(57)【要約】  吸蔵還元型ＮＯx触媒（４）の劣化判定を速やかに且つ正確に行なう。吸蔵還元型ＮＯx触媒（４）にＮＯxが吸蔵されているときであって、制御装置（１０）により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ供給装置（５）から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、ＮＨ３検出装置（８）の検出値が閾値以下となるときに吸蔵還元型ＮＯx触媒（４）が劣化していると判定する判定装置（１０）を備える。
2012117552.tif 000002
【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てＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することで該吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を変化させる供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＨ３を検出するＮＨ３検出装置と、
前記供給装置から還元剤を供給するときに排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節する制御装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＨ３検出装置の検出値が閾値以下となるときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する判定装置と、
を備える触媒劣化判定システム。
【請求項２】
前記所定時間は１０秒である請求項１に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項３】
前記判定装置は、前記ＮＨ３検出装置の検出値の最大値が閾値以下のときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する請求項１または２に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項４】
前記判定装置は、前記ＮＨ３検出装置の検出値の積算値が閾値以下のときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する請求項１または２に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項５】
前記制御装置は、排気の空燃比がリッチ空燃比であって、ＮＨ３の生成量が最大となる空燃比となるように還元剤量を調節する請求項１から４の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項６】
前記ＮＨ３検出装置は、排気中のＮＯx及びＮＨ３を検出するＮＯxセンサである請求項１から５の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒劣化判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒ともいう。）に吸蔵されているＮＯxの還元制御を実行し、その後、ＮＯx触媒でのＮＯxの吸蔵量の推定値が基準値に達した時点で、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサによって検出されるＮＯx濃度が所定濃度以上であるときは、ＮＯx触媒が劣化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。）。【０００３】
しかし、ＮＯx触媒に多くのＮＯxが吸蔵されるまで待たなくてはならず、ＮＯx触媒の劣化判定に要する時間が長くなる。このため、ＮＯx触媒が劣化している場合には、劣化判定が完了するまでの間はＮＯxが流出する虞がある。【０００４】
また、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサによって空燃比をリッチにしたときのＮＨ３の濃度を検出し、該ＮＨ３の濃度の変化から余剰な還元剤量を求める技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。【０００５】
また、還元雰囲気としたときのＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサの出力値に基づいてＮＯx 触媒の劣化状態を判定する技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。このＮＯx触媒の劣化は、ＮＯx触媒の硫黄被毒を指している。この判定は、ＮＯx濃度が安定するまで待ってから行われるため、劣化判定に要する時間が長くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６２４６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０８６５号公報
【特許文献３】特開平１１−２２９８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を速やかに且つ正確に行なうことができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による触媒劣化判定システムは、
内燃機関の排気通路に設けられてＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することで該吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を変化させる供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＨ３を検出するＮＨ３検出装置と、
前記供給装置から還元剤を供給するときに排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節する制御装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＨ３検出装置の検出値が閾値以下となるときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する判定装置と、
