JP2016142155A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ浄化触媒の劣化異常に関する誤診断の発生を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気に添加された尿素水を利用して排気中のＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒４１と、ＳＣＲ触媒４１よりも下流の排気通路２６に設けられたアンモニア酸化触媒５１と、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を算出するとともに、その算出されたＮＯｘ量に基づき算出されるＮＯｘ浄化率が所定値以下の場合には、ＳＣＲ触媒４１に異常有りと診断する異常診断処理を実行する制御装置８０と、を備えている。制御装置８０は、予め定められた上記異常診断処理の実行条件が成立したときには、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料を脱離させる脱離処理を実行してから、上記異常診断処理を実行する。【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る。

排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ浄化触媒を備える内燃機関が知られている（例えば特許文献１など）。こうした内燃機関の排気通路には、尿素水を排気に添加する添加機構が設けられており、その尿素水に由来するアンモニアがＮＯｘ浄化触媒に吸着される。そしてＮＯｘ浄化触媒に吸着されたアンモニアによってＮＯｘが還元浄化される。このＮＯｘ浄化触媒は、使用期間の増大に伴って徐々に劣化していくため、最終的には所望のＮＯｘ浄化率が得られなくなる。

そこで、例えば上記文献１に記載の装置では、ＮＯｘ浄化触媒で浄化された排気中のＮＯｘ濃度等に基づいてＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化率を算出し、その算出された浄化率が所定値以下の場合には、ＮＯｘ浄化触媒に劣化異常の可能性があると判定する異常診断処理を行うようにしている。

特開２０１０−２４８９２５号公報

ＮＯｘ浄化触媒から脱離したアンモニアや、ＮＯｘ浄化触媒をすり抜けたアンモニアなどを浄化するための酸化触媒をＮＯｘ浄化触媒よりも下流の排気通路に設けて、同酸化触媒を通過した排気に含まれるＮＯｘ量に基づいてＮＯｘ浄化率を算出する排気浄化装置において、上述したような異常診断処理を行うと、次のような不都合の発生が懸念される。

すなわち、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気に未燃燃料が含まれていると、その未燃燃料はＮｏｘ浄化触媒に吸着される。この吸着された未燃燃料は、機関運転状態に応じてＮＯｘ浄化触媒から脱離するため、その脱離した未燃燃料は排気とともに酸化触媒に流れ込むようになる。ここで、未燃燃料を含む排気中にＮＯｘが含まれていると、酸化触媒では、未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が起きる。

従って、ＮＯｘ浄化触媒を通過した後の排気中のＮＯｘ量が、ＮＯｘ浄化触媒の劣化異常によって十分に低下していない状態でも、上述したような未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が生じているときには、酸化触媒通過後の排気に含まれるＮＯｘ量は少なくなるために、ＮＯｘ浄化率はそうした還元反応が生じていない場合と比較して高くなる。そのため、ＮＯｘ浄化触媒に劣化異常が起きていても、上述したような異常診断処理では、ＮＯｘ浄化触媒に劣化異常無しと誤判定されてしまうおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＯｘ浄化触媒の劣化異常に関する誤診断の発生を抑えることのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の排気浄化装置は、排気に添加された尿素水を利用して排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、ＮＯｘ浄化触媒よりも下流の排気通路に設けられた酸化触媒と、酸化触媒を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を算出するＮＯｘ量算出部を備えており、かつ前記ＮＯｘ量算出部により算出されたＮＯｘ量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が所定値以下の場合には、ＮＯｘ浄化触媒に劣化異常有りと診断する異常診断処理を実行する制御部と、を備えている。この制御部は、予め定められた上記異常診断処理の実行条件が成立したときには、ＮＯｘ浄化触媒に吸着された未燃燃料を脱離させる脱離処理を実行してから、異常診断処理を実行する。

同構成によれば、上記脱離処理を実行してから上記異常診断処理が実行される。そのため、異常診断処理の実行時には、脱離処理の実行前と比較して、酸化触媒に流入する排気中の未燃燃料量は少なくなっている。従って、酸化触媒での未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が抑えられるようになり、ＮＯｘ浄化触媒で浄化された排気中のＮＯｘ量と、酸化触媒を通過した排気中のＮＯｘ量との乖離が抑えられるようになるため、酸化触媒を通過した排気に含まれるＮＯｘ量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率には、ＮＯｘ浄化触媒の劣化度合が適切に反映される。そのため、上記ＮＯｘ浄化率に基づいてＮＯｘ浄化触媒の劣化異常を診断する異常診断処理を実行する場合に、ＮＯｘ浄化触媒の劣化異常に関する誤診断の発生を抑えることができるようになる。

ＮＯｘ浄化触媒に吸着されている未燃燃料の量が多いときには、同ＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の量も多いため、酸化触媒において未燃燃料により還元されるＮＯｘの量は多くなる。そのため、上記異常診断処理の実行時に誤診断の起きる可能性は高くなる。そこで、上記制御部は、機関運転状態に基づいてＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量を算出すると共に、その算出された未燃燃料の吸着量が所定量以上のときには上記脱離処理を実行することが好ましい。

同構成によれば、異常診断処理の実行時に誤診断の起きる可能性が高い場合には、脱離処理が実行されるため、ＮＯｘ浄化触媒の劣化異常に関する誤診断の発生をより確実に抑えることができる。

一方、ＮＯｘ浄化触媒に吸着されている未燃燃料の量が少ないときには、同ＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の量も少ないため、酸化触媒において未燃燃料により還元されるＮＯｘの量は少なくなる。そのため、上記異常診断処理の実行時に誤診断起きる可能性は低くなる。そこで、上記制御部は、ＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量が所定量未満のときには、上記脱離処理を実行することなく、異常診断処理を実行することが好ましい。

同構成によれば、異常診断処理の実行時に誤診断の起きる可能性が低い場合には、脱離処理を実行することなく、異常診断処理が実行される。そのため、異常診断処理の実行に先立って脱離処理を実行する場合と比較して、速やかに異常診断処理を実行することができる。

上記脱離処理を実行する場合、上記制御部は、脱離処理を開始してからのＮＯｘ浄化触媒の未燃燃料の吸着量を算出すると共に、その算出された吸着量が予め定められた所定量以下になるまで脱離処理を実行することが好ましい。または、上記制御部は、脱離処理の実行時間を計測すると共に、その計測された実行時間が予め定められた閾値に達するまで脱離処理を実行することが好ましい。

これらの構成によれば、上記所定量や上記実行時間の閾値を適切に設定することにより、ＮＯｘ浄化触媒に吸着された未燃燃料のほとんどが脱離するまで、脱離処理を実行することができる。

また、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高くしてＮＯｘ浄化触媒の温度を高めると、ＮＯｘ浄化触媒に吸着された未燃燃料は脱離する。そのため、上記脱離処理として、上記制御部は、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高める昇温処理を実行することが好ましい。

