(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを正確に判定する。【解決手段】リッチ制御により排気ガスの空燃比をリッチに転じさせたときに、排気ガスの空燃比をリッチに転じさせてから排気ガス中の還元剤がＮＯｘトラップ触媒を通過するようになるまでの時間を空燃比変化時間差として検出する。検出した空燃比変化時間差が基準時間差ΔＴｃａｌ以下であるときにＮＯｘトラップ触媒が劣化しているものと判定する。基準時間差ΔＴｃａｌは、リッチ制御開始時におけるＮＯｘトラップ量、ＮＯｘトラップ触媒への単位時間当たりの還元剤供給量、及びＮＯｘトラップ触媒の温度により補正する（Ｓ４０５）。【選択図】  図１４
2005002854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘをトラップする一方、流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときにトラップしているＮＯｘを放出するＮＯｘトラップ触媒と、
ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするためのリッチ制御を行うリッチ制御手段と、
リッチ制御中にＮＯｘトラップ触媒の上流における排気ガスの空燃比がリッチを示す第１の所定値に達した時点を第１の時点として特定する第１の時点特定手段と、
リッチ制御中にＮＯｘトラップ触媒の下流における排気ガスの空燃比がリッチを示す第２の所定値に達した時点を第２の時点として特定する第２の時点特定手段と、
第１の時点から第２の時点までの時間を空燃比変化時間差として検出する空燃比変化時間差検出手段と、
検出した空燃比変化時間差に基づいてＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定する劣化判定手段と、を含んで構成され、
劣化判定手段は、ＮＯｘトラップ触媒がトラップしているＮＯｘの量であるＮＯｘトラップ量、ＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤の量である還元剤供給量、及びＮＯｘトラップ触媒の温度である触媒温度のうち少なくとも１つを補正因子として、その補正因子を反映させてＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定するエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項２】
劣化判定手段は、検出した空燃比変化時間差と、ＮＯｘトラップ触媒の所定の劣化度合いに応じた長さの基準時間差とを比較して、ＮＯｘトラップ触媒がその劣化度合いにあるか否かを判定するものであり、前記補正因子により前記基準時間差を補正する請求項１に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項３】
第１の時点特定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の上流における排気ガスの空燃比を検出する手段を含んで構成され、第２の時点特定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の下流における排気ガスの空燃比を検出する手段を含んで構成される請求項１又は２に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項４】
劣化判定手段は、ＮＯｘトラップ量を補正因子とする場合に、エンジンから単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量を積算して得た演算値としてＮＯｘトラップ量を検出する手段を含んで構成される請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項５】
劣化判定手段は、エンジンの吸入空気量を検出する手段を含んで構成され、前記ＮＯｘトラップ量を検出する手段は、前記単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量を検出した吸入空気量に基づいて演算する請求項４に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項６】