を備える。【０００９】
吸蔵還元型ＮＯx触媒は、リーン空燃比のときにＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤が存在するときに還元する。供給装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することができる。還元剤は、排気通路を流通する排気中に供給してもよく、内燃機関から排出させるようにしてもよい。そして、還元剤を供給することで、排気の空燃比が低下する。【００１０】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給すると、Ｈ２やＨＣがＮＯと反応してＮＨ３が生成されることがある。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒における還元効率が低下する。すなわち、吸蔵されるＮＯx量が少なくなり、リッチ空燃比としたときに吸蔵還元型ＮＯx触媒から脱離するＮＯx量も少なくなる。このため、生成されるＮＨ３量も少なくなる。したがって、リッチ空燃比を目標として還元剤を供給したときのＮＨ３検出装置の検出値が、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。【００１１】
この現象は、還元剤の供給を開始した後の短い時間で現れる。したがって、還元剤の供給を開始した直後の所定時間内で劣化判定を行うことができる。なお、ここでいう所定時間は、還元剤の供給によりＮＨ３が生成される時間とすることができる。【００１２】
そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているか否かの境にあるときのＮＨ３検出装置の検出値を閾値として設定しておけば、ＮＨ３検出装置の検出値が閾値以下となるときに該吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定できる。【００１３】
このように、ＮＨ３が生成されるときに劣化判定を行うことで判定精度を高くすることができる。また、還元剤供給後すぐに劣化判定を行うことができるため、速やかな劣化判定が可能となる。【００１４】
なお、本発明においては、前記所定時間は１０秒であってもよい。すなわち、還元剤の供給を開始してから１０秒も経過すれば、ＮＨ３が生成されるので、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定が可能となる。そして、１０秒という短い期間で劣化判定を行うことができるため、速やかな劣化判定が可能となる。【００１５】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記ＮＨ３検出装置の検出値の最大値が閾値以下のときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することができる。【００１６】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いが高くなるほど、生成されるＮＨ３量が少なくなる。このため、ＮＨ３検出装置の検出値の最大値が小さくなる。このＮＨ３検出装置の検出値の最大値が許容できなくなる値として閾値を設定する。すなわち、閾値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているときのＮＨ３検出装置の検出値の最大値の上限値とすることができる。そして、ＮＨ３検出装置の検出値の最大値と閾値とを比較することで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているか否か判定することができる。なお、ＮＨ３検出装置の検出値の最大値が閾値よりも大きなときには、吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であると判定する。このように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いと相関関係にあるＮＨ３検出装置の検出値の最大値を用いて劣化判定を行うことで、劣化判定を容易且つ正確に行うことができる。【００１７】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記ＮＨ３検出装置の検出値の積算値が閾値以下のときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することができる。【００１８】
ＮＨ３検出装置の検出値の最大値と同様に、ＮＨ３検出装置の検出値の積算値も吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。積算値は、たとえばＮＨ３検出装置の検出値を所定時間毎に加算していくことで得る。このＮＨ３検出装置の検出値の積算値が許容できなくなる値として閾値を設定しておく。そして、ＮＨ３検出装置の検出値の積算値と閾値とを比較することで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているか否か判定することができる。この場合、閾値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているときのＮＨ３検出装置の検出値の積算値の上限値とすることができる。なお、ＮＨ３検出装置の検出値の積算値が閾値よりも大きなときには、吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であると判定する。このように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いと相関関係にあるＮＨ３検出装置の検出値の積算値を用いて劣化判定を行うことで、劣化判定を容易且つ正確に行うことができる。【００１９】
また、本発明においては、前記制御装置は、排気の空燃比がリッチ空燃比であって、ＮＨ３の生成量が最大となる空燃比となるように還元剤量を調節することができる。【００２０】
