(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】ＮＯｘ浄化触媒の劣化判定装置は、ＮＯｘ浄化触媒の上流側の排気の空燃比を表す第１当量比ＫＡＣＴ１を検出する上流側ＬＡＦセンサと、ＮＯｘ浄化触媒の下流側の排気の空燃比を表す第２当量比ＫＡＣＴ２を検出する下流側ＬＡＦセンサと、を備える。劣化判定装置は、リッチスパイクを実行した際における２つのＬＡＦセンサの出力値ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いとともに被毒度合いを判定する（Ｓ２，Ｓ４）。また、この劣化判定装置は、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であると判定された場合には、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「１」をセットすることで、ＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いの判定を禁止する。【選択図】図２
2010248952.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、
前記触媒の上流側の排気の空燃比を表すパラメータを推定又は検出する第１空燃比検出手段と、
前記触媒の下流側の排気の空燃比を表すパラメータを検出する第２空燃比検出手段と、
前記触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化させた際における前記第１空燃比検出手段及び前記第２空燃比検出手段の出力値に基づいて、前記触媒の劣化度合いとともに被毒度合いを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、前記触媒が被毒した状態であると判定した場合には、前記触媒の劣化度合いの判定又は前記触媒の劣化度合いの判定結果の出力を禁止することを特徴とする触媒の劣化判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記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後、前記第１空燃比検出手段及び前記第２空燃比検出手段の出力値がともに所定の閾値を超えた後におけるこれら前記第１空燃比検出手段及び前記第２空燃比検出手段の出力値の偏差に基づいて、前記触媒が被毒した状態であるか否かを判定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。
【請求項３】
前記判定手段により前記触媒が被毒した状態であると判定された場合には、当該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除去制御実行手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２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及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おり、このＮＯｘ浄化触媒が劣化しているおそれがある場合には、その原因を確認するために被毒除去制御が実行される。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒が劣化した状態であると判定するまでの間に、被毒除去制御が実行されることとなる。しかしながら被毒除去制御は、上述のように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する必要があるため、ＮＯｘ浄化触媒の熱劣化が進行しやすく、また、多くの燃料が消費される。
【０００５】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、誤判定を防止しながら、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、前記触媒の上流側の排気の空燃比を表すパラメータを推定又は検出する第１空燃比検出手段（１２）と、前記触媒の下流側の排気の空燃比を表すパラメータを検出する第２空燃比検出手段（１３）と、前記触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化させた際における前記第１空燃比検出手段及び前記第２空燃比検出手段の出力値（ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２）に基づいて、前記触媒の劣化度合いとともに被毒度合いを判定する判定手段（２）と、を備え、前記判定手段は、前記触媒が被毒した状態であると判定した場合には、前記触媒の劣化度合いの判定又は前記触媒の劣化度合いの判定結果の出力を禁止す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、前記判定手段は、前記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後、前記第１空燃比検出手段及び前記第２空燃比検出手段の出力値（ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２）がともに所定の閾値（ＫＡＣＴ＿ＴＨ）を超えた後におけるこれら前記第１空燃比検出手段及び前記第２空燃比検出手段の出力値の偏差（ＫＡＣＴＡＶＥ２−ＫＡＣＴＡＶＥ１）に基づいて、前記触媒が被毒した状態であるか否かを判定することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の触媒の劣化判定装置において、前記判定手段により前記触媒が被毒した状態であると判定された場合には、当該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除去制御実行手段（２，６）をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、判定手段は、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際における、第１空燃比検出手段及び第２空燃比検出手段の出力値に基づいて、触媒の劣化度合いとともに被毒度合いを判定する。