(57)【要約】【課題】ＮＯｘ浄化触媒の劣化を精度よく迅速に判定することができる排ガス浄化装置の劣化判定装置を提供する。【解決手段】ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定する排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１はＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、劣化判定の際に高ＮＯｘ濃度制御を実行し（ステップ５）、高ＮＯｘ濃度制御中に検出された上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅに基づいて、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘを算出し（ステップ３２）、高ＮＯｘ濃度制御中に検出された下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔに基づいて、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを算出し（ステップ３３）、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立している場合において、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＪＵＤが成立したときに、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化したと判定する（ステップ３４，５０，５２）。【選択図】図４
2010059956.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、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ浄化触媒を備えた排ガス浄化装置において、当該ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定する排ガス浄化装置の劣化判定装置であって、
前記ＮＯｘ浄化触媒の上流側における排ガス中のＮＯｘの濃度を表すパラメータを上流側ＮＯｘ濃度パラメータとして検出する上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段と、
前記ＮＯｘ浄化触媒の下流側における排ガス中のＮＯｘの濃度を表すパラメータを下流側ＮＯｘ濃度パラメータとして検出する下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段と、
前記ＮＯｘ浄化触媒に流入する排ガスを酸化雰囲気になるように制御する酸化雰囲気制御を実行する制御手段と、
前記酸化雰囲気制御の実行中に検出された前記上流側ＮＯｘ濃度パラメータを用いて、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入したＮＯｘ量の積算値をＮＯｘ供給量として算出するＮＯｘ供給量算出手段と、
前記酸化雰囲気制御の実行中に検出された前記下流側ＮＯｘ濃度パラメータを用いて、前記ＮＯｘ浄化触媒を通り抜けたＮＯｘ量の積算値をＮＯｘスリップ量として算出するＮＯｘスリップ量算出手段と、
前記算出されたＮＯｘ供給量が所定のしきい値を超えたときに、前記算出されたＮＯｘスリップ量を所定の判定値と比較することによって、前記ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定する劣化判定手段と、
を備えることを特徴とする排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項２】
前記酸化雰囲気制御の実行中、前記ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段と、
前記劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された前記下流側ＮＯｘ濃度パラメータのゼロ点を補正するゼロ点補正手段と、をさらに備え、
前記ＮＯｘスリップ量算出手段は、前記ゼロ点を補正された下流側ＮＯｘ濃度パラメータを用いて、前記ＮＯｘスリップ量を算出することを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項３】
前記ゼロ点補正手段は、前記劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の前記下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値に基づいて、前記下流側ＮＯｘ濃度パラメータのゼロ点を補正することを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項４】
前記酸化雰囲気制御の実行中、前記ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段と、
前記劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された前記下流側ＮＯｘ濃度パラメータに基づいて、前記所定の判定値を算出する判定値算出手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項５】
前記判定値算出手段は、前記劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の前記下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値に基づいて、前記所定の判定値を算出することを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項６】
前記酸化雰囲気制御の実行中、前記ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記酸化雰囲気制御の実行中、排ガス中のＮＯｘ濃度を、前記劣化判定の実行条件が成立しているときには、前記劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘ浄化触媒は、還元雰囲気の排ガスが流入したときに捕捉したＮＯｘを還元する特性を有し、
前記酸化雰囲気制御の実行中に前記ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘ量をＮＯｘ捕捉量として算出するＮＯｘ捕捉量算出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記酸化雰囲気制御の実行中に算出された前記ＮＯｘ捕捉量が所定の捕捉判定値を超えたときに、前記酸化雰囲気制御を終了するとともに、前記ＮＯｘ浄化触媒に流入する排ガスを還元雰囲気に制御し、
前記所定の捕捉判定値を、前記酸化雰囲気制御の実行中に前記劣化判定の実行条件が成立しているときには、当該劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きな値に設定する捕捉判定値設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項８】
前記劣化判定手段は、前記ＮＯｘ供給量が前記所定のしきい値以下の場合において、前記ＮＯｘスリップ量が所定値を超えたときに、前記ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を実行することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【請求項９】
前記内燃機関の前記排気通路の前記ＮＯｘ浄化触媒の下流側には、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに排ガス中のＮＯｘを捕捉する下流側ＮＯｘ浄化触媒が設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の排ガス浄化装置の劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ浄化触媒を備えた排ガス浄化装置において、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定する排ガス浄化装置の劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排ガス浄化装置の劣化判定装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この排ガス浄化装置は、リーンバーンエンジンの排気通路内に設けられたＮＯｘ浄化触媒を備えており、このＮＯｘ浄化触媒は、ＨＣ存在下での還元反応によって、排ガス中のＮＯｘを浄化するタイプのものである。また、劣化判定装置は、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定するものであり、ＮＯｘ濃度センサを備えている。このＮＯｘ濃度センサは、ＮＯｘ浄化触媒よりも下流側の排気通路に設けられ、ＮＯｘ浄化触媒を通り抜けた排ガスのＮＯｘ濃度ＮＯｘｃｏｎｃを検出する。
【０００３】
この劣化判定装置では、エンジン回転数および吸入空気量に応じて、マップを検索することによって、ＮＯｘの標準濃度ＳＮＯｘｃｏｎｃを算出し、これと吸入空気量とＮＯｘの比重とに基づき、ＮＯｘの標準量Ｓｇを算出し、この標準量Ｓｇを積算することによって、標準値ＳＧが算出される（ステップ３〜５）。また、ＮＯｘ濃度センサによって検出されたＮＯｘ濃度ＮＯｘｃｏｎｃと吸入空気量とＮＯｘの比重とに基づき、ＮＯｘの排出量ｇを算出し、この排出量ｇを積算することによって、積算排出量Ｇが算出される（ステップ７〜９）。以上の積算動作を所定の実行時間が経過した時点で、積算排出量Ｇと標準値ＳＧを比較し、Ｇ＞ＳＧが成立したときに、ＮＯｘ浄化触媒が劣化したと判定される（ステップ６，１０，１１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８０５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の劣化判定装置によれば、ＮＯｘ浄化触媒を通過した排ガスのＮＯｘ濃度ＮＯｘｃｏｎｃと吸入空気量とに基づいて排出量ｇを算出し、これを所定の実行時間が経過するまでの間、積算することによって、劣化判定に用いる積算排出量Ｇが算出される。そのため、所定の実行時間が短い時間に設定されている場合、エンジンが排ガス流量が小さくなるような運転状態にあるときや、排ガス中のＮＯｘ濃度が低くなるような運転状態にあるときには、積算排出量Ｇの演算結果が小さな値になってしまうことで、劣化の判定精度が低下するおそれがある。一方、所定の実行時間が長い時間に設定されている場合には、実行時間が短い場合と比べて、判定精度を向上させることができるものの、判定結果を得るまでに時間を要してしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を精度よく迅速に判定することができる排ガス浄化装置の劣化判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の排気通路７に設けられ、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ浄化触媒１１を備えた排ガス浄化装置１０において、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定する排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１であって、ＮＯｘ浄化触媒１１の上流側における排ガス中のＮＯｘの濃度を表すパラメータを上流側ＮＯｘ濃度パラメータ（上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅ）として検出する上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、上流側ＮＯｘセンサ２２）と、ＮＯｘ浄化触媒１１の下流側における排ガス中のＮＯｘの濃度を表すパラメータを下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）として検出する下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、下流側ＮＯｘセンサ２３）と、ＮＯｘ浄化触媒１１に流入する排ガスを酸化雰囲気になるように制御する酸化雰囲気制御を実行する制御手段（ＥＣＵ２、ステップ３，５）と、酸化雰囲気制御の実行中に検出された上流側ＮＯｘ濃度パラメータ（上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅ）を用いて、ＮＯｘ浄化触媒１１に流入したＮＯｘ量の積算値をＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘとして算出するＮＯｘ供給量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３２，９２）と、酸化雰囲気制御の実行中に検出された下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）を用いて、ＮＯｘ浄化触媒１１を通り抜けたＮＯｘ量の積算値をＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘとして算出するＮＯｘスリップ量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３３，９３）と、算出されたＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘが所定のしきい値（ＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦ）を超えたときに（ステップ３４，９５の判別結果がＹＥＳのときに）、算出されたＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを所定の判定値ＮＯｘＪＵＤ，ＮＯｘＪＵＤ２と比較することによって、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定する劣化判定手段（ＥＣＵ２、ステップ５０〜５２，１０１〜１０３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排ガスを酸化雰囲気になるように制御する酸化雰囲気制御が実行され、この酸化雰囲気制御の実行中に検出された上流側ＮＯｘ濃度パラメータを用いて、ＮＯｘ浄化触媒に流入したＮＯｘ量の積算値がＮＯｘ供給量として算出される。