劣化判定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の上流における排気ガスのＮＯｘ濃度を検出する手段を含んで構成され、前記ＮＯｘトラップ量を検出する手段は、前記単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量を検出したＮＯｘ濃度に基づいて演算する請求項４に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項７】
劣化判定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の温度を検出する手段を含んで構成され、前記単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量を積算する際に、各ＮＯｘの量を検出した温度に応じて補正する請求項４〜６のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項８】
劣化判定手段は、リッチ制御開始時におけるＮＯｘトラップ量を補正因子とする請求項１〜７のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項９】
劣化判定手段は、単位時間当たりの還元剤供給量を補正因子とする請求項１〜８のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
劣化判定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の上流における排気ガスの空燃比を検出する手段と、検出した空燃比に基づく演算値として還元剤供給量を検出する手段と、を含んで構成される請求項９に記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
トラップしているＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ触媒を再生させるＮＯｘ再生を行う時期に至ったことを判定する手段を更に含んで構成され、リッチ制御手段は、ＮＯｘ再生を行うときにリッチ制御を行う請求項１〜１０のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
トラップしている硫黄分を放出させてＮＯｘトラップ触媒の被毒を解除する手段を更に含んで構成され、劣化判定手段は、ＮＯｘトラップ触媒の被毒を解除してから所定期間が経過するまでの間でのみＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定する請求項１〜１１のいずれかに記載のエンジンの排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＯｘトラップ触媒を含んで構成されるエンジンの排気ガス浄化装置に関し、詳細には、ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リーンバーンエンジンに設けられる代表的な排気ガス浄化装置として、ＮＯｘトラップ触媒を含んで構成されるものが知られている。ＮＯｘトラップ触媒は、排気ガスの空燃比に応じて性質を異にし、排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中の窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という。）をトラップする一方、これがリッチに転じられると、トラップしているＮＯｘを放出する。
【０００３】
また、ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定する次のような技術も知られている。すなわち、ＮＯｘトラップ触媒の上流及び下流のそれぞれに空燃比センサを設置し、排気ガスの空燃比がリッチに転じられてから排気ガス中の還元剤がＮＯｘトラップ触媒を通過するようになるまでの時間を検出し、検出した時間によりＮＯｘトラップ触媒が劣化しているか否かを判定するのである。なお、前者の時点は、上流側空燃比センサからの出力により特定し、後者の時点は、下流側空燃比センサからの出力により特定する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３２４６５４号公報（段落番号００１５，００３１及び００３２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の劣化判定技術には、次のような問題がある。