(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき窒素酸化物を吸収し、リッチのとき前記窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段を具備する内燃機関の排気浄化装置であって、
前記窒素酸化物浄化手段の下流側に設けられ、前記排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の状態からリッチ側の状態へと変更された時に、前記酸素濃度測定手段の出力信号がリーン側からリッチ側へと変化するまでの時間を測定する時間測定手段と、
前記時間に関して、前記窒素酸化物浄化手段の浄化能力が硫黄被毒により劣化していると判断される所定の第１閾値と、この第１閾値よりも短く前記窒素酸化物浄化手段が熱劣化していると判断される所定の第２閾値とを設定する閾値設定手段と、
前記時間測定手段による測定時間が前記第１閾値よりも短くかつ前記第２閾値よりも長い時に、前記窒素酸化物浄化手段が硫黄被毒により劣化していると判断し、前記測定時間が前記第２閾値よりも短い時に、前記窒素酸化物浄化手段が熱劣化していると判断する劣化判断手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記劣化判断手段にて前記窒素酸化物浄化手段が硫黄被毒により劣化していると判断された時に、前記窒素酸化物浄化手段の硫黄被毒を解消する硫黄劣化再生手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりリーン側に設定されて、いわゆるリーンバーン制御が行われると窒素酸化物（ＮＯＸ）の排出量が増加する傾向がある。このため、内燃機関の排気系に、排気ガス中からＮＯＸを吸収あるいは吸着して除去するＮＯＸ吸収剤を内蔵する排気浄化装置を設け、排気ガスの浄化を行う技術が知られている。
このＮＯＸ吸収剤は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定されて排気ガス中の酸素濃度が比較的高い状態においてはＮＯＸを吸収し、逆に空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定されて排気ガス中の酸素濃度が低く、ＨＣ及びＣＯ等が多い状態においては、吸収したＮＯＸを還元浄化して窒素ガス（Ｎ２）として排出する。
【０００３】
ところで、ＮＯＸ吸収剤にＮＯＸが蓄積すると、ＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収能力が低下して排気ガスに対する浄化効率が低下するため、適宜のタイミングでＮＯＸ吸収剤に吸収されたＮＯＸを放出させる必要がある。この場合、一時的にＮＯＸ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定して、ＮＯＸ吸収剤に吸収されたＮＯＸを放出させると共に、リッチ雰囲気の排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ等により、放出されたＮＯＸを還元浄化する、いわゆるリッチスパイクを行うことでＮＯＸ吸収剤の再生を行う技術が知られている。
ここで、ＮＯＸ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定した場合、ＮＯＸ吸収剤からＮＯＸが放出されている間は、ＮＯＸ吸収剤から排出される排気ガスの空燃比は理論空燃比よりも僅かばかりリーン側となっており、この後、ＮＯＸ吸収剤からのＮＯＸの放出が完了すると排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチ側になることが知られている。この場合、ＮＯＸ吸収剤に吸収されているＮＯＸの量が少なくなるほど、リッチスパイクの実施後にＮＯＸ吸収剤から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に変化するまでの時間が短くなる。このため、例えば、ＰＣＴ国際公開ＷＯ  ９４／１７２９１号公報に開示されているように、リッチスパイクの実施後にＮＯＸ吸収剤から排出される排気ガスがリッチ雰囲気に変化するまでの時間からＮＯＸ吸収剤の劣化の度合いを判定する内燃機関の排気浄化装置が知られている。
【０００４】
また、内燃機関の燃料や潤滑剤には硫黄が含まれているため、排気ガス中には例えば硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の硫黄化合物が存在する。上記のようなＮＯＸ吸収剤は、排気ガス中のＮＯＸに加えて硫黄化合物も吸収する。ここで、ＮＯＸ吸収剤に吸収された硫黄化合物は、ＮＯＸに比べてより蓄積されやすい性質を有しており、硫黄化合物の蓄積量が増大するのに伴ってＮＯＸの吸収が妨げられ、徐々にＮＯＸの浄化効率が低下して、いわゆる被毒によるＮＯＸ吸収剤の劣化が生じる。
