(57)【要約】【課題】排気浄化装置の劣化予測や判定や耐久性を評価する排気浄化装置の総合評価装置を実現する。【解決手段】使用時の履歴から、ＮＯｘ吸蔵還元型または吸着型触媒の性能を推定し、劣化の度合を判断し得て、また車両を予め定められた目標走行距離または目標走行時間走行させたときのＮＯｘ吸蔵還元型または吸着型触媒の劣化状態と同等の劣化状態を有するＮＯｘ吸蔵還元型または吸着型触媒をより短い耐久試験時間で作り出し、排気浄化装置の劣化予測や判定や耐久性を評価することができる。【選択図】図１
2005048642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比、及びこれらの条件での使用時間を記録あるいは予測した使用時履歴に基づいて、使用後または使用中における触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出して得られる使用時履歴データと触媒性能データを基に、リーン雰囲気における触媒の温度と使用時間をモニターし、所定の累積時間以上さらされた触媒の最高温度が所定の閾値以上の場合、触媒の熱劣化の限界を超える、あるいは超えたと判断すると共に、ストイキまたはリッチ雰囲気における触媒の温度と使用時間をモニターし、温度と累積時間が所定の閾値を超えた場合、触媒の熱劣化の限界を超える、あるいは超えたと判断して排気浄化装置の触媒の劣化予測および判定を行うことを特徴とする排気浄化装置の総合評価装置。
【請求項２】
リーン雰囲気における車両走行パターンでの触媒温度の累積時間分布より、所定の累積時間を超える温度帯中で最高の温度帯を選択すると共に、ストイキまたはリッチ雰囲気における車両走行パターンでの触媒温度の累積時間分布より、所定の累積時間と所定の温度を超える車両走行パターンを選択し、上記の選択されたリーン雰囲気の温度帯をその累積時間と組み合わせると共に、ストイキまたはリッチ雰囲気で選択された車両走行パターンでの温度帯をその累積時間と組み合わせ、これらの組み合わせを任意のパターンで実施して、元の車両走行パターン全てを実施したときの排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の劣化性能を再現または模擬することによって触媒の耐久性を評価することを特徴とする排気浄化装置の総合評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用時の履歴から、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を推定し、劣化の度合を判断し得て、また、車両を予め定められた目標走行距離または目標走行時間走行させたときのＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の劣化状態と同等の劣化状態を有するＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒をより短い耐久試験時間で作り出し得ると同時に、排気浄化装置の劣化予測と判定及び耐久性を評価する排気浄化装置の総合評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三元触媒の劣化後の浄化率が、触媒に流入する酸素濃度及び触媒床温と、その条件にさらされる時間に依存する関数として表現できることを利用して、触媒の劣化度合を判定する触媒の劣化判定装置が提案されている。
【０００３】
この排気浄化装置には、酸素濃度検出手段、触媒床温検出手段が付加され、関数を基に触媒浄化率の算出を行ない、三元触媒の劣化を判断するのである。関数形は、式（Ａ）が基本であるが、劣化度合の推定手段にバリエーションを設け、それらに応じて式も変形して用いている。
【０００４】
ψ=ψ0 -Ａ・exp(-Ｂ/Ｔ)・[Ｏ2]α・ｔm……………………式（Ａ）
【０００５】
ここで、ψは浄化率、ψ0は使用開始時の浄化率、Ａ、Ｂ、αは定数、Ｔは触媒の絶対温度、[Ｏ2]は触媒に流入する排ガス中の酸素濃度、ｔは運転時間、ｍは１．０以下の正の値である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１７７５４４号公報
【０００７】
また、従来、三元触媒の浄化率が、耐久中に触媒に流入する酸素濃度及び触媒床温と、その条件にさらされる時間に依存する関数として表現できることを利用して、触媒の劣化度合が同じで、かつ試験時間が短くなるような耐久試験パターンを算出し実施する排ガス浄化装置の耐久試験方法が提案されている。
【０００８】
【特許文献２】
国際公開Ｗ〇９６/３６８６３号公報
【０００９】
関数形は上記式（Ａ）と同様であるが、劣化度合の推定手段にバリエーションを設け、それらに応じて式も変形して用いている。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術としての前者（特許文献１）は、三元触媒にのみ適用可能な技術であって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒には適用することができないのである。その理由は、両触媒の劣化機構が異なるからである。三元触媒の熱劣化は、貴金属の凝縮が主たる原因であるが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、貴金属の凝縮に加えて、カリウムの固溶と飛散がより大きな原因である。三元触媒には通常カリウムが含まれないので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒には全く適用できないのである。また、硫黄被毒は、三元触媒にも起こり得るが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、より大きな劣化を引き起こすのである。その根拠は、ＮＯｘ吸蔵材がＮＯｘよりもＳＯｘを吸蔵または吸着し易いためである。三元触媒では、ＮＯｘ吸蔵材を含まないので、このような問題は、起こり得ない。
【００１１】
以上のように、前者は三元触媒の劣化判定に十分に適用することが難しいばかりか、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒自体に対して熱劣化の判定ないし熱劣化後の性能予測または推定を行うことができなかった。その理由は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒自体の車載が比較的最近で、車両数も少なく、技術自体が新しいためと考えられる。
【００１２】
また、従来技術としての後者（特許文献２）は、三元触媒にのみ適用可能な技術であって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に適用することができない。その理由は、両触媒の劣化機構が異なるからである。三元触媒の熱劣化は、貴金属の凝縮が主たる原因であるが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、貴金属の凝縮に加えて、カリウムの固溶と飛散がより大きな原因である。三元触媒には通常カリウムは含まれないので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒には全く適用できない。また、硫黄被毒は、三元触媒にも起こり得るが、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、より大きな劣化を引き起こす。その理由は、ＮＯｘ吸蔵材がＮＯｘよりもＳＯｘを吸蔵または吸着し易いためである。三元触媒では、ＮＯｘ吸蔵材を含まないので、このような課題は起こりえない。
【００１３】
このように、後者は、三元触媒の劣化度合推定式が使えないばかりか、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒自体に対して熱劣化後の性能予測または推定を行う関連技術ではなかった。
【００１４】
本発明は、以上の課題を解決するために案出されたものである。すなわち、本発明の目的は、使用時の履歴から、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を推定し、熱劣化の度合を判断し得る。また、車両を予め定められた目標走行距離または目標走行時間走行させたときのＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の熱劣化状態と同等の熱劣化状態を有するＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒をより短い耐久試験時間で作り出すことができる。よって、排気浄化装置の劣化予測と判定及び耐久性の評価を行う排気浄化装置の総合評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明１の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比、及びこれらの条件での使用時間を記録あるいは予測した使用時履歴に基づいて、使用後または使用中における触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出して得られる使用時履歴データと触媒性能データを基に、リーン雰囲気における触媒の温度と使用時間をモニターし、所定の累積時間以上さらされた触媒の最高温度が所定の閾値以上の場合、触媒の熱劣化の限界を超える、あるいは超えたと判断すると共に、ストイキまたはリッチ雰囲気における触媒の温度と使用時間をモニターし、温度と累積時間が所定の閾値を超えた場合、触媒の熱劣化の限界を超える、あるいは超えたと判断して排気浄化装置の触媒の劣化予測および判定を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明５の排気浄化装置の総合評価装置は、リーン雰囲気における車両走行パターンでの触媒温度の累積時間分布より、所定の累積時間を超える温度帯中で最高の温度帯を選択すると共に、ストイキまたはリッチ雰囲気における車両走行パターンでの触媒温度の累積時間分布より、所定の累積時間と所定の温度を超える車両走行パターンを選択し、上記の選択されたリーン雰囲気の温度帯をその累積時間と組み合わせると共に、ストイキまたはリッチ雰囲気で選択された車両走行パターンでの温度帯をその累積時間と組み合わせ、これらの組み合わせを任意のパターンで実施して、元の車両走行パターン全てを実施したときの排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の劣化性能を再現または模擬することによって触媒の耐久性を評価することを特徴とする。
