JP2010248963A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】還元剤添加量の変化に基づく異常診断時のＮＯｘ及び還元剤の排出を抑制する。
【解決手段】排気浄化システムとしてエンジン１０は、排気通路に設けられアンモニアを吸着し同アンモニアにより排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＳＣＲ触媒１３と、ＳＣＲ触媒１３の下流側に設けられたＮＯｘセンサ１８と、ＳＣＲ触媒１３の排気上流側に設けられた尿素水添加弁１５とを備える。ＥＣＵ４０は、尿素水添加弁１５からの尿素水添加量を変化させ、該還元剤添加量の変化時におけるＮＯｘセンサ１８の検出結果に基づいて異常診断を実施する。同異常診断についてＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘ過剰であることを第１の条件とし、ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着に起因する誤診断要因が生じていないことを第２の条件として、これら両条件が成立している場合に上記異常診断を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関するものであり、特に還元剤としてのアンモニアにより排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に浄化する選択還元型触媒（ＳＣＲ）を採用した排気浄化システムに好適に適用されるものである。

近年、自動車等に適用されるエンジン（特にディーゼルエンジン）において、排気中のＮＯｘを高い浄化率で浄化する排気浄化システムとして尿素ＳＣＲシステムの開発が進められており、一部実用化に至っている。尿素ＳＣＲシステムとしては次の構成が知られている。すなわち、尿素ＳＣＲシステムでは、エンジン本体に接続された排気管に選択還元型のＮＯｘ触媒が設けられ、その排気上流側にＮＯｘ還元剤としての尿素水（還元剤溶液）を添加する尿素水添加弁が設けられている。

上記システムにおいては、尿素水添加弁から排気管内に尿素水が添加されることで排気熱により尿素水の加水分解が行われ、その加水分解により生成されたアンモニア（ＮＨ3）と排気中のＮＯｘとがＮＯｘ触媒上で反応する。これにより、排気中のＮＯｘが選択的に還元・浄化される。

ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率を高め、しかもＮＯｘ還元反応における余剰分のアンモニアが排気管から排出される所謂アンモニアスリップを抑制するには、ＮＯｘ触媒に対してアンモニアを過不足なく供給することが必要になる。そこで、上記システムにおいて、ＮＯｘ触媒の少なくとも下流側にＮＯｘセンサを設け、このＮＯｘセンサの検出信号に基づいて尿素水添加弁の尿素水添加量を制御したり、システム異常の診断を実施したりするものがある。

ここで、現在普及されているＮＯｘセンサには、ＮＯｘだけでなくアンモニアに対しても感度を有するものがある。このＮＯｘセンサにおいては、センサ検出信号に基づく情報がＮＯｘの排出によるものか、あるいはアンモニアの排出によるものかを特定できない。したがって、下流側のＮＯｘセンサのセンサ出力が大きく異常発生の疑いがある場合、そのセンサ出力増大がアンモニアスリップによるものかＮＯｘ排出によるものかを判別することができず、結果として異常の有無及び異常内容を特定できないおそれがある。

そこで、アンモニアスリップが発生したことをＮＯｘセンサの検出信号に基づいて検出することが提案されている（例えば特許文献１など）。特許文献１では、実ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率よりも低いと判定されたときに尿素水添加量を増加させ、その添加増量に伴い実ＮＯｘ浄化率が増加しない場合にアンモニアスリップと判定する。また、アンモニアスリップと判定された場合において、アンモニアスリップ防止対策としてＮＯｘ触媒のアンモニア吸着量を減少させ、その吸着量減少に伴い実ＮＯｘ浄化率が増加しない場合にシステム異常有りと判定する。

特開２００３−２９３７４３号公報

実ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率よりも低い場合、尿素水の供給不足を要因として触媒下流側にＮＯｘが排出されていること以外に、尿素水の供給過剰を要因として触媒下流側にアンモニアが排出されていることが考えられる。そのため、実ＮＯｘ浄化率が目標ＮＯｘ浄化率よりも低いときに尿素水添加量を増加させた場合、アンモニア排出が促進されてしまう。すなわち、下流側のＮＯｘセンサの出力増加がアンモニアスリップによるものかＮＯｘ排出によるものかの判別がなされていない状況で尿素水添加量を強制的に変化させた場合、アンモニアスリップを悪化させてしまうおそれがある。したがって、尿素水添加量の強制変化に基づく異常診断の実施回数は極力低減させるのが望ましい。また、診断精度を向上させる観点からすると、ＮＯｘセンサの検出結果を用いる異常診断は、ＮＯｘセンサの検出信号が種々の変動要因の影響を受けにくい状況下で実施されるのが望ましい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、異常診断において誤診断を招く状況での実施を回避し、ひいては異常診断の精度を向上させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ還元剤を吸着し同還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサとを備え、前記ＮＯｘ触媒の排気上流側に還元剤添加手段により前記還元剤を添加する排気浄化システムに関するものである。また、請求項１に記載の発明は、前記還元剤添加手段の還元剤添加量を制御する添加量制御手段と、前記添加量制御手段により前記還元剤添加量を変化させ、該還元剤添加量の変化時における前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて異常診断を実施する異常診断手段と、を備え、前記ＮＯｘセンサによるＮＯｘ検出結果がＮＯｘ過剰であることを第１の条件とし、前記ＮＯｘ触媒の還元剤吸着に起因する前記異常診断の誤診断要因が生じていないことを第２の条件として、これら両条件が成立している場合に前記異常診断手段による異常診断を実施することを特徴とする。

要するに、異常診断の一つとして、ＮＯｘセンサの検出結果に基づきＮＯｘ過剰であると判定される場合に（第１の条件の成立時に）還元剤添加量を強制的に変化させ、そのときのＮＯｘセンサの検出信号をモニタすることによりアンモニアスリップの有無を特定するものがある。また、ＮＯｘセンサの検出結果に基づく異常診断において、ＮＯｘ触媒の還元剤吸着が異常診断結果に影響を及ぼすことが考えられる。この点、本発明では、第２の条件を設定し、ＮＯｘ触媒の還元剤吸着に起因する異常診断の誤診断要因が生じていない場合に上記異常診断を実施する構成としたため、異常診断の診断精度を向上させることができる。