この場合、上流側ＮＯｘ濃度パラメータは、ＮＯｘ浄化触媒の上流側における排ガス中のＮＯｘの濃度を表すパラメータであるので、ＮＯｘ供給量は、ＮＯｘ浄化触媒に実際に流入したＮＯｘ量を精度よく表すように算出される。また、酸化雰囲気制御の実行中に検出された下流側ＮＯｘ濃度パラメータを用いて、ＮＯｘ浄化触媒を通り抜けたＮＯｘ量の積算値がＮＯｘスリップ量として算出される。この場合、下流側ＮＯｘ濃度パラメータは、ＮＯｘ浄化触媒の下流側における排ガス中のＮＯｘの濃度を表すパラメータであるので、ＮＯｘスリップ量は、ＮＯｘ浄化触媒を実際に通り抜けたＮＯｘの総量を精度よく表すように算出される。したがって、算出されたＮＯｘ供給量が所定のしきい値を超えたときに、算出されたＮＯｘスリップ量を所定の判定値と比較することによって、ＮＯｘ浄化触媒の劣化が判定されるので、これらの所定のしきい値および所定の判定値を適切に設定することによって、ＮＯｘ浄化触媒に実際に流入したＮＯｘ量が十分な値に達した時点で、それまでＮＯｘ浄化触媒を実際に通り抜けたＮＯｘの総量の大小度合に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定することができる。それにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を精度よく判定することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、酸化雰囲気制御の実行中、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２０）と、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）のゼロ点を補正するゼロ点補正手段（ＥＣＵ２、ステップ２３）と、をさらに備え、ＮＯｘスリップ量算出手段は、ゼロ点を補正された下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）を用いて、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを算出する（ステップ３３）ことを特徴とする。
【００１０】
一般に、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段のような、ＮＯｘ浄化触媒の下流側の排ガス中のＮＯｘ濃度を表すパラメータを検出する検出手段の場合、ゼロ点のドリフトなどの経時変化が生じやすく、その出力特性が変化しやすいとともに、ＮＯｘ浄化触媒の活性状態などに起因して排ガス組成が変化した場合、それに伴って出力変動が生じるという特性を有している。そのため、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段を用いて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定した場合、上述した出力特性の変化や出力変動が発生するのに起因して、劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、ゼロ点補正手段によって、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側ＮＯｘ濃度パラメータのゼロ点が補正され、ゼロ点を補正された下流側ＮＯｘ濃度パラメータを用いて、ＮＯｘスリップ量が算出されるので、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段において、上述した出力特性の変化や出力変動が発生している場合でも、その影響を回避しながら、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定することができ、それにより、劣化判定精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、ゼロ点補正手段は、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）の平均値に基づいて、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）のゼロ点を補正する（ステップ２３）ことを特徴とする。
【００１２】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値に基づいて、下流側ＮＯｘ濃度パラメータのゼロ点が補正されるので、この所定期間中において、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段の検出結果が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、下流側ＮＯｘ濃度パラメータのゼロ点を補正することができ、それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、酸化雰囲気制御の実行中、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段（ＥＣＵ２、ステップ８０）と、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側ＮＯｘ濃度パラメータ（下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ）に基づいて、所定の判定値ＮＯｘＪＵＤ２を算出する判定値算出手段（ＥＣＵ２、ステップ８３，１００）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
前述したように、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段のような、ＮＯｘ浄化触媒の下流側の排ガス中のＮＯｘ濃度を表すパラメータを検出する検出手段の場合、出力特性の変化や出力変動が生じやすい特性を有しているので、そのような下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段を用いて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を実行すると、その劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、判定値算出手段によって、劣化判定の実行条件が成立した以降に検出された下流側ＮＯｘ濃度パラメータに基づいて、所定の判定値が算出されるので、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段において、上述した出力特性の変化や出力変動が発生している場合でも、それを反映させながら所定の判定値を算出できるとともに、そのように算出された判定値を用いて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定することができる。それにより、劣化判定精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、判定値算出手段は、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値ａｖｅＣＮＯｘに基づいて、所定の判定値ＮＯｘＪＵＤ２を算出する（ステップ８３，１００）ことを特徴とする。
【００１６】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、劣化判定の実行条件が成立した以降の所定期間中に検出された複数の下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値に基づいて、所定の判定値が算出されるので、この所定期間中において、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段の検出結果が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、所定の判定値を算出することができ、それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、酸化雰囲気制御の実行中、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定の実行条件が成立したか否かを判定する実行条件判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２０，８０）をさらに備え、制御手段は、酸化雰囲気制御の実行中、排ガス中のＮＯｘ濃度を、劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御する（ステップ５）ことを特徴とする。
【００１８】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、酸化雰囲気制御の実行中、排ガス中のＮＯｘ濃度が、劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御されるので、ＮＯｘ供給量が所定のしきい値を超えるまでの時間を短縮することができ、それにより、劣化判定を迅速に実行することができる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、ＮＯｘ浄化触媒１１は、還元雰囲気の排ガスが流入したときに捕捉したＮＯｘを還元する特性を有し、酸化雰囲気制御の実行中にＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたＮＯｘ量をＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘとして算出するＮＯｘ捕捉量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ６１）をさらに備え、制御手段は、酸化雰囲気制御の実行中に算出されたＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが所定の捕捉判定値ＳＲＥＦを超えたときに、酸化雰囲気制御を終了するとともに、ＮＯｘ浄化触媒１１に流入する排ガスを還元雰囲気に制御し（ステップ１，４，６５，６７，）、所定の捕捉判定値ＳＲＥＦを、酸化雰囲気制御の実行中に劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きな値（第２所定値ＳＲＥＦ２）に設定する捕捉判定値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ６０，６２〜６４）をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、酸化雰囲気制御の実行中に算出されたＮＯｘ捕捉量が所定の捕捉判定値を超えたときに、酸化雰囲気制御が終了されるとともに、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排ガスが還元雰囲気に制御される。それにより、ＮＯｘ浄化触媒が還元雰囲気の排ガスが流入したときに捕捉したＮＯｘを還元する特性を有していることで、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘが還元される。