このようにＮＯＸ吸収剤の被毒が生じた場合は、ＮＯＸ吸収剤を適宜の高温にすると共に、排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定して、この状態を適宜の時間持続することにより、ＮＯＸ吸収剤に吸収された硫黄化合物を除去して被毒を解消する方法が知られている。このような内燃機関の排気浄化装置としては、例えば、特開平７−１８６７８５号公報に開示されているように、ＮＯＸ吸収剤に吸収された硫黄化合物の推定量が所定値を越えると、内燃機関に接続された自動変速機の変速段を制御することによって排気ガスの温度を制御すると共に、内燃機関の空燃比を理論空燃比によりもリッチ側に設定することによってＮＯＸ吸収剤に吸収された硫黄化合物の還元除去を行う内燃機関の排気浄化装置が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術による内燃機関の排気浄化装置では、ＮＯＸ吸収剤に吸収された硫黄化合物の量を内燃機関の運転状態に基づいて推定しているが、この硫黄化合物の量を推定する際に必要とされるデータとして、内燃機関に供給される燃料中に予め含有されている硫黄の量を正確に把握することは不可能であり、ＮＯＸ吸収剤に流入する硫黄濃度を特定することができないという問題が生じる。
しかも、ＮＯＸ吸収剤に流入する硫黄化合物の量が一定であっても、ＮＯＸ吸収剤の温度等によって、実際に吸収される硫黄化合物の量が変動するため、ＮＯＸ吸収剤の硫黄被毒による劣化度合いを正確に判断することができないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な手法を用いてＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収能力が、ＮＯＸ吸収剤の硫黄被毒により劣化しているか否かを確実に判定することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき窒素酸化物を吸収し、リッチのとき前記窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段（後述する実施形態ではＮＯＸ吸収剤２６）を具備する内燃機関の排気浄化装置であって、前記窒素酸化物浄化手段の下流側に設けられ、前記排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段（後述する実施形態では第２Ｏ２センサ２４）と、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の状態からリッチ側の状態へと変更された時に、前記酸素濃度測定手段の出力信号がリーン側からリッチ側へと変化するまでの時間を測定する時間測定手段（後述する実施形態ではステップＳ７及びステップＳ１８）と、前記時間に関して、前記窒素酸化物浄化手段の浄化能力が硫黄被毒により劣化していると判断される所定の第１閾値（後述する実施形態では硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化）と、この第１閾値よりも短く前記窒素酸化物浄化手段が熱劣化していると判断される所定の第２閾値（後述する実施形態では熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化）とを設定する閾値設定手段（後述する実施形態ではステップＳ１７）と、前記時間測定手段による測定時間が前記第１閾値よりも短くかつ前記第２閾値よりも長い時に、前記窒素酸化物浄化手段が硫黄被毒により劣化していると判断し、前記測定時間が前記第２閾値よりも短い時に、前記窒素酸化物浄化手段が熱劣化していると判断する劣化判断手段（後述する実施形態ではステップＳ１９からステップＳ２２）とを備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成の内燃機関の排気浄化装置によれば、内燃機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の状態からリッチ側の状態へと変更された時に、酸素濃度測定手段の出力信号がリーン側からリッチ側へと変化するまでの時間（ストイキ停滞時間）に関して、例えば、予め硫黄被毒した窒素酸化物浄化手段及び熱劣化した窒素酸化物浄化手段に対してストイキ停滞時間の測定を行い、これらのデータに基づいて、窒素酸化物浄化手段が硫黄被毒により回復可能な程度に劣化していると判断される第１閾値と、窒素酸化物浄化手段が熱劣化等によりＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に不可逆に熱劣化していると判断される第２閾値とを設定しておくことによって、窒素酸化物浄化手段がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に回復不可能に熱劣化しているのか、あるいは回復可能な一時的な硫黄劣化状態にあるのかを確実に区別することができる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明の内燃機関の排気浄化装置は、前記劣化判断手段にて前記窒素酸化物浄化手段が硫黄被毒により劣化していると判断された時に、前記窒素酸化物浄化手段の硫黄被毒を解消する硫黄劣化再生手段（後述する実施形態ではステップＳ２３）を備えることを特徴としている。
上記構成の内燃機関の排気浄化装置によれば、窒素酸化物浄化手段が回復可能な一時的な硫黄劣化状態にあるのかを確実に判定することができるため、硫黄被毒による窒素酸化物浄化手段の劣化が進行するよりも以前に、的確なタイミングで硫黄劣化再生手段により硫黄被毒を解消することができ、排気ガスに対する浄化効率が低下するのを抑制することができると共に、必要以上に硫黄被毒を解消する処理を実施することが防止されるため、内燃機関の燃費悪化の防止に資することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の第１の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態による内燃機関の排気浄化装置１０の構成図である。
