(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、より速やかに触媒の劣化判定を行うことができる技術を提供する。【解決手段】排気中の酸素濃度が高いときにＮＯxを吸蔵し、酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときに吸蔵していたＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であるときに該吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定する触媒劣化判定手段と、を具備する。吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下する初期段階においては、ＮＯx吸蔵能力が低下する一方で酸化能力が上昇することに基づいて該吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う。【選択図】図４
2006009698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中の酸素濃度が高いときにＮＯxを吸蔵し、酸素濃度が低く且つ還元剤が存在するときに吸蔵していたＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であるときに該吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定する触媒劣化判定手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記触媒劣化判定手段は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が該吸蔵還元型ＮＯx触媒の新品時の酸化能力以上のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であると判定す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。
【請求項３】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流から還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
をさらに備え、
前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段により還元剤が添加されたときに前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度変化から前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上あるか否か判定することにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したか否か判定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段による還元剤の添加が開始されたときから前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度が上昇を開始するまでの時間が第１所定時間よりも短いときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段による還元剤の添加が開始されたときから前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度が最大値に到達するまでの時間が第２所定時間よりも短いときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段により還元剤が添加されたときの前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度の変化率が第１所定値よりも大きいときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記還元剤添加手段により還元剤の添加が開始された後の前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の基準となる温度を算出する触媒基準温度算出手段をさらに備え、
前記触媒劣化判定手段は、前記触媒温度検出手段により検出される温度と前記基準となる温度との差の変化幅を求め、この変化幅が第２所定値よりも大きくなったときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記還元剤添加手段により還元剤の添加が開始された後の前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の基準となる温度を算出する触媒基準温度算出手段をさらに備え、
前記還元剤添加手段は、１回あたりの還元剤添加量が異なる少なくとも２種類の還元剤添加を行い、
前記触媒劣化判定手段は、少なくとも２種類の還元剤添加のそれぞれの場合について前記触媒温度検出手段により検出される温度と前記基準となる温度との差の変化幅を求め、この少なくとも２種類の還元剤添加の前記変化幅の差が第３所定値よりも大きいときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記少なくとも２種類の還元剤添加は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元するための還元剤添加と、それよりも１回あたりの還元剤添加量の多い硫黄被毒回復を行うための還元剤添加と、であることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段により還元剤が添加された後の前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度よりも高いときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であると判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に触媒の劣化判定に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に設けられた触媒は、高温の排気に曝されることにより劣化する。この劣化により触媒の能力が低下すると、排気中の有害成分の浄化率が低下する。そこで、触媒に還元剤添加を行い、このときの該触媒よりも上流および下流に設けられた空燃比センサの出力値から触媒の劣化判定を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−９３７４２号公報
【特許文献２】特開２００２−３０９９２８号公報
【特許文献３】特開平８−２７０４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、空燃比センサの出力値に基づく劣化判定では、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを全て還元させる必要があるため、還元剤の添加を長期間行う必要がある。そのため、還元剤の消費量が多く、還元剤として内燃機関の燃料を使用した場合には、燃費が悪化してしまう。また、還元剤の添加を長時間行わなければならないとすると、還元剤添加の最中に内燃機関の運転状態が還元剤の添加に適さない状態となる可能性が高くなる。そして、還元剤の添加が中止されることにより劣化判定の機会が少なくなってしまう。
【０００４】
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、内燃機関の排気浄化装置において、より速やかに触媒の劣化判定を行うことができる技術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】
【０００５】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、
排気中の酸素濃度が高いときにＮＯxを吸蔵し、酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときに吸蔵していたＮＯxを還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であるときに該吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定する触媒劣化判定手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明の最大の特徴は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下する一方で酸化能力が上昇することに基づいて該吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことにある。
