(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸着触媒の精度の高い劣化診断を行うことができるエンジンの排気浄化装置を提供すること。【解決手段】本発明のエンジンの排気浄化装置は、エンジンの排気通路２２に配置され、酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し酸素濃度が低い状態で吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着材と、ＮＯｘ吸着材から放出されたＮＯｘを浄化させる触媒金属とを含むＮＯｘ吸着触媒２５と、ＮＯｘセンサ２６と、排気通路内の酸素濃度を低下させ、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御手段３２と、所定条件下で、排気通路内の酸素濃度を低下させてＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させ、ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、ＮＯｘ吸着触媒の劣化を診断する診断手段３２と、を備え、診断手段が、診断手段による酸素濃度低下の開始から所定時間経過後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、劣化診断を実行する。【選択図】　　　図１
2004108318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配置され、酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し酸素濃度が低い状態で吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着材と、該ＮＯｘ吸着材から放出されたＮＯｘを浄化させる触媒金属とを含むＮＯｘ吸着触媒と、
該ＮＯｘ吸着触媒の下流側に配置されたＮＯｘセンサと、
前記排気通路内の酸素濃度を低下させ、前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御手段と、
所定条件下で、前記排気通路内の酸素濃度を低下させて前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させ、前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記ＮＯｘ吸着触媒の劣化を診断する診断手段と、を備え、
該診断手段が、該診断手段による酸素濃度低下の開始から所定時間経過後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記劣化診断を実行する、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
エンジンの排気通路に配置され、酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し酸素濃度が低い状態で吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着材と、該ＮＯｘ吸着材から放出されたＮＯｘを浄化させる触媒金属と、Ｏ２ストレージ材とを含むＮＯｘ吸着触媒と、
該ＮＯｘ吸着触媒の下流側に配置されたＮＯｘセンサと、
前記排気通路内の酸素濃度を低下させ、前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御手段と、
所定条件下で、前記排気通路内の酸素濃度を低下させて前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させ、前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記ＮＯｘ吸着触媒の劣化を診断する診断手段と、を備え、
該診断手段が、該診断手段による酸素濃度低下の開始直後から所定時間の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記劣化診断を実行する、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
前記ＮＯｘ吸着触媒の下流に配置された酸素濃度検出手段をさらに備え、
該酸素濃度検出手段の出力値に基づいて前記所定時間が設定される、
請求項１または２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着度を検出する検出手段を更に備え、
前記診断手段は、前記診断手段による酸素濃度低下の開始から前記所定時間経過後の前記ＮＯｘセンサの出力値と、前記検出手段によって検出されたＮＯｘ吸着度とに基づいて、前記劣化診断を実行する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
