JP6288054B2 - 排気浄化システムの故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムの故障診断装置に関する。

内燃機関の排気通路に、ＳＣＲ触媒（選択還元型ＮＯｘ触媒）がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタを設ける技術が知られている。ここで、ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。また、フィルタは、排気中の粒子状物質（Particulate Matter：以下、「ＰＭ」と称する場合もある。）を捕集する機能を有する。このようなＳＣＲフィルタを備えた内燃機関の排気浄化システムでは、排気通路に設けられたアンモニア供給装置により該ＳＣＲフィルタに還元剤たるアンモニアが供給される。

また、特許文献１には、排気通路に設けられたＳＣＲ触媒を備えた排気浄化システムの故障診断装置に関する技術が開示されている。この特許文献１に記載の技術では、排気浄化システムが正常であるときの浄化特性と排気浄化システムが故障しているときの浄化特性との中間特性に基づいて、故障診断のための所定の閾値および補正係数が設定される。そして、設定された補正係数により、ＳＣＲ触媒からのＮＯｘ流出量をパラメータとして算出されたＮＯｘ浄化率が補正される。この補正後のＮＯｘ浄化率と所定の閾値とを比較することで、排気浄化システムが故障しているか否かを診断する。

また、非特許文献１には、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒に吸着されているアンモニア量であるアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあることが開示されている。

特開２０１５−０１０５８９号公報

"Physico-Chemical Modeling of an Integrated SCR on DPF (SCR/DPF) System," SAE International Journal of Engines, August 2012 vol. 5 no. 3, 958-974

ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムが故障しているか否かを、該ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率（ＳＣＲフィルタに流入するＮＯｘ量に対するＳＣＲフィルタにおいて還元されるＮＯｘ量の割合）に基づいて診断する技術が知られている。ここで、上述した先行技術文献に開示されているように、ＳＣＲフィルタにおいては、ＰＭの堆積状況の影響により、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が変動する場合がある。ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が変動すると、それに伴って、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が変動することになる。そのため、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を用いて排気浄化システムの故障診断を高精度で行うためには、該ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況の影響を考慮する必要がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムが故障しているか否かを診断する際の診断精度を向上させることを目的とする。

ＳＣＲフィルタには、排気中のＰＭが捕集され、捕集されたＰＭが徐々に堆積する。このとき、ＳＣＲフィルタにおいては、先ず、隔壁内（すなわち、隔壁に形成された細孔内）にＰＭが堆積する。そして、隔壁内におけるＰＭの堆積量が上限値に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。以下、ＳＣＲフィルタの隔壁内にＰＭが堆積することを「壁内ＰＭ堆積」と称し、壁内ＰＭ堆積が進行している期間を「壁内ＰＭ堆積期間」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁内におけるＰＭの堆積量を「壁内ＰＭ堆積量」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上にＰＭが堆積することを「表層ＰＭ堆積」と称し、表層ＰＭ堆積が進行している期間を「表層ＰＭ堆積期間」と称する場合もある。また、ＳＣＲフィルタの隔壁の表面上におけるＰＭの堆積量を「表層ＰＭ堆積量」と称する場合もある。

上述したように、従来、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる傾向にあると考えられていた。ただし、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加傾向との詳細な相関関係については、これまで不明であった。しかしながら、本発明の発明者は、ＳＣＲフィルタにおける壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるが、その一方で、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない、といった傾向にあることを新たに見出した。ここで、壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなるのは、壁内ＰＭ堆積量が増加すると該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの飽和吸着量が増加し、それに伴って、該ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量が減少するためだと考えられる。一方で、表層ＰＭ堆積量が変化しても、該ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの飽和吸着量はほとんど変化しないため、該ＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量もほとんど変化しない。そのために、表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しないと考えられる。本発明は、以上のような新たな知見を、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を用いる排気浄化システムの故障診断に反映させたものである。

より詳細には、第一の発明に係る排気浄化システムの故障診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有するＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、を有する排気浄化システムが故障しているか否かを診断する排気浄化システムの故障診断装置において、前記ＳＣＲフィルタよりも下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、前記ＮＯｘセンサの検出値を用いて前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出部と、前記ＮＯｘ浄化率算出部によって算出された前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が所定の判定浄化率以下のときは前記排気浄化システムが故障していると判定する判定部と、前記判定浄化率を設定する設定部と、を備え、前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値を差圧変換値とし、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量をフィルタＰＭ堆積量としたときの、前記フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を差圧変化率とし、前記ＮＯｘ浄化率算出部によるＮＯｘ浄化率の算出に用いられる前記ＮＯｘセンサの検出値が検出された時期をセンサ検出時期とし、前記設定部が、前記センサ検出時期における前記差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べて、前記判定浄化率をより大きい値に設定する。

本発明に係る排気浄化システムにおいては、アンモニア供給装置によってＳＣＲフィルタに還元剤たるアンモニアが供給される。そして、供給されたアンモニアが、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒に吸着する。なお、アンモニア供給装置は、アンモニアを気体または液体として供給するものでもよく、また、アンモニアの前駆体を供給するものであってもよい。

また、ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒の劣化等により該ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化機能が低下すると、該ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が低下する。また、アンモニア供給装置に異常が生じることで、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が所望の量よりも少なくなった場合も、該ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が低下する。そのため、本発明に係る排気浄化システムの故障には、ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化機能の低下のみならず、アンモニア供給装置の異常も含まれる。

本発明においては、ＮＯｘ浄化率算出部によって、ＳＣＲフィルタより下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサの検出値を用いてＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が算出される。そして、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が所定の判定浄化率以下のときは、判定部によって、排気浄化システムが故障していると判定される。ここで、判定浄化率は、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化システムが故障していると判定すべき閾値として設定される値である。

ここで、上述した新たな知見によれば、ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化機能自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が同一であっても、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積状況に応じてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が異なる量となる場合がある。より詳細に説明すると、上述したように、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積は、壁内ＰＭ堆積が上限値に達した後で表層ＰＭ堆積に推移する。したがって、表層ＰＭ堆積期間中であれば、壁内ＰＭ堆積量は常に上限値となっている。つまり、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりも壁内ＰＭ堆積量が多い状態となっている。そして、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易くなる。そのため、ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化機能自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中に比べてＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が多くなる。

そして、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が多いほど、該ＳＣＲ触媒において還元されるＮＯｘ量は多くなる。そのため、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量以外のＮＯｘ浄化率と相関のあるパラメータの値が同一であれば、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が多いほどＮＯｘ浄化率が高くなる。したがって、ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化機能自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中に比べて、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されるＮＯｘ浄化率が高くなる。

そのため、センサ検出時期が、表層ＰＭ堆積期間中であるのか、壁内ＰＭ堆積期間中であるのかを考慮せずに、排気浄化システムの故障判別の閾値となる判定浄化率が設定されると、誤判定を招く虞がある。そこで、本発明では、設定部が、センサ検出時期が、表層ＰＭ堆積期間中であるのか、壁内ＰＭ堆積期間中であるのかに応じて、判定浄化率を異なる値に設定する。ここで、センサ検出時期は、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率の算出に用いられたＮＯｘセンサの検出値が検出された時期である。

具体的には、設定部が、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さいと
きは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べて、判定浄化率をより大きい値に設定する。ここで、差圧変化率は、フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの差圧変換値の増加量である。なお、フィルタＰＭ堆積量は、差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される値である。このように定義される差圧変化率は、表層ＰＭ堆積期間中においては、壁内ＰＭ堆積期間中に比べて小さい値となる。そこで、本発明に係る所定の閾値は、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか、表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別可能な値に定められている。

なお、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積は、壁内ＰＭ堆積が上限値に達した後で表層ＰＭ堆積に推移するが、一方で、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの酸化は隔壁内および隔壁の表面上のいずれにおいても起こり得る。したがって、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積が一旦表層ＰＭ堆積に移行した後であっても、壁内ＰＭ堆積量が隔壁内のＰＭの酸化によって減少する場合がある。この場合、ＰＭの堆積が再開すると、隔壁内にＰＭが再度堆積することになる（つまり、表層ＰＭ堆積から壁内ＰＭ堆積に移行する。）。そのため、ＳＣＲフィルタにＰＭが堆積し始めた時点からの経過時間や、フィルタＰＭ堆積量（ＳＣＲフィルタ全体でのＰＭ堆積量）のみに基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを正確に区別することは困難である。そのため、本発明では、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか、表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別するためのパラメータとして差圧変化率が用いられる。

判定浄化率が上記のように設定されることで、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合は、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合に比べて、判定浄化率がより大きい値に設定されることになる。これにより、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率が、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積状況の影響を受けた値であっても、故障判別の際に該ＮＯｘ浄化率との比較対象となる判定浄化率がより適切な値に設定されることになる。したがって、本発明によれば、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムの故障診断の診断精度を向上させることができる。

