(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、排気ガスリーン状態において排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵し、排気ガスリッチ状態において吸収したＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化手段と、該ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、酸素貯蔵能力を有する三元触媒と、前記ＮＯｘ浄化手段の下流側に設けられ、排気ガス中の特定成分の濃度を検出する排気濃度センサとを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側からリーン側へ若しくはその逆に切り換えたときの前記排気濃度センサ出力の反転時間を検出する第１の検出手段と、前記混合気の空燃比を所定時間に亘って理論空燃比よりリーン側に維持した後にリッチ側に変化させたときの前記排気濃度センサ出力が理論空燃比付近に停滞する時間を検出する第２の検出手段と、前記第１及び第２の検出手段による検出結果に基づいて前記ＮＯｘ吸収剤の劣化を判定する劣化判定手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に排気系にＮＯｘ（窒素酸化物）吸収剤を備え、該ＮＯｘ吸収剤の劣化を判定する機能を有する排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を実行すると、ＮＯｘの排出量が増加する傾向があるため、機関の排気通路内にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を配置し、排気ガスの浄化を行う技術が従来より知られている。このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気ガスリーン状態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、逆に空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い状態（以下「排気ガスリッチ状態」という）においては、吸収したＮＯｘを放出する特性を有する。このＮＯｘ吸収剤を内蔵する排気ガス浄化装置は、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【０００３】
上記ＮＯｘ吸収剤が、吸収できるＮＯｘ量には当然限界があり、この限界値は、ＮＯｘ吸収剤が劣化すると小さくなる傾向を示す。そのため、ＮＯｘ吸収剤の下流側に空燃比センサを配置し、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘを放出させるための空燃比リッチ化（以下「還元リッチ化」という）を実行し、該還元リッチ化開始時点から、前記空燃比センサの出力がリッチ空燃比を示す値に変化する時点までの時間により、ＮＯｘ吸収剤の劣化度合を判定する手法が、従来より知られている（特開平８−２３２６４４号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関の排気通路内にＮＯｘ吸収剤とともにその上流側に三元触媒も配置する場合には、上記還元リッチ化を開始しても、三元触媒により排気ガス中のＨＣ、ＣＯが酸化されるため、ＮＯｘ吸収剤にＨＣ，ＣＯ成分の多い排気ガスが実際に流入するまでに遅れが生じる。そのため、上記従来の手法をそのまま適用したのでは、ＮＯｘ吸収剤の劣化判定を正確に行うことができなかった。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、ＮＯｘ吸収剤の上流側に三元触媒を配置した場合にも、ＮＯｘ吸収剤の劣化を正確に判定できるようにした排気ガス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】
上記目的を達成するため本発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガスリーン状態において排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵し、排気ガスリッチ状態において吸収したＮＯｘを還元するＮＯｘ浄化手段と、該ＮＯｘ浄化手段の上流側に設けられ、酸素貯蔵能力を有する三元触媒と、前記ＮＯｘ浄化手段の下流側に設けられ、排気ガス中の特定成分の濃度を検出する排気濃度センサとを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側からリーン側へ若しくはその逆に切り換えたときの前記排気濃度センサ出力の反転時間を検出する第１の検出手段と、前記混合気の空燃比を所定時間に亘って理論空燃比よりリーン側に維持した後にリッチ側に変化させたときの前記排気濃度センサ出力が理論空燃比付近に停滞する時間を検出する第２の検出手段と、前記第１及び第２の検出手段による検出結果に基づいて前記ＮＯｘ吸収剤の劣化を判定する劣化判定手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
ここで「所定時間」は、ＮＯｘ吸収剤が、そのＮＯｘ吸収能力の限界までＮＯｘを吸収するのに要する時間、若しくはそれより若干短い時間であり、例えばエンジン運転状態に応じて算出される単位時間当たりの推定ＮＯｘ排出量を積算し、その積算値が所定許容値に達するまでの時間とする。
