(57)【要約】【課題】触媒の温度が変化する場合における、触媒の劣化判定の精度をより高める。【解決手段】ＮＯx触媒の上流側のＮＯx濃度と下流側のＮＯx濃度とに基づいてＮＯxの浄化率を算出する浄化率算出手段と、ＮＯx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量に対する該ＮＯx触媒が吸着しているアンモニア量の割合を所定の値と仮定して浄化率を所定の基準状態における値に補正する浄化率補正手段と、ＮＯx触媒の温度が低下しているときの浄化率補正手段による補正後の浄化率に基づいて、選択還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う判定手段と、を備える。【選択図】図８
2011220142.tif 000002
【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還元剤により選択的にＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気中へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気中のＮＯx濃度を検知する上流側検知手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＯx濃度を検知する下流側検知手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒の温度を検知する温度検知手段と、
を備えた内燃機関の触媒劣化判定装置において、
前記上流側検知手段及び前記下流側検知手段により検知されるＮＯx濃度に基づいて前
記選択還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの浄化率を算出する浄化率算出手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量に対する該選択還元型ＮＯx触媒が吸着しているアンモニア量の割合を所定の値と仮定して、前記浄化率を所定の基準状態における値に補正する浄化率補正手段と、
前記温度検知手段により検知される温度が低下しているときの前記浄化率補正手段により補正された後の浄化率である補正後浄化率に基づいて、前記選択還元型ＮＯx触媒の劣
化判定を行う判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の触媒劣化判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記補正後浄化率の低下量が、前記選択還元型ＮＯx触媒が正常であ
るかまたは劣化しているかを判定するための判定値以下の場合に、前記選択還元型ＮＯx
触媒が劣化していると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の触媒劣化判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
尿素を還元剤として供給する選択還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒という。）よりも下流の排気中のアンモニア濃度の測定値と推定値との差が所定値よりも大きい場合に該ＮＯx触媒が劣化していると判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このときに、機関回転速度、負荷及びＮＯx触媒の温度に対応したアンモニア濃度が設定
されたマップを参照して、内燃機関の運転状態に応じたアンモニア濃度を推定している。
【０００３】
ところで、ＮＯx触媒よりも下流の排気中のアンモニア濃度やＮＯx濃度を推定するときに、該ＮＯx触媒におけるＮＯxの浄化率（以下、「ＮＯxの浄化率」を単に「浄化率」と
いう。）が考慮される。この浄化率は、ＮＯx触媒の劣化以外にも、たとえばＮＯx触媒へ流入するＮＯx中のＮＯ２の比率（以下、この比率のことをＮＯ２比率という。）、やＮ
Ｏx触媒の温度によって変わる。したがって、そのときに得られた浄化率をそのまま用い
て劣化判定を行うと、劣化以外の原因により浄化率が低下しているにも関わらず、劣化していると判定されてしまう。このため、実際に得られる浄化率を、所定の基準状態における値に補正し、該補正後の浄化率に基づいてアンモニア濃度やＮＯx濃度を推定すること
がある。すなわち、ＮＯx触媒の温度やＮＯ２の比率などが仮に基準値となっているとき
には浄化率がどのような値になるのかを算出している。また、この補正後の浄化率に基づいてＮＯx触媒の劣化を判定することもできる。
【０００４】
