(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられてＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することで該吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を変化させる供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＨ３を検出するＮＨ３検出装置と、
前記供給装置から還元剤を供給するときに排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節する制御装置と、
前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤を供給する第一の還元剤供給を行った後に、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤を供給する第二の還元剤供給を行い、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が閾値未満の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は劣化していると判定し、該検出値
が閾値以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であると判定する判定装置と、
を備える触媒劣化判定システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第二の還元剤供給時に排気の空燃比を１４以下とする請求項１に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第二の還元剤供給を行う時間を５秒以下とする請求項１または２に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第一の還元剤供給と前記第二の還元剤供給との間に、排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤を供給して、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵され
ているＮＯx量を所定値以下とする請求項１から３の何れか１項に記載の触媒劣化判定シ
ステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が基準値のときに、前記第一の還元剤供給を行い、該第一の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が閾値以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であると判定し、該検出値が閾値
未満の場合に前記第二の還元剤供給を行う請求項１から４の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項６】
前記検出値は、ＮＨ３の濃度の最大値である請求項１から５の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項７】
前記検出値は、ＮＨ３の濃度の積算値である請求項１から５の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒劣化判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒ともいう。）に吸蔵されているＮＯxの還
元制御を実行し、その後、ＮＯx触媒でのＮＯxの吸蔵量の推定値が基準値に達した時点で、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサによって検出されるＮＯx濃度が所定濃度以上で
あるときは、ＮＯx触媒が劣化していると判定する技術が知られている（例えば、特許文
献１参照。）。
【０００３】
しかし、ＮＯx触媒に多くのＮＯxが吸蔵されるまで待たなくてはならず、ＮＯx触媒の
劣化判定に要する時間が長くなる。このため、ＮＯx触媒が劣化している場合には、劣化
判定が完了するまでの間はＮＯxが流出する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６２４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、吸蔵還元型ＮＯx触媒
の劣化判定を速やかに且つ正確に行なうことができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による触媒劣化判定システムは、
内燃機関の排気通路に設けられてＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給することで該吸蔵還元型ＮＯx触媒を通過する排気の空燃比を変化させる供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＨ３を検出するＮＨ３検出装置と、
前記供給装置から還元剤を供給するときに排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節する制御装置と、
前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤を供給する第一の還元剤供給を行った後に、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤を供給する第二の還元剤供給を行い、前記第二の還元剤供給時の前記ＮＨ３検出装置による検出値が閾値未満の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は劣化していると判定し、該検出値
