JPWO2014092159A1 - 排気浄化装置の故障診断装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断をより正確に実施することを課題とする。この課題を解決するために、本発明は、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断装置において、排気浄化装置に捕集又は堆積している粒子状物質（ＰＭ）の量の推定値と、排気浄化装置へ流入する排気のＮＯ2比率の推定値とに基づいて排気浄化装置が正常である場合のＮＯX浄化率を演算し、その算出結果と実際のＮＯX浄化率との差が閾値より大きければ、排気浄化装置が故障していると判定するようにした。

Description

本発明は、排気浄化装置の故障を診断する技術に関し、特に選択還元機能とフィルタ機能を備えた排気浄化装置の劣化を診断する技術に関する。

従来、選択還元型触媒の劣化を検出する技術として、選択還元型触媒へ流入するＮＯ_Xに含まれる二酸化窒素（ＮＯ₂）の割合（以下、「ＮＯ₂比率」と称する）が所定の範囲に属するとともに、選択還元型触媒へ還元剤が供給されているときのＮＯ_X浄化率の平均値及びばらつきに基づいて、選択還元型触媒の故障と還元剤供給装置の故障を判別する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献２には、パティキュレートフィルタの排気流を画成する壁面に、選択還元型触媒を含む膜を形成し、該膜の表面にＮＯ_Xの通過を許容し且つ粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter)の通過を阻止する大きさの細孔が形成された膜を設ける構成が開示されている。この構成は、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭが酸化されるときに、ＳＣＲ触媒の熱劣化を抑制することを目的としている。

特許文献３には、ウォールフロー型のパティキュレートフィルタにおいて、基材の表層に排気中の硫黄成分を補足する補足剤が設けられ、該基材の裏層に選択還元型触媒が設けられる構成が開示されている。

特許文献４には、パティキュレートフィルタに捕集されたＰＭは、排気中のＮＯ₂と反応することが記載されている。

特開２０１０−２７０６１４号公報 特開２０１０−０６５５５４号公報 特開２００６−３４６６０５号公報 特開２００６−０６３９７０号公報

ところで、選択還元型触媒がパティキュレートフィルタに担持される場合のように、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置において、選択還元機能の故障を診断しようとすると、排気浄化装置に捕集又は堆積した粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）の影響により、正確な診断を行うことができない可能性がある。

例えば、ＰＭが排気浄化装置に捕集又は堆積しているときは、排気中のＮＯ₂の一部がＰＭの酸化反応に消費される可能性がある。その場合、排気中のＮＯ₂比率が小さくなるため、選択還元型触媒によって浄化されるＮＯ_Xの量が減少する可能性がある。また、ＰＭが排気浄化装置に捕集又は堆積しているときは、選択還元型触媒の少なくとも一部がＰＭによって覆われる可能性がある。その場合、選択還元型触媒によって浄化されるＮＯ_Xの量が減少する可能性がある。

つまり、ＰＭが排気浄化装置に捕集又は堆積しているときは、選択還元型触媒が正常であるにもかかわらず、選択還元型触媒のＮＯ_X浄化率（選択還元型触媒へ流入するＮＯ_Xの量に対して、選択還元型触媒において還元（浄化）されるＮＯ_Xの量の比率）が小さくなる可能性がある。その結果、選択還元型触媒が正常であるにもかかわらず、該選択還元型触媒が故障していると誤診断される可能性がある。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断をより正確に実施することができる技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断装置において、排気浄化装置に捕集又は堆積している粒子状物質（ＰＭ）の推定値に基づいて排気浄化装置のＮＯ_X浄化率を演算し、その算出結果と実際のＮＯ_X浄化率との差が閾値より大きければ、排気浄化装置が故障していると判定するようにした。

詳細には、本発明は、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断装置であって、
前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質の量であるＰＭ堆積量を推定する第一推定手段と、
前記排気浄化装置へ流入するＮＯ_Xのうち二酸化窒素が占める割合を示すＮＯ₂比率を推定する第二推定手段と、
前記第一推定手段により推定されたＰＭ堆積量である推定ＰＭ堆積量と前記第二推定手段により推定されたＮＯ₂比率である推定ＮＯ₂比率とをパラメータとして、前記排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率である基準ＮＯ_X浄化率を演算する第一演算手段と、
前記排気浄化装置より下流に配置され、排気中に含まれるＮＯ_Xの量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたＮＯ_X量をパラメータとして、前記排気浄化装置の実際のＮＯ_X浄化率である実ＮＯ_X浄化率を演算する第二演算手段と、
前記基準ＮＯ_X浄化率と前記実ＮＯ_X浄化率との差が閾値より大きいことを条件として、前記排気浄化装置が故障していると判定する診断手段と、
を備えるようにした。

なお、ここでいう「選択還元機能」は、還元剤の存在下において排気中のＮＯ_Xを還元する機能である。このような選択還元機能は、選択還元型触媒や貴金属触媒（白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）を備えることによって実現される。また、ここでいう「フィルタ機能」は、排気中に含まれるＰＭを捕集する機能である。

本発明の排気浄化装置の故障診断装置によれば、推定ＰＭ堆積量と推定ＮＯ₂比率とをパラメータにすることにより、排気浄化装置に堆積しているＰＭとの反応により消費されるＮＯ₂の量、すなわち、ＮＯ₂比率の低下量を特定することができる。そのため、ＮＯ₂比率の低下に起因したＮＯ_X浄化率の低下量を特定することができる。また、推定ＰＭ堆積量からＰＭによって覆われる選択還元型触媒や貴金属触媒の量も特定することができる。そのため、選択還元型触媒や貴金属触媒の一部がＰＭによって覆われることに起因したＮＯ_X浄化率の低下量も特定することができる。

