(57)【要約】【課題】劣化の判定に伴う触媒の熱劣化及び燃料の消費を最小限に止めることができる触媒の劣化判定装置を提供すること。【解決手段】触媒劣化判定装置は、先ず、当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいて酸素貯蔵能ＯＳＣを算出し（Ｓ１４）、この酸素貯蔵能ＯＳＣに基づいてＮＯｘ浄化触媒が正常な状態であるか否かを判定する（Ｓ１５）。ここで、ＮＯｘ浄化触媒が正常な状態でないと判定された場合には、判定用硫黄分除去制御（Ｓ２３）を期間ＴＳＰＵＲＬにわたって実行した後、次の処理サイクルで酸素貯蔵能ＯＳＣを算出し（Ｓ１４）、この酸素貯蔵能ＯＳＣに基づいてＮＯｘ浄化触媒が正常な状態であるか否かを再び判定する（Ｓ１５）。この判定用硫黄分除去制御（Ｓ２３）と判定（Ｓ１５）を繰り返し、制限回数ＵＰＬＩＭにわたってＮＯｘ浄化触媒が正常な状態でないと判定された場合には、劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「１」にセットする（Ｓ１９）。【選択図】図３
2010242674.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、当該内燃機関の排気を浄化する触媒の劣化判定装置であって、
前記触媒の浄化能力に相関のある浄化能力パラメータを検出し、当該浄化能力パラメータの検出値に基づいて前記触媒が正常な状態であるか否かを判定する第１判定手段と、
前記触媒に流入する排気を還元雰囲気かつ所定の温度以上にする硫黄分除去制御を所定の期間にわたって実行した後に前記浄化能力パラメータを検出し、当該浄化能力パラメータの検出値に基づいて前記触媒が正常な状態であるか否かを判定する第２判定手段と、
前記第１判定手段により前記触媒は正常な状態ではないと判定され、さらに前記第２判定手段により複数回にわたって前記触媒は正常な状態ではないと判定された場合に、前記触媒は劣化した状態であると判定する触媒劣化判定手段と、を備えることを特徴とする触媒の劣化判定装置。
【請求項２】
前記触媒の被毒の度合いを示す被毒パラメータが所定の閾値に達したことに応じて、前記硫黄分除去制御を所定期間にわたって実行する硫黄分除去制御実行手段をさらに備え、
前記第２判定手段は、前記硫黄分除去制御実行手段よりも短い期間で前記硫黄分除去制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の触媒の劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気を浄化する触媒の劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の触媒の劣化判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この劣化判定装置では、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の判定が以下のようにして行われる。まず、必要還元剤量とＮＯｘ浄化触媒によるＮＯｘ捕捉量との比に応じて、ＮＯｘ浄化触媒によるＮＯｘの浄化率を算出する。この必要還元剤量は、ＮＯｘ浄化触媒よりも下流側の排気通路内の空燃比に基づいて算出され、ＮＯｘ捕捉量は、吸入吸気量と内燃機関の回転数および負荷に応じて算出される。算出した浄化率が第１所定値未満のときには、この浄化率の低下の原因が、ＮＯｘ浄化触媒の劣化ではなく、燃料に含まれていた硫黄分が蓄積したことによるＮＯｘ浄化触媒の被毒である可能性があるため、それを確認すべく、ＮＯｘ浄化触媒の被毒を除去するための被毒除去制御を実行する。この被毒除去制御は、ＮＯｘ浄化触媒の温度を所定温度以上に昇温させた後、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御し、硫黄分を還元することによって行われる。その後、浄化率を再度、算出し、この浄化率が第２所定値以上のときには、浄化率が低下していた原因がＮＯｘ浄化触媒の被毒であるとして、ＮＯｘ浄化触媒は正常と判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来の劣化判定装置では、ＮＯｘ浄化触媒の浄化率が低下しているときに、その原因を確認するために被毒除去制御が実行される。このため、特に、燃料が硫黄分を多く含む高サルファ燃料を用いた場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒しやすいことで浄化率が低下しやすいので、空燃比をリッチ側に制御する被毒除去制御を頻繁に実行しなければならなくなる。その結果、ＮＯｘ浄化触媒の熱劣化が進行しやすく、また、より多くの燃料が消費されることで燃費が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、劣化の判定に伴う触媒の熱劣化及び燃料の消費を最小限に止めることができる触媒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】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（３）の排気通路（５）に設けられ、当該内燃機関の排気を浄化する触媒（７）の劣化判定装置（１）であって、前記触媒の浄化能力に相関のある浄化能力パラメータを検出し、当該浄化能力パラメータの検出値（ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２，ＯＳＣ）に基づいて前記触媒が正常な状態であるか否かを判定する第１判定手段（２，１２，１３）と、前記触媒に流入する排気を還元雰囲気かつ所定の温度以上にする硫黄分除去制御を所定の期間にわたって実行した後に前記浄化能力パラメータを検出し、当該浄化能力パラメータの検出値に基づいて前記触媒が正常な状態であるか否かを判定する第２判定手段（２，１２，１３，６）と、前記第１判定手段により前記触媒は正常な状態ではないと判定され、さらに前記第２判定手段により複数回（ＵＰＬＩＭ）にわたって前記触媒は正常な状態ではないと判定された場合に、前記触媒は劣化した状態であると判定する触媒劣化判定手段（２）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の触媒の劣化判定装置において、前記触媒の被毒の度合いを示す被毒パラメータ（Ｓ＿ＱＳＯｘ）が所定の閾値（ＱＳＲＥＦ）に達したことに応じて、前記硫黄分除去制御を所定期間（ＴＳＰＵＲ）にわたって実行する硫黄分除去制御実行手段（２，６）をさらに備える。前記第２判定手段は、前記硫黄分除去制御実行手段よりも短い期間（ＴＳＰＵＲＬ）で前記硫黄分除去制御を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、第１判定手段は、触媒の浄化能力パラメータを検出し、この検出値に基づいて、触媒が正常な状態であるか否かを判定する。第２判定手段は、硫黄分除去制御が所定の期間にわたって実行した後に、上記浄化能力パラメータを検出し、この検出値に基づいて、触媒が正常な状態であるか否かを判定する。また、この発明によれば、第１判定手段により触媒が正常な状態でないと判定され、さらに第２判定手段による硫黄分除去制御の実行及び浄化能力パラメータに基づく判定を複数回にわたって繰り返し、この第２判定手段により触媒が正常な状態でないと判定され続けた場合に、触媒は劣化した状態であると判定される。