この場合、前述したように、排ガス中のＮＯｘ濃度は、酸化雰囲気制御の実行中に劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも高くなるように制御されるので、劣化判定の実行条件が成立している場合、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されるＮＯｘの増大度合は、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きくなることで、ＮＯｘ捕捉量が所定の捕捉判定値を超えやすくなり、その結果、排ガスの酸化雰囲気制御が中止されることで、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を適切に判定できなくなるおそれがある。これに対して、この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、所定の捕捉判定値が、劣化判定の実行条件が成立しているときには、劣化判定の実行条件が成立していないときよりも大きな値に設定されるので、排ガスの酸化雰囲気制御を継続しながら、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を適切に実行することができる。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、劣化判定手段は、ＮＯｘ供給量が所定のしきい値（ＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦ）以下の場合（ステップ３４，９５の判別結果がＮＯの場合）において、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘが所定値（所定の判定値ＮＯｘＲＥＦ２）を超えたとき（ステップ３５，９６の判別結果がＹＥＳのとき）に、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を実行する（ステップ５０〜５２，１０１〜１０３）ことを特徴とする。
【００２２】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、ＮＯｘ供給量が所定のしきい値以下の場合において、ＮＯｘスリップ量が所定値を超えたときに、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が実行されるので、この所定値を適切に設定することによって、ＮＯｘ浄化触媒に実際に流入したＮＯｘ量が十分な値に達していない時点でも、ＮＯｘ浄化触媒を実際に通り抜けたＮＯｘの総量が大きいときには、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を実行することができる。それにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を迅速に実行することができる。これに加えて、請求項６または７に係る排ガス浄化装置の劣化判定装置の場合には、排ガス中のＮＯｘを高濃度状態に制御する時間を短縮することができ、それにより、排ガス特性の悪化を抑制することができる。
【００２３】
請求項９に係る発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の排ガス浄化装置１０の劣化判定装置１において、内燃機関３の排気通路７のＮＯｘ浄化触媒１１の下流側には、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに排ガス中のＮＯｘを捕捉する下流側ＮＯｘ浄化触媒１２が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
この排ガス浄化装置の劣化判定装置によれば、排気通路のＮＯｘ浄化触媒の下流側に下流側ＮＯｘ浄化触媒が設けられているので、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定中、下流側ＮＯｘ浄化触媒によって、ＮＯｘ浄化触媒を通り抜けたＮＯｘを浄化することができる。それにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定中における排ガス特性の悪化を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る劣化判定装置およびこれを適用した排ガス浄化装置を備えた内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】空燃比制御処理を示すフローチャートである。
【図３】高ＮＯｘ濃度制御処理を示すフローチャートである。
【図４】ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図５】判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤの設定処理を示すフローチャートである。
【図６】ＮＯｘ捕捉能ＮＯｘＳの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図７】触媒温補正係数ＣｏｒＴＣＡＴの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図８】排ガス流量補正係数ＣｏｒＱＧＡＳの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図９】触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理を示すフローチャートである。
【図１０】リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨの設定処理を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態の劣化判定装置によって高ＮＯｘ濃度制御処理および劣化判定処理を実行したときの制御結果例を示すタイミングチャートである。
【図１２】高ＮＯｘ濃度制御処理の変形例を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の劣化判定装置における下流側触媒の劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図１４】第２実施形態の劣化判定装置における触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る排ガス浄化装置の劣化判定装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の劣化判定装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、内燃機関（以下「エンジン」という）３の空燃比制御などの各種の制御処理を実行するとともに、後述するように、排ガス浄化装置１０の劣化判定処理を実行する。
【００２７】
エンジン３は、図示しない車両に搭載されたディーゼルエンジンタイプのものであり、複数組（１組のみ図示）の気筒３ａおよびピストン３ｂを備えている。エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、燃料噴射弁４が気筒３ａ毎に燃焼室に臨むように取り付けられている。
【００２８】
この燃料噴射弁４は、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に接続されている。高圧ポンプによって昇圧された燃料は、コモンレールを介して燃料噴射弁４に供給され、燃料噴射弁４から気筒３ａ内に噴射される。燃料噴射弁４の開弁時間および開弁タイミングは、ＥＣＵ２によって制御され、それにより、燃料噴射制御が実行される。
【００２９】
エンジン３には、クランク角センサ２０が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。
【００３０】
エンジン３の吸気通路５には、エアフローセンサ２１が設けられており、このエアフローセンサ２１は、気筒内に吸入される空気量（以下「吸入空気量」という）ＧＡＩＲを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３１】
一方、エンジン３の排気通路７には、排ガス浄化装置１０が設けられており、この排ガス浄化装置１０は、ＮＯｘ浄化触媒１１および下流側ＮＯｘ浄化触媒１２などを備えている。このＮＯｘ浄化触媒１１は、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガス中のＮＯｘを捕捉（貯蔵）する能力を有している。このＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたＮＯｘは、還元雰囲気の排ガスがＮＯｘ浄化触媒１１に流入したときに、還元剤と反応することによって還元される。
【００３２】
また、下流側ＮＯｘ浄化触媒１２も、ＮＯｘ浄化触媒１１と同様に、酸化雰囲気の排ガスが流入したときに、排ガス中のＮＯｘを捕捉する能力を有しており、この下流側ＮＯｘ浄化触媒１２に捕捉されたＮＯｘは、還元雰囲気の排ガスが下流側ＮＯｘ浄化触媒１２に流入したときに、還元剤と反応することによって還元される。
【００３３】
さらに、排気通路７には、上流側ＮＯｘセンサ２２がＮＯｘ浄化触媒１１の上流側に、下流側ＮＯｘセンサ２３がＮＯｘ浄化触媒１１の下流側にそれぞれ設けられている。この上流側ＮＯｘセンサ２２は、排気通路７を流れる排ガス中のＮＯｘ濃度を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この上流側ＮＯｘセンサ２２の検出信号に基づき、ＮＯｘ浄化触媒１１の上流側の排ガス中のＮＯｘ濃度（以下「上流側ＮＯｘ濃度」という）ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅを算出する。なお、本実施形態では、上流側ＮＯｘセンサ２２が上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段に相当し、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅが上流側ＮＯｘ濃度パラメータに相当する。
【００３４】
また、下流側ＮＯｘセンサ２３も、上流側ＮＯｘセンサ２２と同様に、排気通路７を流れる排ガス中のＮＯｘ濃度を検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号に基づき、ＮＯｘ浄化触媒１１を通過した排ガス中のＮＯｘ濃度（以下「下流側ＮＯｘ濃度」という）ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを算出する。なお、本実施形態では、下流側ＮＯｘセンサ２３が下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段に相当し、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔが下流側ＮＯｘ濃度パラメータに相当する。
【００３５】
また、ＮＯｘ浄化触媒１１には、触媒温センサ２４が取り付けられており、この触媒温センサ２４は、ＮＯｘ浄化触媒１１の温度（以下「触媒温」という）ＴＣＡＴを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３６】
さらに、エンジン３には、排気還流機構８が設けられている。この排気還流機構８は、排気通路７内の排ガスの一部を吸気通路５側に還流するものであり、吸気通路５および排気通路７の間に接続されたＥＧＲ通路８ａと、このＥＧＲ通路８ａを開閉するＥＧＲ制御弁８ｂなどで構成されている。ＥＧＲ通路８ａの一端は、排気通路７のＮＯｘ浄化触媒１１よりも上流側の部位に開口し、他端は、吸気通路５のエアフローセンサ２１よりも下流側の部位に開口している。
【００３７】
ＥＧＲ制御弁８ｂは、その開度が最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。ＥＣＵ２は、ＥＧＲ制御弁８ｂを介して、ＥＧＲ通路８ａの開度を変化させることにより、排ガスの還流量すなわちＥＧＲ量を制御する。このＥＧＲ量の制御と、前述した燃料噴射制御とによって、後述するように、空燃比が制御される。その結果、エンジン３は、通常時は理論空燃比よりもリーンな混合気を燃焼させるリーン燃焼状態で運転され、後述するリッチスパイク制御時には、リッチな混合気を燃焼させるリッチ燃焼状態で運転される。
【００３８】
さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２５が電気的に接続されている。このアクセル開度センサ２５は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３９】
一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、各種の制御処理などを実行する。具体的には、以下に述べるように、空燃比制御処理などを実行するとともに、排ガス浄化装置１０におけるＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定処理を行う。
