(57)【要約】【課題】正確な触媒劣化診断を実施する。【解決手段】排気空燃比をリッチ側に変化させたときの触媒流出排気温に関する昇温度合いを複数の触媒流入排気温について求める。そしてこれら流入排気温と昇温度合いとから昇温度合いの勾配Ｓを求め、勾配の最大値Ｓｍａｘと、これに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘとの少なくとも一方に基づき、触媒の劣化を判定する。昇温度合いのみならず、流入排気温も考慮するので、正確な触媒劣化診断を行うことができる。【選択図】図４
2008303742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気空燃比をリッチ側に変化させるための排気空燃比変更手段と、
触媒に流入する排気ガスの温度である流入排気温を検出又は推定する流入排気温検出手段と、
触媒から流出する排気ガスの温度である流出排気温を検出する流出排気温検出手段と、
排気空燃比をリッチ側に変化させたときの流出排気温に関する昇温度合いを複数の流入排気温について求め、これら流入排気温と昇温度合いとから昇温度合いの勾配を求め、該勾配の最大値と、その最大値に対応する流入排気温との少なくとも一方に基づき、触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を備えたことを特徴とする触媒の劣化診断装置。
【請求項２】
勾配の最大値とその最大値に対応する流入排気温との間の予め定められた関係から、勾配の最大値に対応する流入排気温の基準値を算出し、この基準値と、勾配の最大値に対応する流入排気温の実際の検出値又は推定値とを比較して、当該検出値又は推定値の異常を判定する異常判定手段が備えられる
ことを特徴とする請求項１記載の触媒の劣化診断装置。
【請求項３】
異常判定手段により検出値又は推定値の異常が判定されたとき、当該検出値又は推定値を補正する補正手段が備えられ、
劣化判定手段が、勾配の最大値と、その最大値に対応する流入排気温の補正後の検出値又は推定値との少なくとも一方に基づき、触媒の劣化を判定する
ことを特徴とする請求項２記載の触媒の劣化診断装置。
【請求項４】
劣化判定手段が、勾配の最大値が所定値以下であるとき、及び勾配の最大値に対応する流入排気温が所定値以上であるときの少なくとも一方であるとき、触媒を劣化と判定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の触媒の劣化診断装置。
【請求項５】
前記昇温度合いが、流出排気温を所定の目標昇温だけ上昇させるように排気空燃比をリッチ側に変化させたときの、実際の流出排気温の昇温量と目標昇温との比である昇温率からなる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の触媒の劣化診断装置。
【請求項６】
排気空燃比変更手段が、排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の触媒の劣化診断装置。
【請求項７】
勾配の最大値とその最大値に対応する流入排気温との間の予め定められた関係が、マップ又は関数の形式で設定されている
ことを特徴とする請求項２記載の触媒の劣化診断装置。
【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触媒の劣化診断のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の排気通路には排気ガスを浄化するための触媒が設置されている。この触媒が劣化すると、より多くの有害物質が大気中に排出されてしまうことから、これを防止すべく触媒の劣化を診断することが行われている。特に自動車に搭載されたエンジンの場合、車載状態（オンボード）で触媒の劣化を診断することが各国法規等からも要請されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、エンジンの定常運転時に検出した触媒温度と定常運転時に空燃比をリッチ側に補正した後に検出した触媒温度とから温度上昇勾配を算出し、この温度上昇勾配が許容範囲内にないときに触媒の劣化と判定する装置が開示されている。なお、特許文献２には、触媒の入口もしくは付近の温度を検出する温度センサと、触媒の内部もしくは出口の温度を検出する温度センサとの出力値に基づいて触媒の劣化を判断する装置において、両温度センサの所定時点での出力差に応じて一方の温度センサの出力値を補正することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−６０１０６号公報
