JP5240065B2

JP5240065B2 - 排気浄化装置の故障検出装置

Info

Publication number: JP5240065B2
Application number: JP2009121086A
Authority: JP
Inventors: 大介柴田; 裕澤田; 怜遠藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-05-19
Also published as: JP2010270614A

Description

本発明は、排気浄化装置の故障検出装置に関する。

内燃機関の排気通路に設けられる選択還元型ＮＯx触媒の下流側のアンモニア濃度の推
定値と実測値との差が所定値よりも大きいときに該ＮＯx触媒が劣化したと判定する技術
が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、アンモニアを供給する装置に異常がある場合にもＮＯx触媒が劣化したと判定される虞がある。つまり、ＮＯx触媒が劣化しても、アンモニアを供給する装置に異常があっても、ＮＯxの浄化率が低下するため、
どちらの影響によりＮＯxの浄化率が低下しているのか判断する必要がある。

特開２００６−１２５３２３号公報特開２００６−２０７５１２号公報特開２００２−２５０２２０号公報

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、選択還元型ＮＯx触媒
の劣化と区別して還元剤供給装置の異常を判定することができる技術の提供を目的とする。

上記課題を達成するために本発明による排気浄化装置の故障検出装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による排気浄化装置の故障検出装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ還元剤により選択的にＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気中へ還元剤を供給する還元剤供給装置と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側のＮＯx濃度を検知する上流側検知手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯx濃度を検知する下流側検知手段と、
を備えた排気浄化装置の故障検出装置において、
前記選択還元型ＮＯx触媒に流入するＮＯx中のＮＯ_２の比率を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定されるＮＯ_２の比率が所定範囲内のときにおいて前記還元剤供給装置により還元剤が供給されたときの前記上流側検知手段及び前記下流側検知手段により検知されるＮＯx濃度に基づいて前記選択還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの浄化率を算
出する算出手段と、
前記算出手段により複数回算出されるＮＯx浄化率の平均値及びばらつきに基づいて前
記還元剤供給装置の異常を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

選択還元型ＮＯx触媒は、例えばアンモニアを還元剤として、ＮＯxを選択的に還元する。還元剤供給装置は、例えばアンモニアまたは尿素水を噴射する噴射装置を備えて構成されていても良い。上流側検知手段はＮＯx濃度を、例えば内燃機関の運転状態に基づいて
推定しても良く、センサにより測定しても良い。下流側検知手段は、選択還元型ＮＯx触
媒によりＮＯxが浄化された後のＮＯx濃度を例えばセンサにより測定する。なお、ＮＯx
にはＮＯ及びＮＯ_２が含まれる。還元剤供給装置は、例えば、選択還元型ＮＯx触媒に流
入するＮＯxの還元に十分な量の還元剤を供給する。

推定手段は、例えば内燃機関の運転状態に基づいてＮＯx中のＮＯ_２の比率を推定する
。センサ等を用いてＮＯx中のＮＯ_２の比率を検知しても良い。

算出手段は、ＮＯxの浄化率をＮＯ_２の比率が所定範囲内のときにおいて算出している
。このＮＯ_２の比率の算出は複数回行なわれる。複数回算出することにより、ＮＯ_２の比率が異なるときのＮＯx浄化率が夫々算出される。すなわち、ＮＯ_２比率の変化に対して
、ＮＯx浄化率がどのように変化するのかが分かる。

ここで、選択還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの浄化率は、還元剤が十分に供給されている場合には、該選択還元型ＮＯx触媒に流入するＮＯx中のＮＯ_２の比率によって変わる。すなわち、ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏの反応式によりＮＯxが還元され
るため、ＮＯとＮＯ_２とが略同じ量ずつ浄化されるので、ＮＯ_２の比率が特定の値（例えば５０％近傍）のときにＮＯxの浄化率が最大となる。選択還元型ＮＯx触媒が劣化したときには、ＮＯx浄化率は全体的に低下するものの、ＮＯ_２の比率が特定の値のときにＮＯxの浄化率が最大となることに変わりはない。