また、上述した新たな知見によれば、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない。したがって、ＳＣＲフィルタにおける表層ＰＭ堆積量の増減は、ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化率に対してほとんど影響を与えない。そこで、本発明においては、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さい場合、設定部は、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量の変化量に対する判定浄化率の変化量を零として判定浄化率を設定してもよい。これによれば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であれば、該センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量自体が多いか少ないかは判定浄化率の設定に影響しないことになる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合の排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

また、ＳＣＲフィルタの隔壁内にＰＭが堆積していることに起因するＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加幅は、ＳＣＲフィルタの温度が低いほど大きくなる。したがって、表層ＰＭ堆積期間中においては、ＳＣＲフィルタの温度以外のＮＯｘ浄化率と相関のあるパラメータの値が同一であれば、ＳＣＲフィルタの温度が低いほどＮＯｘ浄化率が高くなる。そこで、本発明においては、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さいときに、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べて判定浄化率をより大きい値に設定する際に、設定部は、センサ検出時期におけるＳＣＲフィルタの温度が低いときは該ＳＣＲフィルタの温度が高いときに比べて判定浄化率をより大きい値に設定してもよい。これによれば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合、センサ検出時期におけるＳＣＲフィルタの温度が低いときは該ＳＣＲフィルタの温度が高いときに比べて判定浄化率がより大きい値に設定されることになる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ
堆積期間中である場合の排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

第２の発明に係る排気浄化システムの故障診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有するＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、を有する排気浄化システムが故障しているか否かを診断する排気浄化システムの故障診断装置において、前記ＳＣＲフィルタよりも下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、前記ＮＯｘセンサの検出値を用いて前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出部と、を備え、前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値を差圧変換値とし、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量をフィルタＰＭ堆積量としたときの、前記フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を差圧変化率とし、前記ＮＯｘ浄化率算出部によるＮＯｘ浄化率の算出に用いられた前記ＮＯｘセンサの検出値が検出された時期をセンサ検出時期とし、前記ＮＯｘ浄化率算出部によって算出された前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を、前記センサ検出時期における前記差圧変化率に基づいて定まる所定の減少分減少させることで補正浄化率を算出する補正浄化率算出部と、前記補正浄化率算出部によって算出された前記補正浄化率が、前記ＳＣＲフィルタに粒子状物質が堆積していないと仮定して定められる所定の判定浄化率以下のときは前記排気浄化システムが故障していると判定する判定部と、をさらに備え、前記補正浄化率算出部が、前記センサ検出時期における前記差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べて、前記減少分をより大きくする。

本発明では、判定浄化率が、ＳＣＲフィルタにＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率に定められている。つまり、本発明に係る判定浄化率は、ＰＭが堆積していない状態のＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化システムが故障していると判定すべき閾値として設定された値である。また、本発明では、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率を、センサ検出時期における差圧変化率に基づいて定まる所定の減少分減少させることで補正浄化率が算出される。そして、補正浄化率と判定浄化率とを比較することで、排気浄化システムが故障しているか否かが判別される。

上述したとおり、ＳＣＲフィルタのＮＯｘ浄化機能自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタに供給されるアンモニア量が同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中に比べて、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されるＮＯｘ浄化率が高くなる。そこで、本発明では、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さいとき、すなわちセンサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中のときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のとき、すなわちセンサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中のときに比べて、補正浄化率を算出する際に、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率から減少させる減少分をより大きくする。これによれば、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率がＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積状況の影響を受けた値であっても、故障判別の際に判定浄化率との比較対象となる補正浄化率がより適切な値に算出されることになる。したがって、本発明によっても、第一の発明と同様、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムの故障診断の診断精度を向上させることができる。

なお、本発明においては、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さいとき、すなわちセンサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中のときは、ＮＯｘ浄化率算出部によ
って算出されたＮＯｘ浄化率から減少させる減少分を零としてもよい。つまり、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率の値を、そのまま補正浄化率として用いてもよい。

また、本発明においては、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さい場合、補正浄化率算出部は、前記センサ検出時期における前記フィルタＰＭ堆積量の変化量に対する、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率に対する減少分の変化量を零として補正浄化率を算出してもよい。これによれば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であれば、該センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量自体が多いか少ないかは補正浄化率の算出に影響しないことになる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合の排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

また、本発明においては、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さいときに、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率に対する減少分を、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べてより大きくする際に、補正浄化率算出部が、センサ検出時期におけるＳＣＲフィルタの温度が低いときは該ＳＣＲフィルタの温度が高いときに比べて該減少分をより大きくしてもよい。これによれば、ＮＯｘ浄化率算出部によって算出されたＮＯｘ浄化率がＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積状況の影響を受けた値であっても、故障判別の際に判定浄化率との比較対象となる補正浄化率がより適切な値に算出されることになる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合の排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

本発明によれば、ＳＣＲフィルタを備えた排気浄化システムが故障しているか否かを診断する際の診断精度を向上させることができる。

本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係るＥＣＵにおけるＰＭ堆積量算出部の機能を示すブロック図である。 本発明の実施例に係るＥＣＵにおける吸着量算出部の機能を示すブロック図である。 ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況が該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。 ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒のアンモニアの飽和吸着量との相関を示す図である。 ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を棒グラフで示した第一の図である。 フィルタＰＭ堆積量の増加に応じた差圧変換値の推移を示す図である。 本発明の実施例１に係る排気浄化システムの故障診断のフローを示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係るフィルタ温度と補正係数αとの相関を示す図である。 ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を棒グラフで示した第二の図である。 本発明の実施例２に係る排気浄化システムの故障診断のフローを示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係るフィルタ温度と所定値βｘとの相関を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的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とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。ただし、本発明は、ガソリン等を燃料とする火花点火式の内燃機関にも適用することができる。

内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。なお、内燃機関１が火花点火式の内燃機関である場合は、燃料噴射弁３は、吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。

内燃機関１は吸気通路４と接続されている。吸気通路４には、エアフローメータ４０およびスロットル弁４１が設けられている。エアフローメータ４０は、吸気通路４内を流れる吸気（空気）の量（質量）に応じた電気信号を出力する。スロットル弁４１は、吸気通路４におけるエアフローメータ４０よりも下流側に配置されている。スロットル弁４１は、吸気通路４内の通路断面積を変更することで、内燃機関１の吸入空気量を調整する。

内燃機関１は排気通路５と接続されている。排気通路５には、酸化触媒５０、ＳＣＲフィルタ５１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１は、多孔質の基材により形成されたウォールフロー型のフィルタに、ＳＣＲ触媒５１ａが担持されて構成されている。フィルタは、排気中のＰＭを捕集する機能を有する。ＳＣＲ触媒５１ａは、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有する。そのため、ＳＣＲフィルタ５１は、ＰＭ捕集機能およびＮＯｘ浄化機能を有している。酸化触媒５０は、ＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、酸化触媒５０よりもさらに上流側の排気通路５に設けられている。燃料添加弁５２は、排気通路５内を流れる排気中に燃料を添加する。尿素水添加弁５３は、酸化触媒５０よりも下流側且つＳＣＲフィルタ５１よりも上流側の排気通路５に設けられている。尿素水添加弁５３は、排気通路５内を流れる排気中に尿素水を添加する。尿素水添加弁５３から排気中に尿素水が添加されると、該尿素水がＳＣＲフィルタ５１に供給される。つまり、ＳＣＲフィルタ５１に、アンモニアの前駆体である尿素が供給される。ＳＣＲフィルタ５１においては、供給された尿素が加水分解されることで生成されたアンモニアがＳＣＲ触媒５１ａに吸着する。そして、このＳＣＲ触媒５１ａに吸着したアンモニアを還元剤として、排気中のＮＯｘが還元される。なお、尿素水添加弁５３に代えて、アンモニアガスを排気中に添加するアンモニア添加弁を設けてもよい。

酸化触媒５０よりも下流側且つ尿素水添加弁５３よりも上流側の排気通路５には、Ｏ_２センサ５４、上流側温度センサ５５および上流側ＮＯｘセンサ５７が設けられている。ＳＣＲフィルタ５１より下流側の排気通路５には下流側温度センサ５６および下流側ＮＯｘセンサ５８が設けられている。Ｏ_２センサ５４は排気のＯ_２濃度に応じた電気信号を出力する。上流側温度センサ５５および下流側温度センサ５６は排気の温度に応じた電気信号を出力する。上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８は排気のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を出力する。また、排気通路５には、差圧センサ５９が設けられている。差圧センサ５９は、ＳＣＲフィルタ５１の上流と下流との間の排気圧力の差（以下、「フィルタ差圧」と称する場合もある。）に応じた電気信号を出力する。