ここで、理論空燃比近傍のリッチ空燃比では、ＮＨ３の生成量が少なくなるため、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合と劣化している場合とでＮＨ３検出装置の検出値の差が小さくなる。このため、劣化判定の精度が低くなる虞がある。これに対し、ＮＨ３の生成量が最も多くなる空燃比が存在するため、この空燃比を目標とすることで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合と劣化している場合とでＮＨ３検出装置の検出値の差を大きくすることができる。これにより、劣化判定の精度を向上させることができる。【００２１】
また、本発明においては、前記ＮＨ３検出装置は、排気中のＮＯx及びＮＨ３を検出するＮＯxセンサであってもよい。【００２２】
ここで、ＮＯxセンサはＮＨ３もＮＯxと同様に検出してしまう。このため、ＮＯxセンサの検出値が、たとえばＮＯ２の濃度なのか、またはＮＨ３の濃度なのか判別することができない。しかし、リッチ空燃比となるまで還元剤を供給すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流側の排気中にはＮＯxがほとんど含まれなくなる。このため、ＮＯxセンサの検出値は、ＮＨ３の濃度を示すことになる。したがって、ＮＯxセンサを用いてＮＨ３を検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を速やかに且つ正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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２】ＮＯx触媒におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。
【図３】ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【図４】実施例に係るリッチスパイク制御時の排気の空燃比とＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図５】還元剤供給時の空燃比とＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図６】ＮＯx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る触媒劣化判定システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
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つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。【００２７】
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、吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。【００２８】
ＮＯx触媒４は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、その担体上に、たとえばバリウム（Ｂａ）及び白金（Ｐｔ）を担持して構成されている。【００２９】
このＮＯx触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機能を有する。【００３０】
また、ＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、排気中に還元剤を噴射する噴射弁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還元剤を噴射する。還元剤には、たとえば内燃機関１の燃料（軽油）が用いられるが、これに限らない。【００３１】
噴射弁５から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。そして、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxの還元時には、噴射弁５から燃料を噴射することにより、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期で低下させる所謂リッチスパイク制御を実行する。噴射弁５から噴射させる還元剤量は、たとえば内燃機関１の運転状態（機関回転数及び燃料噴射量）に基づいて決定される。還元剤量と機関回転数と機関負荷との関係は予めマップ化しておくことができる。また、排気通路２に空燃比センサを取り付けて、該空燃比センサにより検出される空燃比が目標値となるように還元剤量をフィードバック制御してもよい。【００３２】
なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における供給装置に相当する。また、内燃機関１から未燃燃料を排出させることで還元剤を供給することもできる。すなわち、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、該筒内噴射弁から主噴射を行なった後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射（ポスト噴射）を行なったり、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を遅らせたりすることにより、内燃機関１から還元剤を多く含むガスを排出させることもできる。【００３３】
また、噴射弁５よりも上流の排気通路２には、排気中のＮＯx濃度を測定する上流側ＮＯx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ＮＯx濃度を測定する下流側ＮＯx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下流側ＮＯxセンサ８が、本発明におけるＮＨ３検出装置またはＮＯxセンサに相当する。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。なお、本実施例では噴射弁５から供給する還元量を調節するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。【００３７】
