(57)【要約】【課題】  本発明は、内燃機関の排気通路に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が配置された排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒の劣化を精度良く判定することができる技術を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、内燃機関１の排気通路３に設けられたＮＯｘ触媒５へ燃料添加弁８から還元剤（燃料）を供給してリッチスパイク制御を行う排気浄化装置において、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒５へ供給される還元剤の積算量（積算還元剤供給量）ΣＲを演算するとともに、積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ０に達した時点でＮＯｘ触媒５をすり抜けた還元剤量（還元剤すり抜け量）Δｒを演算し、その還元剤すり抜け量ΔｒとＮＯｘ触媒５が正常であるときのすり抜け量（正常時還元剤すり抜け量）Δｒｓとを比較することにより、ＮＯｘ触媒５が劣化しているか否かを判定することを特徴としている。【選択図】  図７
2006138273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気中に含まれる還元剤量を増加させることにより吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比とするリッチスパイク制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、
前記リッチスパイク制御実行時に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をすり抜けた還元剤の量を推定する推定手段と、
前記推定手段の推定値をパラメータとして前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の劣化を判定する判定手段と、
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】
請求項１において、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比を検出する空燃比検出手段を更に備え、
前記推定手段は、前記空燃比検出手段の検出値が理論空燃比より低くなった時に還元剤が前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をすり抜けているとみなし、その際の排気流量を前記検出値で除算した値から排気流量を理論空燃比で除算した値を減算することにより還元剤すり抜け量を演算することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記リッチスパイク制御実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を積算する還元剤量積算手段を更に備え、
前記判定手段は、還元剤供給量の積算量が所定量に達した時の前記推定手段の推定値が上限値より多ければ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記リッチスパイク制御実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を積算する還元剤量積算手段と、
前記推定手段の推定値を積算することにより前記リッチスパイク制御実行中に前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をすり抜けた還元剤の積算量を演算するすり抜け量積算手段と、を更に備え、
前記判定手段は、還元剤供給量の積算量に対する還元剤すり抜け量の積算量が上限値より大きければ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一において、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路へ還元剤を供給することにより前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比とする燃料添加弁を更に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６】
請求項３において、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路に副吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を更に備え、
前記判定手段は、還元剤供給量の積算量が所定量に達した時の前記推定手段の推定値が下限値より少なければ、前記副吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項４において、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒より上流の排気通路に副吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を更に備え、
前記判定手段は、還元剤供給量の積算量に対する還元剤すり抜け量の積算量が下限値より小さければ、前記副吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給すべくリッチス
パイク制御が実行されているときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を積算するとともに前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をすり抜ける還元剤の量を推定し、還元剤供給量の積算量が所定量に達した時の還元剤すり抜け量が所定の上限値より多ければ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することを特徴とする触媒劣化判定方法。
【請求項９】
内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ還元剤を供給すべくリッチスパイク制御が実行されているときに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を積算するとともに、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒をすり抜けた還元剤の量を積算し、還元剤供給量の積算量に対する還元剤すり抜け量の積算量が所定の上限値より大きければ、前記吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することを特徴とする触媒劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に吸蔵還元型のＮＯｘ触媒が配置された排気浄化装置に関し、特にＮＯｘ触媒の劣化を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化装置に用いられる触媒として、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒と称する）が知られている。このようなＮＯｘ触媒の劣化を判定する方法としては、ＮＯｘ触媒の上流及び下流に空燃比センサが配置された構成において、リッチスパイク操作時に下流側空燃比センサ出力が理論空燃比近傍に維持されている時間を計測し、その時間の長さに基づいてＮＯｘ触媒の劣化を判定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平１１−９３７４２号公報
