(57)【要約】【課題】酸化触媒の劣化の要因に関わらず、酸化触媒の劣化を正確に検出する。【解決手段】排気浄化装置は、酸化触媒１２と、酸化触媒に流入する排気ガス中に還元剤を供給可能な還元剤供給装置１６と、酸化触媒から流出する排気ガスの温度を検出する温度センサ４４と、流出排気温度検出手段の検出値に基づいて酸化触媒の劣化を診断する触媒劣化診断手段３０とを具備する。触媒劣化診断手段は、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に、酸化触媒に流入する排気ガスの温度が高温側領域Ｈにあるときに温度センサによって検出された温度である高温流入時排気温度と、酸化触媒に流入する排気ガスの温度が低温側領域Ｌにあるときに温度センサによって検出された温度である低温流入時排気温度とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する、触媒劣化診断装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気ガス中の成分を酸化する酸化触媒と、該酸化触媒に流入する排気ガス中に還元剤を供給可能な還元剤供給手段とを備える排気浄化装置の触媒劣化診断装置において、酸化触媒から流出する排気ガスの温度又は酸化触媒の出口温度である流出排気温度を検出又は推定する流出排気温度検出手段と、流出排気温度検出手段の検出値又は推定値に基づいて酸化触媒の劣化を診断する触媒劣化診断手段とを具備し、
上記触媒劣化診断手段は、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に酸化触媒に流入する排気ガスの温度又は酸化触媒の入口温度である流入排気温度が高温側領域にあるときに流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度である高温流入時排気温度と、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に流入排気温度が上記高温側領域よりも低い低温側領域にあるときに流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度である低温流入時排気温度とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する、触媒劣化診断装置。
【請求項２】
上記触媒劣化診断手段は、高温流入時排気温度と目標温度との差分又は比と、低温流入時排気温度と目標温度との差分又は比とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する、請求項１に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項３】
上記触媒劣化診断手段は、上記高温流入時排気温度と目標温度との差分又は比が上記低温流入時排気温度と目標温度との差分又は比よりも一定値以上大きいとき、又は上記高温流入時排気温度と目標温度との差分又は比に対する上記低温流入時排気温度と目標温度との差分又は比の割合が一定値以上であるときに酸化触媒が劣化していると判断する、請求項２に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項４】
上記還元剤供給手段からの還元剤の供給量は、流入排気温度と目標温度とに基づいて制御される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項５】
上記還元剤供給手段からの還元剤の供給量は、流出排気温度が目標温度になるように制御される、請求項４に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項６】
上記流出排気温度検出手段によって高温流入時排気温度及び低温流入時排気温度を検出又は推定するときには、目標温度が一定に維持される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項７】
流入排気温度を制御する流入排気温度制御手段を具備し、該流入排気温度制御手段は流入排気温度を高温側領域に維持する高温維持処理と、流入排気温度を低温側領域に維持する低温維持処理とを実行可能であり、
上記触媒劣化診断手段によって酸化触媒の劣化を判断するときには、これら高温維持処理と低温維持処理とが連続的に行われる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項８】
上記触媒劣化診断手段によって酸化触媒の劣化を判断するときには、高温維持処理の後に低温維持処理が行われる、請求項７に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項９】
上記流入排気温度制御手段は、低温維持処理として、内燃機関の通常運転を行うと共に通常運転によっては流入排気温度が低温側領域内に維持されないときには機関本体から排出される排気ガスの温度を低下させる制御を行う、請求項７又は８に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１０】
上記流入排気温度を変化させた場合又は還元剤供給手段からの還元剤供給量を変化させた場合には、上記触媒劣化診断手段はこれら変化の後の吸入空気量の積算値が基準値以上となるまでは、流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度を酸化触媒の劣化の診断に用いない、請求項１〜９のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１１】
上記流入排気温度を変化させた場合又は還元剤供給手段からの還元剤供給量を変化させた場合には、上記触媒劣化診断手段はこれら変化の後の運転時間が基準時間以上となるまでは、流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度を酸化触媒の劣化の診断に用いない、請求項１〜９のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１２】
上記流入排気温度を変化させた場合又は還元剤供給手段からの還元剤供給量を変化させた場合には、上記触媒劣化診断手段はこれら変化の後の燃料及び還元剤の供給総量が基準量以上となるまでは、流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度を酸化触媒の劣化の診断に用いない、請求項１〜９のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１３】
上記酸化触媒の排気下流側にパティキュレートフィルタが設けられ、上記触媒劣化診断手段による酸化触媒の劣化診断は該パティキュレートフィルタの再生処理時に行われる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１４】
上記酸化触媒はパティキュレートフィルタに担持され、上記触媒劣化診断手段による酸化触媒の劣化診断は該パティキュレートフィルタの再生処理時に行われる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１５】
