(57)【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てＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＯxを検出するＮＯx検出装置と、
前記供給装置から供給する還元剤量を調節することで排気の空燃比を変化させる制御装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下で
あり、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下である場
合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する判定装置と、
を備える触媒劣化判定システム。
【請求項２】
前記判定装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検
出値が閾値以下であり、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値が
閾値よりも大きい場合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外されていると判定する請
求項１に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項３】
前記判定装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検
出値が閾値よりも大きく、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値
が閾値以下である場合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であると判定する請求項１
または２に記載の触媒劣化判定システム。
【請求項４】
前記判定装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検
出値が閾値よりも大きく、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値
が閾値よりも大きい場合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外されていると判定する
請求項１から３の何れか１項に記載の触媒劣化判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒劣化判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、単にＮＯx触媒ともいう。）に吸蔵されているＮＯxの還
元制御を実行し、その後、ＮＯx触媒でのＮＯxの吸蔵量の推定値が基準値に達した時点で、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＯxセンサによって検出されるＮＯx濃度が所定濃度以上で
あるときは、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。）。
【０００３】
ところで、ＮＯx触媒へ還元剤を供給すると、還元剤とＮＯxとが反応することにより、ＮＨ３が生成されることがある。そして、ＮＯxセンサは、ＮＨ３もＮＯxと同様に検出してしまう。また、還元剤を供給したときに、ＮＯx触媒から放出されるものの還元されず
にＮＯx触媒から流出するＮＯxもＮＯxセンサにより検出される。さらに、ＮＯx触媒よりも上流側から流れてきたＮＯxが還元されずに、ＮＯx触媒をすり抜けてＮＯxセンサによ
り検出されることもある。
【０００４】
このように、還元剤を供給した後には、ＮＯx触媒をすり抜けるＮＯxの他に、ＮＨ３や、ＮＯx触媒から放出されるＮＯxも検出される。しかし、ＮＨ３や、ＮＯx触媒から放出
されるＮＯxは、ＮＯx触媒が正常であっても検出されるため、これらによりＮＯxセンサ
の検出値が大きくなったとしても、ＮＯx触媒が劣化しているとはいえない。したがって
、還元剤供給時のＮＯxセンサの出力値によりＮＯx触媒の劣化判定を行うと、精度が低くなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２４６８号公報
【特許文献２】特開２０００−３３７１３１号公報
【特許文献３】特開２００６−２８３７５７号公報
【特許文献４】特開２００３−２１４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、吸蔵還元型ＮＯx触媒
の劣化判定をより正確に行なうことができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による触媒劣化判定システムは、
内燃機関の排気通路に設けられてＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを還元剤の供給により還元する吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化を判定する触媒劣化判定システムにおいて、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給する供給装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気中のＮＯxを検出するＮＯx検出装置と、
前記供給装置から供給する還元剤量を調節することで排気の空燃比を変化させる制御装置と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下で
あり、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下である場
合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定する判定装置と、
を備える。
【０００８】
吸蔵還元型ＮＯx触媒は、リーン空燃比のときにＮＯxを吸蔵し、吸蔵していたＮＯxを
還元剤が存在するときに還元する。供給装置は、吸蔵還元型ＮＯx触媒へ還元剤を供給す
ることができる。還元剤は、排気通路を流通する排気中に供給してもよく、内燃機関から排出させるようにしてもよい。そして、還元剤を供給することで、排気の空燃比が低下する。
【０００９】
ここで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に還元剤を供給すると、Ｈ２やＨＣがＮＯと反応してＮ
