(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、上流側触媒により燃料が十分にクラッキングされる場合に限り吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことができる技術を提供する。【解決手段】酸化機能を有する上流側触媒、第１空燃比検出手段、吸蔵還元型ＮＯx触媒、第２空燃比検出手段を上流から順に備え、さらに上流側触媒の温度を検出する手段と、上流側触媒よりも上流へ燃料を添加する手段と、燃料が添加されているときの第１空燃比検出手段及び第２空燃比検出手段により検出される空燃比に基づいてＮＯx触媒の劣化判定を行う手段と、上流側触媒の温度が燃料のクラッキング可能な温度以上の場合に限りＮＯx触媒の劣化判定を許可する劣化判定許可手段と、を具備する。【選択図】図３
2005282435.tif 000002
【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た吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられ酸化機能を有する上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流でかつ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比検出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比検出手段と、
前記上流側触媒の温度を検出する上流側触媒温度検出手段と、
前記上流側触媒よりも上流の排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段により燃料が添加されてからの前記第１空燃比検出手段により検出された空燃比と前記第２空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段と、
前記上流側触媒温度検出手段により検出された上流側触媒の温度が第１所定温度以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段による劣化判定を許可する劣化判定許可手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記上流側触媒の温度を上昇させる上流側触媒温度上昇手段をさらに備え、
前記上流側触媒温度上昇手段により前記上流側触媒の温度が前記第１所定温度以上に上昇された後に前記劣化判定許可手段は劣化判定を許可することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記上流側触媒温度上昇手段は、前記上流側触媒よりも下流の空燃比がストイキ若しくはストイキよりもリーンとなる量の燃料を前記燃料添加手段により添加させることで前記上流側触媒の温度を上昇させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記上流側触媒温度上昇手段は、前記上流側触媒の温度が前記第１所定温度より低い温度である第２所定温度よりも低い場合には内燃機関の気筒内への燃料の供給時期および／または供給量を変更して排気の温度を上昇させることにより前記上流側触媒の温度を上昇させ、前記上流側触媒の温度が第２所定温度以上の場合には前記燃料添加手段からの燃料添加により上流側触媒の温度を上昇させることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を検出する吸蔵還元型ＮＯx触媒温度検出手段をさらに備え、
前記上流側触媒温度上昇手段により上流側触媒の温度を上昇させたときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒温度検出手段により検出される吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が第３所定温度以下のときに前記劣化判定許可手段は劣化判定を許可することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記上流側触媒温度上昇手段は、燃料添加手段により燃料を添加することで上流側触媒の温度を上昇させ、
前記上流側触媒を前記第１所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量を算出する第１燃料添加量算出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を第３所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量を算出する第２燃料添加量算出手段と、
をさらに備え、
前記第１燃料添加量算出手段により算出された燃料量が前記第２燃料添加量算出手段により算出された燃料量以上のときに前記劣化判定許可手段は前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を許可することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられ酸化機能を有する上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流でかつ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比検出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比検出手段と、
前記上流側触媒の温度を検出する上流側触媒温度検出手段と、
前記上流側触媒よりも上流の排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段により燃料が添加されてからの前記第１空燃比検出手段により検出された空燃比と前記第２空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段と、
前記燃料添加手段により燃料を添加することで前記上流側触媒の温度を上昇させる上流側触媒温度上昇手段と、
前記上流側触媒温度検出手段により検出された上流側触媒の温度が第１所定温度以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段による劣化判定を許可する劣化判定許可手段と、
を備え、
前記内燃機関の所定の運転状態において、前記上流側触媒を第１所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量が、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を第３所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量以上となるように前記上流側触媒および吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱容量が決定されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒とする。）を内燃機関の排気通路に配置し、酸化雰囲気のときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を該ＮＯx触媒に吸蔵し、還元雰囲気となったときは該ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxを還元して排気中のＮＯxを浄化する技術が知られている。
