JP2013234624A - 内燃機関の排気浄化装置の異常判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】アンモニア酸化触媒の劣化判定の精度を高くする。
【解決手段】内燃機関の排気通路に上流側から、選択還元型ＮＯｘ触媒と、アンモニア酸化触媒と、を備え、選択還元型ＮＯｘ触媒の温度が所定値以上である場合に、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元に必要となるよりも多い還元剤を供給し、このときにアンモニア酸化触媒に流入する排気中のＮＨ_３濃度と、アンモニア酸化触媒よりも下流のＮＨ_３センサの検出値と、の差から、アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量を算出し、該アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量と、閾値とを比較して、アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムに関する。

内燃機関の排気通路に選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒ともいう。）を配置する技術が知られている。このＳＣＲ触媒は、ＮＨ_３を吸着し、該ＮＨ_３によりＮＯｘを還元することができる。

このＳＣＲ触媒にＮＨ_３を過剰に供給したり、ＳＣＲ触媒の温度が上昇したりすると、ＳＣＲ触媒からＮＨ_３が流出する虞がある。すなわち、ＮＨ_３スリップが発生する虞がある。これに対し、ＳＣＲ触媒よりも下流側でＮＨ_３を酸化させるアンモニア酸化触媒を設けることで、ＳＣＲ触媒から流出したＮＨ_３を酸化させることができる。

ここで、内燃機関の排気通路に、上流側から順に、尿素添加弁、ＳＣＲ触媒、アンモニア酸化触媒、ＮＯｘセンサを備え、ＳＣＲ触媒から意図的にＮＨ_３を流出させたときのＮＯｘセンサの検出値に基づいて、アンモニア酸化触媒の異常を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘと同じようにＮＨ_３を検出するため、検出されたのが、アンモニア酸化触媒が劣化しているために酸化されずに該アンモニア酸化触媒を通り抜けたＮＨ_３なのか、又は、アンモニア酸化触媒は正常でありＮＨ_３がアンモニア酸化触媒で酸化されたことにより発生したＮＯｘであるのか、区別することができない。したがって、ＮＯｘセンサの検出値を用いてアンモニア酸化触媒の劣化判定を実施しても、精度が低い場合がある。

特開２００９−１５６１５９号公報 特開２０１２−０３６８５８号公報 特開２０１１−０９４５９２号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンモニア酸化触媒の劣化判定の精度を高くすることにある。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムは、
内燃機関の排気通路に設けられてＮＨ_３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側から前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、ＮＨ_３を酸化するアンモニア酸化触媒と、
前記アンモニア酸化触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、排気中のＮＨ_３を検出するＮＨ_３センサと、
前記アンモニア酸化触媒に流入する排気中のＮＨ_３濃度を取得する濃度取得手段と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムにおいて、
前記温度取得手段により取得される温度が所定値以上である場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元に必要となるよりも多い還元剤を前記供給装置から供給し、このときに前記濃度取得手段により取得されるＮＨ_３濃度と、前記ＮＨ_３センサの検出値と、の差から、前記アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量を算出し、該アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量と、閾値とを比較して、前記アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施する判定手段を備える。

ここで、アンモニア酸化触媒の劣化の度合いが高くなると、該アンモニア酸化触媒でＮＨ_３が酸化しきれなくなり、該アンモニア酸化触媒からＮＨ_３が流出する。そして、アンモニア酸化触媒よりも下流側にＮＨ_３センサを備えていることにより、アンモニア酸化触媒から流出するＮＨ_３を検出することができる。なお、ＮＨ_３センサは、ＮＯｘは検出せずにＮＨ_３のみを検出する。