【特許文献２】特開平７−１８０５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は次のようなものである。即ち、空燃比をリッチ側に補正すると触媒の反応熱が増加し、触媒の温度が上昇する。そしてこのときの触媒の温度上昇勾配は触媒の劣化度に応じて変化する。よってこのことを利用して触媒の劣化を判定しようというものである。
【０００６】
しかし、空燃比をリッチ側に変化させたときの触媒の昇温度合いは、触媒の劣化度のみならず、触媒に流入する排気ガスの温度によっても変化する。よってこのことを考慮しないと正確な触媒劣化診断を行うことができない。
【０００７】
そこで、本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、正確な診断を行うことができる触媒の劣化診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態によれば、
内燃機関の排気空燃比をリッチ側に変化させるための排気空燃比変更手段と、
触媒に流入する排気ガスの温度である流入排気温を検出又は推定する流入排気温検出手段と、
触媒から流出する排気ガスの温度である流出排気温を検出する流出排気温検出手段と、
排気空燃比をリッチ側に変化させたときの流出排気温に関する昇温度合いを複数の流入排気温について求め、これら流入排気温と昇温度合いとから昇温度合いの勾配を求め、該勾配の最大値と、その最大値に対応する流入排気温との少なくとも一方に基づき、触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を備えたことを特徴とする触媒の劣化診断装置が提供される。
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究の結果、かかる昇温度合いの勾配の最大値と、その最大値に対応する流入排気温との間に、触媒劣化度を反映する一定の関係があることを見出した。本発明の第１の形態によれば、この勾配最大値と対応する流入排気温との少なくとも一方に基づいて触媒の劣化を判定するので、流入排気温をも考慮した正確な触媒劣化診断を行うことができる。
【００１０】
本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、
勾配の最大値とその最大値に対応する流入排気温との間の予め定められた関係から、勾配の最大値に対応する流入排気温の基準値を算出し、この基準値と、勾配の最大値に対応する流入排気温の実際の検出値又は推定値とを比較して、当該検出値又は推定値の異常を判定する異常判定手段が備えられる
ことを特徴とする。
【００１１】
勾配の最大値と、その最大値に対応する流入排気温との間には１対１の関係があり、ある勾配最大値に対して唯一の流入排気温が定まる。この第２の形態によれば、かかる関係を利用して、勾配の最大値に対応する流入排気温の基準値が算出され、当該基準値と実際の検出値又は推定値とが比較されて、検出値又は推定値の異常が判定される。よって、不適切な検出値又は推定値を用いて劣化診断を行うことを防止でき、劣化診断の精度を向上することができる。
【００１２】
本発明の第３の形態は、前記第２の形態において、
異常判定手段により検出値又は推定値の異常が判定されたとき、当該検出値又は推定値を補正する補正手段が備えられ、
劣化判定手段が、勾配の最大値と、その最大値に対応する流入排気温の補正後の検出値又は推定値との少なくとも一方に基づき、触媒の劣化を判定する
ことを特徴とする。
【００１３】
この第３の形態によれば、異常な検出値又は推定値を補正した上で触媒の劣化判定が実行される。よって、劣化診断の精度を向上することができる。
【００１４】
本発明の第４の形態は、前記第１乃至第３のいずれかの形態において、
劣化判定手段が、勾配の最大値が所定値以下であるとき、及び勾配の最大値に対応する流入排気温が所定値以上であるときの少なくとも一方であるとき、触媒を劣化と判定する
ことを特徴とする。
【００１５】
本発明者らの試験研究の結果によれば、触媒の劣化が進むほど、勾配の最大値は低下し、勾配の最大値に対応する流入排気温は高くなることが判明している。この第４の形態によれば、かかる特性を利用して触媒の劣化を好適に判定することができる。
【００１６】
本発明の第５の形態は、前記第１乃至第４のいずれかの形態において、
前記昇温度合いが、流出排気温を所定の目標昇温だけ上昇させるように排気空燃比をリッチ側に変化させたときの、実際の流出排気温の昇温量と目標昇温との比である昇温率からなる
ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第６の形態は、前記第１乃至第５のいずれかの形態において、
排気空燃比変更手段が、排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を有する
ことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第７の形態は、前記第２の形態において、
勾配の最大値とその最大値に対応する流入排気温との間の予め定められた関係が、マップ又は関数の形式で設定されている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、正確な触媒の劣化診断を行うことができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。図中、１０は、自動車用の圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであり、１１は吸気ポートに連通されている吸気マニフォルド、１２は排気ポートに連通されている排気マニフォルド、１３は燃焼室である。本実施形態では、不図示の燃料タンクから高圧ポンプ１７に供給された燃料が、高圧ポンプ１７によりコモンレール１８に圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール１８内の高圧燃料がインジェクタ（燃料噴射弁）１４から燃焼室１３内に直接噴射供給される。エンジン１０からの排気ガスは、排気マニフォルド１２からターボチャージャ１９を経た後にその下流の排気通路１５に流され、後述のように浄化処理された後、大気に排出される。なお、本発明は他の形式の内燃機関、例えば火花点火式内燃機関にも適用可能である。ディーゼルエンジンの形態としては本実施形態のようなコモンレール式に限られない。またＥＧＲ装置などの他のデバイスを含むことも任意である。
【００２２】
エアクリーナ２０から吸気通路２１内に導入された吸入空気は、エアフローメータ２２、ターボチャージャ１９、インタークーラ２３、スロットルバルブ２４を順に通過して吸気マニフォルド１１に至る。エアフローメータ２２は吸入空気量を検出するためのセンサであり、具体的には吸入空気の流量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ２４には電子制御式のものが採用されている。
【００２３】
ターボチャージャ１９の下流側の排気通路１５には触媒３０が設置されている。本実施形態の触媒３０は、排気ガス中の未燃成分である炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）（特に炭化水素）を酸化して浄化する酸化触媒である。但し、本発明における触媒は酸化触媒に限定されず、排気空燃比をリッチ側に変化させたときに反応熱で昇温するような触媒であればいかなる触媒であってもよい。典型的には、コート材に活性種としての貴金属が分散配置されている触媒を含む。例えば、三元触媒やＮＯｘ触媒（ＤＰＦと一体化されたものを含む）であってもよい。なお、本実施形態において、触媒３０の下流側にＮＯｘ触媒を追加して設置するのが好ましい。
【００２４】
エンジン全体の制御を司る制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）１００が設けられる。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ１００は、各種センサ類の検出値等に基づいて、所望のエンジン制御が実行されるように、インジェクタ１４、高圧ポンプ１７、スロットルバルブ２４等を制御する。ＥＣＵ１００に接続されるセンサ類としては、前述のエアフローメータ２２の他、エンジン１０のクランク角を検出するクランク角センサ２６、及びアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２７が含まれる。ＥＣＵ１００はクランク角センサ２６の出力に基づきエンジン１０の回転速度を算出する。
【００２５】
また、ＥＣＵ１００に接続されるセンサ類として、触媒３０の前後に排気温センサ４０，４２が設けられる。触媒前の排気温センサ４０は、触媒３０に流入する排気ガスの温度（流入排気温）を検出するセンサであり、以下「流入排気温センサ」という。また、触媒後の排気温センサ４２は、触媒３０から流出する排気ガスの温度（流出排気温）を検出するセンサであり、以下「流出排気温センサ」という。なお、流入排気温センサ４０を省略し、代わりにＥＣＵ１００により、エンジン運転状態に基づいて流入排気温を推定してもよい。例えば、エンジン回転速度及びアクセル開度と流入排気温との関係をマップ又は関数の形式で予めＥＣＵ１００に記憶しておき、それらエンジン回転速度及びアクセル開度の実際の検出値からＥＣＵ１００により流入排気温を推定することが可能である。
