特許 7616036 触媒異常検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】触媒異常検知装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20250109BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20250109BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 C

F01N3/08 H ZAB

B01D53/94 222

B01D53/94 245

B01D53/94 280

B01D53/94 300

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021193124

(22)【出願日】2021-11-29

(65)【公開番号】P2023079592

(43)【公開日】2023-06-08

【審査請求日】2024-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秀朗

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１０６００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２４２４４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－１７３２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０６１５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００－ ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００－１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の内燃機関と接続された排気通路に配設された排気触媒の異常を検知する触媒異常検知装置において、
前記排気通路における前記排気触媒よりも上流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、前記排気ガスの入力状態量実測値を取得する入力状態量検出部と、
前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、前記排気ガスの出力状態量実測値を取得する出力状態量検出部と、
前記入力状態量検出部により取得された前記排気ガスの入力状態量実測値を用いて、前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測して、前記排気ガスの出力状態量予測値を取得する出力状態量予測部と、
前記出力状態量検出部により取得された前記排気ガスの出力状態量実測値と前記出力状態量予測部により取得された前記排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、前記排気触媒が異常であるかどうかを判定する判定部とを備え、
前記判定部は、前記排気ガスの出力状態量実測値と前記排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、前記排気触媒が劣化する指針とされる劣化指数を算出し、前記劣化指数が閾値以上であるときに、前記排気触媒が異常であると判定し、
前記判定部は、前記排気ガスの入力状態量実測値と前記排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、前記排気ガスに含まれる有害物質の浄化率実測値を算出すると共に、前記排気ガスの入力状態量実測値と前記排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、前記有害物質の浄化率予測値を算出し、前記浄化率実測値と前記浄化率予測値とを比較して、前記劣化指数を算出する触媒異常検知装置。

【請求項2】

車両の内燃機関と接続された排気通路に配設された排気触媒の異常を検知する触媒異常検知装置において、
前記排気通路における前記排気触媒よりも上流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、前記排気ガスの入力状態量実測値を取得する入力状態量検出部と、
前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、前記排気ガスの出力状態量実測値を取得する出力状態量検出部と、
前記入力状態量検出部により取得された前記排気ガスの入力状態量実測値を用いて、前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測して、前記排気ガスの出力状態量予測値を取得する出力状態量予測部と、
前記出力状態量検出部により取得された前記排気ガスの出力状態量実測値と前記出力状態量予測部により取得された前記排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、前記排気触媒が異常であるかどうかを判定する判定部と、
前記車両の使用が開始されてから規定の期間に、前記入力状態量検出部により取得された前記排気ガスの入力状態量実測値と前記出力状態量検出部により取得された前記排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、前記排気ガスの状態量の予測に使用される学習データを決定する学習データ決定部とを備え、
前記出力状態量予測部は、前記排気ガスの入力状態量実測値と前記学習データ決定部により決定された学習データとに基づいて、前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測する触媒異常検知装置。

【請求項3】

車両の内燃機関と接続された排気通路に配設された排気触媒の異常を検知する触媒異常検知装置において、
前記排気通路における前記排気触媒よりも上流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、前記排気ガスの入力状態量実測値を取得する入力状態量検出部と、
前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、前記排気ガスの出力状態量実測値を取得する出力状態量検出部と、
前記入力状態量検出部により取得された前記排気ガスの入力状態量実測値を用いて、前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測して、前記排気ガスの出力状態量予測値を取得する出力状態量予測部と、
前記出力状態量検出部により取得された前記排気ガスの出力状態量実測値と前記出力状態量予測部により取得された前記排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、前記排気触媒が異常であるかどうかを判定する判定部と、
前記入力状態量検出部により取得された前記排気ガスの入力状態量実測値と前記出力状態量検出部により取得された前記排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、前記排気ガスの状態量の予測に使用される学習データを決定する学習データ決定部とを備え、
前記学習データには、前記車両の運転状態が安定する定常状態時のデータと、前記排気ガスの状態量が変動することで前記車両の運転状態が不安定になる過渡状態時のデータとが含まれており、
前記出力状態量予測部は、前記排気ガスの入力状態量実測値と前記学習データ決定部により決定された学習データとに基づいて、前記排気通路における前記排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測する触媒異常検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、触媒異常検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の触媒異常検知装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の触媒異常検知装置は、エンジンの稼動状態を検知するためのモニタリング条件が整っていると共に、エンジンが定常運転状態になっている場合に、エンジン回転数及びトルクのサンプル値に基づいてＮＯｘ排出量を算出し、このＮＯｘ排出量とＮＯＸセンサにより検出されたＮＯｘ濃度とからＮＯｘ浄化率を算出し、ＮＯｘ浄化率が閾値よりも小さいときに、異常であると判断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１８１４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来技術においては、事前に決められた触媒浄化率が安定する条件が全て成立しないと、異常と判定されない。車両の運転状態が定常時に比べて不安定となる過渡時には、触媒浄化率が安定する条件が成立しにくい。このため、過渡時には、実際に排気触媒の異常が発生してから異常と判定されるまでにタイムラグが生じてしまう。