そして、アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量は、アンモニア酸化触媒の劣化の度合いに応じて少なくなる。なお、アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量は、濃度取得手段により取得されるＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３センサの検出値と、の差に等しい。そして、アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量を閾値と比較することにより、アンモニア酸化触媒の劣化の度合いを判定することができる。この閾値は、アンモニア酸化触媒の新品時の値とすることができる。すなわち、新品時の値からどれだけ小さくなったかによって、劣化の度合いを判定することができる。なお、濃度取得手段により取得されるＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３センサの検出値と、の差が小さいほど、アンモニア酸化触媒の劣化の度合いが大きいとしてもよい。

また、アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量が閾値よりも少なければ、アンモニア酸化触媒が劣化していると判定してもよい。この場合、アンモニア酸化触媒が劣化しているとは、アンモニア酸化触媒の劣化の度合いが許容範囲を超えたことをいう。すなわち、閾値は、アンモニア酸化触媒が劣化しているか否かの境にあるときの、濃度取得手段により取得されるＮＨ_３濃度と、ＮＨ_３センサの検出値との差としてもよい。

ところで、アンモニア酸化触媒が劣化しているか否か判定するためには、ＳＣＲ触媒からＮＨ_３を流出させなくてはならない。このため、供給装置からＮＯｘの還元に必要となるよりも多くの還元剤を供給しなくてはならない。したがって、多量の還元剤が必要となる。ここで、ＳＣＲ触媒の温度が高くなるほど、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量は少なくなる。したがって、ＳＣＲ触媒の温度が高いときに還元剤を供給することにより、供給する還元剤の量が少なくても、ＳＣＲ触媒からＮＨ_３を流出させることができるので、アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施することができる。すなわち、温度取得手段により取得される温度が所定値以上である場合に、供給装置からＮＯｘの還元に必要となるよりも多い還元剤を供給すれば、より少ない還元剤の供給量で、アンモニア酸化触媒にＮＨ_３を流入させることができる。ここで、所定値は、少なくとも内燃機関の定常運転時よりも高い温度であり、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量が十分に少なくなる温度である。なお、所定値を高く設定しすぎると、ＳＣＲ触媒からＮＨ_３を流出し易くすることができるものの、ＳＣＲ触媒の温度が所定値に達する回数が少なくなり、劣化判定を実施する機会が少なくなる虞がある。したがって、これらを考慮して所定値を設定してもよい。

このように、温度取得手段により取得される温度が所定値以上である場合にアンモニア酸化触媒の劣化判定を実施することにより、アンモニア酸化触媒へ速やかにＮＨ_３を供給
することができるので、劣化判定を速やかに実施することができる。また、消費する還元剤の量が少なくて済む。

なお、温度取得手段により取得される温度が所定値未満である場合には、所定値以上となるまで、ＳＣＲ触媒の温度を上昇させてもよい。

また、本発明においては、前記判定手段により前記アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施した後に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着しているＮＨ_３量が所定値以下となるまで、前記供給装置からの還元剤の供給を禁止する禁止手段を備えることができる。

アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施したときには、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能な量のＮＨ_３を吸着している。このような場合に、供給装置から還元剤を供給しても、ＮＨ_３はＳＣＲ触媒には吸着されずに該ＳＣＲ触媒を通り抜けてしまう。このような状態のときに還元剤の供給を禁止することで、ＳＣＲ触媒からのＮＨ_３の流出を抑制できる。すなわち、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量が所定値以下となってから還元剤を供給する。ここでいう所定値とは、ＳＣＲ触媒が吸着しているＮＨ_３量であって、供給装置から還元剤を供給したときに、ＳＣＲ触媒がＮＨ_３を吸着することができるような量の上限値である。

また、本発明においては、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、
前記判定手段は、前記フィルタに捕集されている粒子状物質を除去する処理であるフィルタの再生が実施された後に、前記アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施することができる。