ここで、浄化率は、ＮＯx触媒におけるアンモニアの吸着割合によっても変わる。なお
、吸着割合とは、ＮＯx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量（以下、最大アンモニア吸
着量という。）に対する、ＮＯx触媒が吸着しているアンモニア量（以下、アンモニア吸
着量という。）である。ここで、アンモニア吸着量は、測定することが困難であるため、この値は予め設定された固定値が用いられる。すなわち、吸着割合は実際の値ではなく仮定された値が用いられ、この仮定された値の吸着割合に基づいて浄化率が補正される。
【０００５】
ところが、ＮＯx触媒の温度が変化すると最大アンモニア吸着量が変化するため、実際
にはＮＯx触媒の温度変化により吸着割合も変化する。このため、ＮＯx触媒の温度が変化する過渡運転時などでは、浄化率を正確に求めることが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２５３２３号公報
【特許文献２】特開２００２−２５０２２０号公報
【特許文献３】特開２００９−２９３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、その目的は、触媒の温度が変化する場合における触媒の劣化判定の精度をより高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の触媒劣化判定装置は、
内燃機関の排気通路に設けられ還元剤により選択的にＮＯxを還元する選択還元型ＮＯx
触媒と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気中へ還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気中のＮＯx濃度を検知する上流側検知手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＯx濃度を検知する下流側検知手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒の温度を検知する温度検知手段と、
を備えた内燃機関の触媒劣化判定装置において、
前記上流側検知手段及び前記下流側検知手段により検知されるＮＯx濃度に基づいて前
記選択還元型ＮＯx触媒におけるＮＯxの浄化率を算出する浄化率算出手段と、
前記選択還元型ＮＯx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量に対する該選択還元型ＮＯx触媒が吸着しているアンモニア量の割合を所定の値と仮定して、前記浄化率を所定の基準状態における値に補正する浄化率補正手段と、
前記温度検知手段により検知される温度が低下しているときの前記浄化率補正手段により補正された後の浄化率である補正後浄化率に基づいて、前記選択還元型ＮＯx触媒の劣
化判定を行う判定手段と、
を備える。
【０００９】
ここで、ＮＯx触媒の温度が低下すると、最大アンモニア吸着量（選択還元型ＮＯx触媒が最大限吸着可能なアンモニア量）が増加する。しかし、最大アンモニア吸着量が増加しても、ＮＯx触媒にアンモニアがすぐに吸着するわけではないので、該ＮＯx触媒の温度が低下している過渡時や、その直後では、吸着割合（選択還元型ＮＯx触媒が最大限吸着可
能なアンモニア量に対する該選択還元型ＮＯx触媒が吸着しているアンモニア量の割合）
が低くなる。ここで、ＮＯxの浄化率は、吸着割合の影響を受けるため、浄化率補正手段
は、浄化率を少なくとも吸着割合に応じて補正する。この補正は、浄化率算出手段により得られた浄化率を所定の基準状態における値に変換するために行なわれる。この基準状態とは、たとえばＮＯ２比率、ＮＯx触媒の温度、吸着割合が夫々の基準値となっている状
態である。すなわち、浄化率補正手段は、たとえばＮＯ２比率及びＮＯx触媒の温度によ
っても、浄化率を補正することができる。
【００１０】
ところで、補正前の吸着割合は、正確な値を求めることが困難であるため、所定の値に設定される。ここでいう所定の値は、吸着割合が取り得る値または理想的な値とされ、たとえば１００％とすることができる。しかし、過渡時においては実際の吸着割合は低下するため、正確な吸着割合を用いて補正した後の浄化率と、浄化率補正手段により得られる補正後浄化率と、の差が大きくなってしまう。なお、正確な吸着割合を用いて補正した後の浄化率とは、正しく補正されたときの浄化率であり、定常運転時に得られる補正後の浄化率とすることができる。この正確な吸着割合を用いて補正した後の浄化率は、ＮＯ２比率、ＮＯx触媒の温度、吸着割合などの影響が除去されているため、ＮＯx触媒の温度低下前の定常運転時と略同じ値になる。一方、浄化率補正手段は吸着割合を所定の値として浄化率を補正するため、ＮＯx触媒の温度低下時には、ＮＯx触媒に劣化がなくても補正後浄化率は低下する。
