排気浄化システムの異常検出装置
【課題】本発明は、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムにおいて、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて該システムの異常検出を行うときに、排気特性の悪化を抑制しつつ異常検出の精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】アンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する際に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させるＮＯｘ増量制御を実行する。このとき、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加している時に、ＮＯｘ増量制御を実行する。
【解決手段】アンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒を有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する際に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させるＮＯｘ増量制御を実行する。このとき、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加している時に、ＮＯｘ増量制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムが提案されている。このような排気浄化システムでは、選択還元型ＮＯｘ触媒に尿素が供給される場合がある。この場合、尿素が加水分解することで生じたアンモニアが還元剤となり、選択還元型ＮＯｘ触媒においてＮＯｘの還元が行なわれる。
【０００３】
また、上記のような排気浄化システムでは、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路にＮＯｘセンサを設ける場合がある。ＮＯｘセンサは、選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度又は該排気中のＮＯｘ量を検出する。
【０００４】
特許文献１には、異常判定モード時に、排気通路に設けられたＮＯｘセンサに到達する排気のＮＯｘ濃度を一旦増大させて減少変化させ、ＮＯｘ濃度が増減変化されたときの、ＮＯｘセンサの所定の第１出力値の出力状態から、ＮＯｘセンサが所定の第２の出力値を出力するまでの経過時間と基準経過時間とに基づいて、ＮＯｘセンサの正常又は異常を判定する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、選択還元型ＮＯｘ触媒が急激に温度上昇してアンモニアスリップによりアンモニアを離脱させているときに、選択還元型ＮＯｘ触媒への尿素又はアンモニアの供給を中止した上で、内燃機関から排出されるＮＯｘを増大させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８０１５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２７４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側にＮＯｘセンサが設けられた排気浄化システムにおいては、ＮＯｘセンサの出力値に基づき該システムの異常を検出する場合がある。例えば、選択還元型ＮＯｘ触媒に流入したＮＯｘ量に対する該触媒において還元されたＮＯｘ量の比率であるＮＯｘ浄化率は、該触媒の劣化が進むと低下する。つまり、選択還元型ＮＯｘ触媒の劣化度合いが大きくなるほど、該触媒から流出するＮＯｘ量が増加する。そのため、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて選択還元型ＮＯｘ触媒の劣化判定を行うことができる。
【０００８】
ここで、個々のＮＯｘセンサの特性のばらつきに起因して、ＮＯｘセンサの出力値にはある程度のばらつきが生じる。ＮＯｘセンサの出力値を用いた排気浄化システムの異常検出を実行する際に、このようなＮＯｘセンサの出力値のばらつきが大きいと、異常検出の精度が低下する。そのため、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきに起因する異常検出精度の低下を抑制すべく、異常検出を実行する際に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させる制御（以下、当該制御をＮＯｘ増量制御と称する）を行う場合がある。排気中における元々のＮＯｘを増量することで、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきが異常検出に与える影響を小さくすることができる。
【０００９】
しかしながら、ＮＯｘ増量制御を実行することで、選択還元型ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ量が過剰に増加すると、排気特性の悪化を招く虞がある。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムにおいて、排気特性の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘセンサの出力値に基づく該システムの異常検出の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する際に行うＮＯｘ増量制御を、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加しているタイミングで実行するものである。
【００１２】
より詳しくは、本発明に係る排気浄化システムの異常検出装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
アンモニアを生成するための尿素を前記選択還元型ＮＯｘ触媒に供給する尿素供給装置と、を有する内燃機関の排気浄化システムの異常検出装置であって、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部による排気浄化システムの異常検出を行う場合に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させるＮＯｘ増量制御を実行するＮＯｘ増量制御実行部と、を備え、
前記ＮＯｘ増量制御実行部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加する条件である弱酸点吸着量増加条件が成立している時に、前記ＮＯｘ増量制御を実行する。
【００１３】
本発明に係る排気浄化システムにおいては、尿素供給装置から供給された尿素が加水分解することで生じたアンモニアが選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着する。このとき、アンモニアは、選択還元型ＮＯｘ触媒における弱酸点と強酸点とのそれぞれに吸着する。そして、ＮＯｘの還元に寄与するのは、主に弱酸点に吸着したアンモニアである。そのため、アンモニアの弱酸点吸着量が増加すればＮＯｘ浄化率が上昇する。つまり、選択還元型ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ量が減少する。
【００１４】
従って、弱酸点吸着量増加条件が成立している時にＮＯｘ増量制御を実行することで、該ＮＯｘ増量制御に伴う、選択還元型ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの流出量の過剰な増加を抑制することができる。ここで、所定量とは、ＮＯｘ増量制御を実行した際の選択還元型ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの流出量が許容範囲内となると判断できる弱酸点吸着量である。