ここで、第１の条件には、ＮＯｘ又は還元剤の過剰排出に伴い、例えば下流側ＮＯｘ量や、上流側ＮＯｘ量と下流側ＮＯｘ量との差分、ＮＯｘ浄化率などが異常値となる場合を含む。また、還元剤添加量の変化態様は、還元剤添加量を増加させる態様であってもよいし制限する態様であってもよい。還元剤添加量の制限は、還元剤の添加停止及び還元剤添加量の減量を含む。

ＮＯｘ触媒における還元剤の供給と消費との収支の時系列データに基づいて還元剤供給量を算出する構成において、還元剤吸着量の算出誤差が生じるのは不可避である。ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量の算出誤差が生じている場合、還元剤添加量を適正に算出することができず、還元剤添加量が過少又は過大になることが考えられる。つまり、還元剤吸着量の算出誤差によって触媒下流側にＮＯｘ又は還元剤が排出されることがあり、結果としてＮＯｘセンサによるＮＯｘ検出結果がＮＯｘ過剰となることが考えられる。その一方で、還元剤吸着量の算出誤差は復帰可能であり、復帰可能でない異常とは区別する必要がある。

その点に鑑み、請求項２に記載の発明は、前記還元剤添加手段の還元剤添加に伴う前記ＮＯｘ触媒への還元剤供給と同ＮＯｘ触媒での還元反応による還元剤消費との収支の時系列データに基づいて前記ＮＯｘ触媒における還元剤吸着量を算出する吸着量算出手段と、前記還元剤吸着量の初期化を実施する初期化実施手段と、を備え、前記第２の条件が、前記初期化実施手段により前記還元剤吸着量の初期化を実施してもＮＯｘ浄化率が向上しないこと、又は前記還元剤吸着量の初期化によるＮＯｘ浄化率向上が所定回数以上あったことを含む。この構成によれば、演算上の誤差を特定した後にＮＯｘセンサの検出結果に基づく異常診断を実施するため、演算上の誤差を排除した状態で上記異常診断を実施することができる。したがって、復帰可能でない異常を復帰可能であるとして誤診断するのを回避することができる。

例えば還元剤添加弁からの還元剤添加量が過剰となる添加異常が生じている場合、ＮＯｘ触媒の還元剤吸着が飽和状態になり、やがてＮＯｘ触媒下流側に還元剤が排出されることでＮＯｘセンサによるＮＯｘ検出結果がＮＯｘ過剰となることが考えられる。ここで、還元剤の添加過剰時において、ＮＯｘ触媒にＮＯｘが導入されている場合には、その導入ＮＯｘにより還元剤が消費されるため、還元剤吸着が飽和状態になるのが遅くなり、結果として上記添加異常の発見が遅くなることが考えられる。その点に鑑み、請求項３に記載の発明では、前記第２の条件が、前記内燃機関の運転状態が前記ＮＯｘ触媒の上流側ＮＯｘ量がゼロ又は略ゼロとなる状態であることを含む構成とする。この構成によれば、還元剤の消費の差異による影響を受けにくい状況下で異常診断を実施するため、異常診断を好適に実施することができる。

ここで、上流側ＮＯｘ量がゼロ又は略ゼロである内燃機関の運転状態であることは、上流側ＮＯｘ量を直接計測することにより判定してもよいが、例えば内燃機関の運転状態が燃料カットの状態であること、又はアイドル運転状態であることを判定してもよい。

ＮＯｘ触媒が高温状態の場合、触媒の反応時間が早く、系の応答性が良好になることが考えられる。また、ＮＯｘ触媒において、触媒温度と還元剤吸着量とには相関があり、触媒温度が高温側ほど、還元剤吸着量が少なくなるといった温度特性がある（例えば図５参照）。その点に鑑み、請求項４に記載の発明では、前記第２の条件が、前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の高温範囲にあることを含む構成とする。この構成によれば、系の応答性が良好でありかつ還元剤吸着量の差異による影響を受けにくい状況下、すなわちＮＯｘセンサによるＮＯｘ検出結果の信頼性が高い状況下でＮＯｘセンサの検出結果に基づく異常診断を実施することができ、ひいては異常診断の精度を高めることができる。

ここで、ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量とＮＯｘ浄化率とは相関があり、還元剤吸着量が多くなるほどＮＯｘ浄化率が向上する。そして、ＮＯｘ浄化率は、１００％に達する前に略一定となる（図３参照）。したがって、触媒下流側のセンサ出力が極めて小さく、下流側ＮＯｘ量が略ゼロと計測される場合には、排気中のＮＯｘ量相当分の出力が行われておらず、センサ異常の疑いが強いと考えられる。したがって、請求項５及び請求項６に記載した発明のように、ＮＯｘセンサの検出信号に基づき算出される下流側ＮＯｘ量が略ゼロであるか、又は同検出信号に基づき算出されるＮＯｘ浄化率が略１００％である場合に前記ＮＯｘセンサの異常と診断する。

ＮＯｘセンサの検出信号は時々刻々と変化しており、同検出信号の瞬時値で異常診断を実施すると誤診断のおそれが高くなることが考えられる。したがって、請求項７に記載の発明のように、前記異常診断手段が、前記還元剤添加量を変化させた後の所定時間を診断期間とし、同診断期間における複数タイミングでの前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて異常診断を実施するするとよい。具体的には、例えば診断期間におけるＮＯｘセンサの積算値又は平均値に基づいて異常診断を実施する。

ＮＯｘ触媒では触媒温度に応じてＮＯｘ還元反応における反応時間が異なり、触媒温度が低いほど反応時間が長くなると考えられる。また、ＮＯｘ触媒での反応時間が長いほどＮＯｘセンサの応答時間が長くなる（応答性が低下する）と考えられる。その点に鑑み、請求項８に記載の発明は、前記異常診断手段が、前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて診断期間の長さを変更する。こうすることで、ＮＯｘセンサの応答性を考慮して異常診断を実施することができ、ひいては誤診断を抑制することができる。

