(57)【要約】【課題】内燃機関の排気通路に設けられた、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と選択還元型触媒とを備える排気浄化装置の劣化を診断する劣化診断装置であって、劣化診断に使用するＮＯｘセンサが１つのみである構成とすることができ、且つ、選択還元型触媒のＮＨ３吸着量に依存することなく、各触媒の劣化を診断できる排気浄化装置の劣化診断装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置２４の劣化診断装置１０は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２６に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段１２と、選択還元型触媒２８の下流の排気のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサ１４と、各触媒の劣化を診断する診断部１６とを備える。診断部１６は、排気の空燃比がリッチ条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第１信号と、排気の空燃比がリーン条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第２信号とに基づいて、各触媒の劣化を診断する。【選択図】図１
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【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た、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも下流側にある選択還元型触媒とを備える排気浄化装置の劣化を診断する劣化診断装置であって、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記選択還元型触媒の下流の排気のＮＯｘ濃度を検知して、検知したＮＯｘ濃度に応じた信号を出力するＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び前記選択還元型触媒の劣化を診断する診断部とを備え、
前記診断部は、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリッチ条件に制御されたときに前記ＮＯｘセンサが出力する第１信号と、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリーン条件に制御されたときに前記ＮＯｘセンサが出力する第２信号とに基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び前記選択還元型触媒の劣化を診断する、排気浄化装置の劣化診断装置。
【請求項２】
前記診断部は、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリッチ条件に制御されたときに前記第１信号を積算して第１積算値を算出し、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリーン条件に制御されたときに前記第２信号を積算して第２積算値を算出し、
前記第１積算値が予め定められた第１閾値を超え、且つ、前記第２積算値が予め定められた第２閾値を超えた場合に、前記選択還元型触媒が劣化していると診断し、
前記第１積算値が前記第１閾値を超えず、且つ、前記第２積算値が前記第２閾値を超えた場合に、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が劣化していると診断する、請求項１に記載の排気浄化装置の劣化診断装置。
【請求項３】
前記第１信号を積算する期間が、前記空燃比制御手段による前記空燃比をリッチ条件にする制御の開始から当該制御の終了まで又は当該制御の終了後所定時間が経過するまでの期間である、請求項２に記載の排気浄化装置の劣化診断装置。
【請求項４】
前記内燃機関と前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒との間の排気通路における排気中のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得手段を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化診断装置。
【請求項５】
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と前記選択還元型触媒との間の排気通路における排気中のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得手段を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化診断装置。
【請求項６】
前記ＮＯｘセンサが前記排気のＮＯｘ濃度を検知する間、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び前記選択還元型触媒の触媒床温度をそれぞれ上昇させる第１加熱手段及び第２加熱手段を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置の劣化を診断する劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンなどの内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術として、内燃機関の排気通路に設けられたＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ触媒）と、ＮＳＲ触媒より下流側の排気通路に設けられた選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒）とを備える排気浄化装置が提案されている。例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンまたは希薄燃焼ガソリンエンジンの排気流の排出処理システムであって、ＮＳＲ触媒または希薄ＮＯｘトラップ触媒（ＬＮＴ触媒）によるアンモニア生成成分と、該ＮＳＲ、ＬＮＴ触媒の下流に配置されたＳＣＲ触媒であってＣＨＡ結晶構造を有する分子篩を含むＳＣＲ触媒と、を備える排出処理システムが開示されている。
【０００３】
ＮＳＲ触媒およびＳＣＲ触媒はいずれも、排気中の硫黄の被毒や排気の高熱等によって劣化する場合がある。内燃機関の排気通路に設けられたＮＳＲ触媒の劣化を診断する劣化診断装置、或いは、内燃機関の排気通路に設けられたＳＣＲ触媒の劣化を診断する劣化診断装置が提案されている。
【０００４】
特許文献２には、内燃機関の排気中の酸化剤と還元剤の割合を変化させる排気雰囲気可変手段と、内燃機関の排気通路に配置された排気後処理装置と、排気後処理装置の上流および下流に設けられる排気雰囲気検知手段と、第１および第２の劣化診断手段とを備える排気後処理装置の診断装置が開示されている。特許文献２に開示された診断装置では、第１の劣化診断手段は、排気雰囲気がリッチ側またはリーン側に切換えられる運転条件において排気後処理装置の劣化を診断し、第２の劣化診断手段は、第１の劣化診断手段により排気後処理装置が劣化していると判断された場合に、診断用の運転モードに移行して排気後処理装置の劣化を診断する。また、特許文献２には、排気後処理装置として、ＮＯｘトラップ触媒、それとディーゼルパティキュレートトラップ（ＤＰＦ）との組合せ、当該組合せの上流に酸化触媒を配置した構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、内燃機関の排気通路に備えられた選択還元触媒と、選択還元触媒よりも上流側で排気通路内に還元剤を噴射する還元剤供給装置と、を備えた排気浄化装置における選択還元触媒の劣化状態を診断するための選択還元触媒の劣化診断装置であって、選択還元触媒よりも上流側／下流側のＮＯＸ量をそれぞれ求める上流側／下流側ＮＯＸ量検出手段と、選択還元触媒の劣化状態を判定する判定手段とを備える劣化診断装置が開示されている。特許文献３に開示された劣化診断装置では、還元剤の噴射を停止してから上流側のＮＯＸ量と下流側のＮＯＸ量とが等しくなるまでの還元剤の消費量に基づいて、判定手段が選択還元触媒の劣化状態を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５２２６３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８４５５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２５５３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内燃機関の排気通路に設けられた、ＮＳＲ触媒とＳＣＲ触媒とを備える排気浄化装置において、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒のそれぞれの劣化を診断する装置を設けることが考えられる。しかしながら、特許文献２に開示されたＮＳＲ触媒の診断装置、及び、特許文献３に開示されたＳＣＲ触媒の劣化診断装置の両者を設けるには、排気通路において、ＮＳＲ触媒の上流側、ＮＳＲ触媒とＳＣＲ触媒との間、ＳＣＲ触媒の下流側の少なくとも３箇所にＮＯｘセンサを設けなければならない。
【０００８】
