(57)【要約】【課題】ＬＮＴ（ＮＯｘ触媒）の劣化状態を精度良く判定できる内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】ＮＯｘ吸蔵量Ｙに対するＮＯｘ浄化率の変化を示したＮＯｘ浄化率特性線は、ＬＮＴが正常時（線２１１）、劣化時（線２２１）のどちらもＮＯｘ吸蔵量Ｙが多くなるにしたがってＮＯｘ浄化率ηが徐々に低下しいく。ただし、その勾配は、劣化時（線２２１）のほうが正常時（線２１１）よりも大きい。そのため、同じＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ１、リッチパージ前におけるＮＯｘ浄化率η１０でリッチパージを実行した場合、リッチパージ前後でＮＯｘ浄化率ηがどの程度変化したかを示した浄化率変化度は、劣化時Δη２のほうが正常時Δη１よりも大きくなる。よって、その浄化率変化度に基づいて、ＬＮＴの劣化状態を判定することができる。【選択図】図３
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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、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させる還元処理を実行する還元処理実行手段と、
前記ＮＯｘ触媒の通過前後で排気中のＮＯｘがどの程度変化するかを示したＮＯｘ浄化率を推定するものであって、前記還元処理実行手段による前記還元処理前における前記ＮＯｘ浄化率を還元前ＮＯｘ浄化率として推定し、前記還元処理実行手段による前記還元処理後における前記ＮＯｘ浄化率を還元後ＮＯｘ浄化率として推定するＮＯｘ浄化率推定手段と、
前記還元前ＮＯｘ浄化率と前記還元後ＮＯｘ浄化率とに基づいて、前記還元処理前後で前記ＮＯｘ浄化率がどの程度変化したかを示した浄化率変化度を算出する変化度算出手段と、
前記還元処理によって還元されたＮＯｘ量であるＮＯｘ還元量を推定するＮＯｘ還元量推定手段と、
前記変化度算出手段によって算出された前記浄化率変化度と前記ＮＯｘ還元量推定手段によって算出された前記ＮＯｘ還元量との関係に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定する劣化判定手段と、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】
前記ＮＯｘ浄化率推定手段は、
前記内燃機関から排出されるＮＯｘ量である排出ＮＯｘ量を推定する排出ＮＯｘ量推定手段と、
前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを用いて、前記ＮＯｘ触媒を通過したＮＯｘ量である通過ＮＯｘ量を推定する通過ＮＯｘ量推定手段と、
前記還元処理前における前記排出ＮＯｘ量と前記通過ＮＯｘ量とに基づいて、前記還元前ＮＯｘ浄化率を算出する還元前ＮＯｘ浄化率算出手段と、
前記還元処理後における前記排出ＮＯｘ量と前記通過ＮＯｘ量とに基づいて、前記還元後ＮＯｘ浄化率を算出する還元後ＮＯｘ浄化率算出手段と、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。
【請求項３】
前記劣化判定手段は、
前記ＮＯｘ触媒の正常／劣化を区分する前記浄化率変化度の閾値として、前記ＮＯｘ還元量推定手段によって推定された前記ＮＯｘ還元量に応じた基準閾値を設定する閾値設定手段と、
前記変化度算出手段によって算出された前記浄化率変化度と前記閾値設定手段によって設定された前記閾値とを比較して、前記ＮＯｘ触媒が劣化しているか否かを判定する比較判定手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記閾値設定手段は、前記ＮＯｘ還元量に加えて、前記還元前ＮＯｘ浄化率に応じた前記基準閾値を設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】
前記閾値設定手段は、前記基準閾値をさらに前記ＮＯｘ触媒の温度に応じて補正し、その補正後の値を最終的な閾値として設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記閾値設定手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が、前記ＮＯｘ浄化率が低下する温度であるほど前記閾値が大きくなるように前記基準閾値の補正をすることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘ触媒の温度が、所定の温度範囲に含まれているか否かを判断する温度判断手段を備え、
前記劣化判定手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が前記温度範囲に含まれていると前記温度判断手段が判断したときにおける前記浄化率変化度に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量に対する前記ＮＯｘ浄化率の変化を示した線をＮＯｘ浄化率特性線としたときに、
前記劣化判定手段は、前記ＮＯｘ浄化率特性線の線形性を有する範囲である線形範囲における前記還元前ＮＯｘ浄化率及び前記還元後ＮＯｘ浄化率に基づいて算出された前記浄化率変化度に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記還元処理実行手段は、前記還元処理を開始した後、前記ＮＯｘ触媒の下流側の空燃比が所定値よりもリッチになったことに基づいて、実行中の還元処理を終了するものであり、
前記温度範囲は、前記還元処理の終了時点で前記ＮＯｘ浄化率特性線の前記線形範囲における前記ＮＯｘ吸蔵量が残存する程度の低い温度範囲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】
前記排出ＮＯｘ量推定手段は、前記内燃機関の運転状態ごとに前記内燃機関から排出されるＮＯｘ量として予め定められた基本排出ＮＯｘ量に基づいて、前記排出ＮＯｘ量を推定するものであることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記還元前ＮＯｘ浄化率算出手段及び前記還元後ＮＯｘ浄化率算出手段は、前記内燃機関から排出されたＮＯｘが前記ＮＯｘセンサに到達して検出されるまでの時間遅れを考慮して、前記通過ＮＯｘ量と前記排出ＮＯｘ量とを時間的に対応させる時間処理手段を備え、その時間処理手段で対応させた通過ＮＯｘ量と排出ＮＯｘ量とに基づいて、前記還元前ＮＯｘ浄化率及び前記還元後ＮＯｘ浄化率を算出するものであることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１２】
前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒の上流側及び下流側にはそれぞれ、排気の空燃比を検出する空燃比センサ若しくは酸素濃度を検出するＯ２センサが設けられており、
前記ＮＯｘ還元量推定手段は、前記ＮＯｘ触媒の上下流側に設けられた空燃比センサ若しくはＯ２センサの検出値に基づいて、前記ＮＯｘ還元量を推定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項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、内燃機関から排出されたＮＯｘをＮＯｘ触媒で浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関を備えたシステムでは、その内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する目的で排気通路の途中に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ触媒、Ｌｅａｎ  ＮＯｘ  Ｔｒａｐ、ＬＮＴ）を配置する場合がある。このＬＮＴは、リーン雰囲気でＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元して放出する特性がある。そのため、ディーゼルエンジンにおいて基本的となるリーン雰囲気においては、排気中のＮＯｘがＬＮＴに吸蔵されることになるので排気を浄化することができる。一方、ＬＮＴに吸蔵されたＮＯｘ吸蔵量が多くなると、ＬＮＴのＮＯｘ浄化能力が低下していく。したがって、ＮＯｘ触媒を備えたシステムでは、定期的にリッチ雰囲気にして、ＬＮＴに吸蔵されているＮＯｘを還元させるリッチパージ（還元処理）が実行される。
【０００３】
ところで、燃料中に含まれる硫黄成分（Ｓ成分）がＬＮＴに堆積すると、ＬＮＴのＮＯｘ浄化能力が劣化する（Ｓ被毒による劣化）。したがって、堆積したＳ成分が多くなった場合には、Ｓ放出条件（例えば、７００℃以上、空燃比Ａ／Ｆ＝１４．５以下）を作って、Ｓ成分を放出させるＳ被毒回復を実行する必要がある。しかしながら、このＳ被毒回復は、燃費悪化を招いたり、ＬＮＴを高温にするためにＬＮＴの触媒成分の熱劣化を招いたりする。なお、熱劣化とは、ＬＮＴが高温（例えば６５０℃以上）にさらされることにより、白金などの触媒が周囲の触媒と次第に結合していくことにより、表面積が減少することであり、その結果、ＬＮＴが排気浄化のための機能を果たせなくなる現象のことを言う。したがって、ＬＮＴの劣化の程度に応じて、Ｓ被毒回復を必要最低限の実行にとどめるのが望ましく、そのために、ＬＮＴの劣化状態を精度良く判定する技術が望まれている。また、ＬＮＴの触媒成分の熱劣化が進行すると、排ガス法規制値を超えることがある。この場合、熱劣化前の状態にＬＮＴを回復させることができないため、ＬＮＴが異常であると判定する必要があるが、ＬＮＴの劣化状態を精度良く判定できれば、正確にその異常判定をすることができる。なお、以下では、ＬＮＴの劣化とは、Ｓ被毒による劣化と熱劣化の両方を指すとする。
【０００４】
そこで、従来、ＬＮＴの劣化状態を判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。この特許文献１、２の技術では、内燃機関の負荷や回転数などの内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機関から排出される排出ＮＯｘ量を推定し、その排出ＮＯｘ量に基づいてＬＮＴに吸蔵されているであろう予測ＮＯｘ吸蔵量を算出する。また、１回のリッチパージの実行において、ＬＮＴで消費された還元剤の量に基づいて、実際にＬＮＴに吸蔵されていた実ＮＯｘ吸蔵量を算出する。そして、これら予測ＮＯｘ吸蔵量と実ＮＯｘ吸蔵量との差に基づいて、ＬＮＴの劣化状態を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４９４６号公報
