JP5641258B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等、空燃比をリーンとする運転が頻繁に行われる内燃機関の排気浄化装置として尿素系の選択還元触媒を備えるものを挙げることができる。この排気浄化装置では、選択還元触媒に対して尿素水溶液等、アンモニア系の還元剤を添加弁を通じて添加し、その還元剤により排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して浄化するようにしている。ところで、こうした排気浄化装置にあっては、選択還元触媒が損傷する等してその浄化能力が低下したときには、これを速やかに検出することが望ましい。

そこで、特許文献１に記載の排気浄化装置では、選択還元触媒から排出されるＮＯｘの濃度を監視し、還元剤の添加量を変化させたのにも関わらずＮＯｘの濃度が変化しないような場合には、排気浄化装置に異常が発生しているとしてその旨を報知するようにしている。

特開２００４−１７６７１９号公報

ところで、こうした尿素系の選択還元触媒を備える排気浄化装置では、還元剤として用いる尿素水溶液等が排気熱等によって変質することにより尿素由来のデポジットが生成されることがある。こうしたデポジットが例えば添加弁の近傍等に堆積すると、添加弁から噴射される還元剤の量や噴霧形態を要求に見合うものとすることができなくなるため、選択還元触媒が正常に機能していない場合と同様に排気浄化装置の浄化能力が低下することとなる。但し、こうしたデポジットの堆積は、添加弁の添加能力が低下している場合や選択還元触媒が損傷している場合とは異なり、ポスト噴射を実行する等により排気温度を上昇させてそのデポジットを焼失させることで解消することができる。

しかしながら、特許文献１に記載される排気浄化装置では、こうしたデポジットの堆積に起因して浄化能力が低下している場合、すなわちデポジットの焼失処理によりこれを解消することができる場合であっても、排気浄化装置に異常が発生している旨の報知がなされてしまうこととなる。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加弁の添加能力が低下している場合や選択還元触媒が損傷している場合等、デポジットの焼失処理によって解消することのできない異常が発生した場合にのみ、これを報知す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。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
この発明にかかる内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の排気通路に設けられた尿素系の選択還元触媒に添加弁から還元剤を添加するようにしている。そして、デポジットを焼失させる焼失処理が完了したときに選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力を検出し、その検出されるＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達していないときに浄化機能が異常である旨を報知するようにしている。

デポジットが堆積して選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力が低下している場合には、デポジットの焼失処理を実行することで堆積したデポジットが焼失するため、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力は上昇するようになる。一方、添加弁の添加能力が低下している場合や選択還元触媒が損傷している場合には、デポジットの焼失処理を実行しても、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力は上昇しないか、上昇してもその量は極めて小さい。

従って、上述したようにデポジットの焼失処理が完了したときに検出される選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達していないときに浄化機能が異常である旨を報知することとすれば、添加弁の添加能力が低下している場合や選択還元触媒が損傷している場合等、デポジットの焼失処理によって解消することのできない異常時にのみ、排気浄化装置の浄化機能が異常である旨報知することができるようになる。

尚、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力については、例えば選択還元触媒のＮＯｘ浄化率、選択還元触媒から排出される排気のＮＯｘ濃度、選択還元触媒に流入する排気のＮＯｘ濃度と排出される排気のＮＯｘ濃度との差（流入ＮＯｘ濃度−排出ＮＯｘ濃度）、選択還元触媒から単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量、単位時間当たりに選択還元触媒に流入するＮＯｘの量と排出されるＮＯｘの量との差（流入ＮＯｘ量−排出ＮＯｘ量）等に基づいてこれを求めることができる。

ここで、ＮＯｘの排出量が極めて多くなる機関運転状態にあっては、デポジットの焼失処理を実行して堆積したデポジットを焼失させることができた場合であっても、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力が所定の能力にまで上昇しないこともあり得る。そこで、ＮＯｘ浄化能力が、例えば機関運転状態に基づいて可変設定される目標値から乖離しているときに浄化機能が異常である旨を報知するようにすれば、その機関運転状態に即したかたちでより的確に浄化機能の異常を報知することができるようになる。