前記検出手段は、リーン運転状態で前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記ＮＯｘ吸着度を検出する、
請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
前記ＮＯｘ吸着触媒は、セリアを含む、
請求項１、および、請求項３ないし５のいずれか１項に記載のエンジンの排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関し、詳細には、エンジンの排気から窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リーンバーンによる運転を行うエンジンの排気浄化装置として、排気ガス中の酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し、排気ガス中の酸素濃度が低くなると吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着触媒を備えた排気浄化装置が知られている。ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着量には限界があるため、このような排気浄化装置では、ＮＯｘ吸着触媒が飽和量付近までＮＯｘを吸着すると、リーンバーンによる運転状態から理論空燃比近傍の運転状態に移行させるなどして、排気ガス中の酸素濃度を低下させて、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるとともに、これを還元して浄化する処理が行われる。
【０００３】
また、この処理の際、ＮＯｘ吸着触媒の下流側に設けたＮＯｘセンサによってＮＯｘ吸着触媒からのＮＯｘ放出を検出し、この検出結果に基づいて、ＮＯｘ吸着触媒の劣化状態を診断する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開２０００−３３７１３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように装置で行われている劣化診断では、ＮＯｘ放出の検出がエンジンの運転状態に大きく左右されるため、ＮＯｘ吸着触媒の劣化状態を必ずしも正確に検出できず、精度の高い診断を行うことができないという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような状況においてなされたものであり、ＮＯｘ吸着触媒の精度の高い劣化診断を行うことができるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本件出願の発明によれば、エンジンの排気通路に配置され、酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し酸素濃度が低い状態で吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着材と、該ＮＯｘ吸着材から放出されたＮＯｘを浄化させる触媒金属とを含むＮＯｘ吸着触媒と、該ＮＯｘ吸着触媒の下流側に配置されたＮＯｘセンサと、前記排気通路内の酸素濃度を低下させ、前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御手段と、所定条件下で、前記排気通路内の酸素濃度を低下させて前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させ、前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記ＮＯｘ吸着触媒の劣化を診断する診断手段と、を備え、該診断手段が、該診断手段による酸素濃度低下の開始から所定時間経過後の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記劣化診断を実行する、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置が提供される。
【０００７】
このような構成を有する本願発明によれば、酸素濃度が安定した状態で、ＮＯｘ吸着触媒の劣化状態が診断されるので、診断精度が向上する。