すなわち、第１判定手段により触媒が正常な状態でないと判定された原因が、例えば触媒の軽微な被毒であった場合には、第２判定手段により硫黄分除去制御の実行及び浄化能力パラメータに基づく判定を繰り返す間に、触媒の被毒が徐々に回復し、正常な状態であると判定される場合がある。したがって、このように硫黄分除去制御の実行と浄化能力パラメータに基づく判定とを複数回にわたって実行することにより、１回の硫黄分除去制御の実行により触媒にかかる負担を必要最小限に止めることができる。これにより、触媒の劣化の判定に伴う触媒の熱劣化及び燃料の消費を最小限に止めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、硫黄分除去制御実行手段は、触媒の被毒の度合いを示す被毒パラメータが所定の閾値に達したことに応じて硫黄分除去制御を所定期間にわたって実行し、触媒に蓄積された硫黄分を除去する。これに対して、第２判定手段は、この硫黄分除去制御実行手段よりも短い期間で硫黄分除去制御を実行する。これにより、触媒の劣化の判定に伴う触媒の熱劣化及び燃料の消費を、さらに少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る触媒の劣化判定装置、及びこれを適用したエンジンの構成を示す模式図である。
【図２】上記実施形態に係る通常被毒除去制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】上記実施形態に係るＮＯｘ浄化触媒の劣化判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】上記実施形態に係る酸素貯蔵能ＯＳＣの概念を模式的に示す図である。
【図５】上記実施形態に係るリッチスパイク制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態に係る劣化判定処理の具体的な動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る触媒の劣化判定装置１、及びこれを適用した内燃機関３の構成を示す模式図である。この内燃機関（以下、「エンジン」という）３は、リーンバーン運転方式のガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、図示しない車両に搭載される。
【００１２】
エンジン３のシリンダヘッド３１には、吸気管４及び排気管５が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下、「インジェクタ」という）６が、燃焼室３２に臨むように取り付けられている。
【００１３】
このインジェクタ６は、燃焼室３２の天壁中央部に配置されており、燃料タンク（図示せず）の燃料を燃焼室３２に噴射する。インジェクタ６からの燃料噴射量ＱＩＮＪは、後述するＥＣＵ２によって設定される。また、このインジェクタ６の開弁時間は、設定された燃料噴射量ＱＩＮＪが得られるように、ＥＣＵ２からの駆動信号により制御される。
【００１４】
排気管５には、エンジン３の排気を浄化する触媒としてのＮＯｘ浄化触媒７が設けられている。ＮＯｘ浄化触媒７は、流入する排気の酸素濃度が高い酸化雰囲気のときに、排気中のＮＯｘを捕捉（より具体的には、吸着又は吸蔵）する。一方、排気中のＨＣやＣＯが多く、排気の酸素濃度が低い還元雰囲気のときに、ＮＯｘ浄化触媒７は、排気中の還元剤（例えば、未燃燃料）により、捕捉したＮＯｘを還元することによって、排気を浄化する。
【００１５】
このＮＯｘ浄化触媒７としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、及びセリウムと希土類の複合酸化物（以下、「セリア系複合酸化物」という）の担体に担持された、触媒として作用する白金（Ｐｔ）と、ＮＯｘ吸着能力を有するセリアもしくはセリア系複合酸化物などを備えるものが用いられる。
【００１６】
ＥＣＵ２には、上流側ＬＡＦセンサ１２、下流側ＬＡＦセンサ１３、及び触媒温度センサ１４が接続されている。
【００１７】
上流側ＬＡＦセンサ１２及び下流側ＬＡＦセンサ１３は、それぞれ、排気管５のうちＮＯｘ浄化触媒７の上流側及び下流側の排気の酸素濃度（空燃比）を検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ２に送信する。これらＬＡＦセンサ１２，１３は、例えばジルコニアを含んで構成され、エンジン３に供給される混合気の空燃比がリッチ領域からリーン領域までの広範囲な領域において、排気の空燃比を検出する。触媒温度センサ１４は、ＮＯｘ浄化触媒７の温度ＴＣＡＴを検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ２に送信する。
【００１８】
また、ＥＣＵ２では、演算の便宜上、これらＬＡＦセンサ１２，１３により検出された空燃比を、それぞれ当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に変換したものが用いられる。これら当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２は、空気過剰率λの逆数、すなわち、理論空燃比のときに値１．０となるように空燃比（Ａ／Ｆ）の逆数に理論空燃比を乗算したものを表す。また以下では、ＬＡＦセンサ１２の検出値に基づいて算出された当量比を、第１当量比ＫＡＣＴ１とし、ＬＡＦセンサ１３の検出値に基づいて算出された当量比を、第２当量比ＫＡＣＴ２とする。
【００１９】
この他、ＥＣＵ２には、クランク角センサ１０、エアフローセンサ１１、アクセル開度センサ１５、及びイグニッションスイッチ１６が接続されている。
【００２０】
クランク角センサ１０は、クランクシャフト３３の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に送信する。このＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに送信される。エアフローセンサ１１は、エンジン３に吸入される吸入空気量ＧＡＩＲを検出し、検出値に略比例した信号をＥＣＵ２に送信する。アクセル開度センサ１５は、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、検出値に略比例した信号をＥＣＵ２に送信する。イグニッションスイッチ１６は、図示しない車両の運転席に設けられ、車両の起動又は停止を指令する信号をＥＣＵ２に送信する。
【００２１】
ここで、エンジン３の回転数（以下、「エンジン回転数」という）ＮＥは、クランク角センサ１０から送信されたＣＲＫ信号に基づいて、ＥＣＵ２により算出される。また、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、ＥＣＵ２により算出される。
【００２２】
ＥＣＵ２は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）とを備える。この他、ＥＣＵ２は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果などを記憶する記憶回路と、エンジン１のインジェクタ６などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。以上のようなハードウェア構成により、ＥＣＵ２には、以下に示す通常被毒除去制御処理（後述の図２参照）、劣化判定処理（後述の図３参照）、及びリッチスパイク制御（後述の図５参照）などの各種処理を実行するモジュールが構成される。
【００２３】
図２は、通常被毒除去制御処理の手順を示すフローチャートである。
以下、詳細に説明するように、この通常被毒除去制御処理では、ＮＯｘ浄化触媒におけるＳＯｘの蓄積量を逐次積算しておき、このＳＯｘの蓄積量が所定の閾値を上回ったことに応じて蓄積されたＳＯｘを還元する通常被毒除去制御を実行する。この処理は、ＥＣＵにおいて所定の時間ごとに実行される。