【００１７】
課題を解決するためのその他の手段として、その他の発明２Ａは、請求項１に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比、及びこれらの条件での使用時間を記録または予測した使用時履歴を基に、使用後または使用中における触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出する下記の関数式（1）（2）（3）に基づいている。そして、その他の発明の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置使用中の触媒の使用時履歴を測定して記録する装置と、触媒の使用時履歴記録装置から読み出した使用時履歴に基づき、下記の関数式（1）（2）（3）から触媒性能を算出する装置と、排気浄化装置のこれから想定される履歴をこれまでの履歴に加算して当該履歴を記録する装置と、加算履歴記録装置から読み出した履歴に基づき、下記の関数式（1）（2）（3）から触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の将来における劣化有無を判断する装置と、排気浄化装置使用時中にＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を測定して記録する装置と、触媒使用時履歴を記録する装置から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、下記の関数式(1)(2)(3)を導き出す装置とからなる。よって、本発明２Ａの排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置の劣化予測および判定を行うことができる。
【００１８】
リーン耐久：Ｃ,Ｒとも＝ＴａｇとＴｅｖの関数……………………式（1）
ストイキまたはリッチ耐久：Ｃ,Ｒとも＝ＤａｇとＴａｇとＴｅｖの関数………………………………………………………………………………式（2）
再生処理：Ｃ／Ｃ0，Ｒ／Ｒ0とも（Ｃ0とＲ0はそれぞれ再生前のＣとＲ）＝ＤａｇとＴａｇとＴｅｖの関数…………………………………………式（3）
【００１９】
ただし、式中Ｃは耐久後または再生処理後の吸蔵または吸着の容量、Ｒは耐久後または再生処理後の所定の長さのリッチスパイク期間中に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量、Ｄａｇは使用時温度Ｔａｇにさらされた時間（ｈｒ）、Ｔａｇは使用時の触媒床温またはそれを代表する温度、Ｔｅｖは性能評価時の触媒床温またはそれを代表する温度である。再生処理とは、硫黄被毒を取り除き、触媒性能を回復させようとする処理のことである。
【００２０】
その他の発明２Ｂは、請求項１に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比、及びこれらの条件での使用時間を記録または予想した使用時履歴を基に、使用後または使用中における触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出する下記の式（1）（2）（3）（4）に基づいている。そして、本発明２Ｂの排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置使用中の触媒の使用時履歴を測定して記録する装置と、触媒の使用時履歴記録装置から読み出した使用時履歴に基づき、下記の式（1）（2）（3）（4）から触媒性能を算出する装置と、排気浄化装置のこれから想定される履歴をこれまでの履歴に加算して当該履歴を記録する装置と、加算履歴記録装置から読み出した履歴に基づき、下記の式（1）（2）（3）（4）から触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の将来における劣化有無を判断する装置と、排気浄化装置使用時中にＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を測定して記録する装置と、触媒使用時履歴を記録する装置から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、下記の式（1）（2）（3）（4）を導き出す装置とからなる。よって、本発明２Ｂの排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置の劣化予測および判定を行うことができる。
【００２１】
リーン耐久：Ｃ,Ｒとも＝ｃ1+ｃ2Ｔａｇ+ｃ3Ｔｅｖ+ｃ4／Ｔｅｖ+ｃ5Ｔａｇ+ｃ6ＴａｇＴｅｖ+ｃ7Ｔａｇ／Ｔｅｖ…………………………………式（1）
ストイキまたはリッチ耐久：Ｃ,Ｒとも＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5Ｔｅｖ+ｃ6／Ｔａｇ+ｃ7Ｔａｇ２+ｃ8Ｔｅｖ2+ｃ9ＤａｇＴｅｖ+ｃ10Ｄａｇ／Ｔｅｖ+ｃ11ＴａｇＴｅｖ+ｃ12Ｔａｇ／Ｔｅｖ……………式（2）
または＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5／Ｔｅｖ+ｃ6／Ｔａｇ+ｃ7ＤａｇＴａｇ+ｃ8ＤａｇＴｅｖ+ｃ9Ｄａｇ／Ｔｅｖ+ｃ10ＴａｇＴｅｖ+ｃ11Ｔａｇ／Ｔｅｖ…………………………………………………………式（3）
リーン耐久後再生：Ｃ／Ｃ0，Ｒ／Ｒ0とも（Ｃ0とＲ0はそれぞれ再生前のＣとＲ）＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5／Ｔｅｖ+ｃ6Ｔａｇ+ｃ7ＤａｇＴａｇ+ｃ8Ｄａｇ／Ｔａｇ+ｃ9ＴａｇＴｅｖ+ｃ10／（ＴｅｖＴａｇ）……………………………………………………………………………式（4）
【００２２】
ただし、式中Ｃは耐久後または再生処理後の吸蔵または吸着の容量、Ｒは耐久後または再生処理後の所定の長さのリッチスパイク期間中に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量、Ｄａｇは使用時温度Ｔａｇにさらされた時間（ｈｒ）、Ｔａｇは使用時の触媒床温またはそれを代表する温度、Ｔｅｖは性能評価時の触媒床温またはそれを代表する温度である。
また、各式における係数ｃ1、ｃ2、…ｃ10、ｃ11の値は、各式及びＣとＲの間で異なる。なお、再生処理とは、硫黄被毒を取り除き、触媒性能を回復させようとする処理のことである。
【００２３】
また、その他の発明３は、請求項１に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比、及びこれらの条件での使用時間を記録または予測した使用時履歴を基に、使用後または使用中における触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出する前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能である吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を推定する式またはニューラルネットワークに基づいている。そして、本発明３の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置使用中の触媒の使用時履歴を測定して記録するための装置と、触媒の使用時履歴記録装置から読み出した使用時履歴に基づき、前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能である吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を推定する式またはニューラルネットワークから吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時のＮＯｘ放出量を算出する装置と、将来、排気浄化装置がたどると想定される履歴を既にたどった履歴に加算し、その加算済みの履歴を記録する装置と、加算履歴記録装置から読み出した履歴に基づき、前記の各関数式または式(1)(2)(3)(4)と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能である吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を推定する式またはニューラルネットワークから吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時のＮＯｘ放出量を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の将来における劣化有無を判断する装置と、排気浄化装置使用中にＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を測定して記録する装置と、触媒使用時履歴を記録する装置から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、上記推定式のパラメータあるいはニューラルネットワークを導き出す装置とからなる。よって、本発明３の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置の劣化予測および判定を行うことができる。