すなわち、排気ガスの空燃比がリッチに転じられてから排気ガス中の還元剤がＮＯｘトラップ触媒を通過するようになるまでの時間は、そのときの劣化度合いに応じて一律に定まるものではなく、多様な因子による影響を受けて変化することである。この多様な因子とは、ＮＯｘトラップ触媒がトラップしているＮＯｘの量、排気ガスがリッチに転じられている間にＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤の量、及びＮＯｘトラップ触媒の温度等である。そして、これらの因子を考慮しないときは、たとえばトラップしているＮＯｘの量が設定上の基準よりも多いときに、実際にはＮＯｘトラップ触媒が許容範囲を越えて劣化しているにも拘わらず、これを検出することができず、エミッションを悪化させることが考えられる。
【０００６】
本発明は、ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いをより正確に判定するための技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＮＯｘトラップ触媒を含んで構成されるエンジンの排気ガス浄化装置を提供する。ＮＯｘトラップ触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘをトラップする一方、流入する排気ガスの空燃比がリッチであるときにトラップしているＮＯｘを放出する。本発明に係る装置は、ＮＯｘトラップ触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするためのリッチ制御を行うとともに、ＮＯｘトラップ触媒の上流における排気ガスの空燃比がリッチを示す第１の所定値に達した時点を第１の時点として特定し、ＮＯｘトラップ触媒の下流における排気ガスの空燃比がリッチを示す第２の所定値に達した時点を第２の時点として特定する。そして、第１の時点から第２の時点までの時間を空燃比変化時間差として検出し、検出した空燃比変化時間差に基づいてＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定する。ここで、本発明に係る装置は、ＮＯｘトラップ触媒がトラップしているＮＯｘの量であるＮＯｘトラップ量、ＮＯｘトラップ触媒に供給される還元剤の量である還元剤供給量、及びＮＯｘトラップ触媒の温度である触媒温度のうち少なくとも１つを補正因子として、その補正因子を反映させてＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを判定する。劣化判定の一態様として、検出した空燃比変化時間差と、ＮＯｘトラップ触媒の所定の劣化度合いに応じた長さの基準時間差とを比較して、ＮＯｘトラップ触媒がその劣化度合いにあるか否かを判定することとし、ＮＯｘトラップ量等の補正因子によりこの基準時間差を補正する。
【０００８】
このように、ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いの判定にＮＯｘトラップ量等の補正因子を反映させることとすれば、ＮＯｘトラップ触媒の劣化度合いを正確に判定することができ、熱負荷等による永久的な劣化に対し、交換等の措置を適切な時期に講ずることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ディーゼルエンジン（以下「エンジン」という。）１の構成を示している。
【００１０】
吸気通路１１の導入部には、図示しないエアクリーナが取り付けられており、エアクリーナにより吸入空気中の粉塵が除去される。エアクリーナの下流には、エアフローメータ１２が設置されており、エアフローメータ１２により吸入空気量が検出される。エアフローメータ１２を通過した吸入空気は、サージタンク１３に流入し、マニホールド部で各気筒に分配される。サージタンク１３の上流には、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という。）５１からの信号に応じて作動する吸気絞り弁１４が設置されている。吸気絞り弁１４により吸入空気量が制御される。
【００１１】