上記排気浄化装置において、ＮＯｘ浄化触媒よりも上流の排気通路には、排気中の微粒子を捕集するフィルタを備えており、当該排気浄化装置は、フィルタに流入する排気の温度を高めることによりフィルタに堆積した微粒子の量を減少させる再生処理も実行する装置であり、上記制御部は、昇温処理として、同再生処理を実行することにより、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高めることができる。

また、上記排気浄化装置において、上記制御部は、昇温処理として、内燃機関の燃料噴射時期を遅角補正する処理を実行することによっても、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高めることができる。

また、上記排気浄化装置は、排気の一部を吸気通路に戻す排気再循環装置を備えており、上記制御部は、昇温処理として、排気再循環装置によって吸気通路に戻される排気の量を増量する処理を実行することによっても、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高めることができる。

また、上記排気浄化装置において、上記制御部は、昇温処理として、内燃機関の吸入空気量を減量する処理を実行することによっても、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高めることができる。

他方、上述したように、ＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量に基づき、脱離処理を実行するかしないかを判定する場合には、吸着量を推定する以下の処理を行うことが好ましい。

すなわち、上記排気浄化装置において、制御部は、機関回転速度及び機関負荷に基づいてＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量の推定値を算出するとともに、機関運転状態が過渡状態になっているときには、上記推定値を補正する補正値を混合気の空燃比及びＮＯｘ浄化触媒の温度に基づいて算出し、その算出された補正値で上記推定値を補正する吸着量推定処理を実行することが好ましい。

一般に、ＮＯｘ浄化触媒の温度が高いときほど、ＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の量は多くなるため、逆にＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量は少なくなる。そして、ＮＯｘ浄化触媒の温度は、機関回転速度及び機関負荷といった機関運転状態と関係がある。そこで、上記吸着量推定処理で、それら機関回転速度及び機関負荷に基づいてＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量の推定値を算出する。

ここで、機関運転状態が変化した直後は、その機関運転状態の変化に対して、吸入空気量の変化やＮＯｘ浄化触媒の温度変化には遅れが生じるため、機関運転が過渡状態のときの機関回転速度及び燃料噴射量に基づいて算出される上記吸着量の推定値には誤差が生じる。

より詳細には、ＮＯｘ浄化触媒に吸着される未燃燃料の量は、上述したＮＯｘ浄化触媒の温度の他、内燃機関の気筒に吸入される酸素の量によっても変化する。具体的には、気筒に吸入される酸素の量の多いほど、気筒内では酸素による未燃燃料の酸化が進むため、排気通路に排出される未燃燃料の量は減るようになる。そのため、気筒に吸入される酸素の量の多いときほど、つまり混合気の空燃比のリーン度合が高いときほど、ＮＯｘ浄化触媒に吸着される未燃燃料の量は少なくなる。

そこで、上記吸着量推定処理では、機関運転状態が過渡状態になっているときには、上記推定値を補正するための補正値を、気筒に吸入される酸素の量に関与する混合気の空燃比と、ＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の量に関与する同ＮＯｘ浄化触媒の温度とに基づいて算出し、その算出された補正値で推定値を補正する。従って、ＮＯｘ浄化触媒に吸着された未燃燃料の量を推定するときの推定精度を高めることができる。

また、上述したように、脱離処理を開始してからのＮＯｘ浄化触媒の未燃燃料の吸着量が予め定められた所定量以下になるまで脱離処理を実行する場合には、脱離処理を開始してからの上記吸着量を推定する以下の処理を行うことが好ましい。

すなわち、上記排気浄化装置において、制御部は、機関回転速度及び機関負荷に基づいてＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量の推定値を算出するとともに、機関運転状態が過渡状態になっているときには、上記推定値を補正する補正値を混合気の空燃比及びＮＯｘ浄化触媒の温度に基づいて算出し、その算出された補正値で上記推定値を補正する吸着量推定処理と、脱離処理実行中にＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の脱離量を排気温度に基づいて推定する脱離量推定処理と、を実行し、上記制御部は、脱離処理の実行開始時における上記吸着量の推定値から上記脱離量を減算することにより、脱離処理を開始してからのＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量を算出することが好ましい。

同構成では、上述した上記吸着量推定処理を実行することにより、ＮＯｘ浄化触媒に吸着されている未燃燃料の量が適切に推定される。そして、脱離処理の実行中にＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の量は、脱離処理実行中の排気温度が高いときほど多くなるため、上記脱離量推定処理では、脱離処理実行中にＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の脱離量が排気温度に基づいて推定される。そして、上記制御部は、脱離処理の実行開始時における吸着量の推定値から上記脱離量を減算することにより、脱離処理を開始してからのＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量を算出する。このように、同構成では、吸着量推定処理で推定された未燃燃料の吸着量から、脱離処理によって脱離した未燃燃料の推定量を減算するようにしているため、脱離処理を開始してからのＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量を適切に算出することができる。

内燃機関の排気浄化装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。 機関回転速度及び燃料噴射量に基づいてＳＣＲ触媒のＨＣ吸着量を推定する推定マップの設定態様を示す概念図。 加速時における空燃比及び空燃比補正係数の対応関係を示す表。 加速時における床温及び温度補正係数の対応関係を示す表。 減速時における空燃比及び空燃比補正係数の対応関係を示す表。 減速時における床温及び温度補正係数の対応関係を示す表。 同実施形態においてＳＣＲ触媒の異常診断を行うときの一連の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態において、脱離処理が実行されないときの異常診断処理の実行状態を示すタイミングチャート。 同実施形態において、脱離処理が実行されるときの異常診断処理の実行状態を示すタイミングチャート。 同実施形態の変形例において、脱離処理を実行しているときの未燃燃料の脱離量と排気温度との対応関係を示すグラフ。 同変形例において、ＳＣＲ触媒の異常診断を行うときの一連の処理手順の一部を示すフローチャート。 同変形例において、脱離処理及び異常診断処理の実行状態を示すタイミングチャート。 同実施形態の他の変形例において、脱離処理及び異常診断処理の実行状態を示すタイミングチャート。 同実施形態の他の変形例において、脱離処理及び異常診断処理の実行状態を示すタイミングチャート。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
図１に、本実施形態にかかる制御装置が適用された車載用のディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）、並びにそれらの周辺構成を示す。

エンジン１には複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダヘッド２には複数の燃料噴射弁４ａ〜４ｄが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。これら燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、各気筒＃１〜＃４の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する。また、シリンダヘッド２には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート６ａ〜６ｄとが各気筒＃１〜＃４に対応して設けられている。

燃料噴射弁４ａ〜４ｄは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール９に接続されている。コモンレール９はサプライポンプ１０に接続されている。サプライポンプ１０は燃料タンク内の燃料を吸入するとともにコモンレール９に高圧燃料を供給する。コモンレール９に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁４ａ〜４ｄの開弁時に同燃料噴射弁４ａ〜４ｄから気筒内に噴射される。

吸気ポートにはインテークマニホールド７が接続されている。インテークマニホールド７は吸気通路３に接続されている。この吸気通路３内には吸入空気量を調整するための吸気絞り弁１６が設けられている。