【００２４】
さらに、その他の発明４は、請求項１に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比、及びこれらの条件での使用時間を記録または予測した使用時履歴を基に、使用後または使用中における触媒性能（ＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時のＮＯｘ放出量）を算出する前記の各関数式または式(1)(2)(3)(4)と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能であるＮＯｘ浄化率を推定する式またはニューラルネットワークに基づいている。そして、本発明４の排気浄化装置の総合評価装置は、使用時履歴データと触媒性能データと、排気浄化装置使用中の触媒の使用時履歴を測定して記録する装置と、触媒の使用時履歴記録装置から読み出した使用時履歴に基づき、前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能であるＮＯｘ浄化率を推定する式またはニューラルネットワークからＮＯｘ浄化率を算出する装置と、将来、排気浄化装置がたどると想定される履歴を既にたどった履歴に加算し、その加算済みの履歴を記録する装置と、加算履歴記録装置から読み出した履歴に基づき、前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能であるＮＯｘ浄化率を推定する式またはニューラルネットワークからＮＯｘ浄化率を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の将来における劣化有無を判断する装置と、排気浄化装置使用中にＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を測定し、それを記録する装置と、触媒使用時履歴を記録する装置から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、発明２Ｂに記載の式と同様の式または発明２Ａと同様の関数または発明３と同様の推定式またはニューラルネットワークを導き出す装置とからなる。よって、本発明４の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置の劣化予測および判定を行うことができる。
【００２５】
また、その他の発明６は、請求項２に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比及びこれらの条件での使用時間を記録した耐久履歴に基づいて、耐久または再生処理後の触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出する前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と、排気浄化装置使用中（車両または内燃機関運転中）の触媒耐久履歴を測定して記録する装置と、再生処理前に触媒耐久履歴記録装置が記録する耐久履歴を経た触媒性能及び再生処理後の触媒性能を評価する装置と、触媒耐久履歴記録装置から読み出した耐久履歴及び、再生処理前後触媒性能評価装置により評価された触媒性能に基づき、前記の関数式または式(1)(2)(3)(4)を導き出す装置と、触媒耐久履歴を記録する装置から読み出した耐久履歴から、触媒がさらされた触媒床温及び空燃比の範囲を割り出し、それらを適宜分割し、分割された各触媒床温及び空燃比に触媒がさらされた時間を積算する装置と、積算装置により積算された耐久時間とそれに対応する触媒床温及び空燃比とから、前記の関数式または式（1）（2）（3）（4）に基づき触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能値を比較して、耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せの中から最低の触媒性能値を与える組合せを探知する装置と、触媒床温の特定範囲内の各触媒床温に対して触媒性能算出装置と耐久時間組合せ探知装置を動作させる駆動装置と、触媒床温の特定範囲内の各触媒床温に対して、駆動装置の動作により探知された最低の触媒性能値を与える触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せを実施する実施装置と、触媒床温及び空燃比の組合せに対応する耐久時間の積算値が耐久時間組合せ探知装置により探知された積算耐久時間との一致を確認する確認装置と、触媒耐久履歴記録装置により記録された耐久後に硫黄被毒回復処理（再生処理）を実施した場合は、実施装置ないし確認装置の動作実施後に再生処理を行う手段とからなる。よって、本発明６の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の耐久性を評価することができる。
【００２６】
さらに、その他の発明７は、請求項２に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比及びこれらの条件での使用時間による耐久履歴に基づいて、耐久または再生処理後の触媒性能であるＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出する前記の各関数式または式(1)(2)(3)(4)と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能である吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を推定する式またはニューラルネットワークと、排気浄化装置使用中の触媒耐久履歴を測定して記録する装置と、再生処理前に触媒耐久履歴記録装置が記録する耐久履歴を経た触媒性能及び再生処理後の触媒性能を評価する装置と、触媒耐久履歴記録装置から読み出した耐久履歴及び、再生処理前後触媒性能評価装置により評価された触媒性能に基づき、前記の各関数式または式(1)(2)(3)(4)と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能である吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を推定する式またはニューラルネットワークを導き出す装置と、触媒耐久履歴を記録する装置から読み出した耐久履歴から、触媒がさらされた触媒床温及び空燃比の範囲を割り出し、これらを適宜分割し、分割された各触媒床温及び空燃比に触媒がさらされた時間を積算する装置と、積算装置により積算された耐久時間とそれに対応する触媒床温及び空燃比とから、前記各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能である吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を推定する式またはニューラルネットワークに基づき吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時のＮＯｘ放出量を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能値を比較して、耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せの中から最低の触媒性能値を与える組合せを探知する装置と、触媒床温の特定範囲内の各触媒床温に対して触媒性能算出装置と耐久時間組合せ探知装置を動作させる駆動装置と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して、駆動装置の動作により探知された最低の触媒性能値を与える触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せを実施する実施装置と、触媒床温及び空燃比の組合せに対応する耐久時間の積算値が耐久時間組合せ探知装置により探知された積算耐久時間との一致を確認する確認装置と、触媒耐久履歴記録装置により記録された耐久後に硫黄被毒回復処理（再生処理）を実施した場合は、実施装置ないし確認装置の動作実施後に再生処理を行う手段とからなる。よって、本発明７の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の耐久性を評価することができる。