【０００７】
吸蔵還元型ＮＯx触媒は、ＮＯx吸蔵能力および酸化能力を有する。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力はＮＯx吸蔵能力により抑制されている。すなわち、ＮＯx吸蔵能力が発揮されることにより、酸化能力は本来の能力を発揮できない。ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力は、酸化能力よりも早く低下する。そして、ＮＯx吸蔵能力が低下することにより、酸化能力の抑制度合いが低下し酸化能力が上昇する。この酸化能力の上昇は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化する初期段階においては、劣化による酸化能力の低下を上回り、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の全体としては酸化能力が上昇する。
【０００８】
従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が上昇した場合には、該吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下した、すなわち吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することが可能となる。この判定は、ＮＯxの還元が完了する前であっても可能であるため、速やかに行うことが可能である。
【０００９】
本発明においては、前記触媒劣化判定手段は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が該吸蔵還元型ＮＯx触媒の新品時の酸化能力以上のときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であると判定することができる。
【００１０】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下し始めると、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力は新品時よりも高くなる。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が新品時よりも高くなった場合に、該吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することが可能となる。
【００１１】
本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流から還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
をさらに備え、
前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段により還元剤が添加されたときに前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度変化から前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上あるか否か判定することにより前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したか否か判定することができる。
【００１２】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が上昇すると、還元剤の添加を行ったときの該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が上昇しやすくなる。そのため、還元剤添加手段により還元剤が添加されてからの吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度上昇の度合いは、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いにより変化する。従って、還元剤添加手段により還元剤が添加されたときに前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度変化から吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力を検出することができ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことが可能となる。なお、「所定能力」は、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているとすることのできる状態のときに、該吸蔵還元型ＮＯx触媒が発揮する酸化能力とすることができる。
【００１３】
本発明においては、前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段による還元剤の添加が開始されたときから前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度が上昇を開始するまでの時間が第１所定時間よりも短いときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することができる。
【００１４】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、この劣化に起因した酸化能力の上昇により、還元剤が速やかに酸化されるようになるので、還元剤が添加されてから吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が上昇を開始するまでの時間が短くなる。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤が添加されたときから該触媒の温度が上昇するまでの時間が、該触媒が劣化していないとすることのできる時間の最小値（すなわち、第１所定時間）よりも短くなった場合には、該触媒が劣化していると判定することが可能となる。
【００１５】
本発明においては、前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段による還元剤の添加が開始されたときから前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度が最大値に到達するまでの時間が第２所定時間よりも短いときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することができる。
【００１６】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、この劣化に起因した酸化能力の上昇に
より、還元剤が速やかに酸化されるようになるので、還元剤が添加されてから吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が最大値に到達するまでの時間が短くなる。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤が添加されたときから該触媒の温度が最大値に到達するまでの時間が、該触媒が劣化していないとすることのできる時間の最小値（すなわち、第２所定時間）よりも短くなった場合には、該触媒が劣化していると判定することが可能となる。
【００１７】
本発明においては、前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段により還元剤が添加されたときの前記触媒温度検出手段により検出される触媒の温度の変化率が第１所定値よりも大きいときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することができる。
【００１８】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、この劣化に起因した酸化能力の上昇により、還元剤が速やかに酸化されるようになるので、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度の上昇率（単位時間あたりの上昇温度）が高くなる。すなわち、温度の変化率が大きくなる。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤が添加されたときの該触媒の温度の変化率が、該触媒が劣化していないとすることのできる変化率（すなわち、第１所定値）よりも大きくなった場合には、該触媒が劣化していると判定することが可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記還元剤添加手段により還元剤が開始された後の前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の基準となる温度を算出する触媒基準温度算出手段をさらに備え、