【特許文献２】特許第２６９２３８０号公報
【特許文献３】特開平１１−８１９９４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、従来では、リッチスパイク操作時にＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている時間、言い換えれば、ＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量は、ＮＯｘ触媒が吸収又は吸蔵したＮＯｘ量に比例すると考えられていた。
【０００４】
しかしながら、ＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている期間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量は必ずしもＮＯｘ吸蔵量と比例しないことが本願の発明者によって見出された。このため、上記した従来の方法では、誤判定を招く場合がある。
【０００５】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ触媒の劣化を精度よく判定することができる技術を提供する点になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。先ず、本発明の特徴は、吸蔵還元型のＮＯｘ触媒に対してリッチスパイク制御を実行している際に、該ＮＯｘ触媒をすり抜ける還元剤の量（以下、還元剤すり抜け量と記す）をパラメータとしてＮＯｘ触媒の劣化を判定する点にある。
【０００７】
本願発明者は、上記した課題を解決すべく種々の実験及び検証を行った結果、ＮＯｘ触媒が劣化（例えば、ＮＯｘ触媒が吸蔵又は吸収可能なＮＯｘ量が減少）すると、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒をすり抜ける還元剤量（詳細には、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘの還元を完了させることができずにＮＯｘ触媒下流へ流れながらＮＯｘを還元させる還元剤の量）が正常時とは異なる挙動を示すことを見出した。
【０００８】
更に本願発明者は上記の挙動について鋭意の検証を行った結果、ＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている期間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量がＮＯｘ吸蔵量と比例しない場合であっても、上記の挙動が表れることも見出した。
【０００９】
そこで、本発明では、排気中に含まれる還元剤量を増加させることによりＮＯｘ触媒へ
流入する排気の空燃比を所定のリッチ空燃比とするリッチスパイク制御を行う内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク制御実行時にＮＯｘ触媒をすり抜けた還元剤の量を推定する推定手段と、推定手段の推定値をパラメータとしてＮＯｘ触媒の劣化を判定する判定手段と、を備えるようにした。
【００１０】
このように構成された内燃機関の排気浄化装置によれば、推定手段により推定された還元剤すり抜け量が正常時とは異なる挙動を示した場合に、ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することができる。
【００１１】
この判定方法によれば、ＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている期間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量がＮＯｘ吸蔵量と比例しない場合であっても、ＮＯｘ触媒の劣化を判定することが可能となる。
【００１２】
リッチスパイク制御実行中に還元剤のすり抜けが発生すると、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒から流出する排気の空燃比（以下、下流側空燃比と称する）がリッチとなる。その際の還元剤すり抜け量は、排気流量（ＮＯｘ触媒を流れる排気量）を下流側空燃比で除算した値から排気流量を理論空燃比で除算した値を減算することにより求めることができる。
【００１３】
ＮＯｘ触媒の劣化を判定する具体的な方法としては、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を積算し、その積算量が所定量に達した時点での還元剤すり抜け量が所定の上限値より多ければＮＯｘ触媒が劣化していると判定する方法を例示することができる。
【００１４】
これは、ＮＯｘ触媒の劣化の程度が大きくなるほどリッチスパイク制御実行中の還元剤すり抜け量が多くなり、且つ、この特性はリッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤の積算量が所定の量に達した時に顕著に表れるという本願発明者の知見に基づくものである。
【００１５】
また、ＮＯｘ触媒の劣化を判定する他の方法としては、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を積算するとともに、リッチスパイク制御実行中の推定手段の推定値を積算（すなわち、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒をすり抜けた還元剤量を積算）し、還元剤供給量の積算量に対する還元剤すり抜け量の積算量が上限値より大きければＮＯｘ触媒が劣化していると判定する方法を例示することができる。
【００１６】
この判定方法によれば、判定精度の更なる向上を図ることが可能となる。すなわち、上記の判定方法によれば、下流側空燃比を検出する空燃比センサや酸素濃度センサ等の出力が外乱等によって一時的に乱れた場合や高分子ＨＣが還元剤として排気中に含まれている場合等であっても、ＮＯｘ触媒の劣化を検出し易くなる。
【００１７】
空燃比センサや酸素センサは高分子ＨＣに反応し難いため、高分子ＨＣが還元剤として排気中に含まれている場合にはセンサ出力が実際の空燃比よりも高い（リーン）空燃比を示すことが予想される。そのような場合には劣化時の還元剤すり抜け量と正常時の還元剤すり抜け量との差が小さくなる可能性がある。また、空燃比センサや酸素センサの出力が外乱等によって乱れた場合も、劣化時の還元剤すり抜け量と正常時の還元剤すり抜け量との差が小さくなる可能性がある。
【００１８】
これに対し、還元剤すり抜け量の積算量をパラメータとして劣化判定が行うことにより、劣化時の還元剤すり抜け量と正常時の還元剤すり抜け量との差が小さくなるような場合であっても誤判定し難くなる。
【００１９】
本発明は、ＮＯｘ触媒より上流の排気通路に設けられた燃料添加弁を利用してリッチスパイク制御が行われる内燃機関に好適に適用することができる。これは、リッチスパイク制御においてＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている期間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量とＮＯｘ吸蔵量との相関は、燃料噴射弁からのポスト噴射等を利用してリッチスパイク制御が行われる場合に比べ、燃料添加弁から排気中への燃料添加を利用してリッチスパイク制御が行われる場合に低くなり易いからである。
【００２０】
また、本発明に係る判定方法は、ＮＯｘ触媒より上流の排気通路に副ＮＯｘ触媒が配置された内燃機関において、副ＮＯｘ触媒の劣化を判定する場合にも利用することができる。
【００２１】