そして、ＥＣＵ１０は、排気の空燃比がリッチとなる範囲内で噴射弁５から還元剤を噴射させ、このときに下流側ＮＯxセンサ８により検出されるＮＨ３濃度に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行う。ここで、ＮＯx及びＮＨ３は、下流側ＮＯxセンサ８によりＮＯxとして検出される。このため、下流側ＮＯxセンサ８によりＮＨ３が検出されたのか、またはＮＯxが検出されたのか判別することは困難である。しかし、排気の空燃比をリッチ空燃比とすることで、ＮＯx触媒４から流出する排気中にはＮＯxがほとんど含まれなくなる。したがって、このときに下流側ＮＯxセンサ８により検出されるのは、ＮＨ３ということになる。【００３８】
ここで、図２は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。また、図３は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。【００３９】
ＮＯx触媒４は、排気の空燃比がリーンのときにＮＯをＰｔ上でＯ２と酸化させ、ＢａへＢａ（ＮＯ３）２として吸蔵する。一方、還元剤を供給して排気の空燃比をリッチとすると、Ｂａ（ＮＯ３）２がＮＯ２となって放出され、さらにＰｔ上でＮ２に還元される。このときに、ＮＯx触媒４では、ＮＯとＨ２とが反応して、ＮＨ３とＨ２Ｏとが生成される。また、ＨＣとＮＯとが反応して、ＮＨ３とＨ２ＯとＣＯ２とが生成される。このようにして生成されたＮＨ３は、下流側ＮＯxセンサ８においてＨ２またはＯ２と反応してＮＯになるため、ＮＯxとして検出される。すなわち、下流側ＮＯxセンサ８においてＮＨ３が検出される。【００４０】
図４は、本実施例に係るリッチスパイク制御時の排気の空燃比とＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。ＮＨ３濃度において実線はＮＯx触媒４が正常な場合を示し、一点鎖線はＮＯx触媒４が劣化している場合を示している。還元剤を供給する前はリーン空燃比であり、還元剤を供給した後はリッチ空燃比となる。ここで、噴射弁５から還元剤を噴射している期間を長くするほど、還元剤の供給量が多くなり、空燃比の低下量は大きくなる。このため、還元剤の噴射期間を調節することにより排気の空燃比を調節することができる。【００４１】
排気の空燃比がリッチ空燃比となるとＮＯx触媒４からＮＨ３が放出される。ここで、ＮＯx触媒４が劣化すると、ＮＯx触媒４における還元効率が低下するため、リッチ空燃比となるように還元剤を供給したときに、ＮＯx触媒４から脱離するＮＯx量が減少する。また、Ｐｔの表面積が小さくなるため、図３で説明したＮＨ３の生成量も減少する。したがって、このＮＯx触媒４よりも下流へ流れ出るＮＨ３の量は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて少なくなる。すなわち、ＮＯx触媒４から流出するＮＨ３を下流側ＮＯxセンサ８で検出すれば、ＮＯx触媒４の劣化を判定することができる。【００４２】
ここで、図５は、還元剤供給時の空燃比とＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。「新品触媒」は、車両に装着されたばかりのＮＯx触媒４を示している。これは、車両の走行距離が０から数ｋｍであって、Ｐｔの劣化がほとんどない状態である。「正常触媒」は、Ｐｔが劣化しているものの、劣化の度合いが許容範囲内のＮＯx触媒４を示している。「劣化触媒」は、劣化の度合いが許容範囲を超えたＮＯx触媒４を示している。【００４３】
図５に示されるように、リッチ空燃比では、ＮＯx触媒４の劣化に応じてＮＨ３の生成量が減少することが分かる。また、ＮＯxを還元するために行われるリッチスパイク制御（以下、通常のリッチスパイク制御ともいう。）では、理論空燃比近くのリッチ空燃比とされるが、理論空燃比近くでは「正常触媒」と「劣化触媒」とのＮＨ３濃度の差が小さいことが分かる。したがって、ＮＯx触媒４の劣化判定を行うときには、通常のリッチスパイク制御時よりも、さらにリッチ側となるように還元剤を供給すれば、劣化判定の精度を高めることができる。たとえば、図５において、ＮＨ３濃度が最も高くなる空燃比を目標としてもよい。また、図５において、「正常触媒」と「劣化触媒」とのＮＨ３濃度の差が最も大きくなる空燃比を目標としてもよい。ここで、ＮＯx触媒４におけるＮＨ３の生成量は、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx量及び空燃比の影響を受ける。すなわち、ＮＨ３の生成に最適なＮＯxの吸蔵量及び空燃比が存在する。そして、ＮＨ３の生成に最適なＮＯxの吸蔵量及び空燃比のときのＮＨ３濃度に基づいてＮＯx触媒４の劣化を判定すれば、判定精度を高めることができる。【００４４】
なお、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う前に、通常のリッチスパイク制御を行ってＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元してもよい。そうすると、ＮＯx触媒４の劣化判定時にＮＯx触媒４から流出するＮＯx量を低減することができる。【００４５】
そして、排気の空燃比がリッチとなるように噴射弁５の開弁時間を制御したときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値に基づいてＮＯx触媒４の劣化を判定することができる。たとえば、還元剤の供給を開始してから所定期間内における下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が閾値以下であれば、ＮＯx触媒４が劣化していると判定される。また、還元剤の供給を開始してからの所定期間における下流側ＮＯxセンサ８の検出値の積算値が閾値以下であれば、ＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。【００４６】