尿素ＳＣＲシステムの概要を示す構成図。 尿素水添加量の算出に関する機能ブロック図。 アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との関係を示す図。 異常診断処理の処理手順を示すタイムチャート。 ＳＣＲ触媒温度とアンモニア吸着量との関係を示す図。 本実施形態の異常診断処理の処理手順を示すフローチャート。 他の実施形態の異常診断処理の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した排気浄化システムの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の排気浄化システムは、選択還元型触媒を用いて排気中のＮＯｘを浄化するものであり、尿素ＳＣＲシステムとして構築されている。はじめに、図１を参照してこのシステムの構成について詳述する。

図１は、本実施形態に係る尿素ＳＣＲシステムの概要を示す構成図である。本システムは、自動車に搭載されたディーゼルエンジン（図示略）により排出される排気を浄化対象として、排気を浄化するための各種アクチュエータ及び各種センサ、並びにＥＣＵ（電子制御ユニット）等を有して構築されている。

図１のエンジン排気系において、エンジン本体に接続され排気通路を形成する排気管１１が設けられており、その排気管１１に、排気上流側から順にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１２、選択還元型触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）１３が配設されている。排気管１１においてＤＰＦ１２とＳＣＲ触媒１３との間には、還元剤溶液としての尿素水（尿素水溶液）を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁１５が設けられている。また、ＤＰＦ１２と尿素水添加弁１５との間にはＮＯｘセンサ１６及び温度センサ１７が設けられており、排気管１１においてＳＣＲ触媒１３の下流側にはＮＯｘセンサ１８が設けられている。温度センサ１７は、排気管１１内を通過する排気温度を計測する。この排気温度によりＳＣＲ触媒１３の温度（触媒温度）が推測される。また、ＮＯｘセンサ１６，１８のうちＮＯｘセンサ１６（上流側ＮＯｘセンサ１６）は、ＳＣＲ触媒１３の上流側にて排気中のＮＯｘ濃度を検出し、ＮＯｘセンサ１８（下流側ＮＯｘセンサ１８）は、ＳＣＲ触媒１３の下流側にて排気中のＮＯｘ濃度を検出する。下流側ＮＯｘセンサ１８は、ＮＯｘだけでなくアンモニアに対しても感度を有しており、排気中のＮＯｘ濃度又はアンモニア濃度が増大するにつれてセンサ出力が大きくなる。

排気管１１においてＳＣＲ触媒１３の更に下流側には、アンモニア除去装置としての酸化触媒１９が設けられている。この酸化触媒１９により、ＳＣＲ触媒１３から排出されるアンモニア（ＮＨ3）、すなわち余剰のアンモニアが除去される。

次に、本システムを構成する上記各部の構成についてそれぞれ説明する。

ＤＰＦ１２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するＰＭ除去用フィルタである。ＤＰＦ１２は白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）とともにＨＣやＣＯを除去する。このＤＰＦ１２に捕集されたＰＭは、ディーゼルエンジンにおけるメイン燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき（再生処理に相当）、これによりＤＰＦ１２の継続使用が可能となっている。

ＳＣＲ触媒１３は、ＮＯｘの還元反応（排気浄化反応）を促進するものであり、例えば、
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …（式１）
６ＮＯ2＋８ＮＨ3→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ …（式２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ …（式３）
といった反応を促進して排気中のＮＯｘを還元する。そして、これらの反応においてＮＯｘの還元剤となるアンモニア（ＮＨ3）を添加供給するものが、同ＳＣＲ触媒１３の上流側に設けられた尿素水添加弁１５である。

尿素水添加弁１５は、既存の燃料噴射弁（インジェクタ）とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるためここでは構成を簡単に説明する。尿素水添加弁１５は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路や先端噴出口１５ａを開閉するためのニードルを有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されており、ＥＣＵ４０からの駆動信号に基づき開弁又は閉弁する。すなわち、駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードル移動に伴い先端噴出口１５ａから尿素水が添加（噴射）される。

尿素水添加弁１５に対しては、尿素水タンク２１から尿素水が逐次供給される。尿素水タンク２１は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定の規定濃度（例えば３２．５％）の尿素水が貯蔵されている。この尿素水タンク２１と尿素水添加弁１５とは尿素水供給管２２により接続されており、尿素水供給管２２内に尿素水通路（還元剤通路）が形成されている。尿素水供給管２２の途中には、尿素水ポンプ２３が設けられている。尿素水ポンプ２３は、ＥＣＵ４０からの駆動信号により回転駆動されるインライン式の電動ポンプであり、回転駆動されることにより尿素水タンク２１内の尿素水の吸い上げが行われる。

上記システムの中で電子制御ユニットとして主体的に排気浄化に係る制御を行う部分がＥＣＵ４０である。ＥＣＵ４０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備え、各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で尿素水添加弁１５等の各種アクチュエータを操作することにより、排気浄化に係る各種の制御を実施する。具体的には、例えば上述したＮＯｘセンサ１６，１８等の各種センサから検出信号を入力し、その入力信号に基づいて尿素水添加弁１５の通電時間や尿素水ポンプ２３の駆動量等を制御する。これにより、排気管１１内に、適切な時期に適正な量の尿素水を添加供給する。

本実施形態に係る上記システムでは、エンジン運転時において、尿素水ポンプ２３の駆動により尿素水タンク２１内の尿素水が尿素水供給管２２を通じて尿素水添加弁１５に圧送され、尿素水添加弁１５により排気管１１内に尿素水が添加供給される。すると、排気管１１内において排気と共に尿素水がＳＣＲ触媒１３に供給され、ＳＣＲ触媒１３においてＮＯｘの還元反応によりその排気が浄化される。ＮＯｘの還元に際しては、例えば、
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2 …（式４）
といった反応により、排気熱による高温下で尿素水が加水分解される。これにより、アンモニア（ＮＨ3）が生成され、そのアンモニアがＳＣＲ触媒１３に吸着するとともに同ＳＣＲ触媒１３において排気中のＮＯｘがアンモニアにより選択的に還元除去される。すなわち、同ＳＣＲ触媒１３上で、アンモニアに基づく還元反応（上記反応式（式１）〜（式３））が行われることによってＮＯｘが還元、浄化されることとなる。