【００４０】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段、制御手段、ＮＯｘ供給量算出手段、ＮＯｘスリップ量算出手段、劣化判定手段、実行条件判定手段、ゼロ点補正手段、ＮＯｘ捕捉量算出手段および捕捉判定値設定手段に相当する。
【００４１】
以下、図２を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される空燃比制御処理について説明する。この処理は、燃料噴射弁４による燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射タイミングφＩＮＪを算出するとともに、ＥＧＲ制御弁８ｂを介してＥＧＲ量を制御するものであり、ＴＤＣ信号の発生に同期する制御周期で実行される。
【００４２】
この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。このリッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨは、後述するように、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨの設定処理において設定される。
【００４３】
ステップ１の判別結果がＮＯのときには、ステップ２に進み、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」であるか否かを判別する。この高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰの値は、後述する劣化判定処理において設定される。
【００４４】
ステップ２の判別結果がＮＯのときには、空燃比のリーン制御を実行すべきであると判定して、ステップ３に進み、リーン制御処理を実行する。このリーン制御処理では、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の要求トルクＰＭＣＭＤが算出され、このリーン制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪが算出される。さらに、このリーン制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の燃料噴射タイミングφＩＮＪが算出される。
【００４５】
これに加えて、リーン制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リーン制御用の目標吸入空気量ＧＡＩＲ＿ＣＭＤが算出され、吸入空気量ＧＡＩＲがこの目標吸入空気量ＧＡＩＲ＿ＣＭＤに収束するように、ＥＧＲ制御弁８ｂがフィードバック制御される。
【００４６】
ステップ３でリーン制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。以上により、エンジン３の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の値になるように制御され、その結果、酸化雰囲気の排ガスがエンジン３から排気通路７に排出される。
【００４７】
一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、空燃比のリッチスパイク制御を実行すべきであると判定して、ステップ４に進み、リッチスパイク制御処理を実行する。このリッチスパイク制御処理では、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の要求トルクＰＭＣＭＤが算出され、このリッチスパイク制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪが算出される。さらに、このリッチスパイク制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の燃料噴射タイミングφＩＮＪが算出される。
【００４８】
これに加えて、リッチスパイク制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、リッチスパイク制御用の目標吸入空気量ＧＡＩＲ＿ＣＭＤが算出され、吸入空気量ＧＡＩＲがこの目標吸入空気量ＧＡＩＲ＿ＣＭＤに収束するように、ＥＧＲ制御弁８ｂがフィードバック制御される。
【００４９】
ステップ４でリッチスパイク制御処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。以上により、エンジン３の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の値になるように制御される。その結果、還元雰囲気の排ガスがエンジン３から排気通路７に排出されることで、ＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたＮＯｘが還元される。
【００５０】
一方、ステップ２の判別結果がＹＥＳのときには、高ＮＯｘ濃度制御を実行すべきであると判定して、ステップ５に進み、高ＮＯｘ濃度制御処理を実行する。この高ＮＯｘ濃度制御処理は、具体的には、図３に示すように実行される。
【００５１】
まず、ステップ１０で、前述したリーン制御処理およびリッチスパイク制御処理と同様の手法により、高ＮＯｘ濃度制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射タイミングφＩＮＪを算出する。すなわち、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、高ＮＯｘ濃度制御用の要求トルクＰＭＣＭＤを算出し、この高ＮＯｘ濃度制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、高ＮＯｘ濃度制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射タイミングφＩＮＪを算出する。
【００５２】
次に、ステップ１１で、高ＮＯｘ濃度制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、高ＮＯｘ濃度制御用の目標吸入空気量ＧＡＩＲ＿ＣＭＤを算出する。
【００５３】
次いで、ステップ１２に進み、ＥＧＲ制御処理を実行した後、本処理を終了する。このＥＧＲ制御処理では、吸入空気量ＧＡＩＲが目標吸入空気量ＧＡＩＲ＿ＣＭＤに収束するように、ＥＧＲ制御弁８ｂがフィードバック制御され、それにより、ＥＧＲ量がリーン制御中よりも減少するように制御される。以上によって、エンジン３から排気通路７に排出される排ガスは、リーン制御中と同じ酸化雰囲気に制御されるとともに、ＮＯｘ濃度がリーン制御中よりも高い値になるように制御される。具体的には、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅが、後述する所定の上限値ＣＮＯｘ＿Ｈになるように制御される。
【００５４】
図２に戻り、ステップ５で高ＮＯｘ濃度制御処理を以上のように実行した後、空燃比制御処理を終了する。
【００５５】
次に、図４を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される劣化判定処理について説明する。この処理は、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅと下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔに基づいて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を行うものであり、所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。
【００５６】
この処理では、まず、ステップ２０で、判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤが「１」であるか否かを判別する。この判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤは、具体的には、図５に示す設定処理において設定される。この処理では、ステップ４０において、まず、以下の条件（ｆ１）〜（ｆ１１）がいずれも成立しているか否かを判別する。
（ｆ１）リッチスパイク制御を終了してから所定時間が経過していること（この所定時間は値０を含む）。
（ｆ２）今回の運転サイクル中（すなわちエンジン始動時から停止時までの間）において、劣化判定処理を実行済みでないこと。
（ｆ３）エンジン回転数ＮＥが所定の上限値ＮＥ＿Ｈ（例えば２５００ｒｐｍ）と所定の下限値ＮＥ＿Ｌ（例えば１５００ｒｐｍ）の間の範囲内にあること。
（ｆ４）要求トルクＰＭＣＭＤが所定の上限値ＰＭ＿Ｈ（例えば１００Ｎｍ）と所定の下限値ＰＭ＿Ｌ（例えば８０Ｎｍ）の間の範囲内にあること。
（ｆ５）触媒温ＴＣＡＴが所定の上限値ＴＣＡＴ＿Ｈ（例えば４５０℃）と所定の下限値ＴＣＡＴ＿Ｌ（例えば３５０℃）の間の範囲内にあること。
（ｆ６）排ガス温度ＴＥＸが所定の上限値ＴＥＸ＿Ｈ（例えば５００℃）と所定の下限値ＴＣＡＴ＿Ｌ（例えば３５０℃）の間の範囲内にあること。なお、この排ガス温度ＴＥＸは、ＮＯｘ浄化触媒１１に流入する排ガスの温度であり、図示しない排ガス温度センサを用いて検出される。
【００５７】
（ｆ７）上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅが所定の上限値ＣＮＯｘ＿Ｈ（例えば３００ｐｐｍ）と所定の下限値ＣＮＯｘ＿Ｌ（例えば１００ｐｐｍ）の間の範囲内にあること。
（ｆ８）ＮＯｘ流量ＧＮＯｘが所定の上限値ＧＮＯｘ＿Ｈ（例えば６ｇ／ｈｒ）と所定の下限値ＧＮＯｘ＿Ｌ（例えば３ｇ／ｈｒ）の間の範囲内にあること。なお、このＮＯｘ流量ＧＮＯｘは、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＧＡＩＲなどに基づき、排ガス流量ＱＧＡＳを算出し、これに上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅを乗算することにより算出される。
（ｆ９）ＮＯｘ浄化触媒１１におけるＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが所定の上限値Ｓ＿ＱＮＯｘ＿Ｈ（例えば０．２ｇ）と所定の下限Ｓ＿ＱＮＯｘ＿Ｌ（例えば０．１ｇ）の間の範囲内にあること。なお、このＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたと推定されるＮＯｘ量の積算値であり、後述するＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘと同じ手法により算出される。
（ｆ１０）ＥＧＲ率ＲＥＧＲが所定の上限値ＲＥＧＲ＿Ｈ（例えば５０％）以上の範囲内にあること。なお、このＥＧＲ率ＲＥＧＲは、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量ＱＡＩＲなどに基づいて算出される。
（ｆ１１）ＥＧＲ制御弁８ｂの開度θＥＧＲが所定の上限値θＥＧＲ＿Ｈ（例えば６０゜）以上であること。なお、このＥＧＲ制御弁８ｂの開度θＥＧＲは、図示しない開度センサを用いて検出される。
【００５８】
以上の条件（ｆ１）〜（ｆ１１）において、条件（ｆ５），（ｆ６）は、ＮＯｘ浄化触媒１１が適度な活性状態にあることを表す条件であり、条件（ｆ７）〜（ｆ１１）は、ＮＯｘ浄化触媒１１に供給される排ガスが、劣化判定に最適な状態にあることを表す条件である。
【００５９】
次いで、これらの条件（ｆ１）〜（ｆ１１）がいずれも成立していると判別されたときには、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立しているとして、判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤが「１」に設定され、それ以外のときには判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤが「０」に設定される。ステップ４０で、判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤを以上のように設定した後、本処理を終了する。
【００６０】
図４に戻り、ステップ２０の判別結果がＮＯで、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立していないときには、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を実行すべきでないと判定して、ステップ２１に進み、後述する２つのフラグＦ＿ＺＥＲＯ，Ｆ＿ＣＡＬをいずれも「０」に設定した後、本処理を終了する。
【００６１】