ところで、一回のデポジットの焼失処理によって焼失させることのできるデポジットの量には限度があるため、焼失処理の焼失能力を超えた量のデポジットが堆積している状況下では、焼失処理を実行しても、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力が所定の能力にまで上昇しないことがある。

但し、このような場合であっても、デポジットの堆積に起因してＮＯｘ浄化能力が低下している場合であれば、デポジットの焼失処理を実行することにより、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力は上昇するようになる。従ってこの場合には、焼失処理の開始に先立って検出される選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力と焼失処理が完了したときに検出されるＮＯｘ浄化能力との乖離度は大きいものとなる。

一方、添加弁の添加能力が低下している場合や選択還元触媒が損傷している場合には、デポジットの焼失処理を実行しても選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力は上昇しないか、上昇してもその量は極めて小さいものとなる。従ってこの場合には、焼失処理の開始に先立って検出される選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力と焼失処理が完了したときに検出されるＮＯｘ浄化能力との乖離度は小さいものとなる。

そこで、この焼失処理によってデポジットを焼失させる前のＮＯｘ浄化能力と焼失処理が完了したときに検出されるＮＯｘ浄化能力との乖離度が所定値より小さいときに、浄化機能が異常である旨を報知する構成を採用するのが望ましい。こうした構成によれば、デポジットの焼失処理により十分な量のデポジットを焼失させることができていない場合と、デポジットの焼失処理によって解消できない異常が発生した場合とを的確に峻別し、後者の場合にのみその異常を報知することができるようになる。

他方、焼失処理によってデポジットを焼失させる前のＮＯｘ浄化能力と焼失処理が完了したときに検出されるＮＯｘ浄化能力との乖離度が所定値以上であるときには、上述したようにデポジットの堆積量が極めて多いために、一回のデポジットの焼失処理によっては十分にデポジットを焼失させることができていない可能性が高い。このため、上述した乖離度が所定値以上であるときに、デポジットの焼失処理を再度実行するようにすれば、前回の焼失処理の完了した後においてもまだ堆積しているデポジットを焼失させることができ、選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力を速やかに上昇させることができるようになる。

尚、焼失処理によってデポジットを焼失させる前の選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力は、これを焼失処理の開始に先立って求めるようにしてもよいし、焼失処理が開始された初期の段階におけるＮＯｘ浄化能力の変化が緩慢である場合には焼失処理の開始と同時あるいはその直後にこれを求めるようにしてもよい。

この発明の第１の実施形態にかかる排気浄化装置の断面図。 浄化機能が異常である旨を報知する際の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態において浄化機能が異常である旨を報知する際の処理手順を示すフローチャート。 第３の実施形態にかかる排気浄化装置の断面図。 第３の実施形態において浄化機能が異常である旨を報知する際の処理手順を示すフローチャート。 第４の実施形態において浄化機能が異常である旨を報知する際の処理手順を示すフローチャート。

（第１の実施形態）
以下、この発明を車載用ディーゼルエンジンの排気浄化装置に具体化した第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように、エンジン１０の排気通路１１には、尿素系の選択還元触媒（以下、「ＳＣＲ触媒１２」という）が設けられている。排気通路１１はこのＳＣＲ触媒１２の排気上流側で分岐する分岐通路１１ａを含み、この分岐通路１１ａの端部には還元剤を噴射する添加弁３０が取り付けられている。こうした還元剤としては尿素水溶液が用いられる。

添加弁３０の噴口３１から分岐通路１１ａに噴射された還元剤は分岐通路１１ａを通じて排気通路１１に導入され、排気の熱によりアンモニアに加水分解されてＳＣＲ触媒１２に添加される。その結果、ＳＣＲ触媒１２では排気中のＮＯｘがアンモニアとの還元反応を通じて窒素に浄化されるようになる。