ＮＯｘ触媒が正常且つ副ＮＯｘ触媒が劣化している場合には、副ＮＯｘ触媒に吸蔵されるべきＮＯｘの一部がＮＯｘ触媒に吸蔵されることになる。このため、ＮＯｘ触媒が正常且つ副ＮＯｘ触媒が劣化している場合にＮＯｘ触媒が吸蔵するＮＯｘ量は、ＮＯｘ触媒及び副ＮＯｘ触媒が正常である場合にＮＯｘ触媒が吸蔵するＮＯｘ量より多くなる。
【００２２】
このようにＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が増加すると、リッチスパイク制御実行中の還元剤すり抜け量が少なくなる。従って、本発明にかかる判定手段は、還元剤供給量の積算量が所定量に達した時の還元剤すり抜け量が所定の下限値より少なくなった場合、又は還元剤供給量の積算量に対する還元剤すり抜け量の積算量が所定の下限値を下回った場合には、副ＮＯｘ触媒が劣化していると判定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に依れば、ＮＯｘ触媒下流の空燃比が理論空燃比近傍に維持されている間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量とＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量とが比例関係に無い場合であっても、ＮＯｘ触媒の劣化を精度良く判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２５】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図７に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施例を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。
【００２６】
内燃機関１には、排気通路３が接続されている。排気通路３の途中には、遠心過給器（ターボチャージャ）４のタービン４１が設けられている。タービン４１より下流の排気通路３には、ＮＯｘ触媒５が設けられている。
【００２７】
ＮＯｘ触媒５は、該ＮＯｘ触媒５へ流入する排気がリーン雰囲気（酸素過剰な雰囲気）のときには排気中のＮＯｘを吸収又は吸蔵し、流入排気がストイキ或いはリッチ雰囲気のときには吸収又は吸蔵していたＮＯｘを放出しつつ還元する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒である。
【００２８】
ＮＯｘ触媒５より上流の排気通路と下流の排気通路３には、それぞれ空燃比センサ６、７が設けられている。尚、以下では、ＮＯｘ触媒５より上流の空燃比センサ６を上流側空燃比センサ６と称し、ＮＯｘ触媒５より下流の空燃比センサ７を下流側空燃比センサ７と称する。
【００２９】
タービン４１より上流の排気通路３には、還元剤としての燃料を排気中へ添加するため
の燃料添加弁８が設けられている。この燃料添加弁８は、ＮＯｘ触媒５へ流入する排気をストイキ又はリッチ雰囲気にする場合や、ＮＯｘ触媒５の昇温を図る時などに作動する。
【００３０】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ９が併設されている。ＥＣＵ９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される算術論理演算回路である。ＥＣＵ９には、上述した上流側空燃比センサ６や下流側空燃比センサ７に加え、図示しない吸気通路に設けられたエアフローメータ１０等の種々のセンサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８とも電気的に接続され、燃料添加弁８の作動状態を制御可能となっている。
【００３１】
ＥＣＵ９は、燃料噴射制御やリッチスパイク制御等の既知の制御に加え、本発明の要旨となる触媒劣化判定制御を行う。本実施例における触媒劣化判定制御は、リッチスパイク制御の実行時に行われ、好ましくはＳＯｘ被毒解消制御実行後の最初に行われるリッチスパイク制御において実行される。
【００３２】
リッチスパイク制御では、ＥＣＵ９は、燃料添加弁８の作動と停止を短周期で繰り返させることにより、ＮＯｘ触媒５へ流入する排気の空燃比を所定の目標リッチ空燃比とする。
【００３３】
リッチスパイク制御が行われると、ＮＯｘ触媒５へ流入する排気がリッチ雰囲気となる。このため、ＮＯｘ触媒５は、吸収又は吸蔵していたＮＯｘを放出するとともに、放出したＮＯｘと排気中の燃料（還元剤）とを酸化・還元反応させる。その結果、ＮＯｘ触媒５のＮＯｘ吸蔵能力が再生される。
【００３４】
次に、触媒劣化判定制御について述べる。図２は、リッチスパイク制御実行時に上流側空燃比センサ６及び下流側空燃比センサ７が出力する信号を計測した結果を示す図である。
【００３５】
図２において、リッチスパイク制御が開始されると、上流側空燃比センサ６の出力信号（以下、上流側空燃比と記す）は速やかにリッチ空燃比へ移行する。これに対し、下流側空燃比センサ７の出力信号（以下、下流側空燃比と記す）は、上流側空燃比センサ６との配置の差に起因した応答遅れを伴って低下する。下流側空燃比は、ストイキへ達した時点でしばらくの間（図２中のｔ）はストイキ近傍に維持され、その後リッチ空燃比へ移行する。
【００３６】
ここで、従来の劣化判定方法では、下流側空燃比がストイキ近傍に維持される時間（ストイキ維持時間と記す）ｔをパラメータとしてＮＯｘ触媒の劣化が判定されていた。これは、ストイキ維持時間ｔの間にＮＯｘ触媒へ供給される還元剤量は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量に比例すると考えられていたからである。
【００３７】
ところで、本願発明者の鋭意の実験及び検証により、ガソリンを燃料とする火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）の場合はストイキ維持時間ｔの長さ（言い換えれば、ストイキ維持時間ｔ内にＮＯｘ触媒へ供給された還元量）がＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量と略比例するが、内燃機関１のような圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）の場合はストイキ維持時間ｔの長さ（ストイキ維持時間ｔ内にＮＯｘ触媒へ供給された還元量）がＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量と必ずしも比例しないことを見出した。
【００３８】
図３は、圧縮着火式内燃機関の排気系に新品のＮＯｘ触媒（劣化していないＮＯｘ触媒）を配置した場合のストイキ維持時間ｔ内にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量と、劣化したＮＯｘ触媒を配置した場合のストイキ維持時間ｔ内にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量
とを複数回計測した結果を示す図である。
【００３９】
図３中の縦軸はストイキ維持時間ｔ内にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を示し、横軸は還元剤供給前にＮＯｘ触媒へ供給されたＮＯｘ量（ＮＯｘ吸蔵量）を示している。図３中の白抜き菱形は新品のＮＯｘ触媒の計測結果を示し、黒丸は劣化したＮＯｘ触媒の計測結果を示している。
【００４０】
図３に示すように、ＮＯｘ吸蔵量と還元剤供給量との相関は、ＮＯｘ触媒が新品であるか或いは劣化品であるかに関わらず一意に定まっていない。すなわち、ＮＯｘ吸蔵量が同量であっても還元剤量が異なっている。更に、ＮＯｘ吸蔵量が増加していても、それに比例して還元剤供給量が増加していない。
【００４１】
