(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒を担持した触媒装置を備え、前記触媒の劣化度合いを検出し、該劣化度合いによる浄化特性の変化に応じた排気ガス昇温制御を行う排気ガス浄化システムの制御方法において、
劣化前における、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１判定用排気ガス温度と、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２判定用排気ガス温度と前記第１判定用排気ガス温度の差としての第１判定用温度差との関係を、予め劣化判定用データとして記憶しておくと共に、
内燃機関の運転状態が、所定の運転状態にあるときで、かつ、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１測定排気ガス温度が、前記触媒の劣化前の活性化開始温度と活性化終了温度の間の第１温度範囲よりも、上下幅がそれぞれ１０％狭い第２温度範囲にあるときに劣化度合いの判定を行い、
該劣化度合いの判定を、前記第１判定用温度差が、判定時の前記第１測定排気ガス温度に対する、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２測定排気ガス温度と前記第１測定排気ガス温度の差として算出された第１測定温度差と同じになる第１判定用排気ガス温度を前記劣化判定用データを基に算出し、
該算出した第１判定用排気ガス温度を、判定時の前記第１測定排気ガス温度から引き算した結果を劣化指標温度とし、
前記触媒を活性化させるために、前記触媒に流入する排気ガスを昇温又は降温する制御を行う場合に、劣化前を基準として設定した基準判定用温度に、前記劣化度合いの判定で得られた前記劣化指標温度を加えた温度を、前記排気ガスを昇温又は降温する制御の排気ガス温度の判定用温度として用いることを特徴とする排気ガス浄化システムの制御方法。
【請求項２】
内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒を担持した触媒装置と、前記触媒の劣化度合いを検出し、該劣化度合いによる浄化特性の変化に応じた排気ガス昇温制御を行う制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記制御手段が、
劣化前における、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１判定用排気ガス温度と、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２判定用排気ガス温度と前記第１判定用排気ガス温度の差としての第１判定用温度差との関係を、予め劣化判定用データとして記憶しておくと共に、
内燃機関の運転状態が、所定の運転状態にあるときで、かつ、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１測定排気ガス温度が、前記触媒の劣化前の活性化開始温度と活性化終了温度の間の第１温度範囲よりも、上下幅がそれぞれ１０％狭い第２温度範囲にあるときに劣化度合いの判定を行い、
該劣化度合いの判定を、前記第１判定用温度差が、判定時の前記第１測定排気ガス温度に対する、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２測定排気ガス温度と前記第１測定排気ガス温度の差として算出された第１測定温度差と同じになる第１判定用排気ガス温度を前記劣化判定用データを基に算出し、
該算出した第１判定用排気ガス温度を、判定時の前記第１測定排気ガス温度から引き算した結果を劣化指標温度とし、
前記触媒を活性化させるために、前記触媒に流入する排気ガスを昇温又は降温する制御を行う場合に、劣化前を基準として設定した基準判定用温度に、前記劣化度合いの判定で得られた前記劣化指標温度を加えた温度を、前記排気ガスを昇温又は降温する制御の排気ガス温度の判定用温度として用いる制御を行うことを特徴とする排気ガス浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒を担持した触媒装置を備えた排気ガス浄化システムにおける排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンや一部のガソリンエンジン等の内燃機関の排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置について種々の研究や提案がなされている。その中に、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）や、ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ浄化触媒を配置した排気ガス浄化装置が使用されている。このＮＯｘ浄化触媒としては、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、尿素添加のＳＣＲ触媒（選択的接触触媒）、ＮＯｘ直接還元型触媒などが使用されている。また、これらのＤＰＦやＮＯｘ浄化触媒の上流側に酸化触媒を配置することも行われている。