また、排気通路１１においてＳＣＲ触媒１２の排気上流側には第１ＮＯｘセンサ４１が設けられる一方、排気下流側には第２ＮＯｘセンサ４２が設けられている。第１ＮＯｘセンサ４１はＳＣＲ触媒１２に流入する排気のＮＯｘ濃度Ｎｉｎを検出する一方、第２ＮＯｘセンサ４２はＳＣＲ触媒１２から排出される排気のＮＯｘ濃度Ｎｏｕｔを検出する。これらＮＯｘセンサ４１，４２によりそれぞれ検出されるＮＯｘ濃度Ｎｉｎ，Ｎｏｕｔは制御部５０に取り込まれる。そして、制御部５０はＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化率を以下の式（１）に基づいて算出する。

ＮＯｘ浄化率←（Ｎｉｎ−Ｎｏｕｔ）・１００／Ｎｉｎ（％） …（１）

制御部５０は添加弁３０を開閉駆動することにより、還元剤を添加弁３０の噴口３１から噴射させる。この際の還元剤の添加量は、排気流量や機関回転速度等の機関運転状態に基づいて設定される。制御部５０はこうした添加弁３０の開閉駆動等の処理やその他の処理を行うためのプログラムや演算用マップを記憶するメモリ５０ａを備えている。その他、制御部５０には排気浄化装置の浄化機能に異常が生じたときにこれを報知するための警告灯６０が接続されている。

ところで、添加弁３０から噴射された還元剤の一部が排気熱等の影響によりビウレットやシアヌル酸等に変質しデポジットとなって分岐通路１１ａや排気通路１１の内面に堆積することがある。例えば、このデポジットが添加弁３０の噴口３１近傍等に堆積すると、添加弁３０から噴射される還元剤の量や噴霧形態を要求に見合うものとすることができなくなるため、ＳＣＲ触媒１２の浄化能力が低下することとなる。

但し、こうしたデポジットの堆積は、ポスト噴射を実行することにより排気温度を上昇させてそのデポジットを焼失させる焼失処理を実行することで解消することができる。一方、添加弁３０の添加能力が低下している場合やＳＣＲ触媒１２が損傷している場合には、こうしたデポジットの焼失処理を実行してもこれを解消することができない。

本実施形態にかかる排気浄化装置では、このようにデポジットの焼失処理を実行しても解消することができない浄化機能の異常が発生したときにのみ、これを警告灯６０を点灯させることで報知するようにしている。

以下、こうした浄化機能の異常を報知する際の一連の処理手順について説明する。
図２に示すように、この一連の処理では、まずデポジットの焼失処理が実行される（ステップＳ２１０）。そして、デポジットの焼失処理が完了した後、先の式（１）に基づいてＮＯｘ浄化率の実際値（以下、「実ＮＯｘ浄化率ＳＲ」という）が検出される（ステップＳ２２０）。次に、ＮＯｘ浄化率の目標値（以下、「目標ＮＯｘ浄化率ＳＴ」という）と実ＮＯｘ浄化率ＳＲとの偏差ΔＳ１（＝目標ＮＯｘ浄化率ＳＴ−実ＮＯｘ浄化率ＳＲ）が算出される（ステップＳ２３０）。

ここで、この偏差ΔＳ１はＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標となるパラメータである。また、目標ＮＯｘ浄化率ＳＴは機関回転速度や機関負荷等、機関運転状態に基づいて設定される。そして、この偏差ΔＳ１が判定値ΔＳＫ１を上回っているか否かが判定される（ステップＳ２４０）。この判定値ΔＳＫ１は、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標とする能力よりも低くなっている否かをＮＯｘ浄化率に基づいて判定するための値である。

ここで、偏差ΔＳ１が判定値ΔＳＫ１以下である場合には、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標能力と一致しているか、それらに差があっても無視できる範囲であると判定される（ステップＳ２４０：ＮＯ）。そしてこの場合には、この一連の処理は一旦終了される。一方、偏差ΔＳ１が判定値ΔＳＫ１を上回っている場合、すなわちＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が目標とする能力に達していない場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）、警告灯６０が点灯される（ステップＳ２５０）。このように警告灯６０を点灯した後、この一連の処理は終了される。