しかし、還元剤の供給量が不足すると、ＮＯx中のＮＯ_２の比率がＮＯx浄化率に与える影響よりも、還元剤の供給量が不足することによるＮＯx浄化率に与える影響のほうが大
きくなる。すなわち、ＮＯ_２の比率によらずＮＯx浄化率が低下する。このため、ＮＯ_２
の比率が前記特定の値のときであっても、ＮＯx浄化率は低くなる。すなわち、ＮＯx浄化率が全体的に低下すれば、還元剤供給装置に異常があると判定できる。ここでいう還元剤供給装置の異常は、還元剤の要求量に対して、実際の供給量が少ない場合のことをいう。そして、ＮＯx浄化率の平均値が低下すれば、ＮＯx浄化率が全体的に低下していると判定できる。

また、還元剤の供給量が不足すると、ＮＯx浄化率の平均値が低下すると共にＮＯx浄化率のばらつきが小さくなる。一方、選択還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きくなると
、ＮＯx浄化率が大きく低下する。このように選択還元型ＮＯx触媒が劣化しているときであっても、ＮＯ_２比率に応じてＮＯx浄化率が変化するため、ＮＯx浄化率のばらつきが大きくなる。すなわち、ＮＯx浄化率のばらつきが小さい場合には、還元剤供給装置に異常
があると判定できる。

このように、還元剤供給装置に異常がある場合には、ＮＯx浄化率の平均値が低下し且
つばらつきが小さくなる。これにより、選択還元型ＮＯx触媒の劣化と還元剤供給装置の
異常とを区別することができる。

なお、所定範囲とは、還元剤供給装置に異常がない場合であってもＮＯx浄化率が低い
ＮＯ_２比率の範囲をいう。上述のように、ＮＯとＮＯ_２とが略同量ずつ浄化されるため、ＮＯ_２の比率が特定の値から高くなるほど、また、低くなるほど、ＮＯx浄化率は低下す
る。そして、ＮＯ_２の比率が０％近傍の場合や、１００％近傍の場合には、ＮＯx浄化率
が０％近傍になる。このような場合には、還元剤供給装置に異常がない場合であっても、ＮＯx浄化率の平均値が低くなったり、ＮＯx浄化率のばらつきが小さくなったりするため、該還元剤供給装置の異常を判定することが困難となる。つまり、還元剤供給装置の異常の有無によるＮＯx浄化率の違いが判別可能な範囲として所定範囲が設定される。

また、本発明ではＮＯx中のＮＯ_２の比率を用いて還元剤供給装置の異常を判定してい
るが、これに代えてＮＯx中のＮＯの比率を用いて劣化度合いの判定を行うこともできる
。つまり、ＮＯxがＮＯとＮＯ_２とからなるとすれば、ＮＯx中のＮＯ_２の比率が大きくな
るほど、その分ＮＯの比率は小さくなる。この関係を用いれば、ＮＯx中のＮＯの比率を
用いて劣化度合いの判定を行うことができる。

また、本発明においては、前記判定手段は、前記ＮＯx浄化率の平均値が第１所定値以
下で且つ偏差が第２所定値以下のときに前記還元剤供給装置に異常があると判定することができる。

ここで、ＮＯx浄化率の平均値が小さい場合には、還元剤の供給量が不足していること
の他に、選択還元型ＮＯx触媒の劣化または、上流側検知手段若しくは下流側検知手段の
異常も考えられる。一方、ＮＯx浄化率の偏差が小さい場合には、還元剤の供給量が不足
していることの他に、上流側検知手段若しくは下流側検知手段の異常も考えられる。しかし、ＮＯx浄化率の平均値が小さく且つＮＯx浄化率の偏差が小さい場合には、還元剤供給装置の異常しか考えられない。このような判定基準として、第１所定値及び第２所定値が設定されている。