本件出願の他の発明によれば、エンジンの排気通路に配置され、酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し酸素濃度が低い状態で吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着材と、該ＮＯｘ吸着材から放出されたＮＯｘを浄化させる触媒金属と０２ストレージ材とを含むＮＯｘ吸着触媒と、該ＮＯｘ吸着触媒の下流側に配置されたＮＯｘセンサと、前記排気通路内の酸素濃度を低下させ、前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御手段と、所定条件下で、前記排気通路内の酸素濃度を低下させて前記ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させ、前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記ＮＯｘ吸着触媒の劣化を診断する診断手段と、を備え、前記診断手段が、該診断手段による酸素濃度低下の開始直後から所定時間の前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記劣化診断を実行することを特徴とするエンジンの排気浄化装置が提供される。
【０００８】
このような構成によれば、ＮＯｘ吸着触媒が、例えばセリアのような酸素をストレージするＯ２ストレージ材の酸素放出性と、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ放出浄化性を併せて診断することができる。
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、前記ＮＯｘ吸着触媒の下流に配置された酸素濃度検出手段をさらに備え、該酸素濃度検出手段の出力値に基づいて前記所定時間が設定される。
【００１０】
このような構成によれば、ＮＯｘ吸着触媒からの酸素放出による影響を排除した、正確な診断が可能となる。
【００１１】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着度を検出する検出手段を更に備え、前記診断手段は、前記診断手段による酸素濃度低下の開始から所定時間経過後の前記ＮＯｘセンサの出力値と、前記検出手段によって検出されたＮＯｘ吸着度とに基づいて、前記劣化診断を実行する。
【００１２】
このような構成によれば、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着度と、ＮＯｘ浄化性とに基づいてＮＯｘ吸着触媒の劣化度合いが診断されるので、診断の精度が向上する。
【００１３】
本発明はもう一つの好ましい態様によれば、前記検出手段は、リーン運転状態で前記ＮＯｘセンサの出力値に基づいて、前記ＮＯｘ吸着度を検出する。このような構成によれば、リーン状態で精度良く検出されたＮＯｘ吸着度と、リッチ移行後に精度良く検出されたＮＯｘ浄化特性に基づいてＮＯｘ吸着触媒の劣化が診断されるので、診断の精度が向上する。
【００１４】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記ＮＯｘ吸着触媒は、セリアを含む。
このような構成によれば、Ｏ２ストレージ材であるセリアから酸素放出の影響を低減できるので、診断精度が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施形態のエンジンの排気浄化装置を備えた自動車用火花点火式のエンジンシステム１００の構成を概略的に示す図面である。
【００１６】
エンジンシステム１００は、エンジン本体１を備えている。このエンジンシステムでは、所定の運転状態で、空燃比が１４．７より高く設定されるリーンバーン運転が行なわれる。エンジン本体１は、複数の気筒２（１本のみを図示する）と、この気筒２内に往復動可能に配置されたピストン３とを備え、気筒２とピストン３とによって燃焼室４が形成されている。燃焼室４の上部には、点火回路５に接続された点火プラグ６が燃焼室４に臨むように取付けられ、さらに、燃焼室４に燃料を直接噴射するインジェクタ７が取り付けられている。
【００１７】
このインジェクタ７には、高圧燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ等を有する燃料供給回路が接続されている。この燃料供給回路によって燃料タンクからの燃料が適正な圧力に調整されてインジェクタ７に供給される。また、燃料供給回路には、燃料圧力を検出する燃圧センサ８が取付けられている。
【００１８】
燃焼室４は、吸気弁９が設けられた吸気ポートを介して吸気通路１０に連通している。この吸気通路１０には、その上流側から順に、吸気を濾過するエアクリーナ１１と、吸入空気量を検出するエアフローメータ１２と、吸気通路１０を絞る電気式スロットル弁１３と、サージタンク１４とが設けられている。電気式スロットル弁１３は、モータ１５により開閉駆動されるように構成されている。さらに、電気式スロットル弁１３の近傍には、その開度を検出するスロットル開度センサ１６が配置され、また、サージタンク１４には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７が取付けられている。
【００１９】