排気ポート６ａ〜６ｄにはエキゾーストマニホールド８が接続されている。エキゾーストマニホールド８は排気通路２６に接続されている。
排気通路２６の途中には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ１１が設けられている。ターボチャージャ１１の吸気側コンプレッサと吸気絞り弁１６との間の吸気通路３にはインタークーラ１８が設けられている。このインタークーラ１８によって、ターボチャージャ１１の過給により温度上昇した吸入空気の冷却が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、ターボチャージャ１１の排気側タービンの下流には、排気を浄化する第１浄化部材３０が設けられている。この第１浄化部材３０の内部には、排気の流れ方向に対して直列に酸化触媒３１及びフィルタ３２が配設されている。

酸化触媒３１には、排気中のＨＣを酸化処理する触媒が担持されている。また、フィルタ３２は、排気中のＰＭ（粒子状物質）を捕集する部材であって多孔質のセラミックで構成されており、さらにはＰＭの酸化を促進させるための触媒が担持されている。排気中のＰＭは、フィルタ３２の多孔質の壁を通過する際に捕集される。

また、エキゾーストマニホールド８の集合部近傍には、排気に燃料を添加するための燃料添加弁５が設けられている。この燃料添加弁５は、燃料供給管２７を介して前記サプライポンプ１０に接続されている。なお、燃料添加弁５の配設位置は、排気系にあって第１浄化部材３０の上流側であれば適宜変更することも可能である。また、燃料の噴射時期を調整してポスト噴射を行うことにより、排気に燃料を添加してもよい。

フィルタ３２に捕集されたＰＭの量が所定値を超えると、フィルタ３２の再生処理が開始され、これにより燃料添加弁５からはエキゾーストマニホールド８内の排気に向けて燃料が噴射される。この燃料添加弁５から排気に添加された燃料は、酸化触媒３１に達すると酸化され、これにより排気温度の上昇が図られる。そして、酸化触媒３１にて昇温された排気がフィルタ３２に流入することにより、同フィルタ３２は昇温され、これによりフィルタ３２に堆積したＰＭが酸化処理されてフィルタ３２の再生が図られる。

また、排気通路２６の途中にあって、第１浄化部材３０の下流には、排気を浄化する第２浄化部材４０が設けられている。第２浄化部材４０の内部には、尿素水から発生するアンモニアを利用して排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ浄化触媒としての選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）４１が配設されている。

さらに、排気通路２６の途中にあって、第２浄化部材４０の下流には、排気を浄化する第３浄化部材５０が設けられている。第３浄化部材５０の内部には、排気中のアンモニアを酸化して浄化するアンモニア酸化触媒５１が配設されている。

エンジン１には、上記尿素水を排気に添加する添加機構としての尿素水供給機構２００が設けられている。尿素水供給機構２００は、尿素水を貯留するタンク２１０、排気通路２６内に尿素水を噴射供給する尿素添加弁２３０、尿素添加弁２３０とタンク２１０とを接続する供給通路２４０、供給通路２４０の途中に設けられたポンプ２２０にて構成されている。

尿素添加弁２３０は、第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６に設けられており、その噴射孔はＳＣＲ触媒４１の配設方向に向けられている。この尿素添加弁２３０が開弁されると、供給通路２４０を介して排気通路２６内には尿素水が噴射供給される。

ポンプ２２０は電動式のポンプであり、正回転時には、タンク２１０から尿素添加弁２３０に向けて尿素水を送液する。一方、逆回転時には、尿素添加弁２３０からタンク２１０に向けて尿素水を送液する。つまり、ポンプ２２０の逆回転時には、尿素添加弁２３０及び供給通路２４０から尿素水が回収されてタンク２１０に戻される。

また、尿素添加弁２３０とＳＣＲ触媒４１との間の排気通路２６内には、尿素添加弁２３０から噴射された尿素水を分散させることにより、尿素水の霧化を促進する分散板６０が設けられている。

尿素添加弁２３０から排気に添加された尿素水は、排気の熱によって加水分解されてアンモニアになる。このアンモニアがＳＣＲ触媒４１に到達すると同ＳＣＲ触媒４１に吸着される。そして、ＳＣＲ触媒４１に吸着されたアンモニアを利用して排気中のＮＯｘが還元浄化される。

この他、エンジン１には排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）が備えられている。このＥＧＲ装置は、排気の一部を吸気通路に戻すことで気筒内の燃焼温度を低下させ、これによりエンジン１から発生するＮＯｘの量を低減させる装置である。このＥＧＲ装置は、吸気通路の一部を構成するインテークマニホールド７とエキゾーストマニホールド８とを連通するＥＧＲ通路１３、ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１５、及びＥＧＲ通路１３の途中に設けられたＥＧＲクーラ１４等により構成されている。機関運転状態に応じてＥＧＲ弁１５の開度が調整されることにより、排気通路２６から吸気通路に戻される排気の量であるＥＧＲ量が調整される。また、ＥＧＲクーラ１４によってＥＧＲ通路１３内を流れる排気の温度が低下される。

エンジン１には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ１９は吸入空気量ＧＡを検出する。絞り弁開度センサ２０は吸気絞り弁１６の開度を検出する。クランク角センサ２１は機関回転速度ＮＥを検出する。アクセルセンサ２２はアクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル操作量ＡＣＣＰを検出する。外気温センサ２３は、外気温ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ２４はエンジン１が搭載された車両の車速ＳＰＤを検出する。また、エンジン１には、車両の運転者がエンジン１を始動させるときや停止させるときに操作するイグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）２５も設けられており、このＩＧスイッチ２５の操作位置に応じて機関始動や機関停止が行われる。

また、酸化触媒３１の上流に設けられた第１排気温度センサ１００は、酸化触媒３１に流入する前の排気温度である第１排気温度ＴＨ１を検出する。差圧センサ１１０は、フィルタ３２の上流側の排気圧と下流側の排気圧との圧力差ΔＰを検出する。

第１浄化部材３０と第２浄化部材４０との間の排気通路２６にあって、尿素添加弁２３０の上流には、第２排気温度センサ１２０、第１ＮＯｘセンサ１３０、及び空燃比センサ１５０が設けられている。第２排気温度センサ１２０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気温度である第２排気温度ＴＨ２を検出する。この第２排気温度ＴＨ２は、ＳＣＲ触媒４１の温度に相関する温度として、上記第１排気温度ＴＨ１よりも適している。第１ＮＯｘセンサ１３０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気のＮＯｘ濃度である第１ＮＯｘ濃度Ｎ１に応じた信号を出力する。そして、この第１ＮＯｘセンサ１３０の検出信号を後述の制御装置８０が演算処理することにより、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気に含まれるＮＯｘ量を示す第１ＮＯｘ濃度Ｎ１が算出される。空燃比センサ１５０は、排気中の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサであり、その出力値に基づいて混合気の空燃比ＡＦが検出される。