【0005】

本発明の目的は、車両の運転状態にかかわらず、排気触媒の異常検知を迅速に行うことができる触媒異常検知装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、車両の内燃機関と接続された排気通路に配設された排気触媒の異常を検知する触媒異常検知装置において、排気通路における排気触媒よりも上流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、排気ガスの入力状態量実測値を取得する入力状態量検出部と、排気通路における排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、排気ガスの出力状態量実測値を取得する出力状態量検出部と、入力状態量検出部により取得された排気ガスの入力状態量実測値を用いて、排気通路における排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測して、排気ガスの出力状態量予測値を取得する出力状態量予測部と、出力状態量検出部により取得された排気ガスの出力状態量実測値と出力状態量予測部により取得された排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、排気触媒が異常であるかどうかを判定する判定部とを備える。

【0007】

このような触媒異常検知装置においては、排気通路における排気触媒よりも上流側及び下流側を流れる排気ガスの状態量が検出されて、排気ガスの入力状態量実測値及び出力状態量実測値が取得される。そして、排気ガスの入力状態量実測値を用いて、排気通路における排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量が予測されて、排気ガスの出力状態量予測値が取得される。そして、排気ガスの出力状態量実測値と排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、排気触媒が異常であるかどうかが判定される。ここで、車両の定常状態だけでなく車両の過渡状態も含むように、排気通路における排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測することで、車両の運転状態が十分に安定する前でも、排気触媒が異常であるか否かが判定されることとなる。これにより、車両の運転状態にかかわらず、排気触媒の異常検知が迅速に行われる。

【0008】

判定部は、排気ガスの出力状態量実測値と排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、排気触媒が劣化する指針とされる劣化指数を算出し、劣化指数が閾値以上であるときに、排気触媒が異常であると判定してもよい。このような構成では、排気触媒が劣化する指針とされる劣化指数を算出することにより、排気触媒の異常判定を単純な処理で且つ精度良く実現することができる。

【0009】

判定部は、排気ガスの入力状態量実測値と排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、排気ガスに含まれる有害物質の浄化率実測値を算出すると共に、排気ガスの入力状態量実測値と排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、有害物質の浄化率予測値を算出し、浄化率実測値と浄化率予測値とを比較して、劣化指数を算出してもよい。このような構成では、有害物質の浄化率実測値及び浄化率予測値を算出することにより、排気触媒が劣化する指針とされる劣化指数を容易に得ることができる。また、有害物質の浄化率実測値が安定する前に、排気触媒が異常であるか否かが判定される。

【0010】

触媒異常検知装置は、車両の使用が開始されてから規定の期間に、入力状態量検出部により取得された排気ガスの入力状態量実測値と出力状態量検出部により取得された排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、排気ガスの状態量の予測に使用される学習データを決定する学習データ決定部を更に備え、出力状態量予測部は、排気ガスの入力状態量実測値と学習データ決定部により決定された学習データとに基づいて、排気通路における排気触媒よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測してもよい。このような構成では、内燃機関及び排気触媒等が新品である状態において、排気ガスの状態量の予測に使用される学習データが決定されるため、より正確な出力状態量予測値が得られる。従って、排気触媒の異常の検知精度が向上する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、車両の運転状態にかかわらず、排気触媒の異常検知を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る触媒異常検知装置を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る触媒異常検知装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図２に示された出力状態量予測部において機械学習を用いて排気ガスの状態量を予測する様子を、排気ガスの入力状態量実測値及び出力状態量実測値と共に示す概念図である。