前記触媒劣化判定手段は、前記触媒温度検出手段により検出される温度と前記基準となる温度との差の変化幅を求め、この変化幅が第２所定値よりも大きくなったときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することができる。
【００２０】
なお、変化幅とは、触媒温度検出手段により検出される温度と基準となる温度との差の最大値から最小値を減じた値である。
【００２１】
吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、還元剤を添加したときに該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が速やかに上昇する。すなわち、還元剤添加直後には、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度の変化率は大きい。一方、還元剤添加から時間が経つに従い酸化される還元剤が急激に減少するので、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度の変化率は小さくなる。
【００２２】
ここで、劣化していないとすることのできる吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を基準とすると、還元剤添加直後には劣化が生じている触媒の温度のほうが高くなり、時間が経つと劣化が生じていない触媒の温度のほうが高くなる。従って、触媒が劣化していると、還元剤添加時に検出される実際の触媒の温度と基準となる触媒の温度との差が変化する。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化する初期段階においては、その劣化の度合いが大きくなるほど実際の触媒の温度と基準となる触媒の温度との差の変化幅が大きくなる。そのため、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤が添加されたときの実際の触媒の温度と基準となる触媒の温度との差の変化幅が、該触媒が劣化していないとすることのできる変化幅（すなわち、第２所定値）よりも大きくなった場合には、該触媒が劣化していると判定することが可能となる。
【００２３】
本発明においては、前記還元剤添加手段により還元剤が開始された後の前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の基準となる温度を算出する触媒基準温度算出手段をさらに備え、
前記還元剤添加手段は、１回あたりの還元剤添加量が異なる少なくとも２種類の還元剤添加を行い、
前記触媒劣化判定手段は、少なくとも２種類の還元剤添加のそれぞれの場合について前記触媒温度検出手段により検出される温度と前記基準となる温度との差の変化幅を求め、この少なくとも２種類の還元剤添加の前記変化幅の差が第３所定値よりも大きいときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化したと判定することができる。
【００２４】
すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していない場合には、還元剤の添加による温度上昇が緩慢となるので、該触媒の温度の変化率の変動が小さくなる。これは、１回あたりの還元剤の添加量が少なくなるに従い、より顕著となる。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していない場合には、基準温度と検出温度との差の変化幅は、１回あたりの還元剤の添加量が少ないほど大きくなる。一方、ＮＯx吸蔵剤が劣化している場合には、還元剤が添加されると速やかに触媒の温度が上昇する。この場合、１回あたりの還元剤の添加量の影響が少ない。すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化している場合には、基準温度と検出温度との差の変化幅は、１回あたりの還元剤の添加量の多少によらず大きくなる。
【００２５】
従って、１回あたりの還元剤の添加量が異なる少なくとも２種類の還元剤添加を行う場合に、それぞれの基準温度と検出温度との差の変化幅を求め、還元剤添加量が多いときと少ないときとの変化幅の差が第３所定値よりも大きい場合には、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することが可能となる。なお、第３所定値とは、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していないとすることのできる変化幅の差の最小値である。
【００２６】
ここで、前記２種類の還元剤添加として、ＮＯx還元時に行われる還元剤添加と硫黄被毒回復時に行われる還元剤添加とを例示することができる。すなわち、１回あたりの還元剤の添加量が少ないときの例として、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxを還元する際に行われる還元剤添加を挙げることができる。また、１回あたりの還元剤の添加量が多いときの例として、吸蔵還元型ＮＯx触媒の硫黄被毒を回復させる際に行われる還元剤添加を挙げることができる。
【００２７】
本発明においては、前記触媒劣化判定手段は、前記還元剤添加手段により還元剤が添加された後の前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が所定温度よりも高いときに、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の酸化能力が所定能力以上であると判定することができる。
【００２８】
すなわち、酸化能力の上昇により、還元剤添加時において吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度がより上昇し易くなり、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の最高温度がより高くなる。そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していないとすることのできる温度の最高値を予め所定温度として設定しておけば、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を添加した後の温度が該所定温度よりも上昇したときに該吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明においては、劣化していないとすることのできる吸蔵還元型ＮＯx触媒には、許容できる範囲でＮＯx吸蔵能力が最大限低下している状態の吸蔵還元型ＮＯx触媒を含む。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置では、還元剤添加時の触媒の温度変化に基づいて、より速やかに触媒の劣化判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその排気系の概略構成を示す図である。
【００３３】
図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３４】
また、内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【００３５】
前記排気通路２の途中には、上流から順に上流側触媒３および吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。
【００３６】
上流側触媒３は、酸化能力を有する触媒である。
【００３７】
ＮＯx触媒４は、例えば、アルミナを担体とし、その担体上に、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、もしくはセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属と、バリウム（Ｂａ）もしくはカルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類と、ランタン（Ｌａ）もしくはイットリウム（Ｙ）等の希土類とから選択された少なくとも１つと、白金（Ｐｔ）等の貴金属とを担持して構成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