【０００８】
この構成によれば、機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側からリーン側へ若しくはその逆に切り換えたときの排気濃度センサ出力の反転時間により三元触媒の浄化能力が検出され、混合気の空燃比を所定時間に亘って理論空燃比よりリーン側に維持した後にリッチ側に変化させたときの排気濃度センサの出力が理論空燃比付近に停滞する時間により三元触媒とＮＯｘ吸収剤とをあわせた浄化能力が検出され、２つの検出結果に基づいて、ＮＯｘ吸収剤の劣化が判定される。したがって、三元触媒の影響を除いてＮＯｘ吸収剤の劣化を正確に判定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施の一形態に係る排気ガス浄化装置を含む、内燃機関（以下「エンジン」という）の制御装置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１１】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１２】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１３】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１４】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数（ＮＥ）センサ１０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１が取り付けられている。エンジン回転数センサ１０は、エンジン１の各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力し、気筒判別センサ１１は、特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００１５】
排気管１２には排気ガス浄化装置を構成する三元触媒１６及びＮＯｘ浄化手段１７が設けられている。ＮＯｘ浄化手段１７は、三元触媒１６の下流側に配置されている。
【００１６】
三元触媒１６は、酸素蓄積能力を有し、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態では、排気ガス中の酸素を蓄積し、逆にエンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い排気ガスリッチ状態では、蓄積した酸素により排気ガス中のＨＣ，ＣＯを酸化する機能を有する。
【００１７】
ＮＯｘ浄化手段１７は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ吸収剤としては、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（排気ガスリーン状態）においては、ＮＯｘを吸蔵する一方、逆にエンジン１に供給される空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が低く、ＨＣ、ＣＯ成分が多い状態（排気ガスリッチ状態）においては、吸蔵したＮＯｘを放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気ガスリーン状態においてＮＯｘを吸着し、排気ガスリッチ状態においてＮＯｘを還元する吸着式のものを使用する。ＮＯｘ浄化手段１７は、排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。吸蔵式のＮＯｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸蔵式及び吸着式のいずれにおいても例えば白金（Ｐｔ）が使用される。このＮＯｘ吸収剤は、一般にその温度が高くなるほど、吸収したＮＯｘを放出しやすくなる特性を有する。
【００１８】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力の限界、すなわち最大ＮＯｘ吸収量まで、ＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなるので、適時ＮＯｘを放出させて還元するために空燃比のリッチ化、すなわちＮＯｘ還元リッチ化を実行する。
【００１９】
三元触媒１６の上流位置には、比例型空燃比センサ１４（以下「ＬＡＦセンサ１４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１４は排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。ＮＯｘ浄化手段１７の下流位置には、二値型酸素濃度センサ１５（以下「Ｏ２センサ１５」という）が装着されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。このＯ２センサ１５は、その出力ＶＯ２が理論空燃比の前後において急激に変化する特性を有し、その出力ＶＯ２は理論空燃比よりリッチ側で高レベルとなり、リーン側で低レベルとなる。
【００２０】
エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換機構３０を有する。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選択時は２つに吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した燃焼を確保するようにしている。