なお、排気浄化装置においてＰＭと反応するＮＯ₂の量が多いときは少ないときに比べ、ＮＯ_X浄化率がピーク値（最大値）を示すときのＮＯ₂比率が大きくなる傾向がある。また、排気浄化装置においてＰＭによって覆われる選択還元型触媒や貴金属触媒の面積（量）が大きいときは小さいときに比べ、ＮＯ_X浄化率のピーク値が小さくなる傾向がある。これらの傾向を踏まえ、ＮＯ_X浄化率とＮＯ₂比率とＰＭ堆積量との関係を予め求めておくことにより、排気浄化装置が正常（排気浄化装置の選択還元機能が正常）である場合のＮＯ_X浄化率（基準ＮＯ_X浄化率）を推定（演算）することができる。よって、基準ＮＯ_X浄化率と実ＮＯ_X浄化率を比較することにより、排気浄化装置が正常であるか否かを判別することが可能になる。

ところで、基準ＮＯ_X浄化率と実ＮＯ_X浄化率の差は、排気浄化装置が劣化や故障した場合に加え、推定ＰＭ堆積量の推定誤差、およびまたは推定ＮＯ₂比率の推定誤差が大きくなる場合にも拡大する。よって、排気浄化装置の故障診断を正確に実施するためには、推定ＰＭ堆積量の推定誤差や推定ＮＯ₂比率の推定誤差を校正しておく必要がある。

これに対し、本発明の排気浄化装置の故障診断装置は、実ＮＯ_X浄化率がピークを示すときの推定ＮＯ₂比率である第一推定ＮＯ₂比率と、前記排気浄化装置のＰＭ堆積量が前記第一推定ＮＯ₂比率を求めたときのＰＭ堆積量に等しく且つ前記排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率である第一基準ＮＯ₂比率とを求め、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きければ、前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質を酸化及び除去するためのＰＭ再生処理を実施する制御手段と、
前記ＰＭ再生処理の実行後において、前記実ＮＯ_X浄化率がピークを示すときの推定ＮＯ₂比率である第二推定ＮＯ₂比率と、前記排気浄化装置のＰＭ堆積量が零であり且つ前記排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率である第二基準ＮＯ₂比率とを求め、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きければ、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差を利用して前記第二推定手段により推定される推定ＮＯ₂比率を補正する補正手段と、
を更に備えるようにしてもよい。

排気浄化装置にＰＭが堆積しているときは、第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きくなる要因として、ＮＯ₂比率の推定誤差（演算誤差）とＰＭ堆積量の推定誤差（演算誤差又測定誤差）との二つの要因が考えられる。例えば、推定ＰＭ堆積量が誤差を含む場合は、第一推定ＮＯ₂比率を求めたときの推定ＰＭ堆積量は、実際のＰＭ堆積量と異なる値になる。そのため、このような推定ＰＭ堆積量をパラメータとして求められる第一基準ＮＯ₂比率は、真値と異なる値になる。一方、推定ＮＯ₂比率が誤差を含む場合は、第一推定ＮＯ₂比率は、実際のＮＯ₂比率と異なる値になる。したがって、推定ＰＭ堆積量又は推定ＮＯ₂比率の少なくとも一方に誤差が含まれている場合は、たとえ排気浄化装置が正常であっても、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きくなる。

これに対し、ＰＭ再生処理の実行後は、実際のＰＭ堆積量が略零になる。そのため、推定ＰＭ堆積量が零であるとみなして第二基準ＮＯ₂比率が求められると、該第二基準ＮＯ₂比率が真値と略同等になる。よって、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きければ、第二推定ＮＯ₂比率が真値と異なっているとみなすことができる。すなわち、推定ＮＯ₂比率が誤差を含んでいるとみなすことができる。そこで、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差に基づいて、第二推定手段により推定される推定ＮＯ₂比率が補正されれば、推定ＮＯ₂比率の推定誤差を校正することができる。

一方、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差が許容値以下である場合は、第二推定ＮＯ₂比率が真値と略同等であるとみなすことができる。そのため、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差は、推定ＰＭ堆積量の推定誤差に因るとみなすことができる。よって、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差に基づいて、第一推定手段により推定される推定ＰＭ堆積量が補正されれば、推定ＰＭ堆積量の推定誤差を校正することができる。

ここで、排気浄化装置が正常であり且つ排気浄化装置にＰＭが堆積していない場合は、ＮＯ₂比率が特定の値（たとえば、５０％）になるときに、ＮＯ_X浄化率がピークになる。よって、ＰＭ再生処理の実行後は、第二基準ＮＯ₂比率の代わりに前記したような特定値が用いられてもよい。

なお、排気浄化装置の選択還元機能が正常である場合においては、ＰＭ再生処理実行前の基準ＮＯ_X浄化率のピーク値と実ＮＯ_X浄化率のピーク値の差が許容値以下であれば、推定ＰＭ堆積量が実際のＰＭ堆積量と略同等であると考えることができる。そこで、補正手段は、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きい場合に、基準ＮＯ_X浄化率のピーク値と実ＮＯ_X浄化率のピーク値との差が許容値以下であれば、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差を利用して、第二推定手段により推定される推定ＮＯ₂比率を補正するようにしてもよい。このような方法によれば、ＰＭ再生処理を実行することなく、推定ＮＯ₂比率の推定誤差を校正することが可能になる。

本発明によれば、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断をより正確に実施することができる。

本発明を適用する内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。 第二触媒ケーシングへ流入する排気のＮＯ₂比率と排気浄化装置のＰＭ堆積量と排気浄化装置のＮＯ_X浄化率との相関を示す図である。 選択還元機能の故障診断が行われる際にＥＣＵ９によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。 ＮＯ₂比率又はＰＭ堆積量の計算値に誤差が含まれている場合のＮＯ_X浄化率とＮＯ₂比率との関係を示す図である。 ＮＯ₂比率とＰＭ堆積量を校正する際にＥＣＵ９が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。 選択還元機能が正常である場合において、ＰＭ堆積量の計算値に誤差が含まれているときのＮＯ_X浄化率とＮＯ₂比率との関係を示す図である。 選択還元機能が正常である場合において、ＮＯ₂比率の計算値とＰＭ堆積量の計算値に誤差が含まれているときのＮＯ_X浄化率とＮＯ₂比率との関係を示す図である。