また、ＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比センサ５が取り付けられている。また、ＮＯx触媒４よりも下流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ６および該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比センサ７が取り付けられている。
【００４０】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxが飽和する前に該ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。
【００４１】
そこで、本実施例では、上流側触媒３より上流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤添加弁９（還元剤添加手段）を備えている。ここで、還元剤添加弁９は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して還元剤を噴射する。還元剤添加弁９から排気通路２内へ噴射された還元剤は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにする。そして、ＮＯx還元時には、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スパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。
【００４２】
一方、ＮＯx触媒４には燃料に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（ＳＯx）もＮＯxと同じメカニズムで吸蔵される。このように吸蔵されたＳＯxはＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒４内に蓄積される。そして、ＳＯxが吸蔵されている分、ＮＯxを吸蔵できる量が減少し、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵力が低下する。これを硫黄被毒（ＳＯx被毒）といい、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる被毒回復処理を施す必要がある。この被毒回復処理は、ＮＯx触媒４を高温（例えば６００乃至６５０℃程度）にしつつ還元剤添加弁９からの燃料添加により酸素濃度を低下させた排気をＮＯx触媒４に流通させて行われている。
【００４３】
なお、被毒回復処理も前記リッチスパイク制御によりなされるが、被毒回復処理に行われるリッチスパイクの１回あたりの還元剤添加弁９の開弁時間は、ＮＯxの還元時よりも長い。すなわち、被毒回復処理時のリッチスパイク１回あたりの還元剤の添加量はＮＯx還元時よりも多い。
【００４４】
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ユニットである。
【００４５】
ＥＣＵ１０には、前記したセンサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。
【００４６】
一方、ＥＣＵ１０には、還元剤添加弁９が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１０は該還元剤添加弁９を制御する。
【００４７】
ところで、ＮＯx触媒４は、経年変化や熱により劣化し、ＮＯxの吸蔵能力が低下することがある。そして、ＮＯxの吸蔵能力が低下すると、還元剤添加時のＮＯx触媒４の温度変化に顕著に現れる。
【００４８】
上述したようにＮＯx触媒４には、ＮＯx吸蔵剤であるカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）、若しくはイットリウム（Ｙ）等の少なくとも１つが担持されている。これらＮＯx吸蔵剤は、例えば７００℃を超えると劣化が著しく進行しＮＯx吸蔵能力が低下する。一方、白金（Ｐｔ）等の貴金属は酸化機能を有するが、これらは例えば８００℃を超えると著しく劣化が進行し酸化能力が低下する。このように、ＮＯx吸蔵剤のほうが白金（Ｐｔ）等の貴金属よりも低い温度で劣化するため、ＮＯx吸蔵剤のほうが白金（Ｐｔ）等の貴金属よりも劣化の進行が早い。
【００４９】
また、白金（Ｐｔ）等の貴金属は、ＮＯx吸蔵剤が存在することによりその酸化機能が抑制されている。そして、ＮＯx吸蔵剤の機能が劣化により低下すると、それに伴い白金（Ｐｔ）等の貴金属の酸化機能が高まる。従って、図２に示すように、ＮＯx触媒４の劣化が生じる初期の段階では、ＮＯx吸蔵剤の機能低下による酸化能力の上昇が、白金（Ｐｔ）等の貴金属の劣化による酸化能力の低下を上回るため、ＮＯx触媒４としては酸化能力が上昇する。すなわち、ＮＯx触媒の劣化が生じる初期の段階では新品状態よりも酸化能力が高くなる。
【００５０】
ここで、図２は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力および酸化能力の推移を示したタイムチャート図である。縦軸はＮＯx触媒４の全体としての触媒処理能力の高さを表している。
【００５１】
このように、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵能力が低下する初期段階においては、該ＮＯx触媒４全体としては酸化能力が高まるので、該ＮＯx触媒４において還元剤がより酸化し易くなり、還元剤添加時に該ＮＯx触媒４の温度が速やかに上昇する。
【００５２】
ここで、図３は、ＮＯx還元のためのリッチスパイク制御時におけるＮＯx触媒４の温度の時間推移を示したタイムチャート図である。上段はＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比の変化を示し、下段はＮＯx触媒４が新品と劣化したとき（劣化品）との該ＮＯx触媒４の床温を夫々示している。
【００５３】
ＮＯx触媒４が劣化していると、該ＮＯx触媒４の酸化能力が高まることにより還元剤が速やかに酸化されるので、該ＮＯx触媒４の温度が急激に上昇する。そして、次に還元剤が添加までの間に還元剤は殆ど酸化されるので、次の還元剤点の直前ではＮＯx触媒４の温度はほとんど上昇しない。すなわち、ＮＯx触媒４の温度上昇は緩慢となっている。
【００５４】
一方、ＮＯx触媒４の新品時すなわち劣化が生じていない場合には、該ＮＯx触媒４の酸
化能力が抑制されるので還元剤の酸化が緩慢となる。その結果、温度の上昇も緩慢となり、且つ次に還元剤が添加されるまでの間上昇し続ける。
【００５５】
以上のことから、ＮＯx還元のためのリッチスパイク制御時におけるＮＯx触媒４の温度推移によりＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。すなわち、リッチスパイク制御開始時に還元剤を添加してからＮＯx触媒４の温度が上昇を開始するまでの時間は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいほど早くなる。そして、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる温度上昇開始までの最小時間を閾値として予め実験等により求めておき、ＮＯx触媒４のＮＯx還元時に還元剤を添加してから温度上昇開始までの実際の時間がこの閾値よりも短くなったときにＮＯx触媒４が劣化したと判定することができる。また、ＮＯx触媒４のＮＯx還元時に還元剤を添加してから温度上昇開始までの時間が、新品のＮＯx触媒４に還元剤を添加してから温度上昇開始までの時間よりも短いときに該ＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。
【００５６】
次に、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定のフローについて説明する。
【００５７】
図４および図５は、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。このフローは、リッチスパイク開始からＮＯx触媒４の温度の上昇開始までの時間に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うものである。なお、本ルーチンで行われるリッチスパイクは、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させるためのリッチスパイクである。