ここで、尿素水添加弁１５の尿素水添加量は、例えば図２に機能ブロック図として示す構成にて演算される。なお、図２中、各ブロックの出力等には、（１）〜（７）の数字を付している。

図２では、まずはアンモニア吸着量の算出に関して、ＳＣＲ触媒１３の上流側におけるＮＯｘ量（以下、上流側ＮＯｘ量（１）という）を算出する上流側ＮＯｘ量算出部Ｍ１と、ＳＣＲ触媒１３の下流側におけるＮＯｘ量（以下、下流側ＮＯｘ量（２）という）を算出する下流側ＮＯｘ量算出部Ｍ２と、上流側ＮＯｘ量（１）に基づいて尿素水添加弁１５による尿素水添加量の基本値である基本添加量（３）を算出する基本添加量算出部Ｍ３と、基本添加量算出部Ｍ３にて算出した基本添加量（３）を、後述する補正量算出部Ｍ７にて算出した添加量補正値（７）で補正して尿素水添加量（４）を算出する添加量補正部Ｍ４と、上流側／下流側の各ＮＯｘ量算出部Ｍ１，Ｍ２にて算出したＮＯｘ量（１），（２）の差（＝上流側ＮＯｘ量（１）−下流側ＮＯｘ量（２））とその時の尿素水添加量（４）とに基づいてアンモニア吸着量（５）を算出するアンモニア吸着量算出部Ｍ５とを備えている。なお、上流側ＮＯｘ量算出部Ｍ１において、エンジン本体からのＮＯｘ排出量を上流側ＮＯｘ量（１）として算出することも可能である。

また、添加量補正値の算出に関して、上述したアンモニア吸着量算出部Ｍ５と、アンモニア吸着量の目標値（６）を設定する目標値設定部Ｍ６と、アンモニア吸着量（５）と目標値（６）との偏差に基づいて添加量補正値（７）を算出する補正量算出部Ｍ７とを備えている。

基本添加量（３）と添加量補正値（７）との和である尿素水添加量（４）が尿素水添加弁１５に対する出力値に相当し、この尿素水添加量（４）により尿素水添加弁１５が開弁駆動されて尿素水添加制御が実行される。

アンモニア吸着量算出部Ｍ５について補足説明する。同算出部Ｍ５では、その時々の尿素水添加量（４）に基づいて尿素水添加ごとのＳＣＲ触媒１３に対するアンモニア供給量ＶＡを算出するとともに、上流側ＮＯｘ量（１）と下流側ＮＯｘ量（２）との差であるＮＯｘ反応量ΔＮＯｘ（＝（１）−（２））に基づいてアンモニア消費量ＶＢを算出する。そして、それらアンモニア供給量ＶＡとアンモニア消費量ＶＢとにより、尿素水添加弁１５の尿素水添加の都度生じるアンモニア吸着の量である吸着発生量ＶＣを算出し、さらに、その吸着発生量ＶＣを逐次積算することで、ＳＣＲ触媒１３における実吸着量であるアンモニア吸着量（５）を算出する。要するに、その時々のアンモニア供給量ＶＡとアンモニア消費量ＶＢとの差である吸着発生量ＶＣ（＝ＶＡ−ＶＢ）がＳＣＲ触媒１３での「還元剤収支の時系列データ」であり、その吸着発生量ＶＣが所定の時間周期で算出されるとともにその算出値が逐次積算されることで、ＳＣＲ触媒１３における実際のアンモニア吸着量（５）が算出（推定）されるようになっている。

アンモニア吸着量に関し本実施形態では、アンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率との関係を表した触媒特性（図３参照）を利用し、ＳＣＲ触媒１３のＮＯｘ浄化率に基づいてアンモニア吸着量（５）の初期化処理を適宜実施する。この初期化処理によりアンモニア吸着量（５）の算出誤差を排除するようにしている。具体的には、ＳＣＲ触媒１３に導入されるＮＯｘ量（上流側ＮＯｘ量（１））を逐次積算してＮＯｘ量積算値を算出し、例えばそのＮＯｘ量積算値が所定値以上になった場合に、そのときのＮＯｘ浄化率からアンモニア吸着量を算出し、この吸着量を初期値としてアンモニア吸着量を初期化する。

本システムでは、システム異常診断の一つとして、下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値に基づいてアンモニアスリップの有無を判定している。具体的には、アンモニアスリップの発生が推測される場合に尿素水添加弁１５からの尿素水添加量を強制的に変化させ、その変化時において下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値の変化態様が増加側への変化か、あるいは減少側への変化かに応じてアンモニアスリップの有無を判定する。

尿素水添加量の強制変化を行うにあたり、特に本実施形態では、尿素水添加量を制限し、その制限した状態において下流側ＮＯｘセンサ１８の出力をモニタする。そして、下流側ＮＯｘセンサ１８の出力が減少側に変化した場合には、下流側ＮＯｘセンサ１８の出力増大はアンモニアスリップによるものと判定する。

図４は、異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定周期毎にＥＣＵ４０により実行される。

図４において、まずステップＳ１０では、ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示しているか否かを判定する（第１の条件）。本実施形態では、下流側ＮＯｘ量（２）が所定値以上であること、ＮＯｘ浄化率が所定値以下であること、及び上流側ＮＯｘ量（１）から下流側ＮＯｘ量（２）を差し引いた差分ΔＮＯｘが所定値以下であることの少なくともいずれかを含むものとする。なお、本実施形態においてＮＯｘセンサ１８は、ＮＯｘとアンモニアとの両者に対して感度を有することから、この段階では、ＮＯｘ及びアンモニアのいずれを要因としてＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示しているかは特定することができない。

ここで、ＮＯｘ浄化率は、上流側ＮＯｘ量（１）と下流側ＮＯｘ量（２）との差分ΔＮＯｘを上流側ＮＯｘ量（１）により割ることで算出される。すなわち、上流側ＮＯｘ量をＹ１、下流側ＮＯｘ量をＹ２とすると、ＮＯｘ浄化率ＮＡは、
ＮＡ＝（Ｙ１−Ｙ２）／Ｙ１
により表される。

ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示していることを条件にステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、尿素水添加弁１５からの尿素水添加量を停止し、ステップＳ１２において、尿素水の添加停止に伴い下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値が低下した否かを判定する。このとき本実施形態では、ＮＯｘセンサ１８の応答遅れを考慮して、所定時間経過後のセンサ出力により判定する。

尿素水の添加停止に伴い下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値が低下した場合にはステップＳ１３へ進み、アンモニアスリップが発生していると判定する。また、アンモニアスリップの発生回数Ｎｓを所定値（例えば値１）だけカウントアップする。つまり、アンモニアスリップの発生時において尿素水の添加制限を行った場合、尿素水の添加量制御が適正に実施可能な状況であれば、ＳＣＲ触媒１３の下流側に排出されるアンモニア量が減少する。また、排気中のＮＯｘについては、ＳＣＲ触媒１３に吸着されたアンモニアと反応することにより還元・浄化される。その結果、ＳＣＲ触媒１３の下流側においてアンモニア及びＮＯｘの排出が抑制され、センサ出力が低下することとなる。

アンモニアスリップ有りと判定された場合、それが改善可能な状況か、あるいは改善不能な状況か（システム異常か）を判別する。すなわち、ステップＳ１４で、アンモニアスリップの発生回数Ｎｓが所定回数以上か否かを判定する。このアンモニアスリップの発生回数Ｎｓは、例えばイグニッションオン後における発生回数とする。アンモニアスリップの発生回数Ｎｓが所定回数未満であればそのまま本ルーチンを終了し、例えばアンモニアスリップを解消するための尿素水添加量制御を別ルーチンで実施する。

これに対し、アンモニアスリップの発生回数Ｎｓが所定回数以上の場合にはステップＳ１５へ進み、システム異常有りと判定する。つまり、アンモニアスリップが、例えば尿素水添加弁１５の異常や尿素水の濃度異常等といったシステム異常によって発生している場合、アンモニアスリップの発生頻度が高くなることが考えられる。したがって、アンモニアスリップの発生頻度が高い場合にはシステム異常有りと診断し、例えば警告ランプの点灯などにより運転者に報知するとともに尿素水添加を停止する。

一方、尿素水の添加停止に伴い下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値が低下しない場合にはステップＳ１５へ進み、システムに何らかの異常が発生していると判定する。具体的な異常の内容として例えば、
・尿素水の添加量制御が適正に実施おらず、尿素水添加弁１５からの尿素水が少ない結果、ＮＯｘが排出されている。
・排気管１１の破損により適量の尿素水が供給されていない。
・ＳＣＲ触媒１３の劣化によりＮＯｘ浄化が適正に実施されていない。
・尿素水の濃度が規定値よりも低い。
・尿素水の添加量制限が適正に実施されていない。
等、種々の要因が考えられる。

ところで、上記のように下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値を用いてアンモニアスリップの有無を判定する場合、尿素水添加量を強制的に制限するため、異常診断の実施期間においてＮＯｘ浄化のための本来の添加量制御が中断される。そのため、ＮＯｘ浄化が好適に実施されないことが考えられる。つまり、ＮＯｘ浄化パラメータが異常範囲にある要因が、ＮＯｘによるものかアンモニアによるものかが特定されていない状態で尿素水添加量を制限することにより、その要因がＮＯｘ排出の場合にアンモニア供給量が更に不足することとなり、結果としてＮＯｘの排出が促進されてしまう。したがって、上記異常診断の実施は極力少なくするのが望ましく、特に異常診断の精度が高いとされる状況下で実施するのが望ましい。

ここで、ＮＯｘセンサ１８の検出結果に基づく異常診断において、ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着が異常診断結果に影響を及ぼすことが考えられる。つまり、ＮＯｘセンサ１８がアンモニアにも感度を有するため、ＳＣＲ触媒１３に吸着されるアンモニア量や吸着アンモニアの消費量などの差異に起因して、ＮＯｘセンサ１８の検出結果が異なることが考えられる。そのため、アンモニア吸着の差異が生じやすい状況下で上記異常診断を実施すると、同異常診断の診断精度が低下することが考えられる。

そこで、本実施形態では、ＳＣＲ触媒１３でのアンモニア吸着に起因する誤診断要因が生じていないとされる所定の実施条件（第２の条件）が成立している場合に限って同処理を実施する。これにより、上記図４の異常診断処理の実施を極力低減させるとともに、異常診断の診断精度を確保する。具体的な実施条件は以下の（Ａ）〜（Ｅ）のとおりであり、本実施形態では、これらのうち少なくとも１つの条件が成立した場合に図４中のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理（アンモニアスリップ判定処理）を実施する。
（Ａ）アンモニア吸着量の誤差修正をしてもＮＯｘ浄化率が向上しないこと。
（Ｂ）アンモニア吸着量の初期化処理の実施回数が所定値Ｋ３以上であること。
（Ｃ）ＳＣＲ触媒１３に導入されるＮＯｘ量が所定値Ｋ４以下となるエンジン運転状態であること。
（Ｄ）ＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ５以上であること。
（Ｅ）エンジン始動後最初にＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ６以上になったこと。

また、上記要件に加え、異常の早期発見を目的として、以下の要件（Ｆ）の成立時に上記処理を実施してもよい。
（Ｆ）エンジン始動又は前回のアンモニアスリップ判定処理の実施から所定値Ｋ７が経過したこと。
以下、上記の各条件について個別に説明する。

（Ａ）アンモニア吸着量の誤差修正をしてもＮＯｘ浄化率が向上しないこと
実際のアンモニア吸着量と演算値とにずれが生じている場合、尿素水添加弁１５からの尿素水添加量が過少又は過大となる。このような演算上の誤差は上記に示したアンモニア吸着量の初期化処理により修正可能であり、退避走行に移行しなくても（通常走行の途中で）、ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果を異常から正常に復帰させることが可能と考えられる。一方、尿素水添加弁１５の故障や尿素水の濃度異常といったシステム異常は通常走行の途中で正常状態に復帰させることが困難であり、退避走行への移行や警告等が必要となる。