そして、内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１
０は、内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。ＥＣＵ１０には、上記のエアフローメータ４０、Ｏ_２センサ５４、上流側温度センサ５５、上流側ＮＯｘセンサ５７、下流側温度センサ５６、下流側ＮＯｘセンサ５８、および差圧センサ５９に加え、アクセルポジションセンサ７およびクランクポジションセンサ８等の各種センサが電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ７は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に対応した電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ８は、内燃機関１の機関出力軸（クランクシャフト）の回転位置に対応した電気信号を出力するセンサである。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、下流側温度センサ５６の出力値に基づいてＳＣＲフィルタ５１の温度（以下、「フィルタ温度」と称する場合もある。）を推定する。また、ＥＣＵ１０は、エアフローメータ４０の出力値に基づいて、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気の流量（以下、単に「排気流量」と称する場合もある。）を推定する。

また、ＥＣＵ１０には、上記の燃料噴射弁３、スロットル弁４１、燃料添加弁５２、および尿素水添加弁５３等の各種機器が電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、上記のような各センサの出力信号に基づいて、上記の各種機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１０は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を所定の目標吸着量に維持または調整すべく、尿素水添加弁５３からの尿素水添加量を制御する。なお、所定の目標吸着量は、ＳＣＲフィルタ５１において所望のＮＯｘ浄化率を確保でき、且つ、ＳＣＲフィルタ５１からのアンモニアの流出量を許容範囲内に抑制することができる値として実験等に基づき予め定められた値である。

また、ＥＣＵ１０は、後述する方法により推定されるＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積量（以下、「フィルタＰＭ堆積量」と称する場合もある。）が所定堆積量に達したときに、燃料添加弁５２から燃料を添加することでフィルタ再生処理を実行する。フィルタ再生処理では、燃料添加弁５２から添加された燃料が酸化触媒５０において酸化されることで生じる酸化熱によって、ＳＣＲフィルタ５１が昇温される。その結果、ＳＣＲフィルタ５１に堆積したＰＭが燃焼し除去される。

（フィルタＰＭ堆積量の推定）
本実施例においては、ＥＣＵ１０によってフィルタＰＭ堆積量が所定の演算周期で繰り返し算出される。図２は、ＥＣＵ１０におけるＰＭ堆積量算出部の機能を示すブロック図である。ＰＭ堆積量算出部１１０は、フィルタＰＭ堆積量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。なお、本実施例に係るＰＭ堆積量算出部１１０は、後述する、差圧センサ５９によって検出されるフィルタ差圧を排気流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値である差圧変換値を用いることなくフィルタＰＭ堆積量を算出する。また、本実施例に係るＰＭ堆積量算出部１１０においては、ＳＣＲフィルタ５１のＰＭ捕集機能が正常な状態であると仮定して、フィルタＰＭ堆積量が算出される。

ＰＭ堆積量算出部１１０においては、ＳＣＲフィルタ５１によって捕集されるＰＭ量であるＰＭ捕集量と、ＳＣＲフィルタ５１において酸化されるＰＭの量であるＰＭ酸化量とを積算することで、現在のフィルタＰＭ堆積量が算出される。詳細には、ＰＭ堆積量算出部１１０は、ＰＭ捕集量算出部１１１とＰＭ酸化量算出部１１２とを有する。ＰＭ捕集量算出部１１１は、フィルタＰＭ堆積量の演算周期に応じた第１所定期間中にＳＣＲフィルタ５１によって捕集されるＰＭ量をＰＭ捕集量として算出する。ＰＭ酸化量算出部１１２は、第１所定期間中にＳＣＲフィルタ５１において酸化されるＰＭの量をＰＭ酸化量として算出する。

ＰＭ捕集量算出部１１１には、第１所定期間中に内燃機関１から排出されるＰＭ量（以
下、単に「ＰＭ排出量」と称する場合もある。）が入力される。ＰＭ排出量は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することができる。ＰＭ捕集量算出部１１１では、入力されたＰＭ排出量に対して所定のＰＭ捕集率（ＳＣＲフィルタ５１に流入するＰＭ量に対するＳＣＲフィルタ５１に捕集されるＰＭ量の割合）が乗算されることで、ＰＭ捕集量が算出される。なお、所定のＰＭ捕集率は、排気流量に基づいて推定される値であってもよい。

一方、ＰＭ酸化量算出部１１２には、フィルタ温度、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＯ_２濃度（以下、「流入Ｏ_２濃度」と称する場合もある。）、および、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＮＯ_２濃度（以下、「流入ＮＯ_２濃度」と称する場合もある。）が入力される。フィルタ温度は下流側温度センサ５６の出力値に基づいて推定することができる。流入Ｏ_２濃度はＯ_２センサ５４によって検出される。なお、流入Ｏ_２濃度は、排気の空燃比や内燃機関１の運転状態等に基づいて推定することもできる。流入ＮＯ_２濃度は、エアフローメータ４０の出力値、上流側温度センサ５５の出力値、および、上流側ＮＯｘセンサ５７の出力値等に基づいて推定することができる。より詳細には、上流側ＮＯｘセンサ５７の出力値および排気流量に基づいて、排気中のＮＯｘ量を推定することができる。また、上流側温度センサ５５の出力値に基づいて推定される酸化触媒５０の温度、および、排気流量に基づいて、排気中におけるＮＯｘ量のうちのＮＯ_２量の割合を推定することができる。そして、これら排気中のＮＯｘ量、および、排気中におけるＮＯｘ量のうちのＮＯ_２量の割合の推定値等に基づいて、流入ＮＯ_２濃度を推定することができる。さらに、ＰＭ酸化量算出部１１２には、前回の演算で算出されたフィルタＰＭ堆積量（以下、「堆積量前回値」と称する場合もある。）が入力される。そして、ＰＭ酸化量算出部１１２においては、入力された、フィルタ温度、流入Ｏ_２濃度、流入ＮＯ_２濃度、および、堆積量前回値に基づいて、ＰＭ酸化量が算出される。

そして、ＰＭ堆積量算出部１１０においては、堆積量前回値に対し、増加分であるＰＭ捕集量を加算するとともに、減少分であるＰＭ酸化量を減算することで、今回のフィルタＰＭ堆積量（現在のフィルタＰＭ堆積量）が算出される。算出された今回のフィルタＰＭ堆積量が、次回の演算の際に堆積量前回値として用いられる。

なお、本発明に係るフィルタＰＭ堆積量の算出方法は、上記のような方法に限られるものではない。本発明に係るフィルタＰＭ堆積量としては、後述する差圧変換値以外のパラメータを用いた算出方法であれば、周知のどのような方法を採用してもよい。

（アンモニア吸着量の推定）
また、本実施例においては、ＥＣＵ１０によって、ＳＣＲ触媒５１ａに吸着しているアンモニア量であるアンモニア吸着量が所定の演算周期で繰り返し算出される。図３は、ＥＣＵ１０における吸着量算出部の機能を示すブロック図である。吸着量算出部１２０は、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を算出するための機能部であり、ＥＣＵ１０において所定のプログラムが実行されることによって実現される。なお、本実施例に係る吸着量算出部１２０においては、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能が正常な状態であると仮定してアンモニア吸着量が算出される。また、本実施例に係る吸着量算出部１２０においては、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定してアンモニア吸着量が算出される（つまり、吸着量算出部１２０により算出されるアンモニア吸着量の値は、後述するようなＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況によるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量への影響が考慮されていない値である。）。

吸着量算出部１２０においては、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量であるアンモニア供給量と、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量であるアンモニア消費量と、ＳＣＲ触媒５１ａから脱離するアンモニア量であるアンモニア脱離量とを積算することで現在のアンモニア吸着量が算出される。詳細には、吸着量算
出部１２０は、消費量算出部１２１と脱離量算出部１２２とを有する。消費量算出部１２１は、アンモニア吸着量の演算周期に応じた第２所定期間中にＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘの還元に消費されるアンモニア量をアンモニア消費量として算出する。脱離量算出部１２２は、第２所定期間中にＳＣＲ触媒から脱離するアンモニア量をアンモニア脱離量として算出する。また、吸着量算出部１２０では、第２所定期間中にＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量がアンモニア供給量として推定される。上述したように、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニアは、尿素水添加弁５３から添加された尿素水に含まれる尿素が加水分解することで生成されたものである。そのため、アンモニア供給量は、第２所定期間中に尿素水添加弁５３から添加された尿素水量に基づいて推定することができる。