が閾値以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であると判定する判定装置と、
を備える。
【０００７】
吸蔵還元型ＮＯx触媒は、リーン空燃比のときにＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを
還元剤が存在するときに還元する。供給装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給す
ることができる。還元剤は、排気通路を流通する排気中に供給してもよく、内燃機関から排出させるようにしてもよい。そして、還元剤を供給することで、排気の空燃比が低下する。
【０００８】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給すると、Ｈ２やＨＣがＮＯと反応してＮ
Ｈ３が生成されることがある。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、該吸蔵還元
型ＮＯx触媒における還元効率が低下する。このため、吸蔵還元型ＮＯx触媒で生成されるＮＨ３量も少なくなる。したがって、リッチ空燃比を目標として還元剤を供給したときのＮＨ３検出装置の検出値が、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。
【０００９】
ここで、判定装置は、劣化判定のために、第一の還元剤供給と、第二の還元剤供給との２回の還元剤供給を行う。第一の還元剤供給により吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されてい
るＮＯx量が減少する。このため、第一の還元剤供給と第二の還元剤供給とでＮＨ３が生
成される条件が異なる。なお、第一の還元剤供給は、劣化判定を行わないときにＮＯxの
還元のために行われる還元剤の供給と同じように行ってもよい。そして、第一の還元剤供給を行うことにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が減少するため、第二の還元剤供給時に該吸蔵還元型ＮＯx触媒から放出されるＮＯx量が少なくなる。
【００１０】
しかし、吸蔵還元型ＮＯx触媒には、新たにＮＯxが流入するため、該吸蔵還元型ＮＯx
触媒が正常であれば、流入するＮＯxと還元剤とが反応してＮＨ３が生成される。すなわ
ち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であれば、ＮＯxが吸蔵されていなくても排気中のＮＯx
によりＮＨ３が生成される。そして、このＮＨ３の生成量は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣
化の度合いに応じて減少する。すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて
、還元効率が低下するため、流入するＮＯxから生成されるＮＨ３の量が減少する。した
がって、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している場合には、劣化の度合いに応じてＮＨ３の
生成量が少なくなる。このため、ＮＨ３検出装置の検出値が劣化の進行と共に小さくなる。
【００１１】
そうすると、ＮＨ３検出装置による検出値と、閾値と、を比較することで劣化判定を行うことができる。この閾値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常なときの検出値の下限値とし
てもよい。この閾値は、誤差などを考慮してある程度の余裕を持たせて決定してもよい。また、閾値は、許容できる検出値としてもよい。
【００１２】
なお、ＮＨ３検出装置による検出値は、還元剤を供給した後、該還元剤の影響が検出値に現れている間の検出値としてもよい。また、還元剤を供給した排気がＮＨ３検出装置を通過しているときの検出値としてもよい。
【００１３】
このように、第一の還元剤供給と第二の還元剤供給とを行った後に、吸蔵還元型ＮＯx
触媒の劣化判定を行うことができる。そして、ＮＯxの吸蔵量が少ないとき、または、Ｎ
Ｏxが吸蔵されていないときに劣化判定を行うことで、吸蔵還元型ＮＯx触媒から放出されるＮＯxの影響を小さくすることができるため、判定精度を高くすることができる。また
、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されるのを待つ必要がないため、速やかな劣化判定が可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、前記制御装置は、前記第二の還元剤供給時に排気の空燃比を１４以下とすることができる。
【００１５】
排気の空燃比を１４以下とすることにより、ＮＨ３の生成量が吸蔵還元型ＮＯx触媒の
劣化の度合いに応じてより明確に変化する。したがって、劣化判定の精度をより高めることができる。
【００１６】
また、本発明においては、前記制御装置は、前記第二の還元剤供給を行う時間を５秒以下とすることができる。
【００１７】
ＮＨ３の生成量は吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて変化するが、この現象
は還元剤の供給を開始した直後の短い時間で顕著に現れる。したがって、還元剤の供給を開始してから５秒以下で劣化判定を行うことができる。このため、劣化判定を速やかに完了することができる。また、５秒よりも長くなると、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化してい