【００２６】
さらに、排気空燃比をリッチ側に変化させるべく、触媒３０の上流側の排気通路１５には燃料添加弁５０が設けられている。燃料添加弁５０はＥＣＵ１００によりオンされたときに開弁し、排気通路１５内に燃料を添加ないし噴射する。なお、このように燃料添加弁５０から燃料を別途添加するやり方の他に、インジェクタ１４から燃焼室１３に膨張行程後期又は排気行程で燃料を噴射する後噴射（ポスト噴射）を行う方法等が可能である。このような追加燃料の添加は、排気空燃比をリッチ側に変化させ、これにより触媒の反応熱を増して触媒温度ひいては流出排気温を昇温することを目的とするので、以下「昇温添加」という。本実施形態のようなディーゼルエンジンの場合、排気空燃比は基本的に理論空燃比（ストイキ、例えばＡ／Ｆ＝１４．６）より著しくリーン（Ａ／Ｆ＝２０〜２７程度）である。そして昇温添加により、排気空燃比は通常理論空燃比若しくはそれよりリッチ側に変化される。但し、必ずしもそうでなくてもよく、理論空燃比よりリーン側の空燃比を保ちつつ空燃比自体をリッチ側に変化させてもよい。
【００２７】
次に、触媒３０の劣化診断について説明する。
【００２８】
前述したように、排気空燃比をリッチ側に変化させてこのときの触媒温度ひいては流出排気温の昇温度合いにより触媒の劣化を診断しようとする場合、昇温度合いが流入排気温にも影響されることから、流入排気温をも考慮して劣化診断を行うべきである。そこで本実施形態では次のようにして触媒劣化診断を行うこととしている。
【００２９】
まず、排気空燃比をリッチ側に変化させたときの流出排気温に関する昇温度合いが求められる。即ち、図２に示すように、燃料添加弁５０による燃料添加が開始されると（ｔ＝ｔ０）、これに応じて流出排気温Ｔｏｕｔが上昇していく。（Ａ）図の実線は正常触媒の場合、一点鎖線は劣化触媒の場合であり、見られるように、正常触媒の方が劣化触媒より流出排気温の昇温量が大きい。本実施形態では、新品触媒の場合に流出排気温を所定の目標昇温Ｔｔｒｇ（例えば２００℃）だけ上昇させるように燃料が添加される。そして燃料は、単位時間当たりに一定の割合で、最長で所定の最大添加量となるまで、添加される。（Ｂ）図は燃料添加弁５０から添加される燃料量の積算値、即ち積算燃料添加量を示し、積算燃料添加量は一定速度で増大する。燃料が添加されるにつれ流出排気温はやがて一定値に収束する。そして収束時点（ｔ＝ｔ１）での昇温量が最終的な昇温量ΔＴとされる。
【００３０】
この昇温量ΔＴと、目標昇温Ｔｔｒｇとの比である昇温率Ｒ（＝ΔＴ／Ｔｔｒｇ×１００（％））が求められる。この昇温率Ｒが、排気空燃比をリッチ側に変化させたときの流出排気温に関する昇温度合いを表す値となる。
【００３１】
ところで、昇温率Ｒは、触媒が劣化するほど小さい値となるほか、流入排気温が低いほど小さい値となる傾向がある。流入排気温が低いほど触媒活性度が低く、反応熱が少なくなるからである。この傾向は、触媒の活性化が開始する温度（ライトオフ温度）から、触媒の活性化が終了する温度までの間の温度領域で見られる。
【００３２】
図３に、流入排気温Ｔｉｎを変化させた場合の昇温率Ｒの変化を示す。線図ａ〜ｅはそれぞれ順に劣化度が大きくなる異なる触媒の場合を示す。見られるように、各触媒の昇温率Ｒは流入排気温Ｔｉｎが高くなるほど増加する傾向にある。これは流入排気温Ｔｉｎが高いほど、触媒温度が上昇して触媒反応が増すからである。そして、触媒の活性化が開始するような流入排気温から昇温率Ｒが立ち上がり始め（Ｒ＞０）、流入排気温が高くなるにつれ昇温率Ｒが次第に増加し、触媒の活性化が終了するような流入排気温以上の領域では昇温率Ｒが触媒劣化度に応じた上限値で一定となる。図示の結果から、以下の特性が同時に現れることが分かる。
（１）触媒の劣化が進むほど、触媒反応が低下するので、昇温率Ｒの上限値は低下する（領域Ｉ参照）。
（２）触媒の劣化が進むほど、昇温率Ｒが上昇するときの勾配即ち昇温率勾配Ｓが緩やかになる（領域ＩＩ参照）。
（３）触媒の劣化が進むほど、触媒の活性化開始温度がより高温側に移動するので、昇温率Ｒの立ち上がり開始点も高温側に移動する（領域ＩＩＩ参照）。
【００３３】
そこでここでは、（２）の特性に着目して劣化診断を行う。昇温率Ｒの上昇カーブは略Ｓ字状を描き、昇温率Ｒが上昇するときの昇温率勾配Ｓは最初小さく、途中で大きくなり、再度小さくなる。よって昇温率勾配Ｓには最大値ないしピーク値が存在することとなる。