フィルタの再生を実施するときには、フィルタの温度を上昇させる。このときに、ＳＣＲ触媒の温度も上昇され、ＳＣＲ触媒が最大限吸着可能なＮＨ_３量が減少する。したがって、フィルタの再生を実施した後であって、ＳＣＲ触媒の温度がまだ高いときに、アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施することにより、ＳＣＲ触媒の温度を上昇させる必要がない。このため、燃費の悪化を抑制できる。

本発明によれば、アンモニア酸化触媒の劣化判定の精度を高くすることができる。

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムの概略構成を示す図である。 実施例に係るアンモニア酸化触媒の劣化判定のフローを示したフローチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、ディーゼル機関であっても、また、ガソリン機関であってもよい。内燃機関１は、たとえば車両に搭載される。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、上流側か
ら順に、酸化触媒３、フィルタ４、噴射弁５、選択還元型ＮＯｘ触媒６（以下、ＳＣＲ触媒６という。）、アンモニア酸化触媒７が設けられている。

酸化触媒３は、酸化機能を有する触媒であればよく、例えば三元触媒または吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であってもよい。

また、フィルタ４は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。なお、フィルタ４には、触媒が担持されていてもよい。フィルタ４によってＰＭが捕集されることで、該フィルタ４にＰＭが徐々に堆積する。そして、フィルタ４の温度を強制的に上昇させる、所謂フィルタ４の再生処理を実行することで、該フィルタ４に堆積したＰＭを酸化させて除去することができる。たとえば、酸化触媒３にＨＣを供給することでフィルタ４の温度を上昇させることができる。また、酸化触媒３を備えずに、フィルタ４の温度を上昇させる他の装置を備えていてもよい。さらに、内燃機関１から高温のガスを排出させることでフィルタ４の温度を上昇させてもよい。

噴射弁５は、還元剤を噴射するときに開き、還元剤の噴射を停止するときに閉じる。還元剤には、アンモニア（ＮＨ_３）が用いられる。なお、噴射弁５は、アンモニアを噴射してもよく、尿素水を噴射してもよい。噴射弁５から噴射された尿素水は、排気の熱またはＳＣＲ触媒６からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＳＣＲ触媒６に吸着する。このアンモニアは、ＳＣＲ触媒６において還元剤として利用される。すなわち、噴射弁５からは、ＮＨ_３に変化する物質、または、ＮＨ_３を供給する。なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における供給装置に相当する。

また、ＳＣＲ触媒６は、還元剤を吸着しておき、ＮＯｘが通過するときに、吸着していた還元剤によりＮＯｘを選択還元する機能を有する。したがって、ＳＣＲ触媒６に還元剤としてＮＨ_３を予め吸着させておけば、ＳＣＲ触媒６において、ＮＯｘをＮＨ_３により還元させることができる。

アンモニア酸化触媒７は、酸化能を有する触媒であればよく、たとえば酸化触媒または三元触媒であってもよい。アンモニア酸化触媒７は、ＳＣＲ触媒６から流出するＮＨ_３を酸化させる。

また、フィルタ４よりも下流で且つＳＣＲ触媒６よりも上流の排気通路２には、排気の温度を検出する温度センサ１１と、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１２と、が取り付けられている。なお、温度センサ１１によりフィルタ４の温度、ＳＣＲ触媒６の温度、またはアンモニア酸化触媒７の温度を検出することができる。また、ＮＯｘセンサ１２により、ＳＣＲ触媒６に流入する排気中のＮＯｘ濃度またはＮＨ_３濃度を検出することができる。また、ＮＯｘセンサ１２により検出されるＮＨ_３濃度に基づいて、ＳＣＲ触媒６が吸着するＮＨ_３量を算出することもできる。

また、ＳＣＲ触媒６よりも下流で且つアンモニア酸化触媒７よりも上流の排気通路２には、排気中のアンモニア（ＮＨ_３）の濃度を検出する第一ＮＨ_３センサ１３が取り付けられている。また、アンモニア酸化触媒７よりも下流の排気通路には、排気中のアンモニア（ＮＨ_３）の濃度を検出する第二ＮＨ_３センサ１４が取り付けられている。