エンジン本体において、シリンダヘッドには、燃焼室上部中央に臨ませてインジェクタ２１が設置されている。図示しない燃料ポンプにより送り出された燃料は、コモンレール２２を介して所定圧力でインジェクタ２１に供給され、インジェクタ２１により燃焼室内に噴射される。インジェクタ２１による噴射は、複数回に分けて行われ、インジェクタ２１は、エンジン出力を発生させるためのメイン噴射のほか、メイン噴射よりも遅角させた時期にポスト噴射を行う。ポスト噴射により排気ガス温度が通常時よりも上昇する。
【００１２】
排気通路３１には、マニホールド部の下流にＮＯｘトラップ触媒３２が設置されている。エンジン１を１よりも大きな値の空気過剰率で運転する通常時において、ＮＯｘトラップ触媒３２により排気ガス中のＮＯｘが除去される。ＮＯｘトラップ触媒３２が規定量を超える量のＮＯｘをトラップしたことが検出されると、空気過剰率が１よりも小さな値に転じられ、ＮＯｘトラップ触媒３２は、トラップしているＮＯｘを放出する。放出に際し、ＮＯｘは、炭化水素及び一酸化炭素等の排気ガス中の還元剤により浄化される。
【００１３】
排気通路３１は、ＥＧＲ管４１により吸気通路１１と接続されている。ＥＧＲ管４１には、ＥＣＵ５１からの信号に応じて作動するＥＧＲ弁４２が設置されている。ＥＣＵ５１によりＥＧＲ弁４２の開度が制御され、そのときの開度に応じた適量の排気ガスが吸気通路１１に還流される。
【００１４】
排気通路３１において、ＮＯｘトラップ触媒３２の上流及び下流のそれぞれには、センサ６１，６２が設置されており、これらのセンサ６１，６２によりＮＯｘトラップ触媒３２の上流における排気ガスの空燃比（以下「上流側空燃比」という。）及びＮＯｘトラップ触媒３２の下流における排気ガスの空燃比（以下「下流側空燃比」という。）が検出される。また、ＮＯｘトラップ触媒３２には、センサ６３が設置されており、センサ６３によりＮＯｘトラップ触媒３２のベッド温度（以下「触媒温度」という。）が検出される。ＥＣＵ５１には、エアフローメータ１２からの吸入空気量検出信号、センサ６１，６２からの空燃比検出信号及びセンサ６３からの触媒温度検出信号のほか、センサ６４からの冷却水温度検出信号、センサ６５からのクランク角検出信号（ＥＣＵ５１は、これに基づいてエンジン回転数Ｎｅを演算する。）、センサ６６からのアクセル開度検出信号及びセンサ６７からの燃料圧力検出信号が入力される。
【００１５】
次に、ＥＣＵ５１の動作をフローチャートにより説明する。
図２は、劣化判定ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンは、たとえば２０ｍｓ毎に実行される。
【００１６】
Ｓ１０１では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを検出する。ＮＯｘトラップ量ＮＯＸは、ＮＯｘトラップ触媒３２にトラップされているＮＯｘの量であり、後述するＮＯｘトラップ量演算ルーチンにより算出する。
【００１７】
Ｓ１０２では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定値ＮＯＸ１に達したか否かを判定する。ＮＯＸ１に達したときは、Ｓ１０３へ進み、達していないときは、このルーチンをリターンする。所定値ＮＯＸ１は、トラップしているＮＯｘを放出させてＮＯｘトラップ触媒３２を再生させるＮＯｘ再生を行う時期を定めるものとして、ＮＯｘトラップ触媒３２のトラップ能力の上限に相当する値に設定する。
【００１８】
Ｓ１０３では、エンジン１の空気過剰率λをリッチを示す所定値ｔλに制御する。空気過剰率λの制御は、吸気絞り弁１４又はＥＧＲ弁４２を作動させることにより行う。
【００１９】
Ｓ１０４では、硫黄分によるＮＯｘトラップ触媒３２の被毒を解除した直後であるか否かを判定する。この硫黄分は、排気ガス中に含まれるものであり、ＮＯｘトラップ触媒３２は、通常時において、排気ガス中のＮＯｘをトラップすると同時に硫黄分をトラップする。被毒を解除した直後であることは、前回に行われた被毒を解除するための制御を終了した時点からの走行距離が所定距離に達していないことや、前回に被毒を解除してから初めてこのステップに進んだことを判定することなどにより行う。また、被毒の解除は、吸気絞り弁１４を作動させて空気過剰率をストイキに相当する値に制御するとともに、インジェクタ２１によりポスト噴射を行い、排気ガス温度を通常時よりも上昇させることにより行う。ポスト噴射を実施してから所定時間が経過した時点で被毒が解除されたものと判定し、空気過剰率を通常値に復帰させる。被毒を解除した直後であるときは、Ｓ１０５へ進み、直後でないときは、このルーチンをリターンする。
【００２０】