吸気通路１０は、サージタンク１４より下流の部分が、気筒毎に分岐した独立通路とされている。各独立通路の下流端部は、２つに分割され、それぞれが同一気筒の吸気ポートに連結され、その一方にスワール弁１８が設けられている。このスワール弁１８は、アクチュエータ１９によって駆動される。スワール弁１８が閉じると、吸気は他方の分岐通路のみから燃焼室４に供給され、燃焼室４内に強い吸気スワールが生成される。また、スワール弁１８の近傍には、スワール弁１８の開度を検出するスワール弁開度センサ２０が設けられている。
【００２０】
燃焼室４には、排気弁２１が設けられた排気ポートを介して排気通路２２が接続され、各気筒からの排気通路２２は下流側で合流している。合流した排気通路２２には、上流側から順に、上流側酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）２４ａ、排気ガス中の酸素濃度を検出するＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着触媒２５と、下流側酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）２４ｂと、ＮＯｘセンサ２６とが設けられている。
ＮＯｘ吸着触媒２５は、リーンバーン運転などの排気ガス中の酸素濃度が高い状態でＮＯｘを吸着し、酸素濃度が低い状態になると吸着していたＮＯｘを放出するＮＯｘ吸着材と、ＮＯｘ吸着材から放出されたＮＯｘを還元浄化させる触媒金属（貴金属）とを備えたＮＯｘ吸収還元タイプのＮＯｘトラップ触媒である。
【００２１】
ＮＯｘ吸着触媒２５は、コージェライト製のハニカム構造の担体を備え、この担体に形成された各貫通孔の壁面には、内側触媒層がコーティングされ、内側触媒層上に外側触媒層がコーティングされている。
【００２２】
ＮＯｘ吸収触媒機能を備える内側触媒層では、白金等の貴金属とＢａ等のＮＯｘ吸収材とが、多孔質材料であるアルミナ、セリア等のサポート材に担持されている。また、ＮＯｘ還元機能を備える外側触媒層には、白金、ロジウム等の触媒金属と、場合によっては、Ｂａ等のＮＯｘ吸収材とが、多孔質材料であるゼオライト等のサポート材に担持されている。
【００２３】
このＮＯｘ吸着触媒２５には、三元触媒としての機能も求められているため、リーン状態では酸素をストレージし、リッチ状態ではストレージしていた酸素を放出しＨＣ、ＣＯを浄化するセリア等のＯ２ストレージ材が含まれている。また、このセリア等のＯ２ストレージ材は、リーン状態でのＮＯｘ吸着材のＮＯｘ吸収性を増大させる機能も有している。
【００２４】
ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着量には限界があるため、本実施形態では、以下の詳述するように、ＮＯｘセンサ２６による排気ガス中のＮＯｘ検出値が所定のしきい値を越えると、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着が飽和に達したと判定し、排気ガス中の酸素濃度を低減させてＮＯｘ吸着材からＮＯｘを放出させる処理（リッチスパイク処理）を行うように構成されている。また、所定条件では、リッチスパイク処理時と同様に、排気ガス中の酸素濃度を低下させ、ＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させ、この放出状態に基づいてＮＯｘ吸着触媒の劣化診断を行う劣化診断処理が行われる。この劣化診断時における酸素濃度の低下は、リッチスパイク時に比べて緩慢である。
【００２５】
排気通路２２には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ通路２７の上流端が、上流側酸素濃度センサ２４ａの上流側位置に接続されている。ＥＧＲ通路２７の下流端は、スロットル弁１３とサージタンク１４との間で吸気通路１０に接続されている。また、ＥＧＲ通路２７には、開度が電気的に調整可能であるＥＧＲ弁２８と、ＥＧＲ弁２８のリフト量を検出するリフトセンサ２９とが設けられ、これらにより排気還流手段が構成されている。
【００２６】
更に、排気通路２２には、吸気の一部を、吸気通路１０からＮＯｘ吸着触媒２５の上流側位置に送り込む２次エア供給通路３０が接続されている。この２次エア供給通路３０には、制御可能な流量調整弁３１が設けられている。
【００２７】
エンジンシステム１００は、さらに、システム全体の制御を行うＥＣＵ（電子制御ユニット）３２を備えている。このＥＣＵ３４には、エアフローセンサ１２、スロットル開度センサ１６、吸気圧センサ１７、スワール制御弁開度センサ２０、上流及び下流側酸素濃度センサ２４ａ、２４ｂ、ＥＧＲ弁２８のリフトセンサ２９からの信号が入力される。ＥＣＵ３２には、さらに、エンジン本体１の冷却水温度を検出する水温センサ３３、吸気温度を検出する吸気温度センサ３４、大気圧を検出する大気圧センサ３５、エンジン回転数を検出する回転数センサ３６、および、アクセルペダルの開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ３７からの信号等も入力される。
