JP6287968B2 - 異常診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、異常診断装置に関する。
内燃機関からの排気中に含まれるＮＯｘを、アンモニアを還元剤として使用することで浄化する選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単に「ＮＯｘ触媒」という。）が知られている。このＮＯｘ触媒よりも上流側には、排気中にアンモニア又はアンモニアの前駆体を添加する添加弁等が設置される。アンモニアの前駆体としては、尿素を例示できる。以下、アンモニアの前駆体またはアンモニアをまとめて「還元剤」ともいう。
ここで、ＮＯｘ触媒よりも下流にＮＯｘセンサを備え、ＮＯｘ触媒に供給する還元剤の量を増加するように添加弁を操作したときに、ＮＯｘセンサの検出値が変わらない又は低下した場合には、還元剤の供給異常が発生していると判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、添加弁からの単位時間当たりの還元剤供給量が減少している場合には、還元剤供給量が増加するように添加弁を操作することにより、還元剤供給量が適正値に近づくためにＮＯｘ浄化率が低下し、その結果ＮＯｘセンサの検出値が低下する。また、添加弁から還元剤が全く供給されない場合には、還元剤の量を増加するように添加弁を操作しても還元剤は供給されないので、ＮＯｘセンサの検出値は変わらない。
特表２００９−５１０３２４号公報
ＮＯｘ触媒を排気の流れに沿って複数設けることがある。また、複数のＮＯｘ触媒に対して、１つの添加弁から還元剤を供給することも考えられる。すなわち、上流側のＮＯｘ触媒で吸着されないほどの還元剤を供給することにより、該上流側のＮＯｘ触媒から還元剤を流出させ、その結果、下流側のＮＯｘ触媒へ還元剤を供給することができる。そして、上流側のＮＯｘ触媒と下流側のＮＯｘ触媒との間の排気通路にＮＯｘセンサを備え、該ＮＯｘセンサの検出値に基づいて還元剤を供給することが考えられる。また、ＮＯｘ触媒よりも下流にＮＯｘセンサと、アンモニアを酸化させるアンモニアスリップ触媒と、を備える構成においても、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて還元剤を供給することがある。
ここで、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘの他にアンモニアも検出してしまう。このため、上流側のＮＯｘ触媒から還元剤が流出すると、上流側のＮＯｘ触媒よりも下流に備わるＮＯｘセンサには、ＮＯｘと還元剤とが検出されることになる。したがって、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて還元剤供給装置に異常があるか否か診断する場合に、還元剤の影響を考慮しなければ、診断精度が低下してしまう。
本発明は、選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流に備わるＮＯｘセンサの検出値に基づいて、還元剤供給装置に異常があるか否か診断するときの診断精度の低下を抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路内にア
ンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、前記還元剤供給装置よりも下流の排気通路に設けられる選択還元型ＮＯｘ触媒であって、該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着されている還元剤によりＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流の排気通路に設けられ、ＮＯｘ及びアンモニアを検出するＮＯｘセンサと、を備える内燃機関の排気浄化装置における前記還元剤供給装置に異常があるか否か診断する異常診断装置において、前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて前記還元剤供給装置に異常があるか否か診断する診断部と、前記還元剤供給装置が正常であるときの前記選択還元型ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量である推定吸着量を推定する還元剤吸着量推定部と、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の各還元剤吸着量に対応する前記ＮＯｘセンサの検出値である対応検出値を推定する検出値推定部と、前記推定吸着量が、前記対応検出値の最小値に対応している還元剤吸着量である第一吸着量以上で、且つ、還元剤吸着量が０のときの前記対応検出値である還元剤無時検出値と同じ対応検出値となる還元剤吸着量であって前記第一吸着量よりも大きな還元剤吸着量である第二吸着量以下の場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止する禁止部と、を備えることにした。
診断部は、例えば、ＮＯｘセンサの実際の検出値と閾値とを比較して、還元剤供給装置の還元剤供給量が減少する異常が生じているか否か診断する。ＮＯｘセンサの実際の検出値と閾値との大小関係は閾値の設定により変わり得る。推定吸着量は、還元剤供給装置が正常の場合にＮＯｘ触媒に吸着されている還元剤量である。対応検出値は、各還元剤吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値である。検出値推定部は、還元剤吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値を各還元剤吸着量について推定する。検出値推定部は、ＮＯｘ触媒が吸着し得る還元剤量の範囲において、ＮＯｘセンサの検出値を推定すればよい。ここで、還元剤供給装置に異常が生じた場合には、異常の程度に応じて還元剤供給量が減少するため、異常の程度に応じて還元剤吸着量が減少する。したがって、検出値推定部は、異常の程度に応じて変化した還元剤吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値を各還元剤吸着量について推定する。そして、ＮＯｘ触媒が吸着し得る還元剤量の範囲内で、対応検出値には最小値が存在する。対応検出値の最小値は、内燃機関の運転状態等によって変わり得る。
ＮＯｘセンサは、ＮＯｘ及びアンモニアを検出する。ＮＯｘ触媒における還元剤吸着量が０の場合や比較的少ない場合には、ＮＯｘ触媒において還元されなかったＮＯｘが、該ＮＯｘ触媒を通り抜けるため、ＮＯｘセンサでＮＯｘが検出される。還元剤吸着量が多いほど、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘの還元量が多くなるため、ＮＯｘセンサの検出値が減少する。一方、還元剤吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ触媒から流出する還元剤量が多くなる。このため、還元剤吸着量とＮＯｘセンサの検出値（対応検出値）との関係において、ＮＯｘセンサの検出値が最小値となる還元剤吸着量が存在する。このＮＯｘセンサの検出値が最小値となる還元剤吸着量を第一吸着量としている。
推定吸着量が、第一吸着量よりも少ない領域に属する場合には、還元剤供給装置に異常が生じて還元剤吸着量が減少するほど、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘが多くなるため、ＮＯｘセンサの実際の検出値が、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値よりも常に大きくなる。この関係に基づいて、還元剤供給装置に異常が生じているか否か診断することができる。
また、推定吸着量が、第二吸着量よりも多い領域に属する場合には、還元剤供給装置に異常が生じて還元剤吸着量が減少するほど、ＮＯｘ触媒から流出する還元剤量が少なくなるため、ＮＯｘセンサの実際の検出値が、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値よりも常に小さくなる。この関係に基づいて、還元剤供給装置に異常が生じているか否か診断することができる。
しかし、推定吸着量が、第一吸着量以上で且つ第二吸着量以下の領域に属する場合には、還元剤供給装置に異常が生じて還元剤吸着量が減少すると、推定吸着量から第一吸着量までは還元剤吸着量が減少するほど対応検出値が減少するが、還元剤吸着量が第一吸着量よりも少なくなると還元剤吸着量が減少するほど対応検出値が増加する。このため、還元剤供給装置に異常が生じて還元剤吸着量が減少した場合には、ＮＯｘセンサの実際の検出値が、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値に対して、大きくなる場合もあれば、小さくなる場合もある。このため、ＮＯｘセンサの検出値に基づいて還元剤供給装置に異常があるか否か診断することが困難となる。したがって、このような場合には、ＮＯｘセンサの検出値を利用した診断部による診断を禁止する。これにより、還元剤供給装置に異常があるか否か診断するときの診断精度の低下を抑制することができる。
また、前記推定吸着量が、前記第二吸着量よりも多い場合において、前記診断部は、前記推定吸着量に対応する前記ＮＯｘセンサの検出値よりも小さな値を閾値とし、前記ＮＯｘセンサの検出値が前記閾値以下の場合に、前記還元剤供給装置が異常であると診断することができる。
すなわち、推定吸着量がこのような領域に属する場合には、還元剤供給装置に異常が生じると、ＮＯｘセンサの実際の検出値が、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値よりも常に小さくなる。したがって、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値よりも小さな値を閾値としておけば、ＮＯｘセンサの実際の検出値が閾値よりも小さくなった場合に、還元剤供給装置が異常であると診断することができる。閾値は、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値よりも小さな値であって、還元剤供給装置に異常があるか否かの境にあるときのＮＯｘセンサの検出値とすることができる。閾値は、予め定められた値としてもよく、推定吸着量に応じて設定してもよい。例えば、推定吸着量に対応するＮＯｘセンサの検出値に対して一定量または一定割合小さな値を閾値としてもよい。
また、前記推定吸着量が、前記第二吸着量よりも多い場合において、前記禁止部は、前記閾値が前記還元剤無時検出値以下の場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止することができる。
閾値が還元剤無時検出値以下の場合には、実際の還元剤吸着量が、第一吸着量よりも、多い場合もあれば少ない場合もあるため、ＮＯｘセンサの検出値を利用した診断部による診断を禁止することで、診断精度が低下することを抑制できる。