【特許文献２】特開２００８−１９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の技術では、予測ＮＯｘ吸蔵量を算出するために、内燃機関から排出される排出ＮＯｘ量を推定し続ける必要がある。その排出ＮＯｘ量は、同一の内燃機関の運転状態であっても、ＥＧＲ系（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、排気再循環）、噴射系の特性の違い等、各種の要因でばらつく。また、予測ＮＯｘ吸蔵量を算出するためには、排出ＮＯｘ量のうち、どの程度のＮＯｘがＬＮＴに吸蔵されるのかも算出する必要があるが、そのために、排出ＮＯｘ量のうちどの程度のＮＯｘがＬＮＴで浄化（吸蔵）できるかを示したＬＮＴの特性（ＮＯｘ浄化率）も推定し続ける必要がある。そのＮＯｘ浄化率はＬＮＴの温度によって変化する。したがって、ばらつく排出ＮＯｘ量と温度によって変化するＮＯｘ浄化率とに基づいて予測ＮＯｘ吸蔵量を算出すると、少なからず誤差が生ずる。さらに、これら排出ＮＯｘ量とＮＯｘ浄化率とを推定し続けて各時点の予測ＮＯｘ吸蔵量を積算する必要があるので、誤差が累積して大きくなる。その結果として、従来ではＬＮＴの劣化状態を精度良く判定できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、ＬＮＴの劣化状態を精度良く判定できる内燃機関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられた、リーン雰囲気においてＮＯｘを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させる還元処理を実行する還元処理実行手段と、
前記ＮＯｘ触媒の通過前後で排気中のＮＯｘがどの程度変化するかを示したＮＯｘ浄化率を推定するものであって、前記還元処理実行手段による前記還元処理前における前記ＮＯｘ浄化率を還元前ＮＯｘ浄化率として推定し、前記還元処理実行手段による前記還元処理後における前記ＮＯｘ浄化率を還元後ＮＯｘ浄化率として推定するＮＯｘ浄化率推定手段と、
前記還元前ＮＯｘ浄化率と前記還元後ＮＯｘ浄化率とに基づいて、前記還元処理前後で前記ＮＯｘ浄化率がどの程度変化したかを示した浄化率変化度を算出する変化度算出手段と、
前記還元処理によって還元されたＮＯｘ量であるＮＯｘ還元量を推定するＮＯｘ還元量推定手段と、
前記変化度算出手段によって算出された前記浄化率変化度と前記ＮＯｘ還元量推定手段によって算出された前記ＮＯｘ還元量との関係に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、還元処理前後でＮＯｘ浄化率がどの程度変化したかを示した浄化率変化度とＮＯｘ還元量との関係は、ＮＯｘ触媒の劣化状態に応じて変化すると考えられるところ、劣化判定手段がその関係に基づいてＮＯｘ触媒の劣化状態を判定するので、精度良くその判定をすることができる。そして、浄化率変化度で判定することで、従来のように、誤差が大きい予測ＮＯｘ吸蔵量を用いる必要がないので、ＮＯｘ触媒の劣化状態の判定精度を向上できる。
【００１０】
また、本発明において、前記ＮＯｘ浄化率推定手段は、        
前記内燃機関から排出されるＮＯｘ量である排出ＮＯｘ量を推定する排出ＮＯｘ量推定手段と、
前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒の下流側に設けられたＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを用いて、前記ＮＯｘ触媒を通過したＮＯｘ量である通過ＮＯｘ量を推定する通過ＮＯｘ量推定手段と、
前記還元処理前における前記排出ＮＯｘ量と前記通過ＮＯｘ量とに基づいて、前記還元前ＮＯｘ浄化率を算出する還元前ＮＯｘ浄化率算出手段と、
前記還元処理後における前記排出ＮＯｘ量と前記通過ＮＯｘ量とに基づいて、前記還元後ＮＯｘ浄化率を算出する還元後ＮＯｘ浄化率算出手段と、を備える。
【００１１】
このように、排出ＮＯｘ量及び通過ＮＯｘ量を還元処理前後でそれぞれ推定して、これらを用いることによって、還元前ＮＯｘ浄化率と還元後ＮＯｘ浄化率とを算出することができる。
【００１２】
また、本発明において、前記劣化判定手段は、
前記ＮＯｘ触媒の正常／劣化を区分する前記浄化率変化度の閾値として、前記ＮＯｘ還元量推定手段によって推定された前記ＮＯｘ還元量に応じた基準閾値を設定する閾値設定手段と、
前記変化度算出手段によって算出された前記浄化率変化度と前記閾値設定手段によって設定された前記閾値とを比較して、前記ＮＯｘ触媒が劣化しているか否かを判定する比較判定手段と、を備える。
【００１３】
これによれば、同一のＮＯｘ還元量であっても、ＮＯｘ触媒が正常のときと劣化しているときとでは浄化率変化度が異なり、また、同一の劣化状態であっても、ＮＯｘ還元量によって浄化率変化度が異なると考えられるところ、閾値設定手段がＮＯｘ還元量に応じた基準閾値を設定するので、ＮＯｘ触媒の正常／劣化を区分する精度の良い浄化率変化度の閾値を設定することができる。そして、比較判定手段が、浄化率変化度とその閾値とを比較してＮＯｘ触媒が劣化しているか否かを判定するので、精度良くその判定をすることができる。
【００１４】
また、本発明において、前記閾値設定手段は、前記ＮＯｘ還元量に加えて、前記還元前ＮＯｘ浄化率に応じた前記基準閾値を設定する。
【００１５】
これによれば、同一のＮＯｘ還元量であっても、還元前ＮＯｘ浄化率が異なれば浄化率変化度が変わってくると考えられるところ、閾値設定手段が、ＮＯｘ還元量に加えて、還元前ＮＯｘ浄化率に応じた基準閾値を設定するので、より一層精度の良い、ＮＯｘ触媒の正常／劣化を区分する浄化率変化度の閾値を設定することができる。
【００１６】
また、本発明において、前記閾値設定手段は、前記基準閾値をさらに前記ＮＯｘ触媒の温度に応じて補正し、その補正後の値を最終的な閾値として設定する。
【００１７】
これによれば、閾値設定手段が基準閾値をさらにＮＯｘ触媒の温度に応じて補正して閾値を設定するので、温度によって浄化率変化度が変化した場合でも、精度良くＮＯｘ触媒の劣化状態を判定できる。また、ＮＯｘ触媒の温度に応じて補正して閾値を設定することで、広い温度範囲で劣化状態を判定することができ、その結果、劣化状態の判定頻度を増すことができる。
【００１８】
また、前記閾値設定手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が、前記ＮＯｘ浄化率が低下する温度であるほど前記閾値が大きくなるように前記基準閾値の補正をする。
【００１９】
これによれば、閾値設定手段が、ＮＯｘ触媒の温度が、ＮＯｘ浄化率が低下する温度であるほど閾値が大きくなるように補正する。そのため、ＮＯｘ触媒の温度が、ＮＯｘ触媒の働きが鈍くなってＮＯｘ浄化率が低下する温度である場合に、正常であるにもかかわらず誤って劣化と判定するのを防止できる。また、ＮＯｘ触媒の働きが鈍くなる温度においても劣化判定をすることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記ＮＯｘ触媒の温度が、所定の温度範囲に含まれているか否かを判断する温度判断手段を備え、
前記劣化判定手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度が前記温度範囲に含まれていると前記温度判断手段が判断したときにおける前記浄化率変化度に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定する。
【００２１】
これによれば、劣化判定手段が、ＮＯｘ触媒の温度が所定の温度範囲に含まれているときにおける浄化率変化度に基づいて、ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定するので、ＮＯｘ触媒の温度による影響で、ＮＯｘ触媒の劣化状態を誤判定するのを防止できる。
【００２２】
また、本発明において、前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量に対する前記ＮＯｘ浄化率の変化を示した線をＮＯｘ浄化率特性線としたときに、
前記劣化判定手段は、前記ＮＯｘ浄化率特性線の線形性を有する範囲である線形範囲における前記還元前ＮＯｘ浄化率及び前記還元後ＮＯｘ浄化率に基づいて算出された前記浄化率変化度に基づいて、前記ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定する。
【００２３】
これによれば、ＮＯｘ浄化率特性線には線形性を有する範囲である線形範囲があると考えられるところ、劣化判定手段が、その線形範囲における還元前ＮＯｘ浄化率及び還元後ＮＯｘ浄化率に基づいて算出された浄化率変化度に基づいて、ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定する。そのため、推定した還元前ＮＯｘ浄化率と還元後ＮＯｘ浄化率とに誤差があったとしても、それらの変化度である浄化率変化度については、線形範囲内において誤差を打ち消すことができる。よって、より一層精度良く、ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定できる。
【００２４】
また、本発明において、前記還元処理実行手段は、前記還元処理を開始した後、前記ＮＯｘ触媒の下流側の空燃比が所定値よりもリッチになったことに基づいて、実行中の還元処理を終了するものであり、
前記温度範囲は、前記還元処理の終了時点で前記ＮＯｘ浄化率特性線の前記線形範囲における前記ＮＯｘ吸蔵量が残存する程度の低い温度範囲である。
【００２５】
これによれば、還元処理実行手段は、還元処理を開始した後、ＮＯｘ触媒の下流側の空燃比が所定値よりもリッチになったことに基づいて、実行中の還元処理を終了する。ここで、還元処理を実行するときのＮＯｘ触媒の温度によっては、ＮＯｘ還元量が変わり、具体的にはＮＯｘ触媒の温度が高いとＮＯｘ還元量は多くなり、温度が低いとＮＯｘ還元量は少なくなる。すなわち、上記方法で還元処理を終了したときに、ＮＯｘ触媒に残っているＮＯｘ吸蔵量がＮＯｘ触媒の温度によって異なる。このことを考慮して、劣化状態を判定する温度範囲を、還元処理の終了時点でＮＯｘ浄化率特性線の線形範囲におけるＮＯｘ吸蔵量が残存する程度の低い温度範囲としたので、上記線形範囲内で、ＮＯｘ触媒の劣化状態を判定することができる。
【００２６】