また、ＳＣＲ触媒のＮＯｘ浄化率はＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着量によって変動するため、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒を備える排気浄化装置において各触媒の劣化診断を正確に実施するために、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着量の算定等を行うことが考えられる。しかしながら、ＮＯｘセンサは排気中のＮＨ３とＮＯｘとを区別できないため、ＮＳＲ触媒とＳＣＲ触媒との間に設けたＮＯｘセンサではＳＣＲ触媒に流入するＮＨ３濃度が正確に測定できず、ＳＣＲ触媒のＮＨ３吸着量を推定することが困難である。そのために特許文献３では、ＳＣＲ触媒の上流側からの還元剤の噴射を停止してＮＨ３の吸着量をゼロにした際に、ＳＣＲ触媒の劣化診断を実施しているが、還元剤の噴射の停止により排気エミッションが悪化してしまうと考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、内燃機関の排気通路に設けられた、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒より下流側にある選択還元型触媒とを備える排気浄化装置の劣化を診断する劣化診断装置であって、劣化診断に使用するＮＯｘセンサが１つのみである構成とすることができ、且つ、選択還元型触媒のＮＨ３吸着量に依存することなく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び選択還元型触媒の劣化を診断できる排気浄化装置の劣化診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る排気浄化装置の劣化診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられた、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも下流側にある選択還元型触媒とを備える排気浄化装置の劣化を診断する劣化診断装置であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記選択還元型触媒の下流の排気のＮＯｘ濃度を検知して、検知したＮＯｘ濃度に応じた信号を出力するＮＯｘセンサと、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び前記選択還元型触媒の劣化を診断する診断部とを備え、前記診断部は、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリッチ条件に制御されたときに前記ＮＯｘセンサが出力する第１信号と、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリーン条件に制御されたときに前記ＮＯｘセンサが出力する第２信号とに基づいて、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び前記選択還元型触媒の劣化を診断する。
【００１１】
好適な態様では、前記診断部は、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリッチ条件に制御されたときに前記第１信号を積算して第１積算値を算出し、前記空燃比制御手段により前記空燃比がリーン条件に制御されたときに前記第２信号を積算して第２積算値を算出し、前記第１積算値が予め定められた第１閾値を超え、且つ、前記第２積算値が予め定められた第２閾値を超えた場合に、前記選択還元型触媒が劣化していると診断し、前記第１積算値が前記第１閾値を超えず、且つ、前記第２積算値が前記第２閾値を超えた場合に、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が劣化していると診断する。
【００１２】
他の好適な態様では、前記第１信号を積算する期間が、前記空燃比制御手段による前記空燃比をリッチ条件にする制御の開始から当該制御の終了まで又は当該制御の終了後所定時間が経過するまでの期間である。
【００１３】
他の好適な態様では、前記内燃機関と前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒との間の排気通路における排気中のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得手段を更に備える。
【００１４】
他の好適な態様では、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒と前記選択還元型触媒との間の排気通路における排気中のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得手段を更に備える。
【００１５】
他の好適な態様では、前記ＮＯｘセンサが前記排気のＮＯｘ濃度を検知する間、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び前記選択還元型触媒の触媒床温度をそれぞれ上昇させる第１加熱手段及び第２加熱手段を更に備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、選択還元型触媒の下流側の排気のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサからの出力信号のみに基づいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒及び選択還元型触媒のそれぞれの劣化診断が可能となるため、排気浄化装置の劣化診断装置において、劣化診断に使用するＮＯｘセンサが１つのみである構成とすることができ、且つ、選択還元型触媒のＮＨ３吸着量に依存することなく当該劣化診断が可能となる。さらに、各触媒の劣化診断を行うために、診断用運転モードの実施、或いは、排気性状に影響を与えうる各種装置の停止もしくは動作変更等を実施する必要が無いため、排気浄化装置の劣化診断に伴う燃費や排出ガス等への影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る劣化診断装置の一例を示す構成概略図である。
【図２】本実施形態に係る劣化診断装置の他の例を示す構成概略図である。
【図３】図１に示す劣化診断装置による劣化診断結果の一例を示すグラフである。
【図４】本実施形態に係る劣化診断装置による劣化診断における、ＮＯｘセンサの出力信号を示すグラフである。
【図５】図１に示す劣化診断装置による劣化診断結果の他の例を示すグラフである。
【図６】図２に示す劣化診断装置による劣化診断結果の一例を示すグラフである。
【図７】本実施形態に係る劣化診断装置の他の例を示す構成概略図である。
【図８】図１に示す劣化診断装置による劣化診断結果の他の例を示すグラフである。
【図９】本実施形態に係る劣化診断装置による劣化診断の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る排気浄化装置２４の劣化診断装置１０の一例を示す構成概略図である。内燃機関２０に接続された排気通路２２には排気浄化装置２４が設けられている。排気浄化装置２４は、排気通路２２の上流側から順に設けられたＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ触媒２６）と選択還元型触媒（ＳＣＲ触媒２８）とを備える。本実施形態に係る劣化診断装置１０は、ＮＯｘセンサ１４と空燃比制御手段１２と診断部１６とを備え、診断部１６はＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化を診断する。
【００２０】
内燃機関２０は、シリンダ内部で燃料及び空気の混合気を燃焼させ、ピストンを往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関２０は、車両用多気筒エンジンであり、ディーゼルエンジンなどの圧縮着火機関であってもよいし、ガソリンエンジンなどの火花点火機関であってもよい。
【００２１】
理論空燃比より高い空燃比での希薄燃焼（リーンバーン）を行うディーゼルエンジン及び希薄燃焼ガソリンエンジンは、理論空燃比と同程度のストイキ燃焼ガソリンエンジンと比較して、燃費を低減でき、気相炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出を低減できる。その一方、ディーゼルエンジン及び希薄燃焼ガソリンエンジンからは、比較的多量の窒素酸化物（ＮＯｘ）が排出される。ＮＯｘには、例えばＮＯ（一酸化窒素）、ＮＯ２（二酸化窒素）、Ｎ２Ｏ（亜鉛化窒素）などが含まれる。
【００２２】
ＮＳＲ触媒２６は、内燃機関２０の排気に含まれるＮＯｘの浄化に使用される触媒であり、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の酸化物からなる基材の表面に、触媒成分としての白金のような貴金属と、ＮＯｘ吸蔵成分とが担持されて構成されている。ＮＯｘ吸蔵成分は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素等から選択される元素を含有する化合物である。
【００２３】
ＮＳＲ触媒２６は、流入する排気の空燃比によってＮＯｘを吸蔵または放出するＮＯｘ吸放出作用を有する。ＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比が理論空燃比より高いリーン雰囲気では、ＮＳＲ触媒２６は排気中のＮＯｘを硝酸塩の形で吸蔵する。他方、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比が理論空燃比と同じか理論空燃比より低いリッチ雰囲気では、ＮＳＲ触媒２６の吸蔵ＮＯｘは排気に含まれる還元成分（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２）によって還元されて窒素（Ｎ２）となる。
【００２４】
内燃機関２０から排出され、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリーンであるとき、ＮＳＲ触媒２６は、排気中のＮＯｘを吸蔵して排気を浄化する機能を有する。しかし、ＮＳＲ触媒２６に排気中のＮＯｘを吸蔵させ続けると、やがてＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量が飽和吸蔵量に達し、ＮＳＲ触媒２６はＮＯｘを吸蔵できなくなる。そこで、ＮＳＲ触媒２６によるＮＯｘ吸蔵量が飽和吸蔵量に達する前にＮＳＲ触媒２６に流入する排気をリッチ雰囲気にすることで、ＮＳＲ触媒２６から吸蔵ＮＯｘを放出させて、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵能力を回復させることができる。ＮＳＲ触媒２６は、このように、リッチ雰囲気の排気の一時的な供給（リッチスパイク）を繰り返し行うことにより、リーン条件で運転を行う内燃機関２０から排出されるＮＯｘを継続的に浄化することができる。
【００２５】
ところが、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリッチ雰囲気であるとき、ＮＳＲ触媒２６の触媒反応、例えば還元成分と吸蔵ＮＯｘとの反応の副生成物として、アンモニア（ＮＨ３）が生成されることが知られている。ＮＳＲ触媒２６で生成されたＮＨ３は、ＮＳＲ触媒２６から脱離したＮＯｘと反応してＮ２になるものもあるが、大半はＮＳＲ触媒２６よりも下流側に排出されると考えられる。後述の通り、排気がリッチであるときにＮＳＲ触媒２６から排出されるＮＨ３は、ＮＳＲ触媒２６の下流側に設けられたＳＣＲ触媒２８に吸着される。