このように、ＮＯx浄化率の平均値を第１所定値と比較し、且つＮＯx浄化率の偏差を第２所定値と比較することで、還元剤供給装置の異常を容易に判定することができる。なお、偏差は、平均値との差であり、代わりに、標準偏差または分散等のＮＯx浄化率のばら
つきを表す値を用いることもできる。

また、本発明においては、前記判定手段は、前記算出手段により算出されるＮＯx浄化
率の平均値が第１所定値よりも大きく且つ偏差が第２所定値以下のときに、前記還元剤供給装置に異常があり且つ前記上流側検知手段若しくは下流側検知手段の少なくとも一方に異常があると判定することができる。

すなわち、ＮＯx浄化率の平均値が第１所定値よりも大きい場合には、どこにも異常が
ないか、または上流側検知手段または下流側検知手段に異常があると考えることができる。また、ＮＯx浄化率の偏差が第２所定値よりも小さい場合には、還元剤の供給量が不足
していることの他に、上流側検知手段若しくは下流側検知手段の異常も考えられる。しかし、ＮＯx浄化率の平均値が第１所定値よりも大きく且つＮＯx浄化率の偏差が第２所定値以下の場合には、還元剤供給装置に異常があり、且つ上流側検知手段若しくは下流側検知手段に異常があると考えられる。このようにして、還元剤供給装置以外の異常を判定することができる。

本発明によれば、選択還元型ＮＯx触媒の劣化と区別して還元剤供給装置の異常を判定
することができる。

実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。添加量比とＮＯx浄化率との関係を示した図である。ＮＯx中のＮＯ_２の比率とＮＯx浄化率との関係を示した図である。上から順に、ＮＯx中のＮＯ_２比率、還元剤添加量が十分な場合のＮＯx浄化率、還元剤添加量が不足している場合のＮＯx浄化率、ＮＯx浄化率の偏差のタイムチャートを示した図である。実施例１に係る還元剤添加量の異常判定のフローを示したフローチャートである。ＮＯx浄化率の平均値と偏差と異常個所との関係を示した図である。実施例２に係る異常個所の判定を行うためのフローチャートである。

以下、本発明に係る排気浄化装置の故障検出装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係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、４つの気筒を有するディーゼル機関である。そして本実施例では、尿素ＳＣＲシステムを採用している。

内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、選択還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。

また、ＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、排気中に尿素水を噴射する噴射弁５
が取り付けられている。噴射弁５は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して排気中へ尿素水を噴射する。なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における還元剤供給装置に相当する。また、還元剤供給装置には、還元剤を吐出するポンプ、該還元剤が流通する通路、噴射弁５を制御するＥＣＵ１０を含めることができる。

噴射弁５から噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア（ＮＨ_３）となり、ＮＯx触媒４に吸着する。このＮＨ_３がＮＯxを還元させる。

噴射弁５よりも上流の排気通路２には、排気中のＮＯx濃度を測定する第１ＮＯxセンサ７が取り付けられている。また、ＮＯx触媒４よりも下流の排気通路２には、排気中のＮ
Ｏx濃度を測定する第２ＮＯxセンサ８及び排気の温度を測定する温度センサ９が取り付けられている。なお、本実施例においては第１ＮＯxセンサ７が、本発明における上流側検
知手段に相当する。また、本実施例においては第２ＮＯxセンサ８が、本発明における下
流側検知手段に相当する。また、第１ＮＯxセンサ７によりＮＯx濃度を測定することに代えて、内燃機関１の運転状態に基づいてＮＯx濃度を推定しても良い。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１２、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１３が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁５の開閉時期が制御される。

ここで、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの浄化率は、ＮＯx中のＮＯ_２の比率と還元剤の添
加量比とに応じて変化する。この添加量比とは、ＮＯx触媒４に流入するＮＯxを全て還元するのに必要となる還元剤添加量に対する実際の還元剤添加量である。