【００３４】
図４には、図３の結果に基づく流入排気温Ｔｉｎと昇温率勾配Ｓとの関係を示す。線図ａ〜ｅはそれぞれ図３の線図ａ〜ｅに対応している。見られるように、各触媒について、流入排気温Ｔｉｎが上昇すると昇温率勾配Ｓは始め上昇し、その後下降するという山形形状を描く。そしてその途中で最大値ないしピーク値Ｓｍａｘを迎える。図示の結果から、以下の特性が同時に現れることが分かる。
（４）触媒の劣化が進むほど、昇温率勾配Ｓの最大値Ｓｍａｘは低下する。
（５）触媒の劣化が進むほど、昇温率勾配Ｓの最大値Ｓｍａｘに対応する（或いはその最大値Ｓｍａｘを与える）流入排気温Ｔｉｎｍａｘは高くなる。なお（４）及び（５）の特性を併せて図中矢印Ａで示す。
（６）触媒の劣化が進むほど、昇温率勾配Ｓがゼロより大きい温度範囲は広がる（即ち、山の裾野が広がる）。
【００３５】
そこでここでは、（４）及び（５）の特性の少なくとも一方を利用して劣化診断を行う。即ち、（４）の特性に着目すると、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘが所定値（例えば７（％／℃））以下であるとき、触媒を劣化と判定できる。また、（５）の特性に着目すると、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘが所定値（例えば２８０℃）以上であるとき、触媒を劣化と判定できる。このようにして、排気空燃比をリッチ側に変化させたときの流出排気温に関する昇温度合いだけでなく、そのときの流入排気温も加味して劣化診断を行うことにより、より正確に劣化診断を行うことができ、診断精度を高めることが可能になる。
【００３６】
ところで、図４の結果によれば、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘと、これに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘとの間には、矢印Ａで示すように１対１の関係がある。ある昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに対し、唯一の流入排気温Ｔｉｎｍａｘが定まる。そこでこの昇温率勾配最大値Ｓｍａｘと流入排気温Ｔｉｎｍａｘとの関係を図８に示す如く予め実験等を通じて定め、記憶しておくことで、実際に得られた昇温率勾配最大値Ｓｍａｘから、これに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘの真の値即ち基準値を求めることができる。そして、この基準値と比較することで、実際に検出された流入排気温Ｔｉｎのズレひいては異常、さらには流入排気温センサ４０の異常を検出することができる。
【００３７】
加えて、実際に検出された流入排気温Ｔｉｎｍａｘを補正した上で、触媒の劣化判定を行うことにより、劣化診断をより正確に行うことができる。特に、触媒の活性化開始から活性化終了までの温度領域では、流入排気温の検出値のズレが昇温率Ｒ、昇温率勾配Ｒ及び昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに与える影響が大きいので、かかる補正は非常に有効である。
【００３８】
なお、流入排気温Ｔｉｎとして推定値を用いた場合には推定値のズレ及び異常を検出し、このズレが無くなるよう補正を行うことができる。
【００３９】
以下、ＥＣＵ１００によってなされる本実施形態の劣化診断処理について説明する。まず劣化診断処理の大まかな手順を図５に基づき説明する。
【００４０】
最初のステップＳ１０では、異なる複数の流入排気温Ｔｉｎについてそれぞれ昇温率Ｒを計測する。そして次のステップＳ１２では、その複数の流入排気温Ｔｉｎについてそれぞれ昇温率勾配Ｓを算出する。ステップＳ１４では、その複数の昇温率勾配Ｓの中から最大値Ｓｍａｘとなるものを決定し、同時にこの昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘを決定する。ステップＳ１６では、決定した流入排気温Ｔｉｎｍａｘが異常かどうかを判定し、異常であればこの値を補正する。そして、ステップＳ１８において、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘと、これに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘとの両方に基づき、触媒が劣化か否かを判定する。なお、本実施形態では、精度向上の観点から昇温率勾配最大値Ｓｍａｘとこれに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘとの両方に基づき劣化判定を行っているが、少なくともいずれか一方に基づいて劣化判定すればよく、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘ及び流入排気温Ｔｉｎｍａｘのいずれか一方に基づき劣化判定してもよい。