【００２６】
ＳＣＲ触媒２８は、内燃機関２０の排気に含まれるＮＯｘの浄化に使用される触媒であり、例えば、セラミックス又は酸化チタン等の担体に、触媒成分として卑金属酸化物、ゼオライト及び貴金属等が担持されて構成されている。ＳＣＲ触媒２８は、流入する排気の空燃比がリッチ雰囲気であるときに還元剤を吸着し、当該空燃比がリーン雰囲気であるとき、吸着した還元剤とＮＯｘとを反応させることによって、排気中のＮＯｘを浄化する作用を有する。
【００２７】
ここで、ＳＣＲ触媒２８における還元剤の吸着量には上限があることから、リーン排気中のＮＯｘの浄化を継続して行うには、ＳＣＲ触媒２８に還元剤を定期的に供給する必要がある。本実施形態に係る排気浄化装置２４では、ＳＣＲ触媒２８よりも上流側にＮＳＲ触媒２６を備えており、排気がリッチ雰囲気であるときにＮＳＲ触媒２６から排出されるＮＨ３を、ＳＣＲ触媒２８に吸着させる還元剤として利用する。これにより、ＳＣＲ触媒２８よりも上流側の排気通路２２に還元剤（典型的には尿素水）を供給する還元剤供給装置を設けることなく、ＳＣＲ触媒２８に還元剤を供給することができる。
【００２８】
上記の通り、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８を備える排気浄化装置２４では、排気浄化装置２４に流入する排気がリーン雰囲気であるリーン条件の場合、排気中のＮＯｘをＮＳＲ触媒２６が吸蔵し、ＮＳＲ触媒２６に吸蔵されなかったＮＯｘはＳＣＲ触媒２８においてＳＣＲ触媒２８上のＮＨ３と反応してＮ２に還元される。この２つの触媒の働きにより、リーン条件の排気におけるＮＯｘ濃度を著しく低減できる。一方、排気浄化装置２４に流入する排気がリッチ雰囲気であるリッチ条件の場合、ＮＳＲ触媒２６で吸蔵されていたＮＯｘが、排気中のＨＣ、ＣＯ等によりＮ２に還元される。このときＮＳＲ触媒２６において副生成物としてＮＨ３が生成されるが、ＮＨ３はＳＣＲ触媒２８に吸着されるため、排気浄化装置２４からのＮＨ３の排出量を低く抑えられる。これにより、リッチ条件の排気において、還元成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＨ３等の濃度についても低く抑えることができ、また、ＳＣＲ触媒２８に吸着したＮＨ３については還元剤としての再利用も可能となる。
【００２９】
この排気浄化装置２４において使用されるＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８はいずれも、排気中の硫黄含有成分による硫黄被毒や高熱等によって劣化する場合がある。ＮＳＲ触媒２６の劣化が生じると、ＮＯｘの飽和吸蔵量の減少等により、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ浄化率が低下するおそれがある。ＳＣＲ触媒２８の劣化が生じると、還元剤の飽和吸着量の減少等により、ＳＣＲ触媒２８のＮＯｘ浄化率が低下するおそれがある。
【００３０】
本実施形態に係る排気浄化装置２４の劣化診断装置１０は、空燃比制御手段１２とＮＯｘセンサ１４と診断部１６とを備え、診断部１６はＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれにおける劣化の有無を診断する。
【００３１】
空燃比制御手段１２は、排気浄化装置２４のＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比を制御する。空燃比制御手段１２は、排気浄化装置２４としてＮＳＲ触媒２６を設けた場合に、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気をリッチ雰囲気にするリッチスパイクを行うことで、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵能力を回復させる公知の手段であれば、いずれの手段であってもよい。空燃比制御手段１２としては、内燃機関２０に供給される混合気の空燃比を変更できる手段、例えば、シリンダへ供給される吸気量の調整手段、燃料噴射装置等が挙げられる。燃料噴射装置がシリンダ内に設けられている場合、膨張行程後期または排気行程において燃料を噴射して排気中の未燃燃料の濃度を高めることにより、排気のリッチ雰囲気を実現してもよい。
【００３２】
空燃比制御手段１２は、ＮＳＲ触媒２６よりも上流側の排気通路２２に設けられ、排気中に還元剤を供給する還元剤供給手段であってもよい。還元剤供給手段で排気中に還元剤を供給することにより、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気をリッチ雰囲気にすることができる。この場合の還元剤としては、例えば、水素、一酸化炭素等の気体、液体または気体の炭化水素、ガソリン、軽油等の液体燃料等が使用できる。還元剤供給手段の供給する還元剤の量は、内燃機関２０の運転状態（機関回転数、燃料噴射量等）に基づいて決定すればよい。空燃比制御手段１２は、後述する診断部１６の指示によって作動する。空燃比制御手段１２は、ＮＳＲ触媒２６よりも上流側の排気通路２２に空燃比センサを設けて排気の空燃比を測定することにより、空燃比のフィードバック制御を行ってもよい。
【００３３】
本実施形態に係る劣化診断装置１０は、ＳＣＲ触媒２８の下流に設けられたＮＯｘセンサ１４を備える。ＮＯｘセンサ１４は、排気のＮＯｘ濃度を検知して、検知したＮＯｘ濃度に応じた信号を出力する。ＮＯｘセンサ１４は、その内部で排気中のＮＯｘをＮ２とＯ２に分解し、そのＯ２に基づく酸素イオン量に比例した電流を出力するものである。一方、排気中のＮＨ３は、ＮＯｘセンサ１４の内部で酸化されてＮＯとＨ２Ｏに分解し、分解したＮＯが排気中のＮＯｘと同様の原理で電流を出力する。よって、ＮＯｘセンサ１４は、ＮＯｘ及びＮＨ３の合計濃度に比例した信号を出力するものであり、ＮＯｘ濃度とアンモニア濃度とを区別して出力することはできない。本実施形態に係る劣化診断装置１０は、ＳＣＲ触媒２８の下流以外に設けられたＮＯｘセンサを備えてもよい。
【００３４】
なお、ＮＯｘセンサ１４が設けられる「ＳＣＲ触媒２８の下流」とは、ＳＣＲ触媒２８の少なくとも一部よりも下流側を意味する。ＮＯｘセンサ１４は、例えば、ＳＣＲ触媒２８の内部における排気の流れに沿った方向の全長に対して３０％よりも下流側の領域に配置することが好ましく、ＳＣＲ触媒２８の内部における当該全長に対して５０％付近またはそれよりも下流側の領域に配置することがより好ましい。排気浄化装置２４が複数のＳＣＲ触媒２８を備える場合、「全長」とは、最も上流側に配置されたＳＣＲ触媒２８の上流端から、最も下流側に配置されたＳＣＲ触媒２８の下流端までの長さを意味する。図１に示す劣化診断装置１０では、ＮＯｘセンサ１４は、ＳＣＲ触媒２８よりも下流側の排気通路２２に設けられている。図２は、本実施形態に係る劣化診断装置１０の他の例を示す構成概略図であり、図２に示す劣化診断装置１０では、ＮＯｘセンサ１４は、ＳＣＲ触媒２８の内部であって、排気の流れに沿った方向の全長に対して５０％付近の位置に設けられている。
【００３５】
図１に戻り、本実施形態に係る劣化診断装置１０は、排気浄化装置２４が備えるＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化を診断する診断部１６を備える。診断部１６は、空燃比制御手段１２により空燃比がリッチ条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第１信号と、空燃比制御手段１２により空燃比がリーン条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第２信号とに基づいて、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化を診断する。
【００３６】
診断部１６は、例えばマイクロコンピュータから構成され、空燃比制御手段１２に対してその動作を指示する指示信号の送信、及び、ＮＯｘセンサ１４が出力した信号の受信等を行うものである。診断部１６は、空燃比制御手段１２によって制御された排気の空燃比条件（リッチまたはリーン）、及び、ＮＯｘセンサ１４の出力信号に基づいて、排気浄化装置２４が備えるＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化診断を行う。診断部１６における劣化診断は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現されるものとなっている。また、図示しないものの、診断部１６には、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子からなる記憶手段、及び、空燃比制御手段１２等への通電を行うための駆動回路等が備えられている。記憶手段には、制御プログラム及び所定範囲（所定時間、閾値等）を示す情報等が予め記憶されるとともに、診断部１６による演算結果等が書き込まれるようになっている。診断部１６は、劣化診断の結果、ＮＳＲ触媒２６またはＳＣＲ触媒２８に異常劣化が生じていると判断した場合には、異常信号を例えばダイアグ等に出力し、ダイアグはインジケータ等の表示手段に当該異常劣化が生じたことを表示する。
【００３７】
本実施形態に係る劣化診断装置１０による、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８を備える排気浄化装置２４の劣化診断について、図３を参照しながら具体的に説明する。図３は、本実施形態に係る劣化診断装置１０による劣化診断結果の一例を示すグラフである。図３のグラフにおいては、空燃比制御手段１２により空燃比がリッチ条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第１信号を積算して得られる第１積算値（積算値ＲＩ）を横軸に、また、空燃比制御手段１２により空燃比がリーン条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第２信号を積算して得られた第２積算値（積算値ＬＩ）を縦軸にそれぞれ示す。
【００３８】