【００２８】
ＥＣＵ３２は、エンジンの運転状態に応じてインジェクタ７から噴射される燃料の噴射状態を制御する燃料噴射制御、点火プラグ６による混合気の点火時期を制御する点火時期制御、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着量が所定量に達すると排気ガス中の酸素濃度を制御して、ＮＯｘ吸着触媒２５からＮＯｘを放出させるリッチスパイク制御、ＮＯｘ放出と併せてＮＯｘ吸着触媒２５の劣化度合いを診断する劣化診断制御等を行う。
【００２９】
燃料噴射制御では、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射を制御するように構成されている。本実施形態では、低負荷低回転から中回転中負荷の運転領域では、インジェクタ７から圧縮行程の所定時期に燃料を一括噴射して点火プラグ６の近傍に混合気を偏在させた状態で燃焼させ、燃焼室４内における混合気の空燃比を３０程度のリーン状態とする成層燃焼モード用の燃焼制御が実行される。また、この成層燃焼モードの領域より高負荷側の領域では、吸気行程と圧縮行程との２回の燃料噴射でλ＝１付近の空燃比とした燃焼モード用の燃焼制御が実行される。さらに、高負荷高回転の運転領域では、インジェクタ７から吸気行程で燃料を一括噴射させ燃焼室４内の空燃比をリッチ状態とした均一燃焼モード用の燃焼制御が行われる。
【００３０】
リーン状態の燃焼で多く発生するＮＯｘは、下流側に設けられたＮＯｘ吸着触媒２５によって吸着される。本実施形態では、ＮＯｘセンサ２６の出力信号に基づいて、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着量を推定し、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着が飽和したと判断されると、空燃比制御等を実行することによって排気ガス中の酸素濃度を例えば０．３％以下に減少させ、ＮＯｘ吸着触媒２５からＮＯｘを放出させる制御（リッチスパイク制御）を行う。さらに、このときのＮＯｘセンサ２６からの出力信号に基づいて、ＮＯｘ吸着触媒２５の劣化判定を併せて行う。本実施形態では、ＮＯｘ吸着触媒２５が劣化していたと診断されたとき、これを乗員に知らせる警告灯等を含む表示手段４１が設けられている。
【００３１】
次に、ＥＣＵ３２が行うエンジン制御の処理を、図２のフローチャートに沿って説明する。本実施形態では、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ吸着量が飽和量に達した、或いは、これに近い状態となったときには、空燃比を変更して排気ガス中の酸素濃度を低下させＮＯｘ吸着触媒からＮＯｘを放出させるリッチスパイク処理が行われる。また、ＮＯｘの放出と併せてＮＯｘ吸着触媒の劣化診断を行うときには、リッチスパイク処理とは異なった条件で酸素濃度が緩慢に低下させられる。
【００３２】
まず、ステップＳ１において、エアフローセンサ１２、上流側酸素濃度センサ２４ａ、ＮＯｘセンサ２６、水温センサ３３、吸気温センサ３４、大気圧センサ３５、回転数センサ３６およびアクセル開度センサ３７等の出力信号がデータとして入力される。次いで、ステップＳ２で、ステップＳ１で入力されたデータに基づいて、基本燃料噴射量Ｑｂ、基本燃料噴射時期Ｉｂ、点火タイミングθｂが設定される。次いで、ステップＳ３で進み、ステップＳ１で入力されたデータに基づいて、基本スロットルバルブ開度Ｔｖｂを設定する。
【００３３】
次いで、ステップＳ４に進み、ＮＯｘセンサ２６の出力値に基づいて、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着量ＮＯｅｓを推定し、ステップＳ５で、ＮＯｅｓが、所定のしきい値ＮＯｅｓｏより大きいか否かが判定される。このしきい値ＮＯｅｓｏは、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着量が飽和量に達している、あるいは、その近傍にあるか否かを判定するための値である。ステップＳ５でＹＥＳのときには、ＮＯｘ吸着触媒２５が飽和量までＮＯｘを吸着しており、ＮＯｘを放出させる処理を行う必要があることになる。
【００３４】
ステップＳ５でＹＥＳのときには、ステップＳ６に進み、ＮＯｘ吸着触媒２６の劣化診断（モニタ）を行う条件が成立しているか否かを判定する。即ち、リーン運転であり、且つ、定常運転であり、且つ、温間状態にあり、且つ、今回の運転においてモニタ実行が２回未満であるか否かを判定する。これらが全てＹＥＳのときに、モニタ条件が成立していることになる。モニタ実行回数に関する条件を１回未満としてもよい。
【００３５】