また、前記推定吸着量が、前記第二吸着量よりも多い場合において、前記診断部は、前記ＮＯｘセンサの検出値が、前記還元剤無時検出値以下の場合に、前記還元剤供給装置が異常であると診断することができる。
推定吸着量が第二吸着量よりも多い場合には、還元剤供給装置が正常であればＮＯｘセンサの実際の検出値は還元剤無時検出値よりも常に大きくなる。一方、還元剤供給装置が異常であると、ＮＯｘセンサの実際の検出値が還元剤無時検出値よりも小さくなり得る。すなわち、還元剤無時検出値を閾値として用いることによっても、還元剤供給装置に異常があるか否か診断することができる。
また、前記禁止部が前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止した場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度または還元剤供給装置からの還元剤供給量の少なくとも一方を変化させることで、前記対応検出値または前記推定吸着量を変化させる制御を実施する制御部を備え、前記禁止部は、前記制御部が前記制御を実施することで、前記推定吸着量が、前記第一吸着量よりも小さくなるか、または、前記第二吸着量よりも大きくなった場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した
前記診断部による診断を許可することができる。
ここで、還元剤供給量を増加させることでＮＯｘ触媒の還元剤吸着量が増加するため、推定吸着量も増加する。したがって、推定吸着量が第二吸着量よりも多くなり得る。逆に、還元剤供給量を減少させることでＮＯｘ触媒の還元剤吸着量が減少するため、推定吸着量も減少する。したがって、推定吸着量が第一吸着量よりも少なくなり得る。そうすると、ＮＯｘセンサの検出値を利用した診断部による診断を禁止する領域から推定吸着量が外れる場合がある。また、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度を増加させることにより、ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度が増加するため、ＮＯｘセンサの検出値が大きくなる。そうすると、検出値推定部により推定される対応検出値が増加して、第一吸着量及び第二吸着量が変化し得る。同様に、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度を減少させることによって、検出値推定部により推定される対応検出値が減少して、第一吸着量及び第二吸着量が変化し得る。このように、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度を増減させることにより、推定吸着量と、第一吸着量及び第二吸着量との関係が変化する。そうすると、ＮＯｘセンサの検出値を利用した診断部による診断を禁止する領域から推定吸着量が外れる場合がある。この場合、診断部による診断を許可しても正確な診断が可能である。したがって、診断部による診断を実施することで、診断部による診断の機会を増やすことができる。
また、前記禁止部が前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止した場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度または還元剤供給装置からの還元剤供給量の少なくとも一方を変化させることで、前記対応検出値または前記推定吸着量を変化させる制御を実施する制御部を備え、前記禁止部は、前記制御部が前記制御を実施することで前記閾値が前記還元剤無時検出値よりも大きくなった場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を許可することができる。
対応検出値の最小値が変化したり、または、対応検出値の最小値に対応するＮＯｘセンサの検出値が変化したりすることで、閾値が還元剤無時検出値よりも大きくなる場合がある。この場合、診断部による診断を許可しても正確な診断が可能である。したがって、診断部による診断を実施することで、診断部による診断の機会を増やすことができる。
また、前記検出値推定部は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する還元剤量、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ量、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量、及び、排気流量に基づいて前記対応検出値を推定することができる。
ＮＯｘセンサは、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及び還元剤を検出している。ＮＯｘ触媒から流出する排気中のＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度、ＮＯｘ触媒の温度、ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量、及び、排気流量と相関関係にある。ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ量及び排気流量から算出することができる。また、ＮＯｘ触媒から流出する排気中の還元剤濃度は、ＮＯｘ触媒の温度及びＮＯｘ触媒の還元剤吸着量と相関関係にある。したがって、これらの関係を利用して、ＮＯｘセンサの検出値を推定することができる。
本発明によれば、選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流に備わるＮＯｘセンサの検出値に基づいて、還元剤供給装置に異常があるか否か診断するときの診断精度の低下を抑制することができる。
実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。 ＮＯｘ触媒における推定吸着量を求めるためのブロック図である。 アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度と、の関係を示した図である。 センサ検出値を推定するためのブロック図である。 アンモニア吸着量とセンサ検出値との関係であって、添加弁の正常時のアンモニア吸着量が第一領域に属する場合の関係を示す図である。 添加弁が正常であればアンモニア吸着量が第一領域に属する場合における、添加弁の正常時及び異常時のセンサ検出値と、添加弁の異常診断のための閾値と、の関係を示した図である。 アンモニア吸着量とセンサ検出値との関係であって、添加弁の正常時のアンモニア吸着量が第二領域に属する場合の関係を示す図である。 添加弁が正常であればアンモニア吸着量が第二領域に属する場合における、添加弁の正常時及び異常時のセンサ検出値を示した図である。 アンモニア吸着量とセンサ検出値との関係であって、添加弁の正常時のアンモニア吸着量が第三領域に属する場合の関係を示す図である。 添加弁４が正常であればアンモニア吸着量が第三領域に属する場合における、添加弁の正常時及び異常時のセンサ検出値と、添加弁の異常診断のための閾値との関係を示した図である。 実施例１に係る添加弁の異常診断のフローを示したフローチャートである。 図３に示した関係に対して入ＮＯｘ濃度が増加した場合の図である。 図３に示した関係に対してＮＯｘ触媒の温度を高くした場合の図である。 推定吸着量が第二領域から外れるように、還元剤供給量を増減させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和（すなわち、センサ検出値）と、の関係を示した図である。 推定吸着量が第二領域から外れるように、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度を増加させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。 推定吸着量が第二領域から外れるように、ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度を減少させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。 推定吸着量が第三領域に属している場合において、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも小さく設定された場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。 推定吸着量が第三領域に属する場合において、閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるように、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度を減少させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。 実施例３に係るアクティブ制御のフローを示したフローチャートである。 ステップＳ２０２に係るアクティブ制御のフローを示したフローチャートである。 ステップＳ２０３に係るアクティブ制御のフローを示したフローチャートである。 内燃機関から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を増加することで、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御を実施する場合のフローを示したフローチャートである。 内燃機関から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を減少することで、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御を実施する場合のフローを示したフローチャートである。 還元剤供給量を増加することで、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御を実施する場合のフローを示したフローチャートである。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、下記実施例は、可能な限り組み合わせることができる。
（実施例１）
図１は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系と、の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用のディーゼルエンジンである。ただし、内燃機関１はガソリンエンジンであってもよい。内燃機関１には排気通路２が接続されている。排気通路２には、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒３（以下、「ＮＯｘ触媒３」という。）が設けられている。