【００２７】
また、その他の発明８は、請求項２に記載の排気浄化装置の総合評価装置が、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比及びこれらの条件での使用時間を記録した耐久履歴に基づいて、耐久または再生処理後の触媒性能（ＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時のＮＯｘ放出量）を算出する前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能であるＮＯｘ浄化率を推定する式またはニューラルネットワークと、排気浄化装置使用中の触媒耐久履歴を測定して記録する装置と、再生処理前に触媒耐久履歴記録装置が記録する耐久履歴を経た触媒の性能及び再生処理後の触媒性能を評価する装置と、触媒耐久履歴記録装置から読み出した耐久履歴及び、再生処理前後触媒性能評価装置により評価された触媒性能に基づき、前記の各関数式または式(1)(2)(3)(4)と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能であるＮＯｘ浄化率を推定する式またはニューラルネットワークを導き出す装置と、触媒耐久履歴を記録する装置から読み出した耐久履歴から、触媒がさらされた触媒床温及び空燃比の範囲を割り出し、それらを適宜分割し、分割された各触媒床温及び空燃比に触媒がさらされた時間を積算する装置と、積算装置により積算された耐久時間とそれに対応する触媒床温及び空燃比とから、前記の各関数式または式（1）（2）（3）（4）と同様に、ＤａｇとＴａｇ及びＴｅｖの関数として触媒性能であるＮＯｘ浄化率を推定する式またはニューラルネットワークに基づきＮＯｘ浄化率を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能値を比較して、耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せの中から最低の触媒性能値を与える組合せを探知する装置と、触媒床温の特定範囲内の各触媒床温に対して触媒性能算出装置と耐久時間組合せ探知装置を動作させる駆動装置と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して、駆動装置の動作により探知された最低の触媒性能値を与える触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せを実施する実施装置と、触媒床温及び空燃比の組合せに対応する耐久時間の積算値が耐久時間組合せ探知装置により探知された積算耐久時間との一致を確認する確認装置と、触媒耐久履歴記録装置により記録された耐久後に硫黄被毒回復処理（再生処理）を実施した場合は、実施装置ないし確認装置の動作実施後に再生処理を行う手段とからなる。よって、本発明８の排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化装置のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の耐久性を評価することができる。
【発明の効果】
【００２８】
上記構成からなる発明１ないし発明４の排気浄化装置の総合評価装置は、使用時の履歴から、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の性能を推定し、熱劣化の度合を判断することができ、ＯＢＤとして利用可能である。さらに、想定される将来の履歴を与えれば、将来の該触媒の性能を推定し、熱劣化の度合を判断することができ、触媒の熱劣化を防止する制御目標の算出に利用できる。ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能と使用時履歴との間の関係式またはニューラルネットワークを車両または内燃機関の運転中（排気浄化装置使用中）に求めることも可能であるし、車両搭載またはＥＣＵへの実装以前に、求めることも可能である。また、関係式またはニューラルネットワークを車両または内燃機関の運転中（排気浄化装置使用中）に求めることによって、触媒やエンジン等の個体差が予測または推定の誤差を生まないことを保証することができる。
【００２９】
（作用・効果が生じる理由）
上記構成からなる発明１ないし４が対象とする排気浄化装置、すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能は、主として熱劣化と硫黄被毒によって低下する。ここで、熱劣化とはＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒が排気ガスの高温にさらされることによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒に含まれるＫ(カリウム)が固溶または触媒外へ飛散することによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に寄与するカリウムの量が減ることや、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に関わる貴金属（Ｐｔなど）が凝縮することなどによって、触媒性能が低下することをいうのである。一方、硫黄被毒とは、内燃機関の燃料中に含まれる硫黄成分によって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒が被毒することをいうのである。
【００３０】
そして、熱劣化が、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒がさらされた条件（触媒床温と触媒入ガスの空燃比）とその時間によって定まるので、上記構成からなる発明１ないし発明４の排気浄化装置の総合評価装置において、使用条件およびその時間とＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触性能との間の関係を予め数式化またはニューラルネットワーク化したことにより、熱劣化によるＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を推定または予測し、性能劣化の度合を精度良く的確に判定することができる。また、硫黄被毒に関しては、適当な硫黄被毒回復処理（再生処理）を内燃機関運転中に施すことにより、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒中の硫黄分を排除することができる。ただし、通常、再生処理はＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒を高温かつ空燃比を濃くすることによって行われるので、熱劣化を引き起こす場合がある。しかし、再生処理前後のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能比と使用条件及びその時間との関係は、前記のように数式化またはニューラルネットワーク化すことにより、再生処理による性能劣化度合を的確に推定または予測することができる。
【００３１】
通常触媒は、車両または内燃機関の運転中に様々な条件にさらされるが、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の熱劣化は、全使用期間中に触媒がさらされた温度毎（例えば２５℃おきの温度）かつ空燃比毎（例えば、リッチまたはストイキかリーン）の使用時間を積算し、各温度と空燃比の組合せに対するその積算された使用時間後の触媒性能を上記の数式またはニューラルネットワークによって求め、それらの触媒性能値の中で最も低い値を選べば、その値が様々な使用条件にさらされた後の触媒の性能値にほぼ一致することを本発明者等は見出した。また、リーン雰囲気においては、該触媒がある累積時間以上さらされた温度が高いほど触媒性能値の劣化が大きいことと、リッチまたはストイキ雰囲気においては、該触媒がさらされた温度が高いほど、かつその累積時間が長いほど触媒性能値の劣化が大きいことを本発明者等は見出した。従って、上記構成からなる発明１ないし発明４の排気浄化装置の総合評価装置は、前述と同様のプロセスで、使用後または使用期間中の触媒性能を的確に推定または予測することができる。
【００３２】
次に、上記構成からなる発明５ないし発明８が対象とする排気浄化装置は、すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能が、主として熱劣化と硫黄被毒によって低下する。ここで、熱劣化とはＮOｘ吸蔵還元または吸着型触媒が排気ガスの高温にさらされることによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒に含まれるＫ(カリウム)が固溶または触媒外へ飛散することによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に寄与するカリウムの量が減ることや、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に関わる貴金属（Ｐｔなど）が凝縮することなどによって、触媒性能が低下することをいう。一方、硫黄被毒とは、内燃機関の燃料中に含まれる硫黄成分によって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒が被毒することをいう。