【図4】図２に示された異常判定部により実行される異常判定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。

【図5】図２に示された触媒異常検知装置によりＳＣＲの異常を検知する動作を示すタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0014】

図１は、本発明の一実施形態に係る触媒異常検知装置を備えた排気浄化システムを示す概略構成図である。図１において、排気浄化システム１は、自動車等の車両２に搭載されている。

【0015】

排気浄化システム１は、内燃機関であるエンジン３と接続された排気通路４と、この排気通路４に上流側から下流側に向けて順に配設されたＤＯＣ５（Diesel Oxidation Catalyst：酸化触媒）、ＤＰＦ６（Diesel ParticulateFilter：粒子状物質捕集フィルタ）及びＳＣＲ７（Selective Catalytic Reduction：選択還元触媒）とを備えている。

【0016】

排気通路４は、エンジン３内で発生した排気ガスが流れる通路である。ＤＯＣ５は、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）等を酸化して浄化する。ＤＰＦ６は、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。ＳＣＲ７は、尿素水を用いて、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化する。ＤＯＣ５、ＤＰＦ６及びＳＣＲ７は、排気ガスに含まれる有害物質を除去する排気触媒である。

【0017】

また、排気浄化システム１は、エンジン３とＤＯＣ５との間に配置された燃料添加弁８と、ＤＰＦ６とＳＣＲ７との間に配置された尿素水添加弁９とを備えている。燃料添加弁８は、ＤＰＦ６の再生を行う際に、排気ガスの温度を上昇させるための液体燃料をＤＯＣ５に向けて噴射する。ＤＰＦ６の再生とは、ＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼させることである。尿素水添加弁９は、尿素水（前述）をＳＣＲ７に向けて噴射する。

【0018】

また、排気浄化システム１は、温度センサ１１，１２と、差圧センサ１３と、流量センサ１４と、温度センサ１５と、ＮＯｘセンサ１６と、温度センサ１７と、ＮＯｘセンサ１８とを備えている。

【0019】

温度センサ１１は、排気通路４におけるＤＯＣ５よりも上流側を流れる排気ガスの温度を検出する。温度センサ１２は、排気通路４におけるＤＯＣ５よりも下流側かつＤＰＦ６よりも上流側を流れる排気ガスの温度を検出する。

【0020】

差圧センサ１３は、ＤＰＦ６の上流側及び下流側の圧力差（差圧）を検出する。つまり、差圧センサ１３は、排気通路４におけるＤＰＦ６よりも上流側の圧力とＤＰＦ６よりも下流側の圧力との差を検出する。

【0021】

流量センサ１４は、排気通路４におけるＤＰＦ６よりも下流側かつＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスの流量を検出する。温度センサ１５は、排気通路４におけるＤＰＦ６よりも下流側かつＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスの温度を検出する。ＮＯｘセンサ１６は、排気通路４におけるＤＰＦ６よりも下流側かつＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を検出する。

【0022】

温度センサ１７は、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの温度を検出する。ＮＯｘセンサ１８は、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度を検出する。

【0023】

図２は、本発明の一実施形態に係る触媒異常検知装置の構成を示すブロック図である。図２において、本実施形態の触媒異常検知装置２０は、ＳＣＲ７の異常を検知する装置である。

【0024】

触媒異常検知装置２０は、上記の流量センサ１４、温度センサ１５、ＮＯｘセンサ１６、温度センサ１７及びＮＯｘセンサ１８と、コントローラ２１と、上記の尿素水添加弁９と、警告器２２とを備えている。

【0025】

流量センサ１４、温度センサ１５及びＮＯｘセンサ１６は、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、排気ガスの入力状態量実測値を取得する入力状態量検出部２３を構成している。排気ガスの入力状態量実測値は、図３（ａ）に示されるように、入力排気ガス流量実測値、入力排気ガス温度実測値及び入力ＮＯｘ濃度実測値である。