上記酸化触媒はＮＯXを吸蔵可能なＮＯX吸蔵還元剤と共に担体に担持され、上記触媒劣化診断手段による酸化触媒の劣化診断は、ＮＯX吸蔵還元剤に吸蔵されているＳＯXを放出するＳＯX放出処理時に行われる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の触媒劣化診断装置。
【請求項１６】
流入する排気ガス中の成分を酸化する酸化触媒と、該酸化触媒に流入する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段とを備える排気浄化装置の触媒劣化診断方法において、
還元剤供給手段からの還元剤の供給中に酸化触媒に流入する排気ガスの温度又は酸化触媒の入口温度である流入排気温度が高温側領域にあるときに酸化触媒から流出する排気ガスの温度又は酸化触媒の出口温度である流出排気温度を検出又は推定する工程と、
還元剤供給手段からの還元剤の供給中に流入排気温度が上記高温側領域よりも低温の低温側領域にあるときの流出排気温度を検出又は推定する工程と、
流入排気温度が高温側領域にあるときの流出排気温度と、流入排気温度が低温側領域にあるときの流出排気温度とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する工程とを具備する、触媒劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒劣化診断装置及び触媒劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の排気系には、酸化触媒、ＮＯX吸蔵還元触媒、パティキュレートフィルタといった様々な排気浄化手段が設けられ、これら排気浄化手段によって機関本体から排出された排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、ＮＯXや粒子状物質といった成分が浄化される。このうち酸化触媒は、排気浄化手段に流入する排気ガス中の未燃ＨＣやＣＯを浄化するために用いられる。
【０００３】
排気ガス中に含まれる成分を酸化する酸化触媒、例えば白金（Ｐｔ）等の触媒貴金属は、その性質上、高温に曝されたり長時間使用したりすると劣化してしまい、酸化機能が低下してしまう。このように酸化機能が低下すると、酸化触媒において未燃ＨＣやＣＯが酸化されにくくなってしまう。
【０００４】
そこで、酸化触媒の劣化度合いを検出することが提案されている。例えば、温度センサによって酸化触媒の温度を検出し、酸化触媒の温度が予め設定された触媒劣化判定温度を超える過熱温度を算出する過熱温度算出手段と、運転時間に対して検出された過熱温度が高まるのに応じて重み付けをした超過時間を積算する超過時間演算積算手段と、積算された超過時間に応じて酸化触媒の劣化度合いを診断する触媒劣化診断手段とを備えた触媒劣化診断装置が挙げられる（例えば、特許文献１）。
【０００５】
この触媒劣化診断手段では、酸化触媒の温度が触媒劣化判定温度以上となっている時間が長いほど且つ触媒劣化判定温度を超える超過温度が高いほど酸化触媒の劣化が進行することにから、これら時間や超過温度に基づいて酸化触媒の劣化度合いを診断するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０７７４５号公報
【特許文献２】特開２００４−３５３６０６号公報
【特許文献３】特開２００６−１６１７１８号公報
【特許文献４】特開２００４−３２４４７７号公報
【特許文献５】特開２００７−１３８８９８号公報
【特許文献６】特開２００８−３８７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、酸化触媒の劣化は、酸化触媒の過熱による熱劣化のみならず、硫黄被毒等、他の様々な要因で進行する。しかしながら、特許文献１に記載されたような触媒劣化診断装置では、酸化触媒の過熱による熱劣化のみに基づいて酸化触媒の劣化を判定しているため、酸化触媒の過熱以外の要因で酸化触媒の劣化が進行した場合には酸化触媒の劣化度合いを正確に判定することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、酸化触媒の劣化の要因に関わらず、酸化触媒の劣化を正確に検出することができる触媒劣化診断装置及び触媒劣化診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明では、流入する排気ガス中の成分を酸化する酸化触媒と、該酸化触媒に流入する排気ガス中に還元剤を供給可能な還元剤供給手段とを備える排気浄化装置の触媒劣化診断装置において、酸化触媒から流出する排気ガスの温度又は酸化触媒の出口温度である流出排気温度を検出又は推定する流出排気温度検出手段と、流出排気温度検出手段の検出値又は推定値に基づいて酸化触媒の劣化を診断する触媒劣化診断手段とを具備し、上記触媒劣化診断手段は、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に酸化触媒に流入する排気ガスの温度又は酸化触媒の入口温度である流入排気温度が高温側領域にあるときに流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度である高温流入時排気温度と、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に流入排気温度が上記高温側領域よりも低い低温側領域にあるときに流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度である低温流入時排気温度とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、上記触媒劣化診断手段は、高温流入時排気温度と目標温度との差分又は比と、低温流入時排気温度と目標温度との差分又は比とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する。
【００１１】
第３の発明では、第２の発明において、上記触媒劣化診断手段は、上記高温流入時排気温度と目標温度との差分又は比が上記低温流入時排気温度と目標温度との差分又は比よりも一定値以上大きいとき、又は上記高温流入時排気温度と目標温度との差分又は比に対する上記低温流入時排気温度と目標温度との差分又は比の割合が一定値以上であるときに酸化触媒が劣化していると判断する。
【００１２】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、上記還元剤供給手段からの還元剤の供給量は、流入排気温度と目標温度とに基づいて制御される。
【００１３】
第５の発明では、第４の発明において、上記還元剤供給手段からの還元剤の供給量は、流出排気温度が目標温度になるように制御される。
【００１４】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、上記流出排気温度検出手段によって高温流入時排気温度及び低温流入時排気温度を検出又は推定するときには、目標温度が一定に維持される。
【００１５】
第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、流入排気温度を制御する流入排気温度制御手段を具備し、該流入排気温度制御手段は流入排気温度を高温側領域に維持する高温維持処理と、流入排気温度を低温側領域に維持する低温維持処理とを実行可能であり、上記触媒劣化診断手段によって酸化触媒の劣化を判断するときには、これら高温維持処理と低温維持処理とが連続的に行われる。