図３のグラフ中、破線で囲われた領域（Ａ）内にある丸印（○）は、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８がいずれも劣化していない排気浄化装置２４を用いて得られたＮＯｘセンサ１４出力信号の積算値ＲＩ及び積算値ＬＩの座標（ＲＩ，ＬＩ）を示したものである。同様に、破線で囲われた領域（Ｂ）内にある三角印（△）は、ＮＳＲ触媒２６が劣化してＳＣＲ触媒２８が劣化していない排気浄化装置２４を用いて得られた積算値ＲＩ及びＬＩの座標（ＲＩ，ＬＩ）を、破線で囲われた領域（Ｃ）内にある四角印（□）は、ＳＣＲ触媒２８が劣化してＮＳＲ触媒２６が劣化していない排気浄化装置２４を用いて得られた積算値ＲＩ及びＬＩの座標（ＲＩ，ＬＩ）を、それぞれ示したものである。以下、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化の有無によって座標（ＲＩ，ＬＩ）の分布領域が異なるものとなる理由について説明する。
【００３９】
［領域（Ａ）：ＮＳＲ触媒２６−正常、ＳＣＲ触媒２８−正常］
ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８がいずれも劣化していない排気浄化装置２４では、上記の通り、ＮＳＲ触媒２６でのＮＯｘ吸蔵と、ＳＣＲ触媒２８でのＮＯｘ還元反応とにより、リーン条件の排気中のＮＯｘ濃度が著しく低減される。また、排気がリーンであるとＳＣＲ触媒２８に吸着したＮＨ３はＮＯｘ還元反応で消費されるため、排気中にＮＨ３は殆ど排出されない。よって、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリーンであるとき、ＮＯｘセンサ１４が検知するＮＯｘ濃度及びＮＨ３濃度はいずれも低濃度であるため、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＬＩは、図３に示すように非常に低く抑えられる。
【００４０】
一方、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリッチである場合、排気中のＮＯｘ濃度はごく低く、また、ＮＳＲ触媒２６が吸蔵していたＮＯｘは排気中のＨＣ、ＣＯ等の還元剤成分によりＮ２に還元されるため、ＮＳＲ触媒２６、ひいては、ＳＣＲ触媒２８からは、ＮＯｘは殆ど排出されない。ＮＨ３については、リッチ条件下ではＮＳＲ触媒２６における反応の副生成物としてＮＨ３が生成されるが、その大部分はＳＣＲ触媒２８に吸着される。よって、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリッチであるときも、ＮＯｘセンサ１４が検知するＮＯｘ濃度及びＮＨ３濃度はいずれも低濃度であるため、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＲＩは、図３に示すように低く抑えられる。
【００４１】
結果として、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８がいずれも劣化していない排気浄化装置２４では、図３のグラフ中、積算値ＲＩ及びＬＩからなる座標（ＲＩ，ＬＩ）は左下側の領域（Ａ）内に分布することになる。
【００４２】
［領域（Ｂ）：ＮＳＲ触媒２６−劣化、ＳＣＲ触媒２８−正常］
ＮＳＲ触媒２６が劣化すると、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ飽和吸蔵量が減少する。ＮＳＲ触媒２６が劣化し、ＳＣＲ触媒２８が劣化していない排気浄化装置２４では、排気がリーンである場合、ＮＳＲ触媒２６におけるＮＯｘ吸蔵量がすぐに飽和するため、ＮＳＲ触媒２６におけるＮＯｘ浄化率が低下する。また、ＮＳＲ触媒２６におけるＮＯｘ吸蔵量が少ないと、リッチ条件下でＮＳＲ触媒２６から排出されるＮＨ３の量が少なくなり、ＳＣＲ触媒２８に吸着したＮＨ３の吸着量も減少する。そのため、リーン条件下でＳＣＲ触媒２８にて還元されるＮＯｘの量も、還元剤であるＮＨ３の減少に伴って減少する。ＮＨ３については、ＳＣＲ触媒２８に吸着したＮＨ３はＮＯｘの還元により消費されるため、ほとんど排出されない。よって、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリーンであるとき、ＮＳＲ触媒２６でのＮＯｘ吸蔵量が減少し、且つ、ＳＣＲ触媒２８でのＮＨ３吸着量が減少することにより、排気浄化装置２４全体からのＮＯｘ排出量が増加し、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＬＩは、図３に示すように領域（Ａ）に比較して増加する。
【００４３】
一方、排気がリッチである場合、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気中のＮＯｘ濃度はごく低く、また、ＮＳＲ触媒２６に吸蔵されたＮＯｘは排気中の還元剤成分によってＮ２に還元されるため、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８からＮＯｘは殆ど排出されない。ＮＨ３はＮＳＲ触媒２６での副生成物として生成されるが、その大部分はＳＣＲ触媒２８に吸着される。よって、リッチ条件下では、排気浄化装置２４全体からのＮＯｘ排出量及びＮＨ３排出量はいずれも低濃度であるため、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＲＩは、図３に示すように低く抑えられる。
【００４４】
結果として、ＮＳＲ触媒２６が劣化し、ＳＣＲ触媒２８が劣化していない排気浄化装置２４の場合、図３のグラフ中、積算値ＲＩ及びＬＩからなる座標（ＲＩ，ＬＩ）は、領域（Ａ）に対して上方に移動した領域（Ｂ）内に分布することになる。
【００４５】
［領域（Ｃ）：ＮＳＲ触媒２６−正常、ＳＣＲ触媒２８−劣化］
ＳＣＲ触媒２８が劣化すると、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３飽和吸着量が減少する。ＳＣＲ触媒２８が劣化し、ＮＳＲ触媒２６が劣化していない排気浄化装置２４では、排気がリーンである場合、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量は影響されないためＮＳＲ触媒２６でのＮＯｘ浄化率は低下しない。それに対してＳＣＲ触媒２８では、リッチ条件下においてＮＨ３吸着量がすぐに飽和するため、リーン条件下でのＮＯｘの還元に使用するＮＨ３吸着量が減少し、ＳＣＲ触媒２８でのＮＯｘ浄化率が低下する。ＮＨ３については、ＳＣＲ触媒２８に吸着したＮＨ３はＮＯｘの還元により消費されるため、ほとんど排出されない。よって、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリーンであるとき、ＳＣＲ触媒２８でのＮＨ３吸着量が減少することにより、排気浄化装置２４全体からのＮＯｘ排出量が増加し、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＬＩは、図３に示すように領域（Ａ）に比較して増加する。
【００４６】
一方、排気がリッチである場合、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気中のＮＯｘ濃度はごく低く、また、ＮＳＲ触媒２６に吸蔵されたＮＯｘは排気中の還元剤成分によってＮ２に還元されるため、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８からＮＯｘは殆ど排出されない。ＮＨ３については、本来であれば、ＮＳＲ触媒２６での副生成物として生成されたＮＨ３は、その大部分がＳＣＲ触媒２８によって吸着されるはずである。しかしながら、ＳＣＲ触媒２８が劣化してＮＨ３飽和吸着量が減少しているため、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３吸着量がすぐに飽和して、それ以降、ＳＣＲ触媒２８より下流側にＮＨ３が排出される。排出されたＮＨ３はＮＯｘセンサ１４に検知される。よって、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリッチであるとき、ＳＣＲ触媒２８でのＮＨ３飽和吸着量の減少により、排気浄化装置２４からのＮＨ３排出量が増加し、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＲＩは、図３に示すように増加する。
【００４７】
結果として、ＳＣＲ触媒２８が劣化し、ＮＳＲ触媒２６が劣化していない排気浄化装置２４の場合、図３のグラフ中、積算値ＲＩ及びＬＩからなる座標（ＲＩ，ＬＩ）は、領域（Ａ）に対して上方且つ右方に移動した領域（Ｃ）内に分布することになる。
【００４８】
上記の通り、本実施形態に係る排気浄化装置２４の劣化診断では、実際の劣化診断において算出された積算値ＲＩ及びＬＩの座標位置が、図３に示す座標面（ＲＩ，ＬＩ）のどの領域に該当するかを判断することによって、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれについて異常劣化が生じたか否かを、容易且つ明確に判定することができる。積算値ＲＩ及びＬＩの座標位置がどの領域に該当するかの具体的な判断方法としては、例えば、座標面（ＲＩ，ＬＩ）において上記領域（Ａ）〜（Ｃ）を分離する閾値を、積算値ＲＩ及びＬＩのそれぞれについて予め実験等により決定した上で、実際の劣化診断において算出された積算値ＲＩ及びＬＩを当該閾値と対比する方法が挙げられる。
【００４９】
より具体的には、積算値ＬＩについて、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８がいずれも正常である場合とＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の少なくとも一方が劣化した場合とを分ける閾値ＬＩ０（図３参照）、並びに、積算値ＲＩについて、ＮＳＲ触媒２６が劣化してＳＣＲ触媒２８が正常である場合と、ＮＳＲ触媒２６が正常でありＳＣＲ触媒２８が劣化した場合とを分ける閾値ＲＩ０（図３参照）を、予め決定しておく。次いで、本実施形態に係る劣化診断を実施し、算出された積算値ＬＩを閾値ＬＩ０と対比する。このとき、ＬＩ≦ＬＩ０ならば、劣化診断が実施されたＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８はいずれも正常であると判定される。また、ＬＩ＞ＬＩ０である場合、算出された積算値ＲＩを閾値ＲＩ０とを対比し、ＲＩ≦ＲＩ０ならばＮＳＲ触媒２６が劣化したと判定され、ＲＩ＞ＲＩ０ならばＳＣＲ触媒２８が劣化したと判定される。
【００５０】