【０００３】
この酸化触媒、ＮＯｘ浄化触媒等では、貴金属系触媒を使用している。酸化触媒では、貴金属系触媒の触媒作用により排気ガス中のＨＣ（炭化水素），ＣＯ（一酸化炭素）を酸化する。
【０００４】
また、ＮＯｘ浄化触媒では、貴金属系触媒の触媒作用により、燃料が多いリッチ空燃比（濃い空燃比）状態では、ＮＯｘをＨＣ，ＣＯに還元し、同時にＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯの３つの排気ガス成分を浄化する。また、燃料が少ないリーン空燃比（希薄空燃比）状態においては、ＮＯ（一酸化窒素）をＮＯ2 （二酸化窒素）に酸化し、このＮＯ2 をＮＯｘ吸蔵材により吸蔵する。
【０００５】
また、ＳＣＲ触媒の上流側に酸化触媒を配置した排気ガス浄化装置では、この酸化触媒で、ＮＯからＮＯ2 への反応を促進して、ＳＣＲ触媒上におけるＮＨ3 （アンモニア）との反応を促進している。
【０００６】
しかしながら、このように重要な役割を持つ貴金属系触媒であるが、高温下では、貴金属分子が移動して粒径が大きくなり、トータルの表面積が低下し、排気ガス成分が吸着する面積が低下するために、特に低温活性が低下する現象が発生する。この現象はシンタリングと呼ばれているが、このシンタリングが発生すると、酸化触媒では、触媒の浄化開始する温度、言い換えれば、ＨＣ，ＣＯ浄化率が機能し始める温度（触媒ライトオフ温度）が上昇し、触媒ライトオフ性能が低下する。そのため、低温時の触媒活性が悪化して、排気ガスの浄化率が低下し、大気中に放出される排気ガスの状態が悪化する。
【０００７】
ＮＯｘ浄化触媒の場合には、シンタリングが発生すると、低温時において、リッチ空燃比状態では、三元触媒とＮＯｘ吸蔵還元型触媒の低温時の三元浄化率が低下し、また、リーン空燃比状態では、ＮＯからＮＯ2 への反応が促進されずＮＯ2 活性が低下し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵能力が低下するため、ＮＯｘ浄化率が低下する。
【０００８】
また、上流側の酸化触媒とＤＰＦ等の排気ガス浄化装置の組み合わせの場合には、シンタリングが発生すると、低温時では、酸化触媒におけるＨＣ，ＣＯ，ＮＯの酸化が促進されなくなり、酸化触媒を通過して排気ガス浄化装置に流入する排気ガスの温度が昇温しなくなる。その結果、排気ガス浄化装置がＤＰＦの場合はＰＭが溜まり易くなり、また、排気ガス浄化装置がＮＯｘ吸蔵還元型触媒の場合には再生制御や脱硫制御で、流入する排気ガスを十分に昇温できなくなる。
【０００９】
更に、上流側の酸化触媒とＳＣＲ触媒の組み合わせの場合には、シンタリングが発生すると、低温時では、酸化触媒でのＮＯからＮＯ2 への活性が低下するためＮＯｘ浄化率が低下する。
【００１０】
そして、ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼除去するためのＰＭ再生制御や、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＮＯｘ再生制御や、ＮＯｘ浄化触媒等の硫黄被毒を回復するための脱硫制御等において、排気ガス中にポスト噴射などによりＨＣ，ＣＯを供給して、これらを上流側に配置した酸化触媒で酸化して排気ガスを昇温することが、多く行われているが、この排気ガスの昇温に際しても、上流側の酸化触媒における低温時のＨＣ，ＣＯの酸化能力が低下するため、供給したＨＣ，ＣＯの排気ガス浄化装置の下流側への流出量が増加したり、ＰＭ再生、ＮＯｘ再生、脱硫などが不十分となったりする。
【００１１】
一方、このシンタリングを考慮に入れて、昇温制御に用いる判定用温度の値を予め高く設定して排気ガスの昇温制御を行うと、必要以上の昇温による燃費の悪化や、必要上に高温となった排気ガスによるシンタリングの進行が促進され、触媒寿命を短くするという問題が発生する。
【００１２】
従って、この酸化触媒等の劣化状況を検知又は判定することは、重要なことであり、排気ガス浄化触媒の劣化検知方法として、触媒の活性化温度の上昇、触媒の活性化に必要な排気ガスの温度の上昇、触媒に流入する排気ガスの温度と触媒から流出する排気ガスの温度（又は触媒温度）との差が所定の値に達したか否かを検知することにより、排気ガス浄化触媒の劣化状態を検知方法する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
また、別のＮＯｘ触媒の劣化度合判定方法として、ＮＯｘ触媒において、ＮＯｘ浄化温度ウインド内にある時に、触媒温度が変化しない短時間にＨＣ供給濃度を増加させて、その時のＮＯｘ浄化率の変化からＮＯｘ触媒の劣化を判定する内燃機関の排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１４】