また、判定手段は、触媒が被毒した状態であると判定した場合には、触媒の劣化度合いの判定、又は、触媒の劣化度合いの判定結果の出力を禁止する。したがって、触媒が被毒した状態で、触媒の劣化度合いが判定されることにより、触媒が劣化したと誤判定されるのを防止することができる。また、このようにして触媒の被毒度合いの判定と劣化度合いの判定とをともに行うことにより、誤判定を防止しつつ、触媒の劣化の判定にかかる時間を比較的短くすることができる。
【００１０】
ところで、触媒の被毒度合いを判定する場合、従来では、触媒の硫黄を除去する制御を試験的に行う場合がある。しかしながら、触媒の硫黄を除去するには、触媒に流入する排気を還元雰囲気にしかつ所定の温度以上にする必要があるため、触媒の熱劣化が進行し、また多くの燃料を消費してしまう。これに対して、本発明によれば、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際における第１空燃比検出手段及び第２空燃比検出手段の出力値に基づいて、触媒の劣化度合いとともに被毒度合いをも判定する。すなわち、触媒の温度を過度に上昇させる必要がない。これにより、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。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、判定手段は、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後、第１空燃比検出手段及び第２空燃比検出手段の出力値がともに所定の閾値を超えた後における、これら２つの空燃比検出手段の出力値の偏差に基づいて、触媒が被毒した状態であるか否かを判定する。これにより、触媒にかかる負担を軽減しかつ燃料の消費を抑制しながら、触媒の被毒度合いの判定精度を向上することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、判定手段は、触媒が被毒した状態であると判定された場合には、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。このように、実際に触媒が被毒してしまい、必要なタイミングで触媒の硫黄を除去する制御を行うことにより、触媒の熱劣化の進行及び不要な燃料の消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１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３】リッチスパイクを実行した後における第１、第２当量比の特徴的な振る舞いを示す図である。
【図４】リッチスパイクを実行した後における第１、第２当量比の特徴的な振る舞いを示す図である。
【図５】リッチスパイクを実行した後における第１、第２当量比の特徴的な振る舞いを示す図である。
【図６】上記実施形態に係る被毒判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】上記実施形態に係る波形解析処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】上記実施形態に係る劣化診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】上記実施形態に係るＯＳＣ判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】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１１】本発明の第２実施形態に係る波形解析処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る波形解析処理の手順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】
【００１４】
［第１実施形態］
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、以下に示す劣化判定処理（後述の図２参照）や、リッチスパイク制御（後述の図１０参照）などの各種処理を実行するモジュールが構成される。
【００２６】
図２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、被毒判定処理（ステップＳ１）においてＮＯｘ浄化触媒の被毒度合いを判定するとともに、劣化診断処理（ステップＳ４）においてＮＯｘの劣化度合いを判定する。この処理は、ＥＣＵにおいて所定の時間ごとに実行される。
【００２７】
ステップＳ１では、被毒判定処理を実行し、ステップＳ２に移る。この被毒判定処理では、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を実行した際における第１当量比ＫＡＣＴ１及び第２当量比ＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であるか否か、すなわちＮＯｘ浄化触媒の被毒の度合いを２値的に判定する。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１０を参照して説明する。