【0026】

温度センサ１７及びＮＯｘセンサ１８は、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を検出して、排気ガスの出力状態量実測値を取得する出力状態量検出部２４を構成している。排気ガスの出力状態量実測値は、図３（ａ）に示されるように、出力排気ガス温度実測値及び出力ＮＯｘ濃度実測値である。

【0027】

警告器２２は、ＳＣＲ７の異常が発生したときに、警告表示や警告音等により異常警告を行う。

【0028】

コントローラ２１は、学習データ決定部２５と、添加弁制御部２６と、出力状態量予測部２７と、ＮＯｘ浄化率算出部２８と、異常判定部２９とを有している。

【0029】

学習データ決定部２５は、車両２の使用が開始されてから規定の期間に、入力状態量検出部２３により取得された排気ガスの入力状態量実測値と出力状態量検出部２４により取得された排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、排気ガスの状態量の予測に使用される学習データを決定する。

【0030】

学習データ決定部２５は、例えば新品の車両２が出荷された後、車両２が予め設定された距離（例えば１００ｋｍ）だけ走行するまでの期間に学習データを決定する。学習データには、車両２の運転状態が安定する定常状態時のデータだけでなく、車両２の運転状態が不安定になる過渡状態時のデータも含まれる。過渡状態は、排気ガスの状態量（流量、温度及びＮＯｘ濃度等）が変動する状態である（図５（ａ）～図５（ｃ）参照）。また、学習データは、エンジン３及びＳＣＲ７の個体差が含まれたデータである。

【0031】

添加弁制御部２６は、例えば排気ガスの入力状態量実測値及び出力状態量実測値に基づいて、既に設定された尿素水の噴射量を変更するように尿素水添加弁９を制御する。

【0032】

出力状態量予測部２７は、排気ガスの入力状態量実測値を用いて、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測して、排気ガスの出力状態量予測値を取得する。出力状態量予測部２７は、排気ガスの入力状態量実測値と学習データ決定部２５により決定された学習データとに基づいて、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測する。

【0033】

出力状態量予測部２７は、図３（ｂ）に示されるように、機械学習を使って、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測する。機械学習は、ＡＩ（人工知能）の１つである。機械学習としては、例えばニューラルネットワーク（ＮＮ）等が使用される。

【0034】

排気ガスの出力状態量予測値は、出力排気ガス温度予測値及び出力ＮＯｘ濃度予測値である。排気ガスの出力状態量予測値は、車両２の運転状態として安定状態及び過渡状態を含んでいる。

【0035】

ＮＯｘ浄化率算出部２８は、入力排気ガス流量実測値、入力ＮＯｘ濃度実測値及び出力ＮＯｘ濃度実測値に基づいて、排気ガスに含まれるＮＯｘ浄化率実測値を算出する。ＮＯｘ浄化率実測値は、排気ガスに含まれる有害物質の浄化率実測値である。ＮＯｘ浄化率実測値は、下記式により算出される。入力ＮＯｘ量実測値は、入力排気ガス流量実測値及び入力ＮＯｘ濃度実測値から算出される。出力ＮＯｘ量実測値は、入力排気ガス流量実測値及び出力ＮＯｘ濃度実測値から算出される。
ＮＯｘ浄化率実測値＝（入力ＮＯｘ量実測値－出力ＮＯｘ量実測値）／入力ＮＯｘ量実測値

【0036】

また、ＮＯｘ浄化率算出部２８は、入力排気ガス流量実測値、入力ＮＯｘ濃度実測値及び出力ＮＯｘ濃度予測値に基づいて、排気ガスに含まれるＮＯｘ浄化率予測値を算出する。ＮＯｘ浄化率予測値は、排気ガスに含まれる有害物質の浄化率予測値である。ＮＯｘ浄化率予測値は、下記式により算出される。出力ＮＯｘ量予測値は、入力排気ガス流量実測値及び出力ＮＯｘ濃度予測値から算出される。
ＮＯｘ浄化率予測値＝（入力ＮＯｘ量実測値－出力ＮＯｘ量予測値）／入力ＮＯｘ量実測値

【0037】

異常判定部２９は、ＮＯｘ浄化率実測値とＮＯｘ浄化率予測値とに基づいて、ＳＣＲ７が劣化する指針とされる劣化指数を算出し、この劣化指数が閾値以上であるときに、ＳＣＲ７が異常であると判定する。