また、本発明において、前前記排出ＮＯｘ量推定手段は、前記内燃機関の運転状態ごとに前記内燃機関から排出されるＮＯｘ量として予め定められた基本排出ＮＯｘ量に基づいて、前記排出ＮＯｘ量を推定するものである。
【００２７】
これによれば、排出ＮＯｘ量推定手段が、内燃機関の運転状態ごとに内燃機関から排出されるＮＯｘ量として予め定められた基本排出ＮＯｘ量に基づいて、排出ＮＯｘ量を推定するので、排出ＮＯｘ量を推定するためのＮＯｘセンサを設ける必要がなく、コストを低減できる。
【００２８】
また、本発明において、前記還元前ＮＯｘ浄化率算出手段及び前記還元後ＮＯｘ浄化率算出手段は、前記内燃機関から排出されたＮＯｘが前記ＮＯｘセンサに到達して検出されるまでの時間遅れを考慮して、前記通過ＮＯｘ量と前記排出ＮＯｘ量とを時間的に対応させる時間処理手段を備え、その時間処理手段で対応させた通過ＮＯｘ量と排出ＮＯｘ量とに基づいて、前記還元前ＮＯｘ浄化率及び前記還元後ＮＯｘ浄化率を算出するものである。
【００２９】
これによれば、時間処理手段が通過ＮＯｘ量と排出ＮＯｘ量とを時間的に対応させるので、還元前ＮＯｘ浄化率及び還元後ＮＯｘ浄化率を正確に算出することができる。
【００３０】
また、本発明において、前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒の上流側及び下流側にはそれぞれ、排気の空燃比を検出する空燃比センサ若しくは酸素濃度を検出するＯ２センサが設けられており、
前記ＮＯｘ還元量推定手段は、前記ＮＯｘ触媒の上下流側に設けられた空燃比センサ若しくはＯ２センサの検出値に基づいて、前記ＮＯｘ還元量を推定する。
【００３１】
これによれば、ＮＯｘ触媒の上下流側に設けられた空燃比センサ若しくはＯ２センサの検出値に基づいて、ＮＯｘ触媒での還元剤の消費状況を把握することができ、その消費状況に基づいてＮＯｘ還元量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エンジンシステム１の概略構成を示した図である。
【図２】エンジンシステム１の概略構成の変形例を示した図である。
【図３】ＮＯｘ吸蔵量Ｙに対するＮＯｘ浄化率特性線の一例を示した図である。
【図４】ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘに対する浄化率変化度Δηを示した図である。
【図５】劣化判定処理のメインルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ２６のサブルーチンを示したフローチャートである。
【図７】排出ＮＯｘ量やＮＯｘ浄化率の算出する過程で実行する各ステップをブロック図として示した図である。
【図８】ＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔ（実線）とＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒ（破線）の時間変化を示した図である。
【図９】ＬＮＴ４０内のＮＯｘの還元が完了したか否かを判断する方法を説明するための図である。
【図１０】還元剤量ΔｒａとＮＯｘ還元量ΔＮＯｘとの対応を示した図である。
【図１１】浄化率変化度Δηの算出概念を示した模式図である。
【図１２】ＬＮＴ温度ＴＬＮＴに対するＮＯｘ浄化率ηの変化の一例を示した図である。
【図１３】閾値Δηｍａｘの算出概念を示した模式図である。
【図１４】第二実施形態における閾値Δηｍａｘの設定の過程で実行する各ステップをブロック図として示したものである。
【図１５】ＬＮＴ温度ＴＬＮＴに対する補正係数ＫＴの一例を示した図である。
【図１６】ＬＮＴ４０が正常の場合におけるＮＯｘ浄化率特性線２１１と劣化している場合におけるＮＯｘ浄化率特性線２２１とを示した図である。
【図１７】ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行うときの温度範囲の設定例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第一実施形態）
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の排気浄化装置が適用されたエンジンシステム１の概略構成を示した図である。図１のエンジンシステム１は、ディーゼルエンジン１０、及びそれに係る吸気系、排気系、そしてこれらを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）７０を含んで構成される。
【００３４】
まず吸気系においては、吸気通路３１を通じてディーゼルエンジン１０に空気が送られる。吸気通路３１にはエアフロメータ２１、吸気圧センサ２２が配置されている。エアフロメータ２１によって吸入する吸気量（空気量）Ｆａが計測され、吸気圧センサ２２によって吸気圧Ｐｍが計測されて、これら情報がＥＣＵ７０に入力される。またエアフロメータ２１の下流側には吸気スロットルバルブ（図示外）が配置されており、その吸気スロットルバルブの開度によりディーゼルエンジン１０へ吸入される吸気量が増減する。
【００３５】
内燃機関としてのディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジンと称する。）は、シリンダ（図示外）、ピストン（図示外）、コモンレール（図示外）及びインジェクタ１１等から構成されている。エンジン１０の運転時には、コモンレールから分岐管を介して供給された高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）がインジェクタ１１からシリンダ内に噴射される。そして、吸気弁（図示外）の開動作により吸気が吸気通路３１からシリンダ内へ導入され、これがインジェクタ１１から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ内のピストンにより圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁（図示外）の開動作により燃焼後の排気が排気通路３２へ排出されることになる。
【００３６】
また、エンジン１０には、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数センサ２３が接続されている。その回転数センサ２３は、例えばエンジン１０から連結されたクランク（図示外）の回転角度を計測するクランク角センサとすることができる。そして、その回転数センサ２３（クランク角センサ）で計測されたクランク角θがＥＣＵ７０に入力される。
【００３７】
また、エンジン１０には、シリンダ内の圧力Ｐ（筒内圧）を検出する筒内圧センサ２４が、例えば着火補助装置としてのグロープラグと一体にして設けられている。そしてこれにより、シリンダ内における燃焼状態の把握、すなわち着火時期や燃焼温度の推定、さらにはノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等が可能とされている。なお、筒内圧センサ２４で検出された筒内圧Ｐは、ＥＣＵ７０に入力される。
【００３８】
排気系においては、排気通路３２上に、ＬＮＴ４０（ＮＯｘ触媒）が配置されている。ＬＮＴ４０は例えばセラミック製の基材上に担体の層が形成されて、担体上に吸蔵剤と触媒とが担持された構造であるとすればよい。担体としては例えばガンマアルミナを用いれば表面の凹凸による大きな表面積によって多くの吸蔵剤、触媒が担持できて好適である。また吸蔵剤としては例えばバリウム、リチウム、カリウムなど、触媒としては例えば白金などを用いればよい。
【００３９】
ＬＮＴ４０においては、理論空燃比よりも燃料が希薄な（通常、Ａ／Ｆ値（空燃比値）は１７以上）リーン雰囲気時に排気中のＮＯｘが吸蔵剤に吸蔵される。そして理論空燃比よりも燃料が過剰な（通常、Ａ／Ｆ値は１４．５以下）リッチ雰囲気に空燃比が調節され、所定の温度条件が満たされると、吸蔵剤に吸蔵されていたＮＯｘが、燃料中の成分から生成された還元剤（ＣＯ、ＨＣなど）によって還元されて無害な窒素となって排出される。
【００４０】
また、排気通路３２のＬＮＴ４０の上流側には酸化機能付き触媒５０（以下、酸化触媒と称する。）が配置されている。その酸化触媒５０は、排気通路３２に供給される炭化水素（ＨＣ）を触媒反応により燃焼させて排気温度を上昇させて、ＬＮＴ４０の温度を上昇させ、ＬＮＴ４０内の触媒の反応性を高めるためのものである。すなわち、ＬＮＴ４０によるＮＯｘの浄化を促進させるためのものである。なお、排気中の煤などの粒子性物質を捕集するＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が設けられている場合において、そのＤＰＦが酸化触媒付きのものである場合には、酸化触媒５０を、その酸化触媒付きＤＰＦで代用してもよい。また、酸化触媒５０がＬＮＴ４０内の触媒の反応性を高めるためのものであることを考慮すると、ＬＮＴ４０の浄化能力が十分高ければ、酸化触媒５０を配置しないシステム構成とすることもできる。また、図２は、図１のエンジンシステム１中の破線１００内の構成を、破線１０１内の構成に置き換えた図であり、図２に示すように、ＬＮＴ４０及び酸化触媒５０に代えて、ＬＮＴと酸化触媒とが同一ケースに入って一体化したＬＮＴ４１を採用してもよい。なお、図２において、図１と同じ構成には同じ符号を付している。以下の説明においては、図１の構成で説明する。
【００４１】
排気通路３２のＬＮＴ４０と酸化触媒５０との間には、ＬＮＴ４０に流入する排気の排気温度Ｔｆｒｏｎｔを計測する排気温センサ２５と、ＬＮＴ４０の上流側における排気の空燃比であるＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔを計測する第一の空燃比センサ２６とが設けられている。そして、これら排気温センサ２５や第一の空燃比センサ２６で計測されたセンサ値Ｔｆｒｏｎｔ、λｆｒｏｎｔは、ＥＣＵ７０に入力される。なお、この第一の空燃比センサ２６は、酸化触媒５０の上流側に配置してもよい。
【００４２】
また、排気通路３２のＬＮＴ４０の下流側には、ＬＮＴ４０の下流側の排気の空燃比であるＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒを計測する第二の空燃比センサ２７が設けられている。そして、第二の空燃比センサ２７で計測されたセンサ値λｒｅａｒは、ＥＣＵ７０に入力される。なお、この第二の空燃比センサ２７の代わりに、Ｏ２濃度を計測するＯ２センサを用いても良く、この場合には、計測されたＯ２濃度に基づいて、ＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒを計測することになる。また、後述するＮＯｘセンサ２８が、Ｏ２濃度や空燃比λも計測できる機能を有するものである場合には、第二の空燃比センサ２７を、ＮＯｘセンサ２８で代用しても良い。