第３浄化部材５０よりも下流の排気通路２６には、第２ＮＯｘセンサ１４０が設けられている。第２ＮＯｘセンサ１４０は、ＳＣＲ触媒４１で浄化された後にアンモニア酸化触媒５１を通過した排気のＮＯｘ濃度である第２ＮＯｘ濃度Ｎ２に応じた信号を出力する。そして、この第２ＮＯｘセンサ１４０の検出信号を後述の制御装置８０が演算処理することにより、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を示す第２ＮＯｘ濃度Ｎ２が算出される。このように、制御装置８０は、ＳＣＲ触媒４１に流入する前の排気に含まれるＮＯｘ量を示す第１ＮＯｘ濃度Ｎ１を算出するＮＯｘ量算出部や、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を示す第２ＮＯｘ濃度Ｎ２を算出するＮＯｘ量算出部を備えている。

これら各種センサ等の出力は、制御部としての制御装置８０に入力される。この制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。

そして、制御装置８０により、例えば燃料噴射弁４ａ〜４ｄや燃料添加弁５の燃料噴射量制御や噴射時期制御、サプライポンプ１０の吐出圧力制御、吸気絞り弁１６を開閉するアクチュエータ１７の駆動量制御、ＥＧＲ弁１５の開度制御等、エンジン１の各種制御が行われる。

また、上記フィルタ３２に捕集されたＰＭを燃焼させる上記再生処理等といった各種の排気浄化制御も同制御装置８０によって行われる。
制御装置８０は、そうした排気浄化制御の一つとして、上記尿素添加弁２３０による尿素水の添加制御も行う。この添加制御では、エンジン１から排出されるＮＯｘを還元処理するために必要な尿素添加量ＱＥが機関運転状態等に基づいて算出され、その算出された尿素添加量ＱＥに相当する量の尿素水が尿素添加弁２３０から噴射されるように、同尿素添加弁２３０の開弁状態が制御される。

（燃料吸着量の推定）
ところで、エンジン１の燃焼室で燃焼されなかった燃料や、上記燃料添加弁５から添加された燃料などに由来する未燃燃料がＳＣＲ触媒４１に流入する排気に含まれていると、ＳＣＲ触媒４１は、その未燃燃料（ＨＣ）を吸着する。また、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料は、排気温度の上昇によるＳＣＲ触媒４１の温度上昇に伴って同ＳＣＲ触媒４１から脱離する。従って、ＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度が高いときほど、ＳＣＲ触媒４１に吸着される時間当たりの未燃燃料の量（以下、単位燃料吸着量ＡＢＤという）は少なくなる。

そこで、制御装置８０は、単位燃料吸着量ＡＢＤを推定してその推定値を積算していくことにより、ＳＣＲ触媒４１に吸着されている未燃燃料の量（以下、燃料吸着量ＡＢという）を推定する処理を行う。

この燃料吸着量ＡＢの推定処理では、まず、機関運転状態に基づいて単位燃料吸着量ＡＢＤが算出される。より詳細には、燃料噴射弁の燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて単位燃料吸着量ＡＢＤが算出される。なお、燃料噴射量Ｑは、機関負荷を示す値として用いるようにしており、機関負荷を示す値として他の値を用いてもよい。

図２に示すように、機関回転速度ＮＥが高いときほど、単位燃料吸着量ＡＢＤは少ない値に設定される。これは、機関回転速度ＮＥが高いときほど、ＳＣＲ触媒４１の床温は高くなっており、未燃燃料の脱離量が増えることから、逆に未燃燃料の吸着量は少なくなるためである。また、燃料噴射量Ｑが多いときほど、単位燃料吸着量ＡＢＤは少ない値に設定される。これは、燃料噴射量Ｑが多く機関負荷が高いときほど、ＳＣＲ触媒４１の床温は高くなっており、未燃燃料の脱離量が増えることから、逆に未燃燃料の吸着量は少なくなるためである。

ここで、機関運転状態が変化した直後は、その機関運転状態の変化に対して、吸入空気量の変化やＳＣＲ触媒４１の床温変化には遅れが生じる。そのため、過渡時の燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出される上記単位燃料吸着量ＡＢＤには誤差が生じる。

すなわち、ＳＣＲ触媒４１に吸着される未燃燃料の量は、上述したＳＣＲ触媒４１の床温の他、気筒に吸入される酸素の量によっても変化する。より詳細には、気筒に吸入される酸素の量の多いほど、気筒内では酸素による未燃燃料の酸化が進むため、排気通路に排出される未燃燃料の量は減るようになる。そのため、気筒に吸入される酸素の量の多いときほど、つまり空燃比センサ１５０によって検出される空燃比ＡＦのリーン度合が高いときほど、ＳＣＲ触媒４１に吸着される未燃燃料の量は少なくなる。

従って、例えば加速時には、機関運転状態の変化に対して、吸入空気量の増大には遅れが生じ、気筒に吸入される酸素量の増大にも遅れが生じる。そのため、加速中の燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出される単位燃料吸着量ＡＢＤは、実際の吸着量に対応した正しい量よりも少ない量になってしまい同単位燃料吸着量ＡＢＤには誤差が生じる。なお、こうした誤差は、吸入空気量の増大遅れが解消するに伴って、つまり空燃比ＡＦのリーン度合が高くなるにつれて小さくなっていく。

また、加速時には、機関運転状態の変化に対して、ＳＣＲ触媒４１の床温上昇には遅れが生じるため、加速中の燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出される単位燃料吸着量ＡＢＤは、実際の床温に対応した正しい量よりも少ない量になってしまい、同単位燃料吸着量ＡＢＤには誤差が生じる。なお、こうした誤差は、床温の上昇遅れが解消するに伴って、つまり加速中の床温ＳＴが高くなるにつれて小さくなっていく。

一方、少量の燃料噴射が行われる緩い減速時には、機関運転状態の変化に対して、吸入空気量の減少には遅れが生じ、気筒に吸入される酸素量の減少にも遅れが生じる。そのため、そうした減速中の燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出される単位燃料吸着量ＡＢＤは、実際の吸着量に対応した正しい量よりも多い量になってしまい同単位燃料吸着量ＡＢＤには誤差が生じる。なお、こうした誤差は、吸入空気量の減少遅れが解消するに伴って、つまり空燃比ＡＦのリーン度合が小さくなるにつれて小さくなっていく。

また、同減速時には、機関運転状態の変化に対して、ＳＣＲ触媒４１の床温低下には遅れが生じるため、減速中の燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出される単位燃料吸着量ＡＢＤは、実際の床温に対応した正しい量よりも多い量になってしまい、同単位燃料吸着量ＡＢＤには誤差が生じる。なお、こうした誤差は、床温の低下遅れが解消するに伴って、つまり減速中の床温ＳＴが低くなるにつれて小さくなっていく。

こうした過渡時における単位燃料吸着量ＡＢＤの誤差を抑えるために、制御装置８０は、現在の機関運転状態が加速状態であるか、または減速状態であるか、または定常状態であるかを判定する。なお、こうした判定は、アクセル操作量ＡＣＣＰや、燃料噴射量Ｑの増減傾向などに基づいて判定することができる。