【０００３】
このＮＯx触媒は、熱劣化や経年変化による劣化とともにＮＯxの吸蔵能力が低下することが知られており、この劣化の検出を該ＮＯx触媒上流及び下流に取り付けた酸素センサの出力に基づいて行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−９３７４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０２７９号公報
【特許文献３】特開平１１−１９０２４４号公報
【特許文献４】特開平５−４４５５６号公報
【特許文献５】特開平６−１０８８２９号公報
【特許文献６】特開平８−７５６９５号公報
【特許文献７】特開平１１−３２６１３７号公報
【特許文献８】特開平１０−３７７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＮＯx触媒へ燃料を供給してＮＯx触媒の劣化判定を行うときには、排気中の空燃比を空燃比センサにより正確に検出することが求められる。しかし、排気中に含まれる燃料のクラッキングが十分でないと、一部の燃料が空燃比センサの拡散抵抗層を通過できなくなってしまう。そのため、燃料が実際よりも少なく測定され、空燃比センサにより検出される空燃比は、実際よりもリーン側へずれることになる。なお、このような空燃比のずれを以下、「リーンずれ」という。そして、このリーンずれによりＮＯx触媒の劣化判定を正確に行うことが困難となる。
【０００５】
その点、リーンずれは、ＮＯx触媒よりも上流に酸化能力を有する触媒（以下、上流側触媒という。）を備えることにより改善することができる。すなわち、上流側触媒により燃料のクラッキングが進み、空燃比センサにより排気の空燃比を正確に検出することができる。
【０００６】
しかし、上流側触媒の状態によっては燃料のクラッキングが十分になされないことがある。
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、内燃機関の排気浄化装
置において、上流側触媒により燃料が十分にクラッキングされる場合に限り吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことができる技術を提供することを目的とする。
【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内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、
内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられ酸化機能を有する上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流でかつ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比検出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比検出手段と、
前記上流側触媒の温度を検出する上流側触媒温度検出手段と、
前記上流側触媒よりも上流の排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段により燃料が添加されてからの前記第１空燃比検出手段により検出された空燃比と前記第２空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段と、
前記上流側触媒温度検出手段により検出された上流側触媒の温度が第１所定温度以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段による劣化判定を許可する劣化判定許可手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の最大の特徴は、燃料が十分にクラッキングされる温度まで上流側触媒の温度が上昇している場合に劣化判定を行い、リーンずれした空燃比に基づく劣化判定が行われることを抑制することにある。
【０００９】
すなわち、上流側触媒が燃料を十分にクラッキングすることができる温度に達しているときに吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことにより、十分にクラッキングされていない燃料による第１空燃比検出手段のリーンずれを抑制し、精度の高い劣化判定を行うことができる。ここで、第１所定温度とは、上流側触媒が燃料を十分にクラッキングすることができる温度とすることができる。
【００１０】
本発明においては、前記上流側触媒の温度を上昇させる上流側触媒温度上昇手段をさらに備え、
前記上流側触媒温度上昇手段により前記上流側触媒の温度が前記第１所定温度以上に上昇された後に前記劣化判定許可手段は劣化判定を許可することができる。
【００１１】
このように、上流側触媒温度上昇手段を備えることにより、上流側触媒の温度が第１所定温度よりも低い場合であっても上流側触媒の温度を第１所定温度以上に上昇させることにより第１空燃比検出手段のリーンずれを抑制し、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を精度よく行うことが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前記上流側触媒温度上昇手段は、前記上流側触媒よりも下流の空燃比がストイキ若しくはストイキよりもリーンとなる量の燃料を前記燃料添加手段により添加させることで前記上流側触媒の温度を上昇させることができる。
【００１３】
ここで、酸化能力を有する触媒に対して燃料を添加すると、燃料が酸化され、このときに熱が発生する。したがって、上流側触媒に燃料を添加すると該上流側触媒の温度を上昇させることが可能となる。しかし、燃料の添加量が多くなり、吸蔵還元型ＮＯx触媒にス
トイキよりもリッチな空燃比の排気が流入すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxが放出されてしまうので、ＮＯx吸蔵量に基づいた精度の高い劣化判定が困難となる。その点、吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入する排気の空燃比がストイキ若しくはストイキよりもリーンの範囲で上流側触媒に燃料を添加すれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＮＯxの放出を抑制することができ、精度の高い劣化判定が可能となる。
【００１４】
本発明においては、前記上流側触媒温度上昇手段は、前記上流側触媒の温度が前記第１所定温度より低い温度である第２所定温度よりも低い場合には内燃機関の気筒内への燃料の供給時期および／または供給量を変更して排気の温度を上昇させることにより前記上流側触媒の温度を上昇させ、前記上流側触媒の温度が第２所定温度以上の場合には前記燃料添加手段からの燃料添加により上流側触媒の温度を上昇させることができる。
【００１５】
ここで、内燃機関の気筒内への燃料の供給時期および／または供給量を変更する手段として、内燃機関の気筒内への主噴射の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を例示することができる。この他にも、気筒内への燃料の主噴射時期を通常よりも遅延する遅延噴射を行うようにしても良い。