このように、本実施形態に係る劣化診断装置１０は、内燃機関２０からの排気性状の測定装置として、ＳＣＲ触媒２８の下流の排気のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサ１４を１つ設けるだけで、排気浄化装置２４が備えるＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれの劣化の有無を診断することができる。従って、本実施形態に係る劣化診断装置１０では、特許文献２又は３等に記載の装置を適用する場合に比較してよりシンプルな構成でＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒の劣化診断を行うことができる。
【００５１】
しかも、本実施形態に係る劣化診断装置１０による排気浄化装置２４の劣化診断では、特殊な診断用運転モードの実施、或いは、排気性状に影響を与えうる各種装置の停止もしくは動作変更等を必ずしも必要としない。当該劣化診断のためのＮＯｘセンサ１４の検知は、空燃比制御手段１２を用いて排気の空燃比をリッチ条件又はリーン条件に制御したときに実施すればよく、空燃比制御手段１２を用いた排気の空燃比の制御は、ＮＳＲ触媒２６を排気浄化装置２４として使用する際に従来より行われたものである。よって、本実施形態に係る劣化診断装置１０は、排気浄化装置２４の劣化診断に伴う燃費や排出ガス等への影響を著しく抑制できる。
【００５２】
さらに、本実施形態に係る劣化診断装置１０では、排気中のＮＯｘ濃度とＮＨ３濃度とを区別せずに検知する従来のＮＯｘセンサ１４を使用するにもかかわらず、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３吸着量に依存することなく、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれについて劣化の有無が診断できる。
【００５３】
ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３吸着量がＳＣＲ触媒２８の下流に設けられたＮＯｘセンサ１４の出力に及ぼす影響について説明する。図３のグラフ中、各領域（Ａ）〜（Ｃ）に見られる同じ印の分布、即ち、座標（ＲＩ，ＬＩ）の位置の違いは、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３の初期吸着量の違いに基づくものである。ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３の初期吸着量とは、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比をリーン条件からリッチ条件へ変更した時点（リッチスパイク開始時）でのＮＨ３吸着量である。例えば領域（Ｂ）（ＮＳＲ触媒２６−劣化、ＳＣＲ触媒２８−正常）では、三角印（△）は縦軸方向に沿って分布している。排気がリッチである場合、ＳＣＲ触媒が飽和しない限り、ＳＣＲ触媒の下流における排気のＮＯｘ濃度及びＮＨ３濃度は、変化しない。一方、排気がリーンである場合、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３初期吸着量が多い分、ＳＣＲ触媒２８において多くのＮＯｘが還元されてＮＯｘ浄化率が向上するため、積算値ＬＩが低下する。よって、領域（Ｂ）では、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３初期吸着量が多いほど、三角印（△）は縦軸方向を下方に移動することになる。
【００５４】
領域（Ｃ）（ＮＳＲ触媒２６−正常、ＳＣＲ触媒２８−劣化）では、ＳＣＲ触媒のＮＨ３飽和吸着量が低下しているため、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３初期吸着量が多いほど、吸着可能なＮＨ３の量が低下する。よって、排気がリッチである場合、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３初期吸着量が多くなると、ＳＣＲ触媒２８の下流における排気中のＮＨ３濃度が増えて積算値ＲＩが増加する。一方、排気がリーンである場合、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気のＮＯｘ濃度が高く、ＮＨ３濃度が低い。ＮＳＲ触媒２６が正常であるため、ＮＯｘ浄化率が高く、ＳＣＲ触媒２８に流入する排気中のＮＯｘ濃度が低くなるため、ＮＨ３吸着量が変化しても、積算値ＬＩは大きく変化しない。よって、領域（Ｃ）では、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＨ３初期吸着量が多いほど、四角印（□）は横軸方向を右方に移動することになる。
【００５５】
図３に示すように、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８についての劣化の有無が異なる各領域（Ａ）〜（Ｃ）毎に、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３初期吸着量によって座標（ＲＩ，ＬＩ）の分布が見られる。しかし、領域（Ａ）〜（Ｃ）は互いに重複せず、上記の通り、算出された積算値ＲＩ及びＬＩを閾値ＲＩ０及びＬＩ０と対比することよって、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれについて劣化の有無を判定することができる。
【００５６】
なお、排気浄化装置２４において、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の両者が同時に劣化することも考えられる。この場合、リーン条件下では、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量がすぐに飽和するため、ＮＳＲ触媒２６におけるＮＯｘ浄化率が低下し、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３吸着量が低下しているため、ＳＣＲ触媒２８におけるＮＯｘ浄化率も低下する。他方、ＳＣＲ触媒２８に吸着したＮＨ３はＮＯｘの還元により消費されるため、ＮＨ３はほとんど排出されない。よって、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の両者が同時に劣化した場合、リーン条件下でのＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＬＩは、図３中の領域（Ａ）〜（Ｃ）に比較して大幅に増加する。
【００５７】
それに対して排気がリッチである場合、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気中のＮＯｘ濃度はごく低く、また、ＮＳＲ触媒２６に吸蔵されたＮＯｘは排気中の還元剤成分によってＮ２に還元されるため、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８からＮＯｘは殆ど排出されない。他方、ＮＳＲ触媒２６での副生成物として生成されるＮＨ３は、ＳＣＲ触媒２８に少量吸着されるが、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３吸着量がすぐに飽和して、ＳＣＲ触媒２８より下流側にＮＨ３が排出される。よって、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の両者が同時に劣化した場合、リッチ条件下でのＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＲＩは、図３中の領域（Ａ）及び（Ｂ）に対して増加し、領域（Ｃ）と同程度となる。
【００５８】
結果として、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の両者が劣化した排気浄化装置２４の場合、積算値ＲＩ及びＬＩからなる座標（ＲＩ，ＬＩ）は、領域（Ｃ）の更に上方に移動した領域内に分布することになる。本実施形態に係る劣化診断装置１０では、例えば、領域（Ｃ）と、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の両者が劣化した場合に座標（ＲＩ，ＬＩ）が分布することになる領域とを分ける閾値ＬＩ１を予め決定しておき、次いで、本実施形態に係る劣化診断を実施して算出された積算値ＬＩを閾値ＬＩ１と対比することにより、ＮＳＲ触媒２６が正常であってＳＣＲ触媒２８が劣化した場合と、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の両者が劣化した場合とを判定することができる。
【００５９】
図４を参照しながら、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算期間について説明する。図４は、本実施形態に係る劣化診断装置１０による劣化診断における、ＮＯｘセンサ１４の出力信号を示すグラフである。図４に示すグラフは、ＮＳＲ触媒２６が正常であり、ＳＣＲ触媒２８が劣化した排気浄化装置２４におけるＮＯｘセンサ１４の出力信号をシミュレーションしたものである。図４には、ＮＯｘセンサ１４の出力信号とともに、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気のＮＯｘ濃度、ＮＳＲ触媒２６とＳＣＲ触媒２８との間の排気のＮＯｘ濃度及びＮＨ３濃度についても示されている。
【００６０】
診断部１６が、積算値ＲＩを算出するためにＮＯｘセンサ１４から出力する第１信号を積算する期間は、空燃比制御手段１２により排気の空燃比がリッチ条件に制御されている期間であればよい。第１信号の積算期間は、例えば、空燃比制御手段１２により当該制御が開始されてから当該制御が終了するまでの期間が望ましく、また、空燃比制御手段１２により当該制御が開始されてから、当該制御の終了後所定時間ＴＲが経過するまでの期間であってもよい。図４に示す通り、排気の空燃比がリッチ条件からリーン条件に変更された後であっても、所定時間ＴＲが経過するまでは、ＮＨ３等のリッチ条件下での生成物が引き続き排出されるためである。所定時間ＴＲは、例えば０秒間以上５秒間以下である。
【００６１】
積算値ＬＩを算出するためにＮＯｘセンサ１４から出力する第２信号を積算する期間は、空燃比制御手段１２により排気の空燃比がリーン条件に制御されている期間であればよいが、空燃比制御手段１２により当該制御が開始されてから所定時間ＴＬが経過した時に第２信号の積算を開始することが望ましい。ＮＨ３等のリッチ条件下での生成物の排出が少なくなり、ＮＯｘセンサ１４の出力信号が安定するためである。所定時間ＴＬは、所定時間ＴＲより大きく、例えば５秒間以上である。第２信号の積算期間の終端は特に制限されず、例えば、空燃比制御手段１２により排気の空燃比がリーン条件からリッチ条件に変更された時に第２信号の積算を終了すればよい。