次に、本実施形態にかかる排気浄化装置の作用について説明する。
デポジットの堆積に起因してＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が低下している場合には、デポジットの焼失処理を実行することで堆積したデポジットが焼失するため、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力は上昇し、同ＮＯｘ浄化能力の指標である上記偏差ΔＳ１は判定値ΔＳＫ１以下になるまで減少する。一方、添加弁３０の添加能力が低下している場合やＳＣＲ触媒１２が損傷している場合には、デポジットの焼失処理を実行しても、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力は上昇しないか、上昇してもその量は極めて少ないため、偏差ΔＳ１が判定値ΔＳＫ１を上回るようになる。

本実施形態では、このように偏差ΔＳ１が判定値ΔＳＫ１を上回っているときにのみ警告灯６０を点灯させるようにしているため、添加弁３０の添加能力が低下している場合やＳＣＲ触媒１２が損傷している場合等、デポジットの焼失処理によって解消することのできない異常が発生した場合にのみ警告灯６０が点灯されることとなる。

また、本実施形態では、実ＮＯｘ浄化率ＳＲと目標ＮＯｘ浄化率ＳＴとの偏差ΔＳ１と判定値ΔＳＫ１との比較に基づいて警告灯６０を点灯させるか否かを判断するようにしている。このため、ＳＣＲ触媒１２の浄化能力が正常であっても、例えばＮＯｘの排出量が極めて多くなる機関運転状態のように実ＮＯｘ浄化率ＳＲが低くなる場合には、それに合わせて目標ＮＯｘ浄化率ＳＴが低く設定されることになる。従って、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標となる偏差ΔＳ１が機関運転状態に即したかたちで設定されるようになる。

以上説明したように、本実施形態にかかる排気浄化装置によれば以下の効果を奏することができる。
（１）添加弁３０の添加能力が低下している場合やＳＣＲ触媒１２が損傷している場合等、デポジットの焼失処理によって解消することのできない異常時にのみ、警告灯６０を点灯させ、排気浄化装置の浄化機能が異常である旨報知することができる。

（２）ＮＯｘの排出量が極めて多くなる機関運転状態にあっても、それに即したかたちでＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標となる偏差ΔＳ１が設定される。このため、デポジットの焼失処理によって解消することのできない異常時が発生していることを適切に峻別して警告灯６０を点灯させることができ、より的確に浄化機能の異常を報知することができるようになる。

（第２の実施形態）
次に、この発明の第２の実施形態において浄化機能の異常を報知する際の一連の処理手順について説明する。

図３に示すように、この一連の処理では、まず、先の式（１）に基づいて実ＮＯｘ浄化率ＳＲが検出される（ステップＳ３１０）。そして、目標ＮＯｘ浄化率ＳＴと実ＮＯｘ浄化率ＳＲとの偏差ΔＳ１（＝目標ＮＯｘ浄化率ＳＴ−実ＮＯｘ浄化率ＳＲ）が算出される（ステップＳ３２０）。次に、デポジットの焼失処理が実行される（ステップＳ３３０）。すなわち、先のステップＳ３１０，Ｓ３２０の各処理では、デポジットの焼失処理の開始に先立ってＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標となる偏差ΔＳ１が求められる。

そして、デポジットの焼失処理を実行した後、再度、実ＮＯｘ浄化率ＳＲが検出され（ステップＳ３４０）、更に偏差ΔＳ２（＝目標ＮＯｘ浄化率ＳＴ−実ＮＯｘ浄化率ＳＲ）が算出される（ステップＳ３５０）。次に、この偏差ΔＳ２が判定値ΔＳＫ１を上回っているか否かが判定される（ステップＳ３６０）。この判定値ΔＳＫ１は、第１の実施形態と同様、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標とする能力よりも低くなっている否かをＮＯｘ浄化率に基づいて判定するための値である。

ここで、偏差ΔＳ２が判定値ΔＳＫ１以下である場合には、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標能力と一致しているか、それらに差があっても無視できる範囲であると判定される（ステップＳ３６０：ＮＯ）。そしてこの場合には、この一連の処理は一旦終了される。