【００２８】
図３及び図４を参照して、これら当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒の被毒の度合いを判定する手法を説明する。
【００２９】
図３は、リッチスパイクを実行した際における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の特徴的な振る舞いを示す図である。図３の例では、被毒していないＮＯｘ浄化触媒を用いた場合における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の特徴的な振る舞いを示す。なお、第１当量比ＫＡＣＴ１は実線で示し、第２当量比ＫＡＣＴ２は破線で示す。
【００３０】
図３に示すように、時刻ｔ０においてリッチスパイクを実行すると、第１当量比ＫＡＣＴ１は、理論空燃比（１／λ＝１．０）よりもリーン側の所定値Ａから、理論空燃比よりもリッチ側の所定値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排気の空燃比を示す第２当量比ＫＡＣＴ２は、リッチスパイクを実行した直後は、第１当量比ＫＡＣＴ１よりもリーン側を推移しつつ、上記所定値Ｂよりもリーン側の所定値Ｃへステップ状に変化する。これは、排気を還元雰囲気にすることにより、酸化雰囲気の下での運転時においてＮＯｘ浄化触媒に貯蔵された酸素がその下流側へ放出されたためである。したがって、リッチスパイクを実行してから所定の時間が経過しＮＯｘ浄化触媒に貯蔵されていた酸素が放出されると、第２当量比ＫＡＣＴ２は、上記所定値Ｃからリッチ側へ推移し始める（図３中の時刻ｔ１参照）。
【００３１】
ＮＯｘ浄化触媒として被毒していないものを用いた場合、貯蔵していた酸素を放出した後は、ＮＯｘ浄化触媒の酸化機能により酸素が消費されるため、その下流側の排気の酸素濃度は上流側よりも低くなる。したがって、上記時刻ｔ１以降、第２当量比ＫＡＣＴ２はリッチ側へ推移し、所定値Ｃから上記所定値Ｂよりもリッチ側の所定値Ｄへステップ状に変化することとなる。
【００３２】
図４は、リッチスパイクを実行した際における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の特徴的な振る舞いを示す図である。図４の例では、被毒したＮＯｘ浄化触媒を用いた場合における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の特徴的な振る舞いを示す。なお、第１当量比ＫＡＣＴ１は実線で示し、第２当量比ＫＡＣＴ２は破線で示す。
【００３３】
図４に示すように、時刻ｔ０においてリッチスパイクを実行すると、当量比ＫＡＣＴ１は、図３に示す例と同様に、理論空燃比よりもリーン側の所定値Ａから、理論空燃比よりもリッチ側の所定値Ｂへステップ状に変化する。これに対して、第２当量比ＫＡＣＴ２は、リッチスパイクを実行した直後は、図３に示す例と同様に、第１当量比ＫＡＣＴ１よりもリーン側を推移しつつ、上記所定値Ｂよりもリーン側の所定値Ｅへステップ状に変化する。このように、リッチスパイクの実行直後は、第１当量比ＫＡＣＴ１及び第２当量比ＫＡＣＴ２の定性的な振る舞いは、ＮＯｘ浄化触媒の被毒の度合いによって変わらない。
【００３４】
しかしながら、被毒したＮＯｘ浄化触媒は、被毒していないＮＯｘ浄化触媒と比較してＳＯｘの蓄積量が多く、また、その酸化機能も劣っているものと考えられる。このため、図４に示すように、第２当量比ＫＡＣＴ２は、上記所定値Ｅへステップ状に変化した後は、第１当量比ＫＡＣＴ１よりもリーン側を推移することとなる。これは、上述のように被毒したＮＯｘ浄化触媒はＳＯｘの蓄積量が多く、排気を還元雰囲気にすることにより、蓄積されていたＳＯｘが僅かながらも還元されることにより、その下流側の排気の空燃比が上流側よりもリーンになるためであると考えられる。また、ＮＯｘ浄化触媒の酸化機能の低下も、第２当量比ＫＡＣＴ２が第１当量比ＫＡＣＴ１よりもリーン側を推移する要因の１つと考えられる。
【００３５】
以上のように、第２当量比ＫＡＣＴ２の振る舞いが安定した時刻以降（図３ではｔ２以降、図４ではｔ５以降）における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の振る舞いは、ＮＯｘ浄化触媒の被毒の度合いに応じて定性的に異なったものとなる。そこで、被毒判定処理では、リッチスパイクを実行した後、第２当量比ＫＡＣＴ２が、理論空燃比の近傍に設定された所定の閾値ＫＡＣＴ＿ＴＨを超え（図３では時刻ｔ１以降、図４では時刻ｔ４以降）、所定の待ち期間を経た後（図３では時刻ｔ２以降、図４では時刻ｔ５以降）の所定の期間（以下、「被毒判定期間」という）における第２当量比ＫＡＣＴ２と第１当量比ＫＡＣＴ１との偏差に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であるか否かを判定する。
なお、以上のような概念に基づいてＮＯｘ浄化触媒の被毒度合いを判定する具体的な手順については、後に図６及び図７を参照して詳述する。
【００３６】
図２に戻って、ステップＳ２では、被毒判定フラグＦ＿ＳＵＬＦが「１」であるか否かを判別する。この被毒判定フラグＦ＿ＳＵＬＦは、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であることを示すフラグであり、上述の被毒判定処理（後述の図７のステップＳ２７参照）において設定される。
【００３７】
ステップＳ２の判別結果がＹＥＳである場合には、ステップＳ３に移り、ＮＯｘ浄化触媒に蓄積したＳＯｘを除去するための被毒除去制御を実行し、この処理を終了する。