【００２４】
ステップＳ１では、ＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘを算出する。このＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘは、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積されているＳＯｘ量に相当する。このＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘは、今回の処理サイクルにエンジンから排出されたＳＯｘ量を算出し、算出した今回のＳＯｘ量を、前回までのＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘに加算することにより算出される。なお、処理サイクルごとにエンジンから排出されるＳＯｘ量は、例えば、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、所定のマップ（図示せず）を検索することにより算出される。
【００２５】
ステップＳ２では、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨが「１」であるか否かを判別する。この高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨは、後述するように、使用中の燃料が硫黄分を多く含む高サルファ燃料と判定されたときに「１」にセットされるものである（後述の図３のステップＳ２６参照）。
【００２６】
ステップＳ２の判別結果がＮＯである場合、すなわち燃料が高サルファ燃料ではない通常燃料の場合には、ステップＳ３に移り、閾値ＱＳＲＥＦを通常燃料用の所定値ＱＳＳに設定した後、ステップＳ５に移る。ステップＳ２の判別結果がＹＥＳである場合、すなわち燃料が高サルファ燃料である場合には、ステップＳ４に移り、閾値ＱＳＲＥＦを高サルファ燃料用の所定値ＱＳＨに設定した後、ステップＳ５に移る。ここで、高サルファ燃料用の所定値ＱＳＨは、通常燃料用の所定値ＱＳＳよりも小さな値に設定されている。
【００２７】
ステップＳ５では、ＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘが閾値ＱＳＲＥＦ以上であるか否かを判別する。ステップＳ５の判別結果がＮＯのときには、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積されているＳＯｘ量が少なく、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していないと判定し、これを除去するための通常被毒除去制御を実行しないものとする。このため、ステップＳ６に移り、通常被毒除去フラグＦ＿ＳＰＵＲを「０」にセットし、この処理を終了する。ステップＳ５の判別結果がＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積されているＳＯｘ量が多く、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していると判定し、これを除去するための通常被毒除去制御を実行する。このため、ステップＳ７に移り、通常被毒除去フラグＦ＿ＳＰＵＲを「１」にセットし、この処理を終了する。
【００２８】
この通常被毒除去フラグＦ＿ＳＰＵＲは、通常被毒除去制御の実行を指令するためのフラグである。この通常被毒除去制御は、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気を還元雰囲気かつ所定の温度以上にすることにより、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積したＳＯｘを還元し、この硫黄分を除去する制御である。より具体的には、この通常被毒除去制御は、触媒温度ＴＣＡＴを所定温度以上の目標温度になるように制御した後、燃焼室に供給する燃料噴射量を増大させることにより、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の目標空燃比になるように制御し、排気を酸化雰囲気から還元雰囲気に切り換えることによって行われる。このような通常被毒除去制御を所定の実行期間ＴＳＰＵＲにわたって実行することにより、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積していたＳＯｘが還元され、硫黄分が除去される。また、この通常被毒除去制御の終了時には、通常被毒除去フラグＦ＿ＳＰＵＲは「０」にリセットされ、ＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘは値０にリセットされる。
【００２９】
図３は、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定処理の手順を示すフローチャートである。
以下、詳細に説明するように、この劣化判定処理では、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能に相関のある当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいて後述の酸素貯蔵能ＯＳＣを検出し、この酸素貯蔵能ＯＳＣに基づいてＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定する。この処理は、ＥＣＵにおいて所定の時間ごとに実行される。
【００３０】
ステップＳ１１では、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが前回の処理サイクルと今回の処理サイクルとの間で「１」から「０」に変化したか否かを判別する。この被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬは、判定用被毒除去制御（後述のステップＳ２３参照）の実行に関連して設定されたフラグであり、ステップＳ２２において「１」にセットされ、ステップＳ２５及びステップＳ２８において「０」にリセットされる。以下、詳述するように、この劣化判定処理では、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定に付随して、上述の通常被毒除去制御とは異なる判定用被毒除去制御を、１回又は複数回にわたって実行する。この被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬは、判定用被毒除去制御を１回又は複数回にわたって実行する期間（以下、「被毒判定期間」という）を示すフラグである。
【００３１】
ステップＳ１１における判別結果がＹＥＳであり、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「１」から「０」に変化しているとき、すなわち、上記被毒判定期間の終了直後のときには、後述のステップＳ２９に移る。そして、ステップＳ２９では、後述の燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮ、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨ、及び判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰを、全て「０」にリセットした後、この処理を終了する。ステップＳ１１における判別結果がＮＯであり、被毒判定期間の終了直後でないときには、ステップＳ１２に移る。