【００１１】
一方、ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きくなるほど、最大アンモニア吸着量が減少する
。また、ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きくなるほど、温度の低下量に対する最大アンモ
ニア吸着量の増加量が小さくなる。このため、ＮＯx触媒の温度が低下している過渡時に
おける実際の吸着割合は、劣化の度合いが大きくなるほど、高くなる。すなわち、ＮＯx
触媒の温度低下時における実際の吸着割合の低下量は、ＮＯx触媒の劣化の度合いが大き
いほど、小さくなる。そうすると、ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きいほど、浄化率補正
手段により得られる補正後浄化率の低下量が小さくなる。
【００１２】
このように、ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて、ＮＯx触媒の温度低下時における補正後浄化率の低下量が変わる。したがって、この補正後浄化率に応じてＮＯx触媒の劣化判
定を行うことができる。
【００１３】
なお、本発明においては、前記判定手段は、前記補正後浄化率の低下量が、前記選択還元型ＮＯx触媒が正常であるかまたは劣化しているかを判定するための判定値以下の場合
に、前記選択還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定することができる。
【００１４】
すなわち、選択還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きいほど、該ＮＯx触媒の温度低下時の補正後浄化率の低下量が小さくなるため、補正後浄化率の低下量が判定値以下であればＮＯx触媒が劣化していると判定できる。
【００１５】
なお、補正後浄化率の低下量の他にも、補正後浄化率の低下率（単位時間あたりの低下量）、補正後浄化率の目標値と浄化率補正手段により得られる値との差などによってもＮＯx触媒の劣化を判定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、触媒の温度が変化する場合における触媒の劣化判定の精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例に係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触媒の温度及びＮＯ２比率と浄化率との関係を示した図である。
【図３】吸着割合が１００％でないときのＮＯx触媒の温度及びＮＯ２比率と浄化率との関係を示した図である。
【図４】ＮＯx触媒の温度と最大アンモニア吸着量との関係を示した図である。
【図５】正常なＮＯx触媒における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補正後浄化率の推移を示したタイムチャートである。
【図６】劣化したＮＯx触媒における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補正後浄化率の推移を示したタイムチャートである。
【図７】ＮＯx触媒の温度、アンモニア吸着量、吸着割合、浄化率の推移を示したタイムチャートである。
【図８】実施例に係るＮＯx触媒の劣化判定のフローを示した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、本発明に係る内燃機関の触媒劣化判定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】
【００１９】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。そして本実施例では、尿素ＳＣＲシステムを採用している。
【００２０】
内燃機関１には、排気通路２が接続されている。この排気通路２の途中には、選択還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。
【００２１】
また、ＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、排気中に還元剤を噴射する噴射弁５
が取り付けられている。還元剤には、尿素水が用いられる。噴射弁５は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して排気中へ尿素水を噴射する。なお、本実施例においては噴
射弁５が、本発明における還元剤供給手段に相当する。