消費量算出部１２１には、ＳＣＲフィルタ５１に流入する排気のＮＯｘ濃度（以下、「流入ＮＯｘ濃度」と称する場合もある。）、排気流量、フィルタ温度、および、前回の演算で算出されたＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量（以下、「吸着量前回値」と称する場合もある。）が入力される。流入ＮＯｘ濃度は上流側ＮＯｘセンサ５７によって検出される。ここで、ＳＣＲ触媒５１ａでのＮＯｘ浄化率は、排気流量、フィルタ温度、および、該ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量と相関がある。そこで、消費量算出部１２１では、入力された、排気流量、フィルタ温度、および、吸着量前回値に基づいて、現時点においてＳＣＲ触媒５１ａにおいて発揮されると推定されるＮＯｘ浄化率（以下、「推定ＮＯｘ浄化率」と称する場合もある。）が算出される。さらに、消費量算出部１２１では、入力された、流入ＮＯｘ濃度と、排気流量と、に基づいて、第２所定期間中にＳＣＲフィルタ５１に流入するＮＯｘ量（以下、「流入ＮＯｘ量」と称する場合もある。）が算出される。そして、算出された推定ＮＯｘ浄化率および流入ＮＯｘ量に基づいて、アンモニア消費量が算出される。

一方、脱離量算出部１２２には、フィルタ温度、および、吸着量前回値が入力される。ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタ温度が高いほどアンモニア脱離量が多くなる。また、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が多いほどアンモニア脱離量が多くなる。脱離量算出部１２２では、これらの相関関係を踏まえて、入力された、フィルタ温度と、吸着量前回値とに基づいて、アンモニア脱離量が算出される。

そして、吸着量算出部１２０においては、吸着量前回値に対し、増加分であるアンモニア供給量を加算するとともに、減少分であるアンモニア消費量およびアンモニア脱離量を減算することで、今回のＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が算出される。

（ＰＭ堆積状況とアンモニア吸着量との関係）
ここで、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況とＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量との関係について説明する。上述したように、本発明の発明者は、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増加傾向との相関関係について新たな知見を見出した。この知見によれば、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であっても、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内のＰＭ堆積量（壁内ＰＭ堆積量）が多いときは、該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて、アンモニア脱離量が少なくなる。その結果、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータの値が同一であっても、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなる。また、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しており、該ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行した後においては、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であれば、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）が変化してもアンモニア脱離量はほとんど変化しない。そのため、
表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しない。

このような、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況に対するＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の変動傾向は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニアの飽和吸着量（ＳＣＲ触媒５１ａに吸着可能なアンモニア量の上限値である。以下、単に「飽和吸着量」と称する場合もある。）との相関関係に起因していると考えられる。図４は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況がＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量に与える影響について説明するための図である。図４において、横軸はフィルタ温度を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。そして、図４において、線Ｌ１は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときのフィルタ温度と飽和吸着量との相関を示している。一方、図４において、線Ｌ２は、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときのフィルタ温度と飽和吸着量との相関を示している。フィルタ温度が高いほど（すなわち、ＳＣＲ触媒５１ａの温度が高いほど）、ＳＣＲ触媒５１ａからアンモニアが脱離し易くなる。そのため、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量はフィルタ温度が高いほど少なくなる。換言すれば、フィルタ温度が低いほどＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。このとき、図４に示すように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。

ここで、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況とＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量とのより詳細な相関関係について図５に基づいて説明する。図５は、想定される、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの堆積状況と、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量との相関を示す図である。図５において、横軸はフィルタＰＭ堆積量を表しており、縦軸はＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量を表している。なお、図５は、フィルタ温度が一定の下でのＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の推移を示している。

図５に示すように、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積する際には、先ず、隔壁内（すなわち、隔壁に形成された細孔内）にＰＭが堆積する。そして、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達した後、隔壁の表面上にＰＭが堆積する。つまり、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達してから、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行する。このとき、図５に示すように、壁内ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、壁内ＰＭ堆積量）の増加に応じて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が増加する。一方で、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量（すなわち、表層ＰＭ堆積量）が増加しても、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。ただし、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積量は上限値となっている。そのため、表層ＰＭ堆積期間中は、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達しているときの量で一定となる。つまり、図４に示すような、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときと、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときとの、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の差異は、壁内ＰＭ堆積に起因して生じるものと考えられる。

そして、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量が多くなると、該ＳＣＲ触媒５１ａからアンモニアが脱離し難くなる。そのため、アンモニア脱離量と相関のある他のパラメータであるフィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、壁内ＰＭ堆積量が多いときは壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べてアンモニア脱離量が少なくなる。したがって、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもアンモニア脱離量が少なくなる。そのために、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が増加し易くなると考えられる。したがって、ＳＣＲ
触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータの値が同一のときは、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量がより多くなる。

また、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量が増加しても（すなわち、表層ＰＭ堆積量の増加）ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は増加しない。したがって、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタ温度およびＳＣＲ触媒５１ａにおけるアンモニア吸着量が同一の状態であれば、表層ＰＭ堆積量が変化してもアンモニア脱離量は変化しない。そのために、表層ＰＭ堆積期間中は、フィルタＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量の増減に対してほとんど影響しないと考えられる。

（故障診断）
本実施例においては、ＳＣＲ触媒５１ａの劣化等によりＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能が低下すると、該ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が低下する。また、尿素水添加弁５３に異常が生じることで尿素水添加量が減少し、それによって、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量が所望の量よりも少なった場合も、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が低下する。そこで、本実施例では、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能の低下および尿素水添加弁５３の異常のいずれも、ＳＣＲフィルタ５１および尿素水添加弁５３を含んだ排気浄化システム６０の故障として検出する。以下、本実施例に係る、排気浄化システム６０の故障を検出するための故障診断について説明する。

本実施例においては、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率に基づいて排気浄化システム６０が故障しているか否かが判別される。より詳しくは、上流側ＮＯｘセンサ５７の検出値（すなわち、流入ＮＯｘ濃度）と、下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値（すなわち、流出ＮＯｘ濃度）とに基づいてＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が算出される。なお、流入ＮＯｘ濃度は内燃機関１の運転状態に基づいて推定することもできる。そして、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が所定の判定浄化率以下のときは排気浄化システム６０が故障していると判定される。ここで、判定浄化率は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が該判定浄化率以下にまで低下した場合、排気浄化システム６０が故障していると判定すべき閾値として設定される値である。

ここで、上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値に基づいて算出されるＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率は、これらの検出値が検出された時期であるセンサ検出時期におけるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量に応じて異なる値となる。そして、上述したように、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加量に係る他のパラメータの値が同一であっても、表層ＰＭ堆積期間中は、壁内ＰＭ堆積期間中よりもＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量がより多くなる。したがって、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量が同一であっても、センサ検出時期が、表層ＰＭ堆積期間中であるのか、壁内ＰＭ堆積期間中であるのかによって、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率の算出値は異なる値となる。したがって、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能が同程度に低下しているとき、または、尿素水添加弁５３の異常によりＳＣＲフィルタ５１へのアンモニア供給量が同程度に減少しているときであっても、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率の算出値は異なる値となる。つまり、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中のときは、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中のときに比べて、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率の算出値が大きくなる。

図６は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率を棒グラフで示した図である。図６の（Ａ），（Ｂ）は、いずれも、排気浄化システム６０が故障しているときのＮＯｘ浄化率を示している。また、図６の（Ａ），（Ｂ）は、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能
自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量が同一であるときのＮＯｘ浄化率を示している。ただし、図６の（Ａ）は、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中のときのＮＯｘ浄化率を示している。一方、図６の（Ｂ）は、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中のときのＮＯｘ浄化率を示している。そのため、図６の（Ｂ）は、図６の（Ａ）に比べて、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の差分に対応したＮＯｘ浄化率差ｄＲ分だけ高くなっている。また、図６において、Ｒｎｏｘｔｈ１，Ｒｎｏｘｔｈ２は、排気浄化システムの故障判別の閾値である判定浄化率を表している。

ここで、仮に、センサ検出時期が、表層ＰＭ堆積期間中であるのか、壁内ＰＭ堆積期間中であるのかに関わらず、判定浄化率をＲｎｏｘｔｈ１に設定したとする。このとき、図６の（Ａ）のようにセンサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であれば、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率は判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈ１以下となる。そのため、排気浄化システム６０は故障していると判定されることになる。一方で、図６の（Ｂ）のようにセンサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であれば、図６の（Ａ）に比べてＮＯｘ浄化率差ｄＲ分だけＮＯｘ浄化率が高くなっているために、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈ１よりも高くなる場合がある。この場合、排気浄化システム６０が故障しているにも関わらず、該排気浄化システム６０は正常であると誤診断されることになる。