【００１５】
よって、本発明によれば、排気特性の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘセンサの出力値に基づく異常検出の精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明において、ＮＯｘ増量制御実行部は、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量に応じてＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘの増加量を決定してもよい。つまり、ＮＯｘ増量制御を実行する時の選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が少ないほど、ＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘの増加量を少なくしてもよい。
【００１７】
これによれば、ＮＯｘ増量制御を実行した際の選択還元型ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの流出量を可及的に抑制することができる。つまり、排気浄化システムの異常検出に伴う排気
特性の悪化を可及的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムにおいて、排気特性の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘセンサの出力値に基づく該システムの異常検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】選択還元型ＮＯｘ触媒ＮＯｘ触媒における尿素及びアンモニアの吸着態様を説明するためのイメージ図である。
【図３】実施例に係る、内燃機関を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒における、尿素の吸着量並びにアンモニアの強酸点吸着量及び弱酸点吸着量との関係を示す図である。
【図４】実施例に係る、内燃機関を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量と、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図５】実施例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。
【図６】実施例の変形例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例の変形例に係る、ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量とＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
＜実施例＞
ここでは、本発明を、車両駆動用のディーゼルエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。
【００２２】
［内燃機関の吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系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、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。内燃機関１には、吸気通路６及び排気通路２が接続されている。
【００２３】
排気通路２には、酸化触媒３、パティキュレートフィルタ４、及び選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）５が上流から順に設けられている。パティキュレートフィルタ４は排気中の粒子状物質を捕集するフィルタである。パティキュレートフィルタ４には酸化触媒が担持されていてもよい。
【００２４】
また、本実施例に係る内燃機関１の排気系には尿素添加装置７が設けられている。尿素添加装置７は、パティキュレートフィルタ４より下流側且つＮＯｘ触媒５より上流側の排気通路２を流れる排気中に尿素水を添加するための装置である。尿素添加装置７は、尿素添加弁７１、尿素通路７２、尿素タンク７３、及び電動ポンプ７４を備えている。
【００２５】
尿素添加弁７１は、パティキュレートフィルタ４より下流側且つＮＯｘ触媒５より上流
側の排気通路２に設けられている。尿素添加弁７１には尿素通路７２の一端が接続されている。尿素通路７２の他端は尿素タンク７３に接続されている。尿素タンク７３には尿素水が貯留されている。尿素通路７２には電動ポンプ７４が設けられている。電動ポンプ７４が駆動することで、尿素タンク７３から尿素通路７２を通して尿素添加弁７１に尿素水が供給される。そして、尿素添加弁７１に供給された尿素水が、該尿素添加弁７１に形成された噴射孔から排気中に添加される。
【００２６】
尿素添加弁７１から排気中に尿素水が添加されることで、ＮＯｘ触媒５に尿素が供給される。この尿素が加水分解することでアンモニアが生じる。そして、ＮＯｘ触媒５において、このアンモニアが還元剤となって排気中のＮＯｘが還元される。
【００２７】
ＮＯｘ触媒５より下流側の排気通路２には、ＮＯｘセンサ１１及び温度センサ１２が設けられている。ＮＯｘセンサ１１は、ＮＯｘ触媒５から流出した排気のＮＯｘ濃度を検出するセンサである。温度センサ１２は、ＮＯｘ触媒５から流出した排気の温度を検出するセンサである。尚、ＮＯｘセンサ１１は、ＮＯｘ触媒５から流出した排気中のＮＯｘ量を検出するセンサであってもよい。
【００２８】
また、排気通路２における酸化触媒３より上流側には、ＥＧＲ通路８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路８の他端は吸気通路６に接続されている。ＥＧＲ通路８を通って、排気通路２から吸気通路６に排気の一部がＥＧＲガスとして導入される。吸気通路６に導入されたＥＧＲガスは吸入空気と共に内燃機関１に供給される。ＥＧＲ通路８にはＥＧＲ弁９が設けられている。ＥＧＲ弁９によって、ＥＧＲ通路８を流れるＥＧＲガスの流量、即ち内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量が調整される。
【００２９】
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。ＥＣＵ１０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、ＮＯｘセンサ１１、温度センサ１２、クランクポジションセンサ１３、及び内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１４が電気的に接続されている。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００３０】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１３の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１４の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００３１】
また、ＥＣＵ１０には、尿素添加弁７１、電動ポンプ７４、及びＥＧＲ弁９が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１０によってこれらの装置が制御される。