【００５８】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０は、触媒劣化判定要求フラグがＯＮとなっているか否か判定する。この触媒劣化判定要求フラグは、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う必要があるときにＯＮとされるフラグであり、所定の期間毎にＯＮとされる。
【００５９】
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、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進む。
【００６０】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、床温安定フラグがＯＮとなっているか否か判定する。この床温安定フラグは、排気温度センサ６により得られるＮＯx触媒４の温度が予め定められた一定としてもよい範囲内であれば、該ＮＯx触媒４の温度が安定しているとしてＯＮとされるフラグである。
【００６１】
ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進む。
【００６２】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、床温安定フラグをＯＦＦとする。ステップＳ１０３の処理が完了した後、ＥＣＵ１０は、本ルーチンを一旦終了させる。
【００６３】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、一定期間リッチスパイクを禁止する。すなわち、リッチスパイクを一定期間禁止することによりＮＯx触媒４の床温を安定させる。
【００６４】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４の床温が安定しているか否か判定する。排気温度センサ６により得られるＮＯx触媒４の温度が予め定められた一定としてもよい範囲内であればＮＯx触媒４の床温は安定しているとされる。
【００６５】
ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００６６】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、床温安定フラグをＯＮとする。
【００６７】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク開始からの経過時間を示すカウンタを０にリセットする。
【００６８】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御を開始する。このときのリッチスパイク制御は、前述のようにＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxの還元を行うためのリッチスパイク制御である。
【００６９】
ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１０は、カウンタの値を進める。
【００７０】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４の劣化判定における基準となる状態の触媒（以下、基準品とする。）に還元剤を添加したときの排気温度センサ６により得られる排気の温度を推定する。この基準品は、劣化していないとすることのできる状態のＮＯx触媒としてもよい。また、推定値は、内燃機関１の吸入空気量及び内燃機関１から排出される排気の温度（出ガス温度）をパラメータとして予め実験等によりマップ化しておく。例えば、排気温度に伴いＮＯx触媒４の温度が変化するので、排気の温度が高いほど基準品の温度は高く推定される。また、排気の量が多いほど、ＮＯx触媒４から排気により奪われる熱量が多くなるため、基準品の温度は低く推定される。このようにして得られた排気温度の推定値を以下、推定排気温度という。
【００７１】
ステップＳ１１１では、ＥＣＵ１０は、排気温度センサ６により得られる実際の排気温度（以下、実排気温度という。）と推定排気温度との差を算出する。この実排気温度は、ＮＯx触媒４の床温と略等しい。
【００７２】
ステップＳ１１２では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１１１で算出した温度差が劣化判定温度差よりも大きくなったか否か判定する。この劣化判定温度差は、リッチスパイクによりＮＯx触媒４の温度が推定排気温度よりも上昇したとすることのできる温度差である。
【００７３】
ステップＳ１１２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１５へ進む。
【００７４】
ステップＳ１１３では、ＥＣＵ１０は、カウンタの値が第１判定時間よりも小さいか否か判定する。この第１判定時間は、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできるときのカウンタの最小値であり、予め実験等により求めておく。カウンタの値が第１判定時間よりも小さい場合には、ＮＯx触媒４は劣化していると判定される。
【００７５】
ステップＳ１１３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進む。
【００７６】
ステップＳ１１４では、ＥＣＵ１０は、触媒劣化判定フラグをＯＦＦとする。この触媒劣化判定フラグは、ＮＯx触媒４が劣化していると判定されたときにＯＮとされるフラグである。ステップＳ１１４の処理が完了した後、ＥＣＵ１０は、本ルーチンを一旦終了させる。
【００７７】
ステップＳ１１５では、ＥＣＵ１０は、カウンタの値が第２判定時間よりも大きいか否か判定する。ここで、ＮＯx触媒４の劣化が進行すると、ＮＯx触媒４の酸化能力の低下が大きくなることにより、還元剤が反応しにくくなる。そのため、還元剤の添加によるＮＯx触媒４の温度の上昇が困難となる。従って、長時間リッチスパイク制御を行ってもＮＯx触媒４の温度が劣化判定温度差よりも上昇しない場合には、ＮＯx触媒４の劣化が進行し
ていると判定する。ここで、第２判定時間は、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできるカウンタの値の最大値であり、予め実験等により求めておく。
【００７８】
ステップＳ１１５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【００７９】
ステップＳ１１６では、ＥＣＵ１０は、触媒劣化判定フラグをＯＮとする。ステップＳ１１６の処理が完了した後、ＥＣＵ１０は、本ルーチンを一旦終了させる。
【００８０】
このようにして、リッチスパイク開始からＮＯx触媒４の温度が上昇するまでの時間に基づいて該ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【００８１】
なお、上述したように実排気温度と推定排気温度との差を用いるのではなく、実排気温度と還元剤添加開始時のＮＯx触媒４の温度との差を用いることにより、ＮＯx触媒４の温度が上昇を開始したか否か判定することも可能である。しかし、内燃機関１の運転状態の変化による排気温度の変動を考慮することができる本実施例によれば、より精度良く還元剤添加によるＮＯx触媒４の温度上昇を検出することが可能となる。
【００８２】
以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元するための還元剤添加開始から、該ＮＯx触媒４の温度が上昇するまでの時間が第１判定時間よりも短ければ、該ＮＯx触媒４が劣化していると判定することができる。また、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxが全て還元される前に該ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができるので、速やかな劣化判定が可能である。さらに、ＮＯx触媒４の劣化判定のためだけに還元剤の添加を行う必要がないため、燃費の悪化を抑制できる。
【実施例２】
【００８３】
次に、内燃機関の排気浄化装置の他の実施態様について説明する。なお、ハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。なお、本実施例におけるリッチスパイクはＮＯx還元ためのリッチスパイクである。
【００８４】
ここで、ＮＯx触媒４が劣化していると、該ＮＯx触媒４の温度の変化率、すなわち単位時間あたりの温度の変化量が変動する。すなわち、還元剤添加直後には還元剤の酸化量が多くＮＯx触媒４の温度が急激に上昇するため温度の変化率が大きいが、未反応の還元剤の量が急激に減少するため、その後温度の上昇が緩慢となり温度の変化率が小さくなる。このように、還元剤添加直後にはＮＯx触媒４の温度の変化率は大きいが、その後すぐに小さくなる。一方、ＮＯx触媒４が劣化していないと、劣化しているときと比較して還元剤添加直後の温度の上昇率は小さい。そして、未反応の還元剤の量も徐々に減少するため、温度変化率の変化も小さくなる。