ステップＳ２の判別結果がＮＯである場合には、ステップＳ４に移り、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の度合いを判定するための劣化診断処理を実行し、この処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ３における被毒除去制御は、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。
【００３９】
ステップＳ４における劣化診断処理では、上述の被毒判定処理と同様に、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を実行した際における第１当量比ＫＡＣＴ１及び第２当量比ＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒が劣化した状態であるか否か、すなわちＮＯｘ浄化触媒の劣化の度合いを２値的に判定する。
【００４０】
図５を参照して、これら当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の度合いを判定する手法を説明する。
図５は、リッチスパイクを実行した際における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の特徴的な振る舞いを示す図である。図５の例では、劣化していないＮＯｘ浄化触媒を用いた場合における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の特徴的な振る舞いを示す。なお、第１当量比ＫＡＣＴ１は実線で示し、第２当量比ＫＡＣＴ２は破線で示す。
【００４１】
図５に示すように、時刻ｔ０においてリッチスパイクを実行すると、第１当量比ＫＡＣＴ１は、図３，４の例と同様に、理論空燃比よりもリーン側の所定値Ａから、理論空燃比よりもリッチ側の所定値Ｂへステップ状に変化する。これに対して、第２当量比ＫＡＣＴ２は、リッチスパイクを実行した直後は、第１当量比ＫＡＣＴ１よりもリーン側を推移しつつ、上記所定値Ｂよりもリーン側の所定値Ｆへステップ状に変化する。これは、上述のように、排気を還元雰囲気にすることにより、酸化雰囲気の下での運転時においてＮＯｘ浄化触媒に貯蔵された酸素がその下流側へ放出されたためである。したがって、リッチスパイクを実行してから所定の時間が経過し、ＮＯｘ浄化触媒に貯蔵されていた酸素が放出されると、第２当量比ＫＡＣＴ２は、上記所定値Ｆからリッチ側の所定値Ｇへ推移する。
【００４２】
したがって、第２当量比ＫＡＣＴ２が上記所定値Ｆにある期間は、ＮＯｘ浄化触媒に貯蔵されていた酸素を放出している期間である。また、この期間における第１当量比ＫＡＣＴ１と第２当量比ＫＡＣＴ２との差（ＫＡＣＴ１−ＫＡＣＴ２）は、ＮＯｘ浄化触媒から排出された酸素の量、すなわちＮＯｘ浄化触媒に貯蔵されていた酸素の量に概ね比例すると考えられる。したがって、第１当量比ＫＡＣＴ１と第２当量比ＫＡＣＴ２との間に形成された領域（図５中のハッチングで示す領域）の面積ＳＯＳＣは、ＮＯｘ浄化触媒の浄化性能に相関のある後述の酸素貯蔵能ＯＳＣに概ね比例しているものと考えられる。そこで、劣化診断処理では、このような面積ＳＯＳＣに相当する酸素貯蔵能ＯＳＣを算出し、算出した酸素貯蔵能ＯＳＣに基づいてＮＯｘ浄化触媒の劣化の度合いを判定する。
【００４３】
面積ＳＯＳＣは、以下の手順により算出することができる。先ず、時刻ｔ０においてリッチスパイクを実行してから、第１当量比ＫＡＣＴ１が理論空燃比を越えた時刻をｔ７とし、この時刻ｔ７から所定のＯＳＣ算出期間を経た時刻ｔ８までの間において、第１当量比ＫＡＣＴ１と理論空燃比との間に形成された領域の面積Ｓ１を算出する。また、このとき、第２当量比ＫＡＣＴ２と理論空燃比との間に形成された領域の面積Ｓ２を算出する。さらに、算出した面積Ｓ１から面積Ｓ２を減算することにより、面積ＳＯＳＣを算出することができる。
【００４４】
ところで、ＮＯｘ浄化触媒に還元剤が供給されると、これに応じて貯蔵していた酸素が放出される。一方、上述のＯＳＣ算出期間は、ＮＯｘ浄化触媒で貯蔵されていた酸素の放出が概ね完了するまでの期間である。したがって、このＯＳＣ算出期間としては、例えば、ＮＯｘ浄化触媒からスリップする還元剤の積算量が目安となる。このＮＯｘ浄化触媒からスリップする還元剤の積算量は、上述の面積Ｓ２に略比例する。したがって、ＯＳＣ算出期間は、時刻ｔ７から、面積Ｓ２が所定の閾値に達するまで（時刻ｔ８）の時間とすることができる。
なお、以上のような概念に基づいてＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いを判定する具体的な手順については、後に図８及び図９を参照して詳述する。
【００４５】
以下では、これら被毒判定処理及び劣化診断処理、並びにリッチスパイク制御の具体的な手順について説明する。
【００４６】
図６は、被毒判定処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１１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、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。このリッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨは、後に図１０を参照して詳述するリッチスパイク制御において「１」にセットされる。ステップＳ１１の判別結果が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Ｓ１２に移る。ステップＳ１１の判別結果がＮＯであり、リッチスパイクの実行中でない場合には、ステップＳ１８に移る。
【００４７】