このＮＯｘ浄化率は、アクセルセンサとエンジン回転数センサの出力信号に基づいて算出された触媒入ガスのＮＯｘ濃度Ｓ１と、ＮＯｘセンサの出力信号で検出される触媒出口のＮＯｘ濃度Ｓ２（又はＳ３）とから，η１＝（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１，η２＝（Ｓ１−Ｓ３）／Ｓ１で算出される。また、ＮＯｘ浄化率の変化量は（η２−η１）で算出され、予め設定された劣化判定値と比較される。
【００１５】
そして、これらの劣化判定ではいずれも、単に、温度差やＮＯｘ浄化率の変化等の劣化判定用の数値を、予め設定した劣化判定値と比較して、劣化しているか否かの判定のみを行っている。これらの劣化判定は、触媒の硫黄被毒からの回復のための脱硫制御のタイミングの判定や触媒の交換のタイミングの判定に重要な役割を果たすので、有効な劣化判定方法である。
【００１６】
しかしながら、触媒の劣化は、シンタリング等の熱劣化や硫黄被毒による劣化が主であるため、徐々に進行して行く場合が殆どであり、この徐々に進行する劣化状態に合わせた、ＰＭ再生制御、ＮＯｘ再生制御、脱硫制御等が、燃費向上の点から特に重要となる。そのため、触媒が劣化したか否かよりも、触媒の劣化の進行により触媒の活性特性（ライトオフ温度）が高温側にシフトした度合い（劣化度合い）を検知又は判定することが重要となるが、上記の劣化判定ではこの点についての提案は無い。
【００１７】
更に、前者（特許文献１）の劣化検知方法では、触媒活性開始温度を判定基準に使用して触媒劣化を確認しているが、この触媒活性開始温度は触媒空間速度、供給ＨＣ濃度、単位当たりの触媒温度上昇によって大きく変化してしまうため、劣化判定の精度が悪いという問題があり、後者（特許文献２）の劣化判定方法では、ＮＯｘセンサは、現状ではディーゼルエンジン用としては未だ実用化されておらず、信頼性が低く、コストが高いという問題がある。
【特許文献１】特開平９−１６４３２０号公報
【特許文献２】特開平１０−２５９７１４号公報（第６頁〔００４０〕〜第７頁〔００４５〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＮＯｘ濃度センサ等の排気ガス成分の濃度センサを使用しなくても、精度良く触媒の劣化度合いを推定して、この触媒の劣化度合いに基づいて排気ガス温度の判定用温度を補正しながら、触媒を活性化させるための排気ガス昇温制御や排気ガス中へのＨＣ供給制御を行うことができ、燃費の悪化を最小限に抑えながら、大気中に放出される排気ガスの状態の悪化を防ぐことができる排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムの制御方法は、内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒を担持した触媒装置を備え、前記触媒の劣化度合いを検出し、該劣化度合いによる浄化特性の変化に応じた排気ガス昇温制御を行う排気ガス浄化システムの制御方法において、
劣化前における、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１判定用排気ガス温度と、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２判定用排気ガス温度と前記第１判定用排気ガス温度の差としての第１判定用温度差との関係を、予め劣化判定用データとして記憶しておくと共に、
内燃機関の運転状態が、所定の運転状態にあるときで、かつ、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１測定排気ガス温度が、前記触媒の劣化前の活性化開始温度と活性化終了温度の間の第１温度範囲よりも、上下幅がそれぞれ１０％狭い第２温度範囲にあるときに劣化度合いの判定を行い、
該劣化度合いの判定を、前記第１判定用温度差が、判定時の前記第１測定排気ガス温度に対する、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２測定排気ガス温度と前記第１測定排気ガス温度の差として算出された第１測定温度差と同じになる第１判定用排気ガス温度を前記劣化判定用データを基に算出し、
該算出した第１判定用排気ガス温度を、判定時の前記第１測定排気ガス温度から引き算した結果を劣化指標温度とし、
前記触媒を活性化させるために、前記触媒に流入する排気ガスを昇温又は降温する制御を行う場合に、劣化前を基準として設定した基準判定用温度に、前記劣化度合いの判定で得られた前記劣化指標温度を加えた温度を、前記排気ガスを昇温又は降温する制御の排気ガス温度の判定用温度として用いることを特徴とする。
【００２０】
また、上記のような目的を達成するための排気ガス浄化システムは、内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒を担持した触媒装置と、前記触媒の劣化度合いを検出し、該劣化度合いによる浄化特性の変化に応じた排気ガス昇温制御を行う制御手段を備えた排気ガス浄化システムにおいて、