また、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２には、還元剤を噴射する添加弁４が設けられている。還元剤には、アンモニア（ＮＨ３）が用いられる。なお、添加弁４は、アンモニアに代えて、アンモニアの前駆体である尿素水を噴射してもよい。添加弁４から噴射された尿素水は、排気の熱またはＮＯｘ触媒３からの熱により加水分解されてアンモニアとなり、ＮＯｘ触媒３に吸着する。このアンモニアは、ＮＯｘ触媒３において還元剤として利用される。すなわち、添加弁４からは、アンモニアに変化する物質、または、アンモニアを供給すればよい。これらは、気体、液体、固体の何れの状態で供給してもよい。なお、本実施例においては添加弁４が、本発明における還元剤供給装置に相当する。
さらに、添加弁４よりも上流には、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘを検知する上流側ＮＯｘセンサ１１が設けられている。また、ＮＯｘ触媒３よりも下流には、ＮＯｘ触媒３から流れ出る排気中のＮＯｘを検知する下流側ＮＯｘセンサ１２と、排気温度を検知する温度センサ１３と、が設けられている。なお、本実施例においては下流側ＮＯｘセンサ１２が、本発明におけるＮＯｘセンサに相当する。
また、内燃機関１には、吸気通路６が接続されている。吸気通路６の途中には、内燃機関１の吸入空気量を調整するスロットル７が設けられている。また、スロットル７よりも上流の吸気通路６には、内燃機関１の吸入空気量を検知するエアフローメータ１６が取り付けられている。
また、内燃機関１には、排気通路２内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気通路６へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１及びＥＧＲ弁３２を備えて構成されている。ＥＧＲ通路３１は、ＮＯｘ触媒３よりも上流の排気通路２と、スロットル７よりも下流の吸気通路６と、を接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を調整する。
そして、内燃機関１には電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転状態や排気浄化装置等を制御する。ＥＣＵ１０には、上述した上流側ＮＯｘセンサ１１、下流側ＮＯｘセンサ１２、温度センサ１３、エアフローメータ１６の他、クランクポジションセンサ１４及びアクセル開度センサ１５が電気的に接続され、各センサの出力値がＥＣＵ１０に渡される。
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１４の検知に基づく機関回転速度や、アクセ
ル開度センサ１５の検知に基づく機関負荷等の内燃機関１の運転状態を把握可能である。なお、本実施例では、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘは上流側ＮＯｘセンサ１１によって検知可能であるが、内燃機関１から排出される排気（ＮＯｘ触媒３に浄化される前の排気であり、すなわちＮＯｘ触媒３に流れ込む排気）に含まれるＮＯｘは、内燃機関１の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関１の運転状態に基づいて、推定することも可能である。また、ＥＣＵ１０は、温度センサ１３によって検知される排気温度に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することが可能である。また、内燃機関１の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒３の温度を推定することも可能である。一方、ＥＣＵ１０には、添加弁４、スロットル７、ＥＧＲ弁３２が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。なお、実施例においてはＥＣＵ１０が、本発明における診断部、還元剤吸着量推定部、検出値推定部、禁止部、に相当する。
ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニアの吸着量を推定する。ＥＣＵ１０により推定されるＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量を以下、「推定吸着量」という。推定吸着量は、添加弁４が正常であると仮定して算出される現時点におけるアンモニア吸着量である。図２は、ＮＯｘ触媒３における推定吸着量を求めるためのブロック図である。本実施例では、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量を積算することにより、推定吸着量を求める。ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量は、アンモニア吸着量の単位時間当たりの増加量から単位時間当たりの減少量を減算することにより求めることができる。ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の単位時間当たりの増加量は、添加弁４から添加される単位時間当たりの還元剤量（図２の「供給ＮＨ３量」）とすることができる。また、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の単位時間当たりの減少量は、ＮＯｘ触媒３で消費される単位時間当たりの還元剤量（図２の「消費ＮＨ３量」）、及び、ＮＯｘ触媒３から脱離する単位時間当たりの還元剤量（図２の「脱離ＮＨ３量」）とすることができる。そして、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量を積算することにより、現時点におけるアンモニア吸着量（図２の「吸着量」）を算出する。
添加弁４から添加される単位時間当たりの還元剤量（図２の「供給ＮＨ３量」）は、内燃機関１の運転状態に基づいてＥＣＵ１０が算出する還元剤供給量に基づいて予め知ることができる。ＮＯｘ触媒３で消費される単位時間当たりの還元剤量（図２の「消費ＮＨ３量」）は、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化率（図２の「ＮＯｘ浄化率」）と、内燃機関１の単位時間当たりの排気の流量（図２の「排気流量」）と、ＮＯｘ触媒３に流れ込む排気中のＮＯｘ濃度（図２の「入ＮＯｘ濃度」）と、に関連しているため、これらの値に基づいて算出することができる。なお、排気流量は、吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて算出してもよいし、センサにより検出してもよい。
ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘの量（ＮＯｘ濃度としてもよい。）に対する、ＮＯｘ触媒３において浄化されるＮＯｘの量である。ＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒３の温度（図２の「温度」）と、排気流量と、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量（図２の「吸着量前回値」）と、に関連しているため、こられの値に基づいて算出することができる。ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量は、前回算出された値を用いる。ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化率は、ＮＯｘ触媒３の温度と、排気流量と、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量と、相関関係にあるため、これらの関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておくことで、ＮＯｘ浄化率を算出することができる。これらの関係を予めマップ化しておいてもよい。
また、ＮＯｘ触媒３から脱離する単位時間当たりの還元剤量（図２の「脱離ＮＨ３量」）は、ＮＯｘ触媒３の温度（図２の「温度」）と、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量（図２の「吸着量前回値」）と、関連しているため、これらの値に基づいて算出するこ
とができる。ＮＯｘ触媒３の温度と、アンモニア吸着量と、脱離ＮＨ３量と、の関係を予め実験またはシミュレーション等により求めておけば、ＮＯｘ触媒３の温度及びアンモニア吸着量に基づいて、脱離ＮＨ３量を求めることができる。これらの関係を予めマップ化しておいてもよい。
以上のようにして、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の単位時間当たりの変化量を算出することができる。この値を積算することにより現時点におけるアンモニア吸着量を算出することができる。なお、ＥＣＵ１０の演算周期毎にアンモニア吸着量の変化量を算出し、この変化量を積算することで、現時点におけるアンモニア吸着量を算出することもできる。
また、ＥＣＵ１０は、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度、及び、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度に基づいて、下流側ＮＯｘセンサ１２の検出値を推定する。ここで、ＮＯｘセンサは、ＮＯｘ及びアンモニアを検出するため、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度と、を加算した値が、下流側ＮＯｘセンサ１２の検出値となる。そして、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度（以下、出ＮＨ３濃度ともいう。）は、図２の「脱離ＮＨ３量」と「排気流量」とに基づいて算出することができる。ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度（以下、出ＮＯｘ濃度ともいう。）は、図２の「入ＮＯｘ濃度」及び「ＮＯｘ浄化率」から、以下の式に基づいて算出することができる。
出ＮＯｘ濃度＝入ＮＯｘ濃度・（１−ＮＯｘ浄化率）
そして、出ＮＯｘ濃度と出ＮＨ３濃度とを加算することにより、下流側ＮＯｘセンサ１２の検出値を推定することができる。なお、推定吸着量に対応する下流側ＮＯｘセンサ１２の検出値の推定値を以下では、推定センサ検出値ともいう。
また、ＥＣＵ１０は、下流側ＮＯｘセンサ１２の検出値（以下、センサ検出値ともいう。）に基づいて、添加弁４の異常診断を実施する。この異常は、添加弁４からの単位時間当たりの還元剤の供給量が少なくなる異常である。単位時間当たりの還元剤の供給量が少なくなることには、還元剤の供給量が０となる場合も含む。例えば、添加弁４に還元剤またはＰＭが固着することにより、短時間当たりの還元剤供給量が減少する。そして、添加弁４に異常が生じると、ＮＯｘ触媒３において還元剤が不足するため、該ＮＯｘ触媒３で還元されずに該ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘの量が増加する。したがって、ＮＯｘ触媒３よりも下流のＮＯｘ量またはＮＯｘ濃度が、正常といえる範囲を超えた場合に、添加弁４に異常が生じていると判断することができる。なお、添加弁４以外の他の機器には異常がないことは周知技術により確認しておく。