なお、ＳＣＲ触媒６またはアンモニア酸化触媒７よりも下流側に温度センサを取り付けて、該温度センサによりＳＣＲ触媒６及びアンモニア酸化触媒７の温度を検出してもよい。また、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＳＣＲ触媒６及びアンモニア酸化触媒７の温度を推定することもできる。例えば、機関回転数、燃料噴射量、及び吸入空気量と、ＳＣＲ触媒６及びアンモニア酸化触媒７の温度と、には相関関係があるため、これらの関係を
予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。

そして、本実施例においては温度センサ１１が、本発明における温度取得手段に相当する。また、本実施例においては第一ＮＨ_３センサ１３が、本発明における濃度取得手段に相当する。

一方、内燃機関１には、吸気通路８が接続されている。吸気通路８の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル９が設けられている。また、スロットル９よりも上流の吸気通路８には、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１５が取り付けられている。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１を制御する。

また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１６を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１７、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１８が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。

一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁５及びスロットル９が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁５の開閉時期及びスロットル９の開度が制御される。

そして、ＥＣＵ１０は、第一ＮＨ_３センサ１３及び第二ＮＨ_３センサ１４の検出値を利用して、アンモニア酸化触媒７の劣化（異常としてもよい。）を判定する。そして、アンモニア酸化触媒７の劣化判定は、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値以上のときに実施する。また、アンモニア酸化触媒７の劣化判定時には、ＳＣＲ触媒６において最大限吸着可能なＮＨ_３量（以下、ＮＨ_３最大吸着量ともいう。）よりも多いＮＨ_３を供給する。すなわち、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３を流出させる。ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出すると、第一ＮＨ_３センサ１３によりＮＨ_３が検出される。一方、アンモニア酸化触媒７でＮＨ_３が酸化されれば、第二ＮＨ_３センサ１４では、ＮＨ_３が検出されない。しかし、アンモニア酸化触媒７の劣化の度合いが高くなるほど、アンモニア酸化触媒７の酸化能力が低下して、ＮＨ_３が酸化され難くなる。このため、アンモニア酸化触媒７からＮＨ_３が流出するので、第二ＮＨ_３センサ１４によりＮＨ_３が検出される。

そして、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値と、第二ＮＨ_３センサ１４の検出値との差は、アンモニア酸化触媒７において酸化されるＮＨ_３量と関係している。すなわち、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値と、第二ＮＨ_３センサ１４の検出値との差は、アンモニア酸化触媒７の劣化の度合いが大きいほど小さくなる。このため、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値と、第二ＮＨ_３センサ１４の検出値と、の差に基づいて、アンモニア酸化触媒７の劣化の度合いを判定することができる。すなわち、アンモニア酸化触媒７の新品時での、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値と、第二ＮＨ_３センサ１４の検出値と、の差を閾値として求めておき、該閾値からどれだけ小さくなったかによって、劣化の度合いを判定することができる。また、閾値に対する、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値から第二ＮＨ_３センサ１４の検出値を減算した値の比を、アンモニア酸化触媒７の劣化の度合いとしてもよい。

また、劣化の度合いが許容範囲内のときの、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値と、第二ＮＨ_３センサ１４の検出値と、の差の上限値を閾値として設定しておけば、第一ＮＨ_３センサ１３の検出値と、第二ＮＨ_３センサ１４の検出値と、の差が閾値未満となれば、アンモニア酸化触媒７が劣化していると判定することができる。

このようにして、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施することができる。ここで、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施するときには、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３を流出させる必要がある。このため、ＳＣＲ触媒６において最大限吸着可能なＮＨ_３量よりも多いＮＨ_３を供給している。しかし、ＳＣＲ触媒６において最大限吸着可能なＮＨ_３量（ＮＨ_３最大吸着量）は、ＳＣＲ触媒６の温度が低いほど、多い。すなわち、ＳＣＲ触媒６の温度が低いほど、ＮＨ_３の供給量を多くしなくては、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３を流出させることができない。