一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立しているときには、ステップ２２に進み、ゼロ点補正済みフラグＦ＿ＺＥＲＯが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔのゼロ点補正を実行すべきであると判定して、ステップ２３に進み、ゼロ点補正処理を以下に述べるように実行した後、本処理を終了する。
【００６２】
このステップ２３のゼロ点補正処理では、まず、下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号に基づいて算出した下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを、制御周期ΔＴ毎にサンプリングし、所定個数（例えば１００個）の下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの算出値がサンプリングされた時点で、所定個数のサンプリング値を相加平均演算することによって、平均値が算出される。そして、この平均値の算出以降は、下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号に基づいて算出した下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの実際値から平均値を減算することによって、ゼロ点補正済みの下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔが算出される。
【００６３】
また、ステップ２３のゼロ点補正処理では、上記の補正項が算出された時点で、ゼロ点補正処理を実行済みであることを表すために、ゼロ点補正済みフラグＦ＿ＺＥＲＯが「１」に設定される。なお、本実施形態では、所定個数の下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの算出値がサンプリングされるまでの間が所定時間に相当する。
【００６４】
このように、ステップ２３でゼロ点補正済みフラグＦ＿ＺＥＲＯが「１」に設定されると、ステップ２２の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ２４に進み、判定値算出済みフラグＦ＿ＣＡＬが「１」であるか否かを判別する。
【００６５】
この判別結果がＮＯのときには、後述するＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦを算出すべきであると判定して、ステップ２５に進み、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘに応じて、図６に示すマップを検索することにより、ＮＯｘ捕捉能ＮＯｘＳを算出する。このＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたと推定されるＮＯｘ量であり、後述するように、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨの設定処理において算出される。
【００６６】
また、ＮＯｘ捕捉能ＮＯｘＳは、ＮＯｘ浄化触媒１１が捕捉可能なＮＯｘ量を表すものであり、図６のマップでは、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが大きいほど、より小さい値に設定されている。これは、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘがＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたと推定されるＮＯｘ量である関係上、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが大きいほど、ＮＯｘ浄化触媒１１が捕捉可能なＮＯｘ量がより小さくなるためである。
【００６７】
次いで、ステップ２６に進み、触媒温ＴＣＡＴに応じて、図７に示すマップを検索することにより、触媒温補正係数ＣｏｒＴＣＡＴを算出する。同図において、ＴＲＥＦａ〜ＴＲＥＦｄは、ＴＲＥＦａ＜ＴＲＥＦｂ＜ＴＲＥＦｃ＜ＴＲＥＦｄが成立するように設定される触媒温ＴＣＡＴの所定値である。このマップでは、触媒温補正係数ＣｏｒＴＣＡＴは、ＴＲＥＦａ≦ＴＣＡＴ＜ＴＲＥＦｂの範囲において、触媒温ＴＣＡＴが低いほど、より小さい値に設定されている。これは、触媒温ＴＣＡＴがＴＲＥＦａ≦ＴＣＡＴ＜ＴＲＥＦｂの範囲にある場合、触媒温ＴＣＡＴが低いほど、ＮＯｘ浄化触媒１１の活性度合がより低いことで、そのＮＯｘ捕捉能力がより低い状態になるので、それに対応するためである。
【００６８】
また、触媒温補正係数ＣｏｒＴＣＡＴは、ＴＲＥＦｂ≦ＴＣＡＴ≦ＴＲＥＦｃの範囲では一定値に設定されており、これは、ＮＯｘ浄化触媒１１の活性度合がＴＲＥＦｂ≦ＴＣＡＴ≦ＴＲＥＦｃの範囲において変化しないためである。さらに、触媒温補正係数ＣｏｒＴＣＡＴは、ＴＲＥＦｃ＜ＴＣＡＴ≦ＴＲＥＦｄの範囲では、触媒温ＴＣＡＴが高いほど、より小さい値に設定されている。これは、触媒温ＴＣＡＴがＴＲＥＦｃ＜ＴＣＡＴ≦ＴＲＥＦｄの範囲にある場合、触媒温ＴＣＡＴが高いほど、ＮＯｘ浄化触媒１１のＮＯｘ捕捉能力が低下するので、それに対応するためである。
【００６９】
ステップ２６に続くステップ２７で、排ガス流量ＱＧＡＳに応じて、図８に示すマップを検索することにより、排ガス流量補正係数ＣｏｒＱＧＡＳを算出する。このマップでは、排ガス流量補正係数ＣｏｒＱＧＡＳは、排ガス流量ＱＧＡＳが大きいほど、より小さい値に設定されている。これは、排ガス流量ＱＧＡＳが大きい場合、排ガスがＮＯｘ浄化触媒１１を通過する際にＮＯｘ浄化触媒１１と反応しにくくなり、ＮＯｘ浄化触媒１１を通過した排ガスの活性度合が低くなることに起因して、ＮＯｘ浄化触媒１１が実際よりも低いＮＯｘ捕捉能力を示す状態が発生したり、ＮＯｘ浄化触媒１１自体の排ガスとの反応時間（接触時間）が短くなること、および排ガス中のＮＯｘがＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されにくくなることに起因して、ＮＯｘ浄化触媒１１に実際に捕捉されるＮＯｘ量が低下してしまう状態が発生したりするので、それに対応するためである。
【００７０】
次に、ステップ２８に進み、下式（１）により、ＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦ（所定のしきい値）を算出する。
【数１】
2010059956.tif 000003
【００７１】
次いで、ＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦを算出済みであることを表すために、ステップ２９に進み、判定値算出済みフラグＦ＿ＣＡＬを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００７２】
上記のように、ステップ２９で判定値算出済みフラグＦ＿ＣＡＬが「１」に設定されると、ステップ２４の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ３０に進み、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ３１に進み、高ＮＯｘ濃度制御を実行すべきであることを表すために、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００７３】
このように、ステップ３１で高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」に設定されると、ステップ３０の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ３２に進み、下式（２）により、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘを算出する。
【数２】
2010059956.tif 000004
【００７４】
この式（２）において、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘＺは、ＮＯｘ供給量の前回値を表している。また、式（２）の右辺の第２項は、上流側ＮＯｘ濃度と排ガス流量と制御周期の積ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅ・ＱＧＡＳ・ΔＴであるので、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたＮＯｘ量を表すものである。したがって、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘは、そのような値ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅ・ＱＧＡＳ・ΔＴを積算することによって算出されるので、高ＮＯｘ濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたと推定されるＮＯｘの総量を表すものになる。
【００７５】
次いで、ステップ３３に進み、下式（３）により、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを算出する。
【数３】
2010059956.tif 000005
【００７６】
この式（３）において、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘＺは、ＮＯｘスリップ量の前回値を表している。また、式（３）の右辺の第２項は、下流側ＮＯｘ濃度と排ガス流量と制御周期の積ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ・ＱＧＡＳ・ΔＴであるので、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されることなく、ＮＯｘ浄化触媒１１を通過したＮＯｘ量を表すものである。したがって、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘは、そのような値ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔ・ＱＧＡＳ・ΔＴを積算することによって算出されるので、高ＮＯｘ濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１を通過したと推定されるＮＯｘの総量を表すものになる。
【００７７】
次に、ステップ３４で、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立しているか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立しているときには、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を行うのに十分な量のＮＯｘがＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたと判定して、後述するステップ３６に進む。
【００７８】
一方、ステップ３４の判別結果がＮＯで、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ≦ＮＯｘＲＥＦのときには、ステップ３５に進み、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦ２が成立しているか否かを判別する。このＮＯｘＲＥＦ２は、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘの所定の判定値（所定値）であり、一定値に設定される。
【００７９】
ステップ３５の判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３５の判別結果がＹＥＳで、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦ２が成立しているときには、ＮＯｘ浄化触媒１１を通り抜けたＮＯｘ量が多い状態にあることで、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を行うべきであると判定して、ステップ３６に進む。
【００８０】
以上のステップ３４または３５に続くステップ３６で、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理を実行する。この触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理は、具体的には図９に示すように実行される。
【００８１】
この処理では、まず、ステップ５０で、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘが所定の判定値ＮＯｘＪＵＤよりも大きいか否かを判別する。この判定値ＮＯｘＪＵＤは、一定値に設定されている。この判別結果がＮＯで、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ≦ＮＯｘＪＵＤのときには、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化していないと判定して、ステップ５１に進み、それを表すために、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「０」に設定する。