ステップＳ１２では、触媒温度ＴＣＡＴが所定の閾値ＴＣＡＴ＿ＴＨ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒が活性状態にあると判断し、ステップＳ１３に移る。この判別結果がＮＯの場合には、ＮＯｘ浄化触媒が活性状態にはないと判断し、ステップＳ１８に移る。
【００４８】
ステップＳ１８では、上述のようにリッチスパイクを実行中でなく、また、ＮＯｘ浄化触媒の温度が閾値ＴＣＡＴ＿ＴＨより低いと判定されたことに応じて、後述の波形解析処理を行う時期ではないと判断し、待ち期間用タイマＴＩＭＥＲ１を「０」にリセットし、ステップＳ１９に移る。この待ち期間用タイマＴＩＭＥＲ１は、上述の待ち期間（図３及び図４参照）を計測するタイマである。また、ステップＳ１９では、被毒判定期間用タイマＴＩＭＥＲ２を「０」にリセットし、この処理を終了する。この被毒判定期間用タイマＴＩＭＥＲ２は、上述の被毒判定期間（図３，４参照）を計測するタイマである。
【００４９】
ステップＳ１３では、第１当量比ＫＡＣＴ１が閾値ＫＡＣＴ＿ＴＨ（上述の図３及び図４参照）以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１４に移る。この判別結果がＮＯの場合には、ステップＳ１８に移り、各種タイマＴＩＭＥＲ１，ＴＩＭＥＲ２を「０」にリセットし、この処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ１４では、第２当量比ＫＡＣＴ２が閾値ＫＡＣＴ＿ＴＨ以上であるか否かを判別する、このステップＳ１４の判別結果がＹＥＳの場合には、待ち期間中又は被毒判定期間中（上述の図３及び図４参照）にあると判断し、ステップＳ１５に移る。そしてステップＳ１５では、待ち期間用タイマＴＩＭＥＲ１の前回値に「１」を加算し、ステップＳ１６に移る。一方、ステップＳ１４の判別結果がＮＯの場合には、上記待ち期間中又は被毒判定期間中にないと判断し、ステップＳ１８に移り、各種タイマＴＩＭＥＲ１，ＴＩＭＥＲ２を「０」にリセットし、この処理を終了する。
【００５１】
ステップＳ１６では、待ち期間用タイマＴＩＭＥＲ１が判定値ＴＩＭＥＲ＿ＱＵＥ以上であるか否かを判別する。このステップＳ１６の判別結果がＹＥＳの場合には、被毒判定期間中にあると判断し、ステップＳ１７に移り、図７に示す波形解析処理を実行し、この処理を終了する。一方、このステップＳ１６の判別結果がＮＯの場合には、被毒判定期間中ではないと判断し、ステップＳ１９に移り、被毒判定期間用タイマＴＩＭＥＲ２のみを「０」にリセットし、この処理を終了する。
【００５２】
図７は、波形解析処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ２１では、被毒判定期間用タイマＴＩＭＥＲ２の前回値に「１」を加算し、ステップＳ２２に移る。
【００５３】
ステップＳ２２では、被毒判定期間用タイマＴＩＭＥＲ２が判定値ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳの場合には、被毒判定期間ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤが経過したと判断し、ステップＳ２３に移る。この判別結果がＮＯの場合には、この処理を終了する。
【００５４】
ステップＳ２３では、被毒判定期間ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤ内の第１当量比ＫＡＣＴ１の平均値ＫＡＣＴＡＶＥ１を算出し、ステップＳ２４に移る。ステップＳ２４では、被毒判定期間ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤ内の第２当量比ＫＡＣＴ２の平均値ＫＡＣＴＡＶＥ２を算出し、ステップＳ２５に移る。
【００５５】
ステップＳ２５では、第２当量比の平均値ＫＡＣＴＡＶＥ２と第１当量比の平均値ＫＡＣＴＡＶＥ１との偏差を算出し、この偏差が所定の判定値ＳＵＬＦＪＵＤ以上であるか否かを判別する。この判定値ＳＵＬＦＪＵＤは、上述のようにＮＯｘ浄化触媒の被毒の度合いを示す値である。ステップＳ２５の判別結果のＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していないと判断し、ステップＳ２６に移り、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「０」をセットし、この処理を終了する。
【００５６】
一方、ステップＳ２５の判別結果がＮＯの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していると判断し、ステップＳ２７に移り、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「１」をセットし、この処理を終了する。ここで、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「１」をセットすると、上述の図２のステップＳ２の判別結果がＹＥＳとなりステップＳ４の劣化診断処理は実行されない。したがって、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「１」をセットすることで、劣化診断処理によるＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いの判定を禁止することができる。
【００５７】
図８は、劣化診断処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ３１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。この判別結果はＹＥＳの場合にはステップＳ３２に移る。この判別結果がＮＯの場合にはこの処理を終了する。
