの関係は予め実験またはシミュレーション等により求めておく。
【００４１】
また、図５（ｂ）は、所定の判定浄化率が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められるとしたときの、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１に達している場合における、総ＰＭ堆積量と、フィルタ温度と、所定の補正係数αとの関係を示した図である。壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１に達しているときには、前記補正係数αは、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積量の増減（すなわち、表層ＰＭ堆積量の増減）に応じて変化せず、壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１に応じた所定の値に一定値として設定される。なお、この所定の値は、フィルタ温度が高くなるのに応じて小さな値になるよう設定されてもよく、該所定の値は、予め実験またはシミュレーション等により求めておく。
【００４２】
（異常診断フロー）
図６は、所定の判定浄化率が、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められるとしたときの、本実施例に係る排気浄化システムの異常診断フローを示すフローチャートである。本実施例では、本フローにしたがって、ＥＣＵ１０によって、排気浄化システム６０の異常診断が、内燃機関１の運転中に実行される。
【００４３】
本フローでは、先ずＳ１０１において、排気浄化システムの異常診断の実行条件が成立したか否かが判別される。排気浄化システムの異常診断の実行条件は予め定められている。この実行条件としては、内燃機関１の運転状態が定常状態であること、下流側ＮＯｘセンサ５８が正常であること、排気流量が所定範囲内であること、及び、フィルタ温度が所定範囲内であること等を例示することができる。下流側ＮＯｘセンサ５８が正常であるか否かの診断は、本フローとは異なるフローにしたがってＥＣＵ１０によって行われており、その診断結果がＥＣＵ１０に記憶されている。また、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率は、該ＳＣＲフィルタ５１におけるアンモニア吸着量に応じて変化する。そして、ＳＣＲフィルタ５１におけるアンモニア吸着量は、排気流量およびフィルタ温度の影響を受ける。そのため、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率に基づいて排気浄化システムの異常診断を行う際には、排気流量およびフィルタ温度がいずれも所定範囲内であることが好ましい。
【００４４】
Ｓ１０１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、Ｓ１０１において肯定判定された場合、次にＳ１０２の処理が実行される。Ｓ１０２においては、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆが算出される。ここでは、上述したように、流入排気のＮＯｘ濃度の検出値または推定値と、流出排気のＮＯｘ濃度の検出値と、に基づいてＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆが算出される。
【００４５】
次に、Ｓ１０３において、推定ＰＭ堆積量および差圧変換値に基づいて、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが算出される。なお、上記式１が表す、壁内ＰＭ堆積量と、推定ＰＭ堆積量および差圧変換値と、の相関関係がマップまたは関数として予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。Ｓ１０３では、この関数またはマップを用いて、壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが算出される。次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で算出された壁内ＰＭ堆積量Ｇｗが壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１より少ないか否かが判別される。なお、壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１の値は、予めＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶されている。Ｓ１０４において肯定判定された場合、次にＳ１０５において、後述するＳ１０７での所定の判定浄化率Ｒｆｔｈの補正に用いられる所定の補正係数αが、上記式２が表す壁内ＰＭ堆積量Ｇｗの関数ｆ（Ｇｗ）により算出される。ここで、Ｓ１０５における前記補正係数αの算出に
おいては、上記式２に基づくマップを利用してもよい。なお、上述したように、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量はフィルタ温度の影響を受けるため、Ｓ１０５においてフィルタ温度が読み込まれ、前記補正係数αはフィルタ温度が高くなるのに応じて小さな値になるよう算出されてもよい。ＥＣＵ１０には、図５（ａ）に示すような壁内ＰＭ堆積量Ｇｗと、フィルタ温度と、前記補正係数αとの相関関係がマップまたは関数として予め記憶されている。Ｓ１０５では、このマップまたは関数を用いて前記補正係数αが算出される。一方、Ｓ１０４において否定判定された場合、次にＳ１０６において、後述するＳ１０７での所定の判定浄化率Ｒｆｔｈの補正に用いられる所定の補正係数αが、上記式３が表す一定値に算出される。なお、Ｓ１０５と同様にＳ１０６においてもフィルタ温度が読み込まれ、前記補正係数αはフィルタ温度が高くなるのに応じて小さな値になるよう算出されてもよい。ＥＣＵ１０には、図５（ｂ）に示すような壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量Ｇ１に応じた前記補正係数αがマップまたは関数として予め記憶されている。Ｓ１０６では、このマップまたは関数を用いて前記補正係数αが算出される。
【００４６】