ステップＳ５でＮＯ即ちモニタ条件が成立していないときには、劣化診断を伴わない通常のリッチスパイク処理が行われる。即ち、ステップＳ７に進み、リッチスパイク処理用のタイマＴλに１を加算し、ステップＳ８でタイマの値Ｔλが所定値Ｔλ０を越えたか否かを判定する。ステップＳ８でＮＯのときには、ステップＳ９に進み、スロットルバルブ開度Ｔｖをリッチスパイク用のスロットルバルブ開度Ｔｖλに設定して、ステップＳ１０で、スロットルバルブ開度Ｔｖλとなるようにスロットル弁を駆動させる。リッチスパイクは、リッチ状態での燃焼とし、排気ガス中の酸素濃度を低下させる処理であるので、リッチスパイク用のスロットルバルブ開度Ｔｖλは、リーンバーンによる燃焼時より小さい値となる。
【００３６】
次いで、ステップＳ１１で、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火タイミングのそれぞれが、リッチスパイク用の燃料噴射量Ｑλ、燃料噴射時期Ｉλ、点火タイミングθλに設定される。本実施形態では、リッチスパイク制御時には、燃料を吸気行程と圧縮行程の２回に分けて噴射する分割噴射が行われる。従って、燃料噴射量として、吸気行程での噴射量と、圧縮行程での噴射量が設定される。また、燃料噴射時期として、吸気行程での噴射時期と、圧縮行程での噴射時期が設定される。このとき、本実施形態では、排気ガス中の酸素濃度が０．３％以下になるような１４．５以下の空燃比に対応する噴射量が設定される。従って、この制御開始後には、排気ガス中の酸素濃度は、速やかに低下することになる。
【００３７】
ステップＳ８でＹＥＳのときには、所定時間が経過しているのでリッチスパイク処理を終了すべく、ステップＳ１２でＴλをリセットし、さらに、ステップＳ１３でＮＯｅｓをリセットする。
【００３８】
ステップＳ６でＹＥＳのときには、ＮＯｘ放出と併せてＮＯｘ吸着触媒２５の劣化診断を行うべくステップＳ１４に進む。本実施形態では、ＮＯｘ吸着触媒２５の劣化診断を併せて行うＮＯｘ放出処理では、まず、排気中の酸素濃度を徐々に低下させるテーリングが行われる。
【００３９】
ステップＳ１４で、現在の空燃比実Ａ／Ｆが、λの空燃比Ａ／Ｆλに達したかを判定する。この判定は、たとえば、上流側酸素濃度センサ２４ａの出力に基づいて行われる。ステップＳ１４でＮＯのときには、ステップＳ１５で、目標空燃比Ａ／Ｆｒｅｆをα減少させる。αの値は、空燃比が、２２以上のリーン状態から１４．７に、たとえば、５秒程度の時間をかけて移行するような値に設定されるのが好ましい。
【００４０】
次いで、減少させられた目標空燃比Ａ／Ｆｒｅｆに基づくスロットルバルブ開度Ｔｖを、ステップＳ１６で設定し、この開度に基づいてステップＳ１７でスロットルバルブを駆動する。
【００４１】
次いで、ステップＳ１８で、ステップＳ１５で設定された目標空燃比Ａ／Ｆｒｅｆに基づいて、テーリング用の燃料噴射量Ｑｍｃ、燃料噴射時期Ｉｍｃ、点火タイミングθｍｃを設定する。次いで、ステップＳ１９で、テーリングを示すフラグＦｍｃに１をたてる。
【００４２】
一方、ステップＳ１４でＮＯ、即ち、実空燃比がλ＝１の空燃比にあるときには、所定時間、リッチ（λ＝１）状態を維持する処理がおこなわれる。即ち、ステップＳ２０に進み、フラグＦｍｃをリセットし、ステップＳ２１に進み、リッチ状態を維持するために使用するタイマＴｍに１を加算し、ステップＳ２でタイマの値Ｔｍが所定値Ｔｍ０を越えたか否かを判定する。ステップＳ２２でＮＯのときには、ステップＳ２３に進み、スロットルバルブ開度Ｔｖをリッチ状態維持（λ＝１）用のスロットルバルブ開度Ｔｖλに設定して、ステップＳ２４で、スロットルバルブ開度Ｔｖλとなるようにスロットル弁を駆動させる。次いで、ステップＳ２５で、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火タイミングのそれぞれを、リッチ（λ＝１）維持用の燃料噴射量Ｑλ、燃料噴射時期Ｉλ、点火タイミグθλに設定する。
【００４３】
一方、ステップＳ２２でＹＥＳのときには、ＮＯのときには、リッチ（λ＝１）を維持すべき時間は経過したので、ステップＳ２６に進み、Ｔｍをリセットして、さらに、ステップＳ２７でＮＯｅｓをリセットする。
【００４４】
ステップＳ５でＮＯのときには、ステップＳ２８に進み、Ｔλをカウント中であるか否かを判定する。ステップＳ２８でＹＥＳであれば、リッチスパイク処理中であるので、ステップＳ７に進む。ステップＳ２８で、ＮＯのときには、ステップＳ２９に進み、テーリングのフラグＦｍが１であるか否かを判定する。ステップＳ２９でＹＥＳであれば、テーリング中であるので、ステップＳ１４に進む。ステップＳ２９でＮＯのときには、ステップＳ３０に進み、リッチ（λ＝１）維持用の継続時間を示すタイマＴｍをカウント中であるか否かを判定する。ステップＳ３０で、ＹＥＳのときには、ステップＳ２１に進む。