【００４３】
同じく排気通路３２のＬＮＴ４０の下流側には、ＬＮＴ４０の下流側の排気中のＮＯｘ濃度ＶＮＯｘを計測するＮＯｘセンサ２８が設けられている。このＮＯｘセンサ２８は、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ２）の酸素イオン伝導性を利用してＮＯｘ濃度を計測するセンサとすることができる。すなわち、排気中のＮＯｘをＯ２とＮ２とに分解して、そのＯ２のイオンがジルコニア内を移動するときに発生する起電力に基づいて、ＮＯｘ濃度を計測するものである。なお、この原理から、Ｏ２濃度や空燃比λも計測できる機能を有するＮＯｘセンサもある。ＮＯｘセンサ２８で計測されたセンサ値ＶＮＯｘは、ＥＣＵ７０に入力される。
【００４４】
また、運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ２９がＥＣＵ７０に接続されており、そのセンサ値がＥＣＵ７０に入力される。
【００４５】
ＥＣＵ７０は、通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵ（図示外）や各種情報の記憶を行うメモリ７１を備えている。そのＥＣＵ７０は、上記各種センサからのセンサ値を基にエンジン１０の運転状態を検出し、運転状態に応じた最適な燃料噴射量、噴射時期、噴射圧等を算出して、エンジン１０（インジェクタ１１の燃料噴射）を制御する。
【００４６】
また、ＥＣＵ７０は、リーン雰囲気を基本としてエンジン１０を制御しつつ、定期的にリッチ雰囲気にして、ＬＮＴ４０に吸蔵されているＮＯｘを還元させるリッチパージ（還元処理）を実行する。そのリッチパージとして、例えば、インジェクタ１１からメイン噴射後に燃料を短いインターバルで噴射するリッチ燃焼や、長いインターバルで噴射するポスト噴射などの手法を用いることができる。
【００４７】
さらに、ＥＣＵ７０は、本発明の「内燃機関の排気浄化装置」として機能し、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定する。以下、この判定方法について説明する。先ず、ＬＮＴ４０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量に対して、ＮＯｘ浄化率がどのように変化するかについて、図３を参照して説明する。図３は、ＬＮＴ４０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量Ｙに対するＮＯｘ浄化率ηの変化を示したＮＯｘ浄化率特性線として、ＬＮＴ４０が正常の場合におけるＮＯｘ浄化率特性線２１１（実線）と劣化している場合におけるＮＯｘ浄化率特性線２２１（破線）とを示している。なお、ＮＯｘ浄化率ηとは、エンジン１０から排出された排出ＮＯｘ量のうちどの程度のＮＯｘがＬＮＴ４０で浄化（吸蔵）できるかを示したＬＮＴ４０の特性である。また、ＮＯｘ吸蔵量Ｙがゼロの場合におけるＮＯｘ浄化率ηを、１００％、すなわち、排出ＮＯｘ量の全てを浄化できるとしている。
【００４８】
図３のＮＯｘ浄化率特性線２１１に示すように、ＬＮＴ４０が正常の場合、すなわちＳ被毒による劣化や熱劣化が進行していない場合には、ＮＯｘ吸蔵量Ｙが多くなるにしたがってＮＯｘ浄化率ηが徐々に低下していく。そのため、ＮＯｘ吸蔵量Ｙが多くなってきた場合には、上述したように、リッチパージを実行して、吸蔵されているＮＯｘを還元する必要がある。ここで、ＮＯｘ浄化率特性線２１１上の点Ｃ１１のＮＯｘ浄化率η１０までＮＯｘ浄化率ηが低下したとする。そして、この時点で、リッチパージを実行して、そのリッチパージによって還元されたＮＯｘ還元量ΔＮＯｘがΔＮＯｘ１とする。この場合、ＮＯｘ浄化率特性線２１１上の点Ｃ１１から、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ１に対応する点Ｃ２１までＮＯｘ浄化率ηが増加することになる。つまり、ＬＮＴ４０のＮＯｘ浄化能力を回復させることができる。そして、点Ｃ２１におけるＮＯｘ浄化率ηをη２１とすると、リッチパージ前後でＮＯｘ浄化率ηがどの程度変化したかを示した浄化率変化度ΔηはΔη１（＝η２１−η１０）となる。
【００４９】
一方、ＬＮＴ４０が劣化している場合、すなわちＳ被毒による劣化や熱劣化が進行している場合であっても、ＮＯｘ浄化率特性線２２１に示すように、ＮＯｘ吸蔵量Ｙが多くなるにしたがってＮＯｘ浄化率ηが徐々に低下していく。但し、そのＮＯｘ浄化率特性線２２１の勾配は、正常の場合のＮＯｘ浄化率特性線２１１の勾配よりも大きくなる。そのため、ＬＮＴ４０が劣化していると、正常の場合に比べて、ＮＯｘ浄化率ηの低下の程度が大きくなる。ここで、点Ｃ１１と同じＮＯｘ浄化率η１０までＮＯｘ浄化率ηが低下し、このときのＮＯｘ浄化率特性線２２１上の点を点Ｃ１２とする。そして、この時点で、リッチパージを実行して、そのリッチパージによって還元されたＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが上記ΔＮＯｘ１とする。この場合、ＮＯｘ浄化率特性線２２１上の点Ｃ１２から、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ１に対応する点Ｃ２２までＮＯｘ浄化率ηが増加することになる。この際、ＮＯｘ浄化率特性線２２１の勾配が、正常の場合のＮＯｘ浄化率特性線２１１の勾配よりも大きいので、点Ｃ２２のＮＯｘ浄化率η２２は、正常の場合のＮＯｘ浄化率η２１よりも大きくなる。したがって、点Ｃ１２から点Ｃ２２までのＮＯｘ浄化率ηの変化を示した浄化率変化度Δη２（＝η２２−η１０）は、正常の場合の浄化率変化度Δη１（＝η２１−η１０）よりも大きくなる。
【００５０】
このように、リッチパージ前後の浄化率変化度Δηは、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが同じであれば、ＬＮＴ４０が劣化しているときのほうが、正常のときよりも大きくなる。
【００５１】
また一方で、ＬＮＴ４０が同じ劣化状態であっても、一回のリッチパージで還元されたＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが異なれば、浄化率変化度Δηが変わってくる。つまり、図３のＮＯｘ浄化率特性線２１１（正常時）とＮＯｘ浄化率特性線２２１（劣化時）のいずれにおいても、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが大きくなるほど浄化率変化度Δηが大きくなる。
【００５２】
ここで、図４は、一回のリッチパージで還元されたＮＯｘ還元量ΔＮＯｘに対して、浄化率変化度Δηがどのように変化するかを示した図であり、正常時の線３１１と劣化時の線３２１を示している。なお、図４において、リッチパージ前のＮＯｘ浄化率ηであるリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅを固定としている。図４に示すように、ＬＮＴ４０が正常時（線３１１）と劣化時（線３２１）のいずれにおいても、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが大きくなるにしたがって、浄化率変化度Δηが徐々に大きくなることが分かる。但し、劣化時（線３２１）のほうが、正常時（線３１１）よりも浄化率変化度Δηが変化する程度が大きくなっている。これは、上述したように、図３の劣化時におけるＮＯｘ浄化率特性線２２１の勾配が、正常時におけるＮＯｘ浄化率特性線２１１の勾配よりも大きいからである。
【００５３】
したがって、図４に示すように、正常時における線３１１と劣化時における線３２１との間で、ＬＮＴ４０の正常／劣化を区分する浄化率変化度Δηの閾値Δηｍａｘの線３３１を引くことができる。その閾値Δηｍａｘの線３３１は、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが大きくなるほど、閾値Δηｍａｘが徐々に大きくなる線である。
【００５４】
さらに、図３のＮＯｘ浄化率特性線２１１、２２１は、厳密には線形な線ではないので、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘが同じであっても、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅが異なれば、浄化率変化度Δηが変わってくる。つまり、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅが異なれば、図４の線３１１、３２１が変わってくる。
【００５５】
そこで本発明では、リッチパージ前後の浄化率変化度Δηが、ＬＮＴ４０の劣化状態、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ及びリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅに応じて変わってくるという性質を利用して、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定している。具体的には、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅをパラメータとした浄化率変化度Δηの閾値Δηｍａｘのマップを予めメモリ７１に記憶しておく。そして、例えば、図５、図６のフローチャートで示す手順で、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定する。以下、図５、図６のフローチャートを参照して、ＥＣＵ７０が実行する、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定する劣化判定処理について説明する。なお、図５は、劣化判定処理のメインルーチンを示したフローチャートであり、図６は、図５のステップＳ２６のサブルーチンを示したフローチャートである。また、この劣化判定処理は、例えば、エンジン１０が始動されたときに開始される。
【００５６】