【００２１】
バルブタイミング切換機構３０は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがＥＣＵ５接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
【００２２】
ＥＣＵ５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等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。
【００２３】
ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
【００２４】
ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）
ここに、ＴＩは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料噴射時間ＴＩは、エンジンの吸入空気量（重量流量）にほぼ比例する値を有する。したがって、この基本燃料噴射時間ＴＩをある期間ＴＳＵＭに亘って積算することにより、その期間内に排出される排気ガス流量の積算値に対応するパラメータを得ることができる。
【００２５】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとる。
【００２６】
ＫＬＡＦは、ＬＡＦセンサ１４の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。空燃比補正係数ＫＬＡＦは、三元触媒１６の酸素蓄積能力の判定を行うときは、後述するようにＯ２センサ１５の出力の応じたフィードバック制御により設定される。
【００２７】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００２８】
ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給する。
【００２９】
図２は燃料噴射時間ＴＯＵＴを算出し、エンジン１の燃料供給制御を行う処理のフローチャートであり、本処理は一定時間ごとに実行される。
【００３０】
ステップＳ１１では、リーン運転中か否か、すなわちＮＯｘ還元リッチ化を実行しない通常制御時に後述するステップＳ１９で記憶された、目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否かを判別し、ＫＣＭＤＢ≧１．０であってリーン運転中でないときは、直ちにステップＳ１８に進み、エンジン運転状態に応じた目標空燃比係数ＫＣＭＤ等の設定を行い、上記式（１）を用いた通常の燃料供給制御を行う。次いで、目標空燃比係数ＫＣＭＤを記憶値ＫＣＭＤＢとして記憶し（ステップＳ１９）、本処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ１１でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、次のステップＳ１３で使用する増分値ＡＤＤＮＯｘを決定する（ステップＳ１２）。増分値ＡＤＤＮＯｘは、リーン運転中に単位時間当たりに排出されるＮＯｘ量に対応するパラメータであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、増加するように設定されている。
【００３２】
ステップＳ１３では、下記式にステップＳ１２で決定した増分値ＡＤＤＮＯｘを適用し、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘをインクリメントする。これによりＮＯｘ排出量に相当するカウント値が得られる。
【００３３】
ＣＮＯｘ＝ＣＮＯｘ＋ＡＤＤＮＯｘ
続くステップＳ１４では、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が、許容値ＣＮＯｘＲＥＦを越えたか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ１８に進み、通常の燃料供給制御を行う。許容値ＣＮＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の最大ＮＯｘ吸収量より若干小さいＮＯｘ量に対応する値に設定される。
【００３４】
ステップＳ１４で、ＣＮＯｘ＞ＣＮＯｘＲＥＦとなると、目標空燃比係数ＫＣＭＤを空燃比１４．０相当程度の値に設定するＮＯｘ還元リッチ化を実行する（ステップＳ１５）。このＮＯｘ還元リッチ化は、比較的短時間、例えば１，２秒間程度実行する。ステップＳ１６では、ＮＯｘ還元リッチ化が終了したか否かを判別し、ＮＯｘ還元リッチ化が終了していないときは直ちに本処理を終了し、ＮＯｘ還元リッチ化が終了するとＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘのカウント値を「０」にリセットする（ステップＳ１７）。したがって、ＮＯｘ還元リッチ化が終了するまでは、ステップＳ１４からＳ１５、Ｓ１６の処理が繰り返し実行され、終了するとステップＳ１４からＳ１８に進む。
【００３５】
図２の処理によれば、リーン運転中は、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が許容値ＣＮＯｘＲＥＦに達するごとにＮＯｘ還元リッチ化が実行され、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘの放出が行われる。