【００８５】
従って、ＮＯx触媒４の温度の変化率の変動が大きいほど該ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいといえる。つまり、ＮＯx触媒４の温度の変化率の最大値と最小値との差が大きいほどＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいといえる。例えば、変化率の最大値と最小値との差であって、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる値を閾値として予め実験等により求めておき、リッチスパイク制御時のＮＯx触媒４の温度の変化率の最大値と最小値との差がこの閾値よりも大きくなった場合にＮＯx触媒４が劣化しているとすることができる。
【００８６】
また、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいほど、ＮＯx触媒４の温度の変化率の最大値は大きくなる。そこで、ＮＯx触媒４の温度の変化率の最大値が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも大きければ、ＮＯxｓ触媒４が劣化していると判定
することができる。
【００８７】
さらに、還元剤添加直後のＮＯx触媒４の温度変化率が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも大きいときにＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。
【００８８】
また、還元剤添加後に到達するＮＯx触媒４の最高温度が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも高いときにＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。還元剤添加後にＮＯx触媒４の温度が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも高い温度に達した場合に該ＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。
【００８９】
以上説明したように、本実施例によれば、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxが全て還元される前に該ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができるので、速やかな劣化判定が可能である。
【実施例３】
【００９０】
次に、内燃機関の排気浄化装置の他の実施態様について説明する。なお、ハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。
【００９１】
本実施例においては、ＮＯx触媒４が劣化していないときの該ＮＯx触媒４の還元剤添加時の温度を基準温度として設定し、実際に検出される温度と、基準温度と、の差の変化幅が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる値よりも大きい場合にはＮＯx触媒４が劣化していると判定する。
【００９２】
ここで、図６は、劣化しているＮＯx触媒におけるＮＯx還元時の触媒床温（実排気温度）の時間推移を示したタイムチャート図である。図６中の基準温度は、劣化していないとすることのできる状態のＮＯx触媒に還元剤を添加したときの、還元剤添加量、内燃機関１の吸入空気量および内燃機関１から排出される排気の温度（出ガス温度）をパラメータとして求められる。この基準温度は、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。なお、排気温度に伴いＮＯx触媒４の温度が変化するので、排気の温度が高いほど基準温度は高くされる。また、排気の量が多いほど、ＮＯx触媒４から排気により奪われる熱量が多くなるため、基準温度は低くされる。なお、基準温度は、前記実施例と同様、基準品に還元剤を添加したときの該ＮＯx触媒の温度とする。
【００９３】
劣化しているＮＯx触媒４に還元剤を添加すると、還元剤添加直後にまず基準温度よりも実排気温度が高くなり、最大でΔｔ１の温度差が生じる。一方、時間が経過すると実排気温度は基準温度よりも低くなり最大でΔｔ２の温度差が生じる。ここで、Δｔ１およびΔｔ２は夫々実排気温度から基準温度を減じた値である。すなわち、図６の場合には、Δｔ２は負の値となる。なお、本実施例においては、実排気温度と基準温度との差の最大値と最小値との差、すなわちΔｔ１−Δｔ２を「温度変化幅」と称する。
【００９４】
なお、本実施例においては、還元剤添加開始から所定時間経過するまでの間の温度変化幅を求める。この所定時間は、１回ないし２回のリッチスパイクが行われたことにより上昇した温度を検出するために要する時間であり、２回ないし３回目のリッチスパイクによる温度上昇が始まる前までの時間とすることができる。
【００９５】
ここで、前記温度変化幅が大きいほど、ＮＯx触媒４の温度変化率の変動が大きく、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きい。そこで、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる温度変化幅の最大値を閾値として予め実験等により求めておき、実際に得られる温
度変化幅が閾値よりも大きくなった場合にＮＯx触媒４に劣化が生じていると判定することができる。
【００９６】
次に、ＮＯx触媒４の劣化判定の他の態様について説明する。
【００９７】
図４および図７は、本実施例によるＮＯx触媒４の他の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。このフローは、リッチスパイク時のＮＯx触媒４の温度変化幅に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うものである。なお、本ルーチンで行われるリッチスパイクは、ＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させるためのリッチスパイクである。
【００９８】
ここで、図４については既に説明したので説明を省略する。また、図７において前記フローと同様の処理が行われるステップについては、同じ番号を付し説明を省略する。
【００９９】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１０は、温度変化幅を算出する。この温度変化幅は、ステップＳ１１１で算出された温度差の最大値から最小値を減じた値であり、前記Δｔ１−Δｔ２に相当する。
【０１００】
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１０は、温度変化幅が判定値よりも大きいか否か判定する。この判定値は、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる温度変化幅の最大値であり、予め実験等により求めておく。
【０１０１】
ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進む。
【０１０２】
このようにして、リッチスパイク時のＮＯx触媒４の温度変化幅に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【実施例４】
【０１０３】
次に、内燃機関の排気浄化装置の他の実施態様について説明する。なお、ハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。
【０１０４】
ここで、本実施例においては、ＮＯx触媒４の硫黄被毒回復を行うための還元剤添加時の該ＮＯx触媒４の温度変化に基づいて、該ＮＯx触媒４の劣化判定を行う。
【０１０５】
図８は、硫黄被毒を回復させるためのリッチスパイク制御時におけるＮＯx触媒４の温度の時間推移を示したタイムチャート図である。上段はＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比の変化を示し、下段はＮＯx触媒４が新品と劣化したとき（劣化品）との該ＮＯx触媒４の床温を夫々示している。硫黄被毒回復時には、１回のリッチスパイクあたりに添加される還元剤量がＮＯx還元時のそれよりも多い。そのため、１回のリッチスパイクあたりのＮＯx触媒４の温度上昇が大きい。
【０１０６】