先ずステップＳ１１では、リッチパージの要求の有無を判断する。具体的には、ＬＮＴ４０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量がある程度多くなった場合にリッチパージの要求有りとして、例えば、前回のリッチパージの実行後から所定時間が経過した場合に、リッチパージの要求有りと判断する。また、例えば、エンジン１０から排出される排出ＮＯｘ量を逐次算出し、それらを積算して、それが所定値以上となった場合に、リッチパージの要求有りと判断してもよい。また、例えば、ＬＮＴ４０の下流側に設けられているＮＯｘセンサ２８のセンサ値ＶＮＯｘに基づいて、その判断をしてもよい。センサ値ＶＮＯｘがある程度大きくなった場合には、ＬＮＴ４０のＮＯｘ浄化能力が低下していると判断することができ、ＮＯｘ吸蔵量が多いと判断できるからである。ここで、リッチパージの要求が無い場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、要求有りと判断できるまで、このステップ１１の処理が繰り返し実行される。一方、リッチパージの要求が有る場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に移行する。
【００５７】
ステップＳ１２では、リッチパージを実行する前における、エンジン１０から排出される排出ＮＯｘ量であるリッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１を算出する。ここで図７は、このリッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１の算出方法を説明するための図であり、その算出の過程で実行する各ステップをブロック図として示したものである。なお、図７では、リッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１の他に、後述するＮＯｘ浄化率ηを算出するための各ステップも示している。以下、この図７を参照して、リッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１の算出方法について説明する。
【００５８】
ステップＳ１０１では、エンジン１０の運転状態に応じた基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０を算出する。具体的には、エンジン回転数ＮＥ及びトルクＴｑをエンジン１０の運転状態とする。そして、各エンジン回転数ＮＥ及びトルクＴｑで運転された場合に排出される排出ＮＯｘ量の適合値を、予めメモリ７１にマップとして記憶しておく。基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０を算出する際には、今回のエンジン回転数ＮＥ及びトルクＴｑに対応する排出ＮＯｘ量の適合値を、メモリ７１に記憶されたマップを参照して、基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０として決定する。なお、エンジン回転数ＮＥは、回転数センサ２３から入力されたクランク角θに基づいて定めればよい。また、アクセルセンサ２９から入力されたアクセルペダルの変位量に基づいて定めればよい。また、トルクＴｑの代わりに、インジェクタ１１から噴射する燃料噴射量Ｑを用いても良い。
【００５９】
ここで、ステップ１０１で算出した基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０は、エンジン１０の運転状態ごとに定められた適合値であることから、吸気Ｏ２濃度や燃焼重心等によって、実際の排出ＮＯｘ量は基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０と異なる場合がある。そこで、以下のステップで、吸気Ｏ２濃度や燃焼重心に基づいて、基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０を補正する処理を実行する。
【００６０】
ステップＳ１０２では、エアフロメータ２１から入力される吸気量Ｆａ、吸気圧センサ２２から入力される吸気圧Ｐｍ及び第一の空燃比センサ２６から入力される空燃比λｆｒｏｎｔの少なくとも一つに基づいて、吸気Ｏ２濃度を算出する。具体的には、吸気量Ｆａから吸気Ｏ２濃度を算出する場合には、吸気量Ｆａが多いほど吸気Ｏ２濃度が高くなると考えられることから、吸気量Ｆａと吸気Ｏ２濃度との関係を予め求めておき、その関係に基づいて吸気Ｏ２濃度を算出する。また、吸気圧Ｐｍから吸気Ｏ２濃度を算出する場合には、吸気圧Ｐｍが大きいほど吸気Ｏ２濃度が高くなると考えられることから、吸気圧Ｐｍと吸気Ｏ２濃度との関係を予め求めておき、その関係に基づいて吸気Ｏ２濃度を算出する。また、空燃比λｆｒｏｎｔから吸気Ｏ２濃度を算出する場合には、空燃比λｆｒｏｎｔが大きいほど吸気Ｏ２濃度が高くなると考えられることから、空燃比λｆｒｏｎｔと吸気Ｏ２濃度との関係を予め求めておき、その関係に基づいて吸気Ｏ２濃度を算出する。なお、これら吸気量Ｆａ、吸気圧Ｐｍ、空燃比λｆｒｏｎｔのうちの複数の値を用いて、吸気Ｏ２濃度を算出してもよい。このように、ステップＳ１０２では、Ｏ２センサを用いないで、他のセンサ値Ｆａ、Ｐｍ、λｆｒｏｎｔから吸気Ｏ２濃度を算出している。
【００６１】
また、ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出した吸気Ｏ２濃度（以下、予測吸気Ｏ２濃度と言う。）が、エンジン１０の運転状態から定まる適合値（以下、目標吸気Ｏ２濃度と言う。）と異なることで、基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０がどの程度増減するかを示した吸気Ｏ２濃度補正係数Ｋ１を算出する。具体的には、エンジン１０の運転状態（エンジン回転数ＮＥ及びトルクＴｑ）ごとの目標吸気Ｏ２濃度のマップを予めメモリ７１に記憶しておく。また、目標吸気Ｏ２濃度及び予測吸気Ｏ２濃度（目標吸気Ｏ２濃度と予測吸気Ｏ２濃度のズレ量）ごとの吸気Ｏ２濃度補正係数Ｋ１のマップを予め求めておいてメモリ７１に記憶しておく。そして、それらマップを参照して、今回の目標吸気Ｏ２濃度及び予測吸気Ｏ２濃度に対応する吸気Ｏ２濃度補正係数Ｋ１を決定する。
【００６２】
また、ステップＳ１０４では、筒内圧センサ２４から入力される筒内圧Ｐと回転数センサ２３から入力されるクランク角θとに基づいて、燃焼重心を算出する。具体的には、燃焼状態を示したパラメータとしてクランク角θに対する筒内圧Ｐの波形を考えたときに、その筒内圧Ｐの波形の重心を燃焼重心として算出する。
【００６３】
また、ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で算出した燃焼重心（以下、予測燃焼重心と言う。）が、エンジン１０の運転状態から定まる適合値（以下、目標燃焼重心と言う。）と異なることで、基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０がどの程度増減するかを示した燃焼重心補正係数Ｋ２を算出する。具体的には、エンジン１０の運転状態（エンジン回転数ＮＥ及びトルクＴｑ）ごとの目標燃焼重心のマップを予めメモリ７１に記憶しておく。また、目標燃焼重心及び予測燃焼重心（目標燃焼重心と予測燃焼重心のズレ量）ごとの燃焼重心補正係数Ｋ２のマップを予め求めておいてメモリ７１に記憶しておく。そして、それらマップを参照して、今回の目標燃焼重心及び予測燃焼重心に対応する燃焼重心補正係数Ｋ２を決定する。
【００６４】
そして、ステップＳ１０６では、基本排出ＮＯｘ量Ｘｅ０を、吸気Ｏ２濃度補正係数Ｋ１及び燃焼重心補正係数Ｋ２に基づいて定まる分だけ増減するように補正する。これによって、吸気Ｏ２濃度及び燃焼重心を考慮した排出ＮＯｘ量を算出できる。そして、その補正後の排出ＮＯｘ量を、暫定リッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１‘とする。
【００６５】
ここで、ＮＯｘ浄化率は、後述するように、排出ＮＯｘ量とＬＮＴ４０を通過したＮＯｘ量である通過ＮＯｘ量とから算出することになるが、そのために、排出ＮＯｘ量と通過ＮＯｘ量とを時間的に対応させる必要がある。なぜなら、通過ＮＯｘ量は、ＮＯｘセンサ２８を用いて算出することになるが、エンジン１０から排出されたＮＯｘがＮＯｘセンサ２８に到達して検出されるまでの時間遅れがあるからである。
【００６６】
そこで、ステップＳ１０７では、エンジン１０から排出されたＮＯｘがＮＯｘセンサ２８に到達するまでのムダ時間Ｌｎを算出する。このムダ時間Ｌｎは、排気量Ｇａに応じた値となる。また、排気量Ｇａは、吸気量Ｆａに応じた値となると考えられる。よって、吸気量Ｆａごとのムダ時間Ｌｎのマップを予め求めてメモリ７１に記憶しておく。そして、今回の吸気量Ｆａに対応したムダ時間Ｌｎをそのマップを参照して決定する。
【００６７】
また、ＮＯｘセンサ２８自身の応答遅れも考えられる。そこで、ステップＳ１０８では、ＮＯｘセンサ２８自身の応答遅れに相当する時定数Ｔｎを算出する。この時定数Ｔｎも吸気量Ｆａに応じた値となると考えられるので、吸気量Ｆａごとの時定数Ｔｎのマップを予め求めてメモリ７１に記憶しておく。そして、今回の吸気量Ｆａに対応した時定数Ｔｎをそのマップを参照して決定する。
【００６８】
そして、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７、Ｓ１０８で算出したムダ時間Ｌｎ及び時定数Ｔｎに基づいて、暫定リッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１‘が、後述のステップＳ１３で算出する通過ＮＯｘ量に対応した排出ＮＯｘ量となるように、暫定リッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１‘を遅れ時間処理する。その遅れ時間処理後の排出ＮＯｘ量を、上記ステップ１２のリッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１とする。これにより、ステップＳ１２で算出したリッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１と、後述するステップＳ１３で算出する通過ＮＯｘ量とが対応されることになる。なお、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９を実行するＥＣＵ７０が本発明の「時間処理手段」に相当する。
【００６９】
なお、図７のステップＳ１１０の処理は、ＮＯｘ浄化率ηを算出するための処理であり、後述するステップＳ１４、Ｓ２４に相当するものである。
【００７０】
説明を図５に戻り、ステップＳ１３では、リッチパージを実行する前における、ＬＮＴ４０を通過した通過ＮＯｘ量であるリッチパージ前通過ＮＯｘ量Ｘｌ１を、ＮＯｘセンサ２８から入力されるＮＯｘ濃度ＶＮＯｘに基づいて算出する。例えば、リッチパージ前通過ＮＯｘ量Ｘｌ１が、ＬＮＴ４０を通過した通過ＮＯｘ量の総量であるとして、ＮＯｘセンサ２８から入力されるＮＯｘ濃度ＶＮＯｘが、単位体積当たりのＮＯｘ量であるとした場合には、ＮＯｘ濃度ＶＮＯｘから通過ＮＯｘ量の総量を算出することになる。