【００１６】
第８の発明では、第７の発明において、上記触媒劣化診断手段によって酸化触媒の劣化を判断するときには、高温維持処理の後に低温維持処理が行われる。
【００１７】
第９の発明では、第７又は第８の発明において、上記流入排気温度制御手段は、低温維持処理として、内燃機関の通常運転を行うと共に通常運転によっては流入排気温度が低温側領域内に維持されないときには機関本体から排出される排気ガスの温度を低下させる制御を行う。
【００１８】
第１０の発明では、第１〜第９のいずれか一つの発明において、上記流入排気温度を変化させた場合又は還元剤供給手段からの還元剤供給量を変化させた場合には、上記触媒劣化診断手段はこれら変化の後の吸入空気量の積算値が基準値以上となるまでは、流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度を酸化触媒の劣化の診断に用いない。
【００１９】
第１１の発明では、第１〜第９のいずれか一つの発明において、上記流入排気温度を変化させた場合又は還元剤供給手段からの還元剤供給量を変化させた場合には、上記触媒劣化診断手段はこれら変化の後の運転時間が基準時間以上となるまでは、流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度を酸化触媒の劣化の診断に用いない。
【００２０】
第１２の発明では、第１〜第９のいずれか一つの発明において、上記流入排気温度を変化させた場合又は還元剤供給手段からの還元剤供給量を変化させた場合には、上記触媒劣化診断手段はこれら変化の後の燃料及び還元剤の供給総量が基準量以上となるまでは、流出排気温度検出手段によって検出又は推定された温度を酸化触媒の劣化の診断に用いない。
【００２１】
第１３の発明では、第１〜第１２のいずれか一つの発明において、上記酸化触媒の排気下流側にパティキュレートフィルタが設けられ、上記触媒劣化診断手段による酸化触媒の劣化診断は該パティキュレートフィルタの再生処理時に行われる。
【００２２】
第１４の発明では、第１〜第１２のいずれか一つの発明において、上記酸化触媒はパティキュレートフィルタに担持され、上記触媒劣化診断手段による酸化触媒の劣化診断は該パティキュレートフィルタの再生処理時に行われる。
【００２３】
第１５の発明では、第１〜第１２のいずれか一つの発明において、上記酸化触媒はＮＯXを吸蔵可能なＮＯX吸蔵還元剤と共に担体に担持され、上記触媒劣化診断手段による酸化触媒の劣化診断は、ＮＯX吸蔵還元剤に吸蔵されているＳＯXを放出するＳＯX放出処理時に行われる。
【００２４】
上記課題を解決するために、第１６の発明では、流入する排気ガス中の成分を酸化する酸化触媒と、該酸化触媒に流入する排気ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段とを備える排気浄化装置の触媒劣化診断方法において、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に酸化触媒に流入する排気ガスの温度又は酸化触媒の入口温度である流入排気温度が高温側領域にあるときに酸化触媒から流出する排気ガスの温度又は酸化触媒の出口温度である流出排気温度を検出又は推定する工程と、還元剤供給手段からの還元剤の供給中に流入排気温度が上記高温側領域よりも低温の低温側領域にあるときの流出排気温度を検出又は推定する工程と、流入排気温度が高温側領域にあるときの流出排気温度と、流入排気温度が低温側領域にあるときの流出排気温度とに基づいて酸化触媒の劣化を診断する工程とを具備する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、酸化触媒の劣化の要因に関わらず、酸化触媒の劣化を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００２７】
図１は本発明の触媒劣化診断装置を搭載した圧縮自着火式内燃機関の全体図を示す。図１を参照すると、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置され、さらに吸気ダクト６周りには吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
【００２８】
一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結され、排気タービン７ｂの出口は上流側触媒コンバータ１１の入口に連結される。上流側触媒コンバータ１１内には酸化触媒１２が配置される。上流側触媒コンバータ１１の出口は排気管１３を介して下流側触媒コンバータ１４に連結される。下流側触媒コンバータ１４内にはパティキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」という）１５が配置される。また、排気マニホルド５の例えば１番気筒のマニホルド枝管５ａ内に還元剤を供給するための還元剤供給装置１６が設けられている。なお、還元剤供給装置１６は、燃料等、空気と反応して排気ガスの温度を昇温することができれば如何なる物質を排気ガス中に供給してもよい。
【００２９】
排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２０を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２０内には電子制御式ＥＧＲ制御弁２１が配置される。また、ＥＧＲ通路２０周りにはＥＧＲ通路２０内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２２が配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が冷却装置２２内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は燃料供給管２３を介してコモンレール２４に連結される。このコモンレール２４内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２５から燃料が供給され、コモンレール２４内に供給された燃料は各燃料供給管２３を介して燃料噴射弁３に供給される。
【００３０】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。
【００３１】
酸化触媒１２の上流側の排気管には酸化触媒１２に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサ４３が取り付けられ、酸化触媒１２とフィルタ１５との間の排気管１３には酸化触媒１２から流出してフィルタ１５に流入する排気ガスの温度を検出するための温度センサ４４が取り付けられ、フィルタ１５の下流側の排気管にはフィルタ１５から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ４５が取り付けられる。これら温度センサ４３、４４、４５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、フィルタ１５にはフィルタ１５の前後差圧を検出するための差圧センサ４６が取付けられており、この差圧センサ４６の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、還元剤供給装置１６、ＥＧＲ制御弁２１および燃料ポンプ２５に接続される。