そして、空燃比ＡＦに基づいて算出される空燃比補正係数Ｋ１及びＳＣＲ触媒４１の床温ＳＴに基づいて算出される温度補正係数Ｋ２を算出し、それら空燃比補正係数Ｋ１及び温度補正係数Ｋ２を単位燃料吸着量ＡＢＤに乗算して同単位燃料吸着量ＡＢＤを補正する。

より詳細には、制御装置８０は、現在の機関運転状態が加速状態であると判定すると、加速時に最適化された空燃比補正係数マップ及び温度補正係数マップを選択する。
図３に示すように、加速時に最適化された空燃比補正係数マップでは、空燃比ＡＦのリーン度合が低いほど、つまり空燃比ＡＦの値が小さく、気筒に吸入される酸素量が少ないときほど、空燃比補正係数Ｋ１の値は大きい値に設定される。なお、加速時に設定される空燃比補正係数Ｋ１は、「１」よりも大きい数値である。従って、気筒に吸入される酸素量が少なく未燃燃料の酸化量が少ないときほど、空燃比補正係数Ｋ１の値は大きくなり、これにより単位燃料吸着量ＡＢＤは多くなるように増大補正されるため、上述したような加速時における誤差の発生が抑制される。

図４に示すように、加速時に最適化された温度補正係数マップでは、ＳＣＲ触媒４１の床温ＳＴが低いほど、温度補正係数Ｋ２の値は大きい値に設定される。なお、加速時に設定される温度補正係数Ｋ２も、「１」より大きい数値である。従って、床温ＳＴが低くＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の量が少ないときほど、温度補正係数Ｋ２の値は大きくなり、これにより単位燃料吸着量ＡＢＤは多くなるように増大補正されるため、上述したような加速時における誤差の発生が抑制される。

なお、床温ＳＴは排気温度などから推定される。例えばＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度である第２排気温度ＴＨ２や、排気からＳＣＲ触媒４１に移動する単位時間当たりの熱量に影響を与える排気流量や、ＳＣＲ触媒４１から外気に移動する単位時間当たりの熱量に影響を与える外気温及び車速ＳＰＤなどといった、ＳＣＲ触媒４１の熱収支に関する各種パラメータを使って床温ＳＴは推定される。ちなみに、ＳＣＲ触媒４１に温度センサを設けて、床温ＳＴを直接検出してもよい。

一方、制御装置８０は、現在の機関運転状態が上述した減速状態であると判定すると、減速時に最適化された空燃比補正係数マップ及び温度補正係数マップを選択する。
図５に示すように、減速時に最適化された空燃比補正係数マップでは、空燃比ＡＦのリーン度合が高いほど、つまり空燃比ＡＦの値が大きく、気筒に吸入される酸素量が多いときほど、空燃比補正係数Ｋ１の値は小さい値に設定される。なお、減速時に設定される空燃比補正係数Ｋ１は、「０」より大きく「１」より小さい範囲内の数値である。従って、気筒に吸入される酸素量が多く未燃燃料の酸化量が多いときほど、空燃比補正係数Ｋ１の値は小さくなり、これにより単位燃料吸着量ＡＢＤは少なくなるように減量補正されるため、上述したような減速時における誤差の発生が抑制される。

図６に示すように、減速時に最適化された温度補正係数マップでは、ＳＣＲ触媒４１の床温ＳＴが高いほど、温度補正係数Ｋ２の値は小さい値に設定される。なお、減速時に設定される温度補正係数Ｋ２も、「０」より大きく「１」より小さい範囲内の数値である。従って、床温ＳＴが高くＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の量が多いときほど、温度補正係数Ｋ２の値は小さくなり、これにより単位燃料吸着量ＡＢＤは少なくなるように減量補正されるため、上述したような減速時における誤差の発生が抑制される。

そして、現在の機関運転状態が加速状態及び上述した減速状態の何れでもない場合には、制御装置８０は、現在の機関運転状態が定常状態であると判定し、この場合には、空燃比補正係数Ｋ１及び温度補正係数Ｋ２の値を共に「１」に設定する。従って、機関運転状態が定常状態であるときには、燃料噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥに基づいて算出された単位燃料吸着量ＡＢＤと補正後の単位燃料吸着量ＡＢＤとは同一の値になる。

制御装置８０は、こうして補正された単位燃料吸着量ＡＢＤを所定周期毎に積算していくことにより、ＳＣＲ触媒４１の燃料吸着量ＡＢを推定する。
（ＳＣＲ触媒の異常診断処理）
制御装置８０は、ＳＣＲ触媒４１に劣化異常が起きているか否かを診断する異常診断処理を実行する。この劣化異常とは、ＳＣＲ触媒４１の熱劣化によって同ＳＣＲ触媒４１のＮＯｘ浄化率が所定の判定値以下にまで低下しており、十分な量のＮＯｘを浄化できない状態になっていることをいう。なお、制御装置８０は、ＮＯｘ浄化率を、「｛（第１ＮＯｘ濃度Ｎ１−第２ＮＯｘ濃度Ｎ２）／第１ＮＯｘ濃度Ｎ１｝×１００（％）」で表される式から算出する。そして、異常診断処理にて、ＳＣＲ触媒４１に劣化異常有りと判定された場合には、制御装置８０は、各種の報知方法（音や光など）を使って、車両運転者にＳＣＲ触媒４１の劣化異常を知らせる。

ところで、上述したように、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料は、排気の温度が高くなると脱離するため、その脱離した未燃燃料は排気とともにアンモニア酸化触媒５１に流れ込むようになる。ここで、未燃燃料を含む排気中にＮＯｘが含まれていると、アンモニア酸化触媒５１では、未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が起きる。

従って、ＳＣＲ触媒４１を通過した後の排気中のＮＯｘ量が、ＳＣＲ触媒４１の劣化異常によって十分に低下していない状態でも、アンモニア酸化触媒５１において未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が生じているときには、アンモニア酸化触媒５１を通過した後の排気に含まれるＮＯｘ量は少なくなる。そのため、アンモニア酸化触媒５１よりも排気下流側に設けられた第２ＮＯｘセンサ１４０により検出される第２ＮＯｘ濃度Ｎ２も低くなり、上記式（１）から算出されるＮＯｘ浄化率は、そうした未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が生じていない場合と比較して高くなる。そのため、上述した異常診断処理では、ＳＣＲ触媒４１に劣化異常が起きていても、ＮＯｘ浄化率は判定値よりも高くなってしまい、ＳＣＲ触媒４１に劣化異常無しと誤判定されてしまうおそれがある。

そこで、制御装置８０は、上述した異常診断処理を実行するに際して、図７に示す一連の処理を行うことにより、ＳＣＲ触媒４１の劣化異常に関する誤診断の発生を抑えるようにしている。

図７に示すように、制御装置８０は、まず、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理の実行条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１００）。この実行条件は、適宜設定することができる。例えば、本実施形態では、
・ＩＧスイッチ２５がオン操作されてからの車両の走行距離が所定値以上であること。