【００７１】
続くステップＳ１４（図７のＳ１１０）では、リッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１とリッチパージ前通過ＮＯｘ量Ｘｌ１とを下記の式（１）に代入することで、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅを算出する。つまり、ＬＮＴ４０の前後のＮＯｘ量の比が、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅとなる。なお、ステップＳ１４を実行するＥＣＵ７０が本発明の「還元前ＮＯｘ浄化率算出手段」に相当する。
ηｂｅｆｏｒｅ＝Ｘｌ１／Ｘｅ１    式（１）
【００７２】
続くステップＳ１５では、リッチパージを開始する。具体的には、例えば、インジェクタ１１からメイン噴射後に燃料を短いインターバルで噴射するリッチ燃焼や、長いインターバルで噴射するポスト噴射を実行する。これにより、排気がリッチとなって、ＬＮＴ４０の吸蔵剤に吸蔵されていたＮＯｘが、燃料中の成分から生成された還元剤（ＣＯ、ＨＣなど）によって還元されて無害な窒素となって排出されていく。
【００７３】
続くステップＳ１６では、第一、第二の空燃比センサ２６、２７が計測する、ＬＮＴ４０の上流側のＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔと下流側のＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒとを取得する。
【００７４】
続くステップＳ１７では、排気量Ｇａを算出する。これは、例えば、エアフロメータ２１から入力される吸気量Ｆａに基づいて、排気量Ｇａを算出すればよい。
【００７５】
続くステップＳ１８では、リッチパージが開始されてから現時点までにＮＯｘを還元するために消費された還元剤（ＣＯ、ＨＣなど）の量Δｒａを算出する。ここで、図８は、還元剤量Δｒａの算出方法を説明するための図であり、ＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔ（実線）とＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒ（破線）の時間変化を示している。時間ｔ１でリッチパージが開始されたとすると、ＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔは、リッチパージ中はリッチ領域になる。一方、ＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒは、ＬＮＴ４０に吸蔵されていたＮＯｘの還元を行っている期間中はほぼストイキ（λ＝１）の値を示す。これは、ＬＮＴ４０で還元剤としての燃料が消費されるためである。このように、ＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔ及びＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒは、ＬＮＴ４０での還元剤の消費状況の指標とすることができ、ＬＮＴ前空燃比λｆｒｏｎｔ、ＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒ、排気量Ｇａを下記式（２）に代入することで、還元剤量Δｒａを算出することができる。これは、図８のハッチング部の面積に排気量Ｇａを乗算した値に相当する。
Δｒａ＝Σ（λｒｅａｒ−λｆｒｏｎｔ）×Ｇａ    式（２）
【００７６】
続くステップＳ１９では、ＬＮＴ４０内のＮＯｘの還元が完了したか否かを判断する。ここで、図９は、その判断方法を説明するための図であり、図８のＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒの時間変化を改めて示したものである。これによれば、ＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒは、ＮＯｘの還元を行っている期間中はほぼストイキ（λ＝１）の値を示すが、時間が経過すると、リッチ側の値に変化する。これは、ＮＯｘの還元が十分進むと、還元剤としての燃料がＬＮＴ４０をすりぬけてくるからである。よって、このステップＳ１９では、リッチ側に判定値λ１を設定し、ＬＮＴ後空燃比λｒｅａｒがその判定値λ１よりもリッチになったか否かで、還元が完了したか否かを判断する。
【００７７】
ここで、還元が完了しない間は（Ｓ１９：ＮＯ）、上述したステップＳ１６〜Ｓ１８を繰り返し実行し、消費された還元剤量Δｒａを更新していく。そして、還元が完了した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ステップＳ２０に進み、リッチ燃焼やポスト噴射等を停止して、実行中のリッチパージを終了する。これにより、還元が完了してもリッチパージを続行するのを防止でき、その結果、ＣＯやＨＣを多く含んだ排気が放出するのを防止できる。なお、ステップＳ１１、Ｓ１５及びＳ１９を実行するＥＣＵ７０が本発明の「還元処理実行手段」に相当する。
【００７８】
続くステップＳ２１では、今回のリッチパージで還元されたＮＯｘ還元量ΔＮＯｘを算出する。これは、消費された還元剤量ΔｒａとＮＯｘ還元量ΔＮＯｘとは対応していると考えられることから、図１０に示すマップをメモリ７１に記憶しておき、そのマップを参照して、今回のＮＯｘ還元量ΔＮＯｘを算出すればよい。なお、ステップＳ２１を実行するＥＣＵ７０が本発明の「ＮＯｘ還元量推定手段」に相当する。
【００７９】
続くステップＳ２２では、リッチパージを実行した後における、エンジン１０から排出される排出ＮＯｘ量であるリッチパージ後排出ＮＯｘ量Ｘｅ２を算出する。これは、先のリッチパージ前排出ＮＯｘ量Ｘｅ１と同じ方法で算出する（図７参照）。なお、ステップＳ１２及びＳ２２を実行するＥＣＵ７０が本発明の「排出ＮＯｘ量推定手段」に相当する。
【００８０】
続く、ステップＳ２３では、リッチパージを実行した後における、ＬＮＴ４０を通過した通過ＮＯｘ量であるリッチパージ後通過ＮＯｘ量Ｘｌ２を、ＮＯｘセンサ２８から入力されるＮＯｘ濃度ＶＮＯｘに基づいて算出する。なお、ステップＳ１３及びＳ２３を実行するＥＣＵ７０が本発明の「通過ＮＯｘ量推定手段」に相当する。
【００８１】
続くステップＳ２４では、リッチパージ後排出ＮＯｘ量Ｘｅ２とリッチパージ後通過ＮＯｘ量Ｘｌ２とを下記の式（３）に代入することで、リッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒを算出する。なお、ステップＳ１２〜Ｓ１４及びＳ２２〜Ｓ２４を実行するＥＣＵ７０が本発明の「ＮＯｘ浄化率推定手段」に相当する。また、ステップＳ２４を実行するＥＣＵ７０が本発明の「還元後ＮＯｘ浄化率算出手段」に相当する。
ηａｆｔｅｒ＝Ｘｌ２／Ｘｅ２    式（３）
【００８２】
続くステップＳ２５では、図１１の模式図に示すように、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅとリッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒとを引数として、リッチパージ前後でＮＯｘ浄化率ηがどの程度変化したかを示した浄化率変化度Δηを算出する。具体的には、下記式（４）によって算出する。
Δη＝ηａｆｔｅｒ−ηｂｅｆｏｒｅ    式（４）
【００８３】
すなわち、リッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒとリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅとの差を、そのまま浄化率変化度Δηとする。このように浄化率変化度Δηを算出することにより、リッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒやリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅを算出する際に用いる各種センサ（ＮＯｘセンサ２８等）にオフセット誤差（一律、同じ分だけ高め又は低めに出る誤差）があったとしても、その誤差を打ち消すことができるので、正確な浄化率変化度Δηを算出できる。
【００８４】
また、上記式（４）に代えて、下記式（５）、（６）によって、浄化率変化度Δηを算出してもよい。
Δη‘＝ηａｆｔｅｒ−ηｂｅｆｏｒｅ    式（５）
Δη＝Δη‘／ηｂｅｆｏｒｅ    式（６）
【００８５】
すなわち、リッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒとリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅとの差をそのまま用いないで、さらに、その差Δη‘をリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅで除算する。これによれば、リッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒとリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅとの相対変化に対応する浄化率変化度Δηを算出することができる。よって、リッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒやリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅを算出する際に用いる各種センサ（ＮＯｘセンサ２８等）にゲイン誤差（出力に対して比例的にずれる誤差）や、算出した排出ＮＯｘ量に誤差があったとしても、その誤差を打ち消すことができるので、正確な浄化率変化度Δηを算出できる。なお、ステップＳ２５を実行するＥＣＵ７０が本発明の「変化度算出手段」に相当する。
【００８６】
続くステップＳ２６では、ＬＮＴ４０の温度ＴＬＮＴが、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定できる温度であるか否かを判断するＬＮＴ温度判断処理を実行する。ここで、ＬＮＴ温度判断処理について説明する前に、ＬＮＴ４０の温度特性について説明する。図１２は、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴに対するＮＯｘ浄化率ηの変化の一例を示した図である。なお、図１２では、各ＬＮＴ温度ＴＬＮＴにおいて、ＬＮＴ４０の劣化状態やＮＯｘ吸蔵量等の条件は同じとしている。