ここで、ＮＯx触媒４が劣化していると、該ＮＯx触媒４の酸化能力が高いことにより還元剤が速やかに酸化されるので、該ＮＯx触媒４の温度が急激に上昇する。そして、１回のリッチスパイクあたりのＮＯx触媒４の温度上昇が大きいので、最初の１回のリッチスパイクで該ＮＯx触媒４の温度は最高温度に達し、その後温度が低下する。そして、次のリッチスパイクによりまた温度が上昇される。これが繰り返されることにより、ＮＯx触媒４の温度は変動する。
【０１０７】
一方、ＮＯx触媒４が劣化していないと、該ＮＯx触媒４の酸化能力が抑制されるので還元剤の酸化が緩慢となる。その結果、温度の上昇も緩慢となるが１回のリッチスパイクあ
たりのＮＯx触媒４の温度上昇が大きいので、１回のリッチスパイクで該ＮＯx触媒４の温度は最高温度に達する。そして、次のリッチスパイクによりまた温度が上昇される。これが繰り返されることにより、ＮＯx触媒４の温度は変動する。
【０１０８】
以上のことから、硫黄被毒回復のためのリッチスパイク制御時におけるＮＯx触媒４の温度推移によりＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。すなわち、リッチスパイク制御開始時に還元剤を添加してからＮＯx触媒４の温度が最高温度に到達するまでの時間は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいほど早くなる。そして、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる最高温度到達までの最小時間を閾値として予め実験等により求めておき、ＮＯx触媒４の被毒回復処理時における最高温度到達までの時間がこの閾値よりも小さくなったときにＮＯx触媒４が劣化したと判定することができる。
【０１０９】
ここで、「最高温度」はＮＯx触媒４の温度が極大値となったときの温度としてもよく、ＮＯx触媒４の温度が下降を開始する直前の温度としてもよい。
【０１１０】
次に、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定のフローについて説明する。
【０１１１】
図４および図９は、本実施例によるＮＯx触媒４の他の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。このフローは、リッチスパイク開始からＮＯx触媒４の温度が最高温度に到達するまでの時間に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うものである。なお、本ルーチンで行われるリッチスパイクは、ＮＯx触媒４の硫黄被毒を回復させるためのリッチスパイクである。
【０１１２】
ここで、図４については既に説明したので説明を省略する。また、図９において図５に示したフローと同様の処理が行われるステップについては、同じ番号を付し説明を省略する。
【０１１３】
ステップＳ３０１では、ＥＣＵ１０は、リッチスパイク制御を開始する。このときのリッチスパイク制御はＮＯx触媒４の硫黄被毒回復を行うためのリッチスパイク制御である。
【０１１４】
ステップＳ３０２では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１１１で算出した温度差がピーク閾値以上となっているか否か判定する。ピーク閾値とは、還元剤の添加によりＮＯx触媒４の温度が最大値近傍となっているとすることのできる温度差であり、予め実験等により求めておく。
【０１１５】
ステップＳ３０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ３０４へ進む。
【０１１６】
ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１０は、カウンタの値が第３判定時間よりも小さいか否か判定する。この第３判定時間は、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできるときのカウンタの最小値であり、予め実験等により求めておく。カウンタの値が第３判定時間よりも小さい場合には、ＮＯx触媒４は劣化していると判定される。
【０１１７】
ステップＳ３０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進む。
【０１１８】
ステップＳ３０４では、ＥＣＵ１０は、カウンタの値が第４判定時間よりも大きいか否か判定する。ここで、ＮＯx触媒４の劣化が進行すると、ＮＯx触媒４の酸化能力の低下により、還元剤が反応しなくなる。そのため、還元剤の添加によってもＮＯx触媒４の温度
が上昇しないか、上昇しても緩慢なものとなる。従って、長時間リッチスパイク制御を行ってもＮＯx触媒４の温度が上昇しない、若しくは緩慢に上昇し続けている場合には、ＮＯx触媒４の劣化が進行していると判定する。ここで、第４判定時間は、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできるカウンタの値の最大値であり、予め実験等により求めておく。
【０１１９】
ステップＳ３０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【０１２０】
このようにして、ＮＯx触媒４の硫黄被毒回復のためのリッチスパイクが開始されてからＮＯx触媒４の温度が最大値に到達するまでにかかった時間に基づいて該ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【０１２１】
なお、本フローにおいては、還元剤の添加開始から温度差がピーク閾値以上となるまでの時間に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行ったが、これに代えて、還元剤添加開始から排気温度センサ６により得られる排気温度が極大値となるまでの時間に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うようにしてもよい。
【０１２２】
ところで、硫黄被毒回復時においてもＮＯx還元時と同様に、還元剤添加開始からＮＯx触媒４の温度が上昇を始めるまでの時間は、該ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいほど早い。従って、ＮＯx還元時の同様にして硫黄被毒回復時においても還元剤添加開始からＮＯx触媒４の温度が上昇を始めるまでの時間に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【０１２３】
また、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいほど、ＮＯx触媒４の温度の変化率の最大値は大きくなる。そこで、ＮＯx触媒４の温度の変化率の最大値が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも大きければ、ＮＯxｓ触媒４が劣化していると判定することができる。
【０１２４】
さらに、還元剤添加直後のＮＯx触媒４の温度変化率が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも大きいときにＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。
【０１２５】
また、還元剤添加後に到達するＮＯx触媒４の最高温度が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも高いときにＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。還元剤添加後にＮＯx触媒４の温度が、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる閾値よりも高い温度に達した場合に該ＮＯx触媒４が劣化していると判定してもよい。
【０１２６】
以上説明したように、本実施例によれば、硫黄被毒回復時の１回のリッチスパイクで該ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができるので、速やかな劣化判定が可能である。
【実施例５】
【０１２７】
次に、内燃機関の排気浄化装置の他の実施態様について説明する。なお、ハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。
【０１２８】
本実施例においては、ＮＯx触媒４のＮＯx還元時の温度推移と硫黄被毒回復時の温度推移とを比較して該ＮＯx触媒４の劣化判定を行う。ここで、ＮＯx触媒４が劣化している場合には、ＮＯx還元時および硫黄被毒回復時においてＮＯx触媒４の温度変化率の変動が大きい。一方、ＮＯx触媒４が劣化していない場合には、ＮＯx還元時のＮＯx触媒４の温度