なお、ＮＯx触媒４では主に以下の反応が起こると考えられる。
ＮＯ＋ＮＯ_２＋２ＮＨ_３→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・式（１）
この反応によればＮＯとＮＯ_２とが等しい量だけ浄化される。つまり、この反応では、ＮＯとＮＯ_２との比が１対１のときにＮＯxの浄化率が最大となる。

ここで、ＮＯx触媒４に流入するＮＯx中のＮＯ_２の比率は、内燃機関１から排出されるＮＯx中のＮＯ_２の比率と等しいものとする。そして、内燃機関１から排出されるＮＯx中のＮＯ_２の比率は、機関回転数、燃料量（機関負荷としても良い）、燃焼温度等に基づいて推定することができる。この推定には周知の技術を用いることができるため、説明を省略する。また、これらの関係を予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ１０に記憶させておいても良い。

図２は、添加量比とＮＯx浄化率との関係を示した図である。菱形はＮＯx中のＮＯ_２の比率が比較的高い場合を示し、三角形はＮＯx中のＮＯ_２の比率が比較的低い場合を示し
ている。

添加量比がＡよりも少ない場合には、ＮＯx中のＮＯ_２の比率の違いによるＮＯx浄化率の違いは殆どない。すなわち、還元剤の添加量が不足して、必要量の半分（添加量比が５０％）よりも少なくなった場合には、ＮＯx浄化率に対するＮＯx中のＮＯ_２の比率の影響は殆どない。

次に図３は、ＮＯx中のＮＯ_２の比率とＮＯx浄化率との関係を示した図である。実線は還元剤の添加量が十分な場合（還元剤の添加量が正常の場合）を示し、一点鎖線は還元剤の添加量が不十分な場合（還元剤の添加量が正常時の半分の場合）を示している。還元剤の添加量が正常の場合とは、ＮＯx触媒４に流入するＮＯxの全量を還元するために必要となる還元剤量が添加されている場合としても良い。

還元剤の添加量が十分な場合には、式（１）の反応によりＮＯとＮＯ_２とが等しい量だけ浄化されるため、ＮＯ_２比率がおよそ５０％のときにＮＯx浄化率が最大となる。一方
、還元剤の添加量が不十分な場合には、全体的にＮＯx浄化率が低い。つまり、還元剤の
添加量が不十分な場合には、ＮＯx浄化率に対するＮＯ_２比率の影響が殆ど無い。これは
、ＮＨ_３の量が少なくなると、ＮＯ_２比率よりもＮＨ_３で式（１）の反応速度が決まるため、ＮＯ_２比率が還元反応速度に及ぼす影響が小さくなるためである。さらには、還元剤の添加量が十分な場合と比較して、還元剤の添加量が不十分な場合には、ＮＯx浄化率が
かなり低くなるため、両者を区別することができる。

また、還元剤の添加量が十分な場合には、還元剤の添加量が不十分な場合と比較して、ＮＯx浄化率のばらつきが比較的大きい。これは、たとえＮＯx触媒４が劣化したとしても、ＮＯ_２比率によってＮＯx浄化率がばらつくためである。すなわち、ＮＯx浄化率のばらつきによって還元剤の添加量が十分であるか否か判定することができる。

そこで本実施例では、ＮＯx浄化率の平均値及びばらつきに基づいて還元剤の添加量が
十分であるか否か判定する。すなわち、還元剤供給装置の異常を判定する。

なお、ＮＯx中のＮＯ_２の比率が例えば３０％未満、または７０％以上となると、還元
剤の添加量が十分な場合と不十分な場合との両方でＮＯx浄化率が低くなることにより、
両者の差が小さくなる。このような範囲でＮＯx浄化率を用いて還元剤の添加量不足を判
定すると、判定を誤る虞がある。そこで本実施例では、ＮＯx中のＮＯ_２の比率が３０％
以上で且つ７０％未満のときのＮＯx浄化率に基づいて還元剤の添加量不足を判定する。