そこで、本実施例に係る故障診断においては、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じて、判定浄化率を異なる値に設定する。具体的には、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合は、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合に比べて、判定浄化率をより大きい値に設定する。例えば、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合は判定浄化率を図６のＲｎｏｘｔｈ１に設定したとすると、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合は判定浄化率を図６のＲｎｏｘｔｈ２（＞Ｒｎｏｘｔｈ１）に設定する。これによれば、図６の（Ｂ）のように、図６の（Ａ）に比べてＮＯｘ浄化率差ｄＲ分だけＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が高くなった場合であっても、該ＮＯｘ浄化率は判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈ２以下となる。その結果、排気浄化システム６０は故障していると判定されることになる。したがって、排気浄化システムの故障診断における誤診断を抑制することができる。

次に、本実施例に係る、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別する手法について図７に基づいて説明する。図７は、フィルタＰＭ堆積量の増加に応じた差圧変換値の推移を示す図である。図７において、横軸はフィルタＰＭ堆積量を表しており、縦軸は差圧変換値を表している。

ここで、差圧変換値は、差圧センサ５９によって検出されるフィルタ差圧を排気流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値である。より詳細には、本実施例に係る差圧変換値は下記式１により表される。
Ａｐ＝ｄＰ／Ｑｇ ・・・式１
Ａｐ：差圧変換値
ｄＰ：フィルタ差圧（差圧センサ５９の検出値）
Ｑｇ：排気流量

また、フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの差圧変換値の増加量（すなわち、図７における線の傾き）を差圧変化率と定義する。この差圧変化率は下記式４により表される。
Ｒｐ＝ｄＡｐ／ｄＱｐｍ ・・・式２
Ｒｐ：差圧変化率
ｄＡｐ：第３所定期間中における差圧変換値の増加量
ｄＱｐｍ：第３所定期間中におけるフィルタＰＭ堆積量の増加量
ここで、第３所定期間の長さは、差圧変化率を算出するために演算周期に基づいて予め定められている。また、ｄＡｐおよびｄＱｐｍは、同一時期における第３所定期間中の差圧変換値の増加量およびフィルタＰＭ堆積量の増加量である。

図７に示すように、フィルタＰＭ堆積量が増加すると差圧変換値が大きくなる。ここで、ＳＣＲフィルタ５１においては、隔壁内にＰＭが堆積したときの方が、隔壁の表面上にＰＭが堆積した場合に比べて、フィルタ差圧に対する影響が大きい。そのため、ＰＭ堆積量の増加量が同一であれば、壁内ＰＭ堆積量が増加したときの方が、表層ＰＭ堆積量が増加したときに比べて、差圧変換値の増加幅は大きい。したがって、図７に示すように、壁内ＰＭ堆積期間中は、表層ＰＭ堆積期間中に比べて差圧変化率が大きい。換言すれば、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積に移行すると差圧変化率が小さくなる。つまり、差圧変化率に基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中であるのか表層ＰＭ堆積期間中であるのかを区別することができる。具体的には、差圧変化率が所定の閾値以上であれば、壁内ＰＭ堆積期間中であると判断できる。また、差圧変化率が所定の閾値より小さければ、表層ＰＭ堆積期間中であると判断できる。

なお、上述したように、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積は壁内ＰＭ堆積から表層ＰＭ堆積の順に推移する。ただし、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの酸化は隔壁内および隔壁の表面上のいずれにおいても起こり得る。そのため、一旦表層ＰＭ堆積に移行した後であっても、壁内ＰＭ堆積量が酸化によって減少する場合がある。そして、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積が再開される際には、先ず、隔壁内にＰＭが堆積することになる。このときは、隔壁の表面上にＰＭが残っている状態で、壁内ＰＭ堆積が進行する場合もある。したがって、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積し始めた時点からの経過時間（例えば、フィルタ再生処理が終了した時点からの経過時間）や、フィルタＰＭ堆積量（ＳＣＲフィルタ５１全体でのＰＭ堆積量）のみに基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを正確に区別することは困難である。そのため、壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを区別するパラメータとして差圧変化率を用いることで、これらをより高精度で区別することができる。

（故障診断フロー）
以下、本実施例に係る排気浄化システムの故障診断のフローについて図８に基づいて説明する。図８は、本実施例に係る排気浄化システムの故障診断のフローを示すフローチャートである。本フローにしたがって、ＥＣＵ１０によって、排気浄化システム６０の故障診断が、内燃機関１の運転中に実行される。

本フローでは、先ずＳ１０１において、排気浄化システム６０の故障診断の実行条件が成立したか否かが判別される。排気浄化システム６０の故障診断の実行条件は予め定められている。この実行条件としては、内燃機関１の運転状態が定常状態であること、上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８が正常であること、排気流量が所定範囲内であること、流入ＮＯｘ濃度が所定範囲内であること、フィルタ温度が所定範囲内であること、および、吸着量算出部１２０によって算出されるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が所定範囲内であること等を例示することができる。

なお、上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８が正常であるか否かの診断は、本フローとは異なるフローにしたがってＥＣＵ１０によって行われており、その診断結果がＥＣＵ１０に記憶されている。また、上述したように、吸着量算出部１２０によって算出されたＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量（以下、この算出値を「基準吸着量」と称する場合もある。）は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況によるＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量への影響が考慮されていない値である。そのため、この
基準吸着量は、実際のＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量とはずれている可能性もある。ただし、基準吸着量と実際のアンモニア吸着量とにはある程度の相関がある。そして、排気浄化システム６０の故障診断の実行条件が成立したか否かの判別に際しては、ＳＣＲ触媒５１ａに排気浄化システム６０の故障診断が可能な程度の量のアンモニアが吸着しているか否かが判別できればよい。つまり、排気浄化システム６０の故障診断の実行条件が成立したか否かの判別に、必ずしも、正確なＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量を用いる必要はない。そこで、Ｓ１０１において、排気浄化システム６０の故障診断の実行可否を決めるためのパラメータの一つとして基準吸着量を用いることができる。また、上述したように、ＳＣＲフィルタ５１におけるアンモニア吸着量は、排気流量およびフィルタ温度の影響を受ける。そのため、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率に基づいて排気浄化システム６０の故障診断を行う際には、排気流量およびフィルタ温度がいずれも所定範囲内であることが好ましい。

Ｓ１０１において否定判定された場合、本フローの実行が一旦終了される。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合、次にＳ１０２の処理が実行される。Ｓ１０２においては、吸着量算出部１２０によって算出された基準吸着量に基づいて基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂが算出される。ここで、基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率として算出される。つまり、基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂは、ＰＭが堆積していない状態のＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が該基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂ以下にまで低下した場合、排気浄化システム６０が故障していると判定すべき閾値である。基準吸着量と基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂとの相関は実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０にマップとして記憶されている。Ｓ１０２では、このマップを用いて基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂが算出される。

次に、Ｓ１０３において、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘが算出される。ここでは、上述したように、上流側ＮＯｘセンサ５７の検出値である流入ＮＯｘ濃度および下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値である流出ＮＯｘ濃度に基づいて、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘが算出される。

次に、Ｓ１０４において、上記式２を用いて、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが算出される。ここでのセンサ検出時期は、Ｓ１０３におけるＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘの算出に用いられた上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値が検出された時期である。次に、Ｓ１０５において、Ｓ１０４で算出された差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈ以上であるか否かが判別される。ここで、所定の閾値Ｒｐｔｈは、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを区別するための閾値である。この所定の閾値Ｒｐｔｈは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。

Ｓ１０５において肯定判定された場合、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であると判断できる。この場合、次にＳ１０６において、判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈが、Ｓ１０２で算出された基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂに設定される。一方、Ｓ１０５において否定判定された場合、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であると判断できる。この場合、次にＳ１０７において、Ｓ１０２で算出された基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂに補正係数αを乗算することで補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃが算出される。ここで、補正係数αは、１より大きい所定値である。この補正係数αは、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定の値である。また、この補正係数αは、補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃが、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達していると仮定した場合の判定浄化率となるように定められた値である。つまり、Ｓ１０７で算出される補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃは、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達している状態のＳＣＲフィルタ５
１におけるＮＯｘ浄化率が該補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃ以下にまで低下した場合、排気浄化システム６０が故障していると判定すべき閾値となる。このような補正係数αは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。次に、Ｓ１０８において、判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈが、Ｓ１０７で算出された補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃに設定される。

判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈが上記のように設定されることで、Ｓ１０８で設定される判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈは、Ｓ１０６で設定される判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈよりも大きい値となる。つまり、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中の場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈは、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中の場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈよりも大きい値となる。