【００３３】
熱劣化は、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒がさらされた耐久条件（触媒床温と内燃機関の空燃比）と耐久時間によって定まる。
【００３４】
通常触媒は、排気浄化装置使用中、具体的には、車両または内燃機関の運転中に様々な耐久条件にさらされるが、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の熱劣化は、全耐久期間中に触媒がさらされた温度毎（例えば２５℃おきの温度）かつ空燃比毎（例えば、リッチかリーン）の耐久時間を積算し、各温度と空燃比に対するその積算された耐久時間後の触媒性能を上記の数式またはニューラルネットワークによって求め、それらの触媒性能値の中で最も低い値を選べば、その値が様々な耐久条件にさらされた後の触媒の性能値にほぼ一致することを本発明者等は見出した。また、リーン雰囲気においては、該触媒がある累積時間以上さらされた温度が高いほど触媒性能値の劣化が大きいことと、リッチまたはストイキ雰囲気においては、該触媒がさらされた温度が高いほど、かつその累積時間が長いほど触媒性能値の劣化が大きいことを本発明者等は見出した。これらの結果は、耐久履歴の中で、最も熱劣化度合の大きな耐久条件によって、耐久後の触媒性能が決まることを意味している。従って、耐久履歴の中で耐久条件が種々変化する場合には、上記構成からなる発明５ないし発明８の排気浄化装置の総合評価装置を用いて、その履歴の中で最も熱劣化度合の大きな耐久条件（触媒床温と空燃比及びその積算時間）のみを実施すれば、耐久履歴全体と同等の熱劣化を実現することができるので、耐久時間の短縮が可能である。
【００３５】
硫黄被毒に関しては、適当な硫黄被毒回復処理（再生処理）を内燃機関運転中に施せば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒中の硫黄分を排除することができる。この再生処理によって熱劣化する場合があるが、耐久後再生処理を行う場合と、上記構成からなる発明５ないし発明８の排気浄化装置の総合評価装置を用いた上記の短縮耐久後、同様の再生処理を行う場合の触媒劣化度合はほぼ同等であることを本発明者等は見出したのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
発明１および発明２Ｂの実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、図１に示すように構成され排気浄化装置の劣化予測及び判定を行うことができる。すなわち、発明の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の使用時履歴（触媒床温、触媒入ガスの空燃比、及びそれらの条件にさらされる時間）を基に、使用後または使用期間中の触媒性能であるところのＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出可能な下記式（1）（2）（3）（4）に基づいている。ここで、触媒使用時履歴データに関する構成要素としての触媒床温は、排気浄化装置に設けた触媒床温検出手段１により検出可能に構成されている。また、触媒入ガスの空燃比は、内燃機関に設けた触媒入ガスの空燃比検出手段２により、具体的にはＡ／Ｆセンサーまたは燃料噴射量及び吸入空気量から算出可能に構成されている。さらに、空燃比のリーンまたはリッチまたはストイキの判定手段３は、酸素センサーまたはＡ／Ｆセンサーの出力信号により判定可能に構成されている。
【００３７】
タイマー及び時間の積算手段４は空燃比リーンについて触媒床温を、例えば２５℃間隔に分割し、各温度領域に触媒がさらされた時間を積算するように構成され、空燃比リッチについても同様に構成されている。ここで空燃比リーンとリッチに二分せずに、触媒床温のように、より細かく空燃比を分割して、触媒性能を評価する式を作成して利用することができる。また、触媒性能評価手段５は、排気浄化装置使用中、具体的には車両または内燃機関運転中に式（1）（2）（3）（4）を決定する場合のみ実施するように構成されている。かかる場合以外には、式（1）（2）（3）（4）は、車載またはＥＣＵに実装以前に、別途求めるように構成されている。発明の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、車両または内燃機関運転中の触媒使用時の履歴を記録（記憶）するための装置６（触媒床温と触媒入りガスの空燃比、及びこれらの条件にさらされる時間を測定すると共に、これを記録する装置）を有する。さらに、触媒使用時履歴記録（記憶）装置６から読み出した使用時履歴に基づき、数式（1）（2）（3）（4）から触媒性能を算出する装置を備えている。
【００３８】
また、将来、排気浄化装置が辿ると想定される履歴を既に辿った履歴に加算し、その加算済みの履歴を記録する装置を有する。具体的には、触媒入りガスの空燃比が、リーンまたはリッチにおいて各触媒床温にさらされた時間の積算値に将来予測を行う場合は、想定される履歴を加えて、各触媒床温の使用時間を積算するのである。履歴記録装置６から読み出した履歴に基づき、下記式から将来の触媒性能を算出（評価）する装置７を有する。この触媒性能算出装置７では、使用履歴に従い、式（1）（2）（3）に基づき、使用中の各触媒床温に対してその積算時間後の触媒性能を評価し、その中から最も性能の低い値を選択し、使用後の触媒性能値とする。かかる触媒性能値は、性能評価時の触媒床温によって異なるため、各触媒床温（使用時の触媒床温とは別のものである）について、使用後の触媒性能値を評価する。発明の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、触媒性能算出装置７によって算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断すると同時に、触媒性能算出装置７によって算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、将来の触媒の劣化有無を判断する装置８とを有する。劣化有無判断装置（熱劣化度合判定装置）８は、未使用触媒性能との比較を行い、ある基準以上の触媒性能低下が起きている場合は、熱劣化大と判定するのである。実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、車両または内燃機関運転中にＮＯｘ吸蔵還元型触媒の性能を測定し、それを記録する装置と、触媒使用時履歴を記録するための装置から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、下記式の係数を導き出す装置とからなり、排気浄化装置を劣化予測および判定するように構成されている。
【００３９】
リーン耐久：Ｃ,Ｒとも＝ｃ1+ｃ2Ｔａｇ+ｃ3Ｔｅｖ+ｃ4／Ｔｅｖ+ｃ5Ｔａｇ+ｃ6ＴａｇＴｅｖ+ｃ7Ｔａｇ／Ｔｅｖ……………………………式（1）
ストイキまたはリッチ耐久：Ｃ,Ｒとも＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5Ｔｅｖ+ｃ6／Ｔａｇ+ｃ7Ｔａｇ２+ｃ8Ｔｅｖ2+ｃ9ＤａｇＴｅｖ+ｃ10Ｄａｇ／Ｔｅｖ+ｃ11ＴａｇＴｅｖ+ｃ12Ｔａｇ／Ｔｅｖ……………式（2）
または＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5／Ｔｅｖ+ｃ6／Ｔａｇ+ｃ7ＤａｇＴａｇ+ｃ8ＤａｇＴｅｖ+ｃ9Ｄａｇ／Ｔｅｖ+ｃ10ＴａｇＴｅｖ+ｃ11Ｔａｇ／Ｔｅｖ…………………………………………………………式（3）
リーン耐久後再生：Ｃ／Ｃ0，Ｒ／Ｒ0とも（Ｃ0とＲ0はそれぞれ再生のＣとＲ）＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5／Ｔｅｖ+ｃ6Ｔａｇ+ｃ7ＤａｇＴａｇ+ｃ8Ｄａｇ／Ｔａｇ+ｃ9ＴａｇＴｅｖ+ｃ10／（ＴｅｖＴａｇ）………………………………………………………………………………式（4）
【００４０】
ただし、式中Ｃは耐久後または再生処理後の吸蔵または吸着の容量である。Ｒは耐久後または再生処理後の２秒のリッチスパイク期間中に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量である。また、Ｄａｇは使用時温度Ｔａｇにさらされた時間（ｈｒ）、Ｔａｇは使用時の触媒床温（Ｋ）またはそれを代表する温度（Ｋ）、Ｔｅｖは性能評価時の触媒床温（Ｋ）またはそれを代表する温度である。
【００４１】
また、各式における係数ｃ1、ｃ2、…ｃ10、ｃ11の値は、各式及びＣとＲの間で異なる。さらに、Ｔａｇ＜５時間の場合は、Ｔａｇ＝５時間とする。
【００４２】
なお、再生処理とは、硫黄被毒を取り除き、触媒性能を回復させようとする処理のことである。
【００４３】
次に、発明３の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、図２に示すように排気浄化装置を劣化予測および判定するように構成されている。すなわち、発明３の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の使用時履歴（触媒床温、触媒入りガスの空燃比、及びそれらの条件にさらされる時間）を基に、使用後または使用期間中の触媒性能であるところのＮＯｘ吸蔵または吸着容量とリッチスパイク還元または吸着量を算出可能なニューラルネットワークに基づいている。
【００４４】