【００１６】
そして、内燃機関の気筒内への燃料の供給時期および／または供給量を変更すること（以下、副噴射という。）により、排気の温度を上昇させることができる。これにより、上流側触媒の温度が低い状態であっても該上流側触媒の温度を速やかに上昇させることができる。一方、燃料添加手段から排気中へ添加される燃料を上流側触媒にて反応させることにより、該上流側触媒の温度を上昇させることができる。しかし、上流側触媒の温度が低い場合には燃料添加手段から添加される燃料が反応し難いので、該上流側触媒の温度を上昇させることは困難となる。
【００１７】
また、副噴射により排気の温度を高めたとしても、その排気が上流側触媒に到達するまでの間に該排気の熱が排気通路等から外部へ放出され、排気の温度が低下してしまう。したがって、副噴射のみにより上流側触媒の温度を高めようとすると効率が悪くなる。一方、燃料添加手段から添加された燃料を上流側触媒にて酸化させる場合には、上流側触媒の内部で熱が発生するため効率がよい。
【００１８】
以上のことから、燃料の添加により上流側触媒を昇温可能な場合には燃料添加手段による燃料の添加により該上流側触媒の温度を上昇させることにより燃費の悪化を抑制することができる。一方、燃料の添加による上流側触媒の昇温が可能となるまでは、副噴射により該上流側触媒の温度を上昇させることにより該上流側触媒の温度を速やかに上昇させることが可能となる。
【００１９】
なお、第２所定温度とは、燃料添加手段より供給された燃料が上流側触媒にて十分反応し得る温度とすることができる。
本発明においては、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を検出する吸蔵還元型ＮＯx触媒温度検出手段をさらに備え、
前記上流側触媒温度上昇手段により上流側触媒の温度を上昇させたときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒温度検出手段により検出される吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が第３所定温度以下のときに前記劣化判定許可手段は劣化判定を許可することができる。
【００２０】
ここで吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が高い状態で劣化判定を行うと、燃料の添加によりさらに吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が上昇してしまい該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxが放出されてしまうことがある。例えば、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が活性温度に達している場合であっても、上流側触媒の温度が燃料のクラッキングが可能な温度に達していない場合も起こり得るが、この場合に燃料の添加を行うと、主に吸蔵還元型ＮＯ
x触媒の温度が上昇する。これにより、吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を正確に行うことが困難となる。そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxの放出量が許容範囲内となる該吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度の上限である第３所定温度以下の場合に劣化判定を行うようにすれば、温度上昇に伴う吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。
【００２１】
本発明においては、前記上流側触媒温度上昇手段は、燃料添加手段により燃料を添加することで上流側触媒の温度を上昇させ、
前記上流側触媒を前記第１所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量を算出する第１燃料添加量算出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を第３所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量を算出する第２燃料添加量算出手段と、
をさらに備え、
前記第１燃料添加量算出手段により算出された燃料量が前記第２燃料添加量算出手段により算出された燃料量以上のときに前記劣化判定許可手段は前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を許可することができる。
【００２２】
ここで、燃料添加を行うことにより、上流側触媒の温度を上昇させることができる。しかし、上流側触媒の温度を上昇させると、これに伴い下流の吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度も上昇する。前記したように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度が第３所定温度よりも高くなると該吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxが放出されてしまう。このようなことから、上流側触媒の温度が燃料のクラッキングを十分に行うことのできる温度まで上昇する前に、吸蔵還元型ＮＯx触媒からＮＯxが放出されてしまうと、該吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を正確に行うことが困難となる。その点、前記第１燃料添加量算出手段により算出された燃料量が前記第２燃料添加量算出手段により算出された燃料量以上のときに劣化判定を許可するようにすれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＮＯxの放出を抑制することができ、誤った劣化判定がなされるのを抑制することが可能となる。
【００２３】
また本発明は、内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路に設けられ酸化機能を有する上流側触媒と、
前記上流側触媒よりも下流でかつ前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも上流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比検出手段と、
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒よりも下流の排気通路を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比検出手段と、
前記上流側触媒の温度を検出する上流側触媒温度検出手段と、
前記上流側触媒よりも上流の排気中へ燃料を添加する燃料添加手段と、
前記燃料添加手段により燃料が添加されてからの前記第１空燃比検出手段により検出された空燃比と前記第２空燃比検出手段により検出された空燃比とに基づいて前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行う吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段と、
前記燃料添加手段により燃料を添加することで前記上流側触媒の温度を上昇させる上流側触媒温度上昇手段と、