先ず、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置１０に備えられた空燃比制御装置について説明する。この空燃比制御装置では、例えば多気筒のエンジン等をなす内燃機関１１の吸気管１２の途中にスロットル弁１３が備えられており、このスロットル弁１３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ１４が連結されており、このθＴＨセンサ１４はスロットル弁１３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１５に供給する。
さらに、燃料噴射弁１６は内燃機関１１とスロットル弁１３との間に備えられており、図示しない燃料ポンプが接続されていると共に、ＥＣＵ１５に電気的に連結されており、このＥＣＵ１５からの電気信号により燃料噴射時間、すなわち燃料噴射弁１６の開弁時間が制御される。
【００１０】
吸気管１２内でスロットル弁１３の下流（内燃機関１１側）には、吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ１７が備えられており、このＰＢＡセンサ１７により吸気管１２内の絶対圧は電気信号に変換されてＥＣＵ１５に供給される。さらに、ＰＢＡセンサ１７の下流には吸気温（ＴＡ）センサ１８が備えられており、吸気温の測定が行われて対応する電気信号がＥＣＵ１５に供給される。
内燃機関１１に備えられたエンジン水温（ＴＷ）センサ１９は、例えばサーミスタ等からなり、内燃機関１１の冷却水温度を測定して対応する電気信号をＥＣＵ１５に出力する。また、エンジン回転数（ＮＥ）センサ２０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ２１は、内燃機関１１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取り付けられている。ＮＥセンサ２０は内燃機関１１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し、所定のクランク角度位置、例えば４気筒エンジンではクランク角度１８０°毎にＴＤＣ信号パルスを出力し、ＣＹＬセンサ２１は特定の気筒の所定のクランク角度位置で気筒判別信号パルスを出力し、これらの各信号パルスはＥＣＵ１５に供給される。
【００１１】
次に、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置１０について説明する。この排気浄化装置１０は、ＥＣＵ１５と、排気管２２と、第１Ｏ２センサ２３と、第２Ｏ２センサ２４と、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ等の成分を浄化する触媒、例えば三元触媒（ＴＷＣ）２５と、窒素酸化物（ＮＯＸ）吸収剤２６と、ＣＡＴ温センサ２７とを備えて構成されている。
排気管２２は内燃機関１１の各気筒に接続されて図示しない排気管集合部を構成している。排気管２２内で、内燃機関１１の下流側には第１Ｏ２センサ２３が、ＮＯＸ吸収剤２６の下流側には第２Ｏ２センサ２４がそれぞれ備えられており、第１及び第２Ｏ２センサ２３，２４は、例えば比例型の酸素濃度検出器をなす比例型空燃比（ＬＡＦ）センサとされており、排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する電気信号を出力してＥＣＵ１５に供給する。
【００１２】
ＮＯＸ吸収剤２６は例えば白金Ｐｔ等により構成された触媒からなり、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定されている時に、排気ガス中のＮＯＸを吸収する。なお、以下において吸収とは、例えばＮＯＸがＮＯ３−等の硝酸イオンに変換された後に触媒中に吸収（更には拡散）される状態、あるいは例えばＮＯＸが触媒の表面上に化学吸着される状態の何れかを示すものとする。
そして、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定されて排気ガス中の酸素濃度が低下すると、吸収したＮＯＸを排気ガス中で増大した未燃のＨＣ、ＣＯ等により還元してＮ２として排出する。また、ＮＯＸ吸収剤２６には触媒（ＣＡＴ）の温度を測定するＣＡＴ温センサ２７が備えられており、ＣＡＴ温センサ２７からの電気信号はＥＣＵ１５に供給されている。
【００１３】
本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置１０は上記構成を備えており、次に、内燃機関の排気浄化装置１０の動作について図１から図３を参照しながら説明する。図２は図１に示す内燃機関の排気浄化装置１０の動作を示すフローチャートであり、図３は図１に示す内燃機関の排気浄化装置１０においてリッチスパイクを行った際の第１及び第２Ｏ２センサ２３，２４の出力を示す図である。
先ず、ＮＯＸ吸収剤２６の劣化を検知する処理が開始されると（ステップＳ１）、内燃機関１１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定されてリーンバーン制御が行われているか否かが判定される（ステップＳ２）。この判定結果が「ＮＯ」の場合は処理を終了する。
一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、内燃機関１１の運転状態、例えばＰＢＡセンサ１７及びＮＥセンサ２０からの出力信号に基づいて、リーンバーン制御により内燃機関１１を運転する所定時間を設定する（ステップＳ３）。この所定時間は、例えば内燃機関１１が高回転かつ高負荷状態で運転されているほど短くなり、逆に、低回転かつ低負荷状態で運転されているほど長く設定される。そして、この所定時間が経過したか否かが判定され（ステップＳ４）、この判定結果が「ＮＯ」の場合は、処理を終了する。