【００６２】
図１に示す劣化診断装置１０は、第１ＮＯｘ濃度取得手段３２、流量取得手段３４、第１温度センサ３６、第２温度センサ３８及び第２ＮＯｘ濃度取得手段４０を備える。これらの各装置は、それぞれが取得したデータに基づく信号を診断部１６に出力し、診断部１６は、受信した各信号に基づき、各劣化診断の開始条件成立の確認、或いは、適正条件での劣化診断の実施等を実施する。
【００６３】
第１ＮＯｘ濃度取得手段３２は、内燃機関２０とＮＳＲ触媒２６との間の排気通路２２における排気中のＮＯｘ濃度を取得する。第１ＮＯｘ濃度取得手段３２は、例えば、内燃機関２０の運転状態（回転速度、燃料噴射量等）、空燃比制御手段１２により制御される排気の空燃比等に基づいて、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気中のＮＯｘ濃度を推定するように構成されていてもよい。また、第１ＮＯｘ濃度取得手段３２は排気通路２２の内燃機関２０とＮＳＲ触媒２６との間に設けられたＮＯｘセンサであってもよい。
【００６４】
流量取得手段３４は、排気通路２２を流れる排気の流量Ｑを取得する。流量取得手段３４は、例えば公知の流量計であってもよい。流量取得手段３４は、内燃機関２０の吸入空気量センサであってもよく、その場合、流量Ｑは内燃機関２０の吸入空気量に基づいて算出される。
【００６５】
第１温度センサ３６はＮＳＲ触媒２６の下流側の排気通路２２における排気の温度を検知し、第２温度センサ３８はＳＣＲ触媒２８の下流側の排気通路２２における排気の温度を検知する。第１温度センサ３６及び第２温度センサ３８としては、熱電対、サーミスタ、あるいは赤外線温度センサ等が用いられる。第１温度センサ３６及び第２温度センサ３８は、検知したそれぞれの排気中の温度を示すデータを診断部１６に出力する。診断部１６は、第１温度センサ３６の出力値に基づいてＮＳＲ触媒２６の床温を推定し、また、第２温度センサ３８の出力値に基づいてＳＣＲ触媒２８の床温を推定することができる。
【００６６】
第２ＮＯｘ濃度取得手段４０は、ＮＳＲ触媒２６とＳＣＲ触媒２８との間の排気通路２２における排気中のＮＯｘ濃度を取得する。第２ＮＯｘ濃度取得手段４０は、例えば、内燃機関２０の運転状態、空燃比制御手段１２により制御される排気の空燃比、第１温度センサ３６の出力値に基づいて推定したＮＳＲ触媒２６の床温度、及び、予め取得された正常状態のＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵速度等に基づいて、ＮＳＲ触媒２６とＳＣＲ触媒２８との間の排気のＮＯｘ濃度を推定するように構成されていてもよい。また、第２ＮＯｘ濃度取得手段４０はＮＳＲ触媒２６とＳＣＲ触媒２８との間に設けられたＮＯｘセンサであってもよい。
【００６７】
本実施形態に係る劣化診断装置１０において、診断部１６は、流量取得手段３４により取得された排気通路２２内部の流量Ｑ、第１ＮＯｘ濃度取得手段３２により取得されたＮＳＲ触媒２６に流入する排気のＮＯｘ濃度Ｃ１、及び、第２ＮＯｘ濃度取得手段４０により取得されたＮＳＲ触媒２６から排出される排気のＮＯｘ濃度Ｃ２に基づいて、ＮＳＲ触媒２６が現に吸蔵しているＮＯｘ吸蔵量Ｓｔを推定する。これにより推定されるＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔは、例えば、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵能を回復するための空燃比制御手段１２による排気の空燃比の制御（リッチスパイク）、或いは、後述のより適切な劣化診断のための劣化診断の実施可否の判定等に用いられる。
【００６８】
本実施形態に係る劣化診断装置１０を用いて、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値ＲＩ及びＬＩを算出し、算出した積算値ＲＩ及びＬＩを閾値ＲＩ０及びＬＩ０と対比してＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化を診断する劣化診断方法において、リーン空燃比での運転時間が短く、第１信号（空燃比がリッチ条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する信号）の積算開始時におけるＮＳＲ触媒２６が吸蔵したＮＯｘ吸蔵量Ｓｔ（以下「ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆ」ともいう）が少ない場合、閾値ＬＩ０の設定が困難となる場合がある。なぜなら、ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆが少ないと、空燃比がリッチ条件に制御されたときにＮＳＲ触媒２６から排出されるＮＨ３量が少なくなり、ＳＣＲ触媒２８に吸着されるＮＨ３量も少なくなる。すると、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８がいずれも正常であっても、ＳＣＲ触媒２８でのＮＯｘ浄化率が低くなり、結果として積算値ＬＩが大きくなる。他方、ＮＳＲ触媒２６が異常劣化し、ＳＣＲ触媒２８が正常であるときは、ＳＣＲ触媒２８の初期ＮＨ３吸着量が飽和状態であると、異常劣化したＮＳＲ触媒２６が吸蔵できなかったＮＯｘは、ＳＣＲ触媒２８で浄化されるため、積算値ＬＩが小さくなる。この結果、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８がいずれも正常であるときの積算値ＬＩと、ＮＳＲ触媒２６が異常劣化し、ＳＣＲ触媒２８が正常であるときの積算値ＬＩとの差が小さくなるためである。
【００６９】
図５は、図１に示す劣化診断装置１０による劣化診断結果であって、積算値ＬＩの積算期間が短く、ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆが少ない場合の劣化診断結果を示すグラフである。図５には、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化の有無がそれぞれ異なる排気浄化装置２４に対して、図１に示す劣化診断装置１０を用いて劣化診断を行った場合の積算値ＲＩ及びＬＩの分布が示されている。図５中の領域（Ｘ）で示すように、ＮＳＲ触媒２６が劣化してＳＣＲ触媒２８が正常である三角印（△）の分布の下方側（ＮＨ３初期吸着量が多いもの）が、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒ともに正常である丸印（○）の分布と近接するため、閾値ＬＩ０の設定が困難になる。
【００７０】
また、図５中の領域（Ｙ）で示すように、ＳＣＲ触媒２８が劣化してＮＳＲ触媒２６が正常である四角印（□）の分布の左方側（ＮＨ３初期吸着量が少ないもの）が、ＮＳＲ触媒２６が劣化してＳＣＲ触媒２８が正常である三角印（△）の分布と近接するため、閾値ＲＩ０の設定も困難になる。これは、ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆが少ないと、リッチ条件下でのＮＳＲ触媒２６からのＮＯｘ放出量、ひいては副生成物のＮＨ３生成量が少なくなり、ＮＨ３初期吸着量の少ないＳＣＲ触媒２８に吸着される結果、ＮＯｘセンサ１４検知時での排気中のＮＨ３濃度が小さくなり、座標（ＲＩ，ＬＩ）が左方に移動するためと考えられる。
【００７１】
それに対して、図２に示す実施形態では、ＮＯｘセンサ１４が、ＳＣＲ触媒２８の内部における排気の流れに沿った方向の全長に対して５０％付近の位置に設けられている。劣化診断装置１０において、ＮＯｘセンサ１４を図２に示すようにＳＣＲ触媒２８の内部に設ける場合、図１に示すようにＳＣＲ触媒２８の下流側の排気通路２２に設ける場合と比較して、より適切な劣化診断を実施できるＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆの範囲の下限を低くすることができる。これは、ＳＣＲ触媒２８の内部にＮＯｘセンサ１４を設けることで、ＳＣＲ触媒２８の上流端からＮＯｘセンサ１４までの間に存在するＳＣＲ触媒２８成分の量を低減し、ＮＨ３飽和吸着量を低下させたことに起因する。
【００７２】
図６は、図２に示す劣化診断装置１０による劣化診断結果であって、ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆが少ない場合の劣化診断結果を示すグラフである。図６には、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化の有無がそれぞれ異なる排気浄化装置２４に対して、図２に示す劣化診断装置１０を用いて劣化診断を行った場合の積算値ＲＩ及びＬＩの分布が示されている。ＮＯｘセンサ１４をＳＣＲ触媒２８の内部に設けて、ＳＣＲ触媒２８の上流端からＮＯｘセンサ１４までの間に存在するＳＣＲ触媒２８成分量が低減することで、ＮＨ３飽和吸着量が低下すると、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３初期吸着量の最大値も低下するため、図６に示す三角印（△）の分布の下端は、図５に示す三角印（△）の分布の下端に対して上方に移動したものとなる。これにより、領域（Ａ）と領域（Ｂ）との近接を回避して、閾値ＬＩ０の設定を行えるようになる。また、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３飽和吸着量が低下すれば、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３初期吸着量が少ない場合であっても、リッチ条件下でＮＳＲ触媒２６から生成したＮＨ３によりＳＣＲ触媒２８が短時間で飽和するため、図６に示す四角印（□）の分布の左端は、図５に示す四角印（□）の分布の左端に対して、右方に移動したものとなる。これにより、領域（Ｂ）と領域（Ｃ）との近接を回避して、閾値ＲＩ０の設定を行えるようになる。
【００７３】
上記の通り、ＮＯｘセンサ１４をＳＣＲ触媒２８の内部に設けることで、劣化診断を実施できるＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆの範囲の下限が低くなれば、ＮＳＲ触媒２６に吸蔵されたＮＯｘを還元するリッチスパイクを長期間休止させる必要がなく、適切なタイミングで劣化診断を実施することができ、更には、排気系統からの排出ガスの悪化を抑制することが可能となる。