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。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り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＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１乃至図４に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関とその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、圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）又は希薄燃焼（リーンバーン運転）可能な火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）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は、内燃機関１の気筒内から排出される既燃ガス（排気）を流通させるための通路である。排気通路２の途中には、第一触媒ケーシング３と第二触媒ケーシング４が上流側から直列に配置されている。

第一触媒ケーシング３は、筒状のケーシング内に酸化触媒を内装している。第二触媒ケーシング４は、筒状のケーシング内に、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置を収容している。排気浄化装置は、例えば、ウォールフロー型のパティキュレートフィルタの通路壁面に、選択還元型触媒や貴金属触媒（白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等）が担持された触媒担体（例えば、アルミナ系又はゼオライト系の活性成分）をコーティングしたものである。

第一触媒ケーシング３と第二触媒ケーシング４との間の排気通路２には、アンモニア又はアンモニアの前駆体である還元剤を排気中へ添加（噴射）するための還元剤添加弁５が取り付けられている。還元剤添加弁５は、ニードルの移動により開閉される噴孔を有する弁装置である。還元剤添加弁５は、ポンプ５０を介して還元剤タンク５１に接続されている。ポンプ５０は、還元剤タンク５１に貯留されている還元剤を吸引するとともに、吸引された還元剤を還元剤添加弁５へ圧送する。還元剤添加弁５は、ポンプ５０から圧送されてくる還元剤を排気通路２内へ噴射する。なお、還元剤添加弁５の開閉タイミングやポンプ５０の吐出圧力は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９によって電気的に制御されるようになっている。

ここで、還元剤タンク５１に貯留される還元剤は、アンモニアの前駆体である還元剤である。アンモニアの前駆体である還元剤としては、尿素やカルバミン酸アンモニウム等の水溶液を用いることができる。本実施例では、当該還元剤として尿素水溶液を用いるものとする。

還元剤添加弁５から尿素水溶液が噴射されると、該尿素水溶液が排気とともに第二触媒ケーシング４へ流入する。その際、尿素水溶液が排気や排気浄化装置の熱を受けて熱分解又は加水分解される。尿素水溶液が熱分解又は加水分解されると、アンモニア（ＮＨ₃）が生成される。このようにして生成されたアンモニア（ＮＨ₃）は、選択還元型触媒に吸着又は吸蔵される。選択還元型触媒に吸着又は吸蔵されたアンモニア（ＮＨ₃）は、排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して窒素（Ｎ₂）や水（Ｈ₂Ｏ）を生成する。つまり、アンモニア（ＮＨ₃）は、窒素酸化物（ＮＯ_X）の還元剤として機能する。その際、選択還元型触媒の広い範囲においてアンモニア（ＮＨ₃）が吸着されていると、選択還元型触媒における窒素酸化物（ＮＯ_X）の浄化率を高めることができる。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ９には、第一ＮＯ_Xセンサ６、第二ＮＯ_Xセンサ７、排気温度センサ８、クランクポジションセンサ１０、及びアクセルポジションセンサ１１等の各種センサが電気的に接続されている。

第一ＮＯ_Xセンサ６は、第一触媒ケーシング３より下流、且つ、第二触媒ケーシング４より上流の排気通路２に配置され、第二触媒ケーシング４へ流入する排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_X）の量（以下、「ＮＯ_X流入量」と称する）に相関する電気信号を出力する。第二ＮＯ_Xセンサ７は、第二触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第二触媒ケーシング４から流出するＮＯ_Xの量（以下、「ＮＯ_X流出量」と称する）に相関する電気信号を出力する。排気温度センサ８は、第二触媒ケーシング４より下流の排気通路２に配置され、第二触媒ケーシング４から流出する排気の温度と相関する電気信号を出力する。クランクポジションセンサ１０は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に相関する電気信号を出力する。アクセルポジションセンサ１１は、アクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力する。

ＥＣＵ９には、内燃機関１に取り付けられた各種機器（たとえば、燃料噴射弁等）、還元剤添加弁５、及びポンプ５０等が電気的に接続されている。ＥＣＵ９は、前記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の各種機器、還元剤添加弁５、及びポンプ５０等を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ９は、内燃機関１の燃料噴射制御や、還元剤添加弁５から間欠的に還元剤を噴射させる添加制御等の既知の制御に加え、第二触媒ケーシング４に収容された排気浄化装置の故障診断処理を行う。

以下、排気浄化装置の故障診断処理について説明する。ここでいう故障診断処理は、選択還元機能の故障（劣化）を診断する処理である。選択還元機能が故障した場合は故障していない場合に比べ、排気浄化装置のＮＯ_X浄化率が低下する。よって、排気浄化装置のＮＯ_X浄化率が閾値を下回ったことを条件として、選択還元機能が故障していると判定する方法が考えられる。

ところで、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備える排気浄化装置においては、選択還元機能が正常であるにもかかわらず、ＮＯ_X浄化率が閾値を下回る事態が発生し得る。例えば、ＰＭが排気浄化装置に捕集又は堆積しているときは、排気中のＮＯ₂の一部がＰＭの酸化反応に消費される可能性がある。