図４は、ＮＯｘ吸蔵量が異なる新品のＮＯｘ触媒に対してリッチスパイク制御が行われた時の上流側空燃比及び下流側空燃比を計測した結果を示している。図中の実線はＮＯｘ吸蔵量が少ないＮＯｘ触媒の上流側空燃比及び下流側空燃比を示し、図中の点線はＮＯｘ吸蔵量が多いＮＯｘ触媒の上流側空燃比及び下流側空燃比を示している。尚、ＮＯｘ吸蔵量が多いＮＯｘ触媒には、ＮＯｘ吸蔵量が少ないＮＯｘ触媒の略２倍のＮＯｘを吸蔵させて計測を行った。
【００４２】
図４に示したように、ストイキ維持時間は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が変化しても明確な変化を示していない。すなわち、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量が倍に変化してもストイキ維持時間が殆ど変化していない。
【００４３】
前述した図３、図４の計測結果により、圧縮着火式内燃機関においてはストイキ維持時間とＮＯｘ吸蔵量との相関が一意に定まらない場合が生じ得ることが判明した。圧縮着火式内燃機関においてストイキ維持時間とＮＯｘ吸蔵量との相関が一意に定まらない要因については十分に解明されていないが、おおよそ以下のような要因に拠ると考えられる。
【００４４】
すなわち、上記した現象は、下記の２つの要因が不規則に組み合わされて生じるものと考えられる。先ず、第１の要因は、ＮＯｘ触媒へ供給された還元剤の一部がＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘと即座に反応せずにＮＯｘ触媒に一旦吸着し、その後の不規則なタイミングでＮＯｘと反応することである（この場合、下流側空燃比がリーン側へずれる）。
【００４５】
第２の要因は、ＮＯｘ触媒により酸化／還元反応が誘起された還元剤とＮＯｘの一部はＮＯｘ触媒内で反応を完了させることができずにＮＯｘ触媒下流へ流れながら反応を完了（すなわち、還元剤がＮＯｘ触媒をすり抜けながらＮＯｘを還元）することである（この場合、下流側空燃比がリッチ側へずれる）。
【００４６】
従って、ストイキ維持時間ｔをパラメータとした劣化判定方法では、圧縮着火式内燃機関１の排気系に設けられたＮＯｘ触媒の劣化を正確に判定することは困難である。
【００４７】
これに対し、本願の発明者は、上記した第２の要因について鋭意の実験及び検証を行った結果、ＮＯｘ触媒の劣化が進むほど、言い換えれば、ＮＯｘ触媒が吸蔵可能なＮＯｘ量が少なくなるほど、ＮＯｘ触媒をすり抜けながらＮＯｘを還元する還元剤の量が増加することを見出した。
【００４８】
図５は、劣化の程度が異なるＮＯｘ触媒について下流側空燃比を計測した結果を示す図である。図５中の実線は新品のＮＯｘ触媒を示し、一点鎖線は劣化の程度が小さいＮＯｘ触媒を示し、点線は劣化の程度が大きいＮＯｘ触媒を示している。
【００４９】
図５において下流側空燃比が理論空燃比より低くなっている領域は、還元剤がＮＯｘ触媒をすり抜けていると考えられる。その際のすり抜け量は、ＮＯｘ触媒の劣化の程度が大きくなるほど（ＮＯｘ吸蔵能力が低下するほど）多くなっている（下流側空燃比が低くなっている）。
【００５０】
図６は、前述した図５の計測結果から求められた還元剤の積算供給量とすり抜け量との関係を示す図である。図６中の実線は新品のＮＯｘ触媒を示し、一点鎖線は劣化の程度が小さいＮＯｘ触媒を示し、点線は劣化の程度が大きいＮＯｘ触媒を示している。
【００５１】
図６中の積算還元剤供給量ΣＲは、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤の積算量（リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤の総量）である。この積算還元剤供給量ΣＲは、ＮＯｘ触媒へ流入する排気量Ａｅｘを上流側空燃比Ａ／Ｆｕで除算した値（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｕ））から前記排気量Ａｅｘを理論空燃比Ａ／Ｆｓで除算した値（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を減算して得られる値（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｕ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を積算したものである。
【００５２】
図６中の還元剤すり抜け量△ｒは、排気量Ａｅｘを下流側空燃比Ａ／Ｆｄで除算した値（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ））から排気量Ａｅｘを理論空燃比Ａ／Ｆｓで除算した値（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を減算して得られる値（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））である。
【００５３】
尚、ＮＯｘ触媒へ流入する排気量Ａｅｘとしては、エアフローメータ１０の出力信号を用いることができる。
【００５４】
図６から明らかなように、還元剤すり抜け量△ｒは、ＮＯｘ触媒の劣化の程度が大きくなるほど多くなる傾向を示している。本願発明者は、諸元の異なる種々のＮＯｘ触媒について実験及び検証を行った結果、上記した傾向は積算還元剤供給量が所定量近傍（図６の例では、ΣＲ０近傍）にあるときに顕著となることを見出した。
【００５５】
そこで、本実施例の劣化判定制御では、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御実行時において積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ０に達した時の還元剤すり抜け量△ｒを求め、その還元剤すり抜け量△ｒが新品時の還元剤すり抜け量（以下、正常時還元剤すり抜け量△ｒｓと記す）より多く且つその差が所定量より多ければ、ＮＯｘ触媒５が劣化していると判定するようにした。
【００５６】
以下、本実施例における劣化判定制御について図７に基づいて具体的に説明する。図７は、劣化判定制御ルーチンを示すフローチャートである。この劣化判定制御ルーチンは、ＥＣＵ９のＲＯＭに予め記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ９が所定時間毎に繰り返し実行するルーチンである。
【００５７】
劣化判定制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ１０１においてリッチスパイク制御実行フラグＦｒｓの値が“１”であるか否かを判別する。リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓは、ＳＯｘ被毒回復制御の実行後に初めてリッチスパイク制御が実行されるときに“１”がセットされ、劣化判定制御が完了した時に“０”がリセットされるフラグである。
【００５８】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１１１及びＳ１１２において積算還元剤供給量ΣＲ及び還元剤すり抜け量△ｒを“０”にリセットして本ルーチンの実行を終了する。
【００５９】
前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２
では、ＥＣＵ９は、上流側空燃比センサ６の出力信号（上流側空燃比）Ａ／Ｆｕと、下流側空燃比センサ７の出力信号（下流側空燃比）Ａ／Ｆｄを読み込む。
【００６０】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ９は、前記上流側空燃比Ａ／Ｆｕが理論空燃比Ａ／Ｆｓより低いか否かを判別する。このＳ１０３は、リッチスパイク制御の実行開始直後のようにＮＯｘ触媒５へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比まで低下していないとき（言い換えれば、ＮＯｘ触媒５へ還元剤が到達していないとき）に、還元剤供給量の積算が行われることを防止するために設けられている。