【００８２】
一方、ステップ５０の判別結果がＹＥＳで、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＪＵＤのときには、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化したと判定して、ステップ５２に進み、それを表すために、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「１」に設定する。
【００８３】
以上のステップ５１または５２に続くステップ５３で、高ＮＯｘ濃度制御処理を終了すべきであることを表すために、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰを「０」に設定する。
【００８４】
次に、ステップ５４に進み、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘと、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘをいずれも値０に設定した後、本処理を終了する。
【００８５】
図４に戻り、ステップ３６で、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理を以上のように実行した後、劣化判定処理を終了する。
【００８６】
なお、前述したステップ３５において、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを、判定値ＮＯｘＲＥＦ２に代えて、前述したステップ５０で用いた判定値ＮＯｘＪＵＤと比較するように構成してもよい。
【００８７】
次に、図１０を参照しながら、前述したリッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨの設定処理について説明する。同図に示すように、この設定処理では、まず、ステップ６０で、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ６１に進み、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘを算出する。
【００８８】
このＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、前述したように、ＮＯｘ浄化触媒１１に捕捉されたと推定されるＮＯｘ量であり、具体的には以下に述べるように算出される。すなわち、要求トルクＰＭＣＭＤ、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＧＡＩＲおよびＥＧＲ制御弁８ｂの開度（すなわちＥＧＲ量）などのパラメータに応じて、図示しないマップを検索することにより、エンジン３の燃焼室から排気通路７に排出されるＮＯｘ排出量ＱＮＯｘを算出するとともに、これを積算することによって、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが算出される。
【００８９】
次いで、ステップ６２に進み、前述した高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、リーン制御中であるときには、ステップ６３に進み、捕捉判定値ＳＲＥＦを第１所定値ＳＲＥＦ１に設定する。
【００９０】
一方、ステップ６２の判別結果がＹＥＳで、高ＮＯｘ濃度制御中であるときには、ステップ６４に進み、捕捉判定値ＳＲＥＦを第２所定値ＳＲＥＦ２に設定する。ここで、第１および第２所定値ＳＲＥＦ１，ＳＲＥＦ２は、ＳＲＥＦ１＜ＳＲＥＦ２が成立するような一定値に設定されている。これは、高ＮＯｘ濃度制御の実行中、排ガスのＮＯｘ濃度がリーン制御中よりも高くなるように、エンジン３の運転状態が制御されることで、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘの増大度合がリーン制御中よりも大きくなることによる。
【００９１】
ステップ６３または６４に続くステップ６５で、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが捕捉判定値ＳＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、リーン制御または高ＮＯｘ濃度制御を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する一方、この判別結果がＹＥＳのときには、リッチスパイク制御を実行すべきであると判定して、ステップ６６に進み、それを表すために、リッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【００９２】
一方、ステップ６０の判別結果がＹＥＳで、リッチスパイク制御中のときには、ステップ６７に進み、減算値ＤＥＣを算出する。この減算値ＤＥＣは、リッチスパイク制御の実行により、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１で還元されたと推定されるＮＯｘ量であり、具体的には、運転状態を表すパラメータ（例えば、要求トルクＰＭＣＭＤ、エンジン回転数ＮＥ、吸入空気量ＧＡＩＲおよびＥＧＲ制御弁８ｂの開度など）に応じて、図示しないマップを検索することにより算出される。
【００９３】
次いで、ステップ６８に進み、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘを、その前回値Ｓ＿ＱＮＯｘＺから減算値ＤＥＣを減算した値（Ｓ＿ＱＮＯｘＺ−ＤＥＣ）に設定する。次に、ステップ６９で、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが所定の終了判定値ＳＤＥＣ以下であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、リッチスパイク制御を継続すべきであると判定して、そのまま本処理を終了する。
【００９４】
一方、ステップ６９の判別結果がＹＥＳのときには、リッチスパイク制御を終了すべきであると判定して、ステップ７０に進み、それを表すためにリッチ条件フラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。
【００９５】
次に、図１１を参照しながら、高ＮＯｘ濃度制御処理および劣化判定処理を以上のように実行した場合の制御結果例について説明する。なお、同図中の下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔと、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘとにおいて、実線で示す曲線は、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化している場合のものであり、破線で示す曲線は、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化していない場合のものである。
【００９６】
同図に示すように、時刻ｔ１で、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立し、Ｆ＿ＪＵＤ＝１が成立すると、その後のＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦが算出された時点（時刻ｔ２）で、Ｆ＿ＮＯｘＵＰ＝１が成立し、高ＮＯｘ濃度制御処理が開始されるとともに、この高ＮＯｘ濃度制御処理の開始時点から任意の時間が経過したタイミング（時刻ｔ３）で、高ＮＯｘ濃度の排ガスが上流側ＮＯｘセンサ２２に到達し、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘが上昇し始める。このＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘの上昇開始以降において、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化しているときには、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔも時間の経過に伴って上昇するとともに、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘも時間の経過に伴って上昇する。そして、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立した時点（時刻ｔ４）で、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＪＵＤが成立する。それにより、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化したと判定される。
【００９７】
一方、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化していないときには、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿ＰｏｓｔおよびＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘがほとんど変化しない。それにより、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立した時点（時刻ｔ４）でも、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ≦ＮＯｘＪＵＤが成立する。それにより、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化していないと判定される。
【００９８】
以上のように、第１実施形態の劣化判定装置１によれば、図４の劣化判定処理において、下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号値に基づいて、ゼロ点補正済みの下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔが算出されるとともに、このゼロ点補正済みの下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔに基づいて、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘが算出される。また、上流側ＮＯｘセンサ２２の検出信号値に基づいて、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅが算出され、この上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅに基づいて、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘが算出される。そして、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立したときに、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを所定の判定値ＮＯｘＪＵＤと比較することによって、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定が実行される。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒１１に実際に流入したＮＯｘ量が十分な値に達した時点での、ＮＯｘ浄化触媒１１を通過したと推定されるＮＯｘの総量の大小度合に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化が判定される。
【００９９】
一般に、下流側ＮＯｘセンサ２３のような、ＮＯｘ浄化触媒１１よりも下流側の排ガス中のＮＯｘ濃度を表すパラメータを検出するセンサの場合、ゼロ点のドリフトなどの経時変化が生じやすく、その出力特性が変化しやすいとともに、ＮＯｘ浄化触媒１１の活性状態などに起因して排ガス組成が変化すると、それに伴って出力変動を生じるという特性を有している。そのため、下流側ＮＯｘセンサ２３を用いて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定した場合、上述した出力特性の変化や出力変動が発生するのに起因して、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの算出精度が低下し、劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この劣化判定装置１によれば、劣化判定処理において、ゼロ点補正済みの下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔが用いられるので、劣化判定の開始直前において、上述した出力特性の変化や出力変動が下流側ＮＯｘセンサ２３で発生している場合でも、その影響を回避しながら、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定することができ、それにより、劣化判定精度を向上させることができる。