Ｈ３が生成されることがある。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化すると、該吸蔵還元
型ＮＯx触媒における還元効率が低下する。すなわち、吸蔵されるＮＯx量が少なくなり、リッチ空燃比としたときに吸蔵還元型ＮＯx触媒から脱離するＮＯx量も少なくなる。このため、生成されるＮＨ３量も少なくなる。したがって、リッチ空燃比を目標として還元剤を供給したときのＮＯx検出装置の検出値が、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化の度合いに応じて小さくなる。なお、ＮＯx検出装置の検出値は、ＮＯx及びＮＨ３濃度の最大値としてもよいし、または、ＮＯx及びＮＨ３濃度の積算値としてもよい。
【００１０】
この現象は、還元剤の供給を開始した後の短い時間で現れる。したがって、還元剤の供給を開始した直後の所定時間内で劣化判定を行うことができる。なお、ここでいう所定時間は、還元剤の供給によりＮＨ３が生成される時間とすることができる。この所定時間は例えば１０秒であってもよい。すなわち、還元剤の供給を開始してから１０秒も経過すれば、ＮＨ３が生成されるので、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定が可能となる。そして、
１０秒という短い期間で劣化判定を行うことができるため、速やかな劣化判定が可能となる。
【００１１】
そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化しているか否かの境にあるときのＮＯx検出装置の検出値を閾値として設定しておけば、ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下となるときに該
吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していると判定できる。
【００１２】
しかし、吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外されているときにも、吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となる
ように還元剤量を調節しつつ供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下となる場合もある。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外されている場合と、劣化している場合と、を区別する要求もある。
【００１３】
ここで、理論空燃比近傍となるように還元剤量を調整したときには、吸蔵還元型ＮＯx
触媒が正常であっても、ＮＨ３の生成量は少ない。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化が
進行するにしたがって、ＮＨ３の生成量が少なくなる。そして、吸蔵還元型ＮＯx触媒が
取り外されている場合には、吸蔵還元型ＮＯx触媒によりＮＨ３が生成されることはない
。このように、理論空燃比近傍では、何れの状態であってもＮＨ３の生成量は少ない。
【００１４】
一方、理論空燃比近傍及びリッチ空燃比において、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であっ
ても、劣化していても、吸蔵していたＮＯxが還元されるので、ＮＯx濃度は比較的低い。しかし、吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外された場合には、内燃機関からの排気中に含まれ
るＮＯxがＮＯx検出装置にそのまま検出されるため、ＮＯx濃度が高い。
【００１５】
以上の関係を考慮すれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であるか、劣化しているか、ま
たは取り外されているかを判定することができる。
【００１６】
すなわち、本発明においては、前記判定装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下であり、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近
傍となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値よりも大きい場合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外されていると判定することができる。
【００１７】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値よりも大きく、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍
となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値以下である場合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が正常であると判定することができる。
【００１８】
また、本発明においては、前記判定装置は、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比がリッチ空燃比となるように還元剤量を調節しつつ前記供給装置から還元剤の供給を開始した直後の所定時間内において、前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値よりも大きく、且つ、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒にＮＯxが吸蔵されているときであって、前記制御装置により排気の空燃比が理論空燃比近傍
となるように還元剤供給量を調整しつつ前記供給装置から還元剤の供給を行ったときの前記ＮＯx検出装置の検出値が閾値よりも大きい場合には、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒が取り外されていると判定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定をより正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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触媒におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。