【００４１】
次に、劣化診断処理の詳細な手順を図６及び図７に基づき説明する。なお当該劣化診断処理はＥＣＵ１００により所定の演算周期毎に実行されるが、図示のフローチャートはその全体が１回の演算時期に終了される訳ではなく、あくまでその手順のみを示している。
【００４２】
まずステップＳ１０１では、劣化診断処理を開始するのに必要な所定の前提条件が成立しているか否かが判断される。この前提条件とは、例えば、流入排気温センサ４０で検出された実際の流入排気温Ｔｉｎが、新品触媒が活性化を開始するような所定温度（例えば２００℃）以上になっていることである。加えて、エンジン運転状態が定常であることを条件に加えるのが好ましい。例えばエンジン回転速度とアクセル開度との検出値が略一定であるとき、エンジン運転状態が定常であると判断される。さらに、流入排気温を制御する手段が設けられている場合には、その制御された流入排気温が略一定となっていることを条件に含めるのが好ましい。
【００４３】
前提条件が成立していない場合には成立するまでステップＳ１０１が繰り返し実行され、前提条件が成立した場合にはステップＳ１０２においてｉ＝１とされる。
【００４４】
次いでステップＳ１０３では、流入排気温センサ４０で検出された実際の流入排気温Ｔｉｎが取得される。そしてステップＳ１０４において、この取得された流入排気温Ｔｉｎに対応する昇温率Ｒが計測済みか否かが判断される。即ち、本実施形態の劣化診断処理では、流入排気温Ｔｉｎと昇温率Ｒとのデータが組となって用いられ、このデータ組が異なる複数の流入排気温Ｔｉｎについて求められる。よって、既に昇温率Ｒを計測済みである流入排気温Ｔｉｎについては、再度昇温率Ｒを計測する必要はない。この観点から本ステップでは既に昇温率Ｒを計測済みである流入排気温Ｔｉｎか否かが判断されている。なお、本実施形態では、便宜上、流入排気温Ｔｉｎの各点単位で昇温率Ｒを計測するようにしているが、これに代わり、全流入排気温を所定温度幅の複数の領域に分割し、各領域単位で昇温率Ｒを計測するようにしてもよい。この場合、ある流入排気温Ｔｉｎに対して計測された昇温率Ｒは、その流入排気温Ｔｉｎが含まれる分割領域に対して計測された昇温率Ｒということになる。そして昇温率Ｒは、異なる複数の分割領域について個々に計測されることとなる。
【００４５】
さて、ステップＳ１０４で、昇温率計測済みと判断されればステップＳ１０３，Ｓ１０４が繰り返し実行される。そして昇温率計測済みでないと判断されたら、昇温率の計測が実質的に開始される。まずステップＳ１０５において、ステップＳ１０３で取得された流入排気温がＴｉｎ（ｉ）とされる。
【００４６】
次のステップＳ１０６では、燃料添加弁５０がオン（開弁）され、昇温添加が開始、実行される。このときには前述したように、新品触媒の場合に流出排気温が所定の目標昇温Ｔｔｒｇ（例えば２００℃）だけ上昇するように、燃料が添加される。燃料は単位時間当たりに一定の割合で添加され続ける。
【００４７】
この昇温添加中、流出排気温センサ４２により検出される実際の流出排気温Ｔｏｕｔが常時モニタされる。そしてステップＳ１０７において、その流出排気温Ｔｏｕｔの変化ないし昇温の有無が判断される。例えば、ＥＣＵ１００が所定の演算周期毎に流出排気温Ｔｏｕｔの微分値を算出し、この微分値が所定値以下となったとき、例えば温度変化速度にして０．３℃／ｓｅｃ以下となったとき、流出排気温Ｔｏｕｔは変化無しと判断される。流出排気温Ｔｏｕｔの変化がある間はステップＳ１０７が繰り返し実行され、流出排気温Ｔｏｕｔの変化が無くなったらステップＳ１０８に進んで燃料添加弁５０がオフ（閉弁）され、昇温添加が停止、終了される。
【００４８】
昇温添加において、新品触媒が目標昇温Ｔｔｒｇだけ昇温するような燃料量を添加しても、触媒が劣化している場合にはそのような燃料量を添加しきる前に昇温は停止し、上限値に達してしまう。よって、その後の無駄な昇温添加、即ち無駄な燃料消費を避けるために、昇温の有無を判断し、昇温が無くなった時点で昇温添加を停止するようにしている。
【００４９】