【００３２】
まず初めに、図１に示した酸化触媒１２について説明する。酸化触媒１２は、コージェライトのような多孔質材料上に設けられたアルミナ等からなる担体に担持される。酸化触媒１２は、流入する排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化、除去する。本実施形態では、酸化触媒１２として白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等が用いられるが、酸化作用をもつ物質であれば他の物質を用いてもよい。
【００３３】
次に、図１に示されるフィルタ１５について説明する。図２（Ａ）および（Ｂ）はフィルタ１５の構造を示している。なお、図２（Ａ）はフィルタ１５の正面図を示しており、図２（Ｂ）はフィルタ１５の側面断面図を示している。図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにフィルタ１５はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路６０、６１を具備する。これら排気流通路は下流端が栓６２により閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３により閉塞された排気ガス流出通路６１とにより構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓６３を示している。従って排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は薄肉の隔壁６４を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置される。
【００３４】
フィルタ１５は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、従って排気ガス流入通路６０内に流入した排気ガスは図２（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。このように排気ガスが隔壁６４内を通って流れる間に、排気ガス中に含まれる粒子状物質がフィルタ１５に捕集されることになる。
【００３５】
このようにしてフィルタ１５に捕集された粒子状物質はフィルタ１５上に堆積する。フィルタ１５上への粒子状物質の堆積量が増大すると、隔壁６４内の細孔に目詰まりが生じ、フィルタ１５に起因する排気ガスの圧力損失が大きくなる。圧力損失の増大は、排気ガスが流れにくくなることによる内燃機関の出力の低下や、燃焼の悪化を招いてしまう。従って、内燃機関の出力の低下や燃焼の悪化を防止するためには、フィルタ１５上への粒子状物質の堆積量が限界堆積量よりも多くなった場合に、フィルタ１５上に堆積している粒子状物質を酸化除去する必要がある。ここで、限界堆積量とは、それ以上フィルタ１５への粒子状物質の堆積量が増大すると、フィルタ１５に起因する圧力損失が増大して内燃機関の運転状態の悪化等を招いてしまうような量である。
【００３６】
そこで、本実施形態では、フィルタ１５への粒子状物質の堆積量が限界堆積量よりも多くなった場合には、フィルタ１５の温度を粒子状物質の燃焼開始温度（例えば、６５０℃）以上に昇温してフィルタ１５上に堆積している粒子状物質を酸化・除去するフィルタ再生処理を行うこととしている。
【００３７】
具体的には、差圧センサ４６によって検出されるフィルタ１５の前後差圧が、限界差圧よりも大きくなった場合にフィルタ再生処理を実行することとしている。ここで、限界差圧とは、フィルタ１５への粒子状物質の堆積量が限界堆積量となったときにフィルタ１５の前後に生じる差圧である。
【００３８】
フィルタ再生処理中には、フィルタ１５の温度が粒子状物質の燃焼開始温度以上にまで上昇せしめられる。このように、フィルタ１５の温度を粒子状物質の燃焼開始温度以上にまで上昇させることにより、フィルタ１５上に堆積している粒子状物質が燃焼せしめられ、これによりフィルタ１５に起因する圧力損失が増大を抑制することができる。
【００３９】
なお、フィルタ再生処理におけるフィルタ１５の昇温は、主に還元剤供給装置１６から排気ガス中に還元剤を供給することによって行われる。還元剤供給装置１６から供給された還元剤はフィルタ１６の上流側に配置された酸化触媒１２によって酸化され、このときに生じた酸化熱によってフィルタ１５が昇温せしめられる。
【００４０】
また、フィルタ１５の昇温は、機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させることによっても行われる。このように機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させる方法としては、例えば、膨張行程中に行う燃焼室２内への燃料噴射であるアフター噴射によって膨張行程中に燃料を燃焼室２内で燃焼させ、これにより機関本体１から排出される排気ガスの温度を上昇させること、燃料噴射時期を遅角させること、ＥＧＲ制御弁２１を開いて吸気マニホルド４内にＥＧＲガスを供給している場合にこのＥＧＲ制御弁２１の開度を小さくすることが挙げられる。
【００４１】
ところで、酸化触媒１２は、その性質上、高温に曝されたり、排気ガス中に含まれるＳＯXと接触したりすると劣化し、その酸化性能が低下してしまう。酸化性能が低下してしまうと、酸化触媒において低温で未燃ＨＣやＣＯを酸化、除去することが困難になってしまう。このため、特に内燃機関の冷間始動時等、酸化触媒の温度が低いときに排気エミッションの悪化を招いてしまう虞がある。
【００４２】
従って、酸化触媒１２の劣化度合いが大きくなったときには、例えば機関冷間始動時における内燃機関の運転制御を変更して、従来よりも高い温度になるまで酸化触媒１２の暖機を行ったり、酸化触媒１２を交換したりする必要がある。このように酸化触媒１２の劣化度合いに応じて内燃機関の運転制御の変更や酸化触媒１２の交換を行うためには、酸化触媒１２の劣化を早期に正確に検出する必要がある。
【００４３】
図３は、酸化触媒１２の上流側において一定量の還元剤を供給した場合における、酸化触媒１２に流入する排気ガス（以下、「流入排気ガス」という）の温度と、酸化触媒１２から流出する排気ガス（以下、「流出排気ガス」という）と流入排気ガスとの温度差との関係を示す図である。図中の黒丸は、酸化触媒１２が新品であるとき、すなわち酸化触媒１２が劣化していないときの関係を示しており、図中の白丸は、酸化触媒１２が劣化しているときの関係を示している。
【００４４】
図３に示したように、流出排気ガス温度が流入排気ガス温度よりも高いことにより両者の間には温度差が生じているが、これは酸化触媒１２において還元剤が酸化されることによって発熱反応が生じ、これにより排気ガスの温度が上昇されるためである。従って、流入排気ガス温度と流出排気ガス温度との温度差は、酸化触媒１２において還元剤の酸化によって生じた発熱量に等しい。
【００４５】