【００８７】
図１２によれば、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが低温（図１２の（１）の領域、例えば２００℃以下）のときには、ＬＮＴ４０内の触媒の活性度が低くなるので、ＮＯｘ浄化率ηは小さい値を示す。また、図１２の（２）の領域（例えば、２００℃〜３５０℃）においては、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴの上昇にともなって、ＮＯｘ浄化率ηが上昇していく。このように、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが低温範囲（図１２の（１）、（２））にある場合には、ＮＯｘ浄化率ηは不安定な値を示す。一方、図１２の（３）の領域（例えば、３５０℃〜４５０℃）においては、ＮＯｘ浄化率ηは大きな値を示し、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴの変化に対するＮＯｘ浄化率ηの変動は少なく安定する。また、高温の図１２の（４）の領域（例えば、４５０℃〜５５０℃）においては、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴの上昇にともなって、ＮＯｘ浄化率ηが減少していく。そして、さらに高温の図１２の（５）の領域（例えば、５５０℃以上）、ＮＯｘ浄化率ηは小さい値を示す。このように、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが高温範囲（図１２の（４）、（５））にある場合には、ＮＯｘ浄化率ηは不安定な値を示す。
【００８８】
このように、ＬＮＴ４０は温度特性を有し、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが異なれば、ＮＯｘ浄化率ηが変わりうる。よって、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴの影響を考慮しないで、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定すると、正常であるにもかかわらず誤って劣化と判定したり、劣化にもかかわらず誤って正常と判定したりする可能性がある。そこで、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴの影響を考慮する必要があるが、本実施形態では、ＮＯｘ浄化率ηが安定な値を示す図１２の（３）の領域に対応する所定温度範囲にＬＮＴ温度ＴＬＮＴがあるときに、劣化状態の判定を行っている。図６は、ステップＳ２６のＬＮＴ温度判断処理として、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが所定温度範囲にあるか否かを判断する処理を示したフローチャートである。
【００８９】
先ずステップＳ２６１では、ＬＮＴ４０の上流側に設けられた排気温センサ２５（図１参照）が計測した排気温度Ｔｆｒｏｎｔを取得する。そして、ステップＳ２６２では、その排気温度Ｔｆｒｏｎｔに基づいて、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴを推定する。これは、例えば、排気温度Ｔｆｒｏｎｔに対するＬＮＴ温度ＴＬＮＴのマップを予めメモリ７１に記憶しておき、そのマップを参照することで、今回のＬＮＴ温度ＴＬＮＴを決定すればよい。
【００９０】
ステップＳ２６３では、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが所定の温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）に含まれているか否かを判断する。この温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）は、上述したように、図１２の（３）の領域に対応するものであり、例えば、図１２の（３）の領域の全部の範囲若しくは一部の範囲とすることができる。そして、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴがこの温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）に含まれている場合には（Ｓ２６３：ＹＥＳ）、ステップＳ２６４で、「ＹＥＳ」を示した信号を出力する。一方、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴがこの温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）に含まれていない場合には（Ｓ２６３：ＮＯ）、ステップＳ２６５で、「ＮＯ」を示した信号を出力する。ステップＳ２６４、Ｓ２６５の後、図６のフローチャートの処理を終了する。なお、ステップＳ２６を実行するＥＣＵ７０が本発明の「温度判断手段」に相当する。
【００９１】
図５の処理に戻り、ステップＳ２７では、先のステップＳ２６のＬＮＴ温度判断処理で、「ＹＥＳ」を示した信号と「ＮＯ」を示した信号のどちらの信号が出力されたかを判断する。「ＮＯ」を示した信号である場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴは所定の温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）に含まれていないとして、ステップＳ１１の処理に戻る。この場合は、上述したように誤判定する可能性があるので、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行わないとしたものである。一方、「ＹＥＳ」を示した信号である場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２８以下の処理に進んで、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行う。
【００９２】
ステップＳ２８では、ＬＮＴ４０の正常／劣化を区分する今回の浄化率変化度Δηの閾値Δηｍａｘを設定する。上述したように、浄化率変化度Δηは、同じ劣化状態であっても、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅによって変わってくる。そこで、このステップＳ２８では、図１３の模式図に示すように、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅをパラメータとした浄化率変化度Δηの閾値Δηｍａｘのマップを参照することで、今回の閾値Δηｍａｘを設定する。なお、ステップＳ２８を実行するＥＣＵ７０が本発明の「閾値設定手段」に相当する。
【００９３】
続くステップＳ２９では、浄化率変化度Δηが閾値Δηｍａｘよりも大きいか否かを判断する。小さい場合は（Ｓ２９：ＮＯ）、図３、図４で説明したように、ＬＮＴ４０は正常と判断できるので、ステップＳ１１の処理に戻る。この場合は、次回のリッチパージにおいて、再度、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定することになる。一方、浄化率変化度Δηが閾値Δηｍａｘよりも大きい場合には（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ステップＳ３０で、ＬＮＴ４０は劣化していると判定し、図５のフローチャートを終了する。この場合は、その後、Ｓ被毒回復を実行したり、異常である旨の警告をしてＬＮＴ４０の点検・交換を促したりする。なお、ステップＳ２７〜Ｓ３０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「劣化判定手段」に相当する。また、ステップＳ２９及びＳ３０を実行するＥＣＵ７０が本発明の「比較判定手段」に相当する。
【００９４】
以上説明したように、本発明では、ＮＯｘ吸蔵量そのものではなく、浄化率変化度Δηに基づいてＬＮＴ４０の劣化状態の判定をしているので、精度良くその判定をすることができる。
【００９５】
（第二実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第二実施形態について説明する。上記第一実施形態では、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが、ＮＯｘ浄化率ηが安定な値を示す所定温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）にあるときに限り、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行っていた。この第二実施形態では、ＮＯｘ浄化率ηが不安定な値を示すＬＮＴ温度ＴＬＮＴである場合でも劣化状態の判定を可能にするために、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅに加えて、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴに応じた閾値Δηｍａｘを設定する実施形態である。以下、第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心にして説明する。なお、以下に記載した以外の部分については、第一実施形態と同じである。
【００９６】
本実施形態では、図１の第一実施形態における構成と同じである。また、第一実施形態と同様に、図５のフローチャートにしたがってＬＮＴ４０の劣化状態を判定する。この際、ステップＳ２８における、閾値Δηｍａｘの設定方法が第一実施形態と異なる。ここで、図１４は、閾値Δηｍａｘの設定の過程で実行する各ステップをブロック図として示したものである。
【００９７】
ステップＳ２８１では、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅに応じた基準閾値Δηｍａｘ‘を設定する。この基準閾値Δηｍａｘ‘は、第一実施形態における閾値Δηｍａｘに相当するものであり、ＮＯｘ還元量ΔＮＯｘ、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅをパラメータとした基準閾値Δηｍａｘ‘のマップを参照することで、今回の基準閾値Δηｍａｘ‘を設定する。
【００９８】