【００６１】
前記Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。前記Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、リッチスパイク制御実行開始時から現時点までの期間にＮＯｘ触媒５へ供給された還元剤の総量（積算還元剤供給量）ΣＲを演算する。
【００６２】
具体的には、ＥＣＵ９は、本ルーチンの前回の実行時に求められた積算還元剤供給量ΣＲｏｌｄを読み出す。ＥＣＵ９は、ＮＯｘ触媒５へ流入する排気量Ａｅｘを前記Ｓ１０２で読み込まれた上流側空燃比Ａ／Ｆｕで除算（Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｕ））するとともに、前記排気量Ａｅｘを理論空燃比Ａ／Ｆｓで除算（Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））する。ＥＣＵ９は、前記Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｕ）から前記Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ）を減算して還元剤供給量（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｕ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を算出する。ＥＣＵ９は、還元剤供給量（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｕ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を前記ΣＲｏｌｄに加算することにより、現時点までの積算還元剤供給量ΣＲを算出する。
【００６３】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０４で算出された積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ０に達したか否かを判別する。
【００６４】
前記Ｓ１０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を一旦終了する。前記Ｓ１０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ１０６へ進む。
【００６５】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０２で読み込まれた下流側空燃比Ａ／Ｆｄに基づいて還元剤すり抜け量△ｒを演算する。具体的には、ＥＣＵ９は、前記排気量Ａｅｘを下流側空燃比Ａ／Ｆｄで除算（Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ））するとともに、前記排気量Ａｅｘを理論空燃比Ａ／Ｆｓで除算（Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））する。ＥＣＵ９は、前記Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ）から前記Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ）を減算することにより、還元剤すり抜け量△ｒ（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を算出する。
【００６６】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ１０６で算出された還元剤すり抜け量△ｒと正常時還元剤すり抜け量△ｒｓとの差（△ｒ−△ｒｓ）が所定量ｒより大きいか否かを判別する。ここで、正常時還元剤すり抜け量△ｒｓに前記所定量ｒを加算した値（＝△ｒｓ＋ｒ）は、本発明にかかる上限値に相当する。
【００６７】
前記Ｓ１０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ触媒５が劣化しているとみなし、Ｓ１０８において触媒劣化フラグＦｄに“１”をセットする。この触媒劣化フラグＦｄは、ＮＯｘ触媒５が劣化していると判定された時に“１”がセットされ、ＮＯｘ触媒５が劣化していないと判定された時に“０”がリセットされるフラグである。
【００６８】
一方、前記Ｓ１０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ触媒５が劣化していないとみなし、Ｓ１０９において触媒劣化フラグＦｄに“０”をリセットする。
【００６９】
前記Ｓ１０８又は前記Ｓ１０９を実行し終えたＥＣＵ９は、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１１０
では、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓを“０”にリセットする。
【００７０】
その後、ＥＣＵ９は、Ｓ１１１及びＳ１１２において積算還元剤供給量ΣＲ及び還元剤すり抜け量△ｒを“０”にリセットして本ルーチンの実行を終了する。
【００７１】
このようにＥＣＵ９が劣化判定制御ルーチンを実行することにより、圧縮着火式内燃機関１の排気系に設けられたＮＯｘ触媒５の劣化判定を精度良く行うことが可能となる。すなわち、ストイキ維持時間とＮＯｘ吸蔵量との相関が一意に定まらない場合であっても、リッチスパイク制御実行中にＮＯｘ触媒５をすり抜ける還元剤の量をパラメータとすることにより、ＮＯｘ触媒５の劣化を精度良く判定することが可能となる。
【実施例２】
【００７２】
次に、本発明の第２の実施例について図８〜図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７３】
前述した第１の実施例では、積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ０に達した時の還元剤すり抜け量△ｒをパラメータとしてＮＯｘ触媒５の劣化判定を行う例について述べたが、本実施例では積算還元剤供給量ΣＲに対する還元剤すり抜け量△ｒの変化の軌跡をパラメータとしてＮＯｘ触媒５の劣化判定を行う例について述べる。
【００７４】
リッチスパイク制御実行時に燃料添加弁８から排気中へ燃料を添加する場合には、排気中の高分子ＨＣが増加する可能性がある。空燃比センサや酸素センサは高分子ＨＣに反応し難いため、高分子ＨＣが増加した場合には下流側空燃比センサ７が実際の空燃比よりも高い（リーン）空燃比を検出することが予想される。
【００７５】
下流側空燃比センサ７の検出値が実際の空燃比より高くなると、還元剤すり抜け量△ｒが実際のすり抜け量よりも少なく見積もられる可能性がある。そのような場合には、劣化時の還元剤すり抜け量△ｒと正常時の還元剤すり抜け量（正常時還元剤すり抜け量）△ｒｓとの差が小さくなってしまう。
【００７６】
そこで、本実施例に係る劣化判定制御では、ＥＣＵ９は、図８に示すように、リッチスパイク制御実行期間中の積算還元剤供給量ΣＲに対する還元剤すり抜け量△ｒの変化の軌跡（図８中の実線で示す実際の軌跡）を求め、その軌跡が基準となる軌跡（図８中の一点鎖線で示す基準軌跡）を上回っていれば、ＮＯｘ触媒５が劣化していると判定するようにした。尚、外乱などの影響による誤判定を防止するために、基準軌跡は新品時の軌跡（図８中の点線で示す新品時軌跡）より多少高く設定されている。
【００７７】