Ｓ１０６またはＳ１０８の処理の次にＳ１０９の処理が実行される。Ｓ１０９においては、Ｓ１０３で算出されたＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘが、Ｓ１０６またはＳ１０８で設定された判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈより大きいか否かが判別される。Ｓ１０９において肯定判定された場合、次にＳ１１０において、排気浄化システム６０は正常であると判定される。一方、Ｓ１０９において否定判定された場合、すなわち、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘが判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈ以下の場合、次にＳ１１１において、排気浄化システム６０が故障していると判定される。Ｓ１１０において排気浄化システム６０は正常であると判定された後、または、Ｓ１１１において排気浄化システム６０が故障していると判定された後、本フローの実行が終了される。

上記の故障診断フローによれば、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘ浄化率Ｒｎｏｘの算出値が、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況の影響を受けた値となっていても、排気浄化システムの故障判別の際に該ＮＯｘ浄化率との比較対象となる判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈがより適切な値に設定されることになる。そのため、排気浄化システムの故障診断の診断精度を向上させることができる。

また、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易い傾向にあるとの従来の知見に従えば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中の場合に、フィルタＰＭ堆積量に応じて判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈを異なる値に設定することも考えられる。つまり、上記の故障診断フローのＳ１０７の処理において補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃを算出するために用いる補正係数αを、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量が多いほど（すなわち、表層ＰＭ堆積量が多いほど）大きい値とすることで、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量が多いほど判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈをより大きい値に設定することも考えられる。しかしながら、本発明の発明者が新たに見出した知見によれば、上述したとおり、表層ＰＭ堆積量の増減はＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量に対してほとんど影響しない。したがって、表層ＰＭ堆積期間中におけるＰＭ堆積量の増減は、ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率に対してほとんど影響しない。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中の場合は、フィルタＰＭ堆積量に応じて判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈを異なる値に設定すると、却って、排気浄化システムの故障診断の診断精度が低下する虞がある。これに対し、上記の故障診断フローにおいては、補正係数αを、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定値とする。これによれば、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さい場合において、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量の変化量に対する判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈの変化量が零となる。つまり、上記の故障診断フローによれば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であれば、該センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量自体が多いか少ないかは判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈの設定に影響しないことになる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈがより適切な値に設定されることになる。したがって、センサ検出時期が表層ＰＭ堆
積期間中であった場合における排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

また、図４に示すように、フィルタ温度が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積している状態のときは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態のときに比べて、ＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量は多くなる。上述したとおり、このようなＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の変化は、表層ＰＭ堆積によるものではなく、壁内ＰＭ堆積に起因して生じるものである。そして、この図４に示すように、壁内ＰＭ堆積に起因するＳＣＲ触媒５１ａの飽和吸着量の増加幅はフィルタ温度が低いほど大きい。したがって、壁内ＰＭ堆積量が上限値で一定となっている表層ＰＭ堆積期間中であっても、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量が同一であるときの、壁内ＰＭ堆積に起因するアンモニア脱離量の減少分は、フィルタ温度が低いほど大きくなる。これにより、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積していることに起因するＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の増加幅は、ＳＣＲフィルタ５１の温度が低いほど大きくなる。そのため、壁内ＰＭ堆積量が上限値に達している状態でのＮＯｘ浄化率の、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していない状態でのＮＯｘ浄化率に対する増加幅は、ＳＣＲフィルタ５１の温度が低いほど大きくなる。つまり、表層ＰＭ堆積期間中においては、ＳＣＲフィルタ５１の温度以外のＮＯｘ浄化率と相関のあるパラメータの値が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１の温度が低いほどＮＯｘ浄化率が高くなる。

そこで、本実施例では、上記の故障診断フローのＳ１０７において補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃを算出するために用いる補正係数αの値をセンサ検出時期におけるフィルタ温度に基づいて変更してもよい。図９は、フィルタ温度と補正係数αとの相関を示す図である。この図９に示すように、センサ検出時期におけるフィルタ温度が低いときは、該フィルタ温度が高いときに比べて補正係数αをより大きい値に設定してもよい。これによれば、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さい場合、すなわち、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合に、センサ検出時期におけるフィルタ温度が低いときは該フィルタ温度が高いときに比べて判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈがより大きい値に設定されることになる。したがって、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈをより適切な値に設定することができる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合の排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

なお、上記の故障診断フローによれば、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈ以上の場合、つまり、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であった場合は、センサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量に関わらず判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈが基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂに設定される。ただし、上述したとおり、基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂは、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率として算出された値である。

センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率と相関のある他のパラメータの値が同一であれば、センサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量に応じて該ＮＯｘ浄化率が異なる値となる。そのため、本来であれば、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合は、判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈを、センサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量に応じた値に設定するのが好ましい。しかしながら、上述したように、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭの酸化は隔壁内および隔壁の表面上のいずれにおいても起こり得るため、フィルタＰＭ堆積量が同一であっても、壁内ＰＭ堆積量が同一であるとは限らない。また、壁内ＰＭ堆積量が同一であっても、表層ＰＭ堆積量が異なれば、差圧変換値は異なる値となる。したがって、フィルタＰＭ堆積量や差圧変換値に基づいて、壁内ＰＭ堆積期間中における壁内ＰＭ堆積量を正確に把握することは困難である。
そのため、本実施例では、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であった場合は、判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈとして基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂが用いられる。ただし、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈを、必ずしも基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂとする必要はない。例えば、壁内ＰＭ堆積期間中における壁内ＰＭ堆積量の変化をある程度想定しておき、その想定に基づいて判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈを設定してもよい。この場合、想定されるセンサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈをより大きい値に設定するのが好ましい。ただし、このようにセンサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈを設定する場合であっても、該判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈは、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合の判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈに比べれば小さい値に設定される。

本実施例においては、ＳＣＲフィルタ５１が第１の発明に係る「ＳＣＲフィルタ」に相当し、尿素水添加弁５３が第１の発明に係る「アンモニア供給装置」に相当する。また、本実施例においては、下流側ＮＯｘセンサ５８が第１の発明に係る「ＮＯｘセンサ」に相当する。また、本実施例においては、ＥＣＵ１０が、図８に示す故障診断フローにおけるＳ１０９およびＳ１１１の処理を実行することにより、第１の発明に係る「判定部」が実現される。また本実施例においては、ＥＣＵ１０が、図８に示す故障診断フローにおけるＳ１０５、Ｓ１０６，Ｓ１０７，およびＳ１０８の処理を実行することにより、第１の発明に係る「設定部」が実現される。

（変形例）
上記の実施例では、吸着量算出部１２０によって算出されたアンモニア吸着量である基準吸着量に基づいて基準判定浄化率を算出した。つまり、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合の判定浄化率を基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂとした。しかしながら、ＳＣＲフィルタ５１における壁内ＰＭ堆積量が上限値に達していると仮定した場合の判定浄化率を基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂとして算出してもよい。この場合、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さいとき、すなわち、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であるときは、排気浄化システムの故障判別の閾値となる判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈが基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂに設定される。一方、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈ以上のとき、すなわち、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるときは、基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂに補正係数α´を乗算することで補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃが算出される。このとき、補正係数α´を零より大きく且つ１より小さい値とする。そのため、補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃは基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂよりも小さい値となる。そして、排気浄化システムの故障判別の閾値となる判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈが補正判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｃに設定される。判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈをこのように設定した場合であっても、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中の場合の判定浄化率は、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中の場合の判定浄化率よりも大きい値となる。したがって、排気浄化システムの故障判別の際にＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率との比較対象となる判定浄化率がより適切な値に設定されることになる。

＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。以下、本実施例に係る排気浄化システムの故障診断において実施例１とは異なる点について説明する。

実施例１に係る排気浄化システムの故障診断では、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率と比較するための閾値である判定浄化率を、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じて異なる値に設定した。本実施例に係る排気
浄化システムの故障診断では、これに代えて、上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値に基づいて算出されたＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率を、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じて異なる値に補正することで補正浄化率を算出する。そして、補正浄化率を基準判定浄化率と比較することで、排気浄化システム６０が故障しているか否かを判別する。

図１０は、図６と同様、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率を棒グラフで示した図である。図１０の（Ａ），（Ｂ）は、いずれも、排気浄化システム６０が故障しているときのＮＯｘ浄化率を示している。また、図１０の（Ａ），（Ｂ）は、ＳＣＲフィルタ５１のＮＯｘ浄化機能自体は同一の状態であり、且つ、ＳＣＲフィルタ５１に供給されるアンモニア量が同一であるときのＮＯｘ浄化率を示している。ただし、図１０の（Ａ）は、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中のときのＮＯｘ浄化率を示している。一方、図１０の（Ｂ）は、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中のときのＮＯｘ浄化率を示している。そのため、図１０の（Ｂ）は、図１０の（Ａ）に比べて、ＳＣＲ触媒５１ａでのアンモニア吸着量の差分に対応したＮＯｘ浄化率差ｄＲ分だけ高くなっている。また、図１０において、Ｒｎｏｘｔｈｂは基準判定浄化率を表している。