前記制御手段が、
劣化前における、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１判定用排気ガス温度と、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２判定用排気ガス温度と前記第１判定用排気ガス温度の差としての第１判定用温度差との関係を、予め劣化判定用データとして記憶しておくと共に、
内燃機関の運転状態が、所定の運転状態にあるときで、かつ、前記触媒に流入する排気ガスの温度である第１測定排気ガス温度が、前記触媒の劣化前の活性化開始温度と活性化終了温度の間の第１温度範囲よりも、上下幅がそれぞれ１０％狭い第２温度範囲にあるときに劣化度合いの判定を行い、
該劣化度合いの判定を、前記第１判定用温度差が、判定時の前記第１測定排気ガス温度に対する、前記触媒から流出する排気ガスの温度である第２測定排気ガス温度と前記第１測定排気ガス温度の差として算出された第１測定温度差と同じになる第１判定用排気ガス温度を前記劣化判定用データを基に算出し、
該算出した第１判定用排気ガス温度を、判定時の前記第１測定排気ガス温度から引き算した結果を劣化指標温度とし、
前記触媒を活性化させるために、前記触媒に流入する排気ガスを昇温又は降温する制御を行う場合に、劣化前を基準として設定した基準判定用温度に、前記劣化度合いの判定で得られた前記劣化指標温度を加えた温度を、前記排気ガスを昇温又は降温する制御の排気ガス温度の判定用温度として用いる制御を行うことを特徴とする。
【００２１】
この劣化判定用データは、劣化前、言い換えれば新品の触媒において、図３に示すように、エンジンの運転状態や排気ガス温度が判定時と同じになる条件下において、触媒に流入する排気ガスの温度（第１判定用排気ガス温度）Ｔｅｎｔを変化させて、触媒から流出する排気ガスの温度（第２判定用排気ガス温度）Ｔｏｕｔを測定し、第２判定用排気ガス温度Ｔｏｕｔから第１判定用排気ガス温度Ｔｅｎｔを引き算して第１判定用温度差ΔＴを求めた時の、第１判定用排気ガス温度Ｔｅｎｔと第１判定用温度差ΔＴの関係（実線Ａ）である。この劣化判定用データは、図４に例示するようなマップデータや関数等で制御手段に予め記憶させておく。なお、劣化判定用データが、判定条件内ではあるがエンジンの運転状態や排気ガス温度により変化する場合は、そのエンジンの運転状態や排気ガス温度をパラメータにしたマップデータを用意しておく。
【００２２】
この所定の運転状態とは、排気ガス中のＨＣ，ＣＯの量が一定となるような運転状態のことをいい、内燃機関の運転状態が、この所定の運転状態である時に劣化度合いの判定を行うことで、触媒に供給されるＨＣ濃度の変化によってＮＯｘ浄化率が変化するのを回避し、ＨＣの供給量が一定量で安定した条件の下で触媒劣化を確認することができる。
【００２３】
なお、この所定の運転状態にあるか否かは、内燃機関のエンジン回転数や負荷が、予め設定されたエンジン回転数と負荷の組み合わせの範囲内にあるか否かで判定でき、この判定は、検出したエンジン回転数センサやアクセルセンサ等の出力から得たエンジン回転数と負荷（燃料流量）の値を所定のマップデータと参照することにより判定できる。
【００２４】
そして、劣化度合いの判定を、図３に示すように、触媒に流入する排気ガスの温度（第１測定排気ガス温度）Ｔ１ｍが、触媒の劣化前（新品）の活性化開始温度Ｔａと活性化終了温度Ｔｂの間の第１温度範囲ΔＴ１００よりも、上下幅がそれぞれ１０％狭い第２温度範囲ΔＴ８０にあるときに行うことにより、劣化度合いの判定の精度を上げることができる。
【００２５】
つまり、活性化開始温度（劣化前ではＴａ）の近傍では浄化率（昇温）の立ち上がりを捉えるため、精度が悪くなり、また、活性化終了温度（劣化前ではＴｂ）では、浄化率が収束する温度を捉えるため、精度が悪くなるので、これを回避する。また、活性化開始温度の近傍と活性化終了温度の近傍では、触媒による昇温温度ΔＴ（＝Ｔout −Ｔent ）、即ち、第１測定温度差ΔＴｍや第１判定用温度差ΔＴｃの変化が小さくなるため、劣化指標温度Ｔｉｃの精度も悪くなる。
【００２６】
一方、劣化度合いの判定を行う第２温度範囲ΔＴ８０を狭くすると、劣化度合いの進行を十分に捉えることができなくなる。そのため、第１温度範囲ΔＴ１００の８０％範囲とする。なお、この範囲は、実験的に求めたものである。
【００２７】
また、この劣化度合いの判定方法では、図３に示すように、劣化判定用データＡに基づく第１判定用温度差ΔＴｃが、判定時の第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍに対応する第１測定温度差ΔＴｍと同じになる第１判定用排気ガス温度Ｔｃを算出して、この算出した第１判定用排気ガス温度Ｔｃを、判定時の第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍから引き算した結果を劣化指標温度Ｔｉｃとする。この劣化指標温度Ｔｉｃにより、ＨＣ活性やライトオフが劣化し温度が高温側にシフトする触媒の劣化度合いを、精度よく連続的に検知又は判定できる。