ステップ３２では、触媒温度ＴＣＡＴが上述の閾値ＴＣＡＴ＿ＴＨ以上であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳの場合にはステップＳ３３に移る。この判別結果がＮＯの場合にはこの処理を終了する。
【００５８】
これらステップＳ３１，Ｓ３２は、上述の図６の被毒判定処理のステップＳ１１，Ｓ１２と同じである。つまり、この劣化診断処理は、基本的には、上述の被毒判定処理とほぼ同じタイミングで実行されることとなる。すなわち、触媒温度ＴＣＡＴが閾値ＴＣＡＴ＿ＴＨ以上の状態では、一度のリッチスパイクの実行により、被毒判定処理による被毒の判定と、劣化診断処理による劣化の診断とが合わせて行われることとなる。
【００５９】
ステップＳ３３では、還元剤のスリップ量の積算値（以下、「スリップ還元剤量積算値」という）ＳＵＭＫＡＣＴ２が所定の判定値ＳＵＭ＿ＴＨ以上であるか否かを判別する。このスリップ還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ２は、上述の図５における面積Ｓ２に相当する。ステップＳ３３の判別結果がＹＥＳの場合には、上述のＯＳＣ判定期間が完了したと判断し、ステップＳ３６に移る。ステップＳ３３の判別結果がＮＯの場合には、ＯＳＣ判定期間内であると判断し、ステップＳ３４に移る。
【００６０】
ステップＳ３４では、ＮＯｘ浄化触媒に流入した還元剤量の積算値（以下、「流入還元剤量積算値」という）ＳＵＭＫＡＣＴ１を下記式（１）により算出し、ステップＳ３５に移る。この流入還元剤量積算値は、図５に示す面積Ｓ１に相当する。より具体的には、第１当量比ＫＡＣＴ１から値１を減算した値（ＫＡＣＴ１−１）と、値０と、のうち大きな値に、排気の量に相当する吸入空気量ＧＡＩＲを乗算する。そして、このようにして得られた値を、流入還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ１の前回値に加算することにより、流入還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ１が算出される。
ＳＵＭＫＡＣＴ１←ＳＵＭＫＡＣＴ１
＋ＭＡＸ（（ＫＡＣＴ１−１），０）×ＧＡＩＲ      （１）
【００６１】
ステップＳ３５では、スリップ還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ２を下記式（２）により算出し、この処理を終了する。より具体的には、第２当量比ＫＡＣＴ２から値１を減算した値（ＫＡＣＴ２−１）と、値０と、のうち大きな値に、排気の量に相当する吸入空気量ＧＡＩＲを算出する。そして、このようにして得られた値を、スリップ還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ２の前回値に加算することにより、スリップ還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ２が算出される。
ＳＵＭＫＡＣＴ２←ＳＵＭＫＡＣＴ２
＋ＭＡＸ（（ＫＡＣＴ２−１），０）×ＧＡＩＲ      （２）
【００６２】
ステップＳ３６では、第１当量比ＫＡＣＴ１が安定したか否かを判別する。より具体的には、下記式（３）に示すように、過去数回の処理サイクルにわたる第１当量比ＫＡＣＴ１の平均値ＡＶＥＴＭＰ１と今回の第１当量比ＫＡＣＴ１との差により、偏差ＤＫＡＣＴ１を算出する。そして、下記式（４）に示すように、この偏差ＤＫＡＣＴ１が所定の閾値ＤＫＡＣＴ１＿ＴＨ以下であるか否かを判別することにより、第１当量比ＫＡＣＴ１が安定したか否かを判別する。
ＤＫＡＣＴ１＝｜ＡＶＥＴＭＰ１−ＫＡＣＴ１｜      （３）
ＤＫＡＣＴ１≦ＤＫＡＣＴ１＿ＴＨ                  （４）
【００６３】
ステップＳ３６の判別結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ３７に移り、第１当量比ＫＡＣＴ１の所定の期間にわたる平均値ＡＶＥＫＡＣＴ１を算出し、ステップＳ３８に移る。ステップＳ３６の判別結果がＮＯの場合には、この処理を終了する。
【００６４】
ステップＳ３８では、第２当量比ＫＡＣＴ２が安定したか否かを判別する。より具体的には、下記式（５）に示すように、過去数回の処理サイクルにわたる第２当量比ＫＡＣＴ２の平均値ＡＶＥＴＭＰ２と今回の第２当量比ＫＡＣＴ２との差により、偏差ＤＫＡＣＴ２を算出する。そして、下記式（６）に示すように、この偏差ＤＫＡＣＴ２が所定の閾値ＤＫＡＣＴ２＿ＴＨ以下であるか否かを判別することにより、第２当量比ＫＡＣＴ２が安定したか否かを判別する。
ＤＫＡＣＴ２＝｜ＡＶＥＴＭＰ２−ＫＡＣＴ１｜      （５）
ＤＫＡＣＴ２≦ＤＫＡＣＴ２＿ＴＨ                  （６）
【００６５】
ステップＳ３８の判別結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ３９に移り、第２当量比ＫＡＣＴ２の所定の期間に亘る平均値ＡＶＥＫＡＣＴ２を算出し、ステップＳ４０に移る。そして、図９に示すＯＳＣ判定処理を実行し、この処理を終了する。ステップＳ３８の判別結果がＮＯの場合には、この処理を終了する。
【００６６】
図９は、ＯＳＣ判定処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ５１では、算出された流入還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ１、スリップ還元剤量積算値ＳＵＭＫＡＣＴ２、及び第１、第２当量比の平均値ＡＶＥＫＡＣＴ１，ＡＶＥＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒の酸素貯蔵能ＯＳＣを算出し、ステップＳ５２に移る。より具体的には、酸素貯蔵能ＯＳＣは、下記式（７）により算出される。
ＯＳＣ＝ＳＵＭＫＡＣＴ１／ＡＶＥＫＡＣＴ１