ここで、排気浄化装置の選択還元機能が正常である場合は、該排気浄化装置のＮＯ_X浄化率は、第二触媒ケーシング４（排気浄化装置）へ流入する排気のＮＯ₂比率（ＮＯ₂／（ＮＯ＋ＮＯ₂））が所定の範囲（例えば、５０％前後）にあるときにピークを示す。そのため、内燃機関１の運転状態や酸化触媒の温度は、排気浄化装置へ流入する排気のＮＯ₂比率が５０％前後となるように制御されることが好ましい。しかしながら、ＰＭが排気浄化装置に堆積しているときは、排気中に含まれるＮＯ₂の一部がＰＭと反応するため、ＮＯ₂比率が所定の範囲より低くなる。その結果、排気浄化装置のＮＯ_X浄化率が低下する。また、ＰＭが排気浄化装置に堆積しているときは、選択還元型触媒の少なくとも一部がＰＭによって覆われるため、選択還元型触媒によって浄化されるＮＯ_Xの量が減少する可能性がある。よって、ＰＭが排気浄化装置に捕集又は堆積しているときは、選択還元機能が正常であるにもかかわらず、排気浄化装置のＮＯ_X浄化率が閾値より小さくなる可能性がある。

これに対し、本実施例の故障診断処理では、第二触媒ケーシング４へ流入する排気のＮＯ₂比率と排気浄化装置のＰＭ堆積量とをパラメータとして、排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率（基準ＮＯ_X浄化率）を演算（推定）し、基準ＮＯ_X浄化率と実際のＮＯ_X浄化率（実ＮＯ_X浄化率）を比較することにより、選択還元機能の故障を診断するようにした。

詳細には、ＥＣＵ９は、内燃機関１から排出されるＰＭの量と内燃機関１から第二触媒ケーシング４に至る経路で酸化されるＰＭの量とをパラメータとして、第二触媒ケーシング４へ流入するＰＭの量（ＰＭ流入量）を演算する。ＥＣＵ９は、ＰＭ流入量を積算してＰＭ堆積量（推定ＰＭ堆積量）を演算する。なお、内燃機関１から排出されるＰＭの量は、内燃機関１の運転状態（燃料噴射量、吸入空気量、機関回転数等）をパラメータとして演算することができる。また、内燃機関１から第二触媒ケーシング４へ至る経路で酸化されるＰＭの量は、排気温度や第一触媒ケーシング３内の雰囲気温度（酸化触媒の床温）をパラメータとして演算することができる。

ＥＣＵ９は、内燃機関１から排出される一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ₂）の量と、酸化触媒においてＮＯ₂に転化されるＮＯの量とをパラメータとして、第二触媒ケーシング４へ流入する排気のＮＯ₂比率（推定ＮＯ₂比率）を演算する。内燃機関１から排出されるＮＯ及びＮＯ₂の量は、内燃機関１の運転条件（燃料噴射量、吸入空気量、機関負荷（アクセル開度）、機関回転数）から演算することができる。酸化触媒においてＮＯ₂に転化されるＮＯの量は、酸化触媒の床温から演算することができる。

上記した方法により排気浄化装置の推定ＰＭ堆積量と第二触媒ケーシング４へ流入する排気の推定ＮＯ₂比率とが算出されると、ＥＣＵ９は、推定ＰＭ堆積量と推定ＮＯ₂比率とＮＯ_X浄化率との相関を用いて、基準ＮＯ_X浄化率を演算する。

ここで、排気浄化装置の選択還元機能が正常である場合におけるＰＭ堆積量とＮＯ₂比率とＮＯ_X浄化率との相関を図２に示す。図２において、排気浄化装置のＰＭ堆積量が零のとき（ＰＭがパティキュレートフィルタに堆積していないとき）は、ＮＯ₂比率が５０％のときにＮＯ_X浄化率がピークとなる。これに対し、ＰＭが排気浄化装置に堆積しているときは、ＰＭ堆積量が多くなるほど、ＮＯ_X浄化率のピーク値が小さくなるとともに、ＮＯ_X浄化率がピーク値を示すときのＮＯ₂比率が大きくなる（５０％より高くなる）。これは、ＰＭ堆積量が多くなるほど、ＰＭと反応するＮＯ₂の量が増えるとともに、ＰＭによって覆われる選択還元型触媒の面積（量）が大きくなるからである。

なお、図２に示す相関関係は、ＰＭ堆積量とＮＯ₂比率を引数とするマップ又は関数として、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されていてもよい。その場合、ＥＣＵ９は、前述の方法により算出された推定ＰＭ堆積量と推定ＮＯ₂比率を引数として、排気浄化装置の選択還元機能が正常である場合のＮＯ_X浄化率（基準ＮＯ_X浄化率）を演算（推定）することができる。ところで、ＰＭとＮＯ₂との反応は、第二触媒ケーシング４内の雰囲気温度が高くなるほど活発になる傾向がある。つまり、ＮＯ_X浄化率がピークを示すＮＯ₂比率は、第二触媒ケーシング４内の雰囲気温度が高くなるほど大きくなる傾向がある。そこで、ＰＭ堆積量とＮＯ₂比率と第二触媒ケーシング４の雰囲気温度とを引数として基準ＮＯ_X浄化率を導出するマップを予め作成しておき、そのマップを用いて基準ＮＯ_X浄化率が算出されるようにしてもよい。その際、第二触媒ケーシング４の雰囲気温度としては、排気温度センサ８の出力信号を用いてもよい。

次に、ＥＣＵ９は、以下の式（１）にしたがって、排気浄化装置の実ＮＯ_X浄化率（Ｅｎｏｘ）を演算する。
Ｅｎｏｘ＝１−（Ａｎｏｘｏｕｔ／Ａｎｏｘｉｎ）・・・（１）
式（１）中のＡｎｏｘｉｎは第一ＮＯ_Xセンサ６の出力信号（ＮＯ_X流入量）であり、Ａｎｏｘｏｕｔは第二ＮＯ_Xセンサ７の出力信号（ＮＯ_X流出量）である。なお、ＮＯ_X流入量Ａｎｏｘｉｎは、内燃機関１の運転条件（燃料噴射量、吸入空気量、機関負荷、機関回転数）から演算されてもよい。