前記上流側触媒温度検出手段により検出された上流側触媒の温度が第１所定温度以上の場合に前記吸蔵還元型ＮＯx触媒劣化判定手段による劣化判定を許可する劣化判定許可手段と、
を備え、
前記内燃機関の所定の運転状態において、前記上流側触媒を第１所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量が、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を第３所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量以上となるように前記上流側触媒および吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱容量が決定されてい
ることを特徴としてもよい。
【００２４】
ここで、上流側触媒の温度を上昇させると、これに伴い下流の吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度も上昇するが、上流側触媒および吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱容量によりこれら温度の上昇度合いが異なる。そこで、前記上流側触媒を第１所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量が前記吸蔵還元型ＮＯx触媒を第３所定温度まで上昇させるために前記燃料添加手段により添加する必要がある燃料量以上となるように前記上流側触媒および吸蔵還元型ＮＯx触媒の熱容量を決定し、この熱容量となるように両触媒を形成しておけば、劣化判定時の吸蔵還元型ＮＯx触媒からのＮＯxの放出を抑制することが可能となる。したがって、より正確な吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定が可能となる。ここで、内燃機関の所定の運転状態とは、ＮＯx触媒の劣化判定を行うのに適した運転状態であればよく、ＮＯx触媒の劣化判定を最も容易に行い得る運転状態としても良い。なお、第１所定温度および第３所定温度については、夫々前述した第１所定温度および第３所定温度と同様の温度を示している。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置において、上流側触媒により燃料が十分にクラッキングされる場合に限り吸蔵還元型ＮＯx触媒の劣化判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１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、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００２８】
内燃機関１には、該内燃機関１の気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁１１が備えられている。
また、内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
【００２９】
前記排気通路２の途中には、内燃機関１側から順に上流側触媒３及び吸蔵還元型ＮＯx触媒４が備えられている。
上流側触媒３は、酸化能力を有する触媒であればよく、例えば酸化触媒、三元触媒、ＮＯx触媒等を用いることができる。吸蔵還元型ＮＯx触媒４（以下、ＮＯx触媒４という。）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を還元する機能を有する。
【００３０】
また、上流側触媒３よりも下流で且つＮＯx触媒４よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比センサ５および該排気通路２を流通する排気の温度を検出する第１排気温度センサ６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、該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比センサ７、および該排気通路２を流通する排気の温度を検出する第２排気温度センサ８が取り付けられている。ここで、第１排気温度センサ６により上流側触媒３の温度およびＮＯx触媒４に流入する排気の温度を、第２排気温度センサ８によりＮＯx触媒４の温度を検出することができる。また、上流側触媒３よりも上流の排気通路には、該排気通路２を流通する排気の温度を検出する上流排気温度センサ１２が取り付けられている。こ
の上流排気温度センサ１２により上流側触媒３に流入する排気の温度を検出することができる。
【００３１】
ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒４に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。
そこで、本実施例では、上流側触媒３より上流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁９を備えている。ここで、燃料添加弁９は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して燃料を噴射する。燃料添加弁９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リッチにすると共に、ＮＯx触媒４に吸蔵されていたＮＯxを還元する。ＮＯx還元時には、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スパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。なお、このリッチスパイク制御により添加された燃料を上流側触媒３で反応させることにより、該上流側触媒３の温度を上昇させることができる。
【００３２】
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ユニットである。
【００３３】
ＥＣＵ１０には、前記したセンサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。
一方、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁９および筒内燃料噴射弁１１が電気配線を介して接続され、これらはＥＣＵ１０により制御される。
【００３４】
ところで、ＮＯx触媒４は、経年変化や熱により劣化することがある。この劣化は、ＮＯxおよび酸素の吸蔵能力に顕著に現れる。そして、ＮＯxの吸蔵能力が低下すると、排気中のＮＯxの一部がＮＯx触媒４の下流へ流出する虞がある。これに対し、例えばＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵能力の低下を、ＮＯx触媒４上流および下流の空燃比センサ５、７を用いて検出することができる。これにより、劣化の度合いに応じた燃料の添加を行うことが可能となる。また、運転者等にＮＯx触媒４の交換を促すことも可能となる。
【００３５】
ところで、ＮＯx触媒４にＮＯxおよび酸素が吸蔵されている場合に、該ＮＯx触媒４にリッチ空燃比の排気を供給すると、該ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxおよび酸素が放出されるとともにＮＯxの還元が行われる。