しかし、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘを下流側ＮＯｘセンサ１２で検出する場合、該下流側ＮＯｘセンサ１２は、アンモニアも検出してしまう。したがって、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが流出している場合には、センサ検出値が大きくなる。
図３は、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度と、の関係を示した図である。図３において、「ＮＨ３」は、アンモニアの濃度を示し、「ＮＯｘ」は、ＮＯｘ濃度を示し、「ＮＨ３＋ＮＯｘ」はＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和を示している。「ＮＨ３＋ＮＯｘ」は、ＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを加算して得られる値であり、センサ検出値ともいえるため、以下ではセンサ検出値として説明する。なお、図３の実線は、各アンモニア吸着量に対応するセンサ検出値を示しているともいえる。この図３に示した実線により求められる各アンモニア吸着量に対応するセンサ検出値が、本発明における対応検出値に相当する。
ここで、出ＮＯｘ濃度と出ＮＨ３濃度とは、図２で説明したように、ＮＯｘ触媒３のア
ンモニア吸着量によって決まる。すなわち、アンモニア吸着量が多くなるほど、出ＮＨ３濃度が増加し、出ＮＯｘ濃度が減少する。また、アンモニア吸着量が少なくなるほど、出ＮＨ３濃度が減少し、出ＮＯｘ濃度が増加する。また、ＮＯｘ触媒３の温度が高いほど出ＮＨ３濃度が増加する。さらに、ＮＯｘ触媒３の温度が所定温度範囲（例えば２５０℃以上３５０℃以下の範囲）に属する場合にはＮＯｘ浄化率が高まり、ＮＯｘ触媒３の温度が所定温度範囲外になるとＮＯｘ浄化率が低下する。また、アンモニア吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ浄化率が高くなる。また、排気流量が多くなるほど、ＮＯｘ浄化率が低下する。この関係は予め実験またはシミュレーション等により図４のように求めてもよい。図４は、センサ検出値を推定するためのブロック図である。また、図３に示す関係をマップ、計算式、モデル等としてＥＣＵ１０に記憶させておくこともでき、また、その都度マップを作成することや、後述のように推定センサ検出値と実際のセンサ検出値とを比較する際にマップを持たずに比較することもできる。ここで、アンモニア吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ浄化率が高くなるため、ＮＯｘ濃度が低下する。一方、アンモニア吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが脱離し易くなるため、アンモニア濃度が増加する。そして、センサ検出値には極小値が存在する。このセンサ検出値が極小値となるアンモニア吸着量を、第一吸着量とする。ＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量が第一吸着量よりも小さくなるほど、センサ検出値が大きくなる。また、ＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量が第一吸着量よりも大きくなるほど、センサ検出値が大きくなる。
図３において、アンモニア吸着量が０のときには、ＮＯｘ触媒３においてＮＯｘを還元することができず且つＮＯｘ触媒３からアンモニアが流出することがないため、センサ検出値はＮＯｘ濃度を示している。なお、アンモニア吸着量が０のときのセンサ検出値を以下では、「アンモニア無時検出値」ともいう。アンモニア無時検出値は、ＮＯｘ触媒３に流入するＮＯｘ濃度に等しい。すなわち、アンモニア無時検出値は、上流側ＮＯｘセンサ１１の検出値と等しい。
図３において、アンモニア吸着量が第一吸着量よりも多い場合であって、センサ検出値がアンモニア無時検出値と同じ値のときのアンモニア吸着量を以下では、第二吸着量とする。そして本実施例では、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量によって、第一領域、第二領域、第三領域の３つの領域に分けている。図３において、アンモニア吸着量が０以上且つ第一吸着量より少ない領域が第一領域であり、アンモニア吸着量が第一吸着量以上且つ第二吸着量以下の領域が第二領域であり、アンモニア吸着量が第二吸着量よりも多い領域が第三領域である。そして、ＥＣＵ１０は、アンモニア吸着量が第二領域に属する場合には、添加弁４の異常診断を禁止する。以下、第一領域、第二領域、第三領域の夫々について説明する。
図５は、アンモニア吸着量とセンサ検出値との関係であって、添加弁４の正常時のアンモニア吸着量が第一領域に属する場合の関係を示す図である。Ｑ１１は、添加弁４が正常であるときのアンモニア吸着量であり、Ｑ１２は、添加弁４が異常であるときのアンモニア吸着量である。Ｑ１１は、推定吸着量ともいえる。したがって、Ｑ１１に対応するセンサ検出値Ｓ１１は、推定センサ検出値ともいえる。また、Ｑ１２は、実際のアンモニア吸着量ともいえる。
添加弁４が異常のときには正常のときよりも、アンモニア吸着量が減少する。そうすると、図５の破線の矢印で示すように、異常の場合のアンモニア吸着量Ｑ１２に対応する実際のセンサ検出値Ｓ１２は、推定センサ検出値Ｓ１１よりも大きくなる。なお、実際のセンサ検出値を以下では、実センサ検出値ともいう。第一領域では、添加弁４に異常が生じた場合、ＮＯｘ触媒３からのアンモニアの流出よりも、アンモニアの不足によるＮＯｘ触媒３からのＮＯｘの流出が顕著となる。このため、第一領域では、添加弁４に異常が生じた場合には、主にＮＯｘの増加により実センサ検出値Ｓ１２が推定センサ検出値Ｓ１１よ
りも大きくなる。したがって、推定吸着量が第一領域に属する場合には、異常診断のための閾値を推定センサ検出値よりも大きな値に設定し、実センサ検出値が閾値以上の場合に、添加弁４が異常であると判定することができる。
図６は、添加弁４が正常であればアンモニア吸着量が第一領域に属する場合における、添加弁４の正常時及び異常時のセンサ検出値と、添加弁４の異常診断のための閾値と、の関係を示した図である。添加弁４以外の条件が同じであれば、正常時よりも異常時のほうが実センサ検出値が大きくなる。したがって、正常時よりも大きな値を第一閾値として設定しておけば、実センサ検出値が第一閾値以上の場合に添加弁４が異常であると判定することができる。第一閾値は、予め定められた値としてもよく、推定吸着量に応じて設定してもよい。例えば、推定吸着量に基づいて推定センサ検出値を求め、この推定センサ検出値に対して一定量または一定割合大きな値を第一閾値としてもよい。
次に、図７は、アンモニア吸着量とセンサ検出値との関係であって、添加弁４の正常時のアンモニア吸着量が第二領域に属する場合の関係を示す図である。Ｑ２１は、添加弁４が正常であるときのアンモニア吸着量であり、Ｑ２２及びＱ２３は、添加弁４が異常であるときのアンモニア吸着量である。Ｑ２１は、推定吸着量ともいえる。したがって、Ｑ２１に対応するセンサ検出値Ｓ２１は、推定センサ検出値ともいえる。Ｑ２２は添加弁４の異常による添加弁４からの還元剤供給量の減少量が比較的小さな場合（異常の程度が比較低い場合）のアンモニア吸着量を示しており、Ｑ２３は添加弁４の異常による添加弁４からの還元剤供給量の減少量が比較的大きな場合（異常の程度が比較的高い場合）のアンモニア吸着量を示している。
図７に示すように、還元剤供給量の減少量が比較的小さな場合のアンモニア吸着量Ｑ２２に対応する実センサ検出値Ｓ２２は、推定センサ検出値Ｓ２１よりも小さくなるが、還元剤供給量の減少量が比較的大きな場合のアンモニア吸着量Ｑ２３に対応する実センサ検出値Ｓ２３は、推定センサ検出値Ｓ２１よりも大きくなる。ここで、推定吸着量が第二領域に属する場合において、添加弁４からの還元剤供給量が徐々に減少したと仮定した場合には、まず、ＮＯｘ触媒３におけるアンモニア吸着量の減少により、該ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニアが減少する。すなわち、還元剤供給量の減少量が比較的小さな場合には、主にＮＯｘ触媒３から流出するアンモニア量の減少の影響により、実センサ検出値が低下する。一方、添加弁４からの還元剤供給量の減少によりＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量が少なくなるにしたがって、ＮＯｘ触媒３で還元されずに該ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘの影響が大きくなる。すなわち、還元剤供給量の減少量が比較的大きな場合には、主にＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘの影響により実センサ検出値が大きくなる。このように、推定吸着量が第二領域に属する場合には、アンモニア吸着量が推定吸着量から減少していくと、実センサ検出値が一旦は下降するものの、その後上昇する。このため、第二領域では、添加弁４に異常が生じた場合の実センサ検出値は、異常の程度に応じて、推定センサ検出値よりも大きくなることもあれば小さくなることもある。
図８は、添加弁４が正常であればアンモニア吸着量が第二領域に属する場合における、添加弁４の正常時及び異常時のセンサ検出値を示した図である。添加弁４以外の条件が同じであれば、正常時よりも異常時のほうがセンサ検出値が大きくなる場合もあれば小さくなる場合もある。ここで、推定センサ検出値Ｓ２１よりも小さな閾値Ａを設定し、実センサ検出値が閾値Ａ以下の場合に添加弁４が異常であると診断する場合が考えられる。この場合、実センサ検出値が図８のＳ２２のときには、添加弁４が異常であると診断することができるが、実センサ検出値が図８のＳ２３のときには、添加弁４が異常であるにも関わらず正常であると診断されてしまう。一方、推定センサ検出値Ｓ２１よりも大きな閾値Ｂを設定し、実センサ検出値が閾値Ｂ以上の場合に添加弁４が異常であると診断する場合が考えられる。この場合、実センサ検出値が図８のＳ２３のときには、添加弁４が異常であ
ると診断することができるが、実センサ検出値が図８のＳ２２のときには、添加弁４が異常であるにも関わらず正常であると診断されてしまう。すなわち、正常時よりも大きな値または小さな値を閾値として設定しても、添加弁４の異常診断を行うことは困難である。このように、推定センサ検出値に基づいて閾値を設定しても、添加弁４に異常が生じているか診断することは困難である。このため、本実施例では、推定吸着量が第二領域に属する場合には、添加弁４の異常診断を禁止する。
図９は、アンモニア吸着量とセンサ検出値との関係であって、添加弁４の正常時のアンモニア吸着量が第三領域に属する場合の関係を示す図である。Ｑ３１は、添加弁４が正常であるときのアンモニア吸着量であり、Ｑ３２は、添加弁４が異常であるときのアンモニア吸着量である。Ｑ３１は、推定吸着量ともいえる。したがって、Ｑ３１に対応するセンサ検出値Ｓ３１は、推定センサ検出値ともいえる。