また、外乱等の誤差を考慮して、ＮＯx浄化率を複数回検知し、その平均値を用いて還
元剤の添加量が正常であるか否か判定する。例えば、ＮＯx浄化率の平均値が第１所定値
以下のときに還元剤の添加量が不十分である可能性がある。同様に、ＮＯx浄化率の偏差
が第２所定値以下のときに還元剤の添加量が不十分である可能性がある。そして、例えば、ＮＯx浄化率の平均値が第１所定値以下のときで、且つＮＯx浄化率の偏差が第２所定値
以下のときに還元剤の添加量が不十分であると判定する。

図４は、上から順に、ＮＯx中のＮＯ_２比率、還元剤添加量が十分な場合のＮＯx浄化率、還元剤添加量が不足している場合のＮＯx浄化率、ＮＯx浄化率の偏差のタイムチャートを示した図である。

ＮＯx中のＮＯ_２比率は、内燃機関１の運転状態に応じて変化する。還元剤添加量が十
分な場合のＮＯx浄化率は、図３の実線で示したようにＮＯx中のＮＯ_２比率に応じて変化する。そして、この平均値は比較的高い。一方、還元剤添加量が不足している場合には、ＮＯx浄化率がＮＯx中のＮＯ_２の比率に殆ど影響されない。そして、この平均値は比較的低い。

ＮＯx浄化率の偏差において、実線は還元剤添加量が不足している場合を示し、破線は
還元剤添加量が十分な場合を示している。このように、ＮＯx浄化率の偏差には差があり
、還元剤添加量が不足している場合のほうが偏差は小さくなる。

次に図５は、本実施例に係る還元剤添加量の異常判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、還元剤が添加されている期間において、ＥＣＵ１０により所定の時間毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１０１では、還元剤添加量の異常判定要求があるか否か判定される。例えば、車両が規定の距離を走行した場合、または所定の運転状態が所定の時間行われた場合に異常判定要求があるものとする。また、例えば噴射弁５の詰まりが発生する状態となった場合に異常判定要求があるものとする。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合には還元剤添加量の異常判定をする必要はないため、本ルーチンを終了させる。

ステップＳ１０２では、カウンタＴＣに０が代入される。このカウンタＴＣは、ＮＯx
浄化率の平均値を求めるときにＮＯx量を記憶した回数をカウントするために用いる。初
期値として０が代入される。

ステップＳ１０３では、ＮＯx触媒４に流入するＮＯx中のＮＯ_２の比率が所定範囲内であるか否か判定される。図３に示したように、例えばＮＯ_２比率が３０％以上で且つ７０％未満のときを所定範囲内とする。この範囲は、異常判定を正確に行うことができるＮＯ_２比率の範囲である。また、ＮＯx触媒４に流入するＮＯx中のＮＯ_２の比率は、内燃機関１の運転状態に応じて変化するため、例えば内燃機関１の運転状態をマップに代入してＮＯ_２の比率を得る。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、否定判定がなされた場合には正確な異常判定が困難であるため本ルーチンを終了させる。なお、本実施例ではステップＳ１０３でＮＯ_２の比率を推定するＥＣＵ１０が、本発明における推定手段に相当する。

ステップＳ１０４では、入ＮＯx量が取得される。入ＮＯx量とは、単位時間当たりにＮＯx触媒４に流入するＮＯx量である。なお、入ＮＯx量は、第１ＮＯxセンサ７により得られるＮＯx濃度と機関運転状態（吸入空気量、燃料噴射量）に基づいて算出する。そして
、カウンタＴＣと関連付けてＥＣＵ１０に記憶される。

ステップＳ１０５では、出ＮＯx量が取得される。出ＮＯx量とは、単位時間当たりにＮＯx触媒４から流出するＮＯx量である。なお、出ＮＯx量は、第２ＮＯxセンサ８により得られるＮＯx濃度と機関運転状態（吸入空気量、燃料噴射量）に基づいて算出する。そし
て、カウンタＴＣと関連付けてＥＣＵ１０に記憶される。

