JP2015010540A - 排気浄化装置の劣化判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化装置の劣化判定システムにおいて、劣化判定の精度をより高める。【解決手段】アンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する還元剤供給部と、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒と、ＮＯｘを検出するとともに、アンモニアもＮＯｘとして検出するＮＯｘセンサと、を上流側から順に設け、還元剤供給部によりアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給しているときのＮＯｘセンサの出力値の変化率の絶対値が閾値以下の場合に、選択還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定する劣化判定部を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、排気浄化装置の劣化判定システムに関する。

内燃機関から排出される排気中に含まれるＮＯｘを、アンモニアを還元剤として浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」ともいう。）が知られている。そして、ＮＯｘ触媒でのアンモニア吸着量がＮＯｘ浄化のために適切な状態となるように、ＮＯｘ触媒の上流側において、排気中に、アンモニア又はアンモニアの前駆体（例えば、尿素）を供給する噴射弁等が設置される。

ここで、ＮＯｘ触媒よりも下流側にＮＯｘセンサを備えている場合であって、排気中へ尿素を供給している場合において、ＮＯｘ触媒が劣化しているときのＮＯｘセンサの出力値の変曲点が、ＮＯｘ触媒が正常であるときのＮＯｘセンサの出力値の変曲点よりも高くなることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、ＮＯｘセンサの出力値の変曲点に基づいてＮＯｘ触媒の劣化判定を行う場合には、ＮＯｘセンサの出力値の変曲点を検出するために、尿素供給を長時間行う必要がある。このため、尿素の消費量が多くなる。また、ＮＯｘ触媒が劣化している場合には、尿素供給時においてＮＯｘ触媒からＮＯｘ及びアンモニア（ＮＨ_３）が流れ出る。そして、ＮＯｘとアンモニアとはＮＯｘセンサにおいて反応し、反応後のガスがＮＯｘセンサの出力値となる。すなわち、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在すると、ＮＯｘセンサの出力値が小さくなる。このため、ＮＯｘ触媒が劣化していたとしても、ＮＯｘセンサの出力値の変曲点の位置が変わらない虞もある。

特開２００８−３０３８４２号公報 特開２００９−１１５０３２号公報 特開２０１０−０４８１１５号公報 特開２００８−１９６３４０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、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化装置の劣化判定システムにおいて、劣化判定の精度をより高めることにある。

上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側で、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する還元剤供給部と、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘを検出するとともに、排気中のアンモニアもＮＯｘとして検出するＮＯｘセンサと、
前記還元剤供給部によりアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給しているときの前記ＮＯｘセンサの出力値の変化率の絶対値が閾値以下の場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒
が劣化していると判定する劣化判定部と、
を備える。

劣化判定部は、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ触媒の劣化判定を実施する。該ＮＯｘ触媒は、排気中のアンモニアを吸着し、それを還元剤としてＮＯｘを選択的に還元する。なお、このＮＯｘ触媒で消費されるアンモニアは、還元剤供給部によって排気に供給されるアンモニア又はアンモニアの前駆体（例えば、尿素等）である。供給されるこれらのアンモニア等は、水溶液の状態で排気に供給されてもよく、また、気体の状態で排気に供給されてもよい。

ここで、ＮＯｘ触媒の下流側には、該ＮＯｘ触媒から流れ出る排気中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサが設けられている。このＮＯｘセンサは、アンモニアの干渉を受ける。すなわち、排気中にアンモニアが含まれる場合には、そのアンモニアもＮＯｘとして検出する特性を有する。したがって、ＮＯｘセンサの検出値は、排気中に含まれるＮＯｘおよびアンモニアに依拠することとなる。そして、本発明に係る排気浄化装置の劣化判定システムでは、このＮＯｘセンサの出力値を利用して、劣化判定部により、ＮＯｘ触媒の劣化判定が行われる。

ここで、ＮＯｘ触媒が劣化すると、ＮＯｘ浄化率が低下することにより、アンモニアの供給時に該ＮＯｘ触媒からＮＯｘ及びアンモニアが流出する。ＮＯｘセンサは、アンモニアの干渉を受けるため、ＮＯｘセンサの検出部に流れ込む排気中にアンモニアが含まれていると、ＮＯｘセンサの出力値が増加するが、それがＮＯｘであるのか又はアンモニアであるのか判別することができない。

これに対して、アンモニア供給時のＮＯｘセンサの出力値の推移に基づいて、ＮＯｘまたはアンモニアを判別することができる。ここで、アンモニアの供給を続けると、ＮＯｘセンサの出力値が低下していく。これは、アンモニアによりＮＯｘが還元されるためである。すなわち、このときにＮＯｘセンサにより検出されているのは、ＮＯｘである。