【００１４】
一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、内燃機関１１の運転状態を考慮してストイキ停滞時間に関する所定の必要時間（しきい値）を設定する（ステップＳ５）。ここで、ストイキ停滞時間とは、例えば図３に示すように、リッチスパイクの実施後、ＮＯＸ吸収剤２６から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比、もしくは理論空燃比よりも僅かばかりリーン側となっている期間であって、ＮＯＸ吸収剤２６からＮＯＸの放出が行われている期間に相当する。
なお、図３には、ＮＯＸ吸収剤２６の下流側の第２Ｏ２センサ（ＣＡＴ後ＬＡＦ）２４からの出力信号を空燃比に換算した値がプロットされており、太実線（ＦＲＥＳＨ−ＣＡＴ後ＬＡＦ）はＮＯＸ吸収剤２６が新品であり、２点破線（５０Ｋ−ＣＡＴ後ＬＡＦ）はＮＯＸ吸収剤２６が８００００ｋｍの走行に使用された後のものであり、破線（Ｓ被毒−ＣＡＴ後ＬＡＦ）はＮＯＸ吸収剤２６が硫黄により被毒しており、点線（最悪−ＣＡＴ後ＬＡＦ）はＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化している状態を示している。また、１点破線（直下後ＬＡＦ）は内燃機関１１の下流側の第１Ｏ２センサ２３からの出力信号を示している。さらに、実線（ＫＣＭＤ）は、例えば燃料噴射弁１６の制御に利用される目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）であって、空燃比（Ａ／Ｆ）の逆数すなわち燃空比（Ｆ／Ａ）に比例し、理論空燃比に対応する値は１．０である。
図３に示すように、ストイキ停滞時間に関する所定の必要時間（しきい値）は、例えば、熱劣化等によりＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化している場合のストイキ停滞時間と、ＮＯＸ吸収剤２６が硫黄により被毒している場合のストイキ停滞時間との間の時間に設定される。
【００１５】
次に、図２に示すように、ＮＯＸ吸収剤２６の劣化判定の処理として、リッチスパイクの実行中であるか否かが判定され（ステップＳ６）、この判定結果が「ＮＯ」の場合は処理を終了する。一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、ＮＯＸ吸収剤２６の下流側の第２Ｏ２センサ２４からの出力信号によりストイキ停滞時間の測定を行う（ステップＳ７）。
そして、ストイキ停滞時間の測定値が、所定の必要時間（しきい値）を超えているか否かの判定を行い（ステップＳ８）、この判定結果が「ＮＯ」の場合は、ＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化していると判断して（ステップＳ９）、処理を終了する。一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、ＮＯＸ吸収剤２６はＮＯＸ吸収能力を有していると判断して（ステップＳ１０）、処理を終了する。
【００１６】
本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置１０によれば、ストイキ停滞時間に関する所定の必要時間（しきい値）は、熱劣化等によりＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化している場合のストイキ停滞時間と、例えばＮＯＸ吸収剤２６が硫黄により被毒している場合のストイキ停滞時間との間の時間に設定されており、リッチスパイクの実行時に、ＮＯＸ吸収剤２６の下流側の第２Ｏ２センサ２４からの出力信号により測定したストイキ停滞時間の測定値が、所定の必要時間（しきい値）を超えているか否かの判定を行うだけで、容易かつ確実にＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化しているか否かを判断することができる。
【００１７】
次に、本発明の内燃機関の排気浄化装置の第２の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置１０は、上述した第１の実施形態による内燃機関の排気浄化装置１０と同様の構成を有しているものとする。図４は図１に示す内燃機関の排気浄化装置１０の本発明の第２の実施形態に係る動作を示すフローチャートであり、図５は図１に示す内燃機関の排気浄化装置１０においてリッチスパイク実行時におけるＮＯＸ吸収剤２６の劣化度合いに応じたストイキ停滞時間の関係を示す図である。
なお、上述した第１の実施形態と同一部分には同じ符号を配して説明を簡略または省略する。
【００１８】
図４に示すように、先ず、ＮＯＸ吸収剤２６の劣化を検知する処理が開始されると（ステップＳ１１）、内燃機関１１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側に設定されてリーンバーン制御が行われているか否かが判定される（ステップＳ１２）。この判定結果が「ＮＯ」の場合は、後述するステップＳ１６以下の処理を行う。
一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、リッチスパイクの実行中であるか否かが判定される（ステップＳ１３）。この判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ１６以下の処理を行う。