Ｓ１０５では、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔを検出する。還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔは、ＮＯｘトラップ触媒３２に単位時間当たりに供給される還元剤の量であり、後述する還元剤供給量演算ルーチンにより算出する。
【００２１】
Ｓ１０６では、基準時間差ΔＴｃａｌを設定する。基準時間差ΔＴｃａｌは、ＮＯｘトラップ触媒３２の劣化度合いに関する許容範囲の内外を分ける境界値として、後述する基準時間差演算ルーチンにより算出する。
【００２２】
Ｓ１０７では、空燃比変化時間差ΔＴを検出する。空燃比変化時間差ΔＴは、排気ガスの空燃比がリッチに転じられてから排気ガス中の還元剤がＮＯｘトラップ触媒３２を通過するようになるまでの時間として、後述する空燃比変化時間差演算ルーチンにより算出する。
【００２３】
Ｓ１０８では、空燃比変化時間差ΔＴが基準時間差ΔＴｃａｌ以下であるか否かを判定する。ΔＴｃａｌ以下であるときは、Ｓ１０９へ進み、ΔＴｃａｌを超えているときは、Ｓ１１０へ進む。Ｓ１０９では、ＮＯｘトラップ触媒３２の劣化度合いが許容範囲を逸脱していると判断し、劣化判定フラグを設定する。一方、Ｓ１１０では、ＮＯｘトラップ触媒３２の劣化度合いが許容範囲内であると判断し、正常判定フラグを設定する。劣化判定フラグを設定したときは、警告灯を点灯させるなどして、運転者に対してＮＯｘトラップ触媒３２の交換を促す。
【００２４】
図３は、ＮＯｘトラップ量演算ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンは、たとえば２０ｍｓ毎に実行される。
Ｓ２０１では、エンジン回転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑｆ、吸入空気量Ｑａｃ、冷却水温度Ｔｗ及び触媒温度Ｔｂｅｄを読み込む。
【００２５】
Ｓ２０２では、吸入空気量Ｑａｃにより図４に示すテーブルを検索し、エンジン１から単位出力及び単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量ＮＯＸｗｓを演算する。図４に示すテーブルにおいて、ＮＯｘ排出量ＮＯＸｗｓは、大きな値のＱａｃに対応するものほど大きな値に設定する。
【００２６】
Ｓ２０３では、Ｓ２０２で算出したＮＯｘ排出量ＮＯＸｗｓとエンジン出力Ｐｅとを乗算し、ＮＯＸｗｓを単位時間当たりの量ＮＯＸｓ（＝ＮＯＸｗｓ×Ｐｅ）に換算する。エンジン出力Ｐｅは、燃料噴射量Ｑｆをトルクとみなし、Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅとを乗算して得たエンジン出力相当値（＝Ｑｆ×Ｎｅ）とする。
【００２７】
Ｓ２０４では、単位時間当たりのＮＯｘ排出量ＮＯＸｓにより図５に示すテーブルを検索し、ＮＯｘ排出量ＮＯＸｓに応じた補正係数ｋＮＯＸｅｏｅを演算する。図５に示すテーブルにおいて、補正係数ｋＮＯＸｅｏｅは、ある値以下のＮＯＸｓに対応するものは１に設定し、その値を超えるＮＯＸｓに対応するものは、ＮＯＸｓの増大に応じて減少するように設定する。補正係数ｋＮＯＸｅｏｅに代えて、排気ガス流量Ｑｅｘｈに応じた補正係数ｋＮＯＸｑｅｘｈ（図６）や、エンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑｆ等の運転状態に応じた補正係数ｋＮＯＸｎｅｑｆ（図７）を採用してもよい。
【００２８】
Ｓ２０５では、触媒温度Ｔｂｅｄにより図８に示すテーブルを検索し、触媒温度Ｔｂｅｄに応じた補正係数ｋＮＯＸｔｂｅｄを演算する。図８に示すテーブルにおいて、補正係数ｋＮＯＸｔｂｅｄは、ある値以下のＴｂｅｄに対応するものは０に設定し、その値を超えるＴｂｅｄに対応するものは、Ｔｂｅｄの上昇に応じて１にまで増大するように設定する。触媒温度Ｔｂｅｄと冷却水温度Ｔｗとが図９に示すように相関を持つことから、補正係数ｋＮＯＸｔｂｅｄに代えて、冷却水温度Ｔｗに応じた補正係数ｋＮＯＸｔｗ（図１０）を採用してもよい。
【００２９】
Ｓ２０６では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸｎ−１（ｎ−１は、このルーチンを前回に実行したときに算出したものであることを示す。）により図１１に示すテーブルを検索し、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸに応じた補正係数ｋＮＯＸｔｒａｐを演算する。図１１に示すテーブルにおいて、補正係数ｋＮＯＸｔｒａｐは、ある値以下のＮＯＸｎ−１に対応するものは１に設定し、その値を超えるＮＯＸｎ−１に対応するものは、ＮＯＸｎ−１の増大に応じて減少するように設定する。