ＥＣＵ９は、前記式（１）に基づいて算出された実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘと基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅとの差△Ｅｎｏｘを演算する。ＥＣＵ１０は、前記差△Ｅｎｏｘが閾値以下であるか否かを判別する。前記差△Ｅｎｏｘが閾値以下であれば、ＥＣＵ９は、排気浄化装置の選択還元機能が正常であると判定する。一方、前記差△Ｅｎｏｘが閾値より大きければ、ＥＣＵ９は、排気浄化装置の選択還元機能が故障していると判定する。なお、ここでいう「閾値」は、選択還元機能が正常であるときに前記差ΔＥｎｏｘが取り得る値に最大値にマージンを加算した値であり、予め実験等を利用した適合処理によって求められている値である。

このような方法により選択還元機能の故障診断処理が実行されると、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置において、選択還元機能が正常であるにもかかわらず、該選択還元機能が故障していると誤診断される事態を回避することができる。よって、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置において、選択還元機能の故障をより正確に診断することが可能となる。

以下、本実施例における故障診断処理の実行手順について、図３に沿って説明する。図３は、選択還元機能の故障診断が行われる際にＥＣＵ９によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図３の処理ルーチンは、予めＥＣＵ９のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ９（ＣＰＵ）によって周期的に実行される。

図３の処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１の処理において排気浄化装置の推定ＰＭ堆積量を演算する。その際、ＥＣＵ９は、前述したように、内燃機関１から排出されるＰＭの量と内燃機関１から第二触媒ケーシング４に至る経路で酸化されるＰＭの量とから第二触媒ケーシング４へ流入するＰＭの量（ＰＭ流入量）を演算し、そのＰＭ流入量を積算して推定ＰＭ堆積量を演算する。なお、第二触媒ケーシング４より上流の排気圧力と第二触媒ケーシング４より下流の排気圧力との差（前後差圧）を検出する差圧センサが排気通路２に取り付けられている場合は、ＥＣＵ９は、差圧センサの測定値から推定ＰＭ堆積量を演算してもよい。このようにＥＣＵ９がＳ１０１の処理を実行することにより、本発明に係わる第一推定手段が実現される。

Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ９は、第二触媒ケーシング４へ流入する排気の推定ＮＯ₂比率を演算する。その際、ＥＣＵ９は、前述したように、内燃機関１から排出されるＮＯ及びＮＯ₂の量と、酸化触媒においてＮＯ₂に転化されるＮＯの量とをパラメータとして、第二触媒ケーシング４へ流入する排気の推定ＮＯ₂比率を演算する。このようにＥＣＵ９がＳ１０２の処理を実行することにより、本発明に係わる第二推定手段が実現される。

Ｓ１０３の処理では、ＥＣＵ９は、Ｓ１０１の処理で算出された推定ＰＭ堆積量とＳ１０２の処理で算出された推定ＮＯ₂比率とに基づいて基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅを演算する。その際、ＥＣＵ９は、前述した図２に示すようなマップを利用して基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅを算出する。このようにＥＣＵ９がＳ１０３の処理を実行することにより、本発明に係わる第一演算手段が実現される。

Ｓ１０４の処理では、ＥＣＵ９は、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘを演算する。その際、ＥＣＵ９は、前述したように、第一ＮＯ_Xセンサ６の出力信号（ＮＯ_X流入量）Ａｎｏｘｉｎと第二ＮＯ_Xセンサ７の出力信号（ＮＯ_X流出量）Ａｎｏｘｏｕｔを前記式（１）に代入することにより、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘを演算する。このようにＥＣＵ９がＳ１０４の処理を実行することにより、本発明に係わる第二演算手段が実現される。

Ｓ１０５の処理では、ＥＣＵ９は、Ｓ１０３の処理で算出された基準ＮＯ_X浄化率ＥｎｏｘｅとＳ１０４の処理で算出された実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの差ΔＥｎｏｘを演算する。

Ｓ１０６の処理では、ＥＣＵ９は、Ｓ１０５の処理で算出された差ΔＥｎｏｘの絶対値が閾値Ｔｅｎｏｘ以下であるか否かを判別する。閾値Ｔｅｎｏｘは、選択還元機能が正常である場合に前記差ΔＥｎｏｘの絶対値が取り得る最大値にマージンを加算した値であり、予め実験等を利用した適合処理によって求められた値である。

Ｓ１０６の処理において肯定判定された場合（｜△Ｅｎｏｘ｜≦Ｔｅｎｏｘ）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０７の処理へ進み、選択還元機能が正常であると判定する。一方、Ｓ１０６の処理において否定判定された場合（｜△Ｅｎｏｘ｜＞Ｔｅｎｏｘ）は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０８の処理へ進み、選択還元機能が故障していると判定する。このようにＥＣＵ９がＳ１０６乃至Ｓ１０８の処理を実行することにより、本発明に係わる診断手段が実現される。

以上述べた実施例によれば、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置において、選択還元機能が正常であるにもかかわらず、該選択還元機能が故障していると誤診断される事態を回避することができる。その結果、選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置において、選択還元機能の故障診断をより正確に行うことができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図５乃至図７に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の校正については説明を省略する。

本実施例では、推定ＮＯ₂比率又は推定ＰＭ堆積量の推定誤差を校正する方法について述べる。推定ＮＯ₂比率と実際のＮＯ₂比率との間に誤差が生じた場合や、推定ＰＭ堆積量と実際のＰＭ堆積量との間に誤差が生じた場合は、選択還元機能が正常であっても、前記差ΔＥｎｏｘの絶対値が閾値Ｔｅｎｏｘより大きくなる可能性がある。

そこで、選択還元機能の故障診断処理を実行する前に、推定ＮＯ₂比率およびまたは推定ＰＭ堆積量の推定誤差（演算誤差）を校正することが望ましい。以下では、推定ＮＯ₂比率と及び推定ＰＭ堆積量の演算誤差を校正する方法について述べる。