【００３６】
ここで、図２は、リッチスパイク時の第１空燃比センサ５および第２空燃比センサ７の出力信号の時間推移を示したタイムチャート図である。実線が第１空燃比センサ５により得られる空燃比、一点鎖線が第２空燃比センサ７により得られる空燃比、破線が目標空燃比を夫々示している。
【００３７】
このように、リッチスパイクによりリッチ空燃比の排気がＮＯx触媒４に流入し、該ＮＯx触媒４からＮＯx及び酸素が放出されている間は、ＮＯx触媒４の下流の空燃比すなわち第２空燃比センサ７により検出される空燃比は第１空燃比センサ５により検出される空燃比よりもリーンな空燃比となり、ストイキ近傍でほぼ一定になることが知られている。そして、ＮＯx触媒４からのＮＯx及び酸素の放出が完了した後に、第２空燃比センサ７により検出される空燃比がリッチ空燃比に移行する。このように第２空燃比センサ７によりストイキが検出され、リッチ空燃比に移行するまでの時間は、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯx及び酸素の量が多いほど長くなる。
【００３８】
そして、前記したようにＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、該ＮＯx触媒４
が吸蔵できるＮＯx量および酸素量が減少する。従って、ＮＯx触媒４の劣化の度合いが大きくなるほど、ＮＯx触媒４に吸蔵されていたＮＯxを還元するため及び酸素を放出させるために必要となる燃料量が減少する。また、リッチスパイク時に第２空燃比センサ７によりストイキが検出された後リッチ空燃比に移行するまでの時間、すなわちストイキの継続時間が短くなる。
【００３９】
これらから、ＮＯx触媒４に吸蔵されていたＮＯxおよび酸素を還元もしくは放出させるために要した燃料量（以下、使用還元剤量という。）およびＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵量および酸素吸蔵量（以下、酸素・ＮＯx吸蔵量という。）、またはＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比およびストイキの継続時間に基づいて、ＮＯx触媒４の劣化の度合いを判定することが可能となる。なお、使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量は、図２のハッチングで示した部分の面積に相当する。すなわち、この面積と予め設定された劣化の基準となる面積とを比較することによりＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。
【００４０】
ところで、前記手法によりＮＯx触媒４の劣化判定をするためには、ＮＯx触媒４に流入する排気の空燃比を正確に知る必要がある。しかし、リッチスパイク時に排気中に添加された燃料のクラッキングが十分でないと、第１空燃比センサ５の出力値はリーンずれを起こす場合がある。このリーンずれは、上流側触媒３を設けることによりある程度は改善されるが、上流側触媒３の温度が低い場合には燃料のクラッキングが十分になされず、やはりリーンずれが起こる虞がある。
【００４１】
その点、本実施例によれば、上流側触媒３の温度が燃料を十分にクラッキングすることが可能な温度（以下、クラッキング可能温度という。）以上の場合に限り劣化判定用のリッチスパイクを行ない使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量の算出を行ってＮＯx触媒４の劣化判定を行う。
【００４２】
次に、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定フローについて説明する。
図３は、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定フローを示したフローチャート図である。
【００４３】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０は、リッチスパイクの実行条件が成立しているか否か判定する。例えば、内燃機関１の運転状態がリッチスパイクに適した所定の運転状態にあるか否か判定する。
【００４４】
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、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、リッチスパイクを実行するための必要となる温度条件が成立しているか否か判定する。すなわち、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度以上となっているか否か、上流側触媒３若しくはＮＯx触媒４の温度が高くなりすぎていないか否か判定する。上流側触媒３の温度はセンサ出力により得ることができる。ここで、上流側触媒３若しくはＮＯx触媒４の温度が高くなりすぎていないか否か判定するのは、リッチスパイクによりさらに温度が上昇した場合にこれらの触媒が熱劣化する虞があるので、このような場合にはリッチスパイクを行わないようにするためである。
【００４５】
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、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４における使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を求めるためのリッチスパイク制御を行う。
【００４６】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、第２空燃比センサ７から得られる排気の空燃比
がストイキよりもリッチとなっているか否か判定する。すなわち、ＮＯx触媒４からＮＯxおよび酸素の放出が完了したか否か判定する。
【００４７】
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、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、リッチスパイクを終了させ、使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を算出する。
【００４８】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０５で算出した使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量が所定値よりも大きいか否か判定する。この所定値は、ＮＯx触媒４が劣化しているときの使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量の上限値であり予め実験等により求めておく。
【００４９】
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４に劣化は発生しておらず正常であるとする。
【００５０】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４に劣化が発生しており異常であるとする。
このようにして、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度以上のときに限りＮＯx触媒４の劣化判定を行うことにより、第１空燃比センサ５のリーンずれがほとんどない状態でＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができるので、精度の高い判定を行うことができる。