【００３０】
Ｓ２０７では、Ｓ２０４〜２０６で算出した各補正係数ｋＮＯＸｅｏｅ，ｋＮＯＸｔｂｅｄ及びｋＮＯＸｔｒａｐを乗算し、最終的な補正係数ｋＮＯＸ（＝ｋＮＯＸｅｏｅ×ｋＮＯＸｔｂｅｄ×ｋＮＯＸｔｒａｐ）を算出する。
【００３１】
Ｓ２０８では、このルーチンを前回に実行したときに算出したＮＯｘトラップ量ＮＯＸｎ−１に新たにトラップされるＮＯｘの量ｄＮＯＸを加算し、現時点におけるＮＯｘトラップ量ＮＯＸを算出する。新たにトラップされるＮＯｘの量ｄＮＯＸは、単位時間当たりのＮＯｘ排出量ＮＯＸｓと補正係数ｋＮＯＸとの積として算出する。
【００３２】
2005002854.tif 000003
図１２は、還元剤供給量演算ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンは、たとえば２０ｍｓ毎に実行される。
【００３３】
Ｓ３０１では、上流側空燃比ＡＢＹＦＩを読み込む。
Ｓ３０２では、読み込んだＡＢＹＦＩにより図１３に示すテーブルを検索し、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔを算出する。図１３に示すテーブルにおいて、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔは、小さな値のＡＢＹＦＩに対応するものほど大きな値に設定する。
【００３４】
図１４は、基準時間差演算ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンは、たとえば２０ｍｓ毎に実行される。
Ｓ４０１では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸ、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔ及び触媒温度Ｔｂｅｄを読み込む。
【００３５】
Ｓ４０２では、読み込んだＮＯＸにより図１５に示すテーブルを検索し、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸによる補正係数Ｈｏｓｎｏｘを算出する。図１５に示すテーブルにおいて、補正係数Ｈｏｓｎｏｘは、基準となるＮＯＸに対応するものを１として、大きな値のＮＯＸに対応するものほど大きな値に設定する。
【００３６】
Ｓ４０３では、読み込んだｕｎｂｕｒｎｔにより図１６に示すテーブルを検索し、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔによる補正係数Ｈｏｓｎｕｂｕｒｎｔを算出する。図１６に示すテーブルにおいて、補正係数Ｈｏｓｕｎｂｕｒｎｔは、基準となるｕｎｂｕｒｎｔに対応するものを１として、大きな値のｕｎｂｕｒｎｔに対応するものほど小さな値に設定する。
【００３７】
Ｓ４０４では、読み込んだＴｂｅｄにより図１７に示すテーブルを検索し、触媒温度Ｔｂｅｄによる補正係数Ｈｏｓｔｂｅｄを算出する。図１７に示すテーブルにおいて、補正係数Ｈｏｓｔｂｅｄは、基準となるＴｂｅｄに対応するものを１として、大きな値のＴｂｅｄに対応するものほど小さな値に設定するが、基準となるＴｂｅｄを超えるある値以上の範囲では、１よりも小さな一定値に設定する。
【００３８】
Ｓ４０５では、Ｓ４０２〜４０４で算出した各補正係数Ｈｏｓｎｏｘ，Ｈｏｓｕｎｂｕｒｎｔ及びＨｏｓｔｂｅｄを基準時間差の基本値ΔＴｂａｓｅに乗算し、基準時間差ΔＴｃａｌ（＝ΔＴｂａｓｅ×Ｈｏｓｎｏｘ×Ｈｏｓｕｎｂｕｒｎｔ×Ｈｏｓｔｂｅｄ）を算出する。基本値ΔＴｂａｓｅは、予め設定した固定値であり、ＥＣＵ５１に記憶させておく。
【００３９】
図１８は、空燃比変化時間差演算ルーチンのフローチャートを示している。このルーチンは、たとえば２０ｍｓ毎に実行される。
Ｓ５０１では、上流側空燃比ＡＢＹＦＩ及び下流側空燃比ＡＢＹＦＯを読み込む。
【００４０】
Ｓ５０２では、読み込んだＡＢＹＦＩがリーンを示す通常値から変化して、リッチを示す所定値ＡＢＹＦ１＃（ここでは、１４．６よりも小さい。）に達したか否かを判定する。ＡＢＹＦ１＃に達したときは、Ｓ５０３に進み、達していないときは、このルーチンをリターンする。
【００４１】