【００２８】
言い換えれば、触媒が無い時には前後の温度センサの温度差は殆ど無いが、触媒が間に入るとライトオフ温度以降は触媒出口温度の方が高くなる。しかし、触媒が劣化してくるとライトオフ温度が高温側にシフトして、二点鎖線Ｂ（図３のＢの形状は必ずしも実測の結果を示すものではなく、分かり易いように実線Ａをシフトして仮に示したものである）で示すようになってくるので、触媒出口温度が高くなり始める温度、即ち、触媒による昇温温度が大きくなり始める温度が高温側にシフトする。そこで、触媒の出入口の温度センサの温度差から、触媒のライトオフ温度の劣化度合いを検知する。即ち、触媒の活性化の立ち上がり温度を見て触媒の劣化を判断する。
【００２９】
図３の実線Ａのように、予め温度（ライトオフ温度）Ｔｅｎｔと排気ガス浄化性能（浄化率）ΔＴの相関特性を測定しておけば、劣化後に同じ浄化率ΔＴを得るのに必要な昇温幅Ｔｉｃを計算から求めることができる。
【００３０】
そして、この劣化指標温度Ｔｉｃを、劣化前を基準として設定した基準判定用温度に加えて、排気ガス温度の判定用温度とし、排気ガスを昇温又は降温する制御に用いると、昇温制御又は降温制御のアルゴリズムを複雑化することなく、昇温制御又は降温制御に触媒の劣化度合いを反映させることができ、排気ガスの昇温制御又は降温制御における燃費の悪化やＨＣ，ＣＯの排気ガス浄化装置の下流側への排出（スリップ）を抑制できる。
【００３１】
この排気ガス温度の昇温制御には、燃焼の膨張行程での追加噴射による高温化（多段噴射）や排気ガス流量を絞る手段などがあるが、燃費悪化を伴う場合があるので、ＣＯ2 排出量の増加を防ぐためにも、また、排気ガスの悪化を抑制するためにも、この触媒の劣化判定と排気ガス温度の判定用温度の補正は、適宜実施するのが好ましい。なお、降温制御は、触媒の異常高温状態の発生を防止する際や、昇温制御を終了や中止する際等に行われる。
【００３２】
特に、エンジンの運転状態や第１測定排気ガス温度が所定の運転状態や第２温度範囲に入る機会が比較的少ないような市街地を主に走行する配達業務を主とするような車両では、エンジンの運転状態や第１測定排気ガス温度がそれぞれ、所定の運転状態や第２温度範囲に入った時は、自動的に、この触媒の劣化判定と排気ガス温度の判定用温度の補正を実施するようにしておくことが好ましい。
【００３３】
なお、本発明は、触媒としては、酸化触媒、三元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒、ＳＣＲ触媒等に適用でき、本発明の排気ガス温度の判定用温度も、ＰＭ再生制御だけではなく、ＮＯｘ再生制御、硫黄被毒からの回復のための脱硫制御等において用いられる排気ガスの昇温制御又は降温制御の排気ガス温度の判定用温度に適用できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る排気ガス浄化方法の制御方法及び排気ガス浄化システムによれば、触媒の連続的な劣化度合いを、触媒前後の排気ガス温度をモニターすることで、劣化指標温度として精度良く検知することができ、更に、この劣化指標温度の分だけ、基準判定温度を補正して、排気ガス昇温制御時の判定用温度として使用して排気ガス昇温制御を行うことにより、燃費の悪化を最小限に抑えながら、大気中に放出される排気ガスの状態の悪化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システムについて、上流側に酸化触媒装置、下流側に触媒付きフィルタ装置（ＤＰＦ装置）を配置した場合を例にして、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１に、本発明の実施の形態の排気ガス浄化システム１の構成を示す。この排気ガス浄化システム１では、ディーゼル内燃機関（エンジン）Ｅの排気通路４に、ターボチャージャー３のタービン３ｂ、ＨＣ供給装置１３、排気ガス浄化装置１０が配置される。この排気ガス浄化装置１０は、連続再生型ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）装置の一つであり、上流側に酸化触媒装置１２を、下流側に触媒付きフィルタ装置１１を有して構成される。
【００３７】
この酸化触媒装置１２は、多孔質のセラミックのハニカム構造等の担持体に、白金（Ｐｔ）等の酸化触媒を担持させて形成され、触媒付きフィルタ装置１１は、多孔質のセラミックのハニカムのチャンネルの入口と出口を交互に目封じしたモノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタや、アルミナ等の無機繊維をランダムに積層したフェルト状のフィルタ等で形成される。このフィルタの部分に白金や酸化セリウム等の触媒を担持する。この触媒付きフィルタ装置１１に、モノリスハニカム型ウオールフロータイプのフィルタを採用した場合には、排気ガスＧ中のＰＭ（粒子状物質）を多孔質のセラミックの壁で捕集（トラップ）し、繊維型フィルタタイプを採用した場合には、フィルタの無機繊維でＰＭを捕集する。