てもＮＨ３の生成量が次第に多くなるため、正常な場合とのＮＨ３の生成量の差が小さくなる。このため、劣化判定の精度が低下する虞がある。これに対し、第二の還元剤供給の開始から５秒以下で劣化判定を行うことにより、正常時と劣化時とでＮＨ３の差が大きくなるため、劣化判定の精度を高めることができる。
【００１８】
また、本発明においては、前記制御装置は、前記第一の還元剤供給と前記第二の還元剤供給との間に、排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤を供給して、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量を所定値以下とすることができる。
【００１９】
上述のように、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されていない状態であっても、排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤を供給すると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒に流
入するＮＯxと還元剤とが反応してＮＨ３が生成される。このＮＨ３の生成量が、吸蔵還
元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて変化する。すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常な場合には、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入するＮＯxと還元剤とが反応して、ＮＨ３が多く生成されるが、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している場合には、劣化の度合いに応じてＮ
Ｈ３の生成量が少なくなる。
【００２０】
なお、所定値は、還元剤を供給してもＮＯx触媒からＮＯxが放出されないか又は放出されないに等しいときのＮＯx吸蔵量である。また、ＮＯxは放出されるものの、劣化判定に及ぼす影響が許容範囲内のときのＮＯx吸蔵量としてもよい。さらに、所定値は０として
もよい。
【００２１】
そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定値以下となるまで還元剤を供給することで、第二の還元剤供給時に吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxが放出されることを抑制できる。すなわち、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が所定値以下であれば、還元剤を供給したときにＮＨ３が生成されることを抑制できる。そして、ＮＯx触媒に流
入するＮＯxのみを還元剤と反応させることができるため、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxの影響をより確実に小さくすることができる。このため、劣化判定の精度をより高め
ることができる。
【００２２】
また、本発明においては、前記制御装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されてい
るＮＯx量が基準値のときに、前記第一の還元剤供給を行い、該第一の還元剤供給時の前
記ＮＨ３検出装置による検出値が閾値以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒は正常であ
ると判定し、該検出値が閾値未満の場合に前記第二の還元剤供給を行うことができる。
【００２３】
ここでいう基準値とは、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うときのＮＯx吸蔵量として設定される。この基準値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であると仮定したときに吸蔵
されているＮＯx量としてもよい。また、基準値は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給したときに劣化判定に必要な量のＮＨ３が生成されるＮＯx吸蔵量としてもよい。
【００２４】
吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量は、該吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であ
ると仮定した場合のＮＯx吸蔵量とすることができる。ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、劣化の度合いに応じて吸蔵可能なＮＯx量が減少する。そして、還元剤を供給
したときに吸蔵還元型ＮＯx触媒から放出されるＮＯx量も劣化度合いに応じて減少する。さらに、吸蔵還元型ＮＯx触媒から放出されたＮＯx及び吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する
ＮＯxが劣化の度合いに応じて反応し難くなるため、劣化の度合いに応じてＮＨ３の生成
量が減少する。このように、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が基準値のときに還元剤
を供給すると、ＮＯx触媒が正常な場合と劣化している場合とでＮＨ３の生成量が異なる
ため、該ＮＨ３の生成量に応じて劣化判定を行うことができる。
【００２５】
ここで、判定装置は、劣化判定のときに、第一の還元剤供給と、第二の還元剤供給との２回行う。第一の還元剤供給により吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx量が変化する。このため、第一の還元剤供給と第二の還元剤供給とでＮＨ３が生成される条件が異なる。したがって、２回のＮＨ３の生成量に基づいて劣化判定を行うことができるため、劣化判定の精度が高くなる。