【００７４】
図７は、本実施形態に係る劣化診断装置１０の他の例を示す構成概略図である。図７に示す劣化診断装置１０は、ＮＯｘセンサ１４が排気のＮＯｘ濃度を検知する間、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の触媒床温度をそれぞれ上昇させる第１加熱手段４２及び第２加熱手段４４を備える。第１加熱手段４２及び第２加熱手段４４は触媒床温度を上昇させる機能を有する公知のヒーター等であればよい。第１加熱手段４２によりＮＳＲ触媒２６の触媒床温度が上昇すると、それに伴ってＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ飽和吸蔵量は低下する。また、第２加熱手段４４によりＳＣＲ触媒２８の触媒床温度が上昇すると、それに伴ってＳＣＲ触媒２８のＮＨ３飽和吸着量は低下する。従って、図７に示す劣化診断装置１０は、ＮＯｘセンサ１４が排気のＮＯｘ濃度を検知する間ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の触媒床温度を上昇させることで、図２に示す劣化診断装置１０と同様の原理により、図１に示す劣化診断装置１０に比較して、より適切な劣化診断を実施できるＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｆの範囲の下限を低くすることができる。これにより、ＮＳＲ触媒２６に吸蔵されたＮＯｘを還元するリッチスパイクを長期間休止させる必要がなく、適切なタイミングで劣化診断を実施することができ、更には、排気系統からの排出ガスの悪化を抑制することが可能となる。
【００７５】
図１に戻り、図１に示す劣化診断装置１０における診断部１６は、ＮＳＲ触媒２６が現に吸蔵しているＮＯｘ吸蔵量Ｓｔを推定するが、推定されたＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔの値と実際のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒが異なる場合がある。図８は、図１に示す劣化診断装置１０による劣化診断結果の他の例を示すグラフである。図８には、診断部１６により推定されたＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔと実際のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒが異なる場合の積算値ＲＩ及びＬＩの分布が示されている。
【００７６】
ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔと比較してＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒが小さい場合（図８中の、領域（Ｂ）内のアスタリスク（＊）及び領域（Ｃ）内のＸ印（×））、排気がリッチ条件に制御されたときのＮＳＲ触媒２６から排出されるＮＨ３の量が少なくなるため、ＮＯｘセンサ１４出力信号の積算値ＲＩ（横軸）が低下する傾向にある。また、排気がリーン条件に制御されたときのＮＯｘセンサ１４出力信号の積算値ＬＩ（縦軸）については、ＮＳＲ触媒２６が劣化した領域（Ｂ）において、ＮＯｘ飽和吸蔵量の低下、及び、ＮＯｘ吸蔵量ＳｔとＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒとの差に伴って変動したものもあるが、全体として大きな変動は見られない。よって、図８に示すように、ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔと比較してＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒが小さい場合、分布領域が左側に移動する傾向が見られるものの、領域（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも良好に分離するため、積算値ＲＩ及びＬＩを閾値ＲＩ０及びＬＩ０と対比してＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化を診断する劣化診断が可能である。
【００７７】
ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔと比較してＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒが大きい場合（図８中の、領域（Ｂ）内の黒菱印（◆）及び領域（Ｃ）内の黒丸印（●））についても同様であり、図８に示すように、分布領域が右側に移動する傾向が見られるものの、領域（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも良好に分離するため、積算値ＲＩ及びＬＩを閾値ＲＩ０及びＬＩ０と対比してＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化を診断する劣化診断が可能である。上記の通り、診断部１６により推定されたＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔと実際のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔｒに差が生じた場合においても、本実施形態に係る劣化診断装置１０は、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれにおける劣化の有無を判定することができる。
【００７８】
本実施形態に係る劣化診断装置１０を用いた劣化診断においては、診断部１６により推定されたＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔを用いる場合は特に、劣化診断を複数回実施して、複数の劣化診断結果の平均値等に基づいて、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８における劣化の有無について最終判断することが望ましい。
【００７９】
本実施形態に係る劣化診断装置１０を用いた劣化診断の実施に支障が生じるもので無い限り、排気通路２２には他の装置が設けられていてもよい。例えば、内燃機関２０がディーゼルエンジンである場合、排気中に含まれるＨＣやＣＯを酸化する酸化触媒、及び、排気中に含まれる煤等の微粒子（ＰＭ）を捕集する機能を有するパティキュレートフィルタを、ＮＳＲ触媒２６より上流側の排気通路２２に設けていてもよい。
【００８０】
図９は、本実施形態に係る劣化診断装置１０が行う排気浄化装置２４の劣化診断のフローを示したフローチャートである。以下、図１を参照しつつ、図９のフローチャートの各ステップについて説明する。なお、当該劣化診断は、所定の期間が経過する毎に実施される。また、リッチスパイクが実施されていないときはＮＳＲ触媒２６に流入する排気がリーン条件に制御されているものとする。
【００８１】
ステップＳ１０２では、排気浄化装置２４の劣化診断の開始条件が成立したか否かを判定する。この劣化診断の開始条件は、例えば、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の各床温が活性温度以上となっていること、内燃機関２０の吸入空気量が所定範囲内であること、内燃機関２０の運転状態が定常運転もしくは短時間で定常となる準定常状態であること等である。ＮＳＲ触媒２６の床温は第１温度センサ３６の出力値に基づいて推定可能である。また、ＳＣＲ触媒２８の温度は第２温度センサ３８の出力値に基づいて推定可能である。ステップＳ１０２で開始条件が成立したと判定されれば、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０２で開始条件が成立しないと判定されれば、本処理を終了し、所定期間経過後に劣化診断を再度実施する。
【００８２】
ステップＳ１０４では、空燃比制御手段１２により、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比がリッチ条件に制御されるリッチスパイクが開始される。これにより、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気は理論空燃比より低いリッチ雰囲気となり、ＮＳＲ触媒２６が吸蔵しているＮＯｘが完全に還元される。
【００８３】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４のリッチスパイクが完了したか否か、即ち、リッチスパイクが所定の期間継続したか否かを判定する。ステップＳ１０４においてリッチスパイクの継続期間は、例えば、内燃機関２０における燃料噴射量、ＮＳＲ触媒２６の推定ＮＯｘ吸蔵量等から算出される。ステップＳ１０６でリッチスパイクが完了していないと判定されれば、ステップＳ１０６の処理を繰り返す。つまり、所定の時間が経過するまでリッチスパイクは継続される。ステップＳ１０６でリッチスパイクが完了したと判定されれば、空燃比制御手段１２によりＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比がリーン条件に制御され、ステップＳ１０８に進む。
【００８４】
ステップＳ１０８では、排気の空燃比がリーン条件に制御されているときにＮＳＲ触媒２６に吸蔵されるＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが算出される。ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔの算出のため、流量取得手段３４により排気通路２２内部の流量Ｑが取得される。また、ＮＯｘ濃度取得手段により内燃機関２０の運転状態に基づいてＮＳＲ触媒２６上流の推定ＮＯｘ濃度Ｃ１の値が取得される。さらに、内燃機関２０の運転状態と、第１温度センサ出力値に基づいて推定したＮＳＲ触媒２６床温と、予め取得された正常状態のＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵速度とに基づいて、ＮＳＲ触媒２６下流かつＳＣＲ触媒２８上流の推定ＮＯｘ濃度Ｃ２の値が取得される。ＮＳＲ触媒２６上流の推定ＮＯｘ濃度Ｃ１及びＮＳＲ触媒２６下流の推定ＮＯｘ濃度Ｃ２との差、及び流量Ｑに基づいて、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが算出される。なお、推定ＮＯｘ濃度Ｃ１及びＣ２は、それぞれ第１ＮＯｘ濃度取得手段３２及び第２ＮＯｘ濃度取得手段４０からの値を用いてもよい。