そこで本実施例では、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値以上のときに、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施する。例えば、フィルタ４の再生が実施された直後に、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施する。また、その他にも、内燃機関１の高負荷運転の直後や、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が取り付けられている場合において該吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の硫黄被毒を回復した直後であれば、ＳＣＲ触媒６の温度が十分に高くなっている。また、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値未満の場合には、ＳＣＲ触媒６の温度を上昇させてもよい。例えば、内燃機関１から排出されるガスの温度が高くなるようにしてもよい。また、酸化触媒３にＨＣを供給してもよい。さらに、ＳＣＲ触媒６にヒータを取り付けて直接加熱してもよい。

図２は、本実施例に係るアンモニア酸化触媒７の劣化判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。

ステップＳ１０１では、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施する要求があるか否か判定される。アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施する要求は、アンモニア酸化触媒７の劣化を判定する必要が生じたときになされる。例えば、所定時間毎にアンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施する要求があるとしてもよい。また、内燃機関１が始動される毎に、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施する要求があるとしてもよい。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０２では、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値以上であるか否か判定される。所定値は、ＮＨ_３最大吸着量が十分に少なくなる温度である。所定値を大きくしすぎると、ＮＨ_３最大吸着量を減少させることはできるが、アンモニア酸化触媒７の劣化判定の機会が減少する虞があるので、予め実験等により最適値を求めておく。また、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値以上になっていない場合に、該ＳＣＲ触媒６の温度を所定値まで上昇させてもよい。例えば、排気の温度を上昇さることによりＳＣＲ触媒６の温度を上昇させてもよく、ＳＣＲ触媒６をヒータ等で加熱してもよい。

なお、ＳＣＲ触媒６の温度は、温度センサ１１の検出値に基づいて求めることができる。また、ＳＣＲ触媒６にセンサを直接取り付けて該ＳＣＲ触媒６の温度を検出してもよい。また、内燃機関１の運転状態に応じてＳＣＲ触媒６の温度が変化するので、内燃機関１の運転状態に基づいてＳＣＲ触媒６の温度を推定してもよい。例えば、機関回転数、内燃機関１への燃料供給量、及び吸入空気量と、ＳＣＲ触媒６の温度と、の関係を実験等により求めてマップ化しておき、ＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。そして、ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１０３では、噴射弁５からＮＨ_３が供給される。このときには、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出するようにＮＨ_３を供給する。このため、ＮＯｘを還元するために必要となるＮＨ_３量よりも多くのＮＨ_３を供給する。

ここで、ＮＯｘを還元するのであれば、ＮＯｘの還元のために消費されるＮＨ_３を補充するように、噴射弁５からＮＨ_３を供給すればよい。すなわち、通常は、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出しないように、噴射弁５からＮＨ_３が供給されている。一方、アンモニア酸化触媒７の劣化を判定するときには、ＳＣＲ触媒６におけるＮＨ_３の消費量よりも多くのＮＨ_３を供給する。例えば、ＮＯｘの還元のために必要となるＮＨ_３量よりも規定量だけ多いＮＨ_３を供給してもよい。

ＳＣＲ触媒６におけるＮＨ_３の消費量は、例えばＳＣＲ触媒６におけるＮＯｘ浄化率に基づいて算出することができる。ＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒６の温度及び内燃機関１の吸入空気量から推定することができる。そして、ステップＳ１０３の処理が完了したら、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が、ＮＨ_３最大吸着量以上になったか否か判定される。すなわち、噴射弁５から還元剤を噴射したときに、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出する状態であるか否か判定される。なお、第一ＮＨ_３センサ１３によりＮＨ_３が検出されたときに、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が、ＮＨ_３最大吸着量以上になったとしてもよい。ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ戻ってＮＨ_３の供給が継続される。