ステップＳ１１、ステップＳ１３、ステップＳ１９、ステップＳ２５、ステップＳ２７、及びステップＳ３０終了後には、ステップＳ３１に進み、設定されている噴射量および噴射タイミング燃料噴射を実行させ、ステップＳ３２で設定されているタイミング点火が行われる。
【００４５】
図３は、本実施形態において、ＮＯｘ吸着触媒２５の劣化診断のために行われる、テーリング処理とこれに続くリッチ（λ＝１）維持の処理前後の、空燃比（ａ）、排気中の酸素濃度（ｂ）およびＮＯｘセンサ２６の出力値（ｃ）とを示すタイムチャートである。
【００４６】
ＮＯｘ吸着触媒２５からのＮＯｘの放出開始直前はリーン状態である。本実施形態では、空燃比が、このリーン状態（例えば空燃比２２以上）から、約５秒かけてλ＝１に移行するような制御が行われる。即ち、図３のｔ１からｔ３までが、約５秒となるように設定されている。本実施形態では、上流側酸素濃度センサ２４ａの出力に基づいて、ＮＯｘ吸着触媒２５の上流側の酸素濃度が、空燃比１４．７（λ＝１）に対応する酸素濃度０．５％まで減少するとテーリングを停止し、空燃比をその状態で維持する。
【００４７】
このような制御を行うと、空燃比の低下によって、ＮＯｘ吸着触媒２５に流れ込む排気中の酸素濃度（上流側酸素濃度）は低下し、ＮＯｘ吸着触媒２５からＮＯｘ放出量はＮＯｉｎから増大していく（図３ｂ）。排気中の酸素濃度低下に伴って、ＮＯｘ吸着触媒２５に含有されているセリア等のＯ２ストレージ材がリーン状態で吸着していた酸素を放出するので、ＮＯｘ吸着触媒２５の下流側での排気中の酸素濃度は、Ｏ２ストレージ材からの酸素放出が終了したｔ２後に、急激に減少する。
【００４８】
そして、この酸素放出が終了すると、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着材からのＮＯｘの放出量ＮＯｓｔからピークのＮＯｍａｘまで増加した後、ＮＯｍｉｎ（ｔ４）まで減少し、その後、ほぼ一定値をとることになる。このように、本実施形態では、酸素濃度を減少させるべく空燃比を低下させたときの、ＮＯｘ吸着触媒からのＮＯｘ放出状態は、２つのステージに分かれることになる。
【００４９】
次に、ＥＣＵ３２が行うＮＯｘ吸着触媒２５の劣化診断の内容を、図４のフローチャートに沿って説明する。
【００５０】
まず、ステップＳ４０で、アクセル開度、アクセル開度変化、エンジン回転数等のデータを入力する。次いで、ステップＳ４１に進み、モニタ条件が成立しているか否かという、図２のステップＳ６と同じ判断を行う。ステップＳ４１でＹＥＳのときには、ステップＳ４２に進み、空燃比がλ＝１（リッチ）からリーンに移行した直後であるか否かを判定する。リッチスパイク処理が終了した直後であるか否かを判定するためである。
【００５１】
ステップＳ４２でＮＯのときには、ステップＳ４３に進み、空燃比がリーンからλ＝１（リッチ）に移行を開始した後であるか否かを判定する。ステップＳ４３でＹＥＳのときには、劣化診断を伴うＮＯｘ放出中であるので、ステップＳ４４に進み、ＮＯｘセンサ２６の出力値、下流側酸素濃度センサ２５ｂの出力値を記憶する。ステップＳ４３でＮＯのときは、ステップＳ４５に進み、テーリングを示すフラグＦｍｃが１であるか否かを判定し、ＹＥＳ即ちＦｍｃ＝１のときには、ステップＳ４４に進む。また、ステップＳ４５でのＮＯのときは、ステップＳ４６に進み、リッチ状態を維持するために使用するタイマＴｍをカウント中であるか否かを判定し、ＹＥＳ即ちＴｍｃをカウント中であるときは、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４の処理後はリターンする。
【００５２】
ステップＳ４２でＹＥＳのときには、ステップＳ４７に進み、タイマＴＬに１を加算し、ステップＳ４８でタイマＴＬが所定値ＴＬ０を越えたか否かを判定する。ステップＳ４８でＹＥＳのときは、ステップＳ４９に進み、ＮＯｘセンサ２６の出力値を検出する。次いで、ステップＳ５０に進み、ステップＳ４９で検出したＮＯｘセンサ２６の出力値からＮＯｘ吸着触媒２５下流でのＮＯｘ量を算出し、この量と現在の運転状態とに基づいてＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着に関する劣化度合いを示す吸着度ＮＯａｂを算出する。ＮＯｘ吸着度が低下していなければ、ＮＯｘ吸着触媒２５の下流のＮＯｘ量は小さくなる。
【００５３】
次いで、ステップＳ５１に進み、ＮＯｘセンサ２６の出力値、下流側酸素濃度センサ２４ｂの出力値のメモリデータがあるか否か、即ち、ステップＳ４４の処理を行ったか否かを判定する。ステップＳ５１でＹＥＳのときには、ステップＳ５２でＮＯｘ吸着触媒２５の劣化診断を実行する。この劣化診断は、排気中の酸素濃度と低下させたテーリング処理期間、その後のリッチ状態を維持する処理期間中等のＮＯｘセンサ２６の出力値（ＮＯｘ吸着触媒下流のＮＯｘ量）および下流側酸素濃度センサ２４ｂの出力値等に基づいて行う。
【００５４】