図９に示すように、異常の場合のアンモニア吸着量Ｑ３２に対応する実センサ検出値Ｓ３２は、推定センサ検出値Ｓ３１よりも小さくなる。推定吸着量が第三領域に属する場合には、添加弁４の異常により実際のアンモニア吸着量が減少したとしても、第一吸着量までは実センサ検出値が低下するだけなので、実センサ検出値は推定センサ検出値よりも小さくなる。また、実際のアンモニア吸着量が第一吸着量よりも少ない場合には、実際のアンモニア吸着量が少なくなるほど実センサ検出値は増加するが、実センサ検出値が最も大きくなる場合であるアンモニア吸着量が０の場合であっても、実センサ検出値は推定センサ検出値Ｓ３１よりも小さい。このため、添加弁４に異常が生じた場合の実センサ検出値は、推定センサ検出値よりも常に小さくなる。したがって、推定吸着量が第三領域に属する場合には、異常診断のための閾値を推定センサ検出値よりも小さな値に設定し、実センサ検出値が閾値以下の場合に、添加弁４が異常であると判定することができる。
図１０は、添加弁４が正常であればアンモニア吸着量が第三領域に属する場合における、添加弁４の正常時及び異常時のセンサ検出値と、添加弁４の異常診断のための閾値との関係を示した図である。添加弁４以外の条件が同じであれば、正常時よりも異常時のほうがセンサ検出値が小さくなる。したがって、正常時よりも小さな値を異常診断のための第二閾値として設定しておけば、実センサ検出値が第二閾値以下の場合に添加弁４が異常であると判定することができる。ここで、第二閾値をアンモニア無時検出値よりも小さな値に設定すると、実際のアンモニア吸着量が０であったり、０近傍であったりすると、実センサ検出値が第二閾値よりも大きくなり得る。したがって、添加弁４が異常であっても正常であると誤診断される虞がある。このため、第三領域における第二閾値は、アンモニア無時検出値よりも大きくしてもよい。また、アンモニア無時検出値を第二閾値としてもよい。また、第二閾値は、予め定められた値としてもよく、推定吸着量に応じて設定してもよい。例えば、推定吸着量に基づいて推定センサ検出値を求め、この推定センサ検出値に対して一定量または一定割合小さな値を第二閾値としてもよい。このようにして設定される第二閾値が、アンモニア無時検出値以下の場合には、添加弁４の異常診断を禁止してもよい。
以上より、本実施例では、推定吸着量が第一領域に属する場合には、推定センサ検出値よりも大きな値を第一閾値として設定し、センサ検出値が、第一閾値以上の場合に添加弁４が異常であり、第一閾値よりも小さい場合に添加弁４が正常であると診断される。また、推定吸着量が第二領域に属する場合には、添加弁４の異常診断を禁止する。さらに、推定吸着量が第三領域に属する場合には、推定センサ検出値よりも小さな値を第二閾値として設定し、センサ検出値が、第二閾値以下の場合に添加弁４が異常であり、第二閾値よりも大きい場合に添加弁４が正常であると診断される。
図１１は、本実施例に係る添加弁４の異常診断のフローを示したフローチャートである
。本フローチャートは、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に実行される。
ステップＳ１０１では、推定吸着量が取得される。推定吸着量は、図２で説明したようにＥＣＵ１０により随時算出されている。
ステップＳ１０２では、推定吸着量が第一吸着量よりも少ないか否か判定される。第一吸着量は、図３の関係に従って求められる。すなわち、センサ検出値が図３における極小値となるときのアンモニア吸着量が第一吸着量となる。図３の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。本ステップＳ１０２では、推定吸着量が第一領域に属しているか否か判定している。ステップＳ１０２で肯定判定がなされたステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０３では、実センサ検出値が第一閾値以上であるか否か判定される。第一閾値は、推定吸着量が第一領域に属している場合に設定されるセンサ検出値の閾値であり、添加弁４が正常と異常との境にあるときのセンサ検出値である。第一閾値は、図６に示したように、推定センサ検出値よりも大きな値である。第一閾値は、予め定められた値としてもよく、推定吸着量に応じて設定してもよい。例えば、推定吸着量に対応する推定センサ検出値を求め、この推定センサ検出値に対して一定量または一定割合大きな値を第一閾値としてもよい。
ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、添加弁４が異常であると診断される。一方、ステップＳ１０３で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、添加弁４が正常であると診断される。
一方、ステップＳ１０６では、推定吸着量が第二吸着量より大きいか否か判定される。第二吸着量は、図３の関係に従って求められる。すなわち、第一吸着量よりも大きなアンモニア吸着量で、且つ、センサ検出値がアンモニア無時検出値と同じ値となるときのアンモニア吸着量が第二吸着量となる。本ステップＳ１０６では、推定吸着量が第三領域に属しているか否か判定している。
なお、ステップＳ１０６において、アンモニア吸着量の比較により第三領域であるか否かを判定しているが、これに代えて、センサ検出値に基づいた判定を行ってもよい。すなわち、図３に示すように、アンモニア吸着量と、センサ検出値と、には相関があるため、推定吸着量に応じた推定センサ検出値を算出することができる。このようにして算出される推定センサ検出値が、アンモニア無時検出値よりも大きければ、推定吸着量が第三領域に属していると判定することができる。ステップＳ１０６で肯定判定がなされたステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。
ステップＳ１０７では、実センサ検出値が第二閾値以下であるか否か判定される。第二閾値は、推定吸着量が第三領域に属している場合に設定されるセンサ検出値の閾値であり、添加弁４が正常と異常との境にあるときのセンサ検出値である。第二閾値は、図１０に示したように、推定センサ検出値よりも小さな値である。第二閾値は、予め定められた値としてもよく、推定吸着量に応じて設定してもよい。例えば、推定吸着量に対応する推定センサ検出値を求め、この推定センサ検出値に対して一定量または一定割合小さな値を第一閾値としてもよい。また、アンモニア無時検出値を第二閾値としてもよい。
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、添加弁４が異常であると診断される。一方、ステップＳ１０７で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、添加弁４が正常であると診断される。
また、推定吸着量が、第一吸着量以上で且つ第二吸着量以下の場合には、推定吸着量が第二領域に属しているため、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１０は、添加弁４の異常診断を禁止している。
以上説明したように本実施例によれば、推定吸着量が第二領域に属する場合には添加弁４の異常診断を禁止するため、異常診断の精度が低下することを抑制できる。なお、推定吸着量が第二領域に属する場合には、他の周知の技術により添加弁４の異常診断を行ってもよい。
（実施例２）
本実施例では、図３の関係を用いずに第一領域、第二領域、第三領域の何れかに属するのかを簡易的に判定する手法を説明する。なお、以下の手法は組み合わせることもできる。ここで、センサ検出値は、ＮＯｘ濃度とアンモニア濃度との和であるため、ＮＯｘ濃度またはアンモニア濃度に影響を及ぼす因子により、センサ検出値が変化し得る。以下の手法により求められる第一領域と第二領域との境となるアンモニア吸着量を第一吸着量とし、第二領域と第三領域との境となるアンモニア吸着量を第二吸着量とする。すなわち、第一領域と第二領域との境においてセンサ検出値が最小値になるものとし、第二領域と第三領域との境においてセンサ検出値がアンモニア無時検出値と等しくなるものとする。
（第一手法）
ここで、図１２は、図３に示した関係に対して入ＮＯｘ濃度が増加した場合の図である。実線は図３の場合を示しており、一点鎖線は、入ＮＯｘ濃度が増加した後のＮＯｘ濃度を示しており、二点鎖線は、入ＮＯｘ濃度が増加した後のＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和、すなわち、センサ検出値を示している。ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（入ＮＯｘ濃度）が高くなるほど、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度（出ＮＯｘ濃度）も高くなる。出ＮＨ３濃度が変化しなければ、出ＮＯｘ濃度の増加分だけセンサ検出値が大きくなる。そうすると、出ＮＯｘ濃度が高くなるほど、センサ検出値の極小値が大きくなると共に、第一吸着量が大きくなる。このため、入ＮＯｘ濃度が高いほど、第一領域が広くなり、推定吸着量が第一領域に入りやすくなる。同様に、入ＮＯｘ濃度が低いほど、第三領域が広くなり、推定吸着量が第三領域に入りやすくなる。第一手法は、推定吸着量が属する確率が高くなる領域を入ＮＯｘ濃度に基づいて求めることで、推定吸着量が属する領域を簡易的に設定する手法である。入ＮＯｘ濃度が高い場合には、第一領域に属し、入ＮＯｘ濃度が低い場合には、第三領域に属し、入ＮＯｘが中程度であれば、第二領域に属していると判定する。入ＮＯｘ濃度と、第一領域、第二領域、第三領域と、の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。入ＮＯｘ濃度は、上流側ＮＯｘセンサ１１により検出することができる。
（第二手法）
ＮＯｘ触媒３の温度が高くなるほど、ＮＯｘ触媒３が吸着可能なアンモニア量が減少するため、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニア量が増加する。したがって、ＮＯｘ触媒３の温度が高くなるほど、下流側ＮＯｘセンサ１２で検出されるアンモニアが増加する。一方、ＮＯｘ触媒３の温度が高くなるほど、ＮＯｘ触媒３におけるＮＯｘ浄化率が上昇するため、推定吸着量が同じであれば、出ＮＯｘ濃度は低下する。したがって、ＮＯｘ触媒３の温度が高くなるほど、下流側ＮＯｘセンサ１２で検出されるＮＯｘが減少する。図１３は、図３に示した関係に対してＮＯｘ触媒３の温度を高くした場合の図である。実線は図３の場合を示しており、一点鎖線は、温度が増加した後のＮＯｘ濃度またはアンモニア濃度を示している。二点鎖線は、温度が増加した後のＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和、すなわち、センサ検出値を示している。ＮＯｘ触媒３の温度が高くなるほど、第一吸着量が小さくなる。このため、温度が高いほど、第三領域に入り易くなる。すなわち、ＮＯｘ触