【００２２】
噴射弁５から噴射された尿素水は、排気の熱で加水分解されアンモニア（ＮＨ３）となり、ＮＯx触媒４に供給される。このＮＨ３がＮＯxを還元させる。噴射弁５からの尿素水の噴射量や噴射時期は、たとえば、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの浄化率に基づいてフィードバック制御することができる。
【００２３】
噴射弁５よりも上流の排気通路２には、排気中のＮＯx濃度を測定する第１ＮＯxセンサ７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、排気中のＮ
Ｏx濃度を測定する第２ＮＯxセンサ８、及び排気の温度を測定する温度センサ９が取り付けられている。なお、本実施例においては第１ＮＯxセンサ７が、本発明における上流側
検知手段に相当する。また、本実施例においては第２ＮＯxセンサ８が、本発明における
下流側検知手段に相当する。さらに、本実施例においては温度センサ９が、本発明における温度検知手段に相当する。なお、第１ＮＯxセンサ７によりＮＯx濃度を測定することに代えて、内燃機関１の運転状態に基づいてＮＯx濃度を推定しても良い。たとえば、機関
回転数及び機関負荷と、ＮＯx濃度と、の関係を予め実験等により求めて記憶させておい
ても良い。
【００２４】
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。
【００２５】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１１を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ１２、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１３が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。
【００２６】
一方、ＥＣＵ１０には、噴射弁５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０により噴射弁５の開閉時期が制御される。
【００２７】
そして、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの浄化率（以下、「ＮＯxの浄化率
」を単に「浄化率」という。）を算出する。浄化率は、ＮＯx触媒４に流入するＮＯx量に対して、ＮＯx触媒４で浄化されるＮＯx量である。ＮＯx触媒４で浄化されるＮＯx量は、ＮＯx触媒４に流入するＮＯx量と、ＮＯx触媒４から流出するＮＯx量との差として求めることができる。なお、ＮＯx量をＮＯx濃度に置き換えて浄化率を求めることもできる。
【００２８】
ここで、浄化率は、ＮＯx触媒４の劣化の度合いのほかに、ＮＯx触媒４の温度、ＮＯx
中のＮＯ２の比率（以下、「ＮＯx中のＮＯ２の比率」を単に「ＮＯ２比率」という。）
、吸着割合（すなわち、ＮＯx触媒４が最大限吸着可能なアンモニア量に対する、ＮＯx触媒４に吸着しているアンモニア量）などによっても変わる。たとえば、ＮＯx触媒４の温
度が高いほど、またＮＯ２比率が５０％に近いほど、さらには吸着割合が１００％に近いほど浄化率は高くなる。したがって、これらが原因となって浄化率が低くなっている場合と、ＮＯx触媒４の劣化により浄化率が低くなっている場合と、を区別する必要がある。
このために、本実施例では、浄化率に影響を与えるこれら物理量に基づいて浄化率を補正している。すなわち、実際に得られた浄化率を、基準状態における浄化率に補正する。なお、基準状態とは、ＮＯx触媒４の温度及びＮＯ２比率が夫々の基準値となっている状態
である。このようにして求めた値を、補正後浄化率とする。なお、ＮＯx触媒４の温度及
びＮＯ２比率と浄化率の補正値との関係は、予め実験等により求めてマップ化しておく。また、補正前の吸着割合は、正確に求めることが困難であるため、たとえば１００％になっているものと仮定する。
【００２９】
ここで、図２は、ＮＯx触媒４の温度及びＮＯ２比率と浄化率との関係を示した図であ
る。図２中のＡ及びＢは、実際に得られた浄化率であり、Ｃは、補正後浄化率である。図２では、ＮＯx触媒４の温度の基準値を例えば２４０℃とし、ＮＯ２比率の基準値を例え
ば５０％とし、吸着割合の基準値を例えば１００％としている。Ａで示される浄化率は、ＮＯ２比率が基準値よりも低く且つＮＯx触媒４の温度が基準値よりも低いときの浄化率
であり、これら物理量が基準値であると仮定した場合には、Ｃで示される補正後浄化率が求められる。また、Ｂで示される浄化率は、ＮＯ２比率が基準値よりも高く且つＮＯx触