ここで、退避走行や警告等が必要となる異常を、アンモニア吸着量の算出誤差のような演算上の異常と誤診断された場合、復帰可能でないにもかかわらず復帰可能と判定され、そのまま通常走行が続行されることとなる。また逆に、アンモニア吸着量の算出誤差をシステム異常と誤判定された場合には、通常走行を継続しても正常状態に復帰可能であるにもかかわらず退避走行等の措置が採られてしまい好ましくない。したがって、上記判定処理を実施する前に、ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示している要因がアンモニア吸着量の算出誤差であるとする選択肢を予め排除しておくのが望ましい。

（Ｂ）アンモニア吸着量の初期化処理の実施回数が所定値Ｋ３以上であること
アンモニア吸着量の初期化処理の実施によりＮＯｘ浄化率が向上したとしても、アンモニア吸着量の算出誤差の実行頻度が高い場合、すなわちＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示す頻度が高い場合にはアンモニア供給が好適に実施されておらず、システム異常の発生が疑われる。したがって、アンモニア吸着量の初期化処理の実施回数が多い場合には上記のアンモニアスリップ判定処理を実施することとする。

（Ｃ）ＳＣＲ触媒１３に導入されるＮＯｘ量が所定値Ｋ４以下となるエンジン運転状態であること
尿素水添加弁１５からの尿素水添加量が過剰となっている場合、ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着が飽和状態になり、やがてＳＣＲ触媒１３の下流側にアンモニアが排出され、ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示すこととなる。このとき、ＳＣＲ触媒１３にＮＯｘが導入されていると、その導入ＮＯｘによりアンモニアが消費されるため、アンモニア吸着が飽和状態になるのが遅くなり、結果として上記添加異常の発見が遅くなることが考えられる。したがって、本実施形態では、ＮＯｘ導入量の影響を受けにくい状態で（アンモニア消費の差異による影響を受けにくい状態で）アンモニアスリップ判定処理を実施する。つまり、エンジン運転状態が、ＳＣＲ触媒１３の上流側ＮＯｘ量（１）がゼロ又はゼロ近傍に定めた値以下の場合に上記のアンモニアスリップ判定処理を実施する。

上流側ＮＯｘ量（１）が所定値Ｋ４以下となるエンジン運転状態であることは、例えば上流側ＮＯｘセンサ１６の出力値に基づいて判定する。あるいは、エンジン１０の燃料噴射量がゼロ又はゼロ近傍である場合、又は燃料カット時又はアイドル制御中である場合に本要件が成立していると判定する。

（Ｄ）ＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ５以上であること
ＳＣＲ触媒１３の高温時では触媒での反応時間が早く、系の応答性が良好である。したがって、下流側ＮＯｘセンサ１８のセンサ出力の変動が小さく、センサ出力に基づく異常判定の精度を高める上で好適である。また、ＳＣＲ触媒温度が高温側ほど触媒のアンモニア吸着量が少なく（図５参照）、所定の高温（例えば４００℃）以上ではアンモニア吸着量をほとんど考慮する必要がない。したがって、ＳＣＲ触媒温度が高温側ほどセンサ出力においてアンモニア吸着量の相違による影響が小さくなり、異常診断における診断精度の向上を図ることができる。特にＤＰＦ再生時では、ＤＰＦ１２の溶損等を防止するために排気温度が厳密に制御されるため、排気温度（すなわちＳＣＲ触媒温度）に起因するセンサ出力の変動を抑制することができ好適である。

（Ｅ）エンジン始動後最初にＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ６以上になったこと
停車時に発生した異常についてはエンジン始動後でなければ検出することができない。また、エンジン始動直後であれば、アンモニア吸着量の算出誤差が比較的少なく、アンモニア吸着量の相違に起因するセンサ出力の変動が小さいことが考えられる。一方、ＳＣＲ触媒１３が活性温度よりも低温の場合には同触媒が非活性であり、異常発生の有無にかかわらずＮＯｘ浄化率が低くなる傾向にある。そこで、本実施形態では、ＳＣＲ触媒温度がエンジン始動後最初に活性温度以上になったときに上記のアンモニアスリップ判定処理を実施する。これにより、エンジン停止中に発生した異常をできるだけ早期に発見するようにする。

（Ｆ）エンジン始動又は前回のアンモニアスリップ判定処理の実施から所定時間Ｋ７が経過したこと
予め定められた所定間隔ごとに異常診断を実施することにより、異常発生の状態が継続されるのを抑制することが可能となる。そこで、本実施形態では、予め定めた所定間隔毎に上記判定処理を実施する。

図６は、本実施形態の異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理はＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。

図６において、まずステップ２１では、ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示しているか否かを判定する（第１の条件）。この処理は、上記図４中のステップＳ１０と同様の処理である。ＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示している場合にはステップＳ２２へ進み、ＮＯｘ浄化率が所定値Ｋ２以下であるか否かを判定する。所定値Ｋ２は、異常範囲内に定めた値であり、例えばゼロ近傍に設定した値である。ここで、ＮＯｘ浄化率が極めて低い場合には、システムにおいて何らかの異常が発生している可能性が高いと考えられる。したがって、本実施形態では、ＮＯｘ浄化率が極めて低い場合に上記のアンモニアスリップ判定処理を実施することで、異常の有無及びその異常内容をできるだけ早期に特定する。なお、ステップＳ２２では、ＮＯｘ浄化率の代わりに、下流側ＮＯｘ量（２）、又は上流側ＮＯｘ量（１）と下流側ＮＯｘ量（２）との差分に基づいて異常度合いが高いことを判定してもよい。

ＮＯｘ浄化率が所定値Ｋ２よりも大きい場合には、ステップＳ２３以降の処理において上記（Ａ）〜（Ｆ）の各実施条件の成否を判定する。すなわち、ステップＳ２３でアンモニア吸着量の初期化処理を実施し、ステップＳ２４でＮＯｘ浄化率が向上したか否かを判定する（条件Ａ）。また、ＮＯｘ浄化率が向上した場合には、更にステップＳ２５で、アンモニア吸着量の初期化処理の実施回数が所定値Ｋ３以上であるか否かを判定する（条件Ｂ）。また、ステップＳ２６においてＳＣＲ触媒１３に導入されるＮＯｘ量が所定値Ｋ４以下となるエンジン運転状態であるか否かを判定し（条件Ｃ）、ステップＳ２７においてＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ５以上であるか否かを判定する（条件Ｄ）。