一方、偏差ΔＳ２が判定値ΔＳＫ１を上回っている場合、すなわちＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が目標とする能力に達していない場合（ステップＳ３６０：ＹＥＳ）、先に求められた各偏差ΔＳ１，ΔＳ２の乖離度ΔＳ（＝ΔＳ１−ΔＳ２）が判定値ΔＳＫ２を下回っているか否かが判定される（ステップＳ３７０）。ここで、判定値ΔＳＫ２は、デポジットの焼失処理を実行することにより、デポジットの焼失に伴ってＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が十分に上昇したか否かを判定するため値である。

そして、乖離度ΔＳがこの判定値ΔＳＫ２を下回っている場合には（ステップＳ３７０：ＹＥＳ）、警告灯６０が点灯される（ステップＳ３８０）。このように警告灯６０を点灯した後、この一連の処理は終了される。一方、乖離度ΔＳがこの判定値ΔＳＫ２以上である場合には（ステップＳ３７０：ＮＯ）、デポジットの焼失処理が再度実行される（ステップＳ３９０）。このようにデポジットの焼失処理が実行された後、この一連の処理は一旦終了される。

次に、本実施形態にかかる排気浄化装置の作用について説明する。
一回のデポジットの焼失処理によって焼失させることのできるデポジットの量には限度がある。このため、焼失処理の焼失能力を超えた量のデポジットが堆積している状況下では、焼失処理を実行しても、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が所定の能力にまで上昇せず、目標ＮＯｘ浄化率ＳＴ−実ＮＯｘ浄化率ＳＲとの偏差ΔＳ２が判定値ΔＳＫ１以下にならないことがある。

但し、このような場合であっても、デポジットの堆積に起因してＮＯｘ浄化能力が低下している場合であれば、デポジットの焼失処理を実行することにより、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力は上昇するようになる。従ってこの場合には、焼失処理の開始に先立って求められる偏差ΔＳ１と焼失処理が完了したときに求められる偏差ΔＳ１との乖離度ΔＳは大きいものとなる。

一方、添加弁３０の添加能力が低下している場合やＳＣＲ触媒１２が損傷している場合には、デポジットの焼失処理を実行してもＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力は上昇しないか、上昇してもその量は極めて小さいものとなる。従ってこの場合には、焼失処理の開始に先立って求められる偏差ΔＳ１と焼失処理が完了したときに求められる偏差ΔＳ２との乖離度ΔＳは小さいものとなる。

従って、この乖離度ΔＳと判定値ΔＳＫ２とを比較することにより、目標ＮＯｘ浄化率ＳＴ−実ＮＯｘ浄化率ＳＲとの偏差ΔＳ２が判定値ΔＳＫ１以下にならない場合に、それが焼失処理の焼失能力を超えた量のデポジットが堆積していることに起因するものか、添加弁３０の添加能力が低下していること等に起因するものかを峻別することができる。したがって、それらの要因に応じた適切な処理、すなわち警告灯６０の点灯処理やデポジットの焼失処理を実行することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる排気浄化装置によれば、第１の実施形態において記載した（１）及び（２）の効果に加え、更に以下の効果を奏することができる。
（３）一回のデポジットの焼失処理によりデポジットを十分に焼失させることができていない場合と、デポジットの焼失処理によって解消できない異常が発生した場合とを的確に峻別し、後者の場合にのみその異常を報知することができる。

（４）また、デポジットの焼失処理の焼失能力を超えた量のデポジットが堆積しているために焼失処理によりデポジットを十分に焼失させることができていない場合には、前回の焼失処理の完了した後においてもまだ堆積しているデポジットを焼失させることができ、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力を速やかに上昇させることができる。

（第３の実施形態）
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態では、排気通路１１においてＳＣＲ触媒１２の排気上流側及び排気下流側の双方にＮＯｘセンサを設けるようにしたが、本実施形態では、図４に示すように、ＳＣＲ触媒１２の排気下流側にのみＮＯｘセンサ４３を設けるようにし、ＮＯｘセンサ４３によりＳＣＲ触媒１２から排出される排気のＮＯｘ濃度を検出するようにしている。そして、このＮＯｘセンサ４３により検出されるＮＯｘ濃度（以下、「実ＮＯｘ濃度ＮＲ」という）と機関運転状態に基づいて設定されるＮＯｘ濃度の目標値（以下、「目標ＮＯｘ濃度ＮＴ」という）との偏差ΔＮ１に基づいてＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力を求めるようにしている。