媒４の温度が基準値よりも低いときの浄化率であるため、これら物理量が基準値であると仮定した場合には、Ｃで示される補正後浄化率が求められる。なお、ＮＯx触媒４の温度
、ＮＯ２比率、及び吸着割合の基準値は、他の値であっても良い。
【００３０】
ところで、吸着割合が実際に１００％となっていれば、補正後浄化率を正確に求めることができるが、実際には１００％となっていない場合には、補正後浄化率を正確に求めることができなくなる。たとえば、ＮＯx触媒４の温度などが変化する過渡運転時には、温
度が下降するに従って最大アンモニア吸着量が増加し、温度が上昇するに従って最大アンモニア吸着量が減少する。特に、ＮＯx触媒４の温度が下降する場合には、ＮＯx触媒４にすぐにはアンモニアが吸着しないため、吸着割合も低下する。
【００３１】
そうすると、吸着割合の基準値を１００％と仮定して補正後浄化率を求めたとしても、実際の吸着割合は１００％でないため、この補正後浄化率は正確な値を示していないことになる。ここで、図３は、吸着割合が１００％でないときのＮＯx触媒４の温度及びＮＯ
２比率と浄化率との関係を示した図である。図３中のＡ及びＢは、実際に得られた浄化率であり、Ｃは、吸着割合が正確に求められたときの補正後浄化率であり、Ｄ及びＥは、吸着割合が正確に求められなかったときの補正後浄化率である。
【００３２】
すなわち、図３では、補正後浄化率にＣとＤとの差、及びＣとＥとの差が生じる。このように補正後浄化率を正確に求めることができないため、この補正後浄化率に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うと、誤った判定がなされる虞がある。
【００３３】
ここで、図４は、ＮＯx触媒４の温度と最大アンモニア吸着量との関係を示した図であ
る。実線は新品時の値であり、破線は劣化時の値である。ＮＯx触媒４の温度が低いほど
、最大アンモニア吸着量は多くなる。また、新品時よりも劣化時のほうが最大アンモニア吸着量は少ない。そして、ＮＯx触媒４の温度の変化量に対する、最大アンモニア吸着量
の変化量は、新品時よりも劣化時のほうが小さい。すなち、ＮＯx触媒４の温度が変化し
たときの吸着割合の変化量は、新品時よりも劣化時のほうが小さい。
【００３４】
そうすると、ＮＯx触媒４の温度が低下したときの補正後浄化率の変化量にも、新品時
と劣化時とで差が現れる。したがって、ＮＯx触媒４の温度が低下したときの補正後浄化
率の変化量に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【００３５】
図５は、正常なＮＯx触媒４における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補正後浄化
率の推移を示したタイムチャートである。なお、ＦからＧの期間は、減速によりＮＯx触
媒４の温度が低下している期間である。アンモニア吸着量における実線は、ＮＯx触媒４
に吸着しているアンモニア量であり、一点鎖線は、最大アンモニア吸着量である。また、吸着割合における実線は、実際の値を示しており、一点鎖線は、基準値、すなわち１００％を示している。また、補正後浄化率における実線は、補正前の吸着割合を１００％と仮定したときの値である。補正後浄化率における一点鎖線は、浄化率を基準状態に正確に補正したときの値であり、正確な吸着割合で算出した値としても良い。また、正常なＮＯx
触媒４の補正後浄化率が定常運転時に収束する値としても良い。基準状態に浄化率を正確
に補正したときの補正後浄化率を、補正後浄化率の目標値とする。
【００３６】
図５に示されるように、ＮＯx触媒４の温度が低下したときに、それに従って最大アン
モニア吸着量は上昇するが、それと比較して、ＮＯx触媒４に吸着しているアンモニア量
の上昇度合いは低い。このため、吸着割合は、大きく低下した後に、徐々に上昇して基準値に近づく。ここで、補正後浄化率は、吸着割合を１００％と仮定して算出されるため、実際の吸着割合が低下した場合には、この低下分の影響が除去されないまま補正後浄化率が算出される。仮に実際の吸着割合に基づいて浄化率を補正した場合には、低下した吸着割合を基準値まで増加させるように補正が行われるため、補正後浄化率を高める方向に補正が行われる。しかし、吸着割合を１００％と仮定した場合には、この補正（補正後浄化率を高める方向の補正）が行なわれないため、吸着割合の低下分の影響を受けて補正後浄化率が低くなる。したがって吸着割合の変化により、補正後浄化率も同様に、目標値から大きく低下した後に徐々に上昇して目標値に近づく。このように、ＮＯx触媒４の温度が
低下するときの補正後浄化率の変化量は比較的大きい。
【００３７】
一方、図６は、劣化したＮＯx触媒４における温度、アンモニア吸着量、吸着割合、補