媒３の温度が高いほど、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニアの影響が大きくなり、第三領域に入りやすくなる。第二手法は、推定吸着量が属する確率が高くなる領域をＮＯｘ触媒３の温度に基づいて求めることにより、推定吸着量が属する領域を簡易的に設定する手法である。温度が高い場合には、第三領域に属し、温度が低い場合には、第一領域に属し、温度が中程度であれば、第二領域に属していると判定する。ＮＯｘ触媒３の温度と、第一領域、第二領域、第三領域と、の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
（第三手法）
図３に示した関係では、推定吸着量とセンサ検出値とに基づいて、第一領域、第二領域、第三領域をそれぞれ決定しているが、これに代えて、推定吸着量のみに基づいてこれらの領域を求めることもできる。ここで、推定吸着量が多くなるほど、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度が高くなり、且つ、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度が低くなる。したがって、推定吸着量が多いほど、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニアの影響が大きくなり、第三領域に入りやすくなる。第三手法は、推定吸着量が属する確率が高くなる領域に基づいて、推定吸着量が属する領域を簡易的に設定する手法である。推定吸着量が多い場合には、第三領域に属し、推定吸着量が少ない場合には、第一領域に属し、推定吸着量が中程度であれば、第二領域に属していると判定する。推定吸着量と、第一領域、第二領域、第三領域と、の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
（第四手法）
添加弁４からの還元剤供給量が多いほど、ＮＯｘ触媒３のアンモニア吸着量が多くなるため、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のアンモニア濃度が高くなり、且つ、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度が低くなる。したがって、還元剤供給量が多いほど、ＮＯｘ触媒３から流出するアンモニアの影響が大きくなり、第三領域に入りやすくなる。第四手法は、推定吸着量が属する確率が高くなる領域を還元剤供給量に基づいて求めることで、推定吸着量が属する領域を簡易的に設定する手法である。還元剤供給量が多い場合には、第三領域に属し、還元剤供給量が少ない場合には、第一領域に属し、還元剤供給量が中程度であれば、第二領域に属していると判定する。還元剤供給量と、第一領域、第二領域、第三領域と、の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
なお、第四手法においては、還元剤供給量に代えて、基準還元剤供給量に対する実際の還元剤供給量の比に基づいた判定を行ってもよい。基準還元剤供給量は、入ＮＯｘ量に応じて決定される還元剤供給量である。ここで、内燃機関１の運転状態によってはアンモニア吸着量が一時的に減少することがある。このような場合には、アンモニア吸着量を速やかに増加させるために、基準還元剤供給量よりも多い量の還元剤が供給される場合がある。一方、内燃機関１の運転状態によってはＮＯｘ触媒３からのアンモニアの流出を抑制するために、基準還元剤供給量よりも少ない量の還元剤が供給される場合がある。還元剤供給量が基準還元剤供給量よりも多い場合には、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが流出し易くなり且つＮＯｘ浄化率が高くなり、一方、還元剤供給量が基準還元剤供給量よりも少ない場合には、ＮＯｘ触媒３からアンモニアが流出し難くなり且つＮＯｘ浄化率が低くなる。したがって、基準還元剤供給量に対する還元剤供給量の比が大きい場合には、第三領域に属し、比が小さい場合には、第一領域に属し、比が中程度であれば、第二領域に属していると判定することがきる。基準還元剤供給量に対する還元剤供給量の比と、第一領域、第二領域、第三領域と、の関係は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。
以上説明したように本実施例によれば、推定吸着量が何れの領域に属しているのかを簡
易的に求めることができる。
（実施例３）
本実施例では、推定吸着量が第二領域に属する場合には、推定吸着量が第二領域を外れるような制御を実施する。また、本実施例では、推定吸着量が第三領域に属し且つ第二閾値がアンモニア無時検出値以下の場合には、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるような制御を実施する。これらの制御を以下では、アクティブ制御と称する。なお、本実施例においてはＥＣＵ１０が、本発明における制御部に相当する。
推定吸着量が第二領域から外れるようにするためには、還元剤供給量を増加させる、還元剤供給量を減少させる、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度としてもよい。）を増加させる、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度としてもよい。）を減少させる、の何れかにより可能となる。
図１４は、推定吸着量が第二領域から外れるように、還元剤供給量を増減させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和（すなわち、センサ検出値）と、の関係を示した図である。還元剤供給量の増減により推定吸着量が増減するため、推定センサ検出値も変化する。すなわち、還元剤供給量を増加させることにより、図２の「供給ＮＨ３量」が増加するため、推定吸着量が増加側に移動する。したがって、推定吸着量が第三領域に入るまで還元剤供給量を増加させればよい。一方、還元剤供給量を減少させることにより、推定吸着量が減少側に移動する。したがって、推定吸着量が第一領域に入るまで還元剤供給量を減少させればよい。
図１５は、推定吸着量が第二領域から外れるように、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度としてもよい。）を増加させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。実線はＮＯｘ濃度を増加させる前の状態を示し、二点鎖線はＮＯｘ濃度を増加させた後の状態を示している。図１２で説明したように、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度が増加すると、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度も増加し、センサ検出値も増加する。これにより、第一吸着量が増加側に移動する。そうすると、推定吸着量と第一吸着量との位置関係を変えることができるため、推定吸着量が第一領域に入ることになる。したがって、推定吸着量が第一領域に入るまでＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度を増加させればよい。ＮＯｘ濃度の増加は、例えば、ＥＧＲガス量を減少させることにより可能となる。ＥＧＲ弁３２の開度は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
また、図１６は、推定吸着量が第二領域から外れるように、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度としてもよい。）を減少させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。実線はＮＯｘ濃度を減少させる前の状態を示し、二点鎖線はＮＯｘ濃度を減少させた後の状態を示している。なお、図１６の二点鎖線は、ＮＯｘ濃度が略０の場合を示している。すなわち、センサ検出値はアンモニア濃度を示している。ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度が減少すると、ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度も減少し、センサ検出値も減少する。ＮＯｘ濃度を減少する前は、アンモニア吸着量の比較的少ない範囲でＮＯｘ触媒３からのＮＯｘの流出が顕著である。したがって、ＮＯｘ濃度の減少により、アンモニア吸着量の比較的少ない範囲でセンサ検出値の低下が顕著になる。これにより、第二吸着量が減少側に移動する。そうすると、推定吸着量と第二吸着量との位置関係を変えることができるため、推定吸着量が第三領域に入ることになる。したがって、推定吸着量が第三領域に入るまでＮＯｘ触媒３に流
入する排気中のＮＯｘ濃度を減少させればよい。ＮＯｘ濃度の減少は、例えば、ＥＧＲガス量を増加させることにより可能となる。ＥＧＲ弁３２の開度は、予め実験またはシミュレーション等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
また、本実施例では、推定吸着量が第三領域に属する場合には、推定センサ検出値に対して一定量または一定割合小さな値を第二閾値として設定する。しかし、推定吸着量が第三領域に属する場合には、推定センサ検出値に対して一定量または一定割合小さな値を第二閾値とすると、第二閾値がアンモニア無時検出値以下となり得る。ここで、図１７は、推定吸着量が第三領域に属している場合において、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも小さく設定された場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。実センサ検出値が第二閾値以下の場合には添加弁４が異常であると診断され、実センサ検出値が第二閾値より大きな場合には添加弁４が正常であると診断される。そうすると、実センサ検出値が第二閾値よりも大きく且つアンモニア無時検出値以下の場合には、添加弁４が異常であっても正常であると誤診断されてしまう。すなわち、図１７におけるハッチングの範囲では誤診断の虞がある。これに対して本実施例では、推定吸着量が第三領域に属し且つ第二閾値がアンモニア無時検出値以下の場合には、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるようにアクティブ制御を実施する。すなわち、推定吸着量が第三領域に属する場合において、添加弁４の異常診断のための第二閾値がアンモニア無時検出値以下の場合には、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるように、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度としてもよい。）を減少させる。この場合、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるように、第二吸着量を変化させているともいえる。