−ＳＵＭＫＡＣＴ２／ＡＶＥＫＡＣＴ２      （７）
【００６７】
ステップＳ５２では、酸素貯蔵能ＯＳＣが所定の判定値ＯＳＣＪＵＤ以上であるか否かを判別する。このステップＳ５２の判別結果がＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は十分な酸素貯蔵能ＯＳＣがあり劣化していないと判断し、ステップＳ５４に移り、劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「０」にセットし、この処理を終了する。一方、ステップＳ５２の判別結果がＮＯの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は十分な酸素貯蔵能が無く劣化していると判断し、ステップＳ５３に移り、劣化フラグＦ＿ＣＡＴＮＧを「１」にセットし、この処理を終了する。
【００６８】
図１０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。
【００６９】
ステップＳ８１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＿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。
【００７０】
ステップＳ８２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Ｓ８３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Ｓ８４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。
【００７１】
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。
【００７２】
本実施形態によれば、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際における、当量比ＫＡＣＴ１、ＫＡＣＴ２に基づいて、被毒判定処理（ステップＳ１）ではＮＯｘ浄化触媒の被毒度合いを判定するとともに、劣化診断処理（ステップＳ４）ではＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いを判定する。また、本実施形態によれば、被毒判定処理においてＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であると判定された場合には、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦを「１」にセットすることで、劣化診断処理によるＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いの判定を禁止する。したがって、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態で、ＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いが判定されることにより、ＮＯｘ浄化触媒が劣化したと誤判定されるのを防止することができる。また、このようにしてＮＯｘ浄化触媒の被毒度合いの判定と劣化度合いの判定とをともに行うことにより、誤判定を防止しつつ、ＮＯｘ浄化触媒の劣化の判定にかかる時間を比較的短くすることができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、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際における当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒の劣化度合いとともに被毒度合いを判定する。すなわち、ＮＯｘ浄化触媒の温度を過度に上昇させる必要がない。これにより、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最小限に止めることができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、被毒判定処理では、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後、当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２がともに所定の閾値ＫＡＣＴ＿ＴＨを超えた後における、これら当量比ＫＡＣＴ１，ＫＡＣＴ２の平均値の偏差ＫＡＣＴＡＶＥ２−ＫＡＣＴＡＶＥ１に基づいて、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であるか否かを判定する。これにより、ＮＯｘ浄化触媒にかかる負担を軽減しかつ燃料の消費を抑制しながら、ＮＯｘ浄化触媒の被毒度合いの判定精度を向上することができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、ＮＯｘ浄化触媒が被毒した状態であると判定された場合には、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被毒除去制御（ステップＳ３）が実行される。このように、実際にＮＯｘ浄化触媒が被毒してしまい、必要なタイミングでＮＯｘ浄化触媒の硫黄を除去する制御を行うことにより、ＮＯｘ浄化触媒の熱劣化の進行及び不要な燃料の消費を抑制することができる。
【００７６】
本実施形態では、上流側ＬＡＦセンサ１２が第１空燃比検出手段を構成し、下流側ＬＡＦセンサ１３が第２空燃比検出手段を構成し、ＥＣＵ２が判定手段を構成し、ＥＣＵ２及びインジェクタ６が硫黄除去制御実行手段を構成する。より具体的には、図２のステップＳ１，Ｓ４の実行に係る手段が判定手段を構成し、図２のステップＳ３の実行に係る手段が硫黄除去制御実行手段を構成する。