前記した実際の軌跡は、前述した第１の実施例における図６の説明で述べた方法と同様の方法により求めることができる。また、実際の軌跡と基準軌跡との具体的な比較方法としては、（１）基準軌跡に対応した還元剤すり抜け量△ｒの積算値（図８中の斜線部の面積に等しい。以下、この積算値を基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉと称する）と、実際の軌跡に対応した還元剤すり抜け量△ｒの積算値（以下、積算還元剤すり抜け量Σ△ｒと記す）とを比較する方法、（２）リッチスパイク制御実行中の所定期間毎（積算還元剤供給量ΣＲが一定量増加する度）に基準軌跡の還元剤すり抜け量△ｒｓｉと実際の還元剤すり抜け量△ｒとを比較する方法等を例示することができる。
【００７８】
本実施例では、上記した（１）の方法を例に挙げて説明する。尚、積算還元剤すり抜け量Σ△ｒは積算還元剤供給量ΣＲによって変化するため、基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉも積算還元剤供給量ΣＲに応じて変化する可変値とすることが好ましい。そこで、
本実施例では、基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉと積算還元剤供給量ΣＲとの関係を予め実験的に求めておき、それらの関係をマップ化しておくようにした。前記したマップは、例えば、積算還元剤供給量ΣＲが多くなるほど基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉも多くなるようなマップである。
【００７９】
以下、本実施例における劣化判定制御について図９〜図１１に基づいて具体的に説明する。図９は積算還元剤供給量ΣＲを演算するルーチンである。このルーチンは、ＥＣＵ９のＲＯＭに予め記憶されているルーチンである。
【００８０】
積算還元剤供給量演算ルーチンでは、ＥＣＵ９は、Ｓ２０１においてリッチスパイク制御実行フラグＦｒｓの値が“１”であるか否かを判別する。前記Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ９はＳ２０９において積算還元剤供給量ΣＲを“０”にリセットして本ルーチンの実行を終了する。
【００８１】
前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０２へ進み、上流側空燃比センサ６の出力信号（上流側空燃比）Ａ／Ｆｕを読み込む。
【００８２】
Ｓ２０３では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ２０２で読み込まれた上流側空燃比Ａ／Ｆｕが理論空燃比Ａ／Ｆｓより低いか否かを判別する。これは、リッチスパイク制御の実行開始直後のようにＮＯｘ触媒５へ流入する排気の空燃比がリッチ空燃比まで低下していない時や、リッチスパイク制御の実行終了後のようにＮＯｘ触媒５へ流入する排気の空燃比が理論空燃比Ａ／Ｆｓ以上に復帰した時などに、還元剤供給量の積算が行われることを防止するために設けられている。
【００８３】
前記Ｓ２０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０４へ進み、積算還元剤供給量ΣＲを演算する。この演算方法は、前述した第１の実施例と同様である。
【００８４】
Ｓ２０５では、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御終了フラグＦｅｎｄの値が“１”であるか否かを判別する。このリッチスパイク制御終了フラグＦｅｎｄは、別途のリッチスパイク制御ルーチンにおいてリッチスパイク制御の実行が終了した時点で“１”がセットされるフラグである。
【００８５】
前記Ｓ２０５において否定判定された場合（リッチスパイク制御の実行が継続されている場合）は、ＥＣＵ９は、前述したＳ２０２以降の処理を再度実行する。
【００８６】
前記Ｓ２０５において肯定判定された場合（リッチスパイク制御の実行が終了している場合）は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０６において上流側空燃比センサ６の出力信号（上流側空燃比）Ａ／Ｆｕを再度読み込み、次いでＳ２０７において該上流側空燃比Ａ／Ｆｕが理論空燃比Ａ／Ｆｓ以上であるか否かを判別する。
【００８７】
これらＳ２０６及びＳ２０７の処理は、リッチスパイク制御の実行終了後であっても上流側空燃比Ａ／Ｆｕが直ちにリーンへ復帰しない場合（燃料添加弁８から最後に添加された燃料がＮＯｘ触媒５へ到達するまでに時間がかかる場合）を想定した処理である。
【００８８】
前記Ｓ２０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前述したＳ２０４以降の処理を再度実行する。その際、Ｓ２０４では、前記Ｓ２０６で読み込まれた上流側空燃比Ａ／Ｆｕに基づいて積算還元剤供給量ΣＲが演算されるものとする。
【００８９】
前記Ｓ２０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０８において前記Ｓ２０４で算出された積算還元剤供給量ΣＲをＲＡＭの所定領域に記憶させた後、本ルーチン
の実行を終了する。
【００９０】
また、前記Ｓ２０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ２０４をスキップしてＳ２０５へ進む。ここで、Ｓ２０３において否定判定され且つＳ２０５において肯定判定される場合としては、リッチスパイク制御の実行が終了して上流側空燃比Ａ／Ｆｕがリーン空燃比に復帰している場合を例示することができる。Ｓ２０３において否定判定され且つＳ２０５において否定判定される場合としては、リッチスパイク制御の実行開始直後において燃料添加弁８から添加された還元剤が上流側空燃比センサ６（ＮＯｘ触媒５）へ到達していない場合を例示することができる。
【００９１】
このようにしてＥＣＵ９が積算還元剤供給量演算ルーチンを実行することにより、リッチスパイク制御中にＮＯｘ触媒５へ供給された還元剤の総量を演算することが可能となる。
【００９２】
次に、図１０は積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを演算するルーチンである。このルーチンは、ＥＣＵ９のＲＯＭに予め記憶されているルーチンである。
【００９３】
積算還元剤すり抜け量演算ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ３０１において、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓの値が“１”であるか否かを判別する。前記Ｓ３０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ９はＳ３０９において積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを“０”にリセットして本ルーチンの実行を終了する。
【００９４】
前記Ｓ３０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０２へ進み、下流側空燃比センサ７の出力信号（下流側空燃比）Ａ／Ｆｄを読み込む。
【００９５】
Ｓ３０３では、ＥＣＵ９は、前記Ｓ３０２で読み込まれた下流側空燃比Ａ／Ｆｄが理論空燃比Ａ／Ｆｓより低いか否かを判別する。
【００９６】
前記Ｓ３０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０４へ進み、リッチスパイク制御実行開始時から現時点までの期間にＮＯｘ触媒５をすり抜けた還元剤の総量（積算還元剤すり抜け量）Σ△ｒを演算する。
【００９７】