【００３２】
［アンモニアの吸着態様］
上述したように、本実施例では、尿素添加弁７１から尿素水が添加されることでＮＯｘ触媒５に尿素が供給され、該尿素が加水分解することで生成されたアンモニアを還元剤としてＮＯｘ触媒５において排気中のＮＯｘが還元される。
【００３３】
図２は、ＮＯｘ触媒５における尿素及びアンモニアの吸着態様を説明するためのイメージ図である。図２に示すように、尿素添加弁７１から添加された尿素はＮＯｘ触媒５に物理的に吸着する。この吸着した尿素が加水分解することで気相のアンモニアが生じる。尚、尿素添加弁７１から添加された尿素がＮＯｘ触媒５に吸着することなく、加水分解することでアンモニアが生じる場合もある。
【００３４】
尿素が加水分解することで生成されたアンモニアはＮＯｘ触媒５に吸着する。このとき、アンモニアは、ＮＯｘ触媒５における弱酸点と強酸点とのそれぞれに吸着する。ただし
、弱酸点に吸着したアンモニアが一旦脱離し強酸点に再度吸着する場合もあり、逆に、強酸点に吸着したアンモニアが一旦脱離し弱酸点に再度吸着する場合もある。
【００３５】
ここで、ＮＯｘ触媒５において、強酸点に吸着したアンモニアは弱酸点に吸着したアンモニアに比べて脱離し難い。そのため、ＮＯｘの還元に寄与するのは主に弱酸点に吸着したアンモニアである。
【００３６】
［ＮＯｘ触媒の劣化判定］
ここで、ＮＯｘ触媒５に流入したＮＯｘ量に対する該ＮＯｘ触媒５において還元されたＮＯｘ量の比率をＮＯｘ浄化率とする。ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率はＮＯｘ触媒５の劣化が進むと低下する。つまり、ＮＯｘ触媒５の劣化度合いが大きくなるほど、該触媒から流出するＮＯｘの量が増加し、該触媒より下流側の排気のＮＯｘ濃度が高くなる。そのため、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５の劣化判定を行うことができる。つまり、ＮＯｘセンサ１１の出力値が閾値以上となったときに、ＮＯｘ触媒５は劣化していると判定することができる。
【００３７】
また、個々のＮＯｘセンサの特性のばらつきに起因して、ＮＯｘセンサの出力値にはある程度のばらつきが生じる。そこで、本実施例では、このようなＮＯｘセンサの出力値のばらつきに起因するＮＯｘ触媒の劣化判定精度の低下を抑制するために、ＮＯｘセンサ１１の劣化判定を行う際にはＮＯｘ増量制御を実行する。ＮＯｘ増量制御は、内燃機関１から排出される排気中のＮＯｘを増量させる制御である。ＮＯｘ増量制御としては、ＥＧＲ弁９を閉弁方向に制御することで内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量を減少させ、それによってＥＧＲ率を低下させる制御を例示することができる。
【００３８】
排気中における元々のＮＯｘを増量することで、ＮＯｘセンサ１１の出力値に対する該出力値のばらつき量分の割合を小さくすることができる。そのため、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきが、ＮＯｘ触媒５の劣化判定に与える影響を小さくすることができる。
【００３９】
しかしながら、ＮＯｘ増量制御を実行することで、ＮＯｘ触媒５から流出するＮＯｘ量が過剰に増加すると、外部に排出されるＮＯｘ量が増加し、排気特性の悪化を招く虞がある。そこで、本実施例では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加する条件（以下、この条件を弱酸点吸着量増加条件と称する）が成立している時に、ＮＯｘ増量制御を実行する。
【００４０】
内燃機関１の運転状態が変化すると、ＮＯｘ触媒５における、尿素の吸着量並びにアンモニアの強酸点吸着量及び弱酸点吸着量が変化する。図３は、内燃機関１を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒５における、尿素の吸着量並びにアンモニアの強酸点吸着量及び弱酸点吸着量との関係を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、車両の速度が上昇すると、つまり内燃機関１の機関負荷が上昇し排気温度が上がると、ＮＯｘ触媒５においては、尿素の物理的な吸着量およびアンモニアの強酸点吸着量が減少し、アンモニアの弱酸点吸着量が増加する。
【００４２】
図４は、内燃機関１を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。上記のように、車両の速度が上昇すると、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が増加する。これにより、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニアが増加する。そのため、図４に示すように、ＮＯｘ浄化率が上昇する。
【００４３】
そのため、弱酸点吸着量増加条件が成立している時にＮＯｘ増量制御を実行することで
、該ＮＯｘ増量制御に伴う、ＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量の過剰な増加を抑制することができる。尚、弱酸点吸着量増加条件における所定量とは、ＮＯｘ増量制御を実行した際のＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量が許容範囲内となると判断できる弱酸点吸着量である。このような所定量は、実験等に基づいて予め定めることができる。
【００４４】
図５は、本実施例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００４５】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＮＯｘ触媒５の劣化判定の実行要求があるか否かが判別される。ここでは、例えば、前回のＮＯｘ触媒の劣化判定が実行されてから、所定時間が経過した時や、内燃機関１を搭載した車両が所定距離以上走行した時に、ＮＯｘ触媒５の劣化判定の実行要求があると判定してもよい。
【００４６】
ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。
【００４７】
ステップＳ１０２においては、弱酸点吸着量増加条件が成立しているか否かが判別される。上述したように、内燃機関１の運転状態が応じてＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量は変化する。そこで、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上となる内燃機関１の運転領域を実験等に基づいて予め求めておき、内燃機関１の運転状態が該領域に属するときに、弱酸点吸着量増加条件が成立していると判定してもよい。また、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量は排気温度と相関がある。そのため、温度センサ１２よって検出される排気温度に基づいて、弱酸点吸着量増加条件が成立しているか否かを判別してもよい。
【００４８】
ステップＳ１０２において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。この場合、現時点では、ＮＯｘ触媒５の劣化判定は行われない。一方、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。ステップＳ１０３においては、ＮＯｘ増量制御が実行される。そして、ＮＯｘ増量制御が行われている状態で、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づきＮＯｘ触媒５の劣化判定が行われる。
【００４９】