【0038】

図４は、異常判定部２９により実行される異常判定処理の手順の詳細を示すフローチャートである。図４において、異常判定部２９は、まずＮＯｘ浄化率算出部２８により算出されたＮＯｘ浄化率実測値及びＮＯｘ浄化率予測値を入力する（手順Ｓ１０１）。

【0039】

続いて、異常判定部２９は、ＮＯｘ浄化率実測値及びＮＯｘ浄化率予測値に基づいて、ＳＣＲ７の劣化指数を算出する（手順Ｓ１０２）。例えばＳＣＲ７が過熱されたり、ＳＣＲ７の性能に影響を与える有害物質等がＳＣＲ７に入り込むと、ＳＣＲ７のＮＯｘ浄化率が低下し、ＳＣＲ７が劣化してしまう。このため、ＮＯｘ浄化率実測値がＮＯｘ浄化率予測値に比べて下がりやすくなる（図５（ｅ）参照）。そこで、ＳＣＲ７の劣化指数は、下記式により算出される。
劣化指数＝ＮＯｘ浄化率予測値－ＮＯｘ浄化率実測値

【0040】

続いて、異常判定部２９は、ＳＣＲ７の劣化指数と予め決められた閾値と比較して、劣化指数が閾値以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。異常判定部２９は、劣化指数が閾値よりも小さいと判断したときは、ＳＣＲ７が正常であると判定する（手順Ｓ１０４）。

【0041】

異常判定部２９は、劣化指数が閾値以上であると判断したときは、ＳＣＲ７が異常であると判定する（手順Ｓ１０５）。そして、異常判定部２９は、警告制御信号を警告器２２に出力する（手順Ｓ１０６）。すると、警告器２２により警告が行われる。また、ＳＣＲ７の劣化指数に適した噴射量データを添加弁制御部２６に出力する（手順Ｓ１０７）。すると、ＳＣＲ７の劣化指数に応じた量の尿素水が尿素水添加弁９から噴射される。

【0042】

以上のような触媒異常検知装置２０において、図５（ａ）～図５（ｃ）に示されるように、車両２の運転状態が過渡状態Ａになると、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスの流量及びＮＯｘ濃度が変動すると共に、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスの温度が上昇する。すると、図５（ｄ）に示されるように、尿素水添加弁９からの尿素水の噴射量も変動する。その後、車両２の運転状態が定常状態Ｂになると、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも上流側を流れる排気ガスの流量、ＮＯｘ濃度、温度及び尿素水添加弁９からの尿素水の噴射量が安定する。

【0043】

ただし、図５（ｅ）に示されるように、車両２の運転状態が過渡状態Ａになると、ＮＯｘ浄化率実測値Ｑ及びＮＯｘ浄化率予測値Ｐが変化すると共に、ＮＯｘ浄化率実測値ＱとＮＯｘ浄化率予測値Ｐとの差が大きくなる。

【0044】

このため、ＮＯｘ浄化率実測値Ｑが安定する時間ｔ１になってから、ＮＯｘ浄化率実測値Ｑに基づいてＳＣＲ７の異常が発生しているかどうかが判定する場合には、ＳＣＲ７が異常と判定されるまでにタイムラグが生じてしまう。

【0045】

そこで、図５（ｅ），（ｆ）に示されるように、ＮＯｘ浄化率実測値Ｑ及びＮＯｘ浄化率予測値Ｐに基づいてＳＣＲ７の劣化指数が算出され、この劣化指数が閾値Ｓに達した時間ｔ２になると、ＳＣＲ７が異常であると判定される。時間ｔ２は、時間ｔ１よりも前である。従って、車両２の運転状態が過渡状態Ａになっても、ＳＣＲ７の異常判定が早く実施される。