そして、発明３の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、前記ニューラルネットワー クを導き出すための使用時履歴データと触媒性能データと、車両または内燃機関運転中の触媒使用時の履歴を記録するための装置１１（触媒床温と触媒入りガスの空燃比、及びそれらの条件にさらされる時間を測定すると共に、記録する装置）と、触媒使用時履歴記録装置１１から読み出した使用時履歴に基づき、上記のニューラルネットワークから触媒性能を算出（評価）する装置１２と、将来、排気浄化装置が辿ると想定される履歴を既に辿った履歴に加算し、その加算済みの履歴を記録する装置と、履歴記録装置から読み出した履歴に基づき、下記式から将来の触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置１２によって算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断すると同時に、触媒性能算出装置１２によって算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、将来の触媒の劣化有無を判断する装置１３と、車両または内燃機関運転中にＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を測定し、それを記録する装置と、触媒使用時履歴を記録するための装置から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、上記のニューラルネットワークを導き出す装置 とからなる。
【００４５】
次に、発明４の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、図２に示すように排気浄化装置を劣化予測および判定するように構成されている。すなわち、発明４の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の使用時履歴（触媒床温、触媒入りガスの空燃比、及びそれらの条件にさらされる時間）を基に、使用後または使用期間中の触媒性能であるところのＮＯｘ浄化率を算出可能なニューラルネットワークに基づいている。
【００４６】
この発明４の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、前記ニューラルネットワークを導き出すための使用時履歴データと触媒性能データと、車両または内燃機関運転中の触媒使用時の履歴を記録するための装置１１（触媒床温と触媒入ガスの空燃比、及びそれらの条件にさらされる時間を測定すると共に、記録する装置）と、触媒使用時履歴記録装置１１から読み出した使用時履歴に基づき、上記のニューラルネットワークから触媒性能を算出(評価)する装置１２と、将来、排気浄化装置が辿ると想定される履歴を既に辿った履歴に加算し、その加算済みの履歴を記録する装置と、履歴記録装置から読み出した履歴に基づき、下記式から将来の触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置１２によって算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、触媒の劣化を判断すると同時に、触媒性能算出装置１２によって算出された触媒性能から、ある定められた閾値に基づき、将来の触媒の劣化有無を判断する装置１３と、車両または内燃機関運転中にＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を測定し、それを記録する装置６と、触媒使用時履歴を記録するための装置６から読み出した使用時履歴と触媒性能算出装置７から読み出したＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能とから、上記のニューラルネットワークを導き出す装置とからなる。
【００４７】
上記構成からなる発明１ないし発明４の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、使用時の履歴から、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を推定し、熱劣化の度合を判断することができ、ＯＢＤとして利用可能である。さらに、想定される将来の履歴を与えれば、将来の該触媒の性能を推定し、熱劣化の度合を判断することができ、触媒の熱劣化を防止する制御目標の算出に利用できる。ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能と使用時履歴との間の関係式またはニューラルネットワークを車両または内燃機関の運転中（排気浄化装置の使用中）に求めることも可能であるし、車両搭載またはＥＣＵへの実装以前に、求めることも可能である。関係式あるいはニューラルネットワークを車両または内燃機関の運転中（排気浄化装置の使用中）に求めることによって、触媒やエンジン等の個体差が予測または推定の誤差を生まないことを保証することができる。
【００４８】
（作用・効果が生じる理由）
上記構成からなる発明１ないし発明４の実施の形態における排気浄化装置、すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能は、主として熱劣化と硫黄被毒によって低下する。ここで、熱劣化とはＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒が排気ガスの高温にさらされることによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒に含まれるＫ(カリウム)が固溶または触媒外へ飛散することによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に寄与するカリウムの量が減ることや、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に関わる貴金属（Ｐｔなど）が凝縮することなどによって、触媒性能が低下することをいうのである。一方、硫黄被毒とは、内燃機関の燃料中に含まれる硫黄成分によって、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が被毒することをいうのである。
【００４９】
そして、熱劣化が、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒がさらされた条件（触媒床温と触媒入ガスの空燃比）とその時間によって定まるので、上記構成からなる発明１および発明２Ｂの実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置において、使用条件およびその時間とＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能との間の関係を予め数式化または上記構成からなる発明３及び発明４が対象とする排気浄化装置のように、ニューラルネットワーク化しておけば、熱劣化によるＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能を推定または予測し、性能劣化の度合を精度良く的確に判定することができる。また、硫黄被毒に関しては、適当な硫黄被毒回復処理（再生処理）を内燃機関運転中に施せば、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒中の硫黄分を排除することができる。ただし、通常、再生処理はＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒を高温かつ空燃比を濃くすることによって行われるので、熱劣化を引き起こす場合がある。しかし、再生処理前後のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能比と使用条件及びその時間との関係は数式化またはニューラルネットワーク化できるので、再生処理による性能劣化度合を的確に推定または予測することができる。
【００５０】
通常触媒は、車両または内燃機関の運転中に様々な条件にさらされるがＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の熱劣化は、全使用期間中に触媒がさらされた温度毎（例えば２５℃おきの温度）かつ空燃比毎（例えば、リッチまたはストイキかリーン）の使用時間を積算し、各温度と空燃比の組合せに対するその積算された使用時間後の触媒性能を上記の数式または上記構成からなる発明３及び発明４が対象とする排気浄化装置のように、ニューラルネットワークによって求め、それらの触媒性能値の中で最も低い値を選べば、その値が様々な使用条件にさらされた後の触媒の性能値にほぼ一致することを本発明者等は見出した。また、リーン雰囲気においては、該触媒がある累積時間以上さらされた温度が高いほど触媒性能値の劣化が大きいことと、リッチまたはストイキ雰囲気においては、該触媒がさらされた温度が高いほど、かつその累積時間が長いほど触媒性能値の劣化が大きいことを本発明者等は見出した。したがって、これと同様のプロセスで、使用後または使用期間中の触媒性能を上記構成からなる発明１ないし発明４の排気浄化装置の総合評価装置において、推定または予測することができるのである。
【００５１】