上記のように、本実施例においては、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５の劣化判定が行われる際には、ＮＯｘ増量制御が実行される。そのため、ＮＯｘ触媒５の劣化判定の精度を向上させることができる。さらに、ＮＯｘ増量制御は弱酸点吸着量増加条件が成立している時に実行される。そのため、ＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量の過剰な増加を抑制することができる。従って、排気特性の悪化を抑制することができる。
【００５０】
［変形例］
以下、本実施例の変形例に係るＮＯｘ増量制御について説明する。ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量は、内燃機関１の運転状態、尿素添加装置７による尿素水の添加量、および温度センサ１２よって検出される排気温度等の履歴に基づいて推定することができる。そこで、本変形例では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量を推定し、その推定値が所定量以上となったときに、弱酸点吸着量増加条件が成立したと判断して、ＮＯｘ増量制御を実行する。
【００５１】
図６は、本実施例の変形例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローは、図５に示すフローにおけるステップＳ１０２をステップＳ２０２〜Ｓ２０４に置き換えたものである。そのため、Ｓ２０２〜Ｓ２０４の処理についてのみ説明し、
その他のステップの処理についての説明は省略する。
【００５２】
本フローにおけるステップＳ２０２では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗが算出される。ここでは、内燃機関１の運転状態、尿素添加装置７による尿素水の添加量、及び排気温度等のＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量と相関のあるパラメータと、該弱酸点吸着量との関係を予めマップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶しておく。そして、該マップ又は関数を用いて、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗを算出する。
【００５３】
次に、ステップＳ２０３において、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗが所定量Ｑａｍｗ０以上であるか否かが判別される。ステップＳ２０３において否定判定された場合、弱酸点吸着量増加条件が成立していないと判断され、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ２０３において肯定判定された場合、弱酸点吸着量増加条件が成立していると判断され、次にステップＳ２０４の処理が実行される。
【００５４】
ステップＳ２０４では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗに基づいて、ＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量ｄＱｎｏｘが算出される。図７は、本変形例に係る、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量とＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量との関係を示す図である。図７において、横軸はＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量を表しており、縦軸はＮＯｘ増加量を表している。
【００５５】
上述したように、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が多いほど、ＮＯｘ浄化率は高くなる。つまり、より多くのＮＯｘをＮＯｘ触媒５において還元することが可能となる。そこで、本変形例では、図７に示すように、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が多いほどＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量を多くする。換言すれば、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が少ないほどＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量を少なくする。尚、図７において、破線は、ＮＯｘ増加量の上限値を表している。ＮＯｘ増加量の上限値とは、内燃機関１から排出される排気中のＮＯｘ量を該上限値分増量すれば、ＮＯｘ触媒５の劣化判定について十分な精度を確保することが可能と判断できる値である。
【００５６】
次に、ステップＳ１０３において、ＮＯｘ増量制御が実行される。これにより、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘ量が、ステップＳ２０４で算出されたＮＯｘ増加量ｄＱｎｏｘ分増量される。
【００５７】
本変形例によれば、ＮＯｘ増量制御において、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量に応じて排気中のＮＯｘが増量される。そのため、ＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量を可及的に抑制することができる。つまり、ＮＯｘ触媒５の劣化判定に伴う排気特性の悪化を可及的に抑制することができる。
【００５８】
尚、ＮＯ触媒５の劣化判定以外の排気浄化システムの異常検出にもＮＯｘセンサ１１の出力値を用いることができる。そして、この場合も、ＮＯｘ増量制御を実行することで、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づく異常検出の精度を向上させることができる。そこで、ＮＯ触媒５の劣化判定以外の排気浄化システムの異常検出をＮＯｘセンサ１１の出力値を用いて行う場合においても、弱酸点吸着量増加条件が成立している時にＮＯｘ増量制御を実行してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・酸化触媒
４・・・パティキュレートフィルタ
５・・・選択還元型ＮＯｘ触媒
６・・・吸気通路
７・・・尿素添加装置
７１・・尿素添加弁
８・・・ＥＧＲ通路
９・・・ＥＧＲ弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・ＮＯｘセンサ
１２・・温度センサ
１３・・クランクポジションセンサ
１４・・アクセル開度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムの異常検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられた選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムが提案されている。このような排気浄化システムでは、選択還元型ＮＯｘ触媒に尿素が供給される場合がある。この場合、尿素が加水分解することで生じたアンモニアが還元剤となり、選択還元型ＮＯｘ触媒においてＮＯｘの還元が行なわれる。
【０００３】
また、上記のような排気浄化システムでは、選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路にＮＯｘセンサを設ける場合がある。ＮＯｘセンサは、選択還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気のＮＯｘ濃度又は該排気中のＮＯｘ量を検出する。