Ｓ５０３では、カウンタＣｏｕｎｔに１を加算する（Ｃｏｕｎｔ＝Ｃｏｕｎｔｎ−１＋１）。
Ｓ５０４では、読み込んだＡＢＹＦＯが上流側空燃比ＡＢＹＦＩと一致したか否かを判定する。一致したときは、Ｓ５０５へ進み、一致していないときは、Ｓ５０３へ戻る。
【００４２】
Ｓ５０５では、カウンタＣｏｕｎｔを５０で除算してＣｏｕｎｔの値を時間（ここでは、秒）に換算し、空燃比変化時間差ΔＴとして検出する。
Ｓ５０６では、カウンタＣｏｕｎｔを０にリセットする。
【００４３】
次に、ＥＣＵ５１の動作をタイムチャートにより説明する。
図１９は、上流側空燃比ＡＢＹＦＩ及び下流側空燃比ＡＢＹＦＯの時間に対する変化を示している。ＮＯｘトラップ触媒３２が正常であるときのものを（Ａ）に、劣化したときのものを（Ｂ）に示している。
【００４４】
ＥＣＵ５１は、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸが所定値ＮＯＸ１に達したと判定すると、空気過剰率λを制御して排気ガスの空燃比をリッチに転じさせる。ここで、上流側空燃比ＡＢＹＦＩは、この制御に追従して変化する。一方、下流側空燃比ＡＢＹＦＯは、この制御に追従せず、ストイキに相当する値（すなわち、１）にまで変化した後にある程度の時間に渡りその値に保持され、その後に更に変化して、最終的に上流側空燃比ＡＢＹＦＩと一致する。これは、ＮＯｘトラップ触媒３２に供給された還元剤が、ＮＯｘトラップ触媒３２にストレージされている酸素及びＮＯｘトラップ触媒３２にトラップされているＮＯｘとの反応に消費され、ストレージされている酸素及びトラップされているＮＯｘがなくなった後にＮＯｘトラップ触媒３２を通過するようになるためである。ＥＣＵ５１は、上流側空燃比ＡＢＹＦＩがリッチを示す所定値ＡＢＹＦ１＃に達した時点ｔ１を特定するとともに、下流側空燃比ＡＢＹＦＯが上流側空燃比ＡＢＹＦＩと一致する時点ｔ２を特定する。そして、これらの時点ｔ１及びｔ２の間の時間を空燃比変化時間差ΔＴとして検出する。空燃比変化時間差ΔＴは、ＮＯｘトラップ触媒３２の劣化が進行するほど短くなる。ＥＣＵ５１は、検出したΔＴが基準時間差ΔＴｃａｌ以下である場合に、ＮＯｘトラップ触媒３２が劣化しているものと判定し、基準時間差ΔＴｃａｌを超えている場合に、ＮＯｘトラップ触媒３２が正常であるものと判定する。劣化しているものと判定したときは、運転者に対して交換を促すための措置が講じられる。ＥＣＵ５１は、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸによる補正係数Ｈｏｓｎｏｘ、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔによる補正係数Ｈｏｓｕｎｂｕｒｎｔ、及び触媒温度Ｔｂｅｄによる補正係数Ｈｏｓｔｂｅｄにより基準時間差ΔＴｃａｌを補正する。たとえば排気ガスの空燃比をリッチに転じた時点でのＮＯｘトラップ量ＮＯＸが多いときほど、基準時間差ΔＴｃａｌを延長する（図１５：Ｈｏｓｎｏｘ）。
【００４５】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸ、還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔ及び触媒温度Ｔｂｅｄにより劣化を判定する際のしきい値となる基準時間差ΔＴｃａｌを補正することとしたので、的確な値の基準時間差ΔＴｃａｌにより劣化を判定することができ、ＮＯｘトラップ触媒３２の劣化を正確に判定することができる。
【００４６】
第２に、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸに関する所定値ＮＯＸ１をＮＯｘトラップ触媒３２がＮＯｘ再生を行う時期にあるときの量に設定し、ＮＯｘ再生と併せて劣化を判定することとしたので、排気ガスの空燃比をリッチに転じさせる頻度を減少させ、燃費の悪化を抑制することができる。
【００４７】
第３に、硫黄分によるＮＯｘトラップ触媒３２の被毒を解除した直後に劣化を判定することとしたので、この被毒が空燃比変化時間差ΔＴに与える影響を回避することができ、ＮＯｘトラップ触媒３２の劣化の誤判定を防止することができる。
【００４８】
本実施形態に関して、図２に示すフローチャートのＳ１０３がリッチ制御手段を、図１８に示すフローチャートのＳ５０２が第１の時点特定手段を、同フローチャートのＳ５０４が第２の時点特定手段を、図２に示すフローチャートのＳ１０７（図１８に示すフローチャートのＳ５０３及び５０５）が空燃比変化時間差検出手段を、図２のフローチャートのＳ１０１，１０５，１０６及び１０８〜１１０が劣化判定手段を構成する。