先ず、ＥＣＵ９は、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘがピークを示すときの推定ＮＯ₂比率（第一推定ＮＯ₂比率）を求める。ところで、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘは、ＰＭ堆積量に応じて変化する。そのため、第一推定ＮＯ₂比率を求める場合は、ＰＭ堆積量が一定量であるときの推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの相関を求める必要がある。

これに対し、推定ＰＭ堆積量が予め定められた所定量と等しくなったときの推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとを求める処理を繰り返し実行する方法が考えられる。このような方法によれば、推定ＰＭ堆積量が所定量と等しい場合における推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの相関を求めることができる。その結果、第一推定ＮＯ₂比率を求めることもできる。ただし、推定ＰＭ堆積量が所定量と等しくなる機会は、排気浄化装置に捕集されているＰＭを酸化及び除去する処理（ＰＭ再生処理）が実行されてから次回のＰＭ再生処理が実行されるまでの期間に１回のみであるため、第一推定ＮＯ₂比率が求まるまでにかかる時間が長くなる。

そこで、ＥＣＵ９は、内燃機関１から単位時間あたりに排出されるＰＭの量が少ないときに、内燃機関１から排出される排気のＮＯ₂比率を変更することにより、推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの相関を求め、その相関から第一推定ＮＯ₂比率を求めてもよい。

なお、内燃機関１から単位時間あたりに排出されるＰＭの量が少なくなる運転状態としては、たとえば、燃料噴射量が少ない低負荷・低回転運転領域、好ましくはアイドル運転領域を例示することができる。

内燃機関１がアイドル運転状態にあるときは、内燃機関１から単位時間あたりに排出されるＰＭの絶対量が少なくなる。そのため、数サイクル毎に内燃機関１から排出される排気のＮＯ₂比率を変更すれば、ＰＭ堆積量が略一定となる条件下で第一推定ＮＯ₂比率を求めることができる。

また、内燃機関１から排出される排気のＮＯ₂比率を変更する方法としては、混合気の空燃比を変更する方法、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスの量を変更する方法、又は過給器による吸気の過給圧を変更する方法等を用いることができる。

次に、ＥＣＵ９は、第一推定ＮＯ₂比率が求められたときの推定ＰＭ堆積量をパラメータとして、選択還元機能が正常である場合のＮＯ_X浄化率（基準ＮＯ_X浄化率）がピークを示すときのＮＯ₂比率（第一基準ＮＯ₂比率）を求める。具体的には、ＥＣＵ９は、第一推定ＮＯ₂比率が求められたときの推定ＰＭ堆積量と前述の図２に示したようなマップとに基づいて、第一基準ＮＯ₂比率を求める。

ここで、選択還元機能の故障やＮＯ_Xセンサ６，７の故障等が発生している場合は、基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅのピーク値と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘのピーク値が乖離するが、推定ＰＭ堆積量又は推定ＮＯ₂比率の少なくとも一方に誤差が含まれている場合は、図４に示すように、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率とが乖離する。たとえば、推定ＮＯ₂比率が推定誤差を含む場合は、第一推定ＮＯ₂比率が真値と異なる値になる。また、推定ＰＭ堆積量が推定誤差を含む場合は、第一基準ＮＯ₂比率が真値と異なる値になる。よって、推定ＰＭ堆積量又は推定ＮＯ₂比の少なくとも一方に誤差が含まれている場合は、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率とが乖離する。

そこで、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒが許容値を超えている場合は、推定ＮＯ₂比率又は推定ＰＭ堆積量の値に誤差が含まれていると考えることができる。なお、前記許容値は、予め実験等を利用した適合処理によって求められている値である。

第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒが許容値を超えている場合は、ＥＣＵ９は、ＰＭ再生処理を実行する。ＰＭ再生処理は、第二触媒ケーシング４内の雰囲気温度をＰＭが酸化可能な温度域まで上昇させることにより、排気浄化装置に捕集されているＰＭを酸化及び除去する処理である。第二触媒ケーシング４内の雰囲気温度をＰＭが酸化可能な温度域まで上昇させる方法としては、第一触媒ケーシング３へ未燃燃料を供給することにより、未燃燃料が酸化触媒によって酸化させられる際の反応熱を利用して排気温度を上昇させる方法、第二触媒ケーシング４をヒータ等により直接加熱する方法等を用いることができる。また、第一触媒ケーシング３へ未燃燃料を供給する方法としては、排気行程中の気筒内へ燃料を噴射させる方法や、第一触媒ケーシング３より上流の排気通路２に配置される燃料添加弁から排気中に燃料を添加する方法等を用いることができる。

ＥＣＵ９は、ＰＭ再生処理の実行後において、内燃機関１から排出される排気のＮＯ₂比率を変更させることにより、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘがピークを示すときの推定ＮＯ₂比率（第二推定ＮＯ₂比率）を再度演算する。また、ＥＣＵ９は、ＰＭ堆積量が零である場合の基準ＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率（第二基準ＮＯ₂比率）を演算する。具体的には、ＥＣＵ９は、図２に示すようなマップにおいて、ＰＭ堆積量が零である場合のＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率を求め、該ＮＯ₂比率を第二基準ＮＯ₂比率に設定する。

ＥＣＵ９は、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率とを比較する。ここで、ＰＭ再生処理の実行後は、ＰＭ堆積量が略零となる。よって、第二基準ＮＯ₂比率は真値と等しいとみなすことができる。そのため、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ａｆｔが許容値より大きければ、推定ＮＯ₂比率に誤差が含まれているとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ９は、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ａｆｔが許容値より大きい場合は、その差△Ｒｎｏ２ａｆｔを推定ＮＯ₂比率に加算することにより、推定ＮＯ₂比率の誤差を校正する。