次に、ステップＳ１０９において、昇温添加終了時点での実際の流出排気温がＴｏｕｔ（ｉ）として取得される。そして同時に、ステップＳ１１０にて、この時点で流入排気温センサ４０により検出された実際の流入排気温から、流出排気温が推定され、この推定値がＴｏｕｔＭ（ｉ）として取得される。この後、ステップＳ１１１において、今回の昇温添加後の昇温量ΔＴ（ｉ）が式：ΔＴ（ｉ）＝Ｔｏｕｔ（ｉ）−ＴｏｕｔＭ（ｉ）により算出される。そしてステップＳ１１２において、今回の昇温添加における昇温率Ｒ（ｉ）が式：Ｒ（ｉ）＝ΔＴ（ｉ）／Ｔｔｒｇ×１００（％）により算出される。
【００５０】
本実施形態では、昇温量ΔＴの算出に当たり、昇温添加終了時点における実際の流出排気温Ｔｏｕｔと推定流出排気温ＴｏｕｔＭとの差を昇温量ΔＴとしている。推定流出排気温ＴｏｕｔＭを用いる理由は、昇温添加が仮になされていないとした場合の流出排気温を得るためであり、且つ、昇温添加中にそのような流出排気温が若干変動する可能性もあるからである。推定流出排気温ＴｏｕｔＭの算出方法については、流入排気温Ｔｉｎと流出排気温Ｔｏｕｔとの関係が予め実験等を通じてマップ又は関数の形式で設定、記憶され、このマップ等を使用して実際の流入排気温の検出値から推定流出排気温ＴｏｕｔＭが算出される。なお、昇温量ΔＴの算出方法は他にも様々な方法が可能である。例えば、推定流出排気温ＴｏｕｔＭの代わりに、昇温添加開始時点で流出排気温センサ４２により検出された流出排気温Ｔｏｕｔを用いてもよいし、昇温添加終了時点で流入排気温センサ４０により検出された流入排気温Ｔｉｎを用いてもよい。
【００５１】
この後、ステップＳ１１３において、ｉ＝ｎに達したか否かが判断される。ｎはデータ組（Ｔｉｎ（ｉ），Ｒ（ｉ））の取得数を表す所定値で、本実施形態では便宜上ｎ＝６とされる。なお、データ組の数は多ければ多いほど診断精度向上に有利であるが、データ取得により多くの時間を要するので、これらのバランスを考慮して最適値を設定するのがよい。ｎ個のデータ組を取得するのに複数トリップ要することもあり得る。なお１トリップとは、１回のエンジンの始動から停止までの期間をいう。
【００５２】
ｉがｎより少なければ、ステップＳ１１４にてｉ＝ｉ＋１、即ちｉの数を一つ増加した後、ステップＳ１０３〜Ｓ１１３を繰り返し実行する。ｉがｎに達したならば、ステップＳ１１５に進む。この時点でデータ組は異なる流入排気温について（Ｔｉｎ（１），Ｒ（１））から（Ｔｉｎ（６），Ｒ（６））までの６個が取得されていることとなる（図３の白丸１〜６参照）。
【００５３】
次に、これらのデータ組（Ｔｉｎ（ｉ），Ｒ（ｉ））を、流入排気温の低い順に並べ替え（Ｔｉｎ（ｊ），Ｒ（ｊ））とする。即ち、前記ステップＳ１０３〜Ｓ１１２では、流入排気温についてランダムに、即ち、昇温率が計測されていないデータから優先して順にデータ組が取得されていた。例えば、（Ｔｉｎ（１），Ｒ（１））と（Ｔｉｎ（２），Ｒ（２））とでは、Ｔｉｎ（１）の方がＴｉｎ（２）より高温の場合もあり得る。よってここは便宜上、元のデータ組（Ｔｉｎ（ｉ），Ｒ（ｉ））を、流入排気温の低い順に並べ替える。こうすると例えば（Ｔｉｎ（１），Ｒ（１））が（Ｔｉｎ（２），Ｒ（２））に、（Ｔｉｎ（２），Ｒ（２））が（Ｔｉｎ（１），Ｒ（１））に、それぞれ置き換わる。
【００５４】
こうしてデータ組の並べ替えが終了したら、次に図７に示すステップＳ１１６において、データ組（Ｔｉｎ（ｊ），Ｒ（ｊ））を用いて昇温率勾配Ｓ（ｊ）が次式により算出される。
Ｓ（ｊ）＝（Ｒ（ｊ）−Ｒ（ｊ−１））／（Ｔｉｎ（ｊ）−Ｔｉｎ（ｊ−１））
但し、ｊ＝１，・・・，ｎ、Ｓ（１）＝０である。これにより、Ｓ（１）からＳ（ｎ）までのｎ個の昇温率勾配が算出されることとなる。
【００５５】
これらｎ個の昇温率勾配Ｓ（１）〜Ｓ（ｎ）にはそれぞれ流入排気温Ｔｉｎ（１）〜Ｔｉｎ（ｎ）が対応づけられる。これにより、ｎ個のデータ組（Ｔｉｎ（１），Ｓ（１））〜（Ｔｉｎ（ｎ），Ｓ（ｎ））が出来上がる。
【００５６】
次に、ステップＳ１１７において、これらデータ組（Ｔｉｎ（ｊ），Ｓ（ｊ））の中から昇温率勾配Ｓが最大であるものが一つ選択され、そのデータ組の昇温率勾配が昇温率勾配の最大値Ｓｍａｘとして決定されると共に、そのデータ組の流入排気温が、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘとして決定される。
【００５７】
この後、ステップＳ１１８に進み、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに対応する流入排気温基準値ＴｉｎｍａｘＭが、例えば図８に示すようなマップ（関数でもよい）から決定される。
【００５８】