劣化診断の具体的方法としては、種々の態様がある。例えば、テーリング開始時（ｔ１）のＮＯｘセンサ２６の出力値ＮＯｉｎと、ＮＯｘ吸着触媒２５の下流側の酸素濃度が０．５％となった時（ｔ２）のＮＯｘセンサ２６の出力値ＮＯｓｔと、ＮＯｘセンサ２６の出力のピーク値ＮＯｍａｘと、ピーク後に減少した出力値が略一定となった時（ｔ４）の値ＮＯｍｉｎを
式（ＮＯｍａｘ−ＮＯｓｔ）／（ＮＯｍａｘ−ＮＯｍｉｎ）
に代入し、この計算結果に基づいて、劣化診断を行う方法がある。この場合、計算結果の値が大きいほど、ＮＯｘ吸着触媒の劣化度合いが高いと診断する。このとき、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着度ＮＯａｂが正常であれば、ＮＯｘ吸着触媒２５に含まれる、触媒金属の劣化度合いが大きいと診断する。このＮＯｘ吸着度は、ステップＳ５０での診断結果を採用する。
【００５５】
他の方法として、ｔ２からｔ４までのＮＯｘセンサの出力値の合計値、即ち、ｔ２からｔ４のＮＯｘ放出量（図３（ｃ）の斜線で示す部分ＮＯ２の面積）が大きいほど、ＮＯｘ吸着触媒の劣化度合いが大きいと診断してもよい。このとき、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着度ＮＯａｂが正常であれば、ＮＯｘ吸着触媒２５に含まれる、触媒金属の劣化度合いが大きいと診断する。
【００５６】
さらに、（ＮＯｓｔ−ＮＯｉｎ）の値が大きいほど、ＮＯｘ吸着触媒の劣化度合いが大きいと診断してもよい。また、ＮＯｘ吸着触媒２５のＮＯｘ吸着度ＮＯａｂが正常であれば、ＮＯｘ吸着触媒に含まれるＯ２ストレージ材の酸素放出と、触媒金属のとのバランスが崩れていると考えられるので、触媒金属の劣化度合いが大きいと診断する。また、（ＮＯｓｔ−ＮＯｉｎ）に代えて、ｔ１からｔ２までのＮＯｘセンサの出力値の合計値、即ち、ｔ１からｔ２のＮＯｘ放出量（図３（ｃ）の網線で示す部分ＮＯ１の面積）を用いても、同様の診断ができる。
【００５７】
ステップＳ５２における診断に基づいて、ステップＳ５３で、必要な警告を表示手段４１に表示し、制御を終了する。
【００５８】
また、ステップＳ４１でＮＯのときは、ステップＳ５４に進み、ＮＯａｂ、ＮＯｘセンサの出力値、酸素濃度センサの出力値、タイマＴＬをリセットし、リターンする。また、ステップＳ４６でＮＯのときには、ステップＳ５４に進む。さらに、ステップＳ５１でＮＯのときはリターンする。
【００５９】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術事項の範囲内で種々の変更又は変形が可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、ステップＳ１４で、上流側酸素濃度センサ２４ａの出力に基づいて、現在の空燃比実Ａ／Ｆが、λの空燃比Ａ／Ｆλに達したかを判定しているが、テーリング開始時点から所定時間が経過したことによって、λの空燃比Ａ／Ｆλに達した判定する構成でもよい。
【００６１】
また、劣化の具体的な診断方法は、上記実施形態の方法に限定されるものではない。
【００６２】
さらに、排気中の酸素濃度を低下させる方法は、空燃比をリッチにする処理に限定されるものではない。
【００６３】
また、上記実施形態は、リーン状態からλ＝１に５秒程度で移行するものであるが、本発明はこの数値に限定されるものではない。
【００６４】
また、上記実施形態は、リーン状態からλ＝１に５秒程度で移行するものであるが、本発明はこの数値に限定されるものではない。この移行期間は、種々の条件を勘案して、例えば、３秒から３０秒の間の適当な時間を設定することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＮＯｘ吸着触媒の精度の高い劣化診断を行うことができるエンジンの排気浄化装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態の排気浄化装置を備えたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】ＥＣＵで行われるエンジン制御の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】テーリング処理とこれに続くリッチ維持の処理前後の、空燃比（ａ）、排気中の酸素濃度（ｂ）およびＮＯｘセンサ２６の出力値（ｃ）とを示すタイムチャートである。
【図４】ＮＯｘ吸着触媒の劣化診断制御の際にＥＣＵで行われる処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：エンジン本体
２４ａ：上流側酸素濃度センサ
２４ｂ：下流側酸素濃度センサ
２５：ＮＯｘ吸着触媒
２６：ＮＯｘセンサ
３２：ＥＣＵ
【図１】
2004108318.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004108318.tif 000006