また、前記差△Ｒｎｏ２ａｆｔが許容値以下であるときは、ＰＭ再生処理実行前の差△Ｒｎｏ２ｂｆｒが許容値より大きくなる要因は、ＰＭ堆積量の演算誤差にあると考えることができる。そこで、ＥＣＵ９は、ＰＭ再生処理実行前の差△Ｒｎｏ２ｂｆｒをＰＭ堆積量の計算値に加算することにより、推定ＰＭ堆積量の誤差を校正する。

このような方法によって校正された推定ＮＯ₂比率と推定ＰＭ堆積量を用いて選択還元機能の故障診断処理が実行されると、診断精度をより高めることが可能となる。

以下、推定ＮＯ₂比率と推定ＰＭ堆積量を校正する手順について図５に沿って説明する。図５は、推定ＮＯ₂比率と推定ＰＭ堆積量を校正する際にＥＣＵ９が実行する処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、内燃機関１がアイドル運転状態にあるときに、ＥＣＵ９（ＣＰＵ）によって実行される。

図５の処理ルーチンでは、ＥＣＵ９は、Ｓ２０１の処理において内燃機関１がアイドル運転状態にあるか否かを判別する。Ｓ２０１の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。Ｓ２０１の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０２の処理へ進む。

Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ９は、推定ＰＭ堆積量を演算する。推定ＰＭ堆積量は、前述した第１の実施例と同様の方法により演算される。

Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ９は、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘがピークを示すときの推定ＮＯ₂比率（第一推定ＮＯ₂比率）を演算する。詳細には、ＥＣＵ９は、内燃機関１から排出される排気のＮＯ₂比率を数サイクル毎に変更し、推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの相関を求める。ここで、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘは、排気浄化装置のＰＭ堆積量に応じて変化する。しかしながら、内燃機関１がアイドル運転状態にあるときは該内燃機関１から単位時間あたりに排出されるＰＭの量が少ないため、推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの相関を求める期間のＰＭ堆積量は略一定であるとみなすことができる。ＥＣＵ９は、推定ＮＯ₂比率と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘとの相関に基づいて、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘがピークを示すときの推定ＮＯ₂比率（第一推定ＮＯ₂比率）を特定する。

Ｓ２０４の処理では、ＥＣＵ９は、第一推定ＮＯ₂比率が求められたときのＰＭ堆積量と前述の図２に示したようなマップとに基づいて、基準ＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率（第一基準ＮＯ₂比率）を特定する。ここで、第一推定ＮＯ₂比率が求められたときのＰＭ堆積量としては、前記Ｓ２０２の処理で求められた推定ＰＭ堆積量を用いるものとする。

Ｓ２０５の処理では、ＥＣＵ９は、Ｓ２０３及びＳ２０４の処理で特定された第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒを演算する。

Ｓ２０６の処理では、ＥＣＵ９は、Ｓ２０５の処理で求められた差△Ｒｎｏ２ｂｆｒの絶対値が許容値より大きいか否かを判別する。Ｓ２０６の処理において否定判定された場合は、推定ＮＯ₂比率及び推定ＰＭ堆積量に含まれる誤差が許容範囲内であるため、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ２０６の処理において肯定判定された場合は、推定ＮＯ₂比率又は推定ＰＭ堆積量に含まれる誤差が許容範囲を超えているため、ＥＣＵ９は、Ｓ２０７以降の処理で推定ＮＯ₂比率又は推定ＰＭ堆積量を校正する。

Ｓ２０７の処理では、ＥＣＵ９は、ＰＭ再生処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ９は、前述したように、第二触媒ケーシング４内の雰囲気温度をＰＭが酸化可能な温度域まで高める処理を実行する。

なお、ＥＣＵ９がＳ２０２乃至Ｓ２０７の処理を実行することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。

Ｓ２０８の処理では、ＥＣＵ９は、ＰＭ再生処理が終了したとき（ＰＭ堆積量が略零であるとき）に、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘと推定ＮＯ₂比率との相関を再度求め、該相関に基づいて実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘがピークを示すときの推定ＮＯ₂比率（第二推定ＮＯ₂比率）を特定する。

Ｓ２０９の処理では、ＥＣＵ９は、第二推定ＮＯ₂比率が求められたときのＰＭ堆積量と前述の図２に示したようなマップとに基づいて、基準ＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率（第二基準ＮＯ₂比率）を特定する。ここで、第二推定ＮＯ₂比率が求められたときのＰＭ堆積量は、略零である。よって、ＥＣＵ９は、ＰＭ堆積量が零である場合において基準ＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率を求めればよい。なお、ＰＭ堆積量が零である場合は、ＮＯ₂比率が５０％になるときにＮＯ_X浄化率がピークとなる。よって、ＥＣＵ９は、第二基準ＮＯ₂比率として５０％を用いてもよい。

Ｓ２１０の処理では、ＥＣＵ９は、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ａｆｔを演算する。続いて、ＥＣＵ９は、Ｓ２１１の処理へ進み、前記差△Ｒｎｏ２ａｆｔの絶対値が許容値より大きいか否かを判別する。

ここで、ＰＭ再生処理が終了したときは、ＰＭ堆積量が略零になる。そのため、ＰＭ堆積量が零であるとみなして求められた第二基準ＮＯ₂比率は、真値と略等しい値になる。よって、Ｓ２１１の処理において肯定判定された場合は、前記差△Ｒｎｏ２ａｆｔは、推定ＮＯ₂比率の推定誤差に起因するとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ９は、Ｓ２１２の処理へ進み、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率との差ΔＲｎｏ２ａｆｔを利用して、推定ＮＯ₂比率を校正する。具体的には、ＥＣＵ９は、第二推定ＮＯ₂比率と第二基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ａｆｔを推定ＮＯ₂比率に加算する。