一方、判定結果が「ＮＯ」の場合は、内燃機関１１の運転状態、例えばＰＢＡセンサ１７及びＮＥセンサ２０からの出力信号に基づいて、リーンバーン制御により内燃機関１１を運転する所定時間を設定する（ステップＳ１４）。この所定時間は、内燃機関１１の各運転状態において、ＮＯＸ吸収剤２６が吸収したＮＯＸが所定量に達するまでの時間であって、例えばＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸを吸収して飽和するまでに要する時間等が設定されており、例えば内燃機関１１が高回転かつ高負荷状態で運転されているほど短くなり、逆に、低回転かつ低負荷状態で運転されているほど長く設定される。そして、この所定時間が経過したか否か、例えばＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸを吸収して飽和したか否か等が判定され（ステップＳ１５）、この判定結果が「ＮＯ」の場合は、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１４で設定された所定時間をリセットして処理を終了する。
【００１９】
一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、内燃機関１１の運転状態を考慮してストイキ停滞時間に関する所定の２つの必要時間（しきい値）として、ＮＯＸ吸収剤２６が所定量の硫黄により被毒していると判定される場合の硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化と、熱劣化等によりＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化している状態、すなわちＮＯＸ吸収剤２６のＮＯＸ吸収能力を回復させることができないという不可逆な劣化状態と判定される場合の熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化とを設定する（ステップＳ１７）。
ここで、硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化は、例えば図５に示すように、リッチスパイクの実施後、硫黄被毒したＮＯＸ吸収剤２６から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比、もしくは理論空燃比よりも僅かばかりリーン側となっている期間であって、硫黄被毒したＮＯＸ吸収剤２６からＮＯＸの放出が行われている期間に相当する。また、熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化は、例えば図５に示すように、熱劣化等によりＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化しているＮＯＸ吸収剤２６から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比、もしくは理論空燃比よりも僅かばかりリーン側となっている期間であって、ＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化しているＮＯＸ吸収剤２６からＮＯＸの放出が行われている期間に相当する。
【００２０】
次に、図４に示すように、ＮＯＸ吸収剤２６の下流側の第２Ｏ２センサ２４からの出力信号によりストイキ停滞時間の測定を行う（ステップＳ１８）。
そして、ストイキ停滞時間の測定値が、所定の熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化を超えているか否かの判定を行い（ステップＳ１９）、この判定結果が「ＮＯ」の場合は、ＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に、いわば完全に熱劣化していると判断して（ステップＳ２０）、処理を終了する。
一方、判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、ストイキ停滞時間の測定値が、所定の硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化を超えているか否かの判定を行い（ステップＳ２１）、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合は、ＮＯＸ吸収剤２６のＮＯＸ吸収能力に問題はない状態、例えばＮＯＸ吸収剤２６が８００００ｋｍの走行に使用された後の回復可能な熱劣化状態（図５に示す通常熱劣化５０Ｋレベル）等、であると判断して（ステップＳ２２）、一連の処理を終了する。
【００２１】
一方、判定結果が「ＮＯ」の場合は、ＮＯＸ吸収剤２６は、ＮＯＸ吸収能力が無くなる程度まで熱劣化している状態ではないが、硫黄による被毒が進行してＮＯＸ吸収能力が低下していると判断して、ＮＯＸ吸収剤２６に吸収された硫黄化合物を除去して被毒を解消する硫黄劣化再生制御を行い（ステップＳ２３）、一連の処理を終了する。
なお、硫黄劣化再生制御では、例えば、ＮＯＸ吸収剤２６を適宜の高温にすると共に、排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に設定して、この状態を適宜の時間持続することにより、ＮＯＸ吸収剤２６に吸収された硫黄化合物を除去して被毒を解消する。
【００２２】