図３から分かるように、流入排気ガス温度が高温側領域Ｈにあるとき、図３に示した例では約２３０℃〜２６０℃であるときには、酸化触媒１２の劣化度合いに関わらず、流入排気ガス温度と流出排気ガス温度との温度差は大きい。これは、酸化触媒１２が劣化していても、流入排気ガスの温度が高温側領域Ｈにあれば、酸化触媒１２の酸化能力は高いため、酸化触媒１２において多量の還元剤が酸化されることによるものである。
【００４６】
一方、流入排気ガス温度が低温側領域Ｌにあるとき、図３に示した例では約１９５℃〜２２５℃であるときには、酸化触媒１２の劣化度合いが小さい場合（図中の黒丸）には、流入排気ガス温度と流出排気ガス温度との温度差は大きい。これは、酸化触媒１２が劣化していなければ、流入排気ガス温度が低下しても酸化触媒１２の酸化能力が高いため、酸化触媒１２において多量の還元剤が酸化されることによるものである。ところが、酸化触媒１２の劣化度合いが大きい場合（図中の白丸）には、流入排気ガス温度と流出排気ガス温度との温度差は小さい。これは、酸化触媒１２が劣化している場合には流入排気ガスの温度が低下すると酸化触媒１２の酸化能力が低下するため、酸化触媒１２において少量の還元剤のみしか酸化されないことによるものである。
【００４７】
従って、流入排気ガス温度が低温側領域Ｌにあるときに流出排気ガス温度を検出することによって、酸化触媒１２の劣化度合いを検出することができる。すなわち、流入排気ガス温度が低温側領域Ｌにあるときに検出される流出排気ガス温度が流入排気ガス温度よりもかなり高ければ酸化触媒１２の劣化度合いは小さいと考えられるし、検出される流出排気ガス温度が流入排気ガス温度よりもあまり高くなければ酸化触媒１２の劣化度合いは大きいと考えられる。
【００４８】
ところが、実際には、温度センサには誤差等があるため、酸化触媒１２の下流側に配置された温度センサ４４によって検出された流出排気ガス温度が流入排気ガス温度よりもかなり高くても、必ずしも酸化触媒１２の劣化度合いが小さいとはいえず、また温度センサ４４によって検出された流出排気ガス温度が流入排気ガス温度よりもあまり高くなくても必ずしも酸化触媒１２の劣化度合いが大きいとはいえない。
【００４９】
そこで、本実施形態では、流入排気ガス温度が低温側領域にあるときと、流入排気ガス温度が高温側領域にあるときとの両方で流出排気ガス温度を検出し、検出された流出排気ガス温度に基づいて酸化触媒の劣化を検出することとしている。
【００５０】
すなわち、図３に黒丸で示したように、酸化触媒１２の劣化度合いが小さい場合には、流入排気ガス温度が低温側領域にあるときと高温側領域にあるときとで、流出排気ガス温度がほとんど変わらない。斯かる傾向は流出排気ガス温度を検出する温度センサ４４に誤差がある場合であっても同様である。従って、たとえ温度センサ４４に誤差があっても、流入排気ガス温度が低温側領域にあるときに温度センサ４４によって検出された流出排気ガス温度と流入排気ガス温度が高温側領域にあるときに温度センサ４４によって検出された流出排気ガス温度とがほとんど変わらない場合には、酸化触媒１２の劣化度合いが小さいといえる。
【００５１】
一方、図３に白丸で示したように、酸化触媒１２の劣化度合いが大きい場合には、流入排気ガスの温度が低温側領域にあるときと高温側領域にあるときとで、流出排気ガス温度が大きく異なる。斯かる傾向は流出排気ガス温度を検出する温度センサ４４に誤差がある場合であっても同様である。従って、たとえ温度センサ４４に誤差があっても、流入排気ガス温度が低温側領域にあるときに温度センサ４４によって検出された流出排気ガス温度と流入排気ガス温度が高温側領域にあるときに温度センサ４４によって検出された流出排気ガス温度とが大きく異なる場合には、酸化触媒１２の劣化度合いが大きいといえる。
【００５２】
図４は、酸化触媒１２の劣化診断中における流入排気ガス温度、流出排気ガス温度、還元剤供給量、排気ガス流量のタイムチャートである。図４に示した例では、還元剤の供給量は、流入排気ガス温度と目標温度との差分に基づいて流出排気ガス温度が目標温度となるように制御される。従って、流入排気ガス温度が高くなると還元剤の供給量が減量され、流入排気ガス温度が低くなると還元剤の供給量が増量されることになる。また、図４に破線で示したように、流入排気ガスの目標温度は、酸化触媒１２の劣化診断期間全体に亘って一定に維持される。
【００５３】
図４に示した例では、まず時刻ｔ0において、流入排気ガス温度を高温側領域内の温度へと上昇させて高温側領域内の温度に維持する高温維持処理が開始せしめられると共に、還元剤の供給が開始される。流入排気ガス温度の昇温は、アフター噴射の噴射量増大又は開始、燃料噴射時期の遅角、吸気ガス中へ供給するＥＧＲガス量の減量等によって行われる。流入排気ガス温度の上昇と還元剤の供給により、流出排気ガス温度が上昇せしめられる。また、還元剤の供給量が流入排気ガス温度と目標温度との差分に基づいて制御されることから、流入排気ガス温度の上昇に伴って還元剤供給装置１６からの還元剤の供給量が減少せしめられる。
【００５４】
高温維持処理を開始してから或る程度の時間が経過すると、流入排気ガス温度が高温側領域内に到達し（図４中の時刻ｔ1）、その後、流入排気ガス温度はほぼ一定に維持される。これに伴って、還元剤の供給量もほぼ一定に維持される。流出排気ガス温度は、流入排気ガス温度が高温側領域内に到達して一定にされてからも多少上昇し、その後、一定の温度に維持される（例えば、時刻ｔ2以降）。
【００５５】
本実施形態では、流出排気ガス温度が一定の温度に維持されてから、すなわち時刻ｔ2以降に、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの流出排気ガス温度の検出が行われる。すなわち、高温維持処理及び還元剤の供給を開始してから還元剤が酸化触媒１２に到達するまでには時間がかかり、また還元剤が酸化触媒１２に到達してから酸化触媒１２内で反応するまでには遅れが生じ、さらに流出排気ガス温度を検出する温度センサ４４にも検出遅れが生じる。このため、高温維持処理及び還元剤の供給を開始してから温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度が一定の温度に維持されるまでには或る程度の時間を要する。この或る程度の時間が経過する前に酸化触媒１２の劣化を診断するための流出排気ガス温度の検出を行うと、酸化触媒１２の劣化を正確に診断することができなくなる。このため、本実施形態では、流出排気ガス温度が一定の温度に維持されてから、流出排気ガス温度の検出を行うこととしている。
【００５６】
ただし、実際には、流出排気ガス温度が一定の温度に維持されているか否かの判定は、流出排気ガス温度が一定の温度に維持されてから或る程度の期間が経過しなければできない。また、機関運転状態が変動することによっても流出排気ガス温度が変動してしまうことがあり、実際の検出時には必ずしも流出排気ガス温度が一定にならない場合がある。
【００５７】