【００３２】
ステップＳ１２では、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨが「１」であるか否かを判別する。ステップＳ１２の判別結果がＹＥＳであり、燃料が高サルファ燃料である場合には、後述のステップＳ３０に移る。ステップＳ１２の判別結果がＮＯであり、燃料が高サルファ燃料でなく通常燃料のときには、ステップＳ１３に移る。
【００３３】
ステップＳ１３では、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。このリッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨは、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化させ、排気を還元雰囲気にするリッチスパイクの実行中に「１」にセットされるフラグである。なお、このリッチスパイクの実行に係るリッチスパイク制御の詳細な手順については、後に図５を参照して詳述する。ステップＳ１３における判別結果がＮＯであり、リッチスパイクの実行中でない場合には、この処理を終了する。ステップＳ１３における判別結果がＹＥＳであり、リッチスパイクの実行中である場合には、ステップＳ１４に移る。
【００３４】
ステップＳ１４では、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣを算出する。この酸素貯蔵能ＯＳＣは、ＮＯｘ浄化触媒の酸素の貯蔵能力を表すものであり、ＮＯｘ浄化触媒の浄化能力に相関がある。より具体的には、ＮＯｘ浄化触媒の劣化が進むほど酸素を貯蔵する能力が低下することから、酸素貯蔵能ＯＳＣは、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を表すパラメータとして用いられる。
【００３５】
図４は、酸素貯蔵能ＯＳＣの概念を模式的に示す図である。より具体的には、図４は、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化させた場合、すなわちリッチスパイクを実行した際における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の時間変化を示す図である。
【００３６】
図４に示すように、リッチスパイクを実行すると、ＮＯｘ浄化触媒の上流側の空燃比を示す第１当量比ＫＡＣＴ１は、リーン側の所定値Ａからリッチ側の所定値Ｂへステップ状に変化する。これに対して、ＮＯｘ浄化触媒の下流側の空燃比を示す第２当量比ＫＡＣＴ２は、リーン側の所定値Ａから上記所定値Ｂよりも小さな所定値Ｃの近傍にステップ状に変化した後、第１当量比ＫＡＣＴ１と略等しい値に収束する。
【００３７】
リッチスパイクを実行した際におけるこのような第２当量比ＫＡＣＴ２の振る舞いは、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能によるものである。つまり、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気を酸化雰囲気から還元雰囲気に変化させることより、ＮＯｘ浄化触媒に貯蔵されていた酸素が放出される。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の下流側の空燃比は、上流側の空燃比よりもリーンになる。したがって、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣは、直感的には、第１当量比ＫＡＣＴ１と第２当量比ＫＡＣＴ２との間の、図４中ハッチングで示す領域の面積に概ね比例した値となる。このようなＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣの算出方法は、本出願人が特願２００８−１５４５８６号公報ですでに提案したものと同様であるので、以下、その算出方法を簡単に説明する。
【００３８】
先ず、排気が還元雰囲気になった後にＮＯｘ浄化触媒に流入した還元剤の総量を、第１還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ１として算出する。また、ＮＯｘ浄化触媒を通過した排気が還元雰囲気に変化した後にＮＯｘ浄化触媒をスリップした還元剤の総量を、第２還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ２として算出する。さらに、第１当量比ＫＡＣＴ１が定常状態に達した後に上流側ＬＡＦセンサで検出されたＮＯｘ浄化触媒の上流側における排気中の酸素濃度に基づいて、第１当量比平均値ＡＶＥＫＡＣＴ１を算出する。同様に、第２当量比ＫＡＣＴ２が定常状態に達した後に下流側ＬＡＦセンサで検出されたＮＯｘ浄化触媒の下流側における排気中の酸素濃度に基づいて、第２当量比平均値ＡＶＥＫＡＣＴ２を算出する。そして、第１及び第２還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ１，２と第１及び第２当量比平均値ＡＶＥＫＡＣＴ１，２を用い、下記式（１）に従って、酸素貯蔵能ＯＳＣを算出する。
ＯＳＣ＝（ＳＵＭＫＡＣＴ１／ＡＶＥＫＡＣＴ１）
−（ＳＵＭＫＡＣＴ２／ＡＶＥＫＡＣＴ２）      …（１）
【００３９】
図３に戻って、ステップＳ１５では、酸素貯蔵能ＯＳＣが所定の判定値ＯＳＣＪＵＤよりも大きいか否かを判別する。すなわち、このステップＳ１５では、ＮＯｘ浄化触媒が十分な酸素貯蔵能ＯＳＣを有した正常な状態であるか否かを判定する。この判別結果がＮＯの場合、すなわちＮＯｘ浄化触媒が、十分な酸素貯蔵能ＯＳＣを有さず正常な状態でないと判定された場合には、ステップＳ１８に移る。
【００４０】
ステップＳ１８では、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが所定の第１閾値ＩＲＥＦ１（例えば、１０Ｌ）よりも大きいか否かを判別する。この燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮは、上述の被毒判定期間が終了した以降に燃焼室に供給された燃料の総量であり、前回の燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮに、燃料噴射量ＱＩＮＪを加算することによって算出される。
【００４１】
このステップＳ１８の判別結果がＮＯの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが少ないにもかかわらず酸素貯蔵能ＯＳＣが低下した状態であると判定されることから、酸素貯蔵能ＯＳＣの低下の原因がＮＯｘ浄化触媒の被毒によるものではないとして、ステップＳ１９に移る。そして、ステップＳ１９では、ＮＯｘ浄化触媒が劣化した状態であることを示す劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「１」にセットした後、この処理を終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ１８の判別結果がＹＥＳであり、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが比較的多い場合には、ステップＳ２０に移る。そして、ステップＳ２０では、ＮＯｘ浄化触媒が劣化していると仮判定し、そのことを表すために仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶを「１」にセットし、ステップＳ２１に移る。