【００３８】
ＨＣ供給装置１３は、触媒付きフィルタ装置１１のＰＭ再生制御時において、排気ガス温度が低い場合に、排気ガス中に燃料などの未燃ＨＣを供給し、酸化触媒装置１２で酸化させて、この酸化熱により排気ガス温度を上昇させ、高温の排気ガスを触媒付きフィルタ装置１１に流入させて捕集されたＰＭを燃焼除去するのに用いられる。なお、排気ガス中への未燃ＨＣの供給をシリンダ内燃料噴射におけるポスト噴射により行う場合には、このＨＣ供給装置１３を省くこともできる。
【００３９】
吸気通路２には、マスエアフローセンサ（ＭＡＦセンサ）１４、ターボチャージャー３のコンプレッサ３ａ，吸気絞り弁９等が設けられる。この吸気絞り弁９は、吸気マニホールド２ａへ入る吸気Ａの量を調整する。また、排気マニホールド４ａ側から吸気マニホールド２ａへ排気ガスの一部であるＥＧＲガスＧｅを再循環させるＥＧＲ通路５が設けられ、このＥＧＲ通路５には、ＥＧＲクーラ７とＥＧＲ弁６が設けられる。
【００４０】
そして、触媒付きフィルタ装置１１のＰＭの堆積量を推定するために、排気ガス浄化装置１０の前後に接続された導通管に差圧センサ２１が設けられる。また、触媒付きフィルタ装置１１の再生制御用に、酸化触媒装置１２の上流側に酸化触媒入口排気温度センサ２２が、酸化触媒装置１２と触媒付きフィルタ装置１１の間に触媒出口排気温度センサ２３がそれぞれ設けられる。更に、触媒付きフィルタ装置１１の下流側にフィルタ出口排気温度センサ２４が設けられる。
【００４１】
この酸化触媒入口排気温度センサ２２は、酸化触媒装置１２に流入する排気ガスの温度である第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍを検出する。また、触媒出口排気温度センサ２３は、酸化触媒装置１２から流出する排気ガスの温度である第２測定排気ガス温度Ｔ２ｍを検出する。この第２測定排気ガス温度Ｔ２ｍは、触媒付きフィルタ装置１１に流入する排気ガスの温度となる。フィルタ出口排気温度センサ２４は、万一ＰＭの暴走燃焼が起こった場合に対処できるように、触媒付きフィルタ装置１１におけるＰＭの燃焼状態を監視する。
【００４２】
また、酸化触媒装置１２の上流側と、触媒付きフィルタ装置１１の下流側にλセンサ（空気過剰率センサ）２５、２６を配置する。この上流側のλセンサ２５は排気ガス中にＨＣ供給するときの空燃比制御用であり、下流側のλセンサ２６は、触媒付きフィルタ装置１１のＰＭが燃焼し、ＰＭ再生制御が行われていることを確認するためのものである。
【００４３】
これらのセンサの出力値は、エンジンＥの運転の全般的な制御を行うと共に、排気ガス浄化装置１０の再生制御も行う制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）２０に入力され、この制御装置２０から出力される制御信号により、吸気絞り弁９や、燃料噴射装置（噴射ノズル）８や、ＥＧＲ弁６等が制御される。
【００４４】
この排気ガス浄化システム１においては、空気Ａは、エアクリーナ（図示しない）、吸気通路２のマスエアフローセンサ１４とターボチャジャー３のコンプレッサー３ａを通過して、吸気絞り弁９によりその量を調整されて吸気マニホールド２ａよりシリンダ内に入る。そして、シリンダ内で発生した排気ガスＧは、排気マニホールド４ａから排気通路４に出てターボチャジャー３のタービン３ｂを駆動し、排気ガス浄化装置１０を通過して浄化された排気ガスＧｃとなって、図示しない消音器を通って大気中に排出される。また、排気ガスＧの一部はＥＧＲガスＧｅとして、ＥＧＲ通路５のＥＧＲクーラー７を通過し、ＥＧＲ弁６でその量を調整されて吸気マニホールド２ａに再循環される。
【００４５】
そして、排気ガス浄化システム１の制御装置が、エンジンＥの制御装置２０に組み込まれ、エンジンＥの運転制御と並行して、排気ガス浄化システム１の制御を行う。この排気ガス浄化システム１の制御装置は、酸化触媒装置１２の触媒劣化度合いの判定や触媒付きフィルタ装置１１のＰＭ再生制御等を含む排気ガス浄化システムの制御を行う。
【００４６】
次に、酸化触媒装置（触媒）１２の触媒劣化度合いの検出（検知又は判定）とこの劣化度合いによる浄化特性の変化に応じた排気ガス昇温制御について説明する。
【００４７】
この制御では、図３に示すような劣化判定用データ（実線Ａ）を予め用意して制御装置２０に記憶しておく。この劣化判定用データは、次のようにして求める。
【００４８】
劣化前、言い換えれば新品の触媒において、エンジンの運転状態や排気ガス温度が判定時と同じになる条件下で、酸化触媒装置１２に流入する排気ガスの温度（第１判定用排気ガス温度）Ｔｅｎｔを変化させて、酸化触媒装置１２から流出する排気ガスの温度（第２判定用排気ガス温度）Ｔｏｕｔを測定する。この測定結果から、第２判定用排気ガス温度Ｔｏｕｔから第１判定用排気ガス温度Ｔｅｎｔを引き算して第１判定用温度差ΔＴ（＝Ｔｏｕｔ−Ｔｅｎｔ）を求める。この時の、第１判定用排気ガス温度（触媒入口温度）Ｔｅｎｔと第１判定用温度差（触媒による昇温温度）ΔＴの関係が劣化判定用データ（実線Ａ）となる。この劣化判定用データは、図４に例示するようなマップデータ（ΔＴ１〜ΔＴｉ〜ΔＴｎ：Ｔｅｎｔ１〜Ｔｅｎｔｉ〜Ｔｅｎｔｎ）や関数等で制御手段に予め記憶させておく。