【０１００】
また、図４のステップ２３のゼロ点補正処理では、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立した以降の下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号に基づいて算出した下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを所定個数サンプリングし、これらの平均値を補正項として用いることにより、ゼロ点補正済みの下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔが算出されるので、このサンプリング期間中において、下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号値が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、ゼロ点補正済みの下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを精度よく算出することができ、それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。
【０１０１】
さらに、図４のステップ３１で、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」に設定されると、図２の空燃比制御処理において、ステップ５の高ＮＯｘ濃度制御処理が実行される。それにより、エンジン３から排気通路７に排出される排ガスが、リーン制御中と同じ酸化雰囲気に制御されるとともに、そのＮＯｘ濃度がリーン制御中よりも高い値になるように制御されることによって、図４のステップ３４または３５の判別結果がＹＥＳとなるまでの時間を短縮することができる。その結果、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を迅速に実行することができる。
【０１０２】
また、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ≦ＮＯｘＲＥＦの場合でも、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦ２が成立したときには、ステップ５０〜５２で、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを所定の判定値ＮＯｘＪＵＤと比較することによって、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定が実行される。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒１１に実際に流入したＮＯｘ量が小さい場合でも、ＮＯｘ浄化触媒１１を実際に通り抜けたＮＯｘの総量が多いことで、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化した可能性が高いときには、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定が実行されることで、高ＮＯｘ濃度制御が中止される。それにより、高ＮＯｘ濃度制御処理の実行時間を短縮でき、排ガス特性の悪化を抑制することができる。
【０１０３】
さらに、高ＮＯｘ濃度制御の実行中、図１０のステップ６４において、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘと比較される捕捉判定値ＳＲＥＦが、リーン制御中のときの第１所定値ＳＲＥＦ１よりも大きい第２所定値ＳＲＥＦ２に設定されるので、高ＮＯｘ濃度制御中であることで、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘの増大度合がリーン制御中よりも大きい場合でも、Ｓ＿ＱＮＯｘ＞ＳＲＥＦが成立しにくくなり、それにより、高ＮＯｘ濃度制御を継続しながら、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を適切に実行することができる。
【０１０４】
これに加えて、排気通路７のＮＯｘ浄化触媒１１の下流側に下流側ＮＯｘ浄化触媒１２が設けられているので、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定中、下流側ＮＯｘ浄化触媒１２によって、ＮＯｘ浄化触媒１１を通り抜けたＮＯｘを浄化することができる。それにより、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定中における排ガス特性の悪化を確実に回避することができる。
【０１０５】
なお、第１実施形態は、上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段として、上流側ＮＯｘセンサ２２を用いた例であるが、本発明の上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段はこれに限らず、ＮＯｘ浄化触媒の上流側におけるＮＯｘ濃度を表すパラメータを検出可能なものであればよい。
【０１０６】
また、第１実施形態は、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段として、下流側ＮＯｘセンサ２３を用いた例であるが、本発明の下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段はこれに限らず、ＮＯｘ浄化触媒の下流側におけるＮＯｘ濃度を表すパラメータを検出可能なものであればよい。
【０１０７】
さらに、第１実施形態は、図４のステップ２３において、前述したようにゼロ点補正処理を実行した例であるが、ゼロ点補正処理を以下に述べるように実行してもよい。すなわち、下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号値を、制御周期ΔＴ毎にサンプリングし、所定個数（例えば１００個）の検出信号値がサンプリングされた時点で、所定個数のサンプリング値を相加平均演算することによって、補正項を算出する。そして、この補正項の算出以降は、下流側ＮＯｘセンサ２３の実際の検出信号値から補正項を減算した値に基づいて、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを算出する。図４のステップ２３において、以上のようにゼロ点補正処理を実行した場合でも、第１実施形態の手法と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０８】
一方、第１実施形態は、高ＮＯｘ濃度制御処理を図３に示すように実行した例であるが、高ＮＯｘ濃度制御処理はこれに限らず、ＮＯｘ浄化触媒１１に流入する排ガスを、リーン制御中と同じように酸化雰囲気に制御するとともに、そのＮＯｘ濃度をリーン制御中よりも高い値になるように制御する処理であればよい。例えば、高ＮＯｘ濃度制御処理を図１２に示すように実行してもよい。
【０１０９】
同図に示すように、この高ＮＯｘ濃度制御処理では、まず、ステップ７１で、前述したステップ１０と同じ手法により、高ＮＯｘ濃度制御用の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射タイミングφＩＮＪを算出する。
【０１１０】
次いで、ステップ７２で、高ＮＯｘ濃度制御用の要求トルクＰＭＣＭＤおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないマップを検索することにより、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅの目標値ＣＮＯｘ＿ＰｒｅＣＭＤを算出する。この目標値ＣＮＯｘ＿ＰｒｅＣＭＤは、リーン制御中の上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅよりも高い値に設定されている。
【０１１１】
ステップ７２に続くステップ７３で、ＥＧＲ制御処理を実行する。具体的には、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅが上記目標値ＣＮＯｘ＿ＰｒｅＣＭＤに収束するように、ＥＧＲ制御弁８ｂをフィードバック制御する。その後、本処理を終了する。以上によって、エンジン３から排気通路７に排出される排ガスは、リーン制御中と同じ酸化雰囲気に制御されるとともに、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅがリーン制御中よりも高い値になるように制御される。それによって、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を精度よく迅速に実行することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第２実施形態に係る排ガス浄化装置の劣化判定装置について説明する。この劣化判定装置は、第１実施形態の劣化判定装置１と比較すると、第１実施形態の図４に示す劣化判定処理に代えて、図１３に示す劣化判定処理をＥＣＵ２によって実行する点のみが異なっているので、以下、図１３に示す劣化判定処理についてのみ説明する。
【０１１３】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段、制御手段、ＮＯｘ供給量算出手段、ＮＯｘスリップ量算出手段、劣化判定手段、実行条件判定手段、判定値算出手段、ＮＯｘ捕捉量算出手段および捕捉判定値設定手段に相当する。
【０１１４】
図１３に示す劣化判定処理も、前述した図４の劣化判定処理と同様に、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅと下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔに基づいて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を行うものであり、所定の制御周期ΔＴ（例えば１０ｍｓｅｃ）で実行される。
【０１１５】
この処理では、まず、ステップ８０で、前述した判定条件成立フラグＦ＿ＪＵＤが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立していないときには、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を実行すべきでないと判定して、ステップ８１に進み、後述する平均値算出済みフラグＦ＿ＡＶＥと、前述した判定値算出済みフラグＦ＿ＣＡＬとをいずれも「０」に設定した後、本処理を終了する。
【０１１６】
一方、ステップ８０の判別結果がＹＥＳで、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立しているときには、ステップ８２に進み、平均値算出済みフラグＦ＿ＡＶＥが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの平均値ａｖｅＣＮＯｘを算出すべきであると判定して、ステップ８３に進み、平均値ａｖｅＣＮＯｘの算出処理を実行した後、本処理を終了する。なお、本実施形態では、平均値ａｖｅＣＮＯｘが下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値に相当する。
【０１１７】
このステップ８３では、平均値ａｖｅＣＮＯｘが以下に述べるように算出される。まず、制御周期ΔＴ毎に、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを下流側ＮＯｘセンサ２３の検出信号に基づいて算出し、この算出値をサンプリングする。そして、所定個数（例えば１００個）の算出値がサンプリングされた時点で、所定個数のサンプリング値を相加平均演算することによって、平均値ａｖｅＣＮＯｘを算出する。なお、本実施形態では、所定個数の下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの算出値がサンプリングされるまでの間が所定時間に相当する。そして、この平均値ａｖｅＣＮＯｘが算出された時点で、これを算出済みであることを表すために、平均値算出済みフラグＦ＿ＡＶＥが「１」に設定される。
【０１１８】
このように、ステップ８３で平均値算出済みフラグＦ＿ＡＶＥが「１」に設定されると、ステップ８２の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ８４に進み、判定値算出済みフラグＦ＿ＣＡＬが「１」であるか否かを判別する。
【０１１９】