【００２６】
また、本発明においては、前記検出値は、ＮＨ３の濃度の最大値であってもよい。
【００２７】
ここで、ＮＯx触媒の劣化の度合いが高くなるほど、生成されるＮＨ３量が多くなる。
そうすると、ＮＨ３検出装置の検出値の最大値が大きくなる。このため、検出値の最大値に基づいて劣化判定が可能となる。このように、ＮＯx触媒の劣化の度合いと相関関係に
あるＮＨ３検出装置の検出値の最大値を用いて劣化判定を行うことで、劣化判定を容易且つ正確に行うことができる。
【００２８】
また、本発明においては、前記検出値は、ＮＨ３の濃度の積算値であってもよい。
【００２９】
ＮＨ３検出装置の検出値の最大値と同様に、ＮＨ３検出装置の検出値の積算値も吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。このため、検出値の積算値に基づい
て劣化判定が可能となる。積算値は、たとえばＮＨ３検出装置の検出値を所定時間毎に加算していくことで得る。このように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いと相関関係に
あるＮＨ３検出装置の検出値の積算値を用いて劣化判定を行うことで、劣化判定を容易且つ正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を速やかに且つ正確に行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。
【図２】ＮＯx触媒におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。
【図３】ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【図４】ＮＯxの吸蔵量が基準値のときの正常なＮＯx触媒に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図５】ＮＯxの吸蔵量が基準値のときの劣化しているＮＯx触媒に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図６】ＮＯxが吸蔵されていない正常なＮＯx触媒に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図７】ＮＯxが吸蔵されていない劣化しているＮＯx触媒に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
【図８】実施例に係る第一の還元剤供給時の空燃比とＮＨ３濃度との推移を示したタイムチャートである。
【図９】実施例に係る第二の還元剤供給時の空燃比とＮＨ３濃度との推移を示したタイムチャートである。
【図１０】ＮＯx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る触媒劣化判定システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００３３】
＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３４】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。
【００３５】
ＮＯx触媒４は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、その担体上に、たとえ
ばバリウム（Ｂａ）及び白金（Ｐｔ）を担持して構成されている。
【００３６】
このＮＯx触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元す
る機能を有する。
【００３７】
また、ＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、排気中に還元剤を噴射する噴射弁５
が取り付けられている。噴射弁５は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して排気中へ還元剤を噴射する。還元剤には、たとえば内燃機関１の燃料（軽油）が用いられるが、これに限らない。
【００３８】
噴射弁５から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。そして、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxの還元時には、噴射弁５から燃料を噴射することにより、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を比較的に短
い周期で低下させる所謂リッチスパイク制御を実行する。噴射弁５から噴射させる還元剤量は、たとえば内燃機関１の運転状態（機関回転数及び機関負荷）に基づいて決定される。還元剤量と機関回転数と機関負荷との関係は予めマップ化しておくことができる。また、排気通路２に空燃比センサを取り付けて、該空燃比センサにより検出される空燃比が目標値となるように還元剤量をフィードバック制御してもよい。
【００３９】
なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における供給装置に相当する。また、内燃機関１から未燃燃料を排出させることで還元剤を供給することもできる。すなわち、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、該筒内噴射弁から主噴射を行なった後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射（ポスト噴射）を行なったり、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を遅らせたりすることにより、内燃機関１から還元剤を多く含むガスを排出させることもできる。