正後浄化率の推移を示したタイムチャートである。なお、ＦからＧの期間は、図５に示した期間と同じ期間である。また、補正後浄化率における一点鎖線は、図５の示した一点鎖線と同じ正常なＮＯx触媒４の目標値を示しており、二点差線は、劣化したＮＯx触媒４の目標値である。劣化したＮＯx触媒４の目標値は、劣化したＮＯx触媒４の浄化率を基準状態に正確に補正したときの値であり、正確な吸着割合で算出した値としても良い。また、劣化したＮＯx触媒４の補正後浄化率が定常運転時に収束する値としても良い。
【００３８】
図６に示されるように、ＮＯx触媒４の温度が低下したときに、それに従って最大アン
モニア吸着量は上昇するが、それと比較して、ＮＯx触媒４に吸着しているアンモニア量
の上昇度合いは低い。しかし、このときの最大アンモニア吸着量の上昇の度合い（傾き）及び上昇量は、正常なＮＯx触媒４と比較して小さい。このため、吸着割合の低下量は、
正常な触媒４と比較して小さくなる。そして、補正後浄化率の低下量も、正常な触媒４より小さくなる。これは、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、より顕著になる
。このように、ＮＯx触媒４の温度が低下するときの補正後浄化率の変化量は比較的小さ
い。すなわち、ＮＯx触媒４の温度が低下するときの補正後浄化率の変化量が小さいほど
、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいと判定することができる。
【００３９】
そして本実施例では、ＮＯx触媒４の温度が低下したときの補正後浄化率の低下量が判
定値以下であれば、ＮＯx触媒４は劣化していると判定する。ここで、判定値は、劣化し
ているＮＯx触媒４における補正後浄化率の低下量の上限値である。この判定値は予め実
験等により求めておく。このようにして、過渡運転時に得られる補正後浄化率に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【００４０】
なお、ＮＯx触媒４の温度が低下する前の補正後浄化率の最大値（前記目標値としても
良い。）と、温度が低下したときの補正後浄化率の最小値との差を、ＮＯx触媒４の温度
が低下したときの補正後浄化率の低下量とすることができる。また、規定期間における補正後浄化率の低下量を、ＮＯx触媒４の温度が低下したときの補正後浄化率の低下量とす
ることもできる。
【００４１】
また、ＮＯx触媒４の温度が低下したときの補正後浄化率の低下率が判定値以下であれ
ば、ＮＯx触媒４は劣化していると判定することもできる。ここで、劣化しているＮＯx触媒４では、温度低下時の最大アンモニア吸着量の上昇が緩やかであるため、補正後浄化率の低下も緩やかになる。すなわち、補正後浄化率の低下率が小さくなる。なお、この場合の判定値は、劣化しているＮＯx触媒４における補正後浄化率の低下率の上限値である。
この判定値は予め実験等により求めておく。また、低下率は、単位時間あたりの低下量としても良く、規定期間における低下量としても良い。このようにしても、過渡運転時に得られる補正後浄化率に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【００４２】
また、本実施例では、ＮＯx触媒４の劣化の度合いを算出した後に、該ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて噴射弁５からの還元剤添加量を補正しても良い。ここで、補正後浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御することも考えられる。しかし、補正後浄化率が正確な値を示していない場合には、還元剤添加量も適切にはならない。また、フィードバック制御では、吸着割合が収束するまでに時間がかかる。
【００４３】
一方、ＮＯx触媒４の温度低下時には、最大アンモニア吸着量が増加するため、ＮＯx触媒４に還元剤を添加して速やかに吸着量を増加させれば、浄化率を速やかに高めることができる。
【００４４】
そこで、本実施例では、ＮＯx触媒４の劣化判定を行った後、ＮＯx触媒４の温度や還元剤添加量、浄化率などの吸着割合の増減に影響を与える物理量と、吸着割合の変化量及び変化している期間と、の関係を学習する。そして、吸着割合が変化したときに、学習した関係に従って吸着割合の変化量を予測して還元剤添加量を調節する。すなわち、還元剤添加量のフィードフォアード制御を行う。これにより、吸着割合を速やかに上昇させて収束させることができる。なお、吸着割合の変化量及び変化している期間は、補正後浄化率の変化量及び変化している期間と相関関係があるため、この補正後浄化率の変化量及び変化している期間を用いることができる。そして、たとえば、吸着割合の変化量の予測値が大きいほど、還元剤添加量を増加させる。