【０００４】
特許文献１には、異常判定モード時に、排気通路に設けられたＮＯｘセンサに到達する排気のＮＯｘ濃度を一旦増大させて減少変化させ、ＮＯｘ濃度が増減変化されたときの、ＮＯｘセンサの所定の第１出力値の出力状態から、ＮＯｘセンサが所定の第２の出力値を出力するまでの経過時間と基準経過時間とに基づいて、ＮＯｘセンサの正常又は異常を判定する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、選択還元型ＮＯｘ触媒が急激に温度上昇してアンモニアスリップによりアンモニアを離脱させているときに、選択還元型ＮＯｘ触媒への尿素又はアンモニアの供給を中止した上で、内燃機関から排出されるＮＯｘを増大させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８０１５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２７４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側にＮＯｘセンサが設けられた排気浄化システムにおいては、ＮＯｘセンサの出力値に基づき該システムの異常を検出する場合がある。例えば、選択還元型ＮＯｘ触媒に流入したＮＯｘ量に対する該触媒において還元されたＮＯｘ量の比率であるＮＯｘ浄化率は、該触媒の劣化が進むと低下する。つまり、選択還元型ＮＯｘ触媒の劣化度合いが大きくなるほど、該触媒から流出するＮＯｘ量が増加する。そのため、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて選択還元型ＮＯｘ触媒の劣化判定を行うことができる。
【０００８】
ここで、個々のＮＯｘセンサの特性のばらつきに起因して、ＮＯｘセンサの出力値にはある程度のばらつきが生じる。ＮＯｘセンサの出力値を用いた排気浄化システムの異常検出を実行する際に、このようなＮＯｘセンサの出力値のばらつきが大きいと、異常検出の精度が低下する。そのため、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきに起因する異常検出精度の低下を抑制すべく、異常検出を実行する際に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させる制御（以下、当該制御をＮＯｘ増量制御と称する）を行う場合がある。排気中における元々のＮＯｘを増量することで、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきが異常検出に与える影響を小さくすることができる。
【０００９】
しかしながら、ＮＯｘ増量制御を実行することで、選択還元型ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ量が過剰に増加すると、排気特性の悪化を招く虞がある。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムにおいて、排気特性の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘセンサの出力値に基づく該システムの異常検出の精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する際に行うＮＯｘ増量制御を、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加しているタイミングで実行するものである。
【００１２】
より詳しくは、本発明に係る排気浄化システムの異常検出装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
アンモニアを生成するための尿素を前記選択還元型ＮＯｘ触媒に供給する尿素供給装置と、を有する内燃機関の排気浄化システムの異常検出装置であって、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部による排気浄化システムの異常検出を行う場合に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させるＮＯｘ増量制御を実行するＮＯｘ増量制御実行部と、を備え、
前記ＮＯｘ増量制御実行部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加する条件である弱酸点吸着量増加条件が成立している時に、前記ＮＯｘ増量制御を実行する。
【００１３】
本発明に係る排気浄化システムにおいては、尿素供給装置から供給された尿素が加水分解することで生じたアンモニアが選択還元型ＮＯｘ触媒に吸着する。このとき、アンモニアは、選択還元型ＮＯｘ触媒における弱酸点と強酸点とのそれぞれに吸着する。そして、ＮＯｘの還元に寄与するのは、主に弱酸点に吸着したアンモニアである。そのため、アンモニアの弱酸点吸着量が増加すればＮＯｘ浄化率が上昇する。つまり、選択還元型ＮＯｘ触媒から流出するＮＯｘ量が減少する。
【００１４】
従って、弱酸点吸着量増加条件が成立している時にＮＯｘ増量制御を実行することで、該ＮＯｘ増量制御に伴う、選択還元型ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの流出量の過剰な増加を抑制することができる。ここで、所定量とは、ＮＯｘ増量制御を実行した際の選択還元型ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの流出量が許容範囲内となると判断できる弱酸点吸着量である。
【００１５】
よって、本発明によれば、排気特性の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘセンサの出力値に基づく異常検出の精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明において、ＮＯｘ増量制御実行部は、選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量に応じてＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘの増加量を決定してもよい。つまり、ＮＯｘ増量制御を実行する時の選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が少ないほど、ＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘの増加量を少なくしてもよい。
【００１７】
これによれば、ＮＯｘ増量制御を実行した際の選択還元型ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの流出量を可及的に抑制することができる。つまり、排気浄化システムの異常検出に伴う排気
特性の悪化を可及的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、選択還元型ＮＯｘ触媒を有する排気浄化システムにおいて、排気特性の悪化を抑制しつつ、ＮＯｘセンサの出力値に基づく該システムの異常検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例に係る内燃機関の吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】選択還元型ＮＯｘ触媒ＮＯｘ触媒における尿素及びアンモニアの吸着態様を説明するためのイメージ図である。
【図３】実施例に係る、内燃機関を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒における、尿素の吸着量並びにアンモニアの強酸点吸着量及び弱酸点吸着量との関係を示す図である。