【００４０】
また、ＮＯx触媒４よりも下流の排気通路２には、排気中のＮＨ３濃度を測定するＮＨ
３センサ８及び排気の温度を測定する温度センサ９が取り付けられている。なお、本実施例においてはＮＨ３センサ８が、本発明におけるＮＨ３検出装置に相当する。また、ＮＨ３センサ８には、ＮＯxを検出するＮＯxセンサを用いてもよい。ＮＯxセンサは、ＮＯx及びＮＨ３をＮＯxとして検出する。
【００４１】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御する。
【００４２】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１２、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１３が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。
【００４３】
一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁５の開閉時期が制御される。なお、本実施例では噴射弁５から供給する還元量を調節するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００４４】
そして、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御を行ったときにＮＨ３センサ８により検出されるＮＨ３濃度に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行う。劣化判定時のリッチスパイ
ク制御では、まずＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxが基準値のときに排気の空燃比がリッチとなる範囲内で噴射弁５から還元剤を噴射させる。このときに１回目のＮＨ３濃度の検出を行う。その後、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを全て放出されるように還元剤を噴射させる。さらにその後に排気の空燃比がリッチとなる範囲内で噴射弁５から還元剤を噴射させて、このときに２回目のＮＨ３濃度の検出を行う。１回目のＮＨ３濃度の検出を行うときのリッチスパイク制御を第一の還元剤供給といい、２回目のＮＨ３濃度の検出を行うときのリッチスパイク制御を第二の還元剤供給という。
【００４５】
ここで、図２は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。また、図３は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【００４６】
ＮＯx触媒４は、排気の空燃比がリーンのときにＮＯをＰｔ上でＯ２と酸化させ、Ｂａ
へＢａ（ＮＯ３）２として吸蔵する。一方、還元剤を供給して排気の空燃比をリッチとすると、Ｂａ（ＮＯ３）２がＮＯ２となって放出され、さらにＰｔ上でＮ２に還元される。このときに、ＮＯx触媒４では、ＮＯとＨ２とが反応して、ＮＨ３とＨ２Ｏとが生成され
る。また、ＨＣとＮＯとが反応して、ＮＨ３とＨ２ＯとＣＯ２とが生成される。なお、ＮＯx触媒４に流入するＮＯxも、ＮＯx触媒４から放出されるＮＯxと同様に反応する。このようにして生成されたＮＨ３は、ＮＨ３センサ８において検出される。
【００４７】
ここで、図４は、ＮＯxの吸蔵量が基準値のときの正常なＮＯx触媒４に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒４よりも下流側
のＮＨ３濃度との関係を示した図である。また、図５は、ＮＯxの吸蔵量が基準値のとき
の劣化しているＮＯx触媒４に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク
制御の継続時間と、ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。
三角印（実線）は、空燃比が１４のときを示し、四角印（一点鎖線）は、空燃比が１３のときを示している。図４および図５は、第一の還元剤供給時の関係を示している。
【００４８】
ここでいう基準値とは、ＮＯx触媒４の劣化判定を行うときのＮＯx吸蔵量として設定される。この基準値は、ＮＯx触媒４が正常であると仮定したときに吸蔵されているＮＯx量としてもよい。また、基準値は、ＮＯx触媒４に還元剤を供給したときに劣化判定に必要
な量のＮＨ３が生成されるＮＯx吸蔵量としてもよい。ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が基準
値となっており、ＮＯx触媒４が正常であれば、リッチスパイク制御を行うことでＮＯx触媒４からＮＯxが放出されてＮＨ３が生成される。なお、ＮＯxの還元が必要となるＮＯx
吸蔵量を基準値としてもよい。また、基準値は、ＮＯxの還元を行わなければＮＯxを吸蔵することが困難となるＮＯx吸蔵量としてもよい。
【００４９】
なお、正常なＮＯx触媒４は、例えば、全く劣化していないＮＯx触媒４、または、劣化しているものの、劣化の度合いが許容範囲内のＮＯx触媒４である。また、劣化している
ＮＯx触媒４は、劣化の度合いが許容範囲を超えたＮＯx触媒４である。
【００５０】
図４に示されるように、正常なＮＯx触媒４では、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されてい