【００４５】
このようにして、吸着割合が変化したときに、吸着割合の変化量を予測し、この予測値に基づいて、還元剤添加量を予め調節しておくことができるので、浄化率に基づいたフィードバック制御と比較して、吸着割合を速やかに上昇させると共にＮＯx触媒４で反応せ
ずに通過するアンモニア量を減少させることができる。
【００４６】
図７は、ＮＯx触媒４の温度、アンモニア吸着量、吸着割合、浄化率の推移を示したタ
イムチャートである。アンモニア吸着量における実線は、還元剤添加量を本実施例に係るフィードフォアード制御した場合のアンモニア吸着量であり、破線は、浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御した場合のアンモニア吸着量であり、一点鎖線は、最大アンモニア吸着量である。また、吸着割合における一点鎖線は、基準値、すなわち１００％を示しており、実線は、還元剤添加量を本実施例に係るフィードフォアード制御した場合の吸着割合であり、破線は、浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御した場合の吸着割合である。また、浄化率における一点鎖線は、目標値を示しており、実線は、還元剤添加量を本実施例に係るフィードフォアード制御した場合の浄化率であり、破線は、浄化率に基づいて還元剤添加量をフィードバック制御した場合の浄化率である。
【００４７】
図７に示されるように、ＮＯx触媒４の温度が低下したときに、それに従って最大吸着
量は上昇するが、それと比較して、還元剤添加量をフィードバック制御した場合のアンモニア吸着量の上昇度合いは低い。一方、還元剤添加量をフィードフォアード制御した場合のアンモニア吸着量の上昇度合いは、還元剤添加量をフィードバック制御した場合のアンモニア吸着量の上昇度合いと比較して高くなる。すなわち、還元剤添加量をフィードフォアードした場合には、ＮＯx触媒４の温度の低下に従って、還元剤添加量をより増加させ
ることにより、アンモニア吸着量を急上昇させている。これにより、吸着割合も、フィードフォアード制御したほうが、フィードバック制御したときよりも、速やかに上昇する。このため、浄化率もフィードフォアード制御したほうが、フィードバック制御したときよりも、速やかに上昇する。
【００４８】
このようにして、フィードフォアード制御により還元剤添加量を調節することで、浄化率によるフィードバック制御よりも浄化率を速やかに高めることができ、且つアンモニアが触媒４を通過することを抑制できる。
【００４９】
図８は、本実施例に係るＮＯx触媒４の劣化判定のフローを示したフローチャートであ
る。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５０】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒４の劣化を判定する条件が成立しているか否か判定
される。この条件は、ＮＯx触媒４の劣化判定を正確に行うために必要となる条件である
。例えば、内燃機関１の運転状態（たとえば機関回転数及び機関負荷）が所定の範囲内にあり、且つＮＯx触媒４の温度が所定の範囲内にあるか否か判定される。ステップＳ１０
１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進む。
【００５１】
ステップＳ１０２では、補正後浄化率が算出される。まず、第１ＮＯxセンサ７及び第
２ＮＯxセンサ８により得られるＮＯx濃度に基づいて、浄化率を算出する。第１ＮＯxセ
ンサ７により得られるＮＯx濃度を上流ＮＯx濃度とし、第２ＮＯxセンサ８により得られ
るＮＯx濃度を下流ＮＯx濃度とすると、浄化率は以下の式により算出できる。
浄化率＝（上流ＮＯx濃度−下流ＮＯx濃度）／（上流ＮＯx濃度）
なお、夫々のセンサにより得られるＮＯx濃度から単位時間当たりに夫々のセンサを通
過するＮＯx量を算出し、該ＮＯx量を用いて浄化率を算出しても良い。
【００５２】
この浄化率を、温度センサ９により得られる温度と、ＮＯ２比率に基づいて補正して補正後浄化率を算出する。ＮＯ２比率は、機関回転数、燃料量（機関負荷としても良い）、燃焼温度等に基づいて推定することができる。この推定には周知の技術を用いることができるため、説明を省略する。
【００５３】
温度センサ９により得られる温度及びＮＯ２比率と、浄化率の補正値との関係は、予め実験等により求めてマップ化し、ＥＣＵ１０に記憶させておく。なお、本実施例においては、ステップＳ１０２において浄化率を算出するＥＣＵ１０が、本発明における浄化率算出手段に相当し、ステップＳ１０２において補正後浄化率を算出するＥＣＵ１０が、本発明における浄化率補正手段に相当する。