変化率の変動は小さいが、硫黄被毒回復時の変化率の変動は大きい。以上のことから、ＮＯx還元時と硫黄被毒回復時とでＮＯx触媒４の温度変化率の変動が大きく変わらなければＮＯx触媒４は劣化しているといえる。
【０１２９】
本実施例においては、ＮＯx還元時および硫黄被毒回復時にそれぞれ温度変化幅を求める。ここで、ＮＯx還元時の温度変化幅は前記実施例で説明したものを用いる。また、硫黄被毒回復時の温度変化幅は以下のようにして求める。
【０１３０】
図１０は、硫黄被毒回復時のＮＯx触媒４の温度推移およびその基準温度を示した図である。硫黄被毒回復時における基準温度は、基準品の温度変動の中心を示す線であって、基準品に還元剤を添加したときの、還元剤量、内燃機関１の吸入空気量および内燃機関１から排出される排気の温度（出ガス温度）をパラメータとして求められる。この基準温度は、予め実験等により求めてマップ化しておいてもよい。なお、排気温度の変化に伴いＮＯx触媒４の温度が変化するので、排気の温度が高いほど基準温度は高くされる。また、排気の量が多いほど、ＮＯx触媒４から排気により奪われる熱量が多くなるため、基準温度は低くされる。
【０１３１】
そして、還元剤添加後にまず基準温度よりも実排気温度が高くなり、最大でΔｔ１の温度差が生じる。一方、時間が経過すると実排気温度は基準温度よりも低くなり最大でΔｔ２の温度差が生じる。ここで、Δｔ１およびΔｔ２は夫々実排気温度から基準温度を減じた値である。すなわち、図１０の場合には、Δｔ２は負の値となる。なお、本実施例においても、実排気温度と基準温度との差の最大値と最小値との差、すなわちΔｔ１−Δｔ２を「温度変化幅」と称する。なお、温度変化幅は、ＮＯx触媒４に還元剤を添加した後の最高温度とその後の最低温度との差として求めてもよい。
【０１３２】
そして、硫黄被毒回復時の温度変化幅とＮＯx還元時の温度変化幅との差が、閾値よりも小さい場合にＮＯx触媒４が劣化していると判定することができる。ここでいう閾値とは、ＮＯx触媒４が劣化していないとすることのできる値の最小値であり予め実験等により求めておく。
【０１３３】
次に、ＮＯx触媒４の劣化判定の他の態様について説明する。
【０１３４】
図１１、図１２および図１３は、本実施例によるＮＯx触媒４の他の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。このフローは、硫黄被毒回復時の温度変化幅とＮＯx還元時の温度変化幅との差に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うものである。
【０１３５】
ここで、図１１、図１２および図１３において前記フローと同様の処理が行われるステップについては、同じ番号を付し説明を省略する。
【０１３６】
ステップＳ４０１では、ＥＣＵ１０は、短時間リッチスパイクがＯＮとなっているか否か判定する。短時間リッチスパイクとは、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元するために行われるリッチスパイクを指す。また、短時間リッチスパイク終了フラグとは、短時間リッチスパイクが終了したときにＯＮとされるフラグである。
【０１３７】
ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４０３へ進む。
【０１３８】
ステップＳ４０２では、ＥＣＵ１０は、長時間リッチスパイク制御を実施する。この長時間リッチスパイク制御とは、ＮＯx触媒４の硫黄被毒を回復させるために行われるリッチスパイクを指す。また、このとき同時に、長時間リッチスパイクが終了したときにＯＮ
とされる長時間リッチスパイク終了フラグがＯＮとされる。
【０１３９】
ステップＳ４０３では、ＥＣＵ１０は、短時間リッチスパイク制御を実施する。短時間リッチスパイク制御が行われたことにより、短時間リッチスパイク終了フラグがＯＮとされる。
【０１４０】
ステップＳ４０４では、ＥＣＵ１０は、短時間リッチスパイク終了フラグがＯＮとなっているか否か判定する。
【０１４１】
ステップＳ４０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
【０１４２】
ステップＳ４０５では、ＥＣＵ１０は、長時間リッチスパイク終了フラグがＯＮとなっているか否か判定する。
【０１４３】
ステップＳ４０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４０８へ進む。
【０１４４】
ステップＳ４０６では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０１で算出した温度変化幅と後述する短時間温度変化幅との差である温度変化幅差を算出する。ここでいうステップＳ２０１で算出した温度変化幅とは、長時間リッチスパイクによるものである。そして、本ステップでは、長時間リッチスパイクによる温度変化幅から短時間リッチスパイクによる温度変化幅を減じて温度変化幅差が算出される。
【０１４５】
ステップＳ４０７では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ４０６で算出した温度変化幅差が閾値よりも大きいか否か判定する。この閾値は、ＮＯx触媒４が劣化しているとすることのできる温度変化幅差の上限値である。この閾値よりも温度変化幅差が大きければ、ＮＯx触媒４は劣化していないと判定される。
【０１４６】
ステップＳ４０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１６へ進む。
【０１４７】
ステップＳ４０８では、ＥＣＵ１０は、短時間リッチスパイク制御時の温度変化幅を短時間温度変化幅として入力する。
【０１４８】
ステップＳ４０９では、ＥＣＵ１０は、短時間リッチスパイクフラグをＯＦＦとし、且つ長時間時間リッチスパイクフラグをＯＦＦとする。ステップＳ４０９の処理が完了した後、ＥＣＵ１０は、本ルーチンを一旦終了させる。
【０１４９】
このようにして、長時間リッチスパイク時と短時間リッチスパイク時との温度変化幅の差に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用す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触媒のＮＯx吸蔵能力および酸化能力の推移を示したタイムチャート図である。
【図３】ＮＯx還元のためのリッチスパイク制御時におけるＮＯx触媒の温度の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図４】実施例１、３および４によるＮＯx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。
【図５】実施例１によるＮＯx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。
【図６】劣化しているＮＯx触媒におけるＮＯx還元時の触媒床温（実排気温度）の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図７】実施例３によるＮＯx触媒の他の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。
【図８】硫黄被毒を回復させるためのリッチスパイク制御時におけるＮＯx触媒の温度の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図９】実施例４によるＮＯx触媒の他の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。
【図１０】硫黄被毒回復時のＮＯx触媒の温度推移およびその基準温度を示した図である。
【図１１】実施例５によるＮＯx触媒の他の劣化判定のフローを示した第１のフローチャート図である。
【図１２】実施例５によるＮＯx触媒の他の劣化判定のフローを示した第２のフローチャート図である。
【図１３】実施例５によるＮＯx触媒の他の劣化判定のフローを示した第３のフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１     内燃機関
２     排気通路
３     上流側触媒
４     吸蔵還元型ＮＯx触媒
５     第１空燃比センサ
６     排気温度センサ
７     第２空燃比センサ
９     還元剤添加弁
１０   ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
2006009698.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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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