【図３】ＮＯx触媒におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【図４】還元剤を供給して排気の空燃比をリッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）としたときのＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度の推移を示したタイムチャートである。
【図５】還元剤を供給して排気の空燃比を理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４．７）としたときのＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度の推移を示したタイムチャートである。
【図６】還元剤を供給して排気の空燃比をリッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）としたときのＮＯx触媒よりも下流側のＮＯx濃度の推移を示したタイムチャートである。
【図７】還元剤を供給して排気の空燃比を理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４．７）としたときのＮＯx触媒よりも下流側のＮＯx濃度の推移を示したタイムチャートである。
【図８】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給し且つＮＯx触媒の温度が例えば３７０℃のときの、下流側ＮＯxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図９】ＮＯx触媒の温度と、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３濃度の最大値と、の関係を示した図である。
【図１０】ＮＯx触媒の温度と、ＮＯx触媒よりも下流側のＮＨ３量との関係を示した図である。
【図１１】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給し且つＮＯx触媒の温度が例えば３７０℃のときの、下流側ＮＯxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図１２】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）のときのＮＯx触媒の温度と、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサの検出値が最大となるまでの時間と、の関係を示した図である。
【図１３】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）のときのＮＯx触媒の温度と、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサの検出値が所定値となるまでの時間と、の関係を示した図である。
【図１４】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。
【図１５】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給し且つＮＯx触媒の温度が例えば３７０℃のときの、下流側ＮＯxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【図１６】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給したときの、下流側ＮＯxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートであって、下流側ＮＯxセンサの検出値の最大値が、「異常触媒」、「正常触媒」、「触媒なし」の順に大きくなる場合を示している。
【図１７】リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給したときの、下流側ＮＯxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートであって、下流側ＮＯxセンサの検出値の最大値が、「触媒なし」、「異常触媒」、「正常触媒」の順に大きくなる場合を示している。
【図１８】ＮＯx触媒が取り外されているか否かを判定するためのフローを示したフローチャートである。
【図１９】理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４．７）を目標に還元剤を供給したときの、下流側ＮＯxセンサの検出値の推移を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る触媒劣化判定システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施例１＞
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、ディーゼルエンジンである。
【００２３】
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、吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）が備えられている。
【００２４】
ＮＯx触媒４は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体とし、その担体上に、たとえ
ばバリウム（Ｂａ）及び白金（Ｐｔ）を担持して構成されている。
【００２５】
このＮＯx触媒４は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元す
る。
【００２６】
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。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還元剤を噴射する。還元剤には、たとえば内燃機関１の燃料（軽油）が用いられるが、これに限らない。
【００２７】
噴射弁５から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比を低下させる。そして、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxの還元時には、噴射弁５から燃料を噴射することにより、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を比較的に短