【００８５】
ステップＳ１１０では、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ１以上であるか否かを判定する。所定値Ｓｔ１は、ＮＳＲ触媒２６の劣化診断が可能な程度のＮＯｘ吸蔵量として、予め実験等により定められた値である。ＮＳＲ触媒２６が劣化してＮＯｘ飽和吸蔵量が低下していても、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが少なければ、ＮＯｘセンサ１４の出力信号に変化が現れずＮＳＲ触媒２６の劣化診断が困難となる。そのため、ステップＳ１１０では、ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ１以上となり、ＮＳＲ触媒２６の劣化診断が可能になったことの確認を行う。ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ１より小さいと判定されれば、リーン運転を継続し、ステップＳ１０８を再度実施する。ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ１以上であると判定されれば、ステップＳ１１２に進む。
【００８６】
ステップＳ１１２では、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ２以下であるか否かを判定する。所定値Ｓｔ２としては、例えば、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ飽和吸蔵量またはこれに近い値を定めることができる。ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ２より大きいと判定されれば、本処理を終了し、所定期間経過後に劣化診断を再度実施する。ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ２を超える場合、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量Ｓｔの算出過程において何らかの誤りが生じ、精確な劣化診断を実施できない可能性が高いためである。ＮＯｘ吸蔵量Ｓｔが所定値Ｓｔ２以下であると判定されれば、ステップＳ１１４に進む。
【００８７】
ステップＳ１１４では、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値がゼロにされる。ステップＳ１１６では、空燃比制御手段１２により、ＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比がリッチ条件に制御されるリッチスパイクが開始される。ステップＳ１１８では、モニタされているＮＯｘセンサ１４の出力信号を微小時間毎に積算する処理が開始される。ステップＳ１１８におけるＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算の開始は、例えば、リッチスパイクの開始と同時である。
【００８８】
ステップＳ１２０では、ステップＳ１１６のリッチスパイクが完了したか否か、即ち、リッチスパイクが所定の期間継続したか否かを判定する。ステップＳ１２０でリッチスパイクが完了していないと判定されれば、ステップＳ１２０の処理を繰り返す。つまり、所定の時間が経過するまでリッチスパイクは継続され、その間、ＮＯｘセンサ１４の出力信号が積算される。ステップＳ１２０でリッチスパイクが完了したと判定されれば、空燃比制御手段１２によりＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比がリーン条件に制御され、ステップＳ１２２に進む。
【００８９】
ステップＳ１２２では、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算が終了され、排気がリッチ条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第１信号を積算して得られる第１積算値（積算値ＲＩ）が算出される。ステップＳ１２２におけるＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算の終了は、例えば、リッチスパイクの完了と同時、または、リッチスパイクの完了から所定時間ＴＲが経過した時点である。
【００９０】
ステップＳ１２４では、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算値がゼロにされる。ステップＳ１２６では、モニタされているＮＯｘセンサ１４の出力信号を微小時間毎に積算する処理が開始される。ステップＳ１２６におけるＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算の開始は、例えば、リッチスパイクの終了から所定時間ＴＬ（但しＴＬ＞ＴＲである）が経過した時点である。
【００９１】
ステップＳ１２８では、リーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ１を超えたか否かを判定する。ステップＳ１２８でリーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ１を超えていないと判定されれば、ステップＳ１２８の処理を繰り返す。つまり、所定時間Ｔ１が経過するまでリーン条件下での運転が継続され、その間、ＮＯｘセンサ１４の出力信号が積算される。ステップＳ１２８でリーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ１を超えたと判定されれば、ステップＳ１３０に進む。
【００９２】
ステップＳ１３０では、リーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ２を超えたか否かを判定する。ステップＳ１３０でリーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ２を超えていないと判定されれば、ステップＳ１３２に進む。リーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ２を超えたと判定されれば、本処理を終了し、所定期間経過後に劣化診断を再度実施する。リーン条件下での運転時間が所定時間Ｔ２を超える場合、ＮＳＲ触媒２６のＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ飽和吸蔵量になり、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３吸着量が小さくなることに起因してＮＯｘ浄化率が低下し、排出ガスが悪化することで、運転領域としてふさわしくなくなるためである。
【００９３】
ステップＳ１３２では、ＮＯｘセンサ１４の出力信号の積算が終了され、排気がリーン条件に制御されたときにＮＯｘセンサ１４が出力する第２信号を積算して得られる第２積算値（積算値ＬＩ）が算出される。
【００９４】
ステップＳ１３４では、ステップＳ１３２で算出された積算値ＬＩが、予め定められた閾値ＬＩ０と比較される。積算値ＬＩが閾値ＬＩ０を超えていなければ、ステップＳ１３６に進んでＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８はいずれも正常であると判定される。積算値ＬＩが閾値ＬＩ０を超えていれば、ステップＳ１３８に進む。
【００９５】
ステップＳ１３８では、ステップＳ１２２で算出された積算値ＲＩが、予め定められた閾値ＲＩ０と比較される。積算値ＲＩが閾値ＲＩ０を超えていなければ、ステップＳ１４０に進んでＮＳＲ触媒２６が劣化したと判定される。他方、積算値ＲＩが閾値ＲＩ０を超えていれば、ステップＳ１４２に進んでＳＣＲ触媒２８が劣化したと判定される。
【００９６】
本実施形態によれば、排気通路２２に設けられたＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８を備える排気浄化装置２４について、ＳＣＲ触媒２８の下流における排気のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサ１４からの出力信号のみに基づいて、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれの劣化の有無を診断することができる。よって、本実施形態に係る排気浄化装置２４の劣化診断装置１０は、使用するＮＯｘセンサが１つのみである構成を有しながら、ＮＳＲ触媒及びＳＣＲ触媒の劣化診断を行うことができる。また、本実施形態に係る排気浄化装置２４の劣化診断装置１０により、ＳＣＲ触媒２８のＮＨ３吸着量に依存することなく、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化が診断される。
【００９７】
さらに、本実施形態に係る排気浄化装置２４の劣化診断装置１０では、空燃比制御手段１２を用いてＮＳＲ触媒２６に流入する排気の空燃比をリッチ条件及びリーン条件に制御したときの、ＮＯｘセンサ１４からの出力信号を取得すれば、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８のそれぞれの劣化を診断することができる。よって、ＮＳＲ触媒２６及びＳＣＲ触媒２８の劣化診断に際し、特殊な診断用運転モードの実施、或いは、排気性状に影響を与えうる各種装置の停止もしくは動作変更等を必要としないため、排気浄化装置２４の劣化診断に伴う燃費や排出ガス等への影響を抑制できる。
【符号の説明】
【００９８】
１０  劣化診断装置、１２  空燃比制御手段、１４  ＮＯｘセンサ、１６  診断部、２０  内燃機関、２２  排気通路、２４  排気浄化装置、２６  ＮＳＲ触媒、２８  ＳＣＲ触媒、３２  第１ＮＯｘ濃度取得手段、３４  流量取得手段、３６  第１温度センサ、３８  第２温度センサ、４０  第２ＮＯｘ濃度取得手段、４２  第１加熱手段、４４  第２加熱手段。
【図１】
2018105146.tif 000003
【図２】
2018105146.tif 000004
【図３】
2018105146.tif 000005
【図４】
2018105146.tif 000006
【図５】
2018105146.tif 000007
【図６】
2018105146.tif 000008
【図７】
2018105146.tif 000009
【図８】
2018105146.tif 000010
【図９】
2018105146.tif 000011