・車速ＳＰＤの変化量及び機関回転速度ＮＥの変化量が共に所定の範囲に収まっておりエンジン１の運転状態が定常状態であること。
・ＳＣＲ触媒４１の異常診断の実行回数が所定値以下であること。

といった各条件が全て満たされるときに、異常診断処理の実行条件が成立する。
そして、異常診断処理の実行条件が成立していないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、制御装置８０は、この一連の処理を一旦終了する。

一方、異常診断処理の実行条件が成立しているときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、制御装置８０は、上述した推定処理で算出されている現在の燃料吸着量ＡＢを読み込み（Ｓ１１０）、その燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。ここで、ＳＣＲ触媒４１に吸着されている未燃燃料の量が多いほど、アンモニア酸化触媒５１において未燃燃料により還元されるＮＯｘの量は多くなるため、異常診断処理の実行時に誤診断が起きる可能性は高くなる。従って、閾値ＡＢ１には、異常診断処理の実行時において誤診断を引き起こすおそれのある燃料吸着量が適宜設定されている。

そして、燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１未満であるときには（Ｓ１２０：ＮＯ）、上記誤診断の起きる可能性が低いため、制御装置８０は、直ちに上述したＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を実行して（Ｓ１９０）、本処理を一旦終了する。

一方、燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１以上であるときには（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、上記誤診断の起きる可能性が高いため、制御装置８０は、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料を脱離させる脱離処理を開始する（Ｓ１３０）。この脱離処理として、本実施形態では、ＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度を上昇させる昇温処理が実行される。なお、こうした昇温処理としては、例えば以下のような処理を単独で行ったり、組み合わせて行ったりすることができる。

・燃料添加弁５からの燃料添加を使ったフィルタ３２の再生処理。
・燃料噴射弁４ａ〜４ｄの燃料噴射時期を遅角補正する処理。なお、このようにして燃料噴射時期を遅角補正すると、混合気の燃焼が始まってからエンジン１の排気バルブが開弁するまでの時間が短くなるため、燃焼ガスの温度低下が比較的少ないタイミングで燃焼ガスは排気通路に排出されるようになり、その結果、排気温度は高くなる。

・ＥＧＲ装置によって吸気通路に戻されるＥＧＲ量を増量する処理。なお、このようにしてＥＧＲ量を増量すると、燃焼室に吸入される吸気の温度が高くなるため、排気温度も高くなる。

・吸気絞り弁１６の開度を調整することにより、エンジン１の吸入空気量を減量する処理。なお、このようにして吸入空気量を減量すると、ＥＧＲガス及び新気で構成される燃焼室への吸気のうちで比較的温度の低い新気の占める割合が少なくなるため、燃焼室に吸入される吸気の温度は高くなり、これにより排気温度が高くなる。

こうして脱離処理を開始すると、制御装置８０は、脱離処理開始後のＳＣＲ触媒４１の床温ＳＴが閾値ＴＨα以上になったか否かを判定する（Ｓ１４０）。閾値ＴＨαは、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料を脱離させるのに適したＳＣＲ触媒４１の床温であり、予め設定されている。

そして、床温ＳＴが閾値ＴＨα未満のときには（Ｓ１４０：ＮＯ）、制御装置８０は、床温ＳＴが閾値ＴＨα以上になるまで、ステップＳ１４０の判定処理を繰り返し行う。
一方、床温ＳＴが閾値ＴＨα以上になると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、制御装置８０は、次に、脱離時間ＤＴを計測する（Ｓ１５０）。この脱離時間ＤＴは、床温ＳＴが閾値ＴＨαに達してからの経過時間を示すものである。

次に、制御装置８０は、脱離時間ＤＴが閾値ＤＴ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１６０）。この閾値ＤＴ１は、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料の全てを脱離させるために必要な脱離時間ＤＴが予め設定されている。

そして、脱離時間ＤＴが閾値ＤＴ１未満のときには（Ｓ１６０：ＮＯ）、制御装置８０は、脱離時間ＤＴが閾値ＤＴ１以上になるまで、ステップＳ１５０の処理及びステップＳ１６０の処理を繰り返し行う。

一方、脱離時間ＤＴが閾値ＤＴ１以上になると、制御装置８０は、脱離処理を終了して（Ｓ１７０）、脱離時間ＤＴ及び燃料吸着量ＡＢを「０」にリセットする（Ｓ１８０）。こうして脱離処理が終了すると、制御装置８０は、上述したＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を実行して（Ｓ１９０）、本処理を一旦終了する。

次に、図８及び図９を参照して、本実施形態の作用を説明する。
図８に示すように、ＳＣＲ触媒４１の実際の燃料吸着量は、時間の経過と共に増大していく。そして、異常診断処理の実行条件が成立したときの燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１未満である場合には（時刻ｔ１）、ＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の量が少ないため、アンモニア酸化触媒５１において未燃燃料により還元されるＮＯｘの量も少なくなる。そのため、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を実行したときに誤診断が起きる可能性は低い。そこで、脱離処理を実行することなく、直ちにＳＣＲ触媒４１の異常診断処理が実行される。

他方、図９に示すように、異常診断処理の実行条件が成立したときの燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１以上である場合には（時刻ｔ１）、ＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の量が多いため、アンモニア酸化触媒５１において未燃燃料により還元されるＮＯｘの量も多くなる。そのため、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を実行したときに誤診断が起きる可能性が高い。そこで、異常診断処理の実行に先立って、ＳＣＲ触媒４１に吸着されている未燃燃料を脱離させるための脱離処理が開始される（時刻ｔ１）。この脱離処理が開始されるとＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度が高くなるため、時刻ｔ１以降、ＳＣＲ触媒４１の温度は上昇していき、これによりＳＣＲ触媒４１からは未燃燃料が徐々に脱離していく。そのため、時刻ｔ１以降、ＳＣＲ触媒４１の実際の燃料吸着量は徐々に減少していく。

脱離処理の実行によって床温ＳＴが閾値ＴＨαに達すると（時刻ｔ２）、脱離時間ＤＴの計測が開始される。そして、脱離時間ＤＴが閾値ＤＴ１に達すると（時刻ｔ３）、脱離処理が終了されて、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理が実行される。脱離処理が終了した時点では（時刻ｔ３）、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料のほとんどが脱離しているため、ＳＣＲ触媒４１の実際の燃料吸着量はほぼ「０」になっている。

このように脱離処理を実行してから異常診断処理が実行されるため、異常診断処理の実行時には、脱離処理の実行前と比較して、アンモニア酸化触媒５１に流入する排気中の未燃燃料の量は少なくなっている。従って、アンモニア酸化触媒５１での未燃燃料によるＮＯｘの還元反応が抑えられるようになり、ＳＣＲ触媒４１で浄化された排気中のＮＯｘ量と、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気中のＮＯｘ量との乖離が抑えられるようになる。そのため、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量に基づき算出されるＮＯｘ浄化率には、ＳＣＲ触媒４１の劣化度合が適切に反映される。従って、同ＮＯｘ浄化率に基づいてＳＣＲ触媒４１の劣化異常を診断する異常診断処理を実行したときに、ＳＣＲ触媒４１に劣化異常有りと誤って診断されてしまうことが抑えられる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理の実行条件が成立したときには、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料を脱離させる脱離処理を実行してから、異常診断処理を実行するようにしているため、ＳＣＲ触媒４１の劣化異常に関する誤診断の発生を抑えることができる。