【００４３】
ステップＳ２１では、判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰが、所定の正の整数である制限回数ＵＰＬＩＭ以上であるか否かを判別する。この判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰは、後述のステップＳ２３において実行される判定用被毒除去制御が実行された回数を計数するものである。また、この制限回数ＵＰＬＩＭは、具体的には例えば「４」に設定される。なお、この判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰは、ステップＳ１１において被毒判定期間が終了した直後であると判定された後、ステップＳ２９において、「０」にリセットされる。このステップＳ２１における判別がＮＯであり、判定用被毒除去制御を実行した回数が制限回数ＵＰＬＩＭより少ない場合には、ステップＳ２２に移る。
【００４４】
ステップＳ２２では、被毒判定期間中であることを示す被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬを「１」にセットし、ステップＳ２３に移る。
【００４５】
ステップＳ２３では、判定用被毒除去制御を実行し、ステップＳ２４に移る。この判定用被毒除去制御は、上述の通常被毒除去制御と同様に、触媒温度ＴＣＡＴを所定温度以上の目標温度になるように制御した後、燃焼室に供給する燃料噴射量を増大させることにより、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の目標空燃比になるように制御し、排気を酸化雰囲気から還元雰囲気に切り換えることによって行われる。また、この判定被毒除去制御は、上述の通常被毒除去制御を実行する期間ＴＳＰＵＲよりも短い期間ＴＳＰＵＲＬで実行される。
【００４６】
また、この判定被毒除去制御の終了時には、この判定被毒除去制御の実行に伴ってＮＯｘ浄化触媒から還元されたＳＯｘ量を算出し、算出したＳＯｘ量をＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘから減算する。なお、判定被毒除去制御の実行に伴って還元されるＳＯｘ量は、例えば実行期間ＴＳＰＵＲＬ、及び判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰなどに応じて、所定のマップ（図示せず）を検索することにより算出される。
【００４７】
ステップＳ２４では、判定用被毒除去制御を実行したことに応じて、判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰに「１」を加算し、この処理を終了する。
【００４８】
一方、上述のステップＳ２１における判別結果がＹＥＳの場合、すなわち、判定用被毒除去制御を複数回（制限回数ＵＰＬＩＭ）にわたって実行したにもかかわらず、ステップＳ１５においてＮＯｘ浄化触媒が正常な状態ではないと判定された場合（ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣが判定値ＯＳＣＪＵＤ以上の正常な状態まで回復しなかった場合）には、酸素貯蔵能ＯＳＣの低下の原因がＮＯｘ浄化触媒の被毒によるものではないと判定し、ステップＳ２５に移る。
【００４９】
ステップＳ２５では、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬを「０」に戻した後に、ステップＳ１９に移り、ＮＯｘ浄化触媒が劣化した状態であることを示す劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「１」にセットする。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒が劣化した状態であると判定し、この処理を終了する。
【００５０】
一方、上述のステップＳ１５における判別結果がＹＥＳの場合、すなわち、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣが判定値ＯＳＣＪＵＤより大きい場合には、ステップＳ３２に移る。
【００５１】
ステップＳ３２では、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「１」であるか否かを判別する。このステップＳ３２の判別結果がＹＥＳの場合、すなわち、１回又は複数回にわたって判定用被毒除去制御を実行した後、ステップＳ１５においてＮＯｘ浄化触媒が正常な状態であると判定された場合には、ステップＳ２８に移る。そして、ステップＳ２８では、被毒判定期間が終了したとして、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬを「０」にリセットし、この処理を終了する。また、ステップＳ３２の判別結果がＮＯの場合には、ステップＳ１６に移る。
【００５２】
ステップＳ１６では、仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳの場合、すなわち、以前の処理サイクルにおいて、酸素貯蔵能ＯＳＣが判定値ＯＳＣＪＵＤ以下であると判定され（ステップＳ１５）、仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶに「１」がセットされ（ステップＳ２０）、さらに判定用被毒除去制御が実行された（ステップＳ２３）後に、酸素貯蔵能ＯＳＣが判定値ＯＳＣＪＵＤよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ２６に移る。
【００５３】
ステップＳ２６では、低下していた酸素貯蔵能ＯＳＣが、判定用被毒除去制御の実行によって回復しているため、低下の原因がＮＯｘ浄化触媒の被毒によるものであるとして、燃料が高サルファ燃料であると判定し、そのことを表すために、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨを「１」にセットし、ステップＳ２７に移る。ステップＳ２７では、仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶを「０」にリセットし、この処理を終了する。
【００５４】
一方ステップＳ１６における判別結果がＮＯの場合には、ステップＳ１７に移る。そして、ステップＳ１７では、劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「０」にセットした後、この処理を終了する。
【００５５】
ステップＳ３０では、燃料噴射量Ｓ＿ＱＩＮが第１閾値ＩＲＥＦ１よりも大きいか否かを判別する。このステップＳ３０における判別結果がＹＥＳであり、Ｓ＿ＱＩＮ＞ＩＲＥＦ１である場合には、ステップＳ３１に移る。このステップＳ３１では、燃料噴射量Ｓ＿ＱＩＮが第１閾値ＩＲＥＦ１よりも大きな所定の第２閾値ＩＲＥＦ２（例えば５０Ｌ）よりも大きいか否かを判別する。このステップＳ３１における判別結果がＮＯである場合、すなわち、ＩＲＥＦ１＜Ｓ＿ＱＩＮ≦ＩＲＥＦ２である場合いは、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を行うことなく、この処理を直ちに終了する。このように、ＩＲＥＦ１＜Ｓ＿ＱＩＮ≦ＩＲＥＦ２のときには、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が禁止される。
【００５６】