るときに、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ空燃比となるように還元剤を供給すると、図３で説明したように、ＮＯx触媒４からのＮＯxの放出量が比較的多くなる。また、ＮＯxの還元効率も高いため、ＮＨ３の生成量が比較的多くなる。また、リッチ度合いが
高いほど、より多くのＮＯxが放出されて、より多くのＮＨ３が生成される。そして、リ
ッチスパイク制御の継続時間が長くなるほど、ＮＨ３の生成量は多くなるが、ある時間を過ぎるとＮＨ３濃度は略一定となる。
【００５１】
一方、図５に示されるように、ＮＯx触媒４が劣化すると、ＮＯx触媒４における還元効率が低下するため、リッチ空燃比となるように還元剤を供給したときに、ＮＯx触媒４か
ら脱離するＮＯx量が減少する。また、Ｐｔの表面積が小さくなるため、図３で説明した
ＮＨ３の生成量も減少する。したがって、このＮＯx触媒４よりも下流へ流れ出るＮＨ３
の量は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて少なくなる。すなわち、リッチスパイク継
続時間が長くなるほど、ＮＨ３濃度は増加するが、その増加の度合いが正常なＮＯx触媒
４と比較して低くなる。また、劣化の度合いに応じて、リッチ度合いによるＮＨ３濃度の差が小さくなる。
【００５２】
ところで、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないときに還元剤を供給すると、ＮＯx
触媒４からはＮＯxが放出されないが、排気中のＮＯxが還元剤と反応してＮＨ３が生成される。このＮＨ３の生成量は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて変化する。
【００５３】
図６は、ＮＯxが吸蔵されていない正常なＮＯx触媒４に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度と
の関係を示した図である。また、図７は、ＮＯxが吸蔵されていない劣化しているＮＯx触媒４に対してリッチスパイク制御を行ったときのリッチスパイク制御の継続時間と、ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度との関係を示した図である。三角印（実線）は、空燃
比が１４のときを示し、四角印（一点鎖線）は、空燃比が１３のときを示している。図６および図７は、第二の還元剤供給時の関係を示している。
【００５４】
正常なＮＯx触媒４では、ＮＯxの吸蔵量が０であっても、ＮＯx触媒４にＮＯxが流入すると、該ＮＯxと還元剤とが反応し、比較的多くのＮＨ３が生成される。また、リッチ度
合いが高いほど、より多くのＮＨ３が生成される。
【００５５】
一方、劣化しているＮＯx触媒４では、ＮＯx触媒４にＮＯxが流入しても、還元効率が
低いために、Ｐｔ上でのＮＯxと還元剤との反応が緩慢となる。このため、ＮＨ３の生成
量は、正常なＮＯx触媒４よりも少なくなる。また、劣化しているＮＯx触媒４は、排気の空燃比をよりリッチとしても、触媒反応の限界に達しているため、ＮＨ３の生成量はあまり変化しない。ただし、リッチスパイクの継続時間が長くなれば、ＮＨ３濃度は比較的高くなる。そして、リッチスパイク制御の継続時間がたとえば５秒以下であれば、正常なＮＯx触媒４と、劣化しているＮＯx触媒４とで、ＮＨ３濃度の差が顕著になる。
【００５６】
この現象をＮＨ３センサ８により検出することで、ＮＯx触媒４の劣化の度合いを判定
することができる。
【００５７】
図８は、本実施例に係る第一の還元剤供給時の空燃比とＮＨ３濃度との推移を示したタイムチャートである。また、図９は、本実施例に係る第二の還元剤供給時の空燃比とＮＨ３濃度との推移を示したタイムチャートである。図９に示すタイムチャートは、リッチスパイク制御の継続時間を５秒以下とした場合を示している。ＮＨ３濃度において、実線は
劣化しているＮＯx触媒４を示し、一点鎖線は正常なＮＯx触媒４を示している。本実施例では、第一の還元剤供給及び第二の還元剤供給時に、排気の空燃比が１４以下（１４としてもよい。）となるように還元剤を供給する。
【００５８】
排気の空燃比が１４以下になるように還元剤を供給すると、ＮＯx触媒４が正常であっ
ても、劣化していても、還元剤の供給直後からＮＨ３濃度が上昇する。そして、その上昇度合いは、劣化しているＮＯx触媒４よりも正常なＮＯx触媒４のほうが高い。
【００５９】
そして、ＮＯx触媒４よりも下流へ流れ出るＮＨ３の量は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて少なくなる。このため、ＮＯx触媒４から流出するＮＨ３をＮＨ３センサ８で検
出すれば、ＮＯx触媒４の劣化を判定することができる。
【００６０】
すなわち、第一の還元剤供給時及び第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値は、正常なＮＯx触媒４のほうが高くなる。また、劣化しているＮＯx触媒４では、正常なＮＯx触
媒４よりも、第一の還元剤供給時と第二の還元剤供給時とでＮＨ３濃度の差が大きくなる。
【００６１】
たとえば、ＥＣＵ１０は、第一の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値又は第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が閾値以上のときに、ＮＯx触媒４が正常であると判定する
ことができる。なお、第一の還元剤供給時の閾値と第二の還元剤供給時の閾値とは、異なる値とするが、同じ値であってもよい。また、ＥＣＵ１０は、第一の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が閾値未満で、且つ、第二の還元剤供給時のＮＨ３濃度の最大値が閾値未満のときに、ＮＯx触媒４が劣化していると判定することができる。閾値は、予め実験等