（２）ＳＣＲ触媒４１の燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１以上であって、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理の実行時に誤診断の起きる可能性が高い場合には、脱離処理を実行するようにしている。従って、ＳＣＲ触媒４１の劣化異常に関する誤診断の発生をより確実に抑えることができる。

（３）ＳＣＲ触媒４１の燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１未満であって、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理の実行時に誤診断の起きる可能性が低い場合には、脱離処理を実行することなく、異常診断処理を実行するようにしている。従って、異常診断処理の実行に先立って脱離処理を実行する場合と比較して、速やかに異常診断処理を実行することができる。

（４）脱離処理として、ＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度を高める昇温処理を実行するようにしている。従って、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料を実際に脱離させることができる。

（５）予め定められた時間（閾値ＤＴ１）が経過するまで脱離処理を実行するようにしているため、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料のほとんどが脱離するまで、脱離処理を実行することができる。

（６）ＳＣＲ触媒４１の燃料吸着量ＡＢを推定するときには、空燃比補正係数Ｋ１及び温度補正係数Ｋ２を算出して過渡時補正を行うようにしているため、燃料吸着量ＡＢの推定精度を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、脱離時間ＤＴが閾値ＤＴ１に達するまで脱離処理を実行するようにした。この他、脱離処理を開始してからのＳＣＲ触媒４１の未燃燃料の吸着量が予め定められた所定量以下になるまで脱離処理を実行するようにしてもよい。この変形例は、例えば以下のようにして実施することができる。

まず、脱離処理の実行中にＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の量は、脱離処理実行中においてＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度が高いほど多くなる。そこで、制御装置８０は、脱離処理の実行中にＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の脱離量を排気温度に基づいて推定する脱離量推定処理を実行する。より詳細には、脱離処理開始後の排気温度（好適には、ＳＣＲ触媒４１に流入する排気の温度である上記第２排気温度ＴＨ２が望ましい）を所定の周期毎に読み込み、その読み込んだ第２排気温度ＴＨ２に基づき、時間当たりにＳＣＲ触媒４１から脱離した未燃燃料の脱離量Ｄを算出する。なお、図１０に示すように、例えば第２排気温度ＴＨ２が高いときほど脱離量Ｄは多い値に設定される。そして、制御装置８０は、脱離処理の実行開始時における燃料吸着量ＡＢから、所定周期毎に算出される脱離量Ｄを順次減算していくことにより、脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢを推定する。

ちなみに、脱離処理の実行中はＳＣＲ触媒４１の温度が高くなっているため、ＳＣＲ触媒４１では、新たに吸着される未燃燃料の量が非常に少ない。従って、脱離処理の実行開始時における燃料吸着量ＡＢを減算開始の基準値とし、この基準値から脱離量Ｄを順次減算していっても、脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢは適切に推定することが可能である。

そして、先の図７に示した一連の処理手順からステップＳ１５０及びステップＳ１６０を削除し、代わりに図１１に示すステップＳ２００の処理を追加する。
図１１に示すように、この変形例では、上記ステップＳ１４０において肯定判定されると、制御装置８０は、上記態様で推定されている脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢが、閾値ＡＢ２以下であるか否かを判定する（Ｓ２００）。この閾値ＡＢ２には、「０」が設定されている。

そして、脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢが、閾値ＡＢ２以下でないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、制御装置８０は、脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ２以下になるまで、ステップＳ２００の処理を繰り返し実行する。

一方、脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢが、閾値ＡＢ２以下になると（Ｓ２００：ＹＥＳ）、制御装置８０は、先に説明したステップＳ１７０以降の処理を実行する。つまり、脱離処理を終了して（Ｓ１７０）、脱離時間ＤＴ及び燃料吸着量ＡＢをリセットする（Ｓ１８０）。そして、上述したＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を実行する。

図１２に示すように、この変形例では、脱離処理が開始してからの燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ２にまで低下すると、つまり同燃料吸着量ＡＢが「０」になると（時刻ｔ３）、脱離処理が終了されるため、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料のほとんどが脱離するまで、脱離処理を実行することができる。

また、上述したように、脱離処理の実行中にＳＣＲ触媒４１から脱離する未燃燃料の量を排気温度に基づいて算出し、その算出された脱離量Ｄを燃料吸着量ＡＢから減算するようにしているため、脱離処理開始後の燃料吸着量ＡＢを適切に推定することができる。

・上記実施形態では、脱離処理が終了すると、直ちに異常診断処理を行うようにした、つまり、脱離処理の終了タイミングと異常診断処理の開始タイミングとがほぼ一致していたが、脱離処理の終了タイミングと異常診断処理の開始タイミングとをずらしてもよい。

例えば図１３に示すように、脱離処理が終了したタイミング（時刻ｔ２）から、所定時間ＤＴＰ１が経過した後に、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を開始してもよい（時刻ｔ３）。この場合、脱離処理が終了してからしばらくの間は、ＳＣＲ触媒４１の温度が比較的高い状態になっているため、脱離処理が終了したタイミングにおいて、ＳＣＲ触媒４１に未燃燃料が若干残っていたとしても、上記所定時間ＤＴＰ１が経過する間に、残りの未燃燃料はＳＣＲ触媒４１から脱離する。従って、異常診断処理の開始前に、ＳＣＲ触媒４１に吸着されていた未燃燃料を十分に脱離させることができる。

また、ＳＣＲ触媒４１から脱離した未燃燃料が、アンモニア酸化触媒５１を通過するまでにはある程度の時間がかかる。この点、上述したように、脱離処理が終了してから所定時間ＤＴＰ１が経過した後に、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を開始するようにすれば、ＳＣＲ触媒４１から脱離した未燃燃料の全てがアンモニア酸化触媒５１を通過した後に、異常診断処理を開始することができる。そのため、アンモニア酸化触媒５１での未燃燃料によるＮＯｘの還元反応に起因した、ＳＣＲ触媒４１の劣化異常に関する誤診断の発生をより確実に抑えることができる。

また、脱離処理の実行時間がある程度以上に経過していれば、ＳＣＲ触媒４１に吸着されている未燃燃料の量は、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理に対する悪影響がある程度抑えられる程度にまで減少している。そこで、図１４に示すように、脱離処理が終了するタイミング（時刻ｔ３）よりも早い時期に、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理を開始してもよい（時刻ｔ２）。この場合でも、異常診断処理の実行に先立って、脱離処理が行われているため、脱離処理を実行しない場合と比較して、異常診断処理の実行時に誤診断が起きることを抑えることができる。