次に、排気浄化装置においてその浄化機能の異常を報知する際の一連の処理について説明する。
図５に示すように、この一連の処理では、まずデポジットの焼失処理が実行される（ステップＳ５１０）。そして、デポジットの焼失処理が完了した後、実ＮＯｘ濃度ＮＲが検出される（ステップＳ５２０）。次に、目標ＮＯｘ濃度ＮＴと実ＮＯｘ濃度ＮＲとの偏差ΔＮ１（＝実ＮＯｘ濃度ＮＲ−目標ＮＯｘ濃度ＮＴ）が算出される（ステップＳ５３０）。

ここで、この偏差ΔＮ１はＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標となるパラメータである。また、目標ＮＯｘ濃度ＮＴは機関回転速度や機関負荷等、機関運転状態に基づいて設定される。そして、この偏差ΔＮ１が判定値ΔＮＫ１を上回っているか否かが判定される（ステップＳ５４０）。この判定値ΔＮＫ１は、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標とする能力よりも低くなっている否かをＮＯｘ濃度に基づいて判定するための値である。

ここで、偏差ΔＮ１が判定値ΔＮＫ１以下である場合には、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標能力と一致しているか、それらに差があっても無視できる範囲であると判定される（ステップＳ５４０：ＮＯ）。そしてこの場合には、この一連の処理は一旦終了される。一方、偏差ΔＮ１が判定値ΔＮＫ１を上回っている場合、すなわちＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が目標とする能力に達していない場合（ステップＳ５４０：ＹＥＳ）、警告灯６０が点灯される（ステップＳ５５０）。このように警告灯６０を点灯した後、この一連の処理は終了される。

このように本実施形態においては、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力を判断する指標としてＳＣＲ触媒１２から排出される排気のＮＯｘ濃度を用いるようにしている点が第１の実施形態と異なるものの、異常を報知する際の基本的な処理手順は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態に準じた作用及び効果を奏することができる。

（第４の実施形態）
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態は第３の実施形態と同様、ＳＣＲ触媒１２の排気下流側にのみＮＯｘセンサ４３を設けるようにし、ＮＯｘセンサ４３によりＳＣＲ触媒１２から排出される排気のＮＯｘ濃度を検出するようにしている。そして、このＮＯｘセンサ４３により検出される実ＮＯｘ濃度ＮＲと機関運転状態に基づいて設定される目標ＮＯｘ濃度ＮＴとの偏差ΔＮ１に基づいてＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力を判断するようにしている。

次に、排気浄化装置においてその浄化機能の異常を報知する際の一連の処理について説明する。
図６に示すように、この一連の処理では、まず、実ＮＯｘ濃度ＮＲが検出される（ステップＳ６１０）。そして、目標ＮＯｘ濃度ＮＴと実ＮＯｘ濃度ＮＲとの偏差ΔＮ１（＝実ＮＯｘ濃度ＮＲ−目標ＮＯｘ濃度ＮＴ）が算出される（ステップＳ６２０）。次に、デポジットの焼失処理が実行される（ステップＳ６３０）。すなわち、先のステップＳ６１０，ステップＳ６２０の各処理では、デポジットの焼失処理の開始に先立ってＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標となる偏差ΔＮ１が求められる。

そして、デポジットの焼失処理を実行した後、再度、実ＮＯｘ濃度ＮＲが検出され（ステップＳ６４０）、更に偏差ΔＮ２（＝実ＮＯｘ濃度ＮＲ−目標ＮＯｘ濃度ＮＴ）が算出される（ステップＳ６５０）。次に、この偏差ΔＮ２が判定値ΔＮＫ１を上回っているか否かが判定される（ステップＳ６６０）。この判定値ΔＮＫ１は、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標とする能力よりも低くなっている否かをＮＯｘ濃度に基づいて判定するための値である。