ステップＳ１０５では、アンモニア酸化触媒７の劣化判定が実施される。すなわち、第一ＮＨ_３センサの検出値から第二ＮＨ_３センサ１４の検出値を減算した値と、閾値とを比較して、劣化の度合いが求められる。また、第一ＮＨ_３センサの検出値から第二ＮＨ_３センサ１４の検出値を減算した値が、閾値未満であればアンモニア酸化触媒７が劣化していると判定し、閾値以上であればアンモニア酸化触媒７は正常であると判定してもよい。ステップＳ１０５の処理が完了すると、ステップＳ１０６へ進む。なお、本実施例においてはステップＳ１０５を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定手段に相当する。

ステップＳ１０６では、噴射弁５からの還元剤の供給を停止する。すなわち、このときに還元剤を供給しても、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出するだけなので、還元剤の供給を禁止する。ステップＳ１０６の処理が完了すると、ステップＳ１０７へ進む。なお、本実施例においてはステップＳ１０６を処理するＥＣＵ１０が、本発明における禁止手段に相当する。

ステップＳ１０７では、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が推定される。上記ＮＨ_３最大吸着量から、上記ＳＣＲ触媒６におけるＮＨ_３の消費量を減算することで、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量を算出する。ステップＳ１０７の処理が完了すると、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８では、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が所定値以下であるか否か判定される。すなわち、還元剤を供給しても、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出しないか否か判定される。所定値は、還元剤を供給しても、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出しないＮＨ_３の吸着量である。ステップＳ１０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ戻り還元剤の供給の停止が継続される。

ステップＳ１０９では、還元剤の供給が開始される。このときには、ＳＣＲ触媒６でＮＯｘを浄化し且つＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出しないように還元剤が供給される。

また、ステップＳ１１０では、走行距離Ｘ（ｉ）が閾値以上であるか否か判定される。ここで、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値未満であれば、アンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施しない。しかし、前回の劣化判定からの走行距離Ｘ（ｉ）が閾値以上のときには、ＳＣＲ触媒６の温度を強制的に上昇させて劣化判定を実施する。すなわち、ＳＣＲ触媒６の温度が長い期間所定値未満であると、アンモニア酸化触媒７の劣化を検出できずに、ＮＨ_３が放出される虞がある。したがって、アンモニア酸化触媒７の劣化判定が必要な走行距離として閾値が設定される。ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１１１へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１１では、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値以上まで上昇される。例えば、内燃機関１から排出されるガスの温度が高くなるようにしてもよい。また、酸化触媒３にＨＣを供給してもよい。さらに、ＳＣＲ触媒６にヒータを取り付けて直接加熱してもよい。ステップＳ１１１の処理が完了すると、ステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１１２では、走行距離Ｘ（ｉ）に、新たに走行した距離Ａを加算して、新たな走行距離Ｘ（ｉ）とする。ステップＳ１１２の処理が完了すると、本ルーチンを終了させる。

以上説明したように本実施例によれば、アンモニア酸化触媒７よりも上流側と下流側とのＮＨ_３濃度を比較することにより、該アンモニア酸化触媒７の劣化の度合いを高精度に求めることができる。また、ＳＣＲ触媒６の温度が所定値以上のときにアンモニア酸化触媒７の劣化判定を実施しているので、劣化判定時に必要となる還元剤の供給量を低減することができる。また、劣化判定実施後に還元剤の供給を禁止しているので、ＳＣＲ触媒６からのＮＨ_３の流出量を低減することができる。

なお、本実施例においては、アンモニア酸化触媒７に流入する排気中のＮＨ_３濃度を第一ＮＨ_３センサ１３により検出しているが、以下のようにして推定することもできる。

まず、ＳＣＲ触媒６からＮＨ_３が流出するまで還元剤を供給する。なお、ＮＨ_３最大吸着量は、該ＳＣＲ触媒６の温度に応じて変化する。このため、ＳＣＲ触媒６の温度に基づいて、ＮＨ_３最大吸着量を算出することができる。