次に、発明５、発明６の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、図３に示すように排気浄化装置の耐久性を明らかにするように構成されている。すなわち、発明５、発明６の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比及びそれらの条件にさらされる時間を記録した耐久履歴に基づいて、耐久または再生処理後の触媒性能であるところのＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出する下記式（1）（2）（3）（4）と、車両または内燃機関運転中の触媒耐久履歴を測定し記録するための装置３１と、再生処理前に触媒耐久履歴記録装置３１が記録するところの耐久履歴を経た触媒の性能及び再生処理後の触媒の性能を評価する装置３２と、触媒耐久履歴記録装置３１から読み出した耐久履歴及び、再生処理前後の触媒性能を評価する装置３２により評価された触媒性能に基づき、下記式（1）（2）（3）（4）の係数を導き出す装置３５と、触媒耐久履歴記録装置３１から読み出した耐久履歴から、触媒がさらされた触媒床温及び空燃比の範囲を割り出し、それらを適宜分割し、分割された各触媒床温及び空燃比に触媒がさらされた時間を積算する装置と、積算装置により積算された耐久時間とそれに対応する触媒床温及び空燃比とから、下記式（1）（2）（3）（4）に基づき触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能値を比較して、耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せの中から最も低い触媒性能値を与える組合せを探知する装置３３と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して触媒性能算出装置と耐久時間組合せ探知装置を動作させる駆動装置と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して、駆動装置を動作させることによって探し出された最も低い触媒性能値を与える耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せを全て実施する実施装置と、実施装置においては、触媒床温及び空燃比の組合せ実施の順番を任意とし、各組合せの連続実施を不要とし、触媒床温及び空燃比の組合せに対応する耐久時間の積算値が耐久時間組合せ探知装置によって探知された積算耐久時間との一致を確認する確認装置と、触媒耐久履歴記録装置によって記録された耐久後に硫黄被毒回復処理（再生処理）を実施した場合は、実施装置ないし確認装置の動作実施後に再生処理を行う手段３４と、からなり排気浄化装置の耐久性を明らかにするように構成されている。
【００５２】
リーン耐久：Ｃ,Ｒとも＝ｃ1+ｃ2Ｔａｇ+ｃ3Ｔｅｖ+ｃ4／Ｔｅｖ+ｃ5Ｔａｇ+ｃ6ＴａｇＴｅｖ+ｃ7Ｔａｇ／Ｔｅｖ…………………………………式（1）
ストイキまたはリッチ耐久：Ｃ,Ｒとも＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5Ｔｅｖ+ｃ6／Ｔａｇ+ｃ7Ｔａｇ２+ｃ8Ｔｅｖ2+ｃ9ＤａｇＴｅｖ+ｃ10Ｄａｇ／Ｔｅｖ+ｃ11ＴａｇＴｅｖ+ｃ12Ｔａｇ／Ｔｅｖ………………式（2）
または＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5／Ｔｅｖ+ｃ6／Ｔａｇ+ｃ7ＤａｇＴａｇ+ｃ8ＤａｇＴｅｖ+ｃ9Ｄａｇ／Ｔｅｖ+ｃ10ＴａｇＴｅｖ+ｃ11Ｔａｇ／Ｔｅｖ…………………………………………………………式（3）
リーン耐久後再生：Ｃ／Ｃ0，Ｒ／Ｒ0とも（Ｃ0とＲ0はそれぞれ再生のＣとＲ）＝ｃ1+ｃ2Ｄａｇ+ｃ3Ｔａｇ+ｃ4Ｔｅｖ+ｃ5／Ｔｅｖ+ｃ6Ｔａｇ+ｃ7ＤａｇＴａｇ+ｃ8Ｄａｇ／Ｔａｇ+ｃ9ＴａｇＴｅｖ+ｃ10／（ＴｅｖＴａｇ）…………………………式（4）
【００５３】
ただし、式中Ｃは耐久後または再生処理後の吸蔵または吸着の容量、Ｒは耐久後または再生処理後の２秒のリッチスパイク期間中に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量、Ｄａｇは使用時温度Ｔａｇにさらされた時間（ｈｒ）、Ｔａｇは使用時の触媒床温（Ｋ）またはそれを代表する温度（Ｋ）、Ｔｅｖは性能評価時の触媒床温（Ｋ）またはそれを代表する温度（Ｋ）である。
また、各式における係数ｃ1、ｃ2、…ｃ10、ｃ11の値は、各式及びＣとＲの間で異なる。さらに、Ｔａｇ＜５時間の場合は、Ｔａｇ＝５時間とする。
なお、再生処理とは、硫黄被毒を取り除き、触媒性能を回復させようとする処理のことである。
【００５４】
上記の装置を用いて、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒を排気浄化装置として車載した車両を図４のような走行モードで８万ｋｍ走行させた場合（のべ.１.６ヶ月）と同等の触媒性能がより短時間（のべ４２時間）の耐久試験パターンで得られた。その概要を次に示す。
【００５５】
図４のような走行モードでＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒を排気浄化装置として搭載した車両を８万ｋｍ走行させた場合、エンジン筒内の空燃比の累積時間を図５に、この空燃比を２分したときそれぞれの空燃比における触媒の温度（耐久温度）の累積時間をそれぞれ図６と図７に示す。図６と図７では、耐久温度の範囲が２５℃毎に分割され、８万ｋｍ走行におけるそれぞれの累積時間が棒グラフで表示されている。これらの各棒に対応する耐久温度と耐久時間と所定の評価時温度を式（1）（2）（3）に代入すると、各棒に対応する耐久走行のみを行った後の各評価時温度における触媒性能が得られる。ただし、図７のリーン走行時には式(1)を用い、図６のストイキまたはリッチ走行時には式（2）と式（3）から得られる触媒性能値の平均値を計算した。
【００５６】
そして、８万ｋｍ走行後の触媒性能評価の前には硫黄被毒の影響を排除するために、リーン耐久後の再生処理と同様の再生処理を施したので、式（４）を用いて再生率を計算し、その値を式（1）（2）（3）から求めた値に乗じて、再生処理の影響を考慮した。その結果、各評価時温度において、最も低い触媒性能を与える耐久条件（耐久温度と耐久時間の組合せ）は、図６の黒い棒または図７の黒い棒のいずれかであったので、それら二つの耐久条件を新品の触媒に実施し、その耐久後の性能を先の８万ｋｍ走行後の触媒性能と比較したところ、ほぼ一致することが確認できた（図８）。すなわち、８万ｋｍ走行という耐久試験（のべ１.６ヶ月）の代替として、図６の黒い棒と図７の黒い棒という二つの耐久条件のみを適用すること（のべ４２時間）によって、同等の触媒性能が得られた。
【００５７】
次に、発明７の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、図９に示すように排気浄化装置の耐久性を明らかにするように構成されている。すなわち、発明７の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比及びそれらの条件にさらされる時間による耐久履歴に基づいて、耐久／再生処理後の触媒性能であるところのＮＯｘ吸蔵または吸着の容量とリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量を算出するニューラルネットワークと、車両または内燃機関運転中の触媒耐久履歴を測定し記録するための装置４１と、再生処理前に触媒耐久履歴記録装置４１が記録するところの耐久履歴を経た触媒の性能及び再生処理後の触媒の性能を評価する装置４２と、触媒耐久履歴記録装置４１から読み出した耐久履歴及び、再生処理前後の触媒性能評価装置により評価された触媒性能に基づき、ニューラルネットワークを導き出す装置と、触媒耐久履歴記録装置４１から読み出した耐久履歴から、触媒がさらされた触媒床温及び空燃比の範囲を割り出し、それらを適宜分割し、分割された各触媒床温及び空燃比に触媒がさらされた時間を積算する装置と、積算装置により積算された耐久時間とそれに対応する触媒床温及び空燃比とから、上記ニューラルネットワークに基づき触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能値を比較して、耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せの中から最も低い触媒性能値を与える組合せを探知する装置４３と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して触媒性能算出装置と耐久時間組合せ探知装置４３を動作させる駆動装置と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して、駆動装置を動作させることによって探し出された最も低い触媒性能値を与える触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せを全て実施する実施装置と、実施装置においては、触媒床温及び空燃比の組合せ実施の順番を任意とし、各組合せの連続実施を不要とし、触媒床温及び空燃比の組合せに対応する耐久時間の積算値が耐久時間組合せ探知装置４３によって探知された積算耐久時間との一致を確認する確認装置と、触媒耐久履歴記録装置４１によって記録された耐久後に硫黄被毒回復処理（再生処理）を実施した場合は、実施装置ないし確認装置の動作実施後に再生処理を行う手段４４と、からなり排気浄化装置の耐久性を明らかにするように構成されている。