具体的には、ＥＣＵ９は、Ｓ３０４の前回の実行時に求められた積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｏｌｄを読み出す。ＥＣＵ９は、ＮＯｘ触媒５へ流入する排気量Ａｅｘを前記Ｓ３０２で読み込まれた下流側空燃比Ａ／Ｆｄで除算（Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ））するとともに、前記排気量Ａｅｘを理論空燃比Ａ／Ｆｓで除算（Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））する。ＥＣＵ９は、前記Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ）から前記Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ）を減算して還元剤すり抜け量△ｒ（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を算出する。ＥＣＵ９は、還元剤すり抜け量△ｒ（＝Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｄ）−Ａｅｘ／（Ａ／Ｆｓ））を前記Σ△ｒｏｌｄに加算することにより、現時点までの積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを算出する。
【００９８】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御終了フラグＦｅｎｄの値が“１”であるか否かを判別する。
【００９９】
前記Ｓ３０５において否定判定された場合（リッチスパイク制御の実行が継続されている場合）は、ＥＣＵ９は、前述したＳ３０２以降の処理を再度実行する。
【０１００】
前記Ｓ３０５において肯定判定された場合（リッチスパイク制御の実行が終了している場合）は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０６において下流側空燃比センサ７の出力信号（下流側空燃比）Ａ／Ｆｄを再度読み込み、次いでＳ３０７において該下流側空燃比Ａ／Ｆｄが理論空
燃比Ａ／Ｆｓ以上であるか否かを判別する。
【０１０１】
これらＳ３０６及びＳ３０７の処理は、リッチスパイク制御の実行終了後であっても下流側空燃比Ａ／Ｆｄが直ちにリーンへ復帰しない場合（燃料添加弁８から最後に添加された燃料がＮＯｘ触媒５を通過するまでに時間がかかる場合）を想定した処理である。
【０１０２】
前記Ｓ３０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、前述したＳ３０４以降の処理を再度実行する。その際、Ｓ３０４では、前記Ｓ３０６で読み込まれた下流側空燃比Ａ／Ｆｄに基づいて積算還元剤すり抜け量Σ△ｒが演算されるものとする。
【０１０３】
前記Ｓ３０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０８において前記Ｓ３０４で算出された積算還元剤すり抜け量Σ△ｒをＲＡＭの所定領域に記憶させた後、本ルーチンの実行を終了する。
【０１０４】
また、前記Ｓ３０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ３０５へ進む。ここで、Ｓ３０３において否定判定され且つＳ３０５において肯定判定される場合としては、リッチスパイク制御の実行が終了して下流側空燃比Ａ／Ｆｄがリーン空燃比に復帰している場合を例示することができる。Ｓ３０３において否定判定され且つＳ３０５において否定判定される場合としては、リッチスパイク制御の実行開始直後のように燃料添加弁８から添加された還元剤がＮＯｘ触媒５をすり抜けていない場合を例示することができる。
【０１０５】
このようにしてＥＣＵ９が積算還元剤すり抜け量演算ルーチンを実行することにより、リッチスパイク制御中にＮＯｘ触媒５をすり抜けた還元剤の総量を演算することが可能となる。
【０１０６】
図１１は、本実施例における劣化判定制御ルーチンを示すフローチャートである。劣化判定制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ４０１においてＲＡＭの所定領域に記憶されている積算還元剤供給量ΣＲと積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを読み出す。
【０１０７】
Ｓ４０２では、ＥＣＵ９は、前記積算還元剤供給量ΣＲに対応した基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉを前述したマップから求める。
【０１０８】
Ｓ４０３では、ＥＣＵ９は、前記積算還元剤すり抜け量Σ△ｒが前記基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉより多いか否かを判別する。前記基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉは、本発明にかかる上限値に相当する。
【０１０９】
前記Ｓ４０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ触媒５が劣化しているとみなし、Ｓ４０４において触媒劣化フラグＦｄに“１”をセットする。一方、前記Ｓ４０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、ＮＯｘ触媒５が劣化していないとみなし、Ｓ４０５において触媒劣化フラグＦｄに“０”をリセットする。
【０１１０】
前記Ｓ４０４又は前記Ｓ４０５の処理を実行し終えたＥＣＵ９は、Ｓ４０６へ進む。Ｓ４０６では、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓを“０”にリセットする。
【０１１１】
その後、ＥＣＵ９は、Ｓ４０７及びＳ４０８において、ＲＡＭの所定領域に記憶されている積算還元剤供給量ΣＲ及び積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを“０”にリセットして本ルーチンの実行を終了する。
【０１１２】
上記したような劣化判定制御によれば、前述した第１の実施例と同様の効果を得ること
ができる上、上流側空燃比Ａ／Ｆｕや下流側空燃比Ａ／Ｆｄが外乱等によって一時的に乱れた場合や排気中の高分子ＨＣ量が増加した場合であってもＮＯｘ触媒５の劣化を精度良く検出することができるという優れた効果を得ることも可能となる。
【実施例３】
【０１１３】
次に、本発明の第３の実施例について図１２〜図１３に基づいて説明する。ここでは、前述した第２の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１４】
前述した第２の実施例では積算還元剤すり抜け量Σ△ｒをパラメータとしてＮＯｘ触媒５の劣化判定を行う例について述べたが、本実施例では積算還元剤供給量ΣＲに対する積算還元剤すり抜け量Σ△ｒの比率（＝Σ△ｒ／ΣＲ）をパラメータとしてＮＯｘ触媒５の劣化判定を行う例について述べる。
【０１１５】
図１２は、本実施例における劣化判定制御ルーチンを示すフローチャートである。劣化判定制御ルーチンでは、ＥＣＵ９は、先ずＳ５０１においてＲＡＭの所定領域に記憶されている積算還元剤供給量ΣＲ及び積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを読み出す。積算還元剤供給量ΣＲ及び積算還元剤すり抜け量Σ△ｒの求め方は、前述した第２の実施例と同様である。
【０１１６】
Ｓ５０２では、ＥＣＵ９は、前記積算還元剤すり抜け量Σ△ｒを前記積算還元剤供給量ΣＲで除算して還元剤すり抜け率Ｐｔｈ（＝Σ△ｒ／ΣＲ）を演算する。
【０１１７】