【００４９】
以上では、ＮＯｘトラップ量ＮＯＸを検出する際に、吸入空気量Ｑａｃに基づいてエンジン１から単位時間当たりに排出されるＮＯｘの量ＮＯＸｓを算出した。他の実施形態に係るエンジン１０１として、図２０に示すようにＮＯｘトラップ触媒３２の上流に排気ガスのＮＯｘ濃度を検出するセンサ６８を備えるものでは、このセンサ６８からの出力に基づいてＮＯｘ排出量ＮＯＸｓを算出することができる（ＮＯＸｓ＝Ｑｅｘｈ×Ｄｎｏｘ：Ｑｅｘｈを排気ガス流量とし、ＤｎｏｘをＮＯｘ濃度とする。）。
【００５０】
また、以上では、上流側空燃比ＡＢＹＦＩと所定値ＡＢＹＦ１＃とを比較して第１の時点を特定するとともに、下流側空燃比ＡＢＹＦＯと上流側空燃比ＡＢＹＦＩとを比較して第２の時点を特定することとし、第１の時点と第２の時点とを異なる大きさの所定値により特定した。第１及び第２の時点は、リッチを示す同じ大きさの所定値として、たとえばＡＢＹＦ１＃により特定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの構成
【図２】劣化判定ルーチンのフローチャート
【図３】ＮＯｘトラップ量演算ルーチンのフローチャート
【図４】単位時間及び単位出力当たりのＮＯｘ排出量ＮＯＸｗｓの演算テーブル
【図５】ＮＯｘ排出量によるトラップ量補正係数ｋＮＯＸｅｏｅの演算テーブル
【図６】排気ガス流量Ｑｅｘｈによるトラップ量補正係数ｋＮＯＸｑｅｘｈの演算テーブル
【図７】運転状態Ｎｅ，Ｑｆによるトラップ量補正係数ｋＮＯＸｎｅｑｆの演算テーブル
【図８】触媒温度Ｔｂｅｄによるトラップ量補正係数ｋＮＯＸｔｂｅｄの演算テーブル
【図９】触媒温度Ｔｂｅｄと冷却水温度Ｔｗとの関係
【図１０】冷却水温度Ｔｗによる補正係数ｋＮＯＸｔｗの演算テーブル
【図１１】ＮＯｘトラップ量ＮＯＸによる補正係数ｋＮＯＸｔｒａｐの演算テーブル
【図１２】還元剤供給量演算ルーチンのフローチャート
【図１３】還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔの演算テーブル
【図１４】基準時間差演算ルーチンのフローチャート
【図１５】ＮＯｘトラップ量ＮＯＸによる基準時間差補正係数Ｈｏｓｎｏｘの演算ルーチン
【図１６】還元剤供給量ｕｎｂｕｒｎｔによる基準時間差補正係数Ｈｏｓｕｎｂｕｒｎｔの演算ルーチン
【図１７】触媒温度Ｔｂｅｄによる基準時間差補正係数Ｈｏｓｔｂｅｄの演算テーブル
【図１８】空燃比変化時間差演算ルーチンのフローチャート
【図１９】上流側空燃比ＡＢＹＦＩ及び下流側空燃比ＡＢＹＦＯの時間に対する変化
【図２０】本発明の他の実施形態に係るディーゼルエンジンの構成
【符号の説明】
１，１０１…ディーゼルエンジン、１１…吸気通路、１２…エアフローメータ、１３…サージタンク、１４…吸気絞り弁、２１…インジェクタ、２２…コモンレール、３１…排気通路、３２…ＮＯｘトラップ触媒、４１…ＥＧＲ管、４２…ＥＧＲ弁、５１…電子制御ユニット、６１，６２…空燃比センサ、６３…触媒温度センサ、６８…ＮＯｘ濃度センサ。
【図１】
2005002854.tif 000004
【図２】
2005002854.tif 000005
【図３】
2005002854.tif 000006
【図４】
2005002854.tif 000007
【図５】
2005002854.tif 000008
【図６】
2005002854.tif 000009
【図７】
2005002854.tif 000010
【図８】
2005002854.tif 000011
【図９】
2005002854.tif 000012
【図１０】
2005002854.tif 000013
【図１１】
2005002854.tif 000014
【図１２】
2005002854.tif 000015
【図１３】
2005002854.tif 000016
【図１４】
2005002854.tif 000017
【図１５】
2005002854.tif 000018
【図１６】
2005002854.tif 000019
【図１７】
2005002854.tif 000020
【図１８】
2005002854.tif 000021
【図１９】
2005002854.tif 000022
【図２０】
2005002854.tif 000023