【００７７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を、図面を参照して説明する。
以下の第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略化又は簡略化する。
図１１は、本実施形態に係る波形解析処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態の劣化判定装置は、波形解析処理の手順が第１実施形態と異なる。
【００７８】
図１１の波形解析処理におけるステップＳ６１、ステップＳ６２、ステップＳ６６、及びステップＳ６７の処理は、それぞれ、図７の波形解析処理におけるステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２６、及びステップＳ２７の処理と同じであるので詳細な説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ６３では、被毒判定期間ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤ内の第１当量比ＫＡＣＴ１の中間値ＫＡＣＴＭＥＤ１を算出し、ステップＳ６４に移る。ステップＳ６４では、被毒判定期間ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤ内の第２当量比ＫＡＣＴ２の中間値ＫＡＣＴＭＥＤ２を算出し、ステップＳ６５に移る。
【００８０】
ステップＳ６５では、第２当量比の中間値ＫＡＣＴＭＥＤ２と第１当量比の中間値ＫＡＣＴＭＥＤ１との偏差を算出し、この偏差が所定の判定値ＳＵＬＦＪＵＤ以上であるか否かを判別する。ステップＳ６５の判別結果がＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していないと判断し、ステップＳ６６に移り、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「０」をセットし、この処理を終了する。ステップＳ６５の判別結果がＮＯの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していると判断し、ステップＳ６７に移り、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「１」をセットし、この処理を終了する。
【００８１】
本実施形態によれば、上述の第１実施形態とほぼ同様の効果がある。
【００８２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を、図面を参照して説明する。
以下の第３実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略化又は簡略化する。
図１２は、本実施形態に係る波形解析処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態の劣化判定装置は、波形解析処理の手順が第１実施形態と異なる。
【００８３】
図１２の波形解析処理におけるステップＳ７１、ステップＳ７２、ステップＳ７５、及びステップＳ７６の処理は、それぞれ、図７の波形解析処理におけるステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２６、及びステップＳ２７の処理と同じであるので詳細な説明を省略する。
【００８４】
ステップＳ７３では、第２当量比ＫＡＣＴ２と第１当量比ＫＡＣＴ１との偏差（ＫＡＣＴ２−ＫＡＣＴ１）に、排気の量に相当する吸入空気量ＧＡＩＲを乗算して得られた値の、被毒判定期間ＴＩＭＥＲ＿ＪＵＤにわたる積分値ＳＵＭＡＣＴを算出し、ステップＳ７４に移る。
【００８５】
ステップＳ７４では、積分値ＳＵＭＡＣＴが所定の判定値ＳＵＬＦＪＵＤ＿ＳＵＭ以上であるか否かを判別する。ステップＳ７４の判別結果がＹＥＳの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していないと判断し、ステップＳ７５に移り、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「０」をセットし、この処理を終了する。ステップＳ７４の判別結果がＮＯの場合には、ＮＯｘ浄化触媒は被毒していると判断し、ステップＳ７６に移り、被毒フラグＦ＿ＳＵＬＦに「１」をセットし、この処理を終了する。
【００８６】
本実施形態によれば、上述の第１実施形態とほぼ同様の効果がある。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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】
【００９１】
１…劣化判定装置
２…ＥＣＵ（判定手段、硫黄除去制御実行手段）
３…エンジン（内燃機関）
５…排気管（排気通路）
６…インジェクタ（硫黄除去制御実行手段）
７…ＮＯｘ浄化触媒（触媒）
１２…上流側ＬＡＦセンサ（第１空燃比検出手段）
１３…下流側ＬＡＦセンサ（第２空燃比検出手段）
【図１】
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【図２】
2010248952.tif 000004
【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】
2010248952.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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