【００４９】
更に、劣化前（新品）の酸化触媒装置１２の活性化開始温度Ｔａと活性化終了温度Ｔｂを求め、この両者Ｔａ，Ｔｂの間の第１温度範囲ΔＴ１００よりも、上下幅がそれぞれ１０％狭い第２温度範囲Δ８０の下限値Ｔ１０と上限値Ｔ９０を算出し、予め記憶させておく。
【００５０】
この酸化触媒装置１２に担持された酸化触媒の劣化度合いの検出は、図２に例示するような制御フローによって行うことができる。なお、この図２の制御フローは、エンジンＥの運転に際して、エンジンＥの他の制御フローと並行して実行される排気ガス浄化システム１の制御フローの一部で、この排気ガス浄化システム１のメインの制御フローから、触媒劣化度合いの検知と判定用温度Ｔ０の補正が必要な時に、呼ばれて実行されては戻り、繰り返し実行されるものとして示してある。
【００５１】
なお、この劣化度合いの判定は、故意にこれらの条件を満たすように内燃機関の運転状態を変更して行わずに、エンジンＥの運転状態（Ｎｅｍ，Ｑｍ）と排気ガスの温度Ｔ１ｍが判定時の条件を満たした状態になった時毎に、自動的に行うのが好ましい。
【００５２】
この図２の制御フローでは、スタートすると、ステップＳ１１〜Ｓ１３で、エンジン（内燃機関）Ｅの運転状態が劣化度合い判定が可能な所定の運転状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１４〜Ｓ１５で、第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍが第２温度範囲ΔＴ８０内に有るか否かを判定する。次のステップＳ１６〜Ｓ１７で、触媒が劣化しているか否かを判定する。そして、ステップＳ１８〜Ｓ１９で劣化指標温度Ｔｉｃを算出し、ステップＳ２０で新たな判定用温度Ｔ１０を算出する。
【００５３】
より詳細には、ステップＳ１１でエンジン回転数Ｎｅｍと負荷に対応する燃料流量Ｑｍを読み込み、ステップＳ１２でエンジン回転数Ｎｅｍが所定の回転数設定範囲内の値（Ｎｅｌ≦Ｎｅｍ≦Ｎｅｕ）であるか否かを判定し、否であれば、所定の運転状態では無いと判定する。また、ステップＳ１３で燃料流量Ｑｍが所定の燃料流量設定範囲内の値（Ｑｌ≦Ｑｍ≦Ｑｕ）であるか否かを判定し、否であれば、所定の運転状態では無いと判定する。
【００５４】
このステップＳ１１〜Ｓ１３の判定で、エンジン運転状態が所定の運転状態では無い場合には、そのままリターンする。一方、エンジン運転状態が所定の運転状態で有る場合には、ステップＳ１４に行く。
【００５５】
ステップＳ１４で、酸化触媒入口排気温度センサ２２で検出した第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍを読み込み、ステップＳ１５で、この第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍが、第２温度範囲ΔＴ８０の下限値Ｔ１０と上限値Ｔ９０の間に有る（Ｔ１０≦Ｔ１ｍ≦Ｔ９０）か否かを判定する。この判定で、第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍが、第２温度範囲ΔＴ８０範囲内に無い場合には、そのままリターンする。一方、この判定で、第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍが、第２温度範囲ΔＴ８０範囲内に有る場合には、ステップＳ１６に行く。
【００５６】
ステップＳ１６で、酸化触媒出口排気温度センサ２３で検出した第２測定排気ガス温度Ｔ２ｍを読み込み、この第２測定排気ガス温度Ｔ２ｍから第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍを引き算して第１測定温度差ΔＴｍ（＝Ｔ２ｍ−Ｔ１ｍ）を算出する。また、劣化前の劣化判定用データＡに基づいて、第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍに対応する第１温度差ΔＴ１ｃを図４のマップデータを参照して算出する。
【００５７】
次のステップＳ１７で、第１測定温度差ΔＴｍと第１温度差ΔＴ１ｃを比較して、第１測定温度差ΔＴｍが第１温度差ΔＴ１ｃ以上であれば、劣化していないと判断して、そのままリターンする。一方、第１測定温度差ΔＴｍが第１温度差ΔＴ１ｃより小さければ、劣化していると判断して、ステップＳ１８に行く。
【００５８】
ステップＳ１８では、、劣化前の劣化判定用データＡに基づいて、第１測定温度差ΔＴｍと同じ第１判定用温度差ΔＴｃとなる第１判定用排気ガス温度Ｔｃを図４のマップデータを参照して算出する。次のステップＳ１９で、第１測定排気ガス温度Ｔ１ｍから第１判定用排気ガス温度Ｔｃを引き算して劣化指標温度Ｔｉｃ（＝Ｔ１ｍ−Ｔｃ）を算出する。
【００５９】