図１８は、推定吸着量が第三領域に属する場合において、閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるように、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度（ＮＯｘ触媒３から流出する排気中のＮＯｘ濃度としてもよい。）を減少させる場合の、アンモニア吸着量と、ＮＯｘ触媒３から流出するＮＯｘ及びアンモニアの濃度の和と、の関係を示した図である。実線はＮＯｘ濃度を減少させる前の状態を示し、二点鎖線はＮＯｘ濃度を減少させた後の状態を示している。なお、二点鎖線はＮＯｘ濃度が略０の場合を示している。ここで、アンモニア無時検出値は、ＮＯｘ触媒３にアンモニアが吸着されていない状態でのＮＯｘ濃度を示しているため、ＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度が減少すると、アンモニア無時検出値も減少する。そうすると、アンモニア無時検出値が移動することにより、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなる。したがって、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるまでＮＯｘ触媒３に流入する排気中のＮＯｘ濃度を減少させればよい。
図１９は、本実施例に係るアクティブ制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、図１１に示したフローチャートに代えてＥＣＵ１０により実行される。なお、上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
図１９に示したフローチャートでは、ステップＳ１０６で肯定判定がなされるとステップＳ２０１へ進む。ステップＳ２０１では、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きいか否か判定される。本ステップでは、第三領域において、第二閾値が、異常診断を正確に実施可能な値となっているか否か判定している。すなわち、第二閾値がアンモニア無時検出値以下であると、添加弁４に異常があっても実センサ検出値が第二閾値よりも大きくなる場合がある。このため、第二閾値がアンモニア無時検出値以下の場合には、アクティブ制御を実施した後に異常診断を実施する。第二閾値は、ステップＳ１０７と同様にして得る。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
また、ステップＳ１０６で否定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２ではアクティブ制御が実施される。ステップＳ２０２に係るアクティブ制御のフローチャートについては後述する。ステップＳ２０２の処理が完了するとステップＳ１０１へ進む。また、ステップＳ２０１で否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０３へ進み、アクティブ制御が実施される。ステップＳ２０３に係るアクティブ制御のフローチャートについては後述する。ステップＳ２０３の処理が完了するとステップＳ１０１へ進む。
図２０は、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは上記ステップＳ２０２においてＥＣＵ１０により実行される。
ステップＳ３０１では、アクティブ制御実行条件が成立しているか否か判定される。内燃機関１の運転状態が変化してアクティブ制御を実行することが困難となる場合もある。このような場合には、添加弁４の異常診断も困難となるため、アクティブ制御を終了すると共に、図１９に示すフローチャートも終了させる。
ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本フローチャート及び図１９に示したフローチャートを終了させる。この場合、添加弁４の異常診断が禁止された状態が維持される。
ステップＳ３０２では、還元剤供給量が減少される。本フローチャートでは、図１４に示したように、還元剤供給量を減少させることにより、推定吸着量を第一領域に移動させる。本ステップＳ３０２では、推定吸着量と第一吸着量との差または比に応じて還元剤供給量の減少量を設定してもよいし、還元剤供給量の減少量を所定量に設定してもよい。還元剤供給量の減少量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておいてもよい。
ステップＳ３０３では、推定吸着量が取得される。ステップＳ１０１と同様にして推定吸着量が取得される。
ステップＳ３０４では、推定吸着量が第一吸着量よりも少ないか否か判定される。第一吸着量は、ステップＳ１０２と同様にして求められる。本ステップＳ３０４では、還元剤供給量の減少により、推定吸着量が第一領域に属するようになったか否か判定している。ステップＳ３０４で肯定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。本フローチャートを終了させることにより、図１９におけるステップＳ２０２の処理が完了し、ステップＳ１０１へ戻る。なお、推定吸着量が第一領域に属しているため、第一領域における異常診断を実施するステップＳ１０３へ進んでもよい。一方、ステップＳ３０４で否定判定がなされた場合には、ステップＳ３０１へ戻り、さらに還元剤供給量が減少される。
次に、図２１は、ステップＳ２０３に係るアクティブ制御のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは上記ステップＳ２０３においてＥＣＵ１０により実行される。
ステップＳ４０１では、アクティブ制御実行条件が成立しているか否か判定される。内燃機関１の運転状態が変化してアクティブ制御を実行することが困難となる場合もある。このような場合には、添加弁４の異常診断も困難となるため、アクティブ制御を終了すると共に、図１９に示すフローチャートも終了させる。
ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定
判定がなされた場合には本フローチャート及び図１９に示したフローチャートを終了させる。
ステップＳ４０２では、ＮＯｘ濃度が減少される。本フローチャートでは、例えばＥＧＲガス量を増加させることにより内燃機関１から排出させるＮＯｘ濃度を減少させる。そうすると、ＮＯｘ触媒３よりも下流のＮＯｘ濃度も減少する。これにより、図１８に示したように、アンモニア無時検出値が低下する。本ステップＳ４０２では、アンモニア無時検出値と第二閾値との差または比に応じてＮＯｘ濃度の減少量（すなわち、ＥＧＲガスの増加量）を設定してもよいし、ＮＯｘ濃度の減少量（すなわち、ＥＧＲガスの増加量）を所定量に設定してもよい。ＮＯｘ濃度の減少量、または、ＥＧＲガスの増加量は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。ＥＧＲ弁３２の開度を予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化しＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
ステップＳ４０３では、アンモニア無時検出値が取得される。すなわち、推定吸着量が０のときの推定センサ検出値が算出される。ＮＯｘ濃度が減少することにより、図１８の二点鎖線のように推定センサ検出値が移動する。推定センサ検出値は、図３で説明した場合と同様にしてＥＣＵ１０により算出される。
ステップＳ４０４では、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きいか否か判定される。第二閾値は、ステップＳ１０７と同様にして得る。本ステップＳ４０４では、ＮＯｘ濃度の減少により、アンモニア無時検出値が第二閾値よりも小さくなったか否か判定している。ステップＳ４０４で肯定判定がなされた場合には、本フローチャートを終了させる。本フローチャートを終了させることにより、図１９におけるステップＳ２０３の処理が完了し、ステップＳ１０１へ戻る。なお、ステップＳ４０４で肯定判定がなされた場合には、推定吸着量が第三領域に属しているため、推定吸着量を取得した後に第三領域における異常診断を実施するステップＳ１０７へ進んでもよい。一方、ステップＳ４０４で否定判定がなされた場合には、ステップＳ４０１へ戻り、さらにＮＯｘ濃度が減少される。
なお、図２０に示すフローチャートでは、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御において、還元剤供給量を減少しているが、これに代えて、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を図１５で説明したように増加させてもよい。
図２２は、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を増加することで、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御を実施する場合のフローを示したフローチャートである。本フローチャートは上記ステップＳ２０２においてＥＣＵ１０により実行される。なお、上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
図２２に示すフローチャートでは、ステップＳ３０１で肯定判定がなされるとステップＳ５０１へ進む。そして、ステップＳ５０１において、ＮＯｘ濃度を増加させる。これにより、推定吸着量を第一領域に入れることができる。例えばＥＧＲガス量を減少させることにより内燃機関１から排出させるＮＯｘ濃度を増加させる。そうすると、ＮＯｘ触媒３よりも下流のＮＯｘ濃度も増加する。これにより、第一吸着量が増加側に移動するため、推定吸着量が第一領域に入ることになる。
本ステップＳ５０１では、推定吸着量と第一吸着量との差または比に応じてＮＯｘ濃度の増加量（すなわち、ＥＧＲガスの減少量）を設定してもよいし、ＮＯｘ濃度の増加量（すなわち、ＥＧＲガスの減少量）を所定量に設定してもよい。ＮＯｘ濃度の増加量、または、ＥＧＲガスの減少量は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができ
る。ＥＧＲ弁３２の開度を予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化しＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
また、図２２に示すフローチャートでは、ステップＳ３０３の処理が完了するとステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２では、推定吸着量が第一吸着量よりも少ないか否か判定される。第一吸着量は、ステップＳ１０２と同様にして求められる。本ステップＳ５０２では、ＮＯｘ濃度の増加により、推定吸着量が第一領域に属するようになったか否か判定している。ステップＳ５０２で肯定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。本フローチャートを終了させることにより、図１９におけるステップＳ２０２の処理が完了し、ステップＳ１０１へ戻る。なお、推定吸着量が第一領域に属しているため、第一領域における異常診断を実施するステップＳ１０３へ進んでもよい。一方、ステップＳ５０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ３０１へ戻り、さらにＮＯｘ濃度が減少される。