【００５１】
また、上流側触媒３およびＮＯx触媒４の温度が高くなりすぎて熱劣化することを抑制できる。
【実施例２】
【００５２】
本実施例では、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度以上となるまで該上流側触媒３の温度を上昇させた後に使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を算出しＮＯx触媒４の劣化判定を行う。
【００５３】
すなわち、第１空燃比センサ５のリーンずれは、上流側触媒３を設けることによりある程度は改善されるが、上流側触媒３の温度が低い場合には燃料のクラッキングが十分になされないので、本実施例においては上流側触媒３の温度を十分に上昇させてからＮＯx触媒４の劣化判定を行う。
【００５４】
ここで、図４は、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定を行った場合のＮＯx触媒４の温度の時間推移を示したタイムチャート図である。Ａ点で、上流側触媒３の温度を上昇させるための燃料添加弁９からの燃料の添加が開始される。Ｂ点では、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度と等しくなり、使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を算出するための燃料添加が開始される。そして、Ｃ点において燃料添加が終了している。
【００５５】
さらに、本実施例では、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度に上昇するまでは、該上流側触媒３に流入する排気の空燃比がストイキ若しくはストイキよりもリーンな空燃比となるように燃料添加弁９から燃料の添加が行われる。ここで、ストイキ若しくはストイキよりもリーンな空燃比で上流側触媒３の温度上昇を行うのは、ストイキよりもリッチな空燃比とすると燃料の気化潜熱により上流側触媒３の温度上昇が緩慢となるからである。また、燃費を向上させるためでもある。
【００５６】
そして、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度まで上昇した後に、ストイキよりもリッチな空燃比となるように燃料添加弁９から燃料添加を行い使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量の算出を行う。
【００５７】
次に、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定フローについて説明する。
図５は、本実施例によるＮＯx触媒４の劣化判定フローを示したフローチャート図である。
【００５８】
ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１０は、触媒リッチ制御が開始されたか否か判定する。この触媒リッチ制御とは、上流側触媒３の温度を上昇させるための燃料添加弁９からの燃料添加と、ＮＯx触媒４における使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を求めるための燃料添加弁９からの燃料添加と、の両方を含む。
【００５９】
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一旦終了させる。
ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１０は、上流側触媒３をクラッキング可能温度まで上昇させる温度上昇処理を行う。詳細は後述する。
【００６０】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４における使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を求めるためのリッチスパイク制御を行う。
次に、ステップＳ２０２における上流側触媒３の温度上昇処理のフローについて説明する。
【００６１】
図６は、上流側触媒３の温度上昇処理のフローを示したフローチャート図である。
ステップＳ３０１では、ＥＣＵ１０は、要求燃料量を算出する。要求燃料量とは、上流側触媒３および該上流側触媒３を通過する排気の温度をクラッキング可能温度まで上昇させるために必要となる燃料の総量である。この要求燃料量Ｇａｄｒｐは次式により算出される。
【００６２】
Ｇａｄｒｐ＝Σ（ｒ×Ｇａ×（Ｔｔｒｇ−Ｔｇ）／Ｑｈｃ）＋（Ｃｐ×（Ｔｔｒｇ−Ｔｃａｔ）／Ｑｈｃ）
ここで、ｒは排気の比熱、Ｇａは単位時間あたりに上流側触媒３を通過する排気の量、Ｔｔｒｇはクラッキング可能温度であり例えば５５０℃、Ｔｇは上流側触媒３に流入する排気の温度、Ｑｈｃは燃料の発熱量、Ｃｐは上流側触媒３の熱容量、Ｔｃａｔは燃料添加開始時の上流側触媒３の温度を夫々示している。Σ（ｒ×Ｇａ×（Ｔｔｒｇ−Ｔｇ）／Ｑｈｃ）は、上流側触媒３を通過する排気の温度をクラッキング可能温度まで上昇させるために必要となる燃料量の積算値であり、この燃料量の総量を示している。
【００６３】
なお、Ｇａで示される単位時間あたりに上流側触媒３を通過する排気の量は、単位時間あたりの内燃機関１の吸入空気量としてもよい。Ｔｇで示される上流側触媒３に流入する排気の温度およびＴｃａｔで示される燃料添加開始時の上流側触媒３の温度は、排気温度センサから得てもよく、内燃機関１の運転状態から推定してもよい。Ｑｈｃで示される燃料の発熱量は、ＨＣの発熱量としてもよく、予め実験等により求めておくことができる。Ｃｐで示される上流側触媒３の熱容量は予め求めておく。
【００６４】
ステップＳ３０２では、ＥＣＵ１０は、限度燃料量を算出する。限度燃料量とは、燃料供給時に上流側触媒３よりも下流へ燃料が流出しない単位時間あたりの供給燃料量の上限である。この限度燃料量よりも多い量の燃料を上流側触媒３に供給すると、該上流側触媒３で反応しきれない燃料が該上流側触媒３よりも下流へ燃料が流出してしまうため、本実
施例では、限度燃料量よりも多い量の燃料が供給されないようにする。なお、本実施例では上流側触媒３に流入する排気の空燃比がストイキとなるように燃料添加弁９から燃料を添加する。限度燃料Ｇａｄｍｘは、次式により算出される。
【００６５】
Ｇａｄｍｘ＝（Ｇａ／ストイキ空燃比）−Ｇｆ
ここで、Ｇａは単位時間あたりの上流側触媒３を通過する排気の量若しくは内燃機関１の吸入空気量、Ｇｆは単位時間あたりの気筒内への燃料噴射量である。
【００６６】
ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１０は、限度燃料量にて燃料の供給を行う。これにより、上流側触媒３の温度が上昇される。
ステップＳ３０４では、ＥＣＵ１０は、限度燃料量を積算して排気中へ供給された燃料の総量を算出する。
【００６７】
ステップＳ３０５では、ＥＣＵ１０は、限度燃料量の積算値が要求燃料量よりも大きくなったか否か判定する。すなわち、限度燃料量にて供給された燃料量を積算しておき、この積算値が要求燃料量よりも大きくなったか否か判定する。
【００６８】
ステップＳ３０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップＳ３０６では、ＥＣＵ１０は、燃料添加弁９からの燃料添加を終了させる。