さらにアンモニアの供給を続けると、ＮＯｘセンサの出力値が増加する。これは、アンモニアの供給量が過剰となったためである。これは、過剰な分のアンモニアがＮＯｘ触媒から流れ出たことを示している。すなわち、このときにＮＯｘセンサにより検出されるのは、アンモニアである。

このように、ＮＯｘセンサの出力が低下する場合には、ＮＯｘが検出されており、増加する場合には、アンモニアが検出されている。すなわち、ＮＯｘセンサの出力値の変化率（出力値の接線の傾き）が負の値の場合、すなわち、出力値が減少していく場合には、ＮＯｘが検出されており、正の値の場合、すなわち、出力値が増加していく場合には、アンモニアが検出されている。なお、ＮＯｘセンサの出力値の変化率は、ＮＯｘセンサの出力値の単位時間当たりの変化量としてもよい。このように、ＮＯｘセンサの出力値の変化率に基づいて、ＮＯｘまたはアンモニアを判別することができる。

ところで、ＮＯｘ触媒が劣化すると、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘの浄化率が低下することから、ＮＯｘ触媒からＮＯｘ及びアンモニアが流出し得る。この場合には、ＮＯｘとアンモニアとの何れが検出されているのか判別することは困難である。ここで、ＮＯｘセンサにおいて、ＮＯｘ及びアンモニアが排気中に存在すると、アンモニアがＮＯｘを還元するため、ＮＯｘセンサの出力値が低下する。

このように、ＮＯｘ触媒が劣化することにより、ＮＯｘセンサの出力値が低下する。これを利用すれば、ＮＯｘ触媒の劣化判定を実施することができる。すなわち、ＮＯｘ触媒
が劣化すると、ＮＯｘセンサの出力値の変化率（出力値の接線の傾き）の絶対値が小さくなる。したがって、ＮＯｘセンサの出力値の変化率の絶対値が閾値以下の場合には、ＮＯｘ触媒から流出するアンモニア及びＮＯｘの量が多く、ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することができる。閾値は、ＮＯｘ触媒が劣化している場合の、ＮＯｘセンサの出力値の変化率の絶対値の上限値である。この閾値は、ＮＯｘ触媒の新品時または正常時において還元剤を供給したときのＮＯｘセンサの出力値の変化率の絶対値に基づいて設定してもよい。なお、ＮＯｘ触媒が劣化しているとは、ＮＯｘ触媒における劣化の度合いが許容範囲を超えた場合であり、ＮＯｘ触媒が異常な場合である。

また、本発明においては、前記劣化判定部は、前記ＮＯｘセンサの出力値の変化率が負の値の場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が劣化しているか否の判定を実施することができる。

ＮＯｘ触媒へアンモニアを供給すると、該ＮＯｘ触媒にアンモニアが吸着される。この吸着されたアンモニアによりＮＯｘが還元される。このときには、ＮＯｘ触媒から流れ出るＮＯｘが減少するため、ＮＯｘセンサの出力値は減少する。すなわち、ＮＯｘセンサの出力値の変化率は、負の値となる。その後、さらにアンモニアを供給すると、アンモニアが過剰となり、ＮＯｘ触媒からアンモニアが流れ出るようになる。このアンモニアも、ＮＯｘセンサの出力値を増加させる。このように、ＮＯｘ触媒からアンモニアが流れ出ると、ＮＯｘセンサの出力値は増加するため、ＮＯｘセンサの出力値の変化率は、正の値となる。

ここで、ＮＯｘセンサの出力値の変化率が正の値であっても、また、負の値であっても、ＮＯｘ触媒が正常な場合と劣化している場合とで、ＮＯｘセンサの出力値の変化率が異なるため、ＮＯｘ触媒の劣化判定を実施することができる。しかし、ＮＯｘ触媒からアンモニアが流れ出るまでアンモニアを供給すると、ＮＯｘを還元するために必要となるよりも多い量のアンモニアを供給していることになる。すなわち、ＮＯｘの還元に利用されないアンモニアが増加する。これに対して、ＮＯｘセンサの出力値の変化率が負の値の場合に、ＮＯｘ触媒の劣化判定を実施することで、アンモニアの消費量を低減することができる。

本発明によれば、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化装置の劣化判定システムにおいて、劣化判定の精度をより高めることができる。