・上記実施形態では、ＮＯｘ浄化率を、第１ＮＯｘ濃度Ｎ１及び第２ＮＯｘ濃度Ｎ２から求めるようにした。つまり、ＳＣＲ触媒４１に流入する排気に含まれるＮＯｘ量と、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量とに基づいてＮＯｘ浄化率を求めるようにした。この他、ＳＣＲ触媒４１の劣化に伴ってアンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量は増えていくため、より簡易的には、アンモニア酸化触媒５１を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を使ってＮＯｘ浄化率を求めるようにしてもよい。

・上記実施形態では、燃料吸着量ＡＢが閾値ＡＢ１以上であるときに脱離処理を行うようにした。この他、燃料吸着量ＡＢと閾値ＡＢ１との比較判定処理を省略し、異常診断処理の実行条件が成立したときには、異常診断処理の実行に先立って常に脱離処理を実行するようにしてもよい。この場合でも、上記（２）及び（３）以外の効果を得ることができる。なお、この変形例の場合には、燃料吸着量ＡＢの推定も省略することができる。

・上記実施形態では、脱離処理を開始して床温ＳＴが閾値ＴＨαに達してから、脱離時間ＤＴの計測を開始するようにした。この他、脱離処理の開始に合わせて直ちに脱離時間ＤＴの計測を開始してもよい。

・上記実施形態や上記変形例では、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料が「０」になるまで脱離処理を実行するようにした。この他、ＳＣＲ触媒４１に未燃燃料が残っていても、その残留量が比較的少なく、ＳＣＲ触媒４１の異常診断処理に対して悪影響を与えないのであれば、必ずしもＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料が「０」になるまで脱離処理を実行する必要はない。例えば、ＳＣＲ触媒４１に吸着された未燃燃料が許容可能な残留量にまで低下した時点で脱離処理を終了させてもよい。

・上記実施形態では、第１ＮＯｘ濃度Ｎ１をセンサで検出するようにしたが、機関運転状態から推定してもよい。
・上記実施形態の排気浄化装置において、酸化触媒３１、フィルタ３２、ＳＣＲ触媒４１、及びアンモニア酸化触媒５１の配設数は適宜変更することができる。

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４ａ〜４ｄ…燃料噴射弁、５…燃料添加弁、６ａ〜６ｄ…排気ポート、７…インテークマニホールド、８…エキゾーストマニホール、９…コモンレール、１０…サプライポンプ、１１…ターボチャージャ、１３…ＥＧＲ通路、１４…ＥＧＲクーラ、１５…ＥＧＲ弁、１６…吸気絞り弁、１７…アクチュエータ、１８…インタークーラ、１９…エアフロメータ、２０…絞り弁開度センサ、２１…クランク角センサ、２２…アクセルセンサ、２３…外気温センサ、２４…車速センサ、２５…イグニッションスイッチ、２６…排気通路、２７…燃料供給管、３０…第１浄化部材、３１…酸化触媒、３２…フィルタ、４０…第２浄化部材、４１…ＮＯｘ浄化触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒：ＳＣＲ触媒）、５０…第３浄化部材、５１…アンモニア酸化触媒、６０…分散板、８０…制御装置、１００…第１排気温度センサ、１１０…差圧センサ、１２０…第２排気温度センサ、１３０…第１ＮＯｘセンサ、１４０…第２ＮＯｘセンサ、１５０…空燃比センサ、２００…尿素水供給機構、２１０…タンク、２２０…ポンプ、２３０…尿素添加弁、２４０…供給通路。

Claims (12)

1. 排気に添加された尿素水を利用して排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒と、
   前記ＮＯｘ浄化触媒よりも下流の排気通路に設けられた酸化触媒と、
   前記酸化触媒を通過した排気に含まれるＮＯｘ量を算出するＮＯｘ量算出部を備えており、かつ前記ＮＯｘ量算出部により算出されたＮＯｘ量に基づいて算出されるＮＯｘ浄化率が所定値以下の場合には、前記ＮＯｘ浄化触媒に異常有りと診断する異常診断処理を実行する制御部と、
   を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記制御部は、予め定められた前記異常診断処理の実行条件が成立したときには、前記ＮＯｘ浄化触媒に吸着された未燃燃料を脱離させる脱離処理を実行してから、前記異常診断処理を実行する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記制御部は、機関運転状態に基づいて前記ＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量を算出すると共に、その算出された前記未燃燃料の吸着量が所定量以上のときには前記脱離処理を実行する
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記制御部は、前記吸着量が前記所定量未満のときには、前記脱離処理を実行することなく、前記異常診断処理を実行する
   請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記制御部は、前記脱離処理を開始してからの前記ＮＯｘ浄化触媒の未燃燃料の吸着量を算出すると共に、その算出された吸着量が予め定められた所定量以下になるまで前記脱離処理を実行する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記制御部は、前記脱離処理の実行時間を計測すると共に、その計測された実行時間が予め定められた閾値に達するまで前記脱離処理を実行する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記制御部は、前記脱離処理として、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の温度を高める昇温処理を実行する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記ＮＯｘ浄化触媒よりも上流の排気通路には、排気中の微粒子を捕集するフィルタを備えており、
   当該排気浄化装置は、前記フィルタに流入する排気の温度を高めることにより前記フィルタに堆積した前記微粒子の量を減少させる再生処理も実行する装置であり、
   前記制御部は、前記昇温処理として、前記再生処理を実行する
   請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記制御部は、前記昇温処理として、内燃機関の燃料噴射時期を遅角補正する処理を実行する
   請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 排気の一部を吸気通路に戻す排気再循環装置を備えており、
   前記制御部は、前記昇温処理として、前記排気再循環装置によって吸気通路に戻される排気の量を増量する処理を実行する
   請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 前記制御部は、前記昇温処理として、内燃機関の吸入空気量を減量する処理を実行する
    請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. 前記制御部は、機関回転速度及び機関負荷に基づいて前記吸着量の推定値を算出すると共に、機関運転状態が過渡状態になっているときには、前記推定値を補正する補正値を混合気の空燃比及び前記ＮＯｘ浄化触媒の温度に基づいて算出し、その算出された補正値で前記推定値を補正する吸着量推定処理を実行する
    請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
12. 前記制御部は、機関回転速度及び機関負荷に基づいて前記吸着量の推定値を算出すると共に、機関運転状態が過渡状態になっているときには、前記推定値を補正する補正値を排気の空燃比及び前記ＮＯｘ浄化触媒の温度に基づいて算出し、その算出された補正値で前記推定値を補正する吸着量推定処理と、前記脱離処理の実行中に前記ＮＯｘ浄化触媒から脱離する未燃燃料の脱離量を排気温度に基づいて推定する脱離量推定処理と、を実行し、
    前記制御部は、前記脱離処理の実行開始時における前記吸着量の推定値から前記脱離量を減算することにより、前記脱離処理を開始してからの前記ＮＯｘ浄化触媒における未燃燃料の吸着量を算出する
    請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。