【００６９】
以上より、上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させた後に、ＮＯx触媒４の劣化判定を行うことができる。これにより、第１空燃比センサ５のリーンずれを抑制することが可能となり、正確な劣化判定を行うことができる。また、上流側触媒３をクラッキング可能温度まで上昇させるときに、限度燃料量よりも多くの燃料量が供給されることを抑制できるので、上流側触媒３よりも下流へ燃料が流出することを抑制でき、ＮＯx触媒４の温度を過剰に上昇させたり、ＮＯx触媒４に吸蔵されているＮＯxを放出させたりすることもなく、該ＮＯx触媒４の劣化判定を正確に行うことが可能となる。
【００７０】
なお、本実施例では、限度燃料量の積算値が要求燃料量よりも多くなった場合に燃料添加を終了しているが、これに代えて、第１排気温度センサ６より得られる上流側触媒３の温度に基づいて燃料添加の終了時期を決定しても良い。ここで、燃料添加弁９より燃料が添加されてから排気温度センサ６により上流側触媒３の温度が上昇するまでは多少の時間的な遅れが生じるものの、上流側触媒３の実際の温度上昇を検出することにより、何らかの原因により上流側触媒３の温度上昇度合いが変動したとしても上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度とすることが可能となる。これら燃料添加の終了時期の判断を併用しても良い。
【実施例３】
【００７１】
本実施例においては、上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させる際にＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能温度の上限を超えないように上流側触媒３およびＮＯx触媒４の熱容量を決定する。
【００７２】
ここで、上流側触媒３の温度を燃料添加によりクラッキング可能温度まで上昇させるときに、下流のＮＯx触媒４もこの影響を受けて温度が上昇する。そして、ＮＯx触媒４の熱容量が小さく、上流側触媒３の熱容量が大きい場合には、上流側触媒３の温度がクラッキング温度に達する前にＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能温度の上限（以下、ＮＯx吸蔵可能上限温度という。）よりも上昇し、ＮＯx触媒４に吸蔵されていたＮＯxが放出される虞がある。
【００７３】
その点、本実施例おいては、以下のようにして上流側触媒３およびＮＯx触媒４の熱容量を決定する。ここで、本実施例においては、燃料添加を行うことができる運転状態の中で基準となる運転状態（以下、基準運転状態という。）を設定し、この基準運転状態において上流側触媒３の温度がクラッキング温度に達する前にＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能温度に達することがないように上流側触媒３およびＮＯx触媒４の熱容量を決定する。
【００７４】
ここで、基準運転状態において上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させるために必要となる燃料量Ｑｐは次式により求めることができる。
Ｑｐ＝（ｒ×Ｇａｔｏｔａｌ×（Ｔｔｒｇ１−Ｔｇ）＋Ｃｐ×（Ｔｔｒｇ１−Ｔｐｃａｔ））／Ｑｈｃ
ここで、ｒは基準運転状態における排気の比熱、Ｇａｔｏｔａｌは基準運転状態における燃料供給時に上流側触媒３を通過する排気の総量、Ｔｔｒｇ１は上流側触媒３のクラッキング可能温度であり例えば５５０℃、Ｔｇは基準運転状態における上流側触媒３に流入する排気の温度、Ｑｈｃは燃料の発熱量、Ｃｐは上流側触媒３の熱容量、Ｔｐｃａｔは基準運転状態における燃料添加開始時の上流側触媒３の温度を夫々示している。
【００７５】
Ｇａｔｏｔａｌで示される排気の総量は、基準運転状態における燃料供給時に内燃機関１に吸入される総空気量としても良い。このＧａｔｏｔａｌは、燃料量Ｑｐ、目標空燃比、および気筒内への燃料噴射量の関数としても良い。また、目標となる燃料供給時間を定め、その燃料供給時間内の基準運転状態における排気の総量若しくは総吸入空気量を推定することによりＧａｔｏｔａｌを求めても良い。Ｔｇで示される上流側触媒３に流入する排気の温度およびＴｐｃａｔで示される上流側触媒３の温度は実験等により求めても良い。Ｑｈｃで示される燃料の発熱量は、ＨＣの発熱量としてもよく、予め実験等により求めておいてもよい。
【００７６】
次に、基準運転状態においてＮＯx触媒４の温度をＮＯx吸蔵可能上限温度まで上昇させるために必要となる燃料量Ｑｎｘは次式により求めることができる。
Ｑｎｘ＝（ｒ×Ｇａｔｏｔａｌ×（Ｔｔｒｇ２−Ｔｇ２）＋Ｃｎｘ×（Ｔｔｒｇ２−Ｔｎｘ））／Ｑｈｃ
ここで、Ｇａｔｏｔａｌは基準運転状態における燃料供給時にＮＯx触媒４を通過する排気の総量、Ｔｔｒｇ２はＮＯx触媒４のＮＯx吸蔵可能上限温度であり例えば４５０℃、Ｔｇ２は基準運転状態におけるＮＯx触媒４に流入する排気の温度、Ｑｈｃは燃料の発熱量、ＣｎｘはＮＯx触媒４の熱容量、Ｔｎｘは基準運転状態における燃料添加開始時のＮＯx触媒４の温度を夫々示している。
【００７７】
Ｇａｔｏｔａｌで示される排気の総量は、上流側触媒３を通過する排気の総量と等しいとしても良く基準運転状態における燃料供給時に内燃機関１に吸入される総空気量としても良い。Ｔｇ２で示されるＮＯx触媒４に流入する排気の温度およびＴｎｘで示されるＮＯx触媒４の温度は実験等により求めても良い。
【００７８】
そして、クラッキング可能温度（例えば、５５０℃）がＮＯx吸蔵可能上限温度（例えば、４５０℃）よりも高いという条件の下で、Ｑｐ＜ＱｎｘとなるようにＣｐおよびＣｎｘを決定する。
【００７９】
このようにして得られたＣｐおよびＣｎｘとなるよう上流側触媒３およびＮＯx触媒４を製造しておけば、上流側触媒３がクラッキング温度に達する前に、ＮＯx触媒４がＮＯx吸蔵可能上限温度に達することを抑制でき、ＮＯx触媒４の劣化判定を精度よく行うことができる。
【００８０】
なお、ＣｐおよびＣｎｘは実験により求めても良い。すなわち、基準運転状態において燃料添加弁９より燃料添加を行ったときに、上流側触媒３がクラッキング温度に達する前に、ＮＯx触媒４がＮＯx吸蔵可能上限温度に達しないように実験的にＣｐおよびＣｎｘを得てもよい。
【実施例４】
【００８１】
上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させる際のＮＯx触媒４の温度を監視しておき、上流側触媒３の温度がクラッキング可能温度まで上昇する前に、ＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能上限温度に達する虞がある場合には、燃料の供給を行わないようにすることにより、燃費の悪化を抑制する。すなわち、ＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能上限温度以下の場合に限り該ＮＯx触媒４の劣化判定を行うようにする。
【００８２】
図７は、本実施例によるＮＯx触媒４の触媒劣化判定を行うフローを示したフローチャート図である。
ステップＳ４０１では、ＥＣＵ１０は、触媒リッチ制御が開始されたか否か判定する。この触媒リッチ制御とは、上流側触媒３の温度を上昇させるための燃料添加弁９からの燃料添加と、ＮＯx触媒４における使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量を求めるための燃料添加弁９からの燃料添加と、を含む。