実施例に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。 噴射弁から還元剤を供給しているときの下流側ＮＯｘセンサの出力値の推移を示した図である。 排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在している場合の、下流側ＮＯｘセンサの出力値を示した図である。 実施例に係るＮＯｘ触媒の正常時における下流側ＮＯｘセンサの出力値を学習するフローを示したフローチャートである。 実施例に係るＮＯｘ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。 ＮＯｘ触媒が正常な場合と劣化している場合との下流側ＮＯｘセンサの出力値の変化率の関係を示した図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に
詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関及びその排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。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には、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒３（以下、「ＮＯｘ触媒３」という。）が設けられている。なお、ＮＯｘ触媒３よりも下流側に、ＮＯｘ触媒３からスリップしてくるアンモニアを酸化するための酸化触媒を設けていてもよい。

また、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２には、還元剤を供給する噴射弁４が設けられている。還元剤には、アンモニア（ＮＨ_３）が用いられる。なお、噴射弁４は、アンモニアを噴射してもよく、アンモニアの前駆体である尿素水を噴射してもよい。噴射弁４から噴射された尿素水は、排気の熱またはＮＯｘ触媒３からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒３に吸着する。このアンモニアは、ＮＯｘ触媒３において還元剤として利用される。すなわち、噴射弁４からは、アンモニアに変化する物質、または、アンモニアを供給すればよい。これらは、気体、液体、固体の何れの状態で供給してもよい。なお、本実施例においては噴射弁４が、本発明における還元剤供給部に相当する。

さらに、ＮＯｘ触媒３の上流側には、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘを検出する上流側ＮＯｘセンサ７が設けられている。また、ＮＯｘ触媒３の下流側には、ＮＯｘ触媒３から流れ出る排気中のＮＯｘを検出する下流側ＮＯｘセンサ８と、排気温度を検出する温度センサ９と、が設けられている。

また、内燃機関１には、吸気通路５が接続されている。吸気通路５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６が設けられている。また、スロットル６よりも上流の吸気通路５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。

そして、内燃機関１には電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上述した上流側ＮＯｘセンサ７、下流側ＮＯｘセンサ８、温度センサ９、エアフローメータ１５の他、クランクポジションセンサ１１及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続され、各センサの検出値がＥＣＵ１０に渡される。

したがって、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の検出に基づく機関回転数や、アクセル開度センサ１２の検出に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘは上流側ＮＯｘセンサ７によって検出可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒３に浄化される前の排気であり、すなわちＮＯｘ触媒３に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ９若しくはＮＯｘ触媒３よりも上流に設けられた温度センサによって検出される排気温度に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することが可能である。

そして、検出または推定される排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ量としてもよい。）に応じて、ＥＣＵ１０は噴射弁４に指示を出し、ＮＯｘの還元に必要な量の還元剤が排気中に供給される。なお、ＮＯｘ触媒３が活性された状態にない場合には、供給された還元剤を用
いてのＮＯｘ浄化を効果的に行えないことから、噴射弁４からの還元剤の供給は、推定されるＮＯｘ触媒３の温度が、該ＮＯｘ触媒３が活性状態にある所定温度以上となっている場合に行われる。

また、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３に還元剤を供給しているときの下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の推移に基づいて、ＮＯｘ触媒３が正常であるか又は劣化しているか判定する。ここで、図２は、噴射弁４から還元剤を供給しているときの下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の推移を示した図である。実線は、ＮＯｘ触媒３が正常の場合を示し、破線は、ＮＯｘ触媒３が劣化している場合を示している。図２中の「ＮＯｘ」は、ＮＯｘによるセンサ出力値を示し、「ＮＨ_３」は、アンモニアによるセンサ出力値を示している。

ここで、下流側ＮＯｘセンサ８は、アンモニアの干渉を受ける。アンモニアは、下流側ＮＯxセンサ８においてＯ_２と反応してＮＯになるため、ＮＯxとして検出される。このため、下流側ＮＯｘセンサ８の検出部に流れ込む排気中にアンモニア分子が含まれていると、それをＮＯｘとして検出してしまう。したがって、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが流れ出ると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が増加する。このため、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を見ても、それがＮＯｘであるのか又はアンモニアであるのか判別することができない。

これに対して、還元剤供給時の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の推移に基づいて、ＮＯｘまたはアンモニアを判別することができる。ここで、図２において、Ａで示した時点よりも前の期間では、還元剤の供給を続けると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下していく。これは、還元剤の供給によりＮＯｘ浄化率が向上して、ＮＯｘが浄化されていることを示している。このときにＮＯｘ触媒３から流れ出るアンモニアはほとんどない。すなわち、このときに下流側ＮＯｘセンサ８により検出されているのは、ＮＯｘであることが分かる。