そして、ＳＣＲ触媒６が吸着しているＮＨ_３量が、ＮＨ_３最大吸着量に達したら、噴射弁５からの還元剤の供給量に基づいて、ＳＣＲ触媒６へ流入するＮＨ_３量を推定する。次に、ＳＣＲ触媒６へ流入する排気中のＮＯｘ濃度を算出する。このＮＯｘ濃度は、ＮＯｘセンサにより検出してもよいし、内燃機関１の運転状態に基づいて推定してもよい。そして、このＮＯｘ濃度と、内燃機関１の吸入空気量と、から、ＳＣＲ触媒６へ流入するＮＯｘ量を算出することができる。

さらに、ＳＣＲ触媒６のＮＯｘ浄化率と、ＳＣＲ触媒６に流入するＮＯｘ量とから、ＳＣＲ触媒６において消費されるＮＨ_３量を推定することができる。なお、ＳＣＲ触媒６のＮＯｘ浄化率は、ＳＣＲ触媒６の温度及び内燃機関１の吸入空気量と相関関係にあるため、これらの値に基づいて、ＳＣＲ触媒６のＮＯｘ浄化率を推定することができる。

そして、ＳＣＲ触媒６に流入するＮＨ_３量から、ＳＣＲ触媒６において消費されるＮＨ_３量を減算することで、アンモニア酸化触媒７に流入するＮＨ_３量を算出することができる。さらに、アンモニア酸化触媒７に流入するＮＨ_３量と、内燃機関１の吸入空気量とから、アンモニア酸化触媒７に流入する排気中のＮＨ_３濃度を算出することができる。したがって、本実施例においてはＮＨ_３濃度を推定するＥＣＵ１０が、本発明における濃度取得手段に相当するともいえる。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 酸化触媒
４ フィルタ
５ 噴射弁
６ 選択還元型ＮＯｘ触媒（ＳＣＲ触媒）
７ アンモニア酸化触媒
８ 吸気通路
９ スロットル
１０ ＥＣＵ
１１ 温度センサ
１２ ＮＯｘセンサ
１３ 第一ＮＨ_３センサ
１４ 第一ＮＨ_３センサ
１５ エアフローメータ
１６ アクセルペダル
１７ アクセル開度センサ
１８ クランクポジションセンサ

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられてＮＨ_３を還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側から前記選択還元型ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する供給装置と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、ＮＨ_３を酸化するアンモニア酸化触媒と、
   前記アンモニア酸化触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、排気中のＮＨ_３を検出するＮＨ_３センサと、
   前記アンモニア酸化触媒に流入する排気中のＮＨ_３濃度を取得する濃度取得手段と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度を取得する温度取得手段と、
   を備えた内燃機関の排気浄化装置の異常判定システムにおいて、
   前記温度取得手段により取得される温度が所定値以上である場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元に必要となるよりも多い還元剤を前記供給装置から供給し、このときに前記濃度取得手段により取得されるＮＨ_３濃度と、前記ＮＨ_３センサの検出値と、の差から、前記アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量を算出し、該アンモニア酸化触媒において酸化されるＮＨ_３量と、閾値とを比較して、前記アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施する判定手段を備える内燃機関の排気浄化装置の異常判定システム。
2. 前記判定手段により前記アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施した後に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が吸着しているＮＨ_３量が所定値以下となるまで、前記供給装置からの還元剤の供給を禁止する禁止手段を備える請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置の異常判定システム。
3. 前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流の排気通路に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを備え、
   前記判定手段は、前記フィルタに捕集されている粒子状物質を除去する処理であるフィルタの再生が実施された後に、前記アンモニア酸化触媒の劣化判定を実施する請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置の異常判定システム。

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