ここで、偏差ΔＮ２が判定値ΔＮＫ１以下である場合には、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力がその目標能力と一致しているか、それらに差があっても無視できる範囲であると判定される（ステップＳ６６０：ＮＯ）。そしてこの場合には、この一連の処理は一旦終了される。

一方、偏差ΔＮ２が判定値ΔＮＫ１を上回っている場合、すなわちＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が目標とする能力に達していない場合（ステップＳ６６０：ＹＥＳ）、先に求められた各偏差ΔＮ１，ΔＮ２との乖離度ΔＮ（＝ΔＮ１−ΔＮ２）が判定値ΔＮＫ２を下回っているか否かが判定される（ステップＳ６７０）。ここで、判定値ΔＮＫ２は、デポジットの焼失処理を実行することにより、デポジットの焼失に伴ってＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が十分に上昇したか否かを判定するため値である。

そして、乖離度ΔＮがこの判定値ΔＮＫ２を下回っている場合には（ステップＳ６７０：ＹＥＳ）、警告灯６０が点灯される（ステップＳ６８０）。このように警告灯６０を点灯した後、この一連の処理は終了される。一方、乖離度ΔＮがこの判定値ΔＮＫ２以上である場合には（ステップＳ６７０：ＮＯ）、デポジットの焼失処理が再度実行される（ステップＳ６９０）。このようにデポジットの焼失処理が実行された後、この一連の処理は一旦終了される。

このように本実施形態においては、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力の指標としてＳＣＲ触媒１２から排出される排気のＮＯｘ濃度を用いるようにしている点が第２の実施形態と異なるものの、異常を報知する際の基本的な処理手順は第２の実施形態と同様であり、第２の実施形態に準じた作用及び効果を奏することができる。

以上、この発明の各実施形態について説明したが、これら実施形態は以下のように変更した変形例として実施することもできる。
・第１の実施形態及び第２の実施形態では、ＳＣＲ触媒１２に流入する排気のＮＯｘ濃度を第１ＮＯｘセンサ４１により検出するようにしたが、このＮＯｘ濃度を機関運転状態に基づいて推定するようにし、その推定されるＮＯｘ濃度と第２ＮＯｘセンサ４２により検出されるＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘ浄化率を算出することもできる。

・第２の実施形態及び第４の実施形態では、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達しておらず且つ焼失処理の前後にそれぞれ検出される各ＮＯｘ浄化能力の乖離度が所定値以上であるときに、デポジットの焼失処理を再度実行するようにしたが、この焼失処理の実行を割愛することもできる。この場合であっても、添加弁３０の添加能力が低下している場合やＳＣＲ触媒１２が損傷している場合等、デポジットの焼失処理によって解消することのできない異常時にのみ、警告灯６０を点灯させることはできる。

・第２の実施形態及び第４の実施形態では、ＮＯｘ浄化率についての偏差ΔＳ１やＮＯｘ濃度についての偏差ΔＮ１をデポジットの焼失処理を実行する前に求めるようにしたが、焼失処理が開始された初期の段階におけるそれら偏差の変化が緩慢である場合には、焼失処理の開始と同時あるいはその直後にこれら偏差を求めるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、ＳＣＲ触媒１２のＮＯｘ浄化能力を、例えば、目標ＮＯｘ浄化率ＳＴと実ＮＯｘ浄化率ＳＲとの比（＝ＳＲ／ＳＴ）や目標ＮＯｘ濃度ＮＴと実ＮＯｘ濃度ＮＲと比（＝ＮＲ／ＮＴ）に基づいてＮＯｘ浄化能力を求めるようにしてもよい。

・また、こうしたＮＯｘ浄化率やＮＯｘ濃度の他、ＳＣＲ触媒１２から排出されるＮＯｘの量に基づいてＮＯｘ浄化能力を求めることもできる。この場合には、例えば、ＮＯｘ濃度及び排気流量から算出される実際のＮＯｘ排出量ＱＲとその目標量ＱＴとの偏差（＝ＱＲ−ＱＴ）や比（ＱＴ／ＱＲ）に基づいてＮＯｘ浄化能力を求めることができる。そして、これらＮＯｘ浄化能力の指標となるパラメータと、そのパラメータに対応して設定される所定値とを比較し、同パラメータが所定値に達していないことに基づいて、焼失処理の完了後におけるＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達していないことを判定するようにしてもよい。