【図４】実施例に係る、内燃機関を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量と、ＮＯｘ触媒におけるＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。
【図５】実施例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。
【図６】実施例の変形例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】実施例の変形例に係る、ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量とＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
＜実施例＞
ここでは、本発明を、車両駆動用のディーゼルエンジンの排気浄化システムに適用した場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。
【００２２】
［内燃機関の吸排気系の概略構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系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、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジン等であってもよい。内燃機関１には、吸気通路６及び排気通路２が接続されている。
【００２３】
排気通路２には、酸化触媒３、パティキュレートフィルタ４、及び選択還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）５が上流から順に設けられている。パティキュレートフィルタ４は排気中の粒子状物質を捕集するフィルタである。パティキュレートフィルタ４には酸化触媒が担持されていてもよい。
【００２４】
また、本実施例に係る内燃機関１の排気系には尿素添加装置７が設けられている。尿素添加装置７は、パティキュレートフィルタ４より下流側且つＮＯｘ触媒５より上流側の排気通路２を流れる排気中に尿素水を添加するための装置である。尿素添加装置７は、尿素添加弁７１、尿素通路７２、尿素タンク７３、及び電動ポンプ７４を備えている。
【００２５】
尿素添加弁７１は、パティキュレートフィルタ４より下流側且つＮＯｘ触媒５より上流
側の排気通路２に設けられている。尿素添加弁７１には尿素通路７２の一端が接続されている。尿素通路７２の他端は尿素タンク７３に接続されている。尿素タンク７３には尿素水が貯留されている。尿素通路７２には電動ポンプ７４が設けられている。電動ポンプ７４が駆動することで、尿素タンク７３から尿素通路７２を通して尿素添加弁７１に尿素水が供給される。そして、尿素添加弁７１に供給された尿素水が、該尿素添加弁７１に形成された噴射孔から排気中に添加される。
【００２６】
尿素添加弁７１から排気中に尿素水が添加されることで、ＮＯｘ触媒５に尿素が供給される。この尿素が加水分解することでアンモニアが生じる。そして、ＮＯｘ触媒５において、このアンモニアが還元剤となって排気中のＮＯｘが還元される。
【００２７】
ＮＯｘ触媒５より下流側の排気通路２には、ＮＯｘセンサ１１及び温度センサ１２が設けられている。ＮＯｘセンサ１１は、ＮＯｘ触媒５から流出した排気のＮＯｘ濃度を検出するセンサである。温度センサ１２は、ＮＯｘ触媒５から流出した排気の温度を検出するセンサである。尚、ＮＯｘセンサ１１は、ＮＯｘ触媒５から流出した排気中のＮＯｘ量を検出するセンサであってもよい。
【００２８】
また、排気通路２における酸化触媒３より上流側には、ＥＧＲ通路８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路８の他端は吸気通路６に接続されている。ＥＧＲ通路８を通って、排気通路２から吸気通路６に排気の一部がＥＧＲガスとして導入される。吸気通路６に導入されたＥＧＲガスは吸入空気と共に内燃機関１に供給される。ＥＧＲ通路８にはＥＧＲ弁９が設けられている。ＥＧＲ弁９によって、ＥＧＲ通路８を流れるＥＧＲガスの流量、即ち内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量が調整される。
【００２９】
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。ＥＣＵ１０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、ＮＯｘセンサ１１、温度センサ１２、クランクポジションセンサ１３、及び内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１４が電気的に接続されている。そして、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。
【００３０】
ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１３の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転速度を導出する。また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１４の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を導出する。
【００３１】
また、ＥＣＵ１０には、尿素添加弁７１、電動ポンプ７４、及びＥＧＲ弁９が電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１０によってこれらの装置が制御される。
【００３２】
［アンモニアの吸着態様］
上述したように、本実施例では、尿素添加弁７１から尿素水が添加されることでＮＯｘ触媒５に尿素が供給され、該尿素が加水分解することで生成されたアンモニアを還元剤としてＮＯｘ触媒５において排気中のＮＯｘが還元される。
【００３３】
図２は、ＮＯｘ触媒５における尿素及びアンモニアの吸着態様を説明するためのイメージ図である。図２に示すように、尿素添加弁７１から添加された尿素はＮＯｘ触媒５に物理的に吸着する。この吸着した尿素が加水分解することで気相のアンモニアが生じる。尚、尿素添加弁７１から添加された尿素がＮＯｘ触媒５に吸着することなく、加水分解することでアンモニアが生じる場合もある。
【００３４】
尿素が加水分解することで生成されたアンモニアはＮＯｘ触媒５に吸着する。このとき、アンモニアは、ＮＯｘ触媒５における弱酸点と強酸点とのそれぞれに吸着する。ただし
、弱酸点に吸着したアンモニアが一旦脱離し強酸点に再度吸着する場合もあり、逆に、強酸点に吸着したアンモニアが一旦脱離し弱酸点に再度吸着する場合もある。
【００３５】
ここで、ＮＯｘ触媒５において、強酸点に吸着したアンモニアは弱酸点に吸着したアンモニアに比べて脱離し難い。そのため、ＮＯｘの還元に寄与するのは主に弱酸点に吸着したアンモニアである。
【００３６】
［ＮＯｘ触媒の劣化判定］
ここで、ＮＯｘ触媒５に流入したＮＯｘ量に対する該ＮＯｘ触媒５において還元されたＮＯｘ量の比率をＮＯｘ浄化率とする。ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率はＮＯｘ触媒５の劣化が進むと低下する。つまり、ＮＯｘ触媒５の劣化度合いが大きくなるほど、該触媒から流出するＮＯｘの量が増加し、該触媒より下流側の排気のＮＯｘ濃度が高くなる。そのため、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５の劣化判定を行うことができる。つまり、ＮＯｘセンサ１１の出力値が閾値以上となったときに、ＮＯｘ触媒５は劣化していると判定することができる。
【００３７】