そこで、本実施形態では、流出排気ガス温度が一定の温度に維持されているか否かに基づいて触媒劣化診断のための流出排気ガス温度の検出を開始する代わりに、高温維持処理又は還元剤の供給を開始してからの積算吸入空気量が基準値以上となったか否かに基づいて触媒劣化診断のための流出排気ガス温度の検出を開始することとしている。ここで、積算吸入空気量は一般に燃料供給量に比例し、よって内燃機関での発熱量、酸化触媒１２への供給熱量に比例する。従って、積算吸入空気量は酸化触媒１２を十分昇温させるだけの熱量が酸化触媒１２へ供給されているかを判断する基準となる。このため、積算吸入空気量に基づいて流出排気ガス温度の検出開始時期を決定することにより、流出排気ガス温度が一定の温度に維持された後であって比較的早い時期を検出開始時期として設定することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、高温維持処理又は還元剤の供給を開始してからの積算吸入空気量が基準値以上であるかに基づいて流出排気ガス温度の検出開始時期を決定しているが、それ以外のパラメータに基づいて流出排気ガス温度の検出開始時期を決定してもよい。例えば、高温維持処理又は還元剤の供給を開始してからの内燃機関の運転時間が基準時間以上であるかに基づいて流出排気ガス温度の検出開始時期を決定してもよいし、高温維持処理又は還元剤の供給を開始してからの燃料及び還元剤の総供給量が基準量以上であるかに基づいて流出排気ガス温度の検出開始時期を決定してもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの流出排気ガス温度の検出は、流出排気ガス温度の検出が開始されてから一定期間に亘って行われる。このように一定期間に亘って検出された流入排気ガスの検出値の平均値が、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの流出排気ガス温度として酸化触媒１２の劣化診断において用いられる。
【００６０】
次いで、時刻ｔ3において還元剤の供給は維持したまま高温維持処理が終了せしめられ、機関本体１では通常運転が行われる。これにより、流入排気ガスの温度が徐々に低下せしめられる。このように、機関本体１において通常運転を行うと、基本的に流入排気ガスの温度を低温側領域内の温度に低下させて維持することができるため、通常運転を低温維持処理と称することができる。
【００６１】
ただし、高温維持処理の終了後、通常運転を行っても流入排気ガスの温度が低下しない場合には、機関本体１から流出する排気ガスの温度を強制的に低下させる低温化制御を行ってもよい。低温化制御としては、上述した高温維持処理とは逆に、アフター噴射の噴射量減量又は中止、燃料噴射時期の進角、吸気ガス中へ供給するＥＧＲガス量の増量等が挙げられる。
【００６２】
時刻ｔ3において、高温維持処理を終了して低温維持処理を開始すると流入排気ガスの温度が徐々に低下せしめられ、これに伴って還元剤の供給量が徐々に増量せしめられる。最終的に流入排気ガスの温度は低温側領域内に到達し（図４中の時刻ｔ4）、その後、流入排気ガス温度はほぼ一定に維持される。これに伴って、還元剤の供給量もほぼ一定に維持される。流出排気ガス温度は、流入排気ガス温度が低温側領域内に到達して一定にされてからも多少低下し、その後、一定の温度に維持される（例えば、時刻ｔ5以降）。
【００６３】
本実施形態では、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときに流出排気ガス温度を検出する場合と同様、流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときにも流出排気ガス温度が一定の温度に維持されてから、すなわち時刻ｔ5以降に、流出排気ガス温度の検出が行われる。また、実際には、低温維持処理を開始してからの積算吸入空気量が基準値以上となってから、低温維持処理を開始してからの内燃機関の運転時間が基準時間以上になってから、或いは低温維持処理を開始してからの燃料及び還元剤の総供給量が基準量以上になってから流出排気ガス温度の検出を行うようにしてもよい。
【００６４】
このようにして、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるとき及び流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときにおける流出排気ガス温度が検出される。そして、このようにして検出された流出排気ガス温度に基づいて酸化触媒１２の劣化診断が行われる。
【００６５】
ここで、酸化触媒１２がほとんど劣化していない場合と劣化している場合とでは、流出排気ガス温度の挙動が異なる。まず、酸化触媒１２がほとんど劣化していない場合（図４中に実線で示した場合）、流出排気ガス温度は図４に実線で示したように推移する。すなわち、流入排気ガス温度が低温側領域内の温度にされると、これに伴って流出排気ガス温度も僅かに低下する。しかしながらこの低下幅は流入排気ガスの温度の低下幅にほぼ等しい。すなわち、流入排気ガス温度が低下した分だけ、或いは流入排気ガス温度が低下した分よりも僅かに大きく流出排気ガス温度が低下せしめられる。
【００６６】
一方、酸化触媒１２が劣化している場合（図４中に一点鎖線で示した場合）、流出排気ガス温度は図４に一点鎖線で示したように推移する。すなわち、流入排気ガス温度が低温側領域内の温度にされると、これに伴って流出排気ガス温度は大きく低下する。この流出排気ガス温度の低下幅は、流入排気ガス温度の低下幅よりも大きい。
【００６７】
従って、酸化触媒１２がほとんど劣化していない場合には、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときに温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度Ｔｈと流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときに温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度Ｔｌとの差分ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｌ）は小さい。一方、酸化触媒１２が劣化している場合には、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときに温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度Ｔｈと流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときに温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度Ｔｌとの差分ΔＴは大きい。
【００６８】
このため、この差分ΔＴに基づいて酸化触媒１２の劣化度合いを検出することができる。すなわち、この差分ΔＴが大きければ酸化触媒１２の劣化度合いは大きいと診断され、この差分ΔＴが小さければ酸化触媒１２の劣化度合いは小さいと診断される。本実施形態では、この差分ΔＴが所定差分ΔＴｘよりも大きいときには酸化触媒１２が劣化していると診断し、この差分ΔＴが所定差分ΔＴｘ以下であるときには酸化触媒１２は劣化していないと診断する。
【００６９】
本実施形態では、上述した高温維持処理及び低温維持処理はフィルタ再生処理実行中に行う。特に、本実施形態では、フィルタ再生処理のためにフィルタ１５を昇温させるべきとき、すなわち差圧センサ４６によって検出されたフィルタ１５の前後差圧が限界差圧よりも大きくなったときに、高温維持処理を実行すると共に還元剤の供給を行うことでフィルタ１５を昇温させるようにしている。従って、本実施形態では、流出排気ガスの目標温度は粒子状物質の燃焼開始温度以上とされる。