ステップＳ１０６では、カウンタＴＣに１を加える。

ステップＳ１０７では、カウンタＴＣが規定値以上であるか否か判定される。この規定値は、ＮＯx浄化率の平均値に還元剤添加量の不足の影響が現れるのに必要な値である。
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、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ戻り入ＮＯx量及び出ＮＯx量を引き続き算出する。

ステップＳ１０８では、ＮＯx浄化率平均値ＮＯx＿ａｖｅが算出される。ＮＯx浄化率
は、入ＮＯx量に対し、ＮＯx触媒４で浄化されるＮＯx量の比率であり以下の式により求
める。
ＮＯx浄化率＝（入ＮＯx量−出ＮＯx量）／（入ＮＯx量）
なお、本実施例ではＮＯx浄化率を算出するＥＣＵ１０が、本発明における算出手段に
相当する。そして、ＮＯx浄化率平均値ＮＯx＿ａｖｅは、この平均値である。

ステップＳ１０９では、ＮＯx浄化率偏差ＮＯx＿ｄｅｖが算出される。これは、ＥＣＵ１０に記憶されている入ＮＯx量及び出ＮＯx量に基づいて算出する。この偏差は、ＮＯx
浄化率の最大値と最小値との差としても良い。

ステップＳ１１０では、ＮＯx浄化率平均値ＮＯx＿ａｖｅが第１所定値以下で且つＮＯx浄化率偏差ＮＯx＿ｄｅｖが第２所定値以下であるか否か判定される。第１所定値及び第２所定値は、夫々還元剤添加量が異常であるときの最大値として予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。なお、本実施例ではステップＳ１１０を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定手段に相当する。

ステップＳ１１１では、異常フラグがＯＮとされる。異常フラグとは、還元剤添加量が正常である場合にＯＦＦとされ、異常である場合にＯＮとされるフラグである。異常フラグがＯＮとされた場合には、還元剤供給装置または排気浄化装置に異常があると運転者等に警告しても良い。

ステップＳ１１２では、異常フラグがＯＦＦとされ、その後、本ルーチンを終了させる。

以上説明したように本実施例によれば、ＮＯx浄化率の平均値とばらつきとから還元剤
添加量の不足を判定することができるため、還元剤供給装置に異常があるか否か判定することができる。この判定を行うときには、ＮＯx触媒４の劣化と区別することができる。
すなわち、還元剤添加量が不足している場合には、ＮＯx浄化率に対するＮＯ_２比率の影
響が小さいことから還元剤供給装置の異常をＮＯx触媒４の劣化と区別して判定すること
ができる。ここで、ＮＯx浄化率は排気浄化装置が正常の場合にはＮＯx中のＮＯ_２比率によって変化するが、このＮＯ_２比率を正確に求めることが困難な場合もある。例えばＮＯx触媒４やその上流に備わる触媒の劣化度合いによってもＮＯ_２比率が変化するため、こ
れらの触媒の劣化度合いを正確に求めなくてはＮＯ_２比率を正確に求めることが困難となる。このように、ＮＯ_２比率の正確な推定が困難な場合であっても、おおよそのＮＯ_２比率が分かれば還元剤添加システムの異常を判定することができる。

本実施例では、ＮＯx触媒４のＮＯx浄化率の平均値及び偏差に基づいて還元剤添加量以外の異常をも判定する。その他の装置については実施例１と同じため説明を省略する。本実施例では、還元剤添加量の異常の他に、ＮＯx触媒４の劣化または、第１ＮＯxセンサ７
又は第２ＮＯxセンサ８の異常を判定することができる。