【００３６】
図３は、ＮＯｘ吸収剤の劣化判定を行う処理のフローチャートであり、本処理は、一定時間毎にＣＰＵ５ｂで実行される。なお、この劣化判定処理は、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ、吸気温ＴＡ等が、所定の範囲内にあり、比較的安定したエンジン運転状態にあるときに、実行される。
【００３７】
ステップＳ２０では、劣化判定が終了したことを「１」で示す終了フラグＦＤＯＮＥが「１」か否かを判別し、ＦＤＯＮＥ＝１であるときは、直ちに本処理を終了する。ＦＤＯＮＥ＝０であるときは、目標空燃比係数ＫＣＭＤを「１．０」に設定するストイキ運転中か否かを判別し（ステップＳ２１）、ストイキ運転中であるときは、ＴＣＨＫ計測処理を実行する（ステップＳ２２）。ＴＣＨＫ計測処理では、Ｏ２センサ１５の出力ＳＶＯ２に応じて空燃比の比例積分制御を行い、センサ出力ＳＶＯ２が所定の基準電圧ＳＶＲＥＦに対してリーン側からリッチ側へ反転し、空燃比補正係数ＫＬＡＦを比例項ＰＬによりリーン方向へ変化させた時点から出力ＳＶＯ２が逆方向に反転する時点までの反転時間ＴＬ、及び出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦに対してリッチ側からリーン側へ反転し、空燃比補正係数ＫＬＡＦを比例項ＰＲによりリッチ方向へ変化させた時点から出力ＳＶＯ２が逆方向に反転する時点までの反転時間ＴＲが計測され、これらの反転時間ＴＬ，ＴＲの平均値として判定時間ＴＣＨＫが算出される。すなわち、図４に示すようにＯ２センサ出力ＳＶＯ２が所定の基準電圧ＳＶＲＥＦに対してリーン側からリッチ側へ反転した時点（ｔ１，ｔ３）において、空燃比補正係数ＫＬＡＦを比例項ＰＬによりステップ状に減少させ、その後Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦより高い間は、徐々に空燃比補正係数ＫＬＡＦを減少させ、Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦに対してリッチ側からリーン側へ反転した時点（ｔ２，ｔ４）において、空燃比補正係数ＫＬＡＦを比例項ＰＲによりステップ状に増加させ、その後Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦより低い高い間は、徐々に空燃比補正係数ＫＬＡＦを増加させる制御を実行し、そのときの反転時間ＴＬ，ＴＲを計測し、これらの反転時間ＴＬ，ＴＲの平均値として判定時間ＴＣＨＫを算出する。判定時間ＴＣＨＫの計測は複数回行われ、計測する毎にそれまでに得られた計測値とともに平均化される。判定時間ＴＣＨＫは、三元触媒１６の酸素蓄積能力が低下するほど短くなるので、これにより三元触媒１６の蓄積能力を表すパラメータを得ることができる。
【００３８】
判定時間ＴＣＨＫは、三元触媒１６の酸素蓄積能力だけでなく排気ガス流量によっても変化するので、ステップＳ２３では、判定時間ＴＣＨＫを下記式（２）に適用して三元触媒判定パラメータＯＳＣＩＤＸを算出することにより、排気ガス流量の影響を補正する。
【００３９】
ＯＳＣＩＤＸ＝ＴＣＨＫ×ＧＡＩＲＳＵＭ  （２）
ここで、ＧＡＩＲＳＵＭは、排気ガス流量を代表するパラメータの、ＴＣＨＫ計測処理実行期間ＴＭＳＲ中の積算値（以下「流量積算値」という）であり、より具体的には基本燃料噴射時間ＴＩの積算値である。基本燃料噴射時間ＴＩは、前述したようにエンジンの吸入空気量（重量流量）にほぼ比例する値を有するので、この基本燃料噴射時間ＴＩを計測処理実行期間ＴＭＳＲに亘って積算することにより、その期間内に排出される排気ガス流量の積算値に対応するパラメータを得ることができる。
【００４０】
上記式（２）を用いて算出される三元触媒判定パラメータＯＳＣＩＤＸを用いて三元触媒の酸素蓄積能力を判定することより、エンジン運転状態の影響を受け難くなり、エンジン運転状態の広い範囲に亘って正確な判定を行うことが可能となる。
【００４１】
一方ステップＳ２１でストイキ運転中でないときは、リーン運転中（ＫＣＭＤＢ＜１．０）か否かを判別し（ステップＳ２４）、リーン運転中であるときは、ＴＮＯｘ計測処理を実行する。
【００４２】
ＴＮＯｘ計測処理は、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘが吸収された状態で還元リッチ化を実行し、そのときのＯ２センサ出力ＳＶＯ２が理論空燃比に対応する値の付近に停滞する時間ＴＮＯｘを計測する処理である。より具体的には、リーン運転中においてＮＯｘ還元リッチを実行するときに、図５に示すように、目標空燃比係数ＫＣＭＤを１．０より大きい値に変更した時点ｔ１１の後、Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が所定電圧ＳＶ１を越えた時点ｔ１３から、Ｏ２センサ出力ＳＶＯ２が基準電圧ＳＶＲＥＦに達する時点ｔ１２までのリッチ移行時間ＴＮＯｘを計測する。この計測は複数回行われ、計測する毎にそれまでに得られた計測値とともに平均化される。所定電圧ＳＶ１は、理論空燃比相当の基準電圧ＳＶＲＥＦ（例えば０．５Ｖ）より若干小さい値（例えば０．４Ｖ程度）に設定される。
【００４３】