【００５４】
ステップＳ１０３では、規定期間内に吸着割合が規定値以上変化したか否か判定される。本ステップでは、ＮＯx触媒４の温度が低下する過渡時であるか否か判定すると共に、
ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができるほどＮＯx触媒４の温度が低下したか否か判定している。本ステップにおける規定期間及び規定値は、最適値を予め実験等により求めておく。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００５５】
ステップＳ１０４では、補正後浄化率の変化量が判定値よりも大きいか否か判定される。この変化量は、たとえば、補正後浄化率の最大値と最小値との差としても良い。この最大値は、浄化率の目標値としても良い。判定値は、劣化しているＮＯx触媒４における補
正後浄化率の変化量の上限値である。この判定値は予め実験等により求めておく。なお、本実施例ではステップＳ１０４を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定手段に相当する。
【００５６】
ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０５へ進んで、ＮＯx
触媒４は正常であると判定される。一方、ステップＳ１０４で否定判定がなされた場合に
は、ステップＳ１０６へ進んで、ＮＯx触媒４は劣化していると判定される。ここで、正
常とは、劣化の度合いが許容できる限度を超えていないことを意味する。また、劣化しているとは、劣化の度合いが許容できる限度を超えていることを意味する。
【００５７】
ステップＳ１０７では、補正後浄化率が閾値よりも高いか否か判定される。本ステップは、吸着割合があまり変化していないときに実行されるため、補正後浄化率は正確な値を示しているといえる。このため、補正後浄化率の値をそのまま用いてＮＯx触媒４の劣化
判定を行う。この場合、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きいほど、補正後浄化率は低く
なる。なお、閾値は、ＮＯx触媒４が劣化しているときの補正後浄化率の上限値である。
【００５８】
ステップＳ１０７で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０８へ進んで、ＮＯx
触媒４は正常であると判定される。一方、ステップＳ１０７で否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０９へ進んで、ＮＯx触媒４は劣化していると判定される。
【００５９】
ステップＳ１１０では、ＮＯx触媒４の温度や還元剤添加量、浄化率などの吸着割合の
増減に影響を与える物理量と、吸着割合の変化量及び変化している期間と、の関係の記憶（学習）が完了したか否か判定される。ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００６０】
ステップＳ１１１では、吸着割合が変化したか否か判定される。すなわち、本実施例に係る還元剤添加量のフィードフォアード制御を行い得る状態であるか否か判定される。ステップＳ１１１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００６１】
ステップＳ１１２では、ステップＳ１１０の学習結果に基づいて、還元剤添加量を増減させる。
【００６２】
以上説明したように本実施例によれば、ＮＯx触媒４の温度低下時における補正後浄化
率の変化量に基づいて、ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。これにより、過渡
運転時であってもＮＯx触媒４の劣化判定が可能となる。
【００６３】
また、ＮＯx触媒４の劣化の度合いに応じて還元剤添加量をフィードフォアード制御で
きるため、浄化率を高めると共に還元剤がＮＯx触媒４を通過することを抑制できる。
【符号の説明】
【００６４】
１     内燃機関
２     排気通路
４     選択還元型ＮＯx触媒
５     噴射弁
７     第１ＮＯxセンサ
８     第２ＮＯxセンサ
９     温度センサ
１０   ＥＣＵ
１１   アクセルペダル
１２   アクセル開度センサ
１３   クランクポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【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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