により最適値を求めておくことができる。
【００６２】
なお、ＮＨ３濃度の最大値の代わりに、ＮＨ３濃度の積算値を用いることもできる。すなわち、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、ＮＨ３濃度の最大値が小さくな
り、且つ、ＮＨ３濃度の積算値が小さくなる。
【００６３】
図１０は、ＮＯx触媒４の劣化判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチ
ンは、ＥＣＵ１０により所定の期間毎に実行される。
【００６４】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う前提条件が成立しているか否か
判定される。たとえばＮＨ３センサ８が正常であり、且つＮＯx触媒４の温度がＮＯxの還元に適した温度となっているときに前提条件が成立していると判定される。ＮＨ３センサ８が正常であるか否かは、周知の技術により判定することができる。また、ＮＯxの還元
に適した温度とは、たとえば、ＮＯx触媒４が活性化しているときの温度である。ＮＯx触媒４の温度は、温度センサ９により検出される。なお、リッチスパイク制御を行う条件が成立しているか否か判定してもよい。
【００６５】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００６６】
ステップＳ１０２では、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が基準値であるか否か判定される。ここでいう基準値とは、ＮＯx触媒４に還元剤を供給したときに、劣化判定に必要な量の
ＮＨ３が生成されるＮＯx吸蔵量である。本ステップでは、第一の還元剤供給時にＮＯx触媒４が正常であるならば、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxから生成されるＮＨ３量が十分な量となるか否か判定している。なお、劣化判定を行わないときに、ＮＯx触媒４に
吸蔵されているＮＯxを放出させるためのリッチスパイク制御（通常のリッチスパイク制
御ともいう。）を行う必要があるほど、ＮＯxの吸蔵量が多いか否か判定してもよい。ス
テップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０２を再度処理する。すなわち、ＮＯx吸蔵量が基準値となる
まで繰り返しステップＳ１０２が処理される。
【００６７】
ステップＳ１０３では、目標となる空燃比を１４以下に設定して、リッチスパイク制御が行われる。すなわち、第一の還元剤供給が行われる。なお、本実施例においてはステップＳ１０３以降を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定装置に相当する。
【００６８】
ステップＳ１０４では、ＮＨ３センサ８の検出値が閾値以上であるか否か判定される。たとえば、第一の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の最大値が閾値以上であるか否か判定される。または、第一の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の積算値が閾値以上であるか否か判定される。閾値は、ＮＯx触媒４が正常のときの検出値の
下限値、または正常と劣化との境にあるときの検出値として設定される。なお、閾値は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。この閾値は、誤差などを考慮してある程度の余裕を持たせて決定してもよい。
【００６９】
また、積算値は、ＮＨ３センサ８でＮＨ３が検出されている間の積算値としてもよく、リッチスパイク制御が行われている間の積算値としてもよく、所定の時間の積算値としてもよい。積算値は、たとえば所定の周期で読み込まれるＮＨ３センサ８の検出値を順次加算していくことにより得てもよい。また、積算値は、ＮＨ３濃度の時間積分値としてもよい。また、積算値は、図８，９におけるＮＨ３濃度を示す線よりも下側の面積としてもよい。
【００７０】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進んで、ＮＯx触
媒４は正常であると判定される。一方、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進んで、仮劣化判定がなされる。仮劣化判定は、ＮＯx触媒４が劣化
している可能性が高いときになされる判定である。すなわち、第一の還元剤供給時には、図８に示したように、正常なＮＯx触媒４と劣化しているＮＯx触媒４との差が比較的小さいため、第一の還元剤供給時のＮＨ３濃度のみで劣化判定を行うと精度が低くなる虞がある。このため本実施例では、ステップＳ１０４において否定判定がなされても、すぐには劣化と確定せずに仮に判定している。
【００７１】
ステップＳ１０７では、通常のリッチスパイク制御が行われる。すなわち、ＮＯx触媒
４に吸蔵されているＮＯxを放出させるためのリッチスパイク制御が行われる。このとき
の排気の空燃比は、ＮＯxの放出・還元に適した空燃比とされる。なお、第一の還元剤供
給を行っても良い。
【００７２】
ステップＳ１０８では、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が所定値以下であるか否か判定される。ここでいう所定値とは、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないに等しい値として設定される。また、所定値は、還元剤を供給してもＮＯx触媒４からＮＯxが放出されないか又は放出されないに等しいときのＮＯx吸蔵量としてもよい。また、ＮＯxは放出されるものの、劣化判定に及ぼす影響が許容範囲内のときのＮＯx吸蔵量としてもよい。さらに、