また、個々のＮＯｘセンサの特性のばらつきに起因して、ＮＯｘセンサの出力値にはある程度のばらつきが生じる。そこで、本実施例では、このようなＮＯｘセンサの出力値のばらつきに起因するＮＯｘ触媒の劣化判定精度の低下を抑制するために、ＮＯｘセンサ１１の劣化判定を行う際にはＮＯｘ増量制御を実行する。ＮＯｘ増量制御は、内燃機関１から排出される排気中のＮＯｘを増量させる制御である。ＮＯｘ増量制御としては、ＥＧＲ弁９を閉弁方向に制御することで内燃機関１へのＥＧＲガスの供給量を減少させ、それによってＥＧＲ率を低下させる制御を例示することができる。
【００３８】
排気中における元々のＮＯｘを増量することで、ＮＯｘセンサ１１の出力値に対する該出力値のばらつき量分の割合を小さくすることができる。そのため、ＮＯｘセンサの出力値のばらつきが、ＮＯｘ触媒５の劣化判定に与える影響を小さくすることができる。
【００３９】
しかしながら、ＮＯｘ増量制御を実行することで、ＮＯｘ触媒５から流出するＮＯｘ量が過剰に増加すると、外部に排出されるＮＯｘ量が増加し、排気特性の悪化を招く虞がある。そこで、本実施例では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加する条件（以下、この条件を弱酸点吸着量増加条件と称する）が成立している時に、ＮＯｘ増量制御を実行する。
【００４０】
内燃機関１の運転状態が変化すると、ＮＯｘ触媒５における、尿素の吸着量並びにアンモニアの強酸点吸着量及び弱酸点吸着量が変化する。図３は、内燃機関１を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒５における、尿素の吸着量並びにアンモニアの強酸点吸着量及び弱酸点吸着量との関係を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、車両の速度が上昇すると、つまり内燃機関１の機関負荷が上昇し排気温度が上がると、ＮＯｘ触媒５においては、尿素の物理的な吸着量およびアンモニアの強酸点吸着量が減少し、アンモニアの弱酸点吸着量が増加する。
【００４２】
図４は、内燃機関１を搭載した車両の速度（車速）と、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量と、ＮＯｘ触媒５におけるＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。上記のように、車両の速度が上昇すると、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が増加する。これにより、ＮＯｘの還元に寄与するアンモニアが増加する。そのため、図４に示すように、ＮＯｘ浄化率が上昇する。
【００４３】
そのため、弱酸点吸着量増加条件が成立している時にＮＯｘ増量制御を実行することで
、該ＮＯｘ増量制御に伴う、ＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量の過剰な増加を抑制することができる。尚、弱酸点吸着量増加条件における所定量とは、ＮＯｘ増量制御を実行した際のＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量が許容範囲内となると判断できる弱酸点吸着量である。このような所定量は、実験等に基づいて予め定めることができる。
【００４４】
図５は、本実施例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００４５】
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、ＮＯｘ触媒５の劣化判定の実行要求があるか否かが判別される。ここでは、例えば、前回のＮＯｘ触媒の劣化判定が実行されてから、所定時間が経過した時や、内燃機関１を搭載した車両が所定距離以上走行した時に、ＮＯｘ触媒５の劣化判定の実行要求があると判定してもよい。
【００４６】
ステップＳ１０１において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ１０１において肯定判定された場合、次にステップＳ１０２の処理が実行される。
【００４７】
ステップＳ１０２においては、弱酸点吸着量増加条件が成立しているか否かが判別される。上述したように、内燃機関１の運転状態が応じてＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量は変化する。そこで、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上となる内燃機関１の運転領域を実験等に基づいて予め求めておき、内燃機関１の運転状態が該領域に属するときに、弱酸点吸着量増加条件が成立していると判定してもよい。また、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量は排気温度と相関がある。そのため、温度センサ１２よって検出される排気温度に基づいて、弱酸点吸着量増加条件が成立しているか否かを判別してもよい。
【００４８】
ステップＳ１０２において否定判定された場合、本フローの実行は一旦終了される。この場合、現時点では、ＮＯｘ触媒５の劣化判定は行われない。一方、ステップＳ１０２において肯定判定された場合、次にステップＳ１０３の処理が実行される。ステップＳ１０３においては、ＮＯｘ増量制御が実行される。そして、ＮＯｘ増量制御が行われている状態で、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づきＮＯｘ触媒５の劣化判定が行われる。
【００４９】
上記のように、本実施例においては、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づいてＮＯｘ触媒５の劣化判定が行われる際には、ＮＯｘ増量制御が実行される。そのため、ＮＯｘ触媒５の劣化判定の精度を向上させることができる。さらに、ＮＯｘ増量制御は弱酸点吸着量増加条件が成立している時に実行される。そのため、ＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量の過剰な増加を抑制することができる。従って、排気特性の悪化を抑制することができる。
【００５０】
［変形例］
以下、本実施例の変形例に係るＮＯｘ増量制御について説明する。ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量は、内燃機関１の運転状態、尿素添加装置７による尿素水の添加量、および温度センサ１２よって検出される排気温度等の履歴に基づいて推定することができる。そこで、本変形例では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量を推定し、その推定値が所定量以上となったときに、弱酸点吸着量増加条件が成立したと判断して、ＮＯｘ増量制御を実行する。
【００５１】
図６は、本実施例の変形例に係るＮＯｘ増量制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に予め記憶されており、所定の間隔で繰り返し実行される。尚、本フローは、図５に示すフローにおけるステップＳ１０２をステップＳ２０２〜Ｓ２０４に置き換えたものである。そのため、Ｓ２０２〜Ｓ２０４の処理についてのみ説明し、
その他のステップの処理についての説明は省略する。
【００５２】
本フローにおけるステップＳ２０２では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗが算出される。ここでは、内燃機関１の運転状態、尿素添加装置７による尿素水の添加量、及び排気温度等のＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量と相関のあるパラメータと、該弱酸点吸着量との関係を予めマップ又は関数としてＥＣＵ１０に記憶しておく。そして、該マップ又は関数を用いて、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗを算出する。