次に、Ｓ１０７において補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍが設定される。この補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍは下記式４によって算出される。
Ｒｆｔｈｍ＝  Ｒｆｔｈ  ×  α  ・・・式４
Ｒｆｔｈｍ：補正後の所定の判定浄化率
Ｒｆｔｈ：所定の判定浄化率
α：所定の補正係数
なお、上述したように、所定の判定浄化率Ｒｆｔｈが、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められる場合には、所定の判定浄化率Ｒｆｔｈは、壁内ＰＭ堆積量以外の前記設定パラメータに基づいて設定される。そして、この判定浄化率Ｒｆｔｈの値は、ＥＣＵ１０のＲＯＭに記憶される。上記式４は、この判定浄化率Ｒｆｔｈと壁内ＰＭ堆積量Ｇｗに応じて決定される所定の補正係数αとに基づいて、補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍを算出するものである。なお、上述したように、壁内ＰＭ堆積期間中において、フィルタ温度が同一の場合、所定の補正係数αは壁内ＰＭ堆積量の増加に応じて大きな値になる。また、壁内ＰＭ堆積量が壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量に達しているときには、フィルタ温度が同一の場合、前記補正係数αは該飽和ＰＭ堆積量に応じた一定値になる。
【００４７】
次に、Ｓ１０８において、Ｓ１０２で算出されたＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆが、Ｓ１０７で算出された補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍより大きいか否かが判別される。Ｓ１０８において肯定判定された場合、次にＳ１０９において、排気浄化システム６０は正常であると診断される。一方、Ｓ１０８において否定判定された場合、すなわち、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆが補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍ以下の場合、次にＳ１１０において、排気浄化システム６０に異常が生じていると診断される。Ｓ１０９において排気浄化システム６０は正常であると診断された後、または、Ｓ１１０において排気浄化システム６０に異常が生じていると診断された後、本フローの実行が終了される。
【００４８】
本実施例では、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率と所定の判定浄化率とを比較することによって排気浄化システム６０の異常を診断する異常診断装置において、所定の判定浄化率を設定する所定の設定パラメータにおいて、壁内ＰＭ堆積量以外の該設定パラメータが同一の場合、壁内ＰＭ堆積期間中には、所定の判定浄化率が所定の補正係数αによって壁内ＰＭ堆積量の増加に応じて大きな値に補正される。また、所定の判定浄化率を設定する所定の設定パラメータにおいて、壁内ＰＭ堆積量以外の該設定パラメータが同一の場合、壁内ＰＭ堆積量が壁内ＰＭ堆積における飽和ＰＭ堆積量に達しているときには、所定の判定浄化率が所定の補正係数αによって該飽和ＰＭ堆積量に応じた一定値に補正される。図７は、本フローにおける、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆと、所
定の判定浄化率Ｒｆｔｈと、補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍと、の比較の一例を棒グラフで示した図である。図７（ａ）は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆと、上述したようにＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈと、の比較を示している。図７（ａ）によれば、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆが、所定の判定浄化率Ｒｆｔｈと本来比較されるべき浄化率である図７（ａ）における浄化率Ｒｆ０よりも壁内ＰＭ堆積量の増加に起因して嵩増しされて、所定の判定浄化率Ｒｆｔｈより大きくなっている。このとき、仮に前記ＮＯｘ浄化率Ｒｆと所定の判定浄化率Ｒｆｔｈとを比較する異常診断を行うと、本来図７（ａ）における前記浄化率Ｒｆ０と所定の判定浄化率Ｒｆｔｈとを比較すると異常が生じていると診断されるにもかかわらず、壁内ＰＭ堆積量の影響によって、排気浄化システム６０は正常であると誤診断される。これに対して、図７（ｂ）は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆと、補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍと、の比較を示している。図７（ｂ）によれば、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｆは、壁内ＰＭ堆積量に応じて補正された補正後の所定の判定浄化率Ｒｆｔｈｍより小さくなっており、本フローのＳ１１０において、排気浄化システム６０に異常が生じていると診断される。つまり、本フローでは、排気浄化システム６０として許容範囲内のＮＯｘ浄化率が確保されていないにもかかわらず、該排気浄化システム６０に異常が生じているとは診断されないことを抑制することができる。
【００４９】
本実施例によれば、壁内ＰＭ堆積量に応じて所定の判定浄化率を補正することによって、排気浄化システム６０の異常診断装置における診断精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
５１・・ＳＣＲフィルタ
５１ａ・・ＳＣＲ触媒
５３・・尿素水添加弁
５８・・下流側ＮＯｘセンサ
５９・・差圧センサ
１０・・ＥＣＵ
【図１】
2017115810.tif 000003
【図２】
2017115810.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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