一方、Ｓ２１１の処理において否定判定された場合は、推定ＮＯ₂比率の推定誤差が許容範囲内であるとみなすことができる。よって、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒは、推定ＰＭ堆積量の推定誤差に起因するとみなすことができる。そこで、ＥＣＵ９は、Ｓ２１３の処理へ進み、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒを利用して、推定ＰＭ堆積量を校正する。具体的には、ＥＣＵ９は、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒとの差△Ｒｎｏ２ｂｆｒを推定ＰＭ堆積量に加算する。

なお、ＥＣＵ９がＳ２０８乃至Ｓ２１３の処理を実行することにより、本発明に係わる補正手段が実現される。

以上述べた手順によって校正された推定ＮＯ₂比率又は推定ＰＭ堆積量を用いて基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅが演算されると、基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅが真値に近似する。その結果、選択還元機能の故障診断処理をより正確に実行することが可能になる。

なお、選択還元機能やＮＯ_Xセンサ６，７が正常である場合において、前述した図４に示すように、基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅのピーク値と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘのピーク値が略同等であり、且つ、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒが許容値より大きい場合は、該差△Ｒｎｏ２ｂｆｒは、推定ＮＯ₂比率の推定誤差に相関する。よって、前記差△Ｒｎｏ２ｂｆｒに基づいて推定ＮＯ₂比率が校正されてもよい。

また、選択還元機能やＮＯ_Xセンサ６，７が正常である場合において、図６に示すように、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２ｂｆｒが許容値以下であり、且つ、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘのピーク値と基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅのピーク値とが乖離しているときは、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘのピーク値と基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅのピーク値との差は、推定ＰＭ堆積量の推定誤差に相関する。よって、前記ピーク値の差に基づいて推定ＰＭ堆積量が校正されてもよい。

選択還元機能やＮＯ_Xセンサ６，７が正常である場合において、図７に示すように、第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率とが乖離しており、且つ、実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘのピーク値と基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅのピーク値とが乖離しているときは、推定ＮＯ₂比率と推定ＰＭ堆積量の双方に推定誤差が含まれていると考えることができる。そのような場合は、ＥＣＵ９は、先ず基準ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘｅのピーク値と実ＮＯ_X浄化率Ｅｎｏｘのピーク値との差に基づいて推定ＰＭ堆積量を校正する。続いて、ＥＣＵ９は、補正後の推定ＰＭ堆積量を利用して第一推定ＮＯ₂比率と第一基準ＮＯ₂比率との差△Ｒｎｏ２を再度求め、その差△Ｒｎｏ２に基づいて推定ＮＯ₂比率を校正してもよい。このような方法によれば、ＰＭ再生処理を実行することなく、推定ＮＯ₂比率及び推定ＰＭ堆積量の推定誤差を校正することができる。

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 第一触媒ケーシング
４ 第二触媒ケーシング
５ 還元剤添加弁
６ 第一ＮＯ_Xセンサ
７ 第二ＮＯ_Xセンサ
８ 排気温度センサ
９ ＥＣＵ
１０ クランクポジションセンサ
１１ アクセルポジションセンサ
５０ ポンプ
５１ 還元剤タンク

Claims (4)

1. 選択還元機能とフィルタ機能を兼ね備えた排気浄化装置の故障診断装置であって、
   前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質の量であるＰＭ堆積量を推定する第一推定値手段と、
   前記排気浄化装置へ流入するＮＯ_Xのうち二酸化窒素が占める割合であるＮＯ₂比率を推定する第二推定手段と、
   前記第一推定手段により推定されたＰＭ堆積量である推定ＰＭ堆積量と前記第二推定手段により推定されたＮＯ₂比率である推定ＮＯ₂比率とをパラメータとして、前記排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率である基準ＮＯ_X浄化率を演算する第一演算手段と、
   前記排気浄化装置より下流に配置され、排気中に含まれるＮＯ_Xの量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出されたＮＯ_X量をパラメータとして、前記排気浄化装置の実際のＮＯ_X浄化率である実ＮＯ_X浄化率を演算する第二演算手段と、
   前記基準ＮＯ_X浄化率と前記実ＮＯ_X浄化率との差が閾値より大きいことを条件として、前記排気浄化装置が故障していると判定する診断手段と、
   を備える排気浄化装置の故障診断装置。
2. 請求項１において、前記実ＮＯ_X浄化率がピークを示すときの推定ＮＯ₂比率である第一推定ＮＯ₂比率と、前記排気浄化装置のＰＭ堆積量が前記第一推定ＮＯ₂比率を求めたときのＰＭ堆積量に等しく且つ前記排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率である第一基準ＮＯ₂比率とを求め、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きければ、前記排気浄化装置に堆積している粒子状物質を酸化及び除去するためのＰＭ再生処理を実施する制御手段と、
   前記ＰＭ再生処理の実行後において、前記実ＮＯ_X浄化率がピークを示すときの推定ＮＯ₂比率である第二推定ＮＯ₂比率と、前記排気浄化装置のＰＭ堆積量が零であり且つ前記排気浄化装置が正常である場合のＮＯ_X浄化率がピークを示すときのＮＯ₂比率である第二基準ＮＯ₂比率とを求め、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差が許容値より大きければ、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差を利用して前記第二推定手段により推定される推定ＮＯ₂比率を補正する補正手段と、
   を更に備える排気浄化装置の故障診断装置。
3. 請求項２において、前記補正手段は、前記第二推定ＮＯ₂比率と前記第二基準ＮＯ₂比率との差が許容値以下である場合は、前記第一推定ＮＯ₂比率と前記第一基準ＮＯ₂比率との差を利用して前記第一推定手段により推定される推定ＰＭ堆積量を補正する排気浄化装置の故障診断装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項において、前記第一演算手段は、前記排気浄化装置のＰＭ堆積量が多くなるほど、ＮＯ_X浄化率のピーク値が小さくなるとともに、ＮＯ_X浄化率がピーク値を示すときのＮＯ₂比率が大きくなる特性を利用して、前記基準ＮＯ_X浄化率を演算する排気浄化装置の故障診断装置。

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