【００５３】
次に、ステップＳ２０３において、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗが所定量Ｑａｍｗ０以上であるか否かが判別される。ステップＳ２０３において否定判定された場合、弱酸点吸着量増加条件が成立していないと判断され、本フローの実行は一旦終了される。一方、ステップＳ２０３において肯定判定された場合、弱酸点吸着量増加条件が成立していると判断され、次にステップＳ２０４の処理が実行される。
【００５４】
ステップＳ２０４では、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量Ｑａｍｗに基づいて、ＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量ｄＱｎｏｘが算出される。図７は、本変形例に係る、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量とＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量との関係を示す図である。図７において、横軸はＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量を表しており、縦軸はＮＯｘ増加量を表している。
【００５５】
上述したように、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が多いほど、ＮＯｘ浄化率は高くなる。つまり、より多くのＮＯｘをＮＯｘ触媒５において還元することが可能となる。そこで、本変形例では、図７に示すように、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が多いほどＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量を多くする。換言すれば、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量が少ないほどＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘ増加量を少なくする。尚、図７において、破線は、ＮＯｘ増加量の上限値を表している。ＮＯｘ増加量の上限値とは、内燃機関１から排出される排気中のＮＯｘ量を該上限値分増量すれば、ＮＯｘ触媒５の劣化判定について十分な精度を確保することが可能と判断できる値である。
【００５６】
次に、ステップＳ１０３において、ＮＯｘ増量制御が実行される。これにより、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘ量が、ステップＳ２０４で算出されたＮＯｘ増加量ｄＱｎｏｘ分増量される。
【００５７】
本変形例によれば、ＮＯｘ増量制御において、ＮＯｘ触媒５におけるアンモニアの弱酸点吸着量に応じて排気中のＮＯｘが増量される。そのため、ＮＯｘ触媒５からのＮＯｘの流出量を可及的に抑制することができる。つまり、ＮＯｘ触媒５の劣化判定に伴う排気特性の悪化を可及的に抑制することができる。
【００５８】
尚、ＮＯ触媒５の劣化判定以外の排気浄化システムの異常検出にもＮＯｘセンサ１１の出力値を用いることができる。そして、この場合も、ＮＯｘ増量制御を実行することで、ＮＯｘセンサ１１の出力値に基づく異常検出の精度を向上させることができる。そこで、ＮＯ触媒５の劣化判定以外の排気浄化システムの異常検出をＮＯｘセンサ１１の出力値を用いて行う場合においても、弱酸点吸着量増加条件が成立している時にＮＯｘ増量制御を実行してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・内燃機関
２・・・排気通路
３・・・酸化触媒
４・・・パティキュレートフィルタ
５・・・選択還元型ＮＯｘ触媒
６・・・吸気通路
７・・・尿素添加装置
７１・・尿素添加弁
８・・・ＥＧＲ通路
９・・・ＥＧＲ弁
１０・・ＥＣＵ
１１・・ＮＯｘセンサ
１２・・温度センサ
１３・・クランクポジションセンサ
１４・・アクセル開度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
アンモニアを生成するための尿素を前記選択還元型ＮＯｘ触媒に供給する尿素供給装置と、を有する内燃機関の排気浄化システムの異常検出装置であって、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部による排気浄化システムの異常検出を行う場合に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させるＮＯｘ増量制御を実行するＮＯｘ増量制御実行部と、を備え、
前記ＮＯｘ増量制御実行部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加する条件である弱酸点吸着量増加条件が成立している時に、前記ＮＯｘ増量制御を実行する排気浄化システムの異常検出装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘ増量制御実行部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量に応じて前記ＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘの増加量を決定する請求項１に記載の排気浄化システムの異常検出装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを還元剤として排気中のＮＯｘを還元する選択還元型ＮＯｘ触媒と、
アンモニアを生成するための尿素を前記選択還元型ＮＯｘ触媒に供給する尿素供給装置と、を有する内燃機関の排気浄化システムの異常検出装置であって、
前記選択還元型ＮＯｘ触媒より下流側の排気通路に設けられたＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて排気浄化システムの異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部による排気浄化システムの異常検出を行う場合に、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘを増量させるＮＯｘ増量制御を実行するＮＯｘ増量制御実行部と、を備え、
前記ＮＯｘ増量制御実行部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量が所定量以上に増加する条件である弱酸点吸着量増加条件が成立している時に、前記ＮＯｘ増量制御を実行する排気浄化システムの異常検出装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘ増量制御実行部が、前記選択還元型ＮＯｘ触媒におけるアンモニアの弱酸点吸着量に応じて前記ＮＯｘ増量制御におけるＮＯｘの増加量を決定する請求項１に記載の排気浄化システムの異常検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−９２０５５（Ｐ２０１３−９２０５５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２８３７（Ｐ２０１１−２３２８３７）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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