Ｓ５０３では、ＥＣＵ９は、前記積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ１より多いか否かを判別する。Ｓ５０３の処理は、積算還元剤供給量ΣＲが非常に少ない場合の還元剤すり抜け率Ｐｔｈに基づいて劣化判定が行われることを防止するために設けられている。これは、図１３に示すように、積算還元剤供給量ΣＲが少ない時の還元剤すり抜け量△ｒ（図１３中の領域Ａにおける還元剤すり抜け量△ｒ）は、ＮＯｘ触媒５が多少劣化していても正常時と殆ど変わらない量を示す可能性があるからである。
【０１１８】
前記Ｓ５０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、本ルーチンの実行を終了する。前記Ｓ５０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ５０４へ進み、前記還元剤すり抜け率Ｐｔｈが基準還元剤すり抜け率Ｐｓよりも高いか否かを判別する。前記基準還元剤すり抜け率Ｐｓは、前述した第２の実施例で述べた基準積算還元剤すり抜け量Σ△ｒｓｉを積算還元剤供給量ΣＲで除算した値である。
【０１１９】
前記Ｓ５０４において肯定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ５０５へ進み、触媒劣化フラグＦｄに“１”をセットする。前記Ｓ５０４において否定判定された場合は、ＥＣＵ９は、Ｓ５０６へ進み、触媒劣化フラグＦｄに“０”をリセットする。
【０１２０】
前記Ｓ５０５又は前記Ｓ５０６の処理を実行し終えたＥＣＵ９は、Ｓ５０７〜Ｓ５０９の処理を実行する。Ｓ５０７〜Ｓ５０９の処理は、前述した第２の実施例における劣化判定制御ルーチンのＳ４０６〜８の処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１２１】
以上述べた劣化判定制御によれば、前述した第２の実施例と同様の効果を得ることが可能となる。
【実施例４】
【０１２２】
次に、本発明の第４の実施例について図１４〜図１５に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略す
る。
【０１２３】
本実施例では、本発明にかかる劣化判定方法をＮＯｘ触媒５の上流に副ＮＯｘ触媒が配置された構成に応用する例について述べる。
【０１２４】
図１４は、本発明にかかる第４の実施例を適用する内燃機関１の概略構成を示す図である。図１４に示すように、ＮＯｘ触媒５より上流の排気通路３にはＮＯｘ触媒１１が配置されている。以下では、ＮＯｘ触媒５を主ＮＯｘ触媒５と称し、ＮＯｘ触媒１１を副ＮＯｘ触媒１１と称する。
【０１２５】
主ＮＯｘ触媒５は、例えば、パティキュレートフィルタに担持された吸蔵還元型のＮＯｘ触媒である。副ＮＯｘ触媒１１は、例えば、三元触媒にＮＯｘ吸蔵剤（ＮＯｘ吸収剤）が担持された触媒である。
【０１２６】
尚、上流側空燃比センサ６は主ＮＯｘ触媒５より上流且つ副ＮＯｘ触媒１１より下流の排気通路３に配置され、下流側空燃比センサ７は主ＮＯｘ触媒５より下流の排気通路３に配置されるものとする。
【０１２７】
このように構成された内燃機関１の排気系において、副ＮＯｘ触媒１１が劣化すると、該副ＮＯｘ触媒１１に吸蔵又は吸収されるべきＮＯｘが主ＮＯｘ触媒５に吸蔵又は吸収されるようになる。すなわち、副ＮＯｘ触媒１１が劣化した場合に主ＮＯｘ触媒５に吸蔵されるＮＯｘ量は、副ＮＯｘ触媒１１が正常である場合より多くなる。
【０１２８】
その結果、図１５に示すように、リッチスパイク制御実行時に主ＮＯｘ触媒５をすり抜ける還元剤量（還元剤すり抜け量）△ｒは、主ＮＯｘ触媒５及び副ＮＯｘ触媒１１の双方が正常である場合に比べ、主ＮＯｘ触媒５が正常且つ副ＮＯｘ触媒１１が劣化している場合の方が少なくなる。この傾向は、積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ２の近傍にあるときに顕著となっている。
【０１２９】
従って、ＥＣＵ９は、リッチスパイク制御実行時において積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ２に達した時の還元剤すり抜け量△ｒを求め、その還元剤すり抜け量△ｒが正常時の還元剤すり抜け量に対して所定量以上少なければ、副ＮＯｘ触媒１１が劣化していると判定することができる。
【０１３０】
尚、本実施例では、積算還元剤供給量ΣＲが所定量ΣＲ２に達した時の還元剤すり抜け量△ｒをパラメータとして副ＮＯｘ触媒１１の劣化判定を行う例について述べたが、前述した第２の実施例で述べたような積算還元剤供給量ΣＲに対する還元剤すり抜け量△ｒの変化の軌跡をパラメータとして副ＮＯｘ触媒１１の劣化判定を行ってもよく、或いは前述した第３の実施例で述べたような積算還元剤供給量ΣＲと積算還元剤すり抜け量Σ△ｒとの比率をパラメータとして副ＮＯｘ触媒１１の劣化判定を行ってもよい。
【０１３１】
例えば、積算還元剤供給量ΣＲに対する還元剤すり抜け量△ｒの変化の軌跡をパラメータとする場合には、還元剤すり抜け量△ｒの軌跡が正常時の軌跡より低く設定された基準軌跡（下限値）を下回ったことを条件に副ＮＯｘ触媒１１が劣化していると判定するようにしてもよい。
【０１３２】
また、積算還元剤供給量ΣＲに対する積算還元剤すり抜け量Σ△ｒの比率Ｐｔｈ（＝Σ△ｒ／ΣＲ）をパラメータとする場合には、上記の比率が正常時の軌跡より低く設定された基準軌跡に基づく比率（下限値）を下回ったことを条件に副ＮＯｘ触媒１１が劣化していると判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】第１の実施例における内燃機関の概略構成を示す図
【図２】リッチスパイク制御実行時の上流側空燃比及び下流側空燃比を示す図
【図３】ストイキ維持時間内にＮＯｘ触媒へ供給された還元剤量を計測した結果を示す図
【図４】ＮＯｘ吸蔵量が異なるＮＯｘ触媒に対してリッチスパイク制御が行われた時の上流側空燃比及び下流側空燃比を計測した結果を示す図
【図５】劣化の程度が異なるＮＯｘ触媒に対してリッチスパイク制御が行われた時の下流側空燃比を計測した結果を示す図
【図６】図５の計測結果から求められた還元剤の積算供給量とすり抜け量との関係を示す図
【図７】第１の実施例における劣化判定制御ルーチンを示すフローチャート
【図８】積算還元剤供給量に対する還元剤すり抜け量の変化の軌跡を示す図
【図９】第２の実施例における積算還元剤供給量演算ルーチンを示すフローチャート
【図１０】第２の実施例における積算還元剤すり抜け量演算ルーチンを示すフローチャート
【図１１】第２の実施例における劣化判定制御ルーチンを示すフローチャート
【図１２】第３の実施例における劣化判定制御ルーチンを示すフローチャート
【図１３】積算還元剤供給量と還元剤すり抜け量との関係を示す図
【図１４】第４の実施例における内燃機関の概略構成を示す図
【図１５】主ＮＯｘ触媒が正常且つ副ＮＯｘ触媒が劣化している場合の積算還元剤供給量と還元剤すり抜け量との関係を示す図
【符号の説明】
【０１３４】
１・・・・・内燃機関
５・・・・・ＮＯｘ触媒（吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
６・・・・・上流側空燃比センサ
７・・・・・下流側空燃比センサ
８・・・・・燃料添加弁
９・・・・・ＥＣＵ
１１・・・・副ＮＯｘ触媒（副吸蔵還元型ＮＯｘ触媒）
【図１】
2006138273.tif 000003
【図２】
2006138273.tif 000004
【図３】
2006138273.tif 000005
【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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【図１４】
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【図１５】
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