い周期で低下させる所謂リッチスパイク制御を実行する。噴射弁５から噴射させる還元剤量は、たとえば内燃機関１の運転状態（機関回転数及び燃料噴射量）に基づいて決定される。還元剤量と機関回転数と機関負荷との関係は予めマップ化しておくことができる。また、排気通路２に空燃比センサを取り付けて、該空燃比センサにより検出される空燃比が目標値となるように還元剤量をフィードバック制御してもよい。
【００２８】
なお、本実施例においては噴射弁５が、本発明における供給装置に相当する。また、内燃機関１から未燃燃料を排出させることで還元剤を供給することもできる。すなわち、気筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁を備え、該筒内噴射弁から主噴射を行なった後の膨張行程中若しくは排気行程中に再度燃料を噴射する副噴射（ポスト噴射）を行なったり、筒内噴射弁からの燃料噴射時期を遅らせたりすることにより、内燃機関１から還元剤を多く含むガスを排出させることもできる。
【００２９】
また、噴射弁５よりも上流の排気通路２には、排気中のＮＯx濃度を測定する上流側Ｎ
Ｏx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ＮＯx濃度を測定する下流側ＮＯx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下流側ＮＯxセンサ８が、本発明にお
けるＮＯx検出装置に相当する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。なお、本実施例では噴射弁５から供給する還元量を調節するＥＣＵ１０が、本発明における制御装置に相当する。
【００３３】
そして、ＥＣＵ１０は、排気の空燃比がリッチとなる範囲内で噴射弁５から還元剤を噴射させ、このときに下流側ＮＯxセンサ８により検出されるＮＨ３濃度に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行う。ここで、ＮＯx及びＮＨ３は、下流側ＮＯxセンサ８によりＮＯx
として検出される。このため、下流側ＮＯxセンサ８によりＮＨ３が検出されたのか、ま
たはＮＯxが検出されたのか判別することは困難である。しかし、排気の空燃比をリッチ
空燃比とすることで、ＮＯx触媒４から流出する排気中にはＮＯxがほとんど含まれなくなる。したがって、このときに下流側ＮＯxセンサ８により検出されるのは、ＮＨ３という
ことになる。
【００３４】
しかし、ＮＯx触媒４を取り外した場合には、排気中のＮＯxが下流側ＮＯxセンサ８に
より検出される。そして、ＮＯx触媒４が正常のときに検出されるＮＨ３と、ＮＯx触媒４が取り外されているときに検出されるＮＯxとを区別する要求もある。これに対し、ＥＣ
Ｕ１０は、排気の空燃比が理論空燃比近傍となるように噴射弁５から還元剤を噴射させたときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値に基づいて、ＮＯx触媒４が取り外されているか否か判定する。
【００３５】
ここで、図２は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの吸蔵作用を説明するための図である。また、図３は、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの還元作用を説明するための図である。
【００３６】
ＮＯx触媒４は、排気の空燃比がリーンのときにＮＯをＰｔ上でＯ２と酸化させ、Ｂａ
へＢａ（ＮＯ３）２として吸蔵する。一方、還元剤を供給して排気の空燃比をリッチとすると、Ｂａ（ＮＯ３）２がＮＯ２となって放出され、さらにＰｔ上でＮ２に還元される。このときに、ＮＯx触媒４では、ＮＯとＨ２とが反応して、ＮＨ３とＨ２Ｏとが生成され
る。また、ＨＣとＮＯとが反応して、ＮＨ３とＨ２ＯとＣＯ２とが生成される。このようにして生成されたＮＨ３は、下流側ＮＯxセンサ８においてＨ２またはＯ２と反応してＮ
Ｏになるため、ＮＯxとして検出される。すなわち、下流側ＮＯxセンサ８においてＮＨ３が検出される。
【００３７】
次に、図４は、還元剤を供給して排気の空燃比をリッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）としたときのＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度の推移を示したタイムチャート
である。「正常触媒」は、Ｐｔが劣化しているものの、劣化の度合いが許容範囲内のＮＯx触媒４を示している。「劣化触媒」は、劣化の度合いが許容範囲を超えたＮＯx触媒４を示している。「触媒なし」は、ＮＯx触媒４を取り外した場合、すなわちＮＯx触媒４が存在しない場合を示している。「触媒なし」の場合には、ＮＯx触媒４のハウジングのみが
取り付けられている。なお、ここでは、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを還元するために行われるリッチスパイク制御（以下、通常のリッチスパイク制御ともいう。）のときよりも、排気の空燃比が低い。
【００３８】
また、図５は、還元剤を供給して排気の空燃比を理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４．７）としたときのＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度の推移を示したタイムチャー
トである。
【００３９】
図４に示されるように、リッチ空燃比では、ＮＯx触媒４が正常であれば、ＮＨ３が多
く生成される。また、ＮＯx触媒４においてＰｔのシンタリングや硫黄被毒が発生して該
ＮＯx触媒４が劣化すると、Ｐｔの表面積が減少するため、ＮＯx触媒４における反応速度が低下する。このため、ＮＯx触媒４の劣化に応じてＮＨ３の生成量が減少する。そして
、ＮＯx触媒４に劣化がさらに進行した場合や「触媒なし」の場合には、ＮＯx触媒４での反応が全く起こらないため、ＮＨ３が生成されない。
【００４０】
一方、図５に示されるように、理論空燃比近傍では、「正常触媒」及び「劣化触媒」の何れもＮＨ３生成量が少なく、その差は小さい。この場合、ＮＯxはＮ２に還元されてい
ると考えられる。そして、「触媒なし」の場合には、ＮＨ３が生成されない。このため、理論空燃比近傍では、「正常触媒」及び「劣化触媒」、「触媒なし」でＮＨ３濃度の差は小さい。
【００４１】
次に、図６は、還元剤を供給して排気の空燃比をリッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）としたときのＮＯx触媒４よりも下流側のＮＯx濃度の推移を示したタイムチャートである。