つまり、図３に示すように、排気ガス温度の計測結果からＰａ点（Ｔ１ｍ，ΔＴｍ）を求め、このＰａ点から劣化判定用データＡ上のＰｂ点（Ｔｃ、ΔＴｃ）をマップデータを参照して求める。このＰａ点とＰｂ点の温度差（Ｔ１ｍ−Ｔｃ）が劣化指標温度Ｔｉｃとなる。
【００６０】
そして、ステップＳ２０で、判定用温度Ｔ０を、劣化前を基準として設定した基準判定用温度Ｔ０ｂに、ステップＳ１９で得られた劣化指標温度Ｔｉｃを加算して算出する。この新しい判定用温度Ｔ０をその後の排気ガスの昇温制御又は降温制御など、触媒の活性化特性（ライトオフ特性）が問題になる判定のための温度に使用する。例えば、この判定用温度Ｔ０を、酸化触媒装置１２の酸化触媒を活性化させるために、酸化触媒装置１２に流入する排気ガスを昇温又は降温する制御を行う際に用いる。
【００６１】
この図２の制御フローに基づく制御では、図３に示すように、劣化判定用データＡに基づく第１判定用温度差ΔＴｃが、第１測定温度差ΔＴｍと同じになる第１判定用排気ガス温度Ｔｃを算出して、この算出した第１判定用排気ガス温度Ｔｃを、判定時の第１測定排気ガス温度Ｔｍから引き算した結果を劣化指標温度Ｔｉｃとすることができる。この劣化指標温度Ｔｉｃにより、ＨＣ活性やライトオフが劣化し温度が高温側にシフトする触媒の劣化度合いを精度よく連続的に検出又は判定できる。
【００６２】
そして、この劣化指標温度Ｔｉｃを、劣化前を基準として設定した基準判定用温度Ｔ０ｂに加えて、排気ガス温度の判定用温度Ｔ０とし、排気ガスを昇温する制御に用いると、昇温制御のアルゴリズムを複雑化することなく、昇温制御に触媒の劣化度合いを反映させることができ、触媒劣化後における排気ガス昇温制御における燃費の悪化やＨＣ，ＣＯの排気ガス浄化装置の下流側への排出（スリップ）を抑制できる。
〔その他の排気ガス浄化システム〕
なお、上記の説明では、上流側の酸化触媒装置１２と下流側の触媒付きフィルタ装置（ＤＰＦ装置）１１を組み合わせた排気ガス浄化システム１を用いたが、本発明は、上流側の酸化触媒装置と下流側のＮＯｘ吸蔵還元型触媒を組み合わせた排気ガス浄化システム、上流側の酸化触媒装置と下流側のＳＣＲ触媒を組み合わせた排気ガス浄化システム、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒単独、ＳＣＲ触媒単独、触媒付きフィルタ装置（ＤＰＦ装置）単独のそれぞれの排気ガス浄化システムや、酸化触媒とＮＯｘ浄化触媒とＤＰＦ装置を組み合わせた排気ガス浄化システムに適用できる。
【００６３】
また、排気ガス温度の判定用温度Ｔ０においても、上記で例示したＰＭ再生制御だけではなく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒やＮＯｘ直接還元型触媒のＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ再生制御や、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、ＮＯｘ直接還元型触媒、ＳＣＲ触媒等の各種触媒の硫黄被毒からの回復のための脱硫制御における排気ガス温度の判定温度として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る実施の形態の排気ガス浄化システムの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の制御フローの一例を示す図である。
【図３】本発明に係る劣化指標温度の算出を説明するための触媒入口温度と触媒による昇温温度との関係を示す図である。
【図４】マップデータの構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
Ｅ    エンジン
１    排気ガス浄化システム
２    吸気通路
４    排気通路
５    ＥＧＲ通路
６    ＥＧＲ弁
８    燃料噴射弁
９    吸気絞り弁（吸気スロットル弁）
１０    排気ガス浄化装置
１１    触媒付きフィルタ装置（ＤＰＦ装置）
１２    酸化触媒装置
１３    ＨＣ供給装置
２１    差圧センサ
２２    触媒入口排気温度センサ
２３    触媒出口排気温度センサ
２４    フィルタ出口排気温度センサ
Ｔａ      触媒の劣化前の活性化開始温度
Ｔｂ      触媒の劣化前の活性化終了温度
Ｔｃ      第１判定用排気ガス温度
Ｔｅｎｔ  第１判定用排気ガス温度
Ｔｉｃ    劣化指標温度
Ｔｏｕｔ  第２判定用排気ガス温度  
Ｔ０      判定用温度
Ｔ０ｂ    基準判定用温度
Ｔ１ｍ    第１測定排気ガス温度
Ｔ２ｍ    第２測定排気ガス温度
ΔＴ      第１判定用温度差
ΔＴｍ    第１測定温度差
ΔＴ１００  第１温度範囲
ΔＴ８０    第２温度範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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