【００５８】
次に、発明８の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、図９に示すように排気浄化装置の耐久性を明らかにするように構成されている。すなわち、発明８の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置は、排気浄化用のＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の触媒床温、空燃比及びそれらの条件にさらされる時間による耐久履歴に基づいて、耐久／再生処理後の触媒性能であるところのＮＯｘ浄化率を算出するニューラルネットワークと、車両または内燃機関運転中の触媒耐久履歴を測定し記録するための装置４１と、再生処理前に触媒耐久履歴記録装置４１が記録するところの耐久履歴を経た触媒の性能及び再生処理後の触媒の性能を評価する装置４２と、触媒耐久履歴記録装置４１から読み出した耐久履歴及び、再生処理前後触媒性能評価装置により評価された触媒性能に基づき、ニューラルネットワークを導き出す装置と、触媒耐久履歴記録装置４１から読み出した耐久履歴から、触媒がさらされた触媒床温及び空燃比の範囲を割り出し、それらを適宜分割し、分割された各触媒床温及び空燃比に触媒がさらされた時間を積算する装置と、積算装置により積算された耐久時間とそれに対応する触媒床温及び空燃比とから、上記ニューラルネットワークに基づき触媒性能を算出する装置と、触媒性能算出装置により算出された触媒性能値を比較して、耐久時の触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せの中から最も低い触媒性能値を与える組合せを探知する装置４３と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して触媒性能算出装置と耐久時間組合せ探知装置４３を動作させる駆動装置と、触媒床温の特定の範囲内の各触媒床温に対して、駆動装置を動作させることによって探し出された最も低い触媒性能値を与える触媒床温及び空燃比とそれに対応する積算された耐久時間の組合せを全て実施する実施装置と、実施装置においては、触媒床温及び空燃比の組合せ実施の順番を任意とし、各組合せの連続実施を不要とし、触媒床温及び空燃比の組合せに対応する耐久時間の積算値が耐久時間組合せ探知装置４３によって探知された積算耐久時間との一致を確認する確認装置と、触媒耐久履歴記録装置４１によって記録された耐久後に硫黄被毒回復処理（再生処理）を実施した場合は、実施装置ないし確認装置の動作実施後に再生処理を行う手段４４と、からなる。
【００５９】
上記構成からなる発明５ないし発明８の実施の形態が対象とする排気浄化装置、すなわち、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の性能は、主として熱劣化と硫黄被毒によって低下する。ここで、熱劣化とはＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒が排気ガスの高温にさらされることによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒に含まれるＫ(カリウム)が固溶または触媒外へ飛散することによって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に寄与するカリウムの量が減ることや、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着現象に関わる貴金属（Ｐｔなど）が凝縮することなどによって、触媒性能が低下することをいう。一方、硫黄被毒とは、内燃機関の燃料中に含まれる硫黄成分によって、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒が被毒することをいう。
【００６０】
熱劣化は、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒がさらされた耐久条件（触媒床温と内燃機関の空燃比）と耐久時間によって定まる。
【００６１】
通常触媒は、排気浄化装置の使用中、具体的には車両または内燃機関の運転中に様々な耐久条件にさらされるが、ＮＯｘ吸蔵還元または吸着型触媒の熱劣化は、全耐久期間中に触媒がさらされた温度毎（例えば２５℃おきの温度）かつ空燃比毎（例えば、リッチかリーン）の耐久時間を積算し、各温度と空燃比に対するその積算された耐久時間後の触媒性能を上記の数式またはニューラルネットワークによって求め、それらの触媒性能値の中で最も低い値を選べば、その値が様々な耐久条件にさらされた後の触媒の性能値にほぼ一致することを本発明者等は見出した。また、リーン雰囲気においては、該触媒がある累積時間以上さらされた温度が高いほど触媒性能値の劣化が大きいことと、リッチまたはストイキ雰囲気においては、該触媒がさらされた温度が高いほど、かつその累積時間が長いほど触媒性能値の劣化が大きいことを本発明者等は見出した。これらの結果は、耐久履歴の中で、最も熱劣化度合の大きな耐久条件によって、耐久後の触媒性能が決まることを意味している。したがって、耐久履歴の中で耐久条件が種々変化する場合には、上記構成からなる発明５ないし発明８の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置を用いて、その履歴の中で最も熱劣化度合の大きな耐久条件（触媒床温と空燃比及びその積算時間）のみを実施すれば、耐久履歴全体と同等の熱劣化を実現することができるので、耐久時間の短縮が可能である。
【００６２】
硫黄被毒に関しては、適当な硫黄被毒回復処理（再生処理）を内燃機関運転中に施せば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒中の硫黄分を排除することができる。この再生処理によって熱劣化する場合があるが、耐久後再生処理を行う場合と、上記構成からなる発明５ないし発明８の実施の形態における排気浄化装置の総合評価装置を用いた上記の短縮耐久後、同様の再生処理を行う場合の触媒劣化度合はほぼ同等であることを本発明者等は見出したのである。
（その他の実施の形態）
【００６３】
発明４または発明８の実施例として、ニューラルネットワークを用いない形態を説明する。ニューラルネットワークを用いない場合には、下記の数式(5)と上記（1）（2）（3）（4）を用いた。
【００６４】
【数１】
2005048642.tif 000003
【００６５】
ただし、ηはある温度におけるＮＯｘ浄化率、Ｃｉは式(１)(２)(３)(４)から求められる吸蔵または吸着容量、Ｒｊは式(１)(２)(３)(４)から求められるリッチスパイク時に吸蔵材または吸着材より放出されるＮＯｘ放出量（リッチスパイク還元量）、ＮＣは浄化率の決定において必要な各評価時温度における吸蔵または吸着容量の総数、ＮＲは浄化率の決定において必要な各評価時温度におけるリッチスパイク還元量（リッチスパイク時のＮＯｘ放出量）の総数、Ｃ0、Ｃｉ、Ｃｊは浄化率を定める触媒温度や触媒入ガス組成及び入ガス流量などエンジンの運転条件などによって異なる定数である（式(１)(２)(３)(４)の定数とも異なる）。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】発明１と発明２Ｂに係わる形態例のフロチャートを示す図である。
【図２】発明３と発明４に係わる形態例のフロチャートを示す図である。
【図３】発明５、発明６に係わる形態例のフロチャートを示す図である。
【図４】８万ｋｍ車両走行による耐久試験モードの一例を示す図である。
【図５】８万ｋｍ車両走行による耐久試験中の空燃比の累積時間分布を示す図である。
【図６】８万ｋｍ車両走行による耐久試験中のストイキまたはリッチ時における触媒温度（耐久温度）の累積時間分布を示す図である。
【図７】８万ｋｍ車両走行による耐久試験中のリーン時における触媒温度（耐久温度）の累積時間分布を示す図である。
【図８】８万ｋｍ車両走行後の触媒性能と発明６に係わる実施例で得られた短縮耐久試験後の触媒性能とが同等であることを示す試験結果を示す図である。
【図９】発明７に係わる実施の形態例のフロチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…………………触媒床温検出手段
２…………………触媒入りガス空燃比検出手段
３…………………判定手段
４…………………積算手段
５…………………触媒性能評価手段
６、１１…………触媒使用時履歴記録装置
７、１２…………触媒性能算出装置
８、１３…………劣化有無判断装置
３１、４１………触媒耐久履歴記録装置
３２、４２………触媒性能評価装置
３３、４３………短縮耐久条件の探知装置
３４、４４………再生処理手段
【図１】
2005048642.tif 000004
【図２】
2005048642.tif 000005
【図３】
2005048642.tif 000006
【図４】
2005048642.tif 000007
【図５】
2005048642.tif 000008
【図６】
2005048642.tif 000009
【図７】
2005048642.tif 000010
【図８】
2005048642.tif 000011
【図９】
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