【0046】

以上のように本実施形態にあっては、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも上流側及び下流側を流れる排気ガスの状態量が検出されて、排気ガスの入力状態量実測値及び出力状態量実測値が取得される。そして、排気ガスの入力状態量実測値を用いて、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量が予測されて、排気ガスの出力状態量予測値が取得される。そして、排気ガスの出力状態量実測値と排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、ＳＣＲ７が異常であるかどうかが判定される。ここで、車両２の定常状態だけでなく車両２の過渡状態も含むように、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量を予測することで、車両２の運転状態が十分に安定する前でも、ＳＣＲ７が異常であるか否かが判定されることとなる。これにより、車両２の運転状態にかかわらず、ＳＣＲ７の異常検知が迅速に行われる。その結果、車両２の運転者に対して直ちに異常警告を行うことができる。

【0047】

また、本実施形態では、排気ガスの出力状態量実測値と排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、ＳＣＲ７が劣化する指針とされる劣化指数が算出され、劣化指数が閾値以上であるときに、ＳＣＲ７が異常であると判定される。このようにＳＣＲ７が劣化する指針とされる劣化指数を算出することにより、ＳＣＲ７の異常判定を単純な処理で且つ精度良く実現することができる。

【0048】

また、本実施形態では、排気ガスの入力状態量実測値と排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、ＮＯｘ浄化率実測値が算出されると共に、排気ガスの入力状態量実測値と排気ガスの出力状態量予測値とに基づいて、ＮＯｘ浄化率予測値が算出され、ＮＯｘ浄化率実測値とＮＯｘ浄化率予測値とを比較して、劣化指数が算出される。このようにＮＯｘ浄化率実測値及びＮＯｘ浄化率予測値を算出することにより、ＳＣＲ７が劣化する指針とされる劣化指数を容易に得ることができる。また、ＮＯｘ浄化率実測値Ｑが安定する前に、ＳＣＲ７が異常であるか否かが判定される。

【0049】

また、本実施形態では、車両２の使用が開始されてから規定の期間に、排気ガスの入力状態量実測値と排気ガスの出力状態量実測値とに基づいて、排気ガスの状態量の予測に使用される学習データが決定され、排気ガスの入力状態量実測値と学習データとに基づいて、排気通路４におけるＳＣＲ７よりも下流側を流れる排気ガスの状態量が予測される。この場合には、エンジン３及びＳＣＲ７等が新品である状態において、排気ガスの状態量の予測に使用される学習データが決定されるため、より正確な出力状態量予測値が得られる。従って、ＳＣＲ７の異常の検知精度が向上する。

【0050】

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、車両２の使用が開始されてから規定の期間に、排気ガスの状態量の予測に使用される学習データが決定されているが、特にその形態には限られず、例えば学習データの決定処理を定期的に行ってもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、ＳＣＲ７の劣化指数は、ＮＯｘ浄化率予測値とＮＯｘ浄化率実測値との差として求められているが、ＳＣＲ７の劣化指数の求め方としては、特にその形態には限られず、例えばＮＯｘ浄化率予測値とＮＯｘ浄化率実測値との比率等であってもよい。

【0052】

また、上記実施形態では、ＳＣＲ７の異常が検知されているが、特にその形態には限られず、ＤＯＣ５またはＤＰＦ６の異常を検知してもよい。この場合でも、車両２の運転状態にかかわらず、ＤＯＣ５またはＤＰＦ６の異常検知が迅速に行われる。また、例えばＤＰＦ６の再生を行う際に、ＤＰＦ６の劣化指数に応じた量の液体燃料を燃料添加弁８から噴射させることで、ＤＰＦ６の再生時間の長期化を防ぎ、燃費悪化を防止することができる。

【0053】

また、本発明は、上記のようなＳＣＲ７、ＤＯＣ５及びＤＰＦ６以外にも、排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するＮＳＲ（NOx Storage-Reduction）や、排気ガスに含まれるＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘを浄化する三元触媒等といった排気触媒の異常検知にも適用可能である。

【符号の説明】

【0054】

２…車両、３…エンジン（内燃機関）、４…排気通路、７…ＳＣＲ（排気触媒）、２０…触媒異常検知装置、２３…入力状態量検出部、２４…出力状態量検出部、２５…学習データ決定部、２７…出力状態量予測部、２８…ＮＯｘ浄化率算出部（判定部）、２９…異常判定部（判定部）、Ｐ…ＮＯｘ浄化率予測値、Ｑ…ＮＯｘ浄化率実測値、Ｓ…閾値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】