本実施の形態による内燃機関の排気浄化装置１０によれば、ストイキ停滞時間に関する所定の必要時間に関して、予めＮＯＸ吸収剤２６が硫黄被毒により回復可能な程度に劣化していると判断される硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化と、ＮＯＸ吸収剤２６が熱劣化等によりＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に不可逆に熱劣化していると判断される熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化とを設定しておくことによって、リッチスパイクの実行時に、ＮＯＸ吸収剤２６の下流側の第２Ｏ２センサ２４からの出力信号により測定したストイキ停滞時間の測定値が、硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化よりも短くかつ熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化よりも長いか否かの判定を行うだけで、容易かつ確実にＮＯＸ吸収剤２６が硫黄被毒しているか否かを判断することができ、さらに、ストイキ停滞時間の測定値が熱劣化ストイキ停滞時間閾値ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化よりも短いか否かの判定を行うだけで、容易かつ確実にＮＯＸ吸収剤２６がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に劣化しているか否かを判断することができ、ＮＯＸ吸収剤２６が回復不可能に熱劣化しているのか、あるいは回復可能な一時的な硫黄劣化状態にあるのかを確実に区別することができる。  このため、硫黄被毒によるＮＯＸ吸収剤２６の劣化が進行するよりも以前に、的確なタイミングで硫黄被毒を解消することができ、排気ガスに対する浄化効率が低下するのを抑制することができると共に、必要以上に硫黄被毒を解消する処理を実施することが防止されるため、内燃機関１１の燃費悪化の防止に資することができる。
【００２３】
なお、上述した第１及び第２の実施形態においては、排気管２２には排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ等の成分を浄化する触媒、例えば三元触媒（ＴＷＣ）２５が備えられるとしたが、これに限定されず、ＴＷＣ２５を省略してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、内燃機関に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側の状態からリッチ側の状態へと変更された時に、酸素濃度測定手段の出力信号がリーン側からリッチ側へと変化するまでの時間（ストイキ停滞時間）に関して、予め窒素酸化物浄化手段が硫黄被毒により回復可能な程度に劣化していると判断される第１閾値と、窒素酸化物浄化手段が熱劣化等によりＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に不可逆に熱劣化していると判断される第２閾値とを設定しておくことによって、窒素酸化物浄化手段がＮＯＸ吸収能力が無くなる程度に回復不可能に熱劣化しているのか、あるいは回復可能な一時的な硫黄劣化状態にあるのかを確実に区別することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、窒素酸化物浄化手段が回復可能な一時的な硫黄劣化状態にあるのかを確実に判定することができるため、硫黄被毒による窒素酸化物浄化手段の劣化が進行するよりも以前に、的確なタイミングで硫黄劣化再生手段により硫黄被毒を解消することができ、排気ガスに対する浄化効率が低下するのを抑制することができると共に、必要以上に硫黄被毒を解消する処理を実施することが防止されるため、内燃機関の燃費悪化の防止に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関の排気浄化装置の構成図である。
【図２】図１に示す内燃機関の排気浄化装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す内燃機関の排気浄化装置においてリッチスパイクを行った際の第１及び第２Ｏ２センサの出力を示す図である。
【図４】図１に示す内燃機関の排気浄化装置の本発明の第２の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す内燃機関の排気浄化装置においてリッチスパイク実行時におけるＮＯＸ吸収剤の劣化度合いに応じたストイキ停滞時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  排気浄化装置
１１  内燃機関
２４  第２Ｏ２センサ（酸素濃度測定手段）
２６  ＮＯＸ吸収剤（窒素酸化物浄化手段）
ステップＳ７，ステップＳ１８  時間測定手段
ステップＳ１７  閾値設定手段
ステップＳ１９〜ステップＳ２２  劣化判断手段
ステップＳ２３  硫黄劣化再生手段
ｔｍ：ＬＭＴ＿Ｓ劣化  硫黄被毒ストイキ停滞時間閾値（第１閾値）
ｔｍ：ＬＭＴ熱劣化  熱劣化ストイキ停滞時間閾値（第２閾値）
【図１】
0003618598.tif 000002
【図２】
0003618598.tif 000003
【図３】
0003618598.tif 000004
【図４】
0003618598.tif 000005
【図５】
0003618598.tif 000006