所定値は０としてもよい。
【００７３】
本ステップでは、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないか否か判定してもよい。本ステップでは、通常のリッチスパイク制御を行う必要がないか否か判定している。ＮＯx吸
蔵量は、たとえば、内燃機関１の運転状態（機関回転数及び機関負荷）に基づいて推定されるＮＯx排出量と、ＮＯx触媒４に吸蔵されるＮＯxの割合と、から推定することができ
る。また、ＮＯx触媒４の上流側及び下流側にＮＯxセンサを取り付けることによってもＮＯx吸蔵量を推定することができる。そして、リッチスパイク制御を行ったときには、該
リッチスパイク制御により減少するＮＯx吸蔵量を減算する。リッチスパイク制御により
減少するＮＯx吸蔵量は、予め実験等により求めておくことができる。これらは、ＮＯx触媒４が正常であると仮定して求めてもよい。また、リッチスパイク制御を所定時間行ったときに、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていないと判定してもよい。なお、周知の技術によりＮＯx吸蔵量を推定してもよい。
【００７４】
ステップＳ１０８で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ戻る。そうすると、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が所定値以下となるまで、通常のリッチスパイク制御が繰り返される。すなわち、ＥＣＵ１０は、第一の還元剤供給と第二の還元剤供給との間において、排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤を供給して、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx量を所定値以下とする。また、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量が所定値以下となるまで、第一の還元剤供給を行っても良い。
【００７５】
ステップＳ１０９では、目標となる空燃比を１４以下に設定して、リッチスパイク制御が行われる。すなわち、第二の還元剤供給が行われる。そして、空燃比を１４以下とする時間を５秒以下（５秒としてもよい。）に設定する。
【００７６】
ステップＳ１１０では、ＮＨ３センサ８の検出値が閾値以上であるか否か判定される。たとえば、第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の最大値が閾値以上であるか否か判定される。または、第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の積算値が閾値以上であるか否か判定される。閾値は、ＮＯx触媒４が正常のときの検出値の
下限値、または正常と劣化との境にあるときの検出値として設定される。なお、閾値は、予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。
【００７７】
ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進んで、仮劣化判定がクリアされる。その後、ステップＳ１１２へ進み、ＮＯx触媒４は正常であると判定
される。一方、ステップＳ１１０で否定判定がなされた場合にはステップＳ１１３へ進んで、ＮＯx触媒４が劣化していると判定される。
【００７８】
なお、本実施例では、ステップＳ１０４において検出値が閾値以上であるか否か判定しているが、ステップＳ１０４，１０５，１０６は省略することができる。すなわち、第二の還元剤供給のときの検出値のみに基づいて劣化判定を行うこともできる。
【００７９】
このようにして、第一の還元剤供給時及び第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。このときには、ＮＨ３
センサ８の検出値の最大値または積算値が分かればすぐに劣化判定が可能であるため、検出値が安定するまで待ったり、ＮＯxが吸蔵されるまで待ったりする必要はない。すなわ
ち、劣化判定を速やかに行うことができる。
【００８０】
なお、本実施例では、第一の還元剤供給時または第二の還元剤供給時におけるＮＨ３センサ８の検出値の最大値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが高いと判定しても
よい。同様に、ＮＨ３センサ８の検出値の積算値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度
合いが高いと判定してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１     内燃機関
２     排気通路
４     吸蔵還元型ＮＯx触媒
５     噴射弁
８     下流側ＮＯxセンサ
９     温度センサ
１０   ＥＣＵ
１１   アクセルペダル
１２   アクセル開度センサ
１３   クランクポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005601285.tif 000005
【図５】
0005601285.tif 000006
【図６】
0005601285.tif 000007
【図７】
0005601285.tif 000008
【図８】
0005601285.tif 000009
【図９】
0005601285.tif 000010
【図１０】
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