また、ステップＳ２８では、エンジン始動後最初にＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ６以上になったか否かを判定し（条件Ｅ）、ステップＳ２９では、エンジン始動又は前回のアンモニアスリップ判定処理の実施から所定値Ｋ７が経過したことを判定する（条件Ｆ）。そして、ステップＳ２４〜Ｓ２９のいずれかの処理において肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０へ進み、図４のステップＳ１１〜Ｓ１５に示すアンモニアスリップ判定処理を実施する。

また、本実施形態では、ＮＯｘ浄化率が極めて良好な場合にセンサ異常ありと判定する。具体的には、ＮＯｘ浄化パラメータが異常範囲内にない場合にはステップＳ２１で否定判定がなされ、ステップＳ３１へ進む。ステップＳ３１では、下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値に基づき算出される下流側ＮＯｘ量（２）が略ゼロか、又は上流側ＮＯｘセンサ１６及び下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値に基づき算出されるＮＯｘ浄化率が略１００％か否かを判定する。そして、下流側ＮＯｘ量（２）が略ゼロか、又はＮＯｘ浄化率が略１００％の場合にはステップ３２へ進み、下流側ＮＯｘセンサ１８においてセンサ異常ありと判定する。

ＮＯｘ浄化率が極めて良好な場合にＮＯｘセンサ１８の異常有りと判定するのは以下の理由からである。すなわち、上記図３に示したように、ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着量とＮＯｘ浄化率とは相関があり、アンモニア吸着量が多くなるほどＮＯｘ浄化率が向上し、１００％に達する前にＮＯｘ浄化率が略一定となる。したがって、触媒下流側のセンサ出力が極めて小さく、下流側ＮＯｘ量が略ゼロと計測される場合には、排気中のＮＯｘ量相当分の出力が行われておらず、センサ異常の疑いが強いと考えられる。つまり、下流側ＮＯｘセンサ１８が正常であれば、同センサの出力値に基づき算出されるＮＯｘ浄化率が略１００％になることがないと考えられる。したがって、本実施形態では、ＮＯｘ浄化率が極めて良好な場合にはセンサ異常と診断する。

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を得られる。

ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着に起因する異常診断の誤診断要因が生じていない場合にアンモニアスリップ判定処理を実施する構成としたため、異常診断の診断精度を向上させることができる。

尿素水添加量を強制的に制限した場合の下流側ＮＯｘセンサ１８の出力に基づく異常診断を、第２の条件としての（Ａ）〜（Ｆ）の少なくともいずれかが成立している場合に実施する構成としたため、本来の尿素水添加量制御の中断を極力減らすことができる。したがって、尿素水添加量を変化させて異常診断を実施する場合に、その異常診断の実施に伴うＮＯｘ排出を抑制することができる。

アンモニア吸着量の初期化処理の実施後においてＮＯｘ浄化率が向上しないことを上記実施条件に含む構成としたため、アンモニア吸着量の算出誤差によりＮＯｘ又はアンモニアが排出される状況を排除した状態でシステム異常診断を実施することができる。したがって、ＮＯｘセンサ１８の検出信号に基づく異常診断において、復帰可能でない異常を復帰可能であるとして誤診断するのを回避することができ、ひいてはＮＯｘセンサ１８による検出結果の信頼性を確保することができる。

アンモニア吸着量の初期化処理の実施回数が所定値Ｋ３以上であることを上記実施条件に含む構成としたため、アンモニア吸着量の算出誤差の発生頻度が高くシステム異常の発生が疑われる場合にその異常の発見をより早期に行うことができる。

ＳＣＲ触媒温度が所定値Ｋ５以上であることを上記実施条件に含む構成としたため、系の応答性が良好な状況下で異常診断を実施することができる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ１８のセンサ出力の変動が小さくなり、センサ出力に基づく異常判定の精度を高めることができる。また、ＳＣＲ触媒１３のアンモニア吸着量が少なくなるため、センサ出力においてアンモニア吸着量の相違による影響が小さくなり、異常診断の診断精度を高めることができる。

上流側ＮＯｘセンサ１６のＮＯｘ量が所定値Ｋ４以下であることを上記実施条件に含む構成としたため、下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値がＳＣＲ触媒１３へのＮＯｘ導入量の影響を受けない状態で異常診断を実施することができる。つまり、アンモニア消費の差異による影響を受けにくい状態でアンモニアスリップ判定処理を実施することができ、ひいては異常の早期発見に繋がる。

下流側ＮＯｘ量が略ゼロか、又はＮＯｘ浄化率が略１００％の場合にＮＯｘセンサ１８の異常有りと判定する構成としたため、異常の検出漏れを抑制することができる。

ＮＯｘ浄化率が所定値Ｋ２以下であり極めて低いとされる場合には、システムにおいて何らかの異常が発生している可能性が高いと判断されることから、上記（Ａ）〜（Ｆ）の要件の成否にかかわらずアンモニアスリップ判定処理を実施するため、より早期に異常を発見できるとともにその異常内容をより早期に特定することができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・尿素水添加量を制限した場合の下流側ＮＯｘセンサ１８の出力に基づいてアンモニアスリップの有無を判定する構成としたが、尿素水添加量を増量した場合の下流側ＮＯｘセンサ１８の出力に基づいてアンモニアスリップの有無を判定する構成としてもよい。また、尿素水添加量の変化に伴うＮＯｘ浄化率の変化に基づいてアンモニアスリップの有無を判定する構成としてもよい。