また、ステップＳ３１の判別結果がＹＥＳであり、Ｓ＿ＱＩＮ＞ＩＲＥＦ２のときには、給油が行われ、燃料タンク内の燃料が消費されたとして、判定用被毒除去制御を実行すべくステップＳ２１に移る。これにより、判定用被毒除去制御の終了後、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨがリセットされ、ステップＳ１２における判別結果がＮＯになることで、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が再開される。
【００５７】
なお、上述した劣化判定処理において、例えば仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶが「１」にセットされた状態でイグニッションスイッチがＯＦＦになり、エンジンの運転が停止された場合には、その時点で設定されていたフラグ類や燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮなどの値がＥＥＰＲＯＭに記憶され、次回の運転サイクルでは、これら値を初期値として用い、劣化判定処理が引き続き行われる。
【００５８】
図５は、リッチスパイク制御処理の手順を示すフローチャートである。
以下、詳細に説明するように、この処理では、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘの量を推定し、この推定値が所定量を超えたことに応じてＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘを還元するべく、リッチスパイクを実行する。この処理は、ＥＣＵにより所定の時間ごとに実行される。
【００５９】
ステップＳ４１では、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘを算出する。
このＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されているＮＯｘ量に相当する。このＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは、今回の処理サイクルにエンジンから排出されたＮＯｘ量を算出し、算出した今回のＮＯｘ量を、前回までのＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘに加算することにより算出される。なお、処理サイクルごとにエンジンから排出されるＮＯｘ量は、例えば、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、所定のマップ（図示せず）を検索することにより算出される。
【００６０】
ステップＳ４２では、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨが「１」であるか否かを判別する。
この判別結果がＮＯである場合には、ステップＳ４３に移り、閾値ＱＮＲＥＦを通常燃料用の所定値ＱＮＳに設定した後、ステップＳ４５に移る。
この判別結果がＹＥＳである場合には、ステップＳ４４に移り、閾値ＱＮＲＥＦを高サルファ燃料用の所定値ＱＮＨに設定した後、ステップＳ４５に移る。
ここで、高サルファ燃料用の所定値ＱＮＨは、通常燃料用の所定値ＱＮＳよりも小さな値に設定されている。
【００６１】
ステップＳ４５では、ＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが閾値ＱＮＲＥＦ以上であるか否かを判別する。
この判別結果がＮＯである場合には、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されているＮＯｘの量が少なく、この捕捉されたＮＯｘを還元するためのリッチスパイクを実行する必要がないと判定する。このため、ステップＳ４６に移り、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットし、この処理を終了する。
この判別結果がＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されているＮＯｘの量が多く、この捕捉されたＮＯｘを還元するためにリッチスパイクを実行する必要があると判定する。このため、ステップＳ４７に移り、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「１」にセットし、この処理を終了する。
【００６２】
このリッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨは、リッチスパイク制御の実行を指令するためのフラグである。また、このリッチスパイク制御は、燃焼室に供給する燃料噴射量を増大させることにより、空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御し、排気を酸化雰囲気から還元雰囲気に切り換えることによって行われる。これにより、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されていたＮＯｘは還元されるとともに無害な状態で大気中に放出される。また、このリッチスパイクは、ＮＯｘ浄化触媒に捕捉されたＮＯｘの大部分が還元されるように、所定期間にわたって実行される。また、このリッチスパイク制御の終了時には、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨは「０」にリセットされ、またＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘは値０にリセットされる。
【００６３】
図６は、劣化判定処理の具体的な動作例を示すタイムチャートである。
この図６に示す動作例では、ＮＯｘ浄化触媒が正常で、かつ燃料が高サルファ燃料であった場合における劣化判定処理の動作例を示す。
【００６４】
この状態からエンジンの運転が進むと、高サルファ燃料中の硫黄分がＮＯｘ浄化触媒に蓄積することによって、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣが徐々に低下する。また、時刻ｔ２では、ＮＯｘ浄化触媒におけるＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘが閾値ＱＳＲＥＦに達したと判定された（図２のステップＳ５参照）ことに応じて、通常被毒除去制御が期間ＴＳＰＵＲにわたって実行される。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣが回復する。また、ＮＯｘ浄化触媒におけるＮＯｘ捕捉量Ｓ＿ＱＮＯｘが閾値ＱＮＲＥＦに達したと判定された（図５のステップＳ４５参照）ことに応じて、リッチスパイクが実行されるとともに、その実行中には、酸素貯蔵能ＯＳＣに基づくＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が行われる。
【００６５】