リッチ移行時間ＴＮＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の吸収能力が大きいほど長くなるので、これによりＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力を判定するパラメータを得ることができる。ただし、リッチ移行時間ＴＮＯｘも上記判定時間ＴＣＨＫと同様に排気ガス流量が大きいほど短くなるので、この影響を補正するために、ステップＳ２５の処理で計測されたリッチ移行時間ＴＮＯｘを下記式（３）に適用してＮＯｘ吸収剤判定パラメータＮＳＣＩＤＸを算出する（ステップＳ２６）。
【００４４】
ＮＳＣＩＤＸ＝ＴＮＯｘ×ＧＡＩＲＳＵＭ    （３）
次いで、判定時間ＴＣＨＫの計測回数ｎＴＣＨＫ及びリッチ移行時間ＴＮＯｘの計測回数ｎＴＮＯｘがともに所定回数ｎ０（例えば５回）に達したか否かを判別し（ステップＳ２７）、ｎＴＣＨＫ＜ｎ０またはｎＴＮＯｘ＜ｎ０であるときは、本処理を終了し、ｎＴＣＫ≧ｎ０かつｎＴＮＯｘ≧ｎ０となったとき、ＮＯｘ吸収剤判定パラメータＮＳＣＩＤＸから三元触媒判定パラメータＯＣＳＩＤＸを減算した値が基準値ＩＤＸＲＥＦより小さいか否かを判別する（ステップＳ２８）。そして、ＮＳＣＩＤＸ−ＯＳＣＩＤＸ≧ＩＤＸＲＥＦであるときは、ＮＯｘ吸収剤は正常と判定し（ステップＳ３０）、ＮＳＣＩＤＸ−ＯＳＣＩＤＸ＜ＩＤＸＲＥＦとなると、ＮＯｘ吸収剤は劣化したと判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９またはＳ３０実行後に、終了フラグＦＤＯＮＥを「１」に設定し（ステップＳ３１）、本処理を終了する。ここで、基準値ＩＤＸＲＥＦは、例えばＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力が新品の５０％程度となったもの対応する値に設定する。
【００４５】
リッチ移行時間ＴＮＯｘは、上述したようにＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力及び排気ガス流量によって変化するが、さらに上流側に三元触媒１６が設けられている場合には、三元触媒１６の酸素蓄積能力によっても変化する。すなわち、エンジン１に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に変更しても、排気ガス（フィードガス）中のＨＣ、ＣＯは、三元触媒１６で酸化され、ＮＯｘ吸収剤に達するＨＣ，ＣＯの量が減少するため、三元触媒１６の酸素蓄積能力が大きいほど、リッチ移行時間ＴＮＯｘは長くなる傾向を示す。そこで、本実施形態では、ＮＯｘ吸収剤判定パラメータＮＳＣＩＤＸから三元触媒判定パラメータＯＳＣＩＤＸを減算することにより、三元触媒１６の酸素蓄積能力の影響を排除して、ＮＯｘ吸収剤の劣化を判定するようにしている。これより、ＮＯｘ吸収剤の劣化を正確に判定することが可能となる。
【００４６】
本実施形態では、Ｏ２センサ１５が排気濃度センサに相当し、図３のステップＳ２２におけるＴＣＨＫ計測処理が第１の検出手段に相当し、同図のステップＳ２５におけるＴＮＯｘ計測処理が第２の検出手段に相当し、同図のステップＳ２３，Ｓ２６〜Ｓ３０が劣化判定手段に相当する。
【００４７】
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、燃料噴射弁６は吸気管２ではなく、エンジン１の燃焼室に直接燃料を噴射するように各気筒に設けるようにしてもよい。
【００４８】
また排気濃度センサとしては、酸素濃度センサに限るものでは、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサを用いてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側からリーン側へ若しくはその逆に切り換えたときの排気濃度センサ出力の反転時間により三元触媒の浄化能力が検出され、混合気の空燃比を所定時間に亘って理論空燃比よりリーン側に維持した後にリッチ側に変化させたときの排気濃度センサ出力が理論空燃比付近に停滞する時間により三元触媒とＮＯｘ吸収剤とをあわせた浄化能力が検出され、２つの検出結果に基づいて、ＮＯｘ吸収剤の劣化が判定される。したがって、三元触媒の影響を除いてＮＯｘ吸収剤の劣化を正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる排気ガス浄化装置を含む、内燃機関とその制御装置の構成を示す図である。
【図２】燃料供給制御を行う処理のフローチャートである。
【図３】ＮＯｘ吸収剤の劣化判定を行う処理のフローチャートである。
【図４】三元触媒の酸素蓄積能力を判定するためのパラメータ計測処理を説明するための図である。
【図５】ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力を判定するためのパラメータ計測処理を説明するため図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
５  電子コントロールユニット（第１の検出手段、第２の検出手段、劣化判定手段）
１２  排気管
１５  酸素濃度センサ（排気濃度センサ）
１６  三元触媒
１７  ＮＯｘ浄化手段
【図１】
0003624689.tif 000002
【図２】
0003624689.tif 000003
【図３】
0003624689.tif 000004
【図４】
0003624689.tif 000005
【図５】
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