・上記の要件（Ａ）及び（Ｂ）を、尿素水添加量を制限した後に実施する構成とする。図７は、他の実施形態における異常診断処理の処理手順を示すフローチャートである。図７において、ステップＳ４１でＮＯｘセンサ１８によるＮＯｘ検出結果がＮＯｘの過剰排出を示しているか否かを判定し（第１の条件を判定し）、第１の条件が成立していれば、ステップＳ４２において上記（Ｃ）〜（Ｆ）のいずれかの実施条件が成立しているか否かを判定する。上記いずれかの実施条件が成立していれば、ステップＳ４３へ進み、尿素水の添加を停止する。また、ステップＳ４４で、下流側ＮＯｘセンサ１８の出力変化をモニタする。このとき、センサ出力の低下があれば、ステップＳ４５〜Ｓ４７において図４のステップＳ１３〜１５と同様の処理を実行する。一方、センサ出力の低下がなければ、ステップＳ４８へ進み、アンモニア吸着量の初期化処理を実施する。その後、ステップＳ４９及びステップＳ５０において上記（Ａ）又は（Ｂ）の実施条件が成立しているか否かを判定し、いずれかが成立している場合にはシステム異常ありと判定する。

・図４のステップＳ１２において、尿素水の添加停止に伴い下流側ＮＯｘセンサ１８の出力値が低下したか否かを判定する際、センサ出力の瞬時値によりセンサ出力低下を判定する代わりに、尿素水の添加停止後所定時間を診断期間とし、その診断期間でのセンサ出力値に基づいてセンサ出力値が低下したか否かを判定する。具体的には、例えば診断期間でのセンサ出力の積分値又は平均値を算出し、それらが判定値以下の場合にセンサ出力値が低下したと判定し、判定値よりも大きい場合にセンサ出力値が低下していないと判定する。

・尿素水の添加停止後の所定時間を診断期間とする構成において、ＳＣＲ触媒１３の温度に基づいて同診断期間の長さを可変にする。具体的には、ＳＣＲ触媒温度が低いほど診断時間を長くする。こうすることで、ＮＯｘセンサ１８の応答性を考慮して異常診断を実施することができ、その結果、誤診断を抑制することができる。

・アンモニア吸着量の算出方法や初期化処理は上記に限定しない。例えば、エンジンからのＮＯｘ排出量と、ＳＣＲ触媒１３における実ＮＯｘ浄化率とに基づいてＮＯｘ触媒でのアンモニア消費量を算出し、同アンモニア消費量とそのときの尿素水添加量とに基づいてアンモニア吸着量を算出する。また、同算出方法により算出したアンモニア吸着量を初期値としてアンモニア吸着量の初期化を実施する。

・上流側ＮＯｘセンサ１６を有しない構成に本発明を適用してもよい。この場合、ＳＣＲ触媒１３の上流側のＮＯｘ量は、エンジン回転速度や吸入空気量などに基づいて算出する。

・本発明を、上述した尿素ＳＣＲシステム以外で具体化することも可能である。例えば、アンモニア発生源として固体の尿素を用いその尿素から還元剤としての尿素水又はアンモニアを生成するシステム、アンモニア発生源として軽油などの燃料を用いるシステム、アンモニアを排気通路において直接添加するシステム、アンモニア以外の還元剤（ＨＣ等）を用いるシステムなどにおいて具体化することも可能である。

・車載ディーゼルエンジン用の尿素水ＳＣＲシステムとして実用化する以外に、例えばガソリンエンジン、特にリーンバーンエンジン用の尿素水ＳＣＲシステムとして実用化することも可能である。

１１…排気管、１２…ＤＰＦ、１３…ＳＣＲ触媒（ＮＯｘ触媒）、１５…尿素水添加弁（還元剤添加手段）、１６…上流側ＮＯｘセンサ、１７…温度センサ、１８…下流側ＮＯｘセンサ（ＮＯｘセンサ）、４０…ＥＣＵ（添加制御手段、異常診断手段、吸着量算出手段、初期化実施手段）。

Claims (8)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ還元剤を吸着し同還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサとを備え、前記ＮＯｘ触媒の排気上流側に還元剤添加手段により前記還元剤を添加する排気浄化システムに適用され、
   前記還元剤添加手段の還元剤添加量を制御する添加量制御手段と、
   前記添加量制御手段により前記還元剤添加量を変化させ、該還元剤添加量の変化時における前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて異常診断を実施する異常診断手段と、
   を備え、
   前記ＮＯｘセンサによるＮＯｘ検出結果がＮＯｘ過剰であることを第１の条件とし、前記ＮＯｘ触媒の還元剤吸着に起因する前記異常診断の誤診断要因が生じていないことを第２の条件として、これら両条件が成立している場合に前記異常診断手段による異常診断を実施することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記還元剤添加手段の還元剤添加に伴う前記ＮＯｘ触媒への還元剤供給と同ＮＯｘ触媒での還元反応による還元剤消費との収支の時系列データに基づいて前記ＮＯｘ触媒における還元剤吸着量を算出する吸着量算出手段と、
   前記還元剤吸着量の初期化を実施する初期化実施手段と、を備え、
   前記第２の条件は、前記初期化実施手段により前記還元剤吸着量の初期化を実施してもＮＯｘ浄化率が向上しないこと、又は前記還元剤吸着量の初期化によるＮＯｘ浄化率向上が所定回数以上あったことを含む請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記第２の条件は、前記内燃機関の運転状態が前記ＮＯｘ触媒の上流側ＮＯｘ量がゼロ又は略ゼロとなる状態であることを含む請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記第２の条件は、前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の高温範囲にあることを含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記異常診断手段は、ＮＯｘセンサの検出信号に基づき算出される下流側ＮＯｘ量が略ゼロであるか、又は同検出信号に基づき算出されるＮＯｘ浄化率が略１００％である場合に前記ＮＯｘセンサの異常と診断する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 内燃機関の排気通路に設けられ還元剤を吸着し同還元剤により排気中のＮＯｘを選択的に浄化するＮＯｘ触媒と、前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘセンサとを備え、前記ＮＯｘ触媒の排気上流側に還元剤添加手段により前記還元剤を添加する排気浄化システムに適用され、
   前記ＮＯｘセンサの検出信号に基づき算出される下流側ＮＯｘ量が略ゼロであるか、又は同検出信号に基づき算出されるＮＯｘ浄化率が略１００％である場合に前記ＮＯｘセンサの異常と診断する異常診断手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記異常診断手段は、前記還元剤添加量を変化させた後の所定時間を診断期間とし、同診断期間における複数タイミングでの前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて異常診断を実施する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記異常診断手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度に基づいて診断期間の長さを変更する請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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