酸素貯蔵能ＯＳＣが徐々に低下し、時刻ｔ３において判定値ＯＳＣＪＵＤ以下になるまでは、図３のステップＳ１５の判別結果がＹＥＳになることで、ＮＯｘ浄化触媒は正常と判定され、劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧには「０」がセットされる（図３のステップＳ１７参照）。一方、時刻ｔ３以降において、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が行われると、上記ステップＳ１５の判別結果がＮＯになる。また、この時刻ｔ３以降では、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが第１閾値ＩＲＥＦ１を超えているため、ステップＳ１８の判別結果がＹＥＳになり、それに応じて仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶが「１」にセットされ（図３のステップＳ２０参照）、時刻ｔ４において１回目の判定被毒除去制御が実行される（ステップＳ２３参照）。上述のように、この判定被毒除去制御の実行期間ＴＳＰＵＲＬは、通常被毒除去制御の実行期間ＴＳＰＵＲよりも短い。また、この１回目の判定被毒除去制御が実行されるに伴って、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「１」にセットされ（図３のステップＳ２２参照）、さらに判定実行回数カウンタＮ＿ＳＰに「１」が加算される（図３のステップＳ２４参照）。
【００６６】
時刻ｔ４において１回目の判定被毒除去制御が実行されることにより、酸素貯蔵能ＯＳＣがやや回復するものの、この時点では判定値ＯＳＣＪＵＤ以下である。このため、図３のステップＳ１５の判別結果がＮＯになり、時刻ｔ５において２回目の判定被毒除去制御が実行され、これにより酸素貯蔵能ＯＳＣが判定値ＯＳＣＪＵＤより大きくなる。したがって、その後は、ステップＳ１５の判別結果がＹＥＳになる。また、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「１」にセットされていることから、ステップＳ３２の判別結果がＹＥＳになり、被毒判定期間が終了したと判定され、時刻ｔ６において被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「０」にリセットされる（図３のステップＳ２８参照）。また、被毒判定期間の終了時には、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが「０」にリセットされる（図３のステップ２９参照）。
【００６７】
その後、仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶが「１」にセットされていることから、ステップＳ１６の判別結果がＹＥＳになる。その結果、燃料が高サルファ燃料と判定され、高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨが「１」にセットされ（図３のステップＳ２６参照）、仮劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧＶが「０」にリセットされる（図３のステップＳ２７参照）。
【００６８】
また、燃料が高サルファ燃料と判定されると、ステップＳ１２の判別結果がＹＥＳになり、その後の動作は燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮに応じて定まる。すなわち、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが時刻ｔ７において第１閾値ＩＲＥＦ１を超えるまでは、ステップＳ３０の判別結果がＮＯになることで、ステップＳ１３以降において、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が行われる。
【００６９】
また、燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが第１閾値ＩＲＥＦ１を超えた後、時刻ｔ８において第２閾値ＩＲＥＦ２を超えるまでは、ステップＳ３１の判別結果がＮＯになることで、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が禁止される。
【００７０】
時刻ｔ８において燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが第２閾値ＩＲＥＦ２を超えると、判定用被毒除去制御が再び実行される（図３のステップＳ２３参照）。この判定用被毒除去制御を複数回にわたって実行することにより、酸素貯蔵能ＯＳＣが次第に回復するとともに、その終了時には燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮ及び高サルファ燃料フラグＦ＿ＳＨがそれぞれ「０」にリセットされる（図３のステップＳ２９参照）。
【００７１】
その後は、ステップＳ１２の判別結果がＮＯになることで、ステップＳ１３以降の処理が実行されることにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定が再開される。
【００７２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、先ず、ステップＳ１５においてＮＯｘ浄化触媒が正常な状態でないと判定され、その後、ステップＳ２３における判定用被毒除去制御の実行及びステップＳ１５における判定を制限回数ＵＰＬＩＭにわたって繰り返し、ＮＯｘ浄化触媒が正常な状態でないと判定され続けた場合に、ステップＳ１９においてＮＯｘ浄化触媒は劣化した状態であると判定される。
すなわち、最初にＮＯｘ浄化触媒が正常な状態でないと判定された原因が、例えばＮＯｘ浄化触媒の軽微な被毒であった場合には、その後の判定用被毒除去制御の実行及び酸素貯蔵能ＯＳＣに基づく判定を繰り返す間に、ＮＯｘ浄化触媒の被毒が徐々に回復し、ＮＯｘ浄化触媒が正常な状態であると判定される場合がある。したがって、このように判定用被毒除去制御の実行と酸素貯蔵能ＯＳＣに基づく判定とを複数回にわたって実行することにより、１回の判定用被毒除去制御の実行によりＮＯｘ浄化触媒にかかる負担を必要最小限に止めることができる。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の判定に伴う触媒の熱劣化及び燃料の消費を最小限に止めることができる。
【００７３】
本実施形態によれば、図２に示す通常被毒除去制御処理では、ＮＯｘ浄化触媒の被毒の度合いを示すＳＯｘ蓄積量Ｓ＿ＱＳＯｘが所定の閾値ＱＳＲＥＦに達したことに応じて通常硫黄被毒除去制御を所定期間ＴＳＰＵＲにわたって実行し、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積された硫黄分を除去する。これに対して、図３に示す劣化判定処理では、この通常被毒除去制御の実行期間ＴＳＰＵＲよりも短い期間ＴＳＰＵＲＬで判定用被毒除去制御を実行する。これにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の判定に伴うＮＯｘ浄化触媒の熱劣化及び燃料の消費を、さらに少なくすることができる。
【００７４】
本実施形態では、ＥＣＵ２、及びＬＡＦセンサ１２，１３が第１判定手段を構成し、ＥＣＵ２、ＬＡＦセンサ１２，１３、及びインジェクタ６が第２判定手段を構成し、ＥＣＵ２が触媒劣化判定手段を構成し、ＥＣＵ２、及びインジェクタ６が硫黄分除去制御実行手段を構成する。より具体的には、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「０」にセットされた状態における図３のステップＳ１４及びステップＳ１５の実行に係る手段が第１判定手段を構成する。また、図３のステップＳ２３の実行に係る手段、並びに、被毒判定期間中フラグＦ＿ＳＰＵＲＬが「１」にセットされた状態における図３のステップＳ１４及びステップＳ１５の実行に係る手段が第２判定手段を構成する。また、図３のステップＳ１７及びステップＳ１９の実行に係る手段が触媒劣化判定手段を構成し、図２の通常被毒除去制御の実行に係る手段が硫黄分除去制御実行手段を構成する。