ここで、図１０の（Ａ）では、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂ以下となっている。したがって、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であれば、上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値に基づいて算出されたＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率（以下、「実浄化率」と称する場合もある。）を基準判定浄化率と比較することで排気浄化システム６０が故障しているか否かを判別したとしても、排気浄化システム６０は故障していると判定される。しかしながら、図１０の（ｂ）では、図１０の（Ａ）に比べてＮＯｘ浄化率差ｄＲ分だけＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率が高くなっているために、実浄化率が基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂよりも高くなっている。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中のときは、実浄化率を基準判定浄化率と比較することで排気浄化システム６０が故障しているか否かを判別した場合、排気浄化システム６０が故障しているにも関わらず、排気浄化システム６０は正常であると誤診断されることになる。

そこで、本実施例では、上流側ＮＯｘセンサ５７および下流側ＮＯｘセンサ５８の検出値に基づいて算出された実浄化率を、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかに応じて定まる補正係数を用いて補正することで、補正浄化率を算出する。そして、算出された補正浄化率と基準判定浄化率と比較することで排気浄化システム６０が故障しているか否かを判別する。このとき、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中の場合は、実浄化率を減少補正することで補正浄化率を算出する。つまり、実浄化率から、壁内ＰＭ堆積に起因するＮＯｘ浄化率の増加分を減少させた値を補正浄化率として算出する。これによれば、図１０の（Ｂ）に示すように、図１０の（Ａ）に比べて実浄化率が高くなった場合であっても、補正浄化率が基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂ以下であれば、排気浄化システム６０は故障していると判定されることになる。したがって、排気浄化システムの故障診断における誤診断を抑制することができる。

なお、本実施例においても、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを区別する手法は実施例１の手法と同様である。つまり、センサ検出時期における差圧変化率が所定の閾値より小さいか否かに基づいて、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であるか表層ＰＭ堆積期間中であるかを区別する。

（故障診断フロー）
図１１は、本実施例に係る排気浄化システムの故障診断フローを示すフローチャートである。本フローにしたがって、ＥＣＵ１０によって、排気浄化システム６０の故障診断が
、内燃機関１の運転中に実行される。なお、本フローにおいて、図８に示すフローの各ステップにおける処理と同様の処理が行われるステップについては、同様の参照番号を付して、その説明を省略する。

本フローでは、Ｓ１０５において肯定判定された場合、つまり、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合、次にＳ２０６の処理が実行される。Ｓ２０６においては、後述するＳ２０８での補正浄化率Ｒｎｏｘｃの算出に用いられる補正係数βが１に決定される。一方、Ｓ１０５において否定判定された場合、つまり、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合、次にＳ２０７の処理が実行される。Ｓ２０７においては、後述するＳ２０８での補正浄化率Ｒｎｏｘｃの算出に用いられる補正係数βが所定値βｘに決定される。ここで、所定値βｘは、零より大きく且つ１より小さい値である。また、この所定値βｘは、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定の値である。また、この所定値βｘは、補正浄化率Ｒｎｏｘｃが、ＳＣＲフィルタ５１にＰＭが堆積していないと仮定した場合のＮＯｘ浄化率に相当する値となるように定められた値である。つまり、この所定値βｘを補正係数βとして用いて算出される補正浄化率Ｒｎｏｘｃは、Ｓ１０３で算出されたＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率（実浄化率）Ｒｎｏｘを、壁内ＰＭ堆積に起因するＮＯｘ浄化率の増加分に相当する分減少させた値となる。このような所定値βｘは、実験等に基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。

Ｓ２０６またはＳ２０７の処理の次に、Ｓ２０８の処理が実行される。Ｓ２０８においては、Ｓ１０３で算出された実浄化率Ｒｎｏｘに、Ｓ２０６またはＳ２０７において決定された補正係数βを乗算することで補正浄化率Ｒｎｏｘｃが算出される。補正浄化率Ｒｎｏｘｃが上記のように決定されることで、Ｓ１０５において肯定判定された場合、すなわち、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合は、Ｓ１０３で算出された実浄化率Ｒｎｏｘの値がそのまま補正浄化率Ｒｎｏｘｃの値となる（つまり、Ｒｎｏｘｃ＝Ｒｎｏｘとなる。）。一方で、Ｓ１０５で否定判定された場合、すなわち、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合は、上述したとおり、Ｓ１０３で算出された実浄化率Ｒｎｏｘを減少補正した値が補正浄化率Ｒｎｏｘｃの値となる（つまり、Ｒｎｏｘｃ＜Ｒｎｏｘとなる。）。したがって、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合における補正浄化率Ｒｎｏｘｃの実浄化率Ｒｎｏｘに対する減少分は、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合における補正浄化率Ｒｎｏｘｃの実浄化率Ｒｎｏｘに対する減少分（＝０）よりも大きくなる。

Ｓ２０８の処理の次にＳ２０９の処理が実行される。Ｓ２０９においては、Ｓ２０８で算出された補正浄化率Ｒｎｏｘｃが、Ｓ１０２で算出された基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂより大きいか否かが判別される。Ｓ２０９において肯定判定された場合、次にＳ１１０において、排気浄化システム６０は正常であると判定される。一方、Ｓ２０９において否定判定された場合、すなわち、補正浄化率Ｒｎｏｘｃが基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂ以下の場合、次にＳ１１１において、排気浄化システム６０が故障していると判定される。

上記の故障診断フローによれば、ＳＣＲ触媒５１ａにおけるＮＯｘ浄化率（実浄化率）Ｒｎｏｘの算出値が、ＳＣＲフィルタ５１におけるＰＭ堆積状況の影響を受けた値となっていても、排気浄化システムの故障判別の際に基準判定浄化率Ｒｎｏｘｔｈｂとの比較対象となる補正浄化率Ｒｎｏｘｃがより適切な値に設定されることになる。そのため、排気浄化システムの故障診断の診断精度を向上させることができる。

また、ＳＣＲフィルタにおけるＰＭ堆積量が増加すると、該ＳＣＲフィルタに担持されたＳＣＲ触媒でのアンモニア吸着量が増加し易い傾向にあるとの従来の知見に従えば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中の場合に、フィルタＰＭ堆積量に応じて、実浄化率Ｒｎｏｘに対する補正浄化率Ｒｎｏｘｃの減少分が異なるように補正浄化率を算出すること
も考えられる。つまり、上記の故障診断フローのＳ２０７の処理において補正係数βとして設定される所定値βｘの値を、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量が多いほど（すなわち、表層ＰＭ堆積量が多いほど）小さくすることで、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量が多いほど、実浄化率Ｒｎｏｘに対する補正浄化率Ｒｎｏｘｃの減少分をより大きくすることも考えられる。しかしながら、本発明の発明者が新たに見出した知見によれば、フィルタＰＭ堆積量に応じて、実浄化率Ｒｎｏｘに対する補正浄化率Ｒｎｏｘｃの減少分が異なるように補正浄化率Ｒｎｏｘｃを算出すると、却って、排気浄化システムの故障診断の診断精度が低下する虞がある。これに対し、上記の故障診断フローにおいては、所定値βｘの値を、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量に関わらず一定値とする。これによれば、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さい場合においては、センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量の変化量に対する、実浄化率Ｒｎｏｘに対する補正浄化率Ｒｎｏｘｃの減少分の変化量が零となる。つまり、上記の故障診断フローによれば、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であれば、該センサ検出時期におけるフィルタＰＭ堆積量自体が多いか少ないかは補正浄化率Ｒｎｏｘｃの算出に影響しないことになる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合の補正浄化率Ｒｎｏｘｃがより適切な値に設定されることになる。したがって、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合における排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

また、上述したように、表層ＰＭ堆積期間中においては、ＳＣＲフィルタ５１の温度以外のＮＯｘ浄化率と相関のあるパラメータの値が同一であれば、ＳＣＲフィルタ５１の温度が低いほど実浄化率は高くなる。そこで、本実施例では、上記の故障診断フローのＳ２０７において補正係数βとして決定される所定値βｘの値をセンサ検出時期におけるフィルタ温度に基づいて変更してもよい。図１２は、フィルタ温度と所定値βｘとの相関を示す図である。この図１２に示すように、センサ検出時期におけるフィルタ温度が低いときは、該フィルタ温度が高いときに比べて所定値βｘをより小さい値に設定してもよい。これによれば、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈより小さい場合、すなわち、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合に、センサ検出時期におけるフィルタ温度が低いときは該フィルタ温度が高いときに比べて補正浄化率Ｒｎｏｘｃがより小さい値に算出されることになる。つまり、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合に、補正浄化率Ｒｎｏｘｃの浄化率Ｒｎｏｘに対する減少分が、センサ検出時期におけるフィルタ温度が低いときは該フィルタ温度が高いときに比べてより大きくなる。したがって、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中であった場合の補正浄化率Ｒｎｏｘｃをより適切な値に設定することができる。そのため、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合における排気浄化システムの故障診断の診断精度をより向上させることができる。