図６は、ＮＯx浄化率の平均値と偏差と異常が生じている個所との関係を示した図であ
る。ＮＯx浄化率の平均値及び偏差は実施例１と同様にして得る。

ＮＯx浄化率の平均値が高く且つ偏差が大きい場合には、排気浄化装置は正常である。
つまり、ＮＯ_２比率に応じてＮＯx浄化率が変化し、且つＮＯx浄化率が高い。

ＮＯx浄化率の平均値が高く且つ偏差が小さい場合には、偏差が小さいことによれば還
元剤添加量が減少していると考えられる。しかし、ＮＯx浄化率の平均値が高いことによ
れば還元剤添加量は正常であると考えられる。このような場合には、還元剤添加量の異常及び第１ＮＯxセンサ７若しくは第２ＮＯxセンサ８の異常と判定される。

ＮＯx浄化率の平均値が低く且つ偏差が大きい場合には、ＮＯx触媒４の劣化又は第１ＮＯxセンサ７若しくは第２ＮＯxセンサ８の異常と判定される。すなわち、還元剤添加量の異常ではない。

ＮＯx浄化率の平均値が低く且つ偏差が小さい場合には、実施例１で説明したように、
還元剤添加量の異常である。

図７は、本実施例に係る異常個所の判定を行うためのフローチャートである。本ルーチンは、図５に示したフローと比較してステップＳ１０９から後の処理が異なる。

ステップＳ２０１では、ＮＯx浄化率平均値ＮＯx＿ａｖｅが第１所定値以下であるか否か判定される。第１所定値は、還元剤添加量が異常であるときの最大値として予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０２では、ＮＯx浄化率偏差ＮＯx＿ｄｅｖが第２所定値以下であるか否か判定される。第２所定値は、還元剤添加量が異常であるときの最大値として予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶させておく。ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進む。

ステップＳ２０３では、還元剤添加量の異常と判定される。

ステップＳ２０３では、ＮＯx触媒４が劣化しているか、又は第１ＮＯxセンサ７若しくは第２ＮＯxセンサ８が異常であると判定される。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０２と同じ処理がなされる。ステップＳ２０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０６では、還元剤添加量が異常であるか、又は第１ＮＯxセンサ７若しく
は第２ＮＯxセンサ８が異常であると判定される。

ステップＳ２０７では、排気浄化装置は正常であると判定される。

このように、本実施例によれば、還元剤添加量以外の異常も判定することができる。

１内燃機関
２排気通路
４選択還元型ＮＯx触媒
５噴射弁
７第１ＮＯxセンサ
８第２ＮＯxセンサ
９温度センサ
１０ＥＣＵ
１１アクセルペダル
１２アクセル開度センサ
１３クランクポジションセンサ

Claims

内燃機関の排気通路に設けられ還元剤により選択的にＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気中へ還元剤を供給する還元剤供給装置と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流側のＮＯx濃度を検知する上流側検知手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯx濃度を検知する下流側検知手段と、
を備えた排気浄化装置の故障検出装置において、
前記選択還元型ＮＯx触媒に流入するＮＯx中のＮＯ_２の比率を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定されるＮＯ_２の比率が所定範囲内のときにおいて前記還元剤供給装置により還元剤が供給されたときの前記上流側検知手段及び前記下流側検知手段により検知されるＮＯx濃度に基づいて前記選択還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの浄化率を算
出する算出手段と、
前記算出手段により複数回算出されるＮＯx浄化率の平均値及びばらつきに基づいて前
記還元剤供給装置の異常を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置の故障検出装置。
前記判定手段は、前記ＮＯx浄化率の平均値が第１所定値以下で且つ偏差が第２所定値
以下のときに前記還元剤供給装置に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置の故障検出装置。
前記判定手段は、前記算出手段により算出されるＮＯx浄化率の平均値が第１所定値よ
りも大きく且つ偏差が第２所定値以下のときに、前記還元剤供給装置に異常があり且つ前記上流側検知手段若しくは下流側検知手段の少なくとも一方に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置の故障検出装置。