【００７５】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態の劣化判定処理では、ＮＯｘ浄化触媒の浄化能力に相関のあるパラメータとしてＮＯｘ浄化触媒の上流側及び下流側の排気の空燃比（当量比）を検出し、これら当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいてＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣを算出し、この酸素貯蔵能ＯＳＣに応じてＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定したが、これに限らず適当な他のパラメータを用いてもよい。
【００７６】
具体的には、例えば、ＮＯｘ浄化触媒の浄化能力に相関のあるパラメータとしてＮＯｘ浄化触媒の上流側及び下流側の排気のＮＯｘ濃度を検出し、これら検出値に基づいてＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定してもよい。このようなＮＯｘ浄化触媒の上流側及び下流側の排気のＮＯｘ濃度に基づいてＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定する手法は、本出願人により特願２００８−２０１４７６号公報ですでに提案されているので、以下、その手法を簡単に説明する。
【００７７】
この手法では、ＮＯｘ浄化触媒の上流側の排気のＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサと、ＮＯｘ浄化触媒の下流側の排気のＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサを用いる。先ず、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気を酸化雰囲気になるように制御し、このときにおける上流側ＮＯｘセンサの検出値に基づいて、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。またこのとき同時に、下流側ＮＯｘセンサの検出値に基づいて、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。ここで、ＮＯｘ供給量が所定の閾値を超えたときにおけるＮＯｘスリップ量と所定の判定値とを比較することにより、ＮＯｘ浄化触媒の劣化を判定する。
【００７８】
また、上記実施形態では、判定用被毒除去制御と通常被毒除去制御との間ではその実行期間ＴＳＰＵＲＬ，ＴＳＰＵＲの長さのみが異なるとしたが、これに限らない。この他、例えば、判定用被毒除去制御の実行時における目標温度を通常被毒除去制御の実行時における目標温度よりも低く設定してもよい。これにより、劣化判定処理の実行時においてＮＯｘ浄化触媒にかかる負担をさらに軽減することができる。
【００７９】
また、例えば、判定用被毒除去制御の実行時における目標空燃比を通常被毒除去制御の実行時における目標空燃比よりもリッチ側に設定し、排気の還元度合いを高くするようにしてもよい。これにより、比較的短い実行期間であっても、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積したＳＯｘを効率的に還元することができる。したがって、劣化判定処理の実行時においてＮＯｘ浄化触媒にかかる負担を軽減しながら、その判定精度を向上することができる。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、上流側ＬＡＦセンサを設け、この上流側ＬＡＦセンサの検出値に基づいて、第１当量比ＫＡＣＴ１を算出したが、これに限らない。第１当量比ＫＡＣＴ１は、上流側ＬＡＦセンサを用いずに、例えば、燃料噴射量ＱＩＮＪ及び吸入空気量ＧＡＩＲに応じて、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、劣化を判定する触媒としてＮＯｘ浄化触媒を用いた例を示したが、本発明は、これに限るものではない。上述のようなＮＯｘ浄化触媒に限らず、排気が酸化雰囲気のときに排気中のＮＯｘを捕捉し、捕捉したＮＯｘを還元雰囲気のときに還元するとともに排気を浄化するタイプの触媒であれば、三元触媒などの他の触媒であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、リッチスパイクを、燃焼室に供給する燃料量を増大させることで行い、これにより、ＮＯｘ浄化触媒に流入する排気を還元雰囲気にしたが、リッチスパイクの具体的な手法はこれに限らない。この他、例えば、排気管のうちＮＯｘ浄化触媒よりも上流側に直接、燃料を供給することにより、排気を還元雰囲気にしてもよい。また、この場合、燃料の代わりに、尿素などの還元剤を用いてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、高サルファ燃料と判定された燃料が消費されたか否かの判定を燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮに基づいて行っているが、判定の手法はこれに限らない。例えば、燃料タンクの給油口を開閉するフィラーキャップ（いずれも図示せず）の着脱状態を検出するフィラーキャップスイッチ１７を設け（図１参照）、その検出信号に基づいてフィラーキャップの着脱が確認されたときに、給油が行われたと判定して、高サルファ燃料が消費されたと判定してもよい。あるいは、燃料タンク内の燃料量を検出する燃料レベルセンサ１８を設け（図１参照）、エンジンの再始動前後において燃料レベルセンサ１８で検出された燃料量の差が所定値以上のときに、給油が行われたと判定して、高サルファ燃料が消費されたと判定してもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、燃料が高サルファ燃料のときに、ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定を許容又は禁止するかを判定するための閾値（図３のステップ３０参照）と、ＮＯｘ浄化触媒が劣化していると仮判定するか否かを判定するための閾値（図３のステップＳ１８参照）を、同じ第１閾値ＩＲＥＦ１に設定したが、これに限らず、互いに異なる値に設定してもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の判定を、高サルファ燃料と判定された後に燃料消費量Ｓ＿ＱＩＮが第１閾値ＩＲＥＦ１に達したときに禁止しているが、これに限らない。例えば、燃料が高サルファ燃料と判定された場合には、その直後にＮＯｘ浄化触媒の判定を禁止してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、本発明を車両に搭載されたリーンバーンエンジン又はディーゼルエンジンに適用した例を示したが、本発明は、これに限らない。本発明は、例えば、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…劣化判定装置
２…ＥＣＵ（第１判定手段、第２判定手段、触媒劣化判定手段、硫黄分除去制御実行手段）
３…エンジン（内燃機関）
５…排気管（排気通路）
６…インジェクタ（第２判定手段、硫黄分除去制御実行手段）
７…ＮＯｘ浄化触媒（触媒）
１２…上流側ＬＡＦセンサ（第１判定手段、第２判定手段）
１３…下流側ＬＡＦセンサ（第１判定手段、第２判定手段）
【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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