なお、ＮＯx触媒４が新品の場合、すなわち車両の走行距離が０から数ｋｍの場合には、Ｐｔの劣化がないため、リッチ空燃比となるように還元剤を供給しても、ＮＯがＨ２またはＨＣと活発に反応してＮ２に還元される。このため、下流側ＮＯxセンサ８の検出値が小さくなるため、ＮＯx触媒４が劣化している場合と判別することが困難となる。これに対し、たとえばＮＯx触媒４が新品の場合には、それ以外のときよりも、ＮＯx触媒４の劣化判定時の還元剤の供給時間を長くする。車両の走行距離が所定値以下の場合には、所定値を超えた場合よりも、ＮＯx触媒４の劣化判定時の還元剤の供給時間を長くするとしてもよい。この所定値は、ＮＯx触媒４が新品とされる走行距離の上限値である。すなわち、ＮＯがＨ２またはＨＣと反応しＮ２に還元された後にさらに還元剤を供給する。これにより、ＮＯがＨ２またはＨＣと反応してＮＨ３が生成される。これにより、ＮＯx触媒４が新品であっても下流側ＮＯxセンサ８によりＮＨ３が検出されるため、ＮＯx触媒４の劣化判定を正確に行うことができる。【００４７】
図６は、ＮＯx触媒４の劣化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、所定の期間毎に実行される。【００４８】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う前提条件が成立しているか否か判定される。たとえば下流側ＮＯxセンサ８が正常であり、且つＮＯx触媒４の温度がＮＯxの還元に適した温度となっているときに前提条件が成立していると判定される。下流側ＮＯxセンサ８が正常であるか否かは、周知の技術により行うことができる。また、ＮＯxの還元に適した温度とは、たとえば、ＮＯx触媒４が活性化しているときの温度である。ＮＯx触媒４の温度は、温度センサ９により検出される。【００４９】
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本ルーチンを終了させる。【００５０】
ステップＳ１０２では、リッチスパイク実行条件が成立しているか否か判定される。リッチスパイク実行条件とは、ＮＯx触媒４の劣化判定を行うためのリッチスパイク制御を行う条件である。たとえば、ＮＯx触媒４に所定量以上のＮＯxが吸蔵されているときにリッチスパイク実行条件が成立していると判定される。ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx量は、上流側ＮＯxセンサ７により検出されるＮＯx濃度に基づいて算出される。ここでいう所定量とは、還元剤を供給したときに、劣化判定が可能なほどＮＨ３が生成される値として予め実験等により求めておく。すなわち、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていなければ、ＮＯx触媒４がたとえ正常であったとしても、ＮＨ３が生成されない。そうすると劣化判定が困難となるため、所定量以上のＮＯxがＮＯx触媒４に吸蔵されていることを条件としている。【００５１】
ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。【００５２】
ステップＳ１０３では、ＮＯx触媒４の劣化判定用のリッチスパイク制御が行われる。すなわち、理論空燃比よりもリッチの範囲内でリッチスパイク制御が行われる。たとえば、図５に示した劣化触媒において、ＮＨ３濃度が最大となる付近の空燃比となるように還元剤量を調節してもよい。【００５３】
なお、車両の走行距離が所定値以下の場合には、所定値を超えたときよりも、リッチスパイク制御を行う時間を長くしても良い。すなわち、ＮＯx触媒４が新品といえるときには、ＮＨ３が生成されるまでリッチスパイク制御を行ってもよい。【００５４】
ステップＳ１０４では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が閾値以下であるか否か判定される。この閾値は、ＮＯx触媒４が劣化しているか否かの境となる検出値であり、予め設定しておく。また、この最大値は、リッチスパイク制御が開始されてから１０秒以内における最大値とする。なお、本ステップでは、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の積算値が閾値以下であるか否か判定してもよい。この積算値は、リッチスパイク制御により下流側ＮＯxセンサ８でＮＨ３が検出されている間の積算値としてもよく、リッチスパイク制御が行われている間の積算値としてもよく、所定の時間の積算値としてもよい。積算値は、たとえば所定の周期で読み込まれる下流側ＮＯxセンサ８の検出値を順次加算していくことにより得る。【００５５】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、ＮＯx触媒４は劣化していると判定される。一方、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、ＮＯx触媒４は正常であると判定される。なお、本実施例においてはステップＳ１０３からステップＳ１０６を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定装置に相当する。【００５６】
このようにして、リッチ空燃比となるように還元剤を供給しているときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。このときには、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が分かればすぐに劣化判定が可能であるため、検出値が安定するまで待ったり、ＮＯxが吸蔵されるまで待ったりする必要はない。すなわち、劣化判定を速やかに行うことができる。【００５７】
なお、本実施例では、理論空燃比よりもリッチの範囲内でリッチスパイク制御を行っているときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが高いと判定してもよい。同様に、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の積算値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが高いと判定してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１     内燃機関
２     排気通路
４     吸蔵還元型ＮＯx触媒
５     噴射弁
７     上流側ＮＯxセンサ
８     下流側ＮＯxセンサ
９     温度センサ
１０   ＥＣＵ
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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