一方、Ａで示した時点よりも後の期間では、還元剤の供給を続けると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が増加していく。これは、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化率が１００％に近くなったにも関わらず還元剤をさらに供給することで、還元剤の供給量が過剰となったためである。すなわち、ＮＯｘセンサ８の出力値の増加は、過剰な分の還元剤がＮＯｘ触媒３から流れ出たことを示している。すなわち、このときに下流側ＮＯｘセンサ８により検出されるのは、アンモニアであることが分かる。

このように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下する場合には、ＮＯｘが検出されており、増加する場合には、アンモニアが検出されている。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率（図２における出力値の推移の接線の傾き）が負の値の場合には、ＮＯｘが検出されており、正の値の場合には、アンモニアが検出されている。このように、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率、または、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の推移の傾きに基づいて、ＮＯｘまたはアンモニアを判別することができる。なお、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率は、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の単位時間当たりの変化量としてもよい。

しかし、ＮＯｘ触媒３が劣化している場合には、ＮＯｘ触媒３においてＮＯｘの浄化率が低下することから、ＮＯｘ触媒３からＮＯｘ及びアンモニアが流出し得る。この場合には、ＮＯｘとアンモニアとの何れが検出されているのか判別することは困難である。ここで、図３は、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在している場合の、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を示した図である。「ＮＯｘ」及び「ＮＨ_３」は、下流側ＮＯｘセンサ８に到達した排気中の実際の濃度を示している。

ここで、下流側ＮＯｘセンサ８は、排気中のＮＯｘを検出するとともに、排気中のアンモニアを誤ってＮＯｘとして検出してしまう。このため、排気中にＮＯｘ及びアンモニアが存在している場合には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が、ＮＯｘ及びアンモニアの実際の濃度よりも大きくなると考えられる。しかし、実際には、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値のほうが、ＮＯｘ及びアンモニアの実際の濃度よりも小さい場合がある。これは、下流側ＮＯｘセンサ８において、アンモニアがＮＯｘを還元するため、検出されるＮＯｘ及びアンモニアの濃度が低下することによるものと考えられる。

そして本実施例では、ＮＯｘ触媒３が劣化することにより、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が低下することを利用して、ＮＯｘ触媒３の劣化判定を実施する。すなわち、ＮＯｘ触媒３が劣化すると、図２において下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値が小さくなる。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値が閾値以下の場合には、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニア及びＮＯｘの量が多く、ＮＯｘ触媒３が劣化していると判定する。この閾値は、ＮＯｘ触媒３の新品時または正常時における出力値の変化率に基づいて決定する。

図４は、本実施例に係るＮＯｘ触媒３の正常時における下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を学習するフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ＮＯｘ触媒３の新品時または正常時に実行される。

ステップＳ１０１では、学習の前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、ＮＯｘ触媒３が正常であればＮＯｘの浄化率が高くなる状態であり、且つ、下流側ＮＯｘセンサ８においてＮＯｘ及びアンモニアが検出される状態であることを学習の前提条件とする。例えば、ＮＯｘ触媒３の温度が規定温度以上であり活性している場合、及び、下流側ＮＯｘセンサ８が活性している場合に、学習の前提条件が成立していると判定される。ＮＯｘ触媒３の温度は、温度センサ９により検出することができる。また、下流側ＮＯｘセンサ８が活性しているか否かは、公知の技術を用いることができる。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、ＮＯｘ触媒３が正常である時の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が学習される。すなわち、ＥＣＵ１０は、還元剤供給時の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込み、記憶する。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３の温度、内燃機関１の吸入空気量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率が、予め定められた範囲内の場合に、単位時間当たりの還元剤供給量を一定として、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を記憶する。なお、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率（傾き）を記憶してもよい。

ここで、ＮＯｘ触媒３の温度、内燃機関１の吸入空気量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率が変化すると、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が変化し得る。これにより、ＮＯｘ触媒３の劣化判定時の閾値が変化し得る。そうすると、ＮＯｘ触媒３の劣化判定の精度が低下する虞がある。したがって、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が変化しないような状態のときに下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を学習する。例えば、ＮＯｘ触媒３の温度、内燃機関１の吸入空気量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率を夫々検出または推定し、これらの値が予め定められた所定の範囲内の場合に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を学習してもよい。また、内燃機関１が所定の定常運転を行っているときに、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を学習してもよい。

なお、ＮＯｘ触媒３の温度は、温度センサ９により得ることができる。内燃機関１の吸
入空気量は、エアフローメータ１５により得ることができる。ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ量は、上流側ＮＯｘセンサ７により得ることができる。ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率は、内燃機関１の運転状態と相関関係にあるため、内燃機関１の運転状態（機関回転数及び機関負荷）に基づいて得ることができる。ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率と、内燃機関１の運転状態との関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。