・各実施形態及び上記変形例では、ＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ濃度、ＮＯｘ排出量とそれらの目標値とによって算出されるパラメータから焼失処理の完了後におけるＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達していないことを判断する例を示した。一方、このように目標値を用いずとも、ＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ濃度、ＮＯｘ排出量といったパラメータのみに基づいて焼失処理の完了後におけるＮＯｘ浄化能力を判断することもできる。すなわち、デポジットの焼失処理を実行することによりそれらパラメータが推移する範囲を予め求めておき、その範囲に達していないことをもってＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達していないことを判断することもできる。例えば、焼失処理を実行した場合には、ＮＯｘ浄化率が常にα％以上に上昇するのであれば、焼失処理の完了後に検出されるＮＯｘ浄化率がこのα％に達していないときに、ＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達していないと判断することができる。

・上記各実施形態では、焼失処理の開始に先立って検出されるＮＯｘ浄化能力と焼失処理が完了したときに検出されるＮＯｘ浄化能力との乖離度として、ＮＯｘ浄化率の差分（乖離度ΔＳ）やＮＯｘ濃度の差分（乖離度ΔＮ）を用いる例を示した。その他、こうした乖離度を上記各変形例において例示したＮＯｘ浄化能力を示す種々のパラメータによって求めるようにしてもよい。

・上述した各実施形態やその変形例において、排気通路１１において分岐通路１１ａが接続される部位よりも排気上流側に排気中の粒子状物質を捕捉するフィルタを設けるようにしてもよい。こうした構成にあっては、フィルタに捕捉された粒子状物質の量を監視し、その量が所定量を上回った場合に、ポスト噴射を実行する等して排気温度を上昇させることにより、フィルタに捕捉された粒子状物質を焼失させてフィルタの機能を回復させるフィルタ再生処理が実行される。このため、デポジットの焼失処理をフィルタ再生処理と兼ねることとし、同フィルタ再生処理を通じてデポジットを焼失させるようにしてもよい。

・浄化機能が異常である旨を報知する際の処理として、警告灯を点灯させる例を示したが、例えば警告音によって異常を報知するようにしてよいし、車載ナビゲーションシステム等の表示画面に異常情報を表示させるようにしてもよい。

・還元剤として尿素水溶液を用いる例を示したが、例えばアンモニア化合物等、その他のアンモニア系還元剤を使用することもできる。
・本発明にかかる排気浄化装置の適用対象となる内燃機関としてディーゼルエンジンを例示したが、この内燃機関はディーゼルエンジンに限定されず、例えば空燃比をリーンとする運転が頻繁に行われるガソリンエンジンであってもよい。

１０…エンジン、１１…排気通路、１１ａ…分岐通路、１２…ＳＣＲ触媒、３０…添加弁、３１…噴口、４１…第１ＮＯｘセンサ、４２…第２ＮＯｘセンサ、４３…ＮＯｘセンサ、５０…制御部、５０ａ…メモリ。

Claims (3)

1. 内燃機関の排気通路に設けられた尿素系の選択還元触媒と、該選択還元触媒に還元剤を添加する添加弁とを備え、デポジットを焼失させる焼失処理が完了したときに前記選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力を検出し、該検出されるＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達しておらず且つ前記焼失処理によってデポジットを焼失させる前の前記選択還元触媒のＮＯｘ浄化能力と前記焼失処理が完了したときに検出されるＮＯｘ浄化能力との乖離度が所定値より小さいときに浄化機能が異常である旨を報知する
   内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記検出されるＮＯｘ浄化能力がその目標値から乖離しているときに浄化機能が異常である旨を報知する
   請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記検出されるＮＯｘ浄化能力が所定の能力に達しておらず且つ前記乖離度が前記所定値以上であるときにデポジットの焼失処理を再度実行する
   請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。