【００４２】
また、図７は、還元剤を供給して排気の空燃比を理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４
．７）としたときのＮＯx触媒４よりも下流側のＮＯx濃度の推移を示したタイムチャートである。
【００４３】
リッチ空燃比（図６）及び理論空燃比近傍（図７）において、「正常触媒」及び「劣化触媒」では、吸蔵していたＮＯxをＮ２またはＮＨ３へ還元するため、ＮＯx濃度は低い。一方、「触媒なし」の場合には、内燃機関１から排出されるＮＯxが吸蔵も還元もされず
に通過するため、ＮＯx濃度が高くなる。
【００４４】
上記図４〜図７の関係を用いれば、「正常触媒」、「劣化触媒」、「触媒なし」を下流側ＮＯxセンサ８の検出値に基づいて区別することができる。すなわち、下流側ＮＯxセンサ８では、ＮＯxとＮＨ３とを区別することができないが、理論空燃比近傍及びリッチ空
燃比とすることで、「正常触媒」、「劣化触媒」、「触媒なし」で夫々下流側ＮＯxセン
サ８の検出値が異なる。このため、理論空燃比近傍及びリッチ空燃比としたときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値に基づいて、「正常触媒」、「劣化触媒」、「触媒なし」を夫々
区別することができる。
【００４５】
なお、「正常触媒」、「劣化触媒」、「触媒なし」の何れの状態であるのか判定するときには、下流側ＮＯxセンサ８により得られる検出値の最大値、検出値の積算値、または
検出値の増加速度に基づいた判定を行うことができる。
【００４６】
ここで、図８は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給し且つＮＯx触媒４の温度が例えば３７０℃のときの、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の推移を示したタイムチャートである。
【００４７】
正常触媒に対して劣化触媒は、Ｐｔのシンタリング等によりＮＨ３の生成量が減少する。このため、劣化触媒では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が小さくなる。なお
、ＮＨ３の生成量は、ＮＯx触媒４の温度に応じて変化する。ここで、図９は、ＮＯx触媒４の温度と、ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度の最大値と、の関係を示した図であ
る。このように、ＮＨ３の生成量は、ＮＯx触媒４の温度に応じて変化するが、どの温度
においても、正常触媒よりも劣化触媒のほうがＮＨ３の生成量が少ないことに変わりはない。このように、正常触媒と劣化触媒との境となる閾値を、ＮＨ３濃度の最大値に設定することができる。この閾値と、ＮＯx触媒４の温度と、の関係を予め実験等により求めて
おいてもよい。
【００４８】
また、図１０は、ＮＯx触媒４の温度と、ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３量との関係を示した図である。ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３量とは、ＮＯx触媒４よりも下流側のＮＨ３濃度に排気の量を乗じた値の積算値である。この値は、下流側ＮＯxセンサ８の
検出値の積算値と相関関係にある。そして、図１０に示したように、ＮＯx触媒４よりも
下流側のＮＨ３濃度の積算値にも閾値を設定することができ、該積算値に基づいて、正常触媒と劣化触媒とを区別することができる。この閾値と、ＮＯx触媒４の温度と、の関係
を予め実験等により求めておいてもよい。
【００４９】
また、ＮＯx触媒４が劣化すると、ＮＯxからＮＨ３への反応速度が低下する。反応速度の低下は、図１１に示されるように、下流側ＮＯxセンサ８の検出値が最大となる時期に
現れる。なお、図１１は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給し且つＮＯx触媒４の温度が例えば３７０℃のときの、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の推移を示したタイムチャートである。正常触媒では、リッチ空燃比において、吸蔵されていたＮＯxが早期にＮＨ３へと還元されるため、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値は、比較的早い時期に現れる（図１１のＢ）。一方、劣化触媒では、ＮＯxからＮＨ３への
反応が緩慢となるため、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値は、比較的遅い時期に現
れる（図１１のＣ）。
【００５０】
ここで、図１２は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）のときのＮＯx触媒４の
温度と、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサ８の検出値が最大となるまでの時間と、
の関係を示した図である。ＮＯx触媒４の温度によってもＮＨ３の生成速度が変化するが
、ＮＯx触媒４の温度が同じであれば、劣化触媒よりも正常触媒のほうが最大値に早く達
する。このため、下流側ＮＯxセンサ８の検出値が最大値となるまでの時間に閾値を設定
することができ、該下流側ＮＯxセンサ８の検出値が最大値となるまでの時間に基づいて
、正常触媒と劣化触媒とを区別することができる。
【００５１】
また、下流側ＮＯxセンサ８の検出値が、還元剤供給開始から所定値（例えば、劣化触
媒の最大値）に上昇するまでの時間に応じて正常触媒と劣化触媒とを区別することもできる。すなわち、正常触媒では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値がＡで示される時刻に所定
値に達するのに対し、劣化触媒では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値がＣで示される時刻
に所定値に達する。すなわち、劣化触媒のほうが、所定値に達するまでの時間が長い。
【００５２】
ここで、図１３は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）のときのＮＯx触媒４の
温度と、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサ８の検出値が所定値となるまでの時間と
、の関係を示した図である。
【００５３】