また、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を記憶するのは、図２に示すＡの時点よりも前の期間であってもよく、後の期間であってもよい。ただし、図２に示すＡの時点よりも前の期間であれば、還元剤の供給量を低減し、且つ、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニア量を低減することができる。したがって、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率が負の値のときの、該下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて、ＮＯｘ触媒３の劣化判定を実施する。

次に、図５は、本実施例に係るＮＯｘ触媒３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、所定の時間毎に実施される。

ステップＳ２０１では、ＮＯｘ触媒３の劣化判定の前提条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０１と同様の処理がなされる。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２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Ｓ２０２では、還元剤供給時の下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が読み込まれる。本ステップでは、ステップＳ１０２と同じ条件下で、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が読み込まれる。すなわち、ＮＯｘ触媒３の温度、内燃機関１の吸入空気量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ量、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ中のＮＯ_２の比率が、ステップＳ１０２と同じ予め定められた所定の範囲内の場合に、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値を読み込む。また、単位時間当たりの還元剤供給量をステップＳ１０２と同じにする。このようにして、ＮＯｘ触媒３の劣化以外の原因により下流側ＮＯｘセンサ８の出力値が変化することを抑制する。

ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で得られる下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値が閾値以下であるか否か判定される。この閾値は、ＮＯｘ触媒３が劣化している場合の、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値の上限値である。閾値は、ステップＳ１０２において学習された下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値に基づいて設定される。例えば、ステップＳ１０２において学習された所定の時点における下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値に、０よりも大きく１よりも小さい所定値を乗算した値を閾値とする。また、例えば、ステップＳ１０２において学習された所定の時点における下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値から、所定値を減算した値を閾値としてもよい。

ここで、図６は、ＮＯｘ触媒３が正常な場合と劣化している場合との下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の関係を示した図である。図６は、図２に対して、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の接線を加えた図である。図６において、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の接線を一点鎖線で示している。図６に示すように、ＮＯｘ触媒３が正常な場合よりも、劣化している場合のほうが、傾きの絶対値は小さくなる。

なお、Ａで示される時点よりも前では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値は、時間の経過と共に小さくなる。したがって、還元剤の供給開始からの経過時間が長いと、ＮＯｘ触媒３が正常であっても、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値
が小さくなる。したがって、閾値を設定するために下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率を求める時期と、ＮＯｘ触媒３の劣化判定のために下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率を求める時期と、を合わせたほうがよい。例えば、還元剤の供給開始から所定時間経過時における下流側ＮＯｘセンサ８の出力値に基づいて閾値を設定する。そして、その後に還元剤を供給するときに、還元剤の供給開始から所定時間経過時に得られる下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値を算出し、この値と、閾値と、を比較して、ＮＯｘ触媒３の劣化判定を実施する。なお、所定時間経過時に代えて、所定期間としてもよい。また、所定時間経過時に代えて、所定時間経過時を含む所定期間としてもよい。

そして、ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、ＮＯｘ触媒３が劣化していると判定され、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進み、ＮＯｘ触媒３が正常であると判定される。なお、本実施例においてはステップＳ２０３，Ｓ２０４，Ｓ２０５を処理するＥＣＵ１０が、本発明における劣化判定部に相当する。

また、本実施例では、下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値が小さいほど、ＮＯｘ触媒３の劣化の度合いが大きいとしてもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯｘ触媒３へ還元剤を供給しているときの下流側ＮＯｘセンサ８の出力値の変化率の絶対値に基づいて、ＮＯｘ触媒３の劣化判定を実施することができる。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 選択還元型ＮＯｘ触媒
４ 噴射弁
７ 上流側ＮＯｘセンサ
８ 下流側ＮＯｘセンサ
９ 温度センサ
１０ ＥＣＵ
１１ クランクポジションセンサ
１２ アクセル開度センサ

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤とする選択還元型ＮＯｘ触媒と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも上流側で、該選択還元型ＮＯｘ触媒に流れ込む排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給する還元剤供給部と、
   前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流側に設けられ、該選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘを検出するとともに、排気中のアンモニアもＮＯｘとして検出するＮＯｘセンサと、
   前記還元剤供給部によりアンモニア又はアンモニアの前駆体を供給しているときの前記ＮＯｘセンサの出力値の変化率の絶対値が閾値以下の場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定する劣化判定部と、
   を備える排気浄化装置の劣化判定システム。
2. 前記劣化判定部は、前記ＮＯｘセンサの出力値の変化率が負の値の場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒が劣化しているか否の判定を実施する請求項１に記載の排気浄化装置の劣化判定システム。

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