【００７０】
なお、上記実施形態では、差分ΔＴに基づいて酸化触媒１２の劣化度合いを検出しているが、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときに温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度Ｔｈと流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときに温度センサ４４によって検出される流出排気ガス温度Ｔｌとの比率Ｒｔ（＝Ｔｈ／Ｔｌ）に基づいて酸化触媒１２の劣化度合いを検出してもよい。この場合には、比率Ｒｔが１から離れた値であれば酸化触媒１２の劣化度合いは大きいと診断され、比率Ｒｔが１付近の値であれば酸化触媒１２の劣化度合いは小さいと診断される。
【００７１】
また、上記実施形態では最初に高温維持処理を行って流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの流出排気ガス温度を検出し、その後、低温維持処理を行って流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときの流出排気ガス温度を検出することしているが、その逆の順序で行われてもよい。すなわち、最初に低温維持処理を行い、その後、高温維持処理を行うようにしてもよい。
【００７２】
さらに、上記実施形態では、流入排気ガス温度及び流出排気ガス温度をそれぞれ温度センサ４３及び温度センサ４４で検出している。しかしながら、例えば、流入排気ガス温度は温度センサ４３によらずに機関負荷等に基づいて推定するようにしてもよいし、流出排気ガス温度は温度センサ４５で検出してもよい。或いは、温度センサを用いずにその他のパラメータからこれら温度を推定するようにしてもよい。また、流入排気ガス温度の代わりに酸化触媒の入口温度を用い、流出排気ガス温度の代わりに酸化触媒の出口温度を用いて、酸化触媒１２の劣化診断を行うようにしてもよい。この場合、酸化触媒１２の入口温度は、例えば酸化触媒１２の上流側部分に設けられた温度センサにより検出され、酸化触媒１２の出口温度は、例えば酸化触媒１２の下流側部分に設けられた温度センサにより検出される。
【００７３】
次に、図５を参照して本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態の触媒劣化診断装置の構成及び動作は、第一実施形態の触媒劣化診断装置の構成及び動作と基本的に同様である。しかしながら、第一実施形態では、流出排気ガス温度Ｔｈ、Ｔｌの差分ΔＴに基づいて酸化触媒１２の劣化度合いを検出しているのに対して、本実施形態では、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときにおける流出排気ガス温度Ｔｈと目標温度Ｔｔとの温度差δＴｈと、流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときにおける流出排気ガス温度Ｔｌと目標温度Ｔｔとの温度差δＴｔとの差分ΔＴ’（δＴｌ−δＴｈ）に基づいて酸化触媒１２の劣化度合いが検出される。
【００７４】
この場合、酸化触媒１２がほとんど劣化していないと、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの温度差δＴｈと流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときの温度差δＴｌとの差分ΔＴ’は小さい。一方、酸化触媒１２が劣化していると、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの温度差δＴｈと流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときの温度差δＴｌとの差分ΔＴ’は大きい。従って、この差分ΔＴ’が大きければ酸化触媒１２の劣化度合いは大きいと診断され、この差分ΔＴ’が小さければ酸化触媒１２の劣化度合いは小さいと診断される。
【００７５】
ここで、酸化触媒１２の劣化度合いが小さいときには流出排気ガス温度はほぼ目標温度に達するのに対して、酸化触媒１２の劣化度合いが大きいときには、流出排気ガス温度は目標温度よりも大きく低下する。換言すると、実際の流出排気ガスの目標温度からの温度差は酸化触媒１２の劣化度合いを表していると考えられる。従って、本実施形態のように目標温度と実際の流出排気ガス温度との温度差に基づいて酸化触媒１２の劣化度合いの判定を行えば、より高い精度で酸化触媒１２の劣化度合いを診断することができる。
【００７６】
図６及び図７は本実施形態における酸化触媒１２の劣化診断を行う制御ルーチンのフローチャートである。
【００７７】
図６及び図７に示したように、まずステップ１１において酸化触媒１２の劣化診断条件が成立しているか否かが判定される。劣化診断条件が成立している場合とは、例えば、フィルタ再生処理の実行条件が成立している場合、すなわち差圧センサ４６によって検出されたフィルタ１５の前後差圧が限界差圧よりも大きくなっている場合である。劣化診断条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、酸化触媒１２の劣化診断条件が成立していると判定された場合には、ステップＳ１２へと進む。
【００７８】
ステップＳ１２では、高温維持処理が開始されると共に還元剤の供給が開始される。次いで、ステップＳ１３では、時間カウンタＣｎｔ及び積算吸入空気量Σｍｔがリセットされる。ここで、時間カウンタＣｎｔはリセットされてからの経過時間を計測するカウンタであり、積算吸入空気量Σｍｔはリセットされてからの吸入空気量の積算値である。
【００７９】
次いでステップＳ１４では、温度センサ４３によって検出される流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが高温側領域の下限値Ｔ１以上であるか否かが判定される。流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが下限値Ｔ１よりも低いときには、下限値Ｔ１以上になるまでステップＳ１４が繰り返される。流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが下限値Ｔ１以上になると、ステップＳ１５へと進む。
【００８０】
次いで、ステップＳ１５では、高温維持処理が開始されてからの吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ１以上になっているか否かが判定される。吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ１以上になっていないと判定された場合には、吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ１以上になるまで繰り返される。吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ１以上になるとステップＳ１６へと進む。
【００８１】