そして、ステップＳ１１９において、実際の検出値である流入排気温Ｔｉｎｍａｘと、マップ値である流入排気温基準値ＴｉｎｍａｘＭとが比較される。具体的には、両者の差（Ｔｉｎｍａｘ−ＴｉｎｍａｘＭ）の絶対値が所定値（例えば２０℃）と比較され、その差が所定値未満ならば、ステップＳ１２０で検出値Ｔｉｎｍａｘは正常、即ち検出値ズレが無く、流入排気温センサ４０は正常と判定される。
【００５９】
他方、その差が所定値以上ならば、ステップＳ１２１で検出値Ｔｉｎｍａｘは異常、即ち検出値が正常値からズレており、流入排気温センサ４０は異常と判定される。そして、ステップＳ１２２で、このズレ分を補償すべく補正が行われる。具体的には、実際値と基準値との差（Ｔｉｎｍａｘ−ＴｉｎｍａｘＭ）が実際値から減じられ、実際値を基準値に一致させる補正が行われる。なお、その差に応じた補正係数を実際値に乗じるなど、他の補正方法を採用してもよい。こうして、流入排気温の実際の検出値が異常であった場合には補正が行われてその後の劣化判定処理が実行されるので、診断精度を向上することが可能となる。
【００６０】
次に、ステップＳ１２３においては、昇温率勾配の最大値Ｓｍａｘが所定値（例えば図４の結果に基づき、７（％））と比較され、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘが所定値より大きければ、ステップＳ１２６にて触媒は正常と判定される。
【００６１】
他方、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘが所定値以下であれば、ステップＳ１２４に進み、昇温率勾配最大値Ｓｍａｘに対応する流入排気温Ｔｉｎｍａｘが所定値（例えば図４の結果に基づき、２８０（℃））と比較される。その流入排気温Ｔｉｎｍａｘが所定値未満であれば、ステップＳ１２６で触媒は正常と判定される。他方、その流入排気温Ｔｉｎｍａｘが所定値以上であれば、ステップＳ１２５で触媒は劣化と判定される。以上により劣化診断処理が終了する。
【００６２】
この説明から分かるように、ステップＳ１０３〜Ｓ１１４が図５のステップＳ１０に対応し、ステップＳ１１５、Ｓ１１６が図５のステップＳ１２に対応し、ステップＳ１１７が図５のステップＳ１４に対応し、ステップＳ１１８〜Ｓ１２２が図５のステップＳ１６に対応し、ステップＳ１２３〜Ｓ１２６が図５のステップＳ１８に対応する。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、前記実施形態で用いられた数値等は単なる例示であり、実機試験結果等に応じて任意の数値を採用することができる。また、前記実施形態ではステップＳ１２３〜Ｓ１２６においてＳｍａｘ≦所定値且つＴｉｎｍａｘ≧所定値のとき触媒劣化、それ以外のとき触媒正常と判定したが、これとは逆に、Ｓｍａｘ＞所定値且つＴｉｎｍａｘ＜所定値のとき触媒正常、それ以外のとき触媒劣化と判定してもよい。加えて、前記実施形態では、流入排気温Ｔｉｎ（ｉ）の値として、昇温添加開始時の流入排気温を用いたが（ステップＳ１０５）、これに限らず、例えば昇温添加中の流入排気温の平均値を用いてもよい。
【００６４】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の概略的なシステム図である。
【図２】燃料添加開始後の流出排気温の上昇の様子を示すタイムチャートである。
【図３】流入排気温を変化させたときの昇温率の変化を示すグラフである。
【図４】流入排気温と昇温率勾配との関係を示すグラフである。
【図５】劣化診断処理の大まかな手順を示すフローチャートである。
【図６】劣化診断処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図７】劣化診断処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図８】昇温率勾配最大値とこれに対応する流入排気温との関係を予め定めたマップである。
【符号の説明】
【００６６】
１０  エンジン
１５  排気通路
３０  触媒
４０  流入排気温センサ
４２  流出排気温センサ
５０  燃料添加弁
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｔｉｎ  流入排気温
Ｔｏｕｔ  流出排気温
ΔＴ  昇温量
Ｒ  昇温率
Ｓ  昇温率勾配
Ｓｍａｘ  昇温率勾配の最大値
Ｔｉｎｍａｘ  昇温率勾配の最大値に対応する流入排気温
【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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