また、本実施例では、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御において、還元剤供給量を減少しているが、これに代えて、図１６で説明したように内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を減少させてもよい。
図２３は、内燃機関１から排出されるガス中のＮＯｘ濃度を減少することで、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御を実施する場合のフローを示したフローチャートである。なお、上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。
図２３に示すフローチャートでは、ステップＳ３０１で肯定判定がなされるとステップＳ６０１へ進む。そして、ステップＳ６０１において、ＮＯｘ濃度を減少させる。これにより、推定吸着量を第三領域に入れることができる。例えばＥＧＲガス量を増加させることにより内燃機関１から排出させるＮＯｘ濃度を減少させる。そうすると、ＮＯｘ触媒３よりも下流のＮＯｘ濃度も減少する。これにより、第二吸着量が減少側に移動するため、第二吸着量が減少側に移動する。そうすると、推定吸着量と第二吸着量との位置関係が変わり、推定吸着量が第三領域に入ることになる。
本ステップＳ６０１では、第二吸着量と推定吸着量との差または比に応じてＮＯｘ濃度の減少量（すなわち、ＥＧＲガスの増加量）を設定してもよいし、
ＮＯｘ濃度の減少量（すなわち、ＥＧＲガスの増加量）を所定量に設定してもよい。ＮＯｘ濃度の減少量、または、ＥＧＲガスの増加量は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。ＥＧＲ弁３２の開度を予め実験またはシミュレーション等により求めてマップ化しＥＣＵ１０に記憶させておいてもよい。
また、図２３で示したフローチャートでは、ステップＳ３０３の処理が完了すると、ステップＳ６０２へ進む。そして、ステップＳ６０２では、推定吸着量が第二吸着量より大きいか否か判定される。本ステップＳ６０２では、推定吸着量が第三領域に属しているか否か判定している。第二吸着量は、ステップＳ１０６と同様にして求められる。なお、図１６の二点鎖線で示した状態では、アンモニア無時検出値が０となっているため、推定吸着量が０よりも大きければ、推定吸着量が第二吸着量よりも大きいと考える。すなわち、推定吸着量が０よりも大きければ、推定吸着量が第三領域に属すると考える。
ステップＳ６０２で肯定判定がなされた場合には、本フローチャートを終了させる。本フローチャートを終了させることにより、図１９におけるステップＳ２０２の処理が完了し、ステップＳ１０１へ戻る。なお、ステップＳ６０２で肯定判定がなされた場合には、推定吸着量が第三領域に属しているため、第三領域における異常診断を実施するステップ
Ｓ２０１へ進んでもよい。一方、ステップＳ６０２で否定判定がなされた場合には、ステップＳ６０１へ戻り、さらにＮＯｘ濃度が減少される。
また、本実施例では、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御において、還元剤供給量を減少させているが、これに代えて、図１４で説明したように還元剤供給量を増加させることも考えられる。すなわち、推定吸着量を第三領域に移動することも考えられる。
図２４は、還元剤供給量を増加することで、ステップＳ２０２に係るアクティブ制御を実施する場合のフローを示したフローチャートである。なお、上記フローチャートと同じ処理がなされるステップについては同じ符号を付して説明を省略する。図２４に示すフローチャートでは、ステップＳ３０１で肯定判定がなされるとステップＳ７０１へ進む。
ステップＳ７０１では、還元剤供給量が増加される。本フローチャートでは、還元剤供給量を増加させることにより、推定吸着量を第三領域に移動させる。本ステップＳ７０１では、第二吸着量と推定吸着量との差または比に応じて還元剤供給量の減少量を設定してもよいし、還元剤供給量の増加量を所定量に設定してもよい。還元剤供給量の増加量は、予め実験またはシミュレーション等により求めておいてもよい。
また、ステップＳ７０２では、推定吸着量が第二吸着量よりも多いか否か判定される。第二吸着量は、ステップＳ１０６と同様にして求められる。本ステップＳ７０２では、還元剤供給量の増加により、推定吸着量が第三領域に属するようになったか否か判定している。ステップＳ７０２で肯定判定がなされた場合には本フローチャートを終了させる。本フローチャートを終了させることにより、図１９におけるステップＳ２０２の処理が完了する。この場合、図１９では、ステップＳ１０１へ進むが、この時には推定吸着量が第三領域に属するため、第三領域における異常診断を実施するステップＳ２０１へ進んでもよい。
以上説明したように、本実施例によれば、推定吸着量が第二領域に属している場合であっても、第二領域から外れるようにアクティブ制御を実施することで、添加弁４の異常診断を実施する機会を増やすことができる。また、推定吸着量が第三領域に属している場合であって、第二閾値がアンモニア無時検出値以下の場合には、第二閾値がアンモニア無時検出値よりも大きくなるようにアクティブ制御を実施することで、添加弁４の異常診断を実施する機会を増やすことができる。なお、複数のアクティブ制御を組み合わせることもできる。
１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 選択還元型ＮＯｘ触媒
４ 添加弁
６ 吸気通路
７ スロットル
１０ ＥＣＵ
１１ 上流側ＮＯｘセンサ
１２ 下流側ＮＯｘセンサ
１３ 温度センサ
１４ クランクポジションセンサ
１５ アクセル開度センサ
１６ エアフローメータ
３０ ＥＧＲ装置
３１ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁

Claims (7)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路内にアンモニアの前駆体またはアンモニアを還元剤として供給する還元剤供給装置と、
    前記還元剤供給装置よりも下流の排気通路に設けられる選択還元型ＮＯｘ触媒であって、該選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着されている還元剤によりＮＯｘを選択還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
    前記選択還元型ＮＯｘ触媒よりも下流の排気通路に設けられ、ＮＯｘ及びアンモニアを検出するＮＯｘセンサと、
    を備える内燃機関の排気浄化装置における前記還元剤供給装置に異常があるか否か診断する異常診断装置において、
    前記ＮＯｘセンサの検出値に基づいて前記還元剤供給装置に異常があるか否か診断する診断部と、
    前記還元剤供給装置が正常であるときの前記選択還元型ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量である推定吸着量を推定する還元剤吸着量推定部と、
    前記選択還元型ＮＯｘ触媒の各還元剤吸着量に対応する前記ＮＯｘセンサの検出値である対応検出値を推定する検出値推定部と、
    前記推定吸着量が、前記対応検出値の最小値に対応している還元剤吸着量である第一吸着量以上で、且つ、還元剤吸着量が０のときの前記対応検出値である還元剤無時検出値と同じ対応検出値となる還元剤吸着量であって前記第一吸着量よりも大きな還元剤吸着量である第二吸着量以下の場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止する禁止部と、
    を備える異常診断装置。
  2. 前記推定吸着量が、前記第二吸着量よりも多い場合において、
    前記診断部は、前記推定吸着量に対応する前記ＮＯｘセンサの検出値よりも小さな値を閾値とし、前記ＮＯｘセンサの検出値が前記閾値以下の場合に、前記還元剤供給装置が異常であると診断する請求項１に記載の異常診断装置。
  3. 前記推定吸着量が、前記第二吸着量よりも多い場合において、
    前記禁止部は、前記閾値が前記還元剤無時検出値以下の場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止する請求項２に記載の異常診断装置。
  4. 前記推定吸着量が、前記第二吸着量よりも多い場合において、
    前記診断部は、前記ＮＯｘセンサの検出値が、前記還元剤無時検出値以下の場合に、前記還元剤供給装置が異常であると診断する請求項１に記載の異常診断装置。
  5. 前記禁止部が前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止した場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度または還元剤供給装置からの還元剤供給量の少なくとも一方を変化させることで、前記対応検出値または前記推定吸着量を変化させる制御を実施する制御部を備え、
    前記禁止部は、前記制御部が前記制御を実施することで、前記推定吸着量が、前記第一吸着量よりも小さくなるか、または、前記第二吸着量よりも大きくなった場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を許可する請求項１に記載の異常診断装置。
  6. 前記禁止部が前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を禁止した場合に、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度または還元剤供給装置からの還元剤供給量の少なくとも一方を変化させることで、前記対応検出値または前記推定吸着量を変化させる制御を実施する制御部を備え、
    前記禁止部は、前記制御部が前記制御を実施することで前記閾値が前記還元剤無時検出値よりも大きくなった場合には、前記ＮＯｘセンサの検出値を利用した前記診断部による診断を許可する請求項３に記載の異常診断装置。
  7. 前記検出値推定部は、前記選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する還元剤量、前記選択還元型ＮＯｘ触媒に流入するＮＯｘ量、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の温度、前記選択還元型ＮＯｘ触媒の還元剤吸着量、及び、排気流量に基づいて前記対応検出値を推定する請求項１から６の何れか１項に記載の異常診断装置。
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