【００８３】
ステップＳ４０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップＳ４０２では、ＥＣＵ１０は、上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させるために必要となる燃料量Ｑｐ（以下、クラッキング可能要求燃料量Ｑｐとする。）を算出する。これは、前記実施例で説明した式により算出する。
【００８４】
ステップＳ４０３では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒４の温度をＮＯx吸蔵可能上限温度まで上昇させるために必要となる燃料量Ｑｎｘ（以下、ＮＯx吸蔵可能上限要求燃料量Ｑｎｘとする。）を算出する。これは、前記実施例で説明した式により算出する。
【００８５】
ステップＳ４０４では、ＥＣＵ１０は、ＱｐがＱｎｘよりも小さいか否か判定する。すなわち、クラッキング可能要求燃料量ＱｐがＮＯx吸蔵可能上限要求燃料量Ｑｎｘ以上となると、上流側触媒３の温度がクラッキング温度に達する前にＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能上限温度に達する虞があるため、この場合には、ＮＯx触媒４の劣化判定を行わないようにする。
【００８６】
ステップＳ４０４で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０５へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。
ステップＳ４０５では、ＥＣＵ１０は、クラッキング可能要求燃料量Ｑｐの燃料を供給することにより、上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させる。
【００８７】
ステップＳ４０６では、ＥＣＵ１０は、クラッキング可能温度と上流側触媒３の現時点での温度との差の絶対値である差分ｄＴを算出する。
ステップＳ４０７では、ＥＣＵ１０は、差分ｄｔが所定値よりも大きいか否か判定する。この所定値は、上流側触媒３に異常が発生した場合に算出される差分ｄＴの下限値であり予め実験等により求めておく。
【００８８】
ステップＳ４０７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ４０８へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ４０９へ進む。
ステップＳ４０８では、ＥＣＵ１０は、使用還元剤量および酸素・ＮＯx吸蔵量の算出を行った後ＮＯx触媒４の劣化判定を行う。
【００８９】
ステップＳ４０９では、ＥＣＵ１０は、上流側触媒３に異常が発生しているとする。すなわち、上流側触媒３へクラッキング可能要求燃料量Ｑｐの燃料を供給したにも関わらずクラッキング可能温度まで上昇しなかったので、上流側触媒３に異常が発生していると判定する。
【００９０】
以上説明したように、本実施例によれば、上流側触媒３の温度をクラッキング可能温度まで上昇させるときに、ＮＯx触媒４の温度がＮＯx吸蔵可能温度を超えると推定される場合には、ＮＯx触媒４の劣化判定を行わないようにして誤った劣化判定がなされるのを抑制すると共に、燃費の悪化を抑制することができる。
【実施例５】
【００９１】
本実施例においては、上流側触媒３の温度が低いときに副噴射により該上流側触媒３の温度を上昇させ、所定温度以上となった場合には燃料添加弁９からの燃料添加により上流側触媒３の温度を上昇させる。
【００９２】
ここで、燃料添加弁９からの燃料添加により上流側触媒３の温度を上昇させると、燃料が上流側触媒３で反応して熱を発生させるために効率良く上流側触媒３の温度を上昇させることができる。また、内燃機関１の運転状態によらず燃料添加を行うことが可能である。
【００９３】
しかし、燃料添加弁９から添加された燃料は上流側触媒３の温度が低い場合には該上流側触媒３で酸化されにくく、上流側触媒３の温度を上昇させることが困難となるばかりか下流へ燃料を流出させてしまう。
【００９４】
一方、副噴射によれば、燃料が気筒内若しくは気筒内から排出されて上流側触媒３に達するまでの間に燃焼するので排気の温度を上昇させることができる。これにより、排気通路２の壁面の温度や上流側触媒３の温度を上昇させることができる。そして、排気通路２の壁面の温度を上昇させることにより、その後に燃料添加弁９から燃料の添加を行ったときに該壁面に燃料が付着することを抑制でき、燃料の蒸発を促進させることもできる。
【００９５】
しかし、燃料の燃焼により高温となった排気が上流側触媒３に到達するまでの間に、排気の持つ熱が排気通路２の壁面から大気中へ放出されてしまい該排気の温度が低下する。そのため、副噴射による上流側触媒３の温度上昇は効率が悪い。
【００９６】
以上より、本実施例では、上流側触媒３の温度が所定温度以上となるまでは、副噴射により上流側触媒３の温度を上昇させ、その後、上流側触媒３の温度が燃料添加弁９から添加された燃料により該上流側触媒３の温度が上昇され得る温度に達した場合には燃料添加弁９からの燃料添加により上流側触媒３の温度を上昇させるようにする。このようにすることで、上流側触媒３の低温時には副噴射による速やかな温度上昇が可能となり、ある程度の温度に達した後は燃料添加による効率の良い温度上昇が可能となる。
【００９７】
なお、副噴射と燃料添加弁９からの燃料添加とを切り替えるタイミングは実験等により求めてもよい。また、本実施例については副噴射を例に挙げて説明したが、主噴射の時期を通常よりも遅延させる遅延噴射の場合にも同様にして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施に係る内燃機関の排気浄化装置を適用す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】リッチスパイク時の第１空燃比センサおよび第２空燃比センサの出力信号の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図３】実施例１によるＮＯx触媒の劣化判定フローを示したフローチャート図である。
【図４】実施例２によるＮＯx触媒の劣化判定を行った場合のＮＯx触媒の温度の時間推移を示したタイムチャート図である。
【図５】実施例２によるＮＯx触媒の劣化判定フローを示したフローチャート図である。
【図６】上流側触媒の温度上昇処理のフローを示したフローチャート図である。
【図７】実施例４によるＮＯx触媒の触媒劣化判定を行うフローを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【００９９】
１     内燃機関
２     排気通路
３     上流側触媒
４     吸蔵還元型ＮＯx触媒
５     第１空燃比センサ
６     第１排気温度センサ
７     第２空燃比センサ
８     第２排気温度センサ
９     燃料添加弁
１０   ＥＣＵ
１１   筒内燃料噴射弁
１２   上流排気温度センサ
【図１】
2005282435.tif 000003
【図２】
2005282435.tif 000004
【図３】
2005282435.tif 000005
【図４】
2005282435.tif 000006
【図５】
2005282435.tif 000007
【図６】
2005282435.tif 000008
【図７】
2005282435.tif 000009