この判別結果がＮＯのときには、ＮＯｘ供給量判定値ＮＯｘＲＥＦを算出すべきであると判定して、ステップ８５〜８９を、前述した図４のステップ２５〜２９と同様に実行した後、本処理を終了する。
【０１２０】
上記のようにステップ８９を実行すると、ステップ８４の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ９０に進み、前述した高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、高ＮＯｘ濃度制御を実行すべきであると判定して、ステップ９１に進み、それを表すために、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰを「１」に設定した後、本処理を終了する。
【０１２１】
このように、ステップ９１で高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰが「１」に設定されると、ステップ９０の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ９２に進み、前述した式（２）により、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘを算出する。
【０１２２】
次いで、ステップ９３に進み、前述した式（３）により、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを算出する。
【０１２３】
次に、ステップ９４で、下式（４）により、排ガス供給量ｓｕｍＱＧＡＳを算出する。
【数４】
2010059956.tif 000006
【０１２４】
この式（４）において、ｓｕｍＱＧＡＳＺは、排ガス供給量の前回値を表している。また、式（４）の右辺の第２項は、排ガス流量と制御周期の積ＱＧＡＳ・ΔＴであるので、前回の制御タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたと推定される排ガス量を表すものである。したがって、排ガス供給量ｓｕｍＱＧＡＳは、そのような値ＱＧＡＳ・ΔＴを積算することによって算出されるので、高ＮＯｘ濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたと推定される排ガスの総量を表すものになる。
【０１２５】
次いで、ステップ９５に進み、前述したステップ３４と同様に、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立しているか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立しているときには、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定を行うのに十分な量のＮＯｘがＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたと判定して、後述するステップ９７に進む。
【０１２６】
一方、ステップ９５の判別結果がＮＯで、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ≦ＮＯｘＲＥＦのときには、ステップ９６に進み、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦ２が成立しているか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ９６の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ９７に進む。
【０１２７】
以上のステップ９５または９６に続くステップ９７で、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理を実行する。この触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理は、具体的には図１４に示すように実行される。この処理では、まず、ステップ１００で、下式（５）により、判定値ＮＯｘＪＵＤ２を算出する。
【数５】
2010059956.tif 000007
【０１２８】
この式（５）において、Ｃ１は所定の定数を表している。この式（５）を参照すると明らかなように、判定値ＮＯｘＪＵＤ２は、定数Ｃ１に、排ガス供給量と平均値の積ｓｕｍＱＧＡＳ・ａｖｅＣＮＯｘを加算することによって算出されるので、高ＮＯｘ濃度制御処理の開始タイミングから今回の制御タイミングまでの間において、ＮＯｘ浄化触媒１１に供給されたと推定されるＮＯｘの総量を表すように算出される。
【０１２９】
次いで、ステップ１０１に進み、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘが判定値ＮＯｘＪＵＤ２よりも大きいか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ≦ＮＯｘＪＵＤ２のときには、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化していないと判定して、ステップ１０２に進み、それを表すために、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「０」に設定する。
【０１３０】
一方、ステップ１０１の判別結果がＹＥＳで、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＪＵＤ２のときには、ＮＯｘ浄化触媒１１が劣化したと判定して、ステップ１０３に進み、それを表すために、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「１」に設定する。
【０１３１】
以上のステップ１０２または１０３に続くステップ１０４で、高ＮＯｘ濃度制御処理を終了すべきであることを表すために、高ＮＯｘ条件フラグＦ＿ＮＯｘＵＰを「０」に設定する。
【０１３２】
次に、ステップ１０５に進み、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘと、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘと、排ガス供給量ｓｕｍＱＧＡＳとをいずれも値０に設定した後、本処理を終了する。
【０１３３】
図１３に戻り、ステップ９７で、触媒劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧの設定処理を以上のように実行した後、劣化判定処理を終了する。
【０１３４】
なお、前述したステップ９６において、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを、判定値ＮＯｘＲＥＦ２に代えて、前述したステップ１００で算出した判定値ＮＯｘＪＵＤ２と比較するように構成してもよい。
【０１３５】
以上のように、第２実施形態の劣化判定装置によれば、図１３の劣化判定処理において、下流ＮＯｘセンサ２３の検出信号値に基づいて、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔが算出されるとともに、この下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔに基づいて、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘが算出される。また、上流側ＮＯｘセンサ２２の検出信号値に基づいて、上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅが算出され、この上流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｒｅに基づいて、ＮＯｘ供給量ｓｕｍＰｒｅＮＯｘが算出される。そして、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦが成立したときに、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを判定値ＮＯｘＪＵＤ２と比較することによって、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定が実行される。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒１１に実際に流入したＮＯｘ量が十分な値に達した時点での、ＮＯｘ浄化触媒１１を通過したと推定されるＮＯｘの総量の大小度合に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化が判定される。
【０１３６】
前述したように、下流ＮＯｘセンサ２３を用いて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定した場合、下流側ＮＯｘセンサ２３の出力特性の変化などが発生するのに起因して、劣化判定精度が低下するおそれがある。これに対して、この劣化判定装置によれば、ステップ８３で、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔの平均値ａｖｅＣＮＯｘを算出するとともに、この平均値ａｖｅＣＮＯｘに基づいて、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘと比較する判定値ＮＯｘＪＵＤ２が算出される。そのため、上述した出力特性の変化などが下流ＮＯｘセンサ２３で発生している場合でも、それを反映させながら判定値ＮＯｘＪＵＤ２を算出できるとともに、そのように算出された判定値を用いて、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化を判定することができ、それにより、劣化判定精度を向上させることができる。
【０１３７】
また、ステップ８３の平均値ａｖｅＣＮＯｘの算出処理では、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定条件が成立した以降の下流ＮＯｘセンサ２３の検出信号に基づいて算出した下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを、所定個数サンプリングし、これらのサンプリング値を相加平均演算することによって、平均値ａｖｅＣＮＯｘが算出されるので、このサンプリング期間中において、下流ＮＯｘセンサ２３の検出信号値が一時的にばらついたり、比較的大きな誤差を一時的に生じたりした場合でも、その影響を回避しながら、平均値ａｖｅＣＮＯｘを算出することができ、そのように算出された平均値ａｖｅＣＮＯｘを用いて、下流側ＮＯｘ濃度ＣＮＯｘ＿Ｐｏｓｔを算出することができる。それにより、劣化判定精度をさらに向上させることができる。
【０１３８】
また、ｓｕｍＰｒｅＮＯｘ≦ＮＯｘＲＥＦの場合でも、ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘ＞ＮＯｘＲＥＦ２が成立したときには、ステップ１０１〜１０３で、ＮＯｘスリップ量ｓｕｍＰｏｓｔＮＯｘを判定値ＮＯｘＪＵＤ２と比較することによって、ＮＯｘ浄化触媒１１の劣化判定が実行されるので、前述したように、高ＮＯｘ濃度制御処理の実行時間を短縮でき、排ガス特性の悪化を抑制することができる。  
【符号の説明】
【０１３９】
１  劣化判定装置
２  ＥＣＵ（上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段、下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検        出手段、制御手段、ＮＯｘ供給量算出手段、ＮＯｘスリップ量算出手段、劣化判        定手段、実行条件判定手段、ゼロ点補正手段、判定値算出手段、ＮＯｘ捕捉量算        出手段、捕捉判定値設定手段）
３  内燃機関
７  排気通路
１０  排ガス浄化装置
１１  ＮＯｘ浄化触媒
１２  下流側ＮＯｘ浄化触媒
２２  上流側ＮＯｘセンサ（上流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段）
２３  下流側ＮＯｘセンサ（下流側ＮＯｘ濃度パラメータ検出手段）
CNOx_Pre  上流側ＮＯｘ濃度（上流側ＮＯｘ濃度パラメータ）
CNOx_Post  下流側ＮＯｘ濃度（下流側ＮＯｘ濃度パラメータ）
sumPreNOx  ＮＯｘ供給量
sumPostNOx  ＮＯｘスリップ量
NOxREF  ＮＯｘ供給量判定値（所定のしきい値）
NOxREF2  所定の判定値（所定値）
NOxJUD  判定値
NOxJUD2  判定値
aveCNOx  下流側ＮＯｘ濃度の平均値（下流側ＮＯｘ濃度パラメータの平均値）
S_QNOx  ＮＯｘ捕捉量
SREF  捕捉判定値
SREF1  第１所定値
SREF2  第２所定値
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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