このように、ＮＯx触媒４の温度によって、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサ８の検出値が所定値となるまでの時間が変化するが、ＮＯx触媒４の温度が同じであれば、劣
化触媒よりも正常触媒のほうが所定値に早く達する。このため、下流側ＮＯxセンサ８の
検出値が所定値となるまでの時間に閾値を設定することができ、該下流側ＮＯxセンサ８
の検出値が所定値となるまでの時間に基づいて、正常触媒と劣化触媒とを区別することができる。
【００５４】
次に、図１４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により所定の期間毎に実行される。
【００５５】
ステップＳ１０１では、ＮＯx触媒４の劣化判定を行う前提条件が成立しているか否か
判定される。たとえば下流側ＮＯxセンサ８が正常であり、且つＮＯx触媒４の温度がＮＯxの還元に適した温度となっているときに前提条件が成立していると判定される。下流側
ＮＯxセンサ８が正常であるか否かは、周知の技術により行うことができる。また、ＮＯxの還元に適した温度とは、たとえば、ＮＯx触媒４が活性化しているときの温度である。
ＮＯx触媒４の温度が低すぎると活性が低下し、ＮＯx触媒４の温度が高すぎるとＮＨ３の生成量が低下するため、ＮＯx触媒４の温度が所定の範囲内であるか否か判定してもよい
。ＮＯx触媒４の温度は、温度センサ９により検出される。また、ＮＯx触媒４の劣化判定が完了していないか否か判定してもよい。
【００５６】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００５７】
ステップＳ１０２では、リッチスパイク実行条件が成立しているか否か判定される。リッチスパイク実行条件とは、ＮＯx触媒４の劣化判定を行うためのリッチスパイク制御を
行う条件である。たとえば、ＮＯx触媒４に所定量以上のＮＯxが吸蔵されているときにリッチスパイク実行条件が成立していると判定される。ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx量は、上流側ＮＯxセンサ７により検出されるＮＯx濃度に基づいて算出される。ここでいう所定量とは、還元剤を供給したときに、劣化判定が可能なほどＮＨ３が生成される値として予め実験等により求めておく。すなわち、ＮＯx触媒４にＮＯxが吸蔵されていなけれ
ば、ＮＯx触媒４がたとえ正常であったとしても、ＮＨ３が生成されない。そうすると劣
化判定が困難となるため、所定量以上のＮＯxがＮＯx触媒４に吸蔵されていることを条件としている。
【００５８】
ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３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。
【００５９】
ステップＳ１０３では、ＮＯx触媒４の劣化判定用のリッチスパイク制御が行われる。
すなわち、リッチの範囲内（例えば、空燃比１４以下）でリッチスパイク制御が行われる。リッチスパイク制御は、少なくともＮＨ３が生成されるのに必要な時間行われる。
【００６０】
ステップＳ１０４では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が閾値以下であるか否
か判定される。本ステップでは、ＮＯx触媒４が劣化しているか否か判定している。ここ
でいう閾値は、ＮＯx触媒４が劣化しているか否かの境となる検出値であり、予め設定し
ておく。また、この最大値は、リッチスパイク制御が開始されてから１０秒以内における最大値としてもよい。
【００６１】
なお、本ステップでは、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の積算値が閾値以下であるか否
か判定してもよい。この積算値は、リッチスパイク制御により下流側ＮＯxセンサ８でＮ
Ｈ３が検出されている間の積算値としてもよく、リッチスパイク制御が行われている間の積算値としてもよく、所定の時間の積算値としてもよい。積算値は、たとえば所定の周期で読み込まれる下流側ＮＯxセンサ８の検出値を順次加算していくことにより得る。
【００６２】
また、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサ８の検出値が最大値となるまでの時間、
または、還元剤供給開始から下流側ＮＯxセンサ８の検出値が所定値となるまでの時間が
閾値以上であるか否か判定してもよい。
【００６３】
ここで、図１５は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給し且つＮＯx触媒４の温度が例えば３７０℃のときの、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の推移を示したタイムチャートである。「正常触媒」の場合の検出値の最大値は閾値よりも高くなり、「劣化触媒」の場合の検出値の最大値は閾値以下となる。しかし、「触媒なし」の場合には、検出値の最大値が閾値近傍の場合もある。このため、ステップＳ１０４の判定結果によらず、「触媒なし」の可能性もある。
【００６４】
したがって、ステップＳ１０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ進み、ＮＯx触媒４は劣化しているか、またはＮＯx触媒４が取り外されていると判定される。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へ進み、ＮＯx
触媒４は正常であるか、またはＮＯx触媒４が取り外されていると判定される。
【００６５】
ここで、図１６は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給したときの、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の推移を示したタイムチャートであって、下流
側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が、「異常触媒」、「正常触媒」、「触媒なし」の順
に大きくなる場合を示している。このときには、ＮＨ３の生成量は少ない。この図１６では、「正常触媒」及び「触媒なし」の場合の検出値の最大値が、閾値よりも大きくなっている。そして、図１６に示した場合では、「正常触媒」と「触媒なし」とを区別する必要がある。
【００６６】
一方、図１７は、リッチ空燃比（例えば、空燃比１３．４）を目標に還元剤を供給したときの、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の推移を示したタイムチャートであって、下流側
ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が、「触媒なし」、「異常触媒」、「正常触媒」の順に
大きくなる場合を示している。このときには、ＮＨ３の生成量は多い。この図１７では、「劣化触媒」及び「触媒なし」の場合の検出値の最大値が、閾値以下になっている。そして、図１７に示した場合では、「劣化触媒」と「触媒なし」とを区別する必要がある。
【００６７】
したがって、次に、ＮＯx触媒４が取り外されているか否かの判定を行う。図１８は、
ＮＯx触媒４が取り外されているか否かを判定するためのフローを示したフローチャート
である。本ルーチンは、図１４に示したルーチンの終了後に実行される。
【００６８】
ステップＳ２０１では、リッチスパイク実行条件が成立しているか否か判定される。本ステップでは、ステップＳ１０２と同様の処理がなされる。なお、ＮＯx触媒４に吸蔵さ
れているＮＯx量が少ないと、リッチスパイク制御実行中にＮＯxの還元が完了し、ＮＯx
触媒４が正常であってもＮＯxが流出することがある。このため、ＮＯx触媒４におけるＮＯxの吸蔵量が所定量以上のときにリッチスパイク実行条件が成立していると判定される
。
【００６９】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００７０】
ステップＳ２０２では、ＮＯx触媒４の取り外し判定用のリッチスパイク制御が行われ
る。すなわち、理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４．７）となるようにリッチスパイク制御が行われる。すなわち、ＮＨ３が生成されない空燃比とされる。
【００７１】
ステップＳ２０３では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が閾値以下であるか否
か判定される。この閾値は、ＮＯx触媒４が存在するか否かの境となる検出値であり、予
め設定しておく。
【００７２】
ここで、図１９は、理論空燃比近傍（例えば、空燃比１４．７）を目標に還元剤を供給したときの、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の推移を示したタイムチャートである。ＮＯx触媒４が実際に取り付けられている場合には、該ＮＯx触媒４に吸蔵されていたＮＯx及びＮＯx触媒４に流入するＮＯxがＮ２へ還元される。また、理論空燃比近傍では、ＮＨ３はほとんど生成されない。したがって、ＮＯx触媒４が存在すれば、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値は小さくなるはずである。したがって、「正常触媒」及び「劣化触媒」では、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値は、閾値以下となる。一方、「触媒なし」の
場合には、内燃機関１から排出されるＮＯxが下流側ＮＯxセンサ８により検出されるため、検出値の最大値が閾値よりも大きくなる。この閾値は、ＮＯx触媒４が取り付けられて
いるか否かの境となる値として予め実験等により求めておく。
【００７３】
なお、本ステップでは、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の積算値が閾値以下であるか否
か判定してもよい。
【００７４】
ステップＳ２０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進み、「正常触媒」または「劣化触媒」の何れかであると判定される。一方、ステップＳ２０３で否定判定がなされた場合にはステップＳ２０５へ進み、「触媒なし」であると判定される。このように、図１４に示すフローと、図１８に示すフロートを処理することにより、「正常触媒」または「劣化触媒」、「触媒なし」の何れかであると判定することができる。
【００７５】
なお、本実施例においてはステップＳ１０４及びステップＳ２０３を処理するＥＣＵ１０が、本発明における判定装置に相当する。
【００７６】
このようにして、リッチ空燃比となるように還元剤を供給しているときの下流側ＮＯx
センサ８の検出値、及び、理論空燃比近傍となるように還元剤を供給しているときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値に基づいてＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。このときには、ＮＯx触媒４が取り外されているか否かも判定することができる。
【００７７】
なお、本実施例では、理論空燃比よりもリッチの範囲内でリッチスパイク制御を行っているときの下流側ＮＯxセンサ８の検出値の最大値が小さいほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが高いと判定してもよい。同様に、下流側ＮＯxセンサ８の検出値の積算値が小さい
ほど、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが高いと判定してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１     内燃機関
２     排気通路
４     吸蔵還元型ＮＯx触媒
５     噴射弁
７     上流側ＮＯxセンサ
８     下流側ＮＯx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】
0005724839.tif 000002
【図２】
0005724839.tif 000003
【図３】
0005724839.tif 000004
【図４】
0005724839.tif 000005
【図５】
0005724839.tif 000006
【図６】
0005724839.tif 000007
【図７】
0005724839.tif 000008
【図８】
0005724839.tif 000009
【図９】
0005724839.tif 000010
【図１０】
0005724839.tif 000011
【図１１】
0005724839.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005724839.tif 000016
【図１６】
0005724839.tif 000017
【図１７】
0005724839.tif 000018
【図１８】
0005724839.tif 000019
【図１９】
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