なお、上記の故障診断フローによれば、センサ検出時期における差圧変化率Ｒｐが所定の閾値Ｒｐｔｈ以上の場合、つまり、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であった場合は、センサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量に関わらず、実浄化率Ｒｎｏｘの値がそのまま補正浄化率Ｒｎｏｘｃの値となる。ただし、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合においても、実浄化率Ｒｎｏｘの値は、ＳＣＲフィルタ５１の隔壁内にＰＭが堆積していることに起因するＮＯｘ浄化率の増加分を含んだ値となっている。

したがって、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合は、ＳＣＲフィルタ５１におけるＮＯｘ浄化率と相関のある他のパラメータの値が同一であっても、センサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量に応じて実浄化率Ｒｎｏｘが異なる値となる。そのため、本来であれば、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合においても、センサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量に応じて実浄化率Ｒｎｏｘを減少補正することで補正浄化率Ｒｎｏｘｃを算出するのが好ましい。しかしながら、上述したように、壁内ＰＭ堆積期間中に
おける壁内ＰＭ堆積量を正確に把握することは困難である。そのため、本実施例では、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中であった場合は、補正浄化率Ｒｎｏｘｃの値として実浄化率Ｒｎｏｘの値がそのまま用いられる。ただし、センサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合の補正浄化率Ｒｎｏｘｃの値を、必ずしも実浄化率Ｒｎｏｘの値そのままとする必要はない。例えば、壁内ＰＭ堆積期間中における壁内ＰＭ堆積量の変化をある程度想定しておき、その想定に基づいて実浄化率Ｒｎｏｘを減少補正することで補正浄化率Ｒｎｏｘｃを算出してもよい。この場合、想定されるセンサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて補正浄化率Ｒｎｏｘｃより小さい値に算出されるのが好ましい。つまり、想定されるセンサ検出時期における壁内ＰＭ堆積量が多いときは該壁内ＰＭ堆積量が少ないときに比べて、補正浄化率Ｒｎｏｘｃの実浄化率Ｒｎｏｘに対する減少分をより大きくするのが好ましい。ただし、このようにセンサ検出時期が壁内ＰＭ堆積期間中である場合の補正浄化率Ｒｎｏｘｃが算出される場合であっても、該補正浄化率Ｒｎｏｘｃの実浄化率Ｒｎｏｘからの減少分は、センサ検出時期が表層ＰＭ堆積期間中である場合における補正浄化率Ｒｎｏｘｃの実浄化率Ｒｎｏｘに対する減少分に比べれば小さくなる。

本実施例においては、ＳＣＲフィルタ５１が第２の発明に係る「ＳＣＲフィルタ」に相当し、尿素水添加弁５３が第２の発明に係る「アンモニア供給装置」に相当する。また、本実施例においては、下流側ＮＯｘセンサ５８が第２の発明に係る「ＮＯｘセンサ」に相当する。また、本実施例においては、ＥＣＵ１０が、図１１に示す故障診断フローにおけるＳ２０９，Ｓ１１０，およびＳ１１１の処理を実行することにより、第２の発明に係る「判定部」が実現される。また本実施例においては、ＥＣＵ１０が、図１１に示す故障診断フローにおけるＳ１０５、Ｓ２０６，Ｓ２０７，およびＳ２０８の処理を実行することにより、第２の発明に係る「補正浄化率算出部」が実現される。

１・・・内燃機関
４・・・吸気通路
５・・・排気通路
５０・・酸化触媒
５１・・ＳＣＲフィルタ
５１ａ・・ＳＣＲ触媒
５３・・尿素水添加弁
５７・・上流側ＮＯｘセンサ
５８・・下流側ＮＯｘセンサ
１９・・差圧センサ
１０・・ＥＣＵ

Claims (6)

1. 内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有するＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、を有する排気浄化システムが故障しているか否かを診断する排気浄化システムの故障診断装置において、
   前記ＳＣＲフィルタよりも下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
   前記ＮＯｘセンサの検出値を用いて前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出部と、
   前記ＮＯｘ浄化率算出部によって算出された前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率が所定の判定浄化率以下のときは前記排気浄化システムが故障していると判定する判定部と、
   前記判定浄化率を設定する設定部と、を備え、
   前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値を差圧変換値とし、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量をフィルタＰＭ堆積量としたときの、前記フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を差圧変化率とし、
   前記ＮＯｘ浄化率算出部によるＮＯｘ浄化率の算出に用いられる前記ＮＯｘセンサの検出値が検出された時期をセンサ検出時期とし、
   前記設定部が、前記センサ検出時期における前記差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べて、前記判定浄化率をより大きい値に設定する排気浄化システムの故障診断装置。
2. 前記センサ検出時期における前記差圧変化率が前記所定の閾値より小さい場合、前記設定部が、前記センサ検出時期における前記フィルタＰＭ堆積量の変化量に対する前記判定浄化率の変化量を零として前記判定浄化率を設定する請求項１に記載の排気浄化システムの故障診断装置。
3. 前記センサ検出時期における前記差圧変化率が前記所定の閾値より小さい場合、前記設定部が、前記センサ検出時期における前記ＳＣＲフィルタの温度が低いときは該ＳＣＲフィルタの温度が高いときに比べて前記判定浄化率をより大きい値に設定する請求項１または２に記載の排気浄化システムの故障診断装置。
4. 内燃機関の排気通路に設けられており、ＳＣＲ触媒がフィルタに担持された構成のＳＣＲフィルタであって、前記ＳＣＲ触媒は、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する機能を有し、前記フィルタは、排気中の粒子状物質を捕集する機能を有するＳＣＲフィルタと、前記ＳＣＲフィルタにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、を有する排気浄化システムが故障しているか否かを診断する排気浄化システムの故障診断装置において、
   前記ＳＣＲフィルタよりも下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
   前記ＮＯｘセンサの検出値を用いて前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を算出するＮＯｘ浄化率算出部と、を備え、
   前記ＳＣＲフィルタの上流と下流との間の排気圧力の差を前記ＳＣＲフィルタに流入する排気の流量が一定と仮定した場合の値に変換した変換値を差圧変換値とし、前記差圧変換値以外のパラメータに基づいて推定される前記ＳＣＲフィルタにおける粒子状物質の堆積量をフィルタＰＭ堆積量としたときの、前記フィルタＰＭ堆積量の単位増加量当たりの前記差圧変換値の増加量を差圧変化率とし、
   前記ＮＯｘ浄化率算出部によるＮＯｘ浄化率の算出に用いられた前記ＮＯｘセンサの検出値が検出された時期をセンサ検出時期とし、
   前記ＮＯｘ浄化率算出部によって算出された前記ＳＣＲフィルタにおけるＮＯｘ浄化率を、前記センサ検出時期における前記差圧変化率に基づいて定まる所定の減少分減少させることで補正浄化率を算出する補正浄化率算出部と、
   前記補正浄化率算出部によって算出された前記補正浄化率が、前記ＳＣＲフィルタに粒子状物質が堆積していないと仮定して定められる所定の判定浄化率以下のときは前記排気浄化システムが故障していると判定する判定部と、をさらに備え、
   前記補正浄化率算出部が、前記センサ検出時期における前記差圧変化率が所定の閾値より小さいときは、該差圧変化率が該所定の閾値以上のときに比べて、前記減少分をより大きくする排気浄化システムの故障診断装置。
5. 前記センサ検出時期における前記差圧変化率が前記所定の閾値より小さい場合、前記補正浄化率算出部が、前記センサ検出時期における前記フィルタＰＭ堆積量の変化量に対する前記減少分の変化量を零として前記補正浄化率を算出する請求項４に記載の排気浄化システムの故障診断装置。
6. 前記センサ検出時期における前記差圧変化率が前記所定の閾値より小さい場合、前記補正浄化率算出部が、前記センサ検出時期における前記ＳＣＲフィルタの温度が低いときは該ＳＣＲフィルタの温度が高いときに比べて前記減少分をより大きくする請求項４または５に記載の排気浄化システムの故障診断装置。

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