ステップＳ１６では、温度センサ４４によって流出排気ガス温度Ｔｅｘｏｕｔが検出される。次いで、ステップＳ１７では、高温維持処理が開始されてから信頼性の高いデータを得るために必要な時間Ｃｎｔ１が経過したか否かが判定され、時間Ｃｎｔ１が経過していないと判定された場合には流出排気ガス温度Ｔｅｘｏｕｔの検出が繰り返し行われる。その後、高温維持処理が開始されてから時間Ｃｎｔ１が経過すると、ステップＳ１８へと進む。ステップＳ１８では、ステップＳ１６〜Ｓ１７で検出された流出排気ガス温度Ｔｅｘｏｕｔの平均値を目標温度Ｔｔｒｇから減算した値が温度差δＴｈ（＝Ｔｔｒｇ−Ｔｅｘｏｕｔ）とされる。これにより、流入排気ガス温度が高温側領域内にあるときの温度差δＴｈが算出される。
【００８２】
次いで、ステップＳ１９では、還元剤の供給が維持されたまま低温維持処理が開始される。次いで、ステップＳ２０では、時間カウンタＣｎｔ及び積算吸入空気量Σｍｔが再びリセットされる。次いで、ステップＳ２１では、温度センサ４３によって検出される流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが低温側領域の上限値Ｔ２と下限値Ｔ３との間の温度となっているか否かが判定される。ステップＳ２１において流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが低温側領域内にあると判定された場合にはステップＳ２４へと進む。一方、ステップＳ２１において流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが低温側領域内にないと判定された場合にはステップＳ２２へと進む。ステップＳ２２では、低温維持処理が開始されてから一定時間Ｃｎｔ２が経過したか否かが判定され、経過していないと判定された場合にはステップＳ２１へと戻される。一方、ステップ２２において、低温維持処理が開始されてから一定時間Ｃｎｔ２が経過したと判定された場合には、ステップＳ２３へと進む。ステップＳ２３では、流入排気ガス温度を強制的に低下させる低温化制御が行われる。すなわち、低温維持処理が開始されてから一定時間Ｃｎｔ２が経過しても流入排気ガス温度Ｔｅｘｉｎが低温側領域内の温度とならない場合には低温化制御が行われる。その後、ステップＳ２４へと進む。
【００８３】
ステップＳ２４では、低温維持処理が開始されてからの吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ２以上になっているか否かが判定される。吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ２以上になっていないと判定された場合には、吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ２以上になるまで繰り返される。吸入空気量の積算値Σｍｔが基準値Σｍｔ２以上になるとステップＳ２５へと進む。
【００８４】
ステップＳ２５では、温度センサ４４によって流出排気ガス温度Ｔｅｘｏｕｔが検出される。次いで、ステップＳ２６では、低温維持処理が開始されてから信頼性の高いデータを出るために必要な時間Ｃｎｔ３が経過したか否かが判定され、時間Ｃｎｔ３が経過していないと判定された場合には流出排気ガス温度Ｔｅｘｏｕｔの検出が繰り返し行われる。その後、高温維持処理が開始されてから時間Ｃｎｔ３が経過すると、ステップＳ２７へと進む。ステップＳ２７では、還元剤の供給が停止せしめられる。次いで、ステップＳ２８では、ステップＳ２５〜Ｓ２６で検出された流出排気ガス温度Ｔｅｘｏｕｔの平均値を目標温度Ｔｔｒｇから減算した値が温度差δＴｌ（＝Ｔｔｒｇ−Ｔｅｘｏｕｔ）とされる。これにより、流入排気ガス温度が低温側領域内にあるときの温度差δＴｌが算出される。
【００８５】
次いで、ステップＳ２９では、ステップＳ１８で算出された温度差δＴｌからステップＳ２８で算出された温度差δＴｈが減算された値が差分ΔＴ’とされる。ステップＳ３０では、ステップＳ２９で算出された差分ΔＴ’が所定差分ΔＴ’ｘよりも小さいと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップＳ２９で算出された差分ΔＴ’が所定差分ΔＴ’ｘ以上であると判定された場合にはステップＳ３１へと進む。ステップＳ３１では、酸化触媒１２が劣化していると診断されて制御ルーチンが終了せしめられる。
【００８６】
なお、上記実施形態では、酸化触媒１２の劣化診断をフィルタ１５の再生処理中に行うこととしている。しかしながら、フィルタ１５の代わりに、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯXを吸蔵し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低いときには吸蔵しているＮＯXを放出させるＮＯX吸蔵還元触媒を設け、ＮＯX吸蔵還元触媒に吸蔵されているＳＯXを離脱させる硫黄被毒回復処理中に酸化触媒１２の劣化診断を行うようにしてもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、酸化触媒１２の劣化を判定しているが、酸化能力を有すれば如何なる排気浄化手段の劣化をも検出することができる。このような排気浄化手段としては、例えば、ＮＯX吸蔵還元触媒や、触媒貴金属を担持したパティキュレートフィルタ等が挙げられる。
【００８８】
さらに、上記実施形態では、酸化触媒１２に還元剤を供給する手段として、還元剤供給装置１６を用いているが、例えば、ポスト噴射等を行って機関本体１から還元剤（燃料）を含んだ排気ガスが排出されるようにすることによって、酸化触媒１２に還元剤を供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の触媒劣化診断装置を搭載した内燃機関全体を示す図である。
【図２】フィルタの構造を示す図である。
【図３】酸化触媒の上流側において一定量の還元剤を供給した場合における、流入排気ガス温度と、流出排気ガス温度と流入排気ガスとの温度差との関係を示す図である。
【図４】酸化触媒の劣化診断中における流入排気ガス温度、流出排気ガス温度、還元剤供給量、排気ガス流量のタイムチャートである。
【図５】第二実施形態を説明するための図４と同様な図である。
【図６】酸化触媒の劣化診断を行う制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【図７】酸化触媒の劣化診断を行う制御ルーチンのフローチャートの一部である。
【符号の説明】
【００９０】
１    機関本体
３    燃料噴射弁
４    吸気マニホルド
５    排気マニホルド
１１    上流側触媒コンバータ
１２    酸化触媒
１３    排気管
１４    下流側触媒コンバータ
１５    パティキュレートフィルタ
１６    燃料供給装置
４３、４４、４５    温度センサ
４６    差圧センサ
【図１】
2010031697.tif 000003
【図２】
2010031697.tif 000004
【図３】
2010031697.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010031697.tif 000007
【図６】
2010031697.tif 000008
【図７】
2010031697.tif 000009