ステップＳ２８２では、ステップＳ２８１で設定した基準閾値Δηｍａｘ‘をＬＮＴ温度ＴＬＮＴで補正するために、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴに応じた補正係数ＫＴを算出する。ここで、図１５は、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴに対する補正係数ＫＴの一例を示した図である。
【００９９】
図１５（ａ）では、温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）において、補正係数ＫＴが一定（ＫＴ＝１）である例である。つまり、ステップＳ２８２では、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴにかかわらず一定の補正係数ＫＴを設定する。そして、ステップＳ２８３では、基準閾値Δηｍａｘ‘と補正係数ＫＴとを乗算することで、最終的な閾値Δηｍａｘを設定する。よって、図１５（ａ）の例では、第一実施形態と同様に、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴにかかわらず基準閾値Δηｍａｘ‘がそのまま閾値Δηｍａｘとなる。これによれば、第一実施形態と同様に、ＮＯｘ浄化率ηが安定な値を示す温度範囲（図１２の（３）の領域）となるように、図１５（ａ）の上下限値ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ、ＴＬＮＴ＿ｍａｘを定めるのが好ましい。
【０１００】
また、図１５（ｂ）では、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが高くなるにしたがって、段階的に、補正係数ＫＴが小さくなっていく例である。これによれば、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが高くなるにしたがって段階的に小さくなる補正係数ＫＴを設定することになるので（Ｓ２８２）、設定する閾値Δηｍａｘも段階的に小さくなる（Ｓ２８３）。図１５（ｂ）における上下限値ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ、ＴＬＮＴ＿ｍａｘの設定例として、例えば、図１５（ｂ）の補正係数ＫＴが最も小さくなる温度範囲が図１２の（３）の領域となるように、上下限値ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ、ＴＬＮＴ＿ｍａｘを定める。つまり、ＮＯｘ浄化率ηが安定な値を示す温度範囲（図１２の（３）の領域）に対しては、補正係数ＫＴを最も小さくし、ＮＯｘ浄化率ηが不安定な値を示す低温範囲（図１２の（１）、（２）の領域）に対しては、補正係数ＫＴを大きくする。これにより、ＮＯｘ浄化率ηが不安定な値を示す低温範囲に対しても劣化状態の判定を行うことができるので、判定頻度を増すことができる。また、ＮＯｘ浄化率ηが不安定な値を示す低温範囲に対しては、閾値Δηｍａｘが大きくなるように設定するので、ＬＮＴ４０が正常であるにもかかわらず誤って劣化と判定するのを防止できる。
【０１０１】
また、図１５（ｃ）では、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが高くなるにしたがって、段階的に、補正係数ＫＴが小さくなっていき、その後、補正係数ＫＴが大きくなっていく例である。この場合であっても、補正係数ＫＴが最も小さくなる温度範囲が図１２の（３）の領域となるように、上下限値ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ、ＴＬＮＴ＿ｍａｘを定めれば、ＮＯｘ浄化率ηが不安定な値を示す低温範囲（図１２の（１）、（２）の領域）及び高温範囲（図１２の（４）、（５）の領域）に対しても劣化状態の判定を行うことができる。よって、より一層、判定頻度を増すことができる。また、ＮＯｘ浄化率ηが不安定な値を示す低温範囲及び高温範囲に対しては、閾値Δηｍａｘが大きくなるように設定するので、ＬＮＴ４０が正常であるにもかかわらず誤って劣化と判定するのを防止できる。
【０１０２】
（第三実施形態）
次に、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の第三実施形態について説明する。この第三実施形態は、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行う際のＮＯｘ浄化率ηを制御する実施形態である。以下、第三実施形態について、第一、第二実施形態と異なる部分を中心にして説明する。なお、以下に記載した以外の部分については、第一実施形態と同じである。
【０１０３】
本実施形態では、図１の第一実施形態における構成と同じである。また、第一実施形態と同様に、図５のフローチャートにしたがってＬＮＴ４０の劣化状態を判定する。この際、ＬＮＴ４０のＮＯｘ浄化率ηがある範囲に属するときにおける浄化率変化度Δηに基づいて、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定するようにしている。ここで、図１６は、その理由を説明するための図であり、図３から、ＬＮＴ４０が正常の場合におけるＮＯｘ浄化率特性線２１１（実線）と劣化している場合におけるＮＯｘ浄化率特性線２２１（破線）とを抜き出して示した図である。
【０１０４】
この図１６に示すように、正常時（ＮＯｘ浄化率特性線２１１）、劣化時（ＮＯｘ浄化率特性線２２１）のいずれの場合であっても、ＮＯｘ浄化率ηが４０％〜９０％の間で、ＮＯｘ吸蔵量Ｙに対してＮＯｘ浄化率ηがほぼ直線的に変化している（以下、この４０％〜９０％の間のＮＯｘ浄化率特性線２１１、２２１の範囲を線形範囲と言う。）。これに対し、ＮＯｘ浄化率ηが４０％〜９０％以外の範囲では、線形性が弱くなる。そして、ＮＯｘ浄化率ηが９０％以上の範囲で、ＮＯｘ浄化率特性線２１１、２２１は上に凸になり、ＮＯｘ吸蔵量Ｙの変化の割にＮＯｘ浄化率ηはあまり変化しない。したがって、この９０％以上の範囲で判定を行うと、ＬＮＴ４０が劣化していても浄化率変化度Δηが小さくなってしまい、誤って正常と判定してしまう可能性がある。
【０１０５】
以上のことを鑑みて、本実施形態では、ＮＯｘ浄化率特性線が線形範囲となるＮＯｘ浄化率ηの範囲（４０％〜９０％）で、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行う。具体的には、例えば、図６のステップＳ２６３の温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）を、リッチパージを通じてＮＯｘ浄化率ηが４０％〜９０％の範囲内で変化するように設定する。ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが高いときにリッチパージを行うと、還元が促進されて、リッチパージを終了した時点でＬＮＴ４０に残存しているＮＯｘ吸蔵量Ｙは少なくなる。ＮＯｘ吸蔵量Ｙが少ないと、図１６に示すように、ＮＯｘ浄化率ηは９０％以上となってしまう可能性がある。そこで、例えば、図１７（ｃ）、（ｄ）に示すように、３００℃以下の比較的低い温度範囲に設定する。これによれば、図１７（ａ）、（ｂ）のように、ＬＮＴ温度ＴＬＮＴが高温のときよりも還元が抑制されて、リッチパージを終了したときに、ＬＮＴ４０にＮＯｘをある程度残存させることができ、ＮＯｘ浄化率ηを９０％以下にすることができる。よって、ＮＯｘ浄化率特性線の線形範囲で、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行うことができる。
【０１０６】
これにより、ステップＳ１４、Ｓ２４で算出したリッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅとリッチパージ後ＮＯｘ浄化率ηａｆｔｅｒとに誤差があったとしても、それらの変化度である浄化率変化度Δηについては、線形範囲内において誤差を打ち消すことができる。よって、より一層精度良く、ＬＮＴ４０の劣化状態を判定できる。
【０１０７】
なお、図１７（ａ）、（ｂ）の温度範囲（ＴＬＮＴ＿ｍｉｎ〜ＴＬＮＴ＿ｍａｘ）は、上記第二実施形態のように、判定頻度を確保する場合に好適である。
【０１０８】
また、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅが４０％以下である場合には、ＮＯｘ浄化率特性線の線形範囲を外れてしまうので、この場合は、ＬＮＴ４０の劣化状態の判定を行わないようにするのが好ましい。この場合、例えば、図５のステップＳ２７の次に、リッチパージ前ＮＯｘ浄化率ηｂｅｆｏｒｅが４０％以下であるか否かの判断ステップを設けて、４０％以下である場合には、ステップＳ２８以下に進まないようにする。
【０１０９】
なお、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は上記実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて変形することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  エンジンシステム
１０  エンジン（内燃機関）
３２  排気通路
４０、４１  ＬＮＴ（ＮＯｘ触媒）
２１  エアフロメータ
２２  吸気圧センサ
２３  回転数センサ
２４  筒内圧センサ
２５  排気温センサ
２６  第一の空燃比センサ
２７  第二の空燃比センサ
２８  ＮＯｘセンサ
２９  アクセルセンサ
７０  ＥＣＵ（内燃機関の排気浄化装置）
７１  メモリ
【図１】
2011157892.tif 000003
【図２】
2011157892.tif 000004
【図３】
2011157892.tif 000005
【図４】
2011157892.tif 000006
【図５】
2011157892.tif 000007
【図６】
2011157892.tif 000008
【図７】
2011157892.tif 000009
【図８】
2011157892.tif 000010
【図９】
2011157892.tif 000011
【図１０】
2011157892.tif 000012
【図１１】
2011157892.tif 000013
【図１２】
2011157892.tif 000014
【図１３】
2011157892.tif 000015
【図１４】
2011157892.tif 000016
【図１５】
2011157892.tif 000017
【図１６】
2011157892.tif 000018
【図１７】
2011157892.tif 000019