(57)【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化性能を有する触媒と、
触媒上流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する上流側Ｏ２濃度検出手段と、
触媒下流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する下流側Ｏ２濃度検出手段と、
上流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された上流側Ｏ２濃度と、下流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された下流側Ｏ２濃度とに基づいて触媒の浄化性能を判定する浄化性能判定手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、
触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、
触媒上流の排気ガス中の還元成分濃度を、高濃度状態と低濃度状態との間を移行するよう変化させる排気ガス組成変更手段とが設けられていて、
上記浄化性能判定手段は、排気ガス組成変更手段によって上記還元成分濃度が変化させられている場合において、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲外にあるときに検出された上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とに基づいて、触媒の浄化性能を判定するようになっていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
【請求項２】
上記浄化性能判定手段が、上記還元成分濃度が低濃度状態であるときの上流側Ｏ２濃度の代表値と高濃度状態であるときの上流側Ｏ２濃度の代表値との差である第１代表値差と、上記還元成分濃度が低濃度状態であるときの下流側Ｏ２濃度の代表値と高濃度状態であるときの下流側Ｏ２濃度の代表値との差である第２代表値差とに基づいて、触媒の浄化性能を判定するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項３】
上記浄化性能判定手段が、上記第１代表値差と上記第２代表値差との間の偏差が所定範囲外となるときの触媒温度が、所定温度を超えたときに触媒が劣化していると判定するようになっていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項４】
上記浄化性能判定手段が、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲にあるときに、触媒の浄化性能を判定するようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項５】
上記排気ガス組成変更手段が、触媒温度が所定温度より低い状態と該所定温度より高い状態との間を移行する移行期間内において、所定周期で上記還元成分濃度を増減させるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項６】
上記排気ガス組成変更手段が、触媒温度が上記所定温度より低い状態であるときに加速が開始された後、所定期間にわたって上記還元成分濃度を増減させるようになっていることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項７】
上記移行期間内は、上流側Ｏ２濃度を低減するＯ２濃度低減手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。
【請求項８】
エンジンの排気通路に配置され酸化性能を有する触媒と、触媒上流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する上流側Ｏ２センサと、触媒下流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する下流側Ｏ２センサとを備えたエンジンの排気浄化装置について、上流側Ｏ２センサによって検出された上流側Ｏ２濃度と、下流側Ｏ２センサによって検出された下流側Ｏ２濃度とに基づいて触媒の浄化性能を判定するようにした浄化性能判定方法において、
触媒上流の排気ガス中の還元成分濃度を、高濃度状態と低濃度状態との間を移行するよう変化させる一方、
上記還元成分濃度を変化させている場合において、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲外にあるときに、上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とに基づいて触媒の浄化性能を判定するようにしたことを特徴とする浄化性能判定方法。
【請求項９】
エンジンの排気通路に配置され酸化性能を有する触媒と、
触媒上流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する上流側Ｏ２濃度検出手段と、
触媒下流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する下流側Ｏ２濃度検出手段と、
上流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された上流側Ｏ２濃度と、下流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された下流側Ｏ２濃度とに基づいてエンジンの制御状態を変更する制御状態変更手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、
触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、
触媒上流の排気ガス中の還元成分濃度を、高濃度状態と低濃度状態との間を移行するよう変化させる排気ガス組成変更手段とが設けられていて、
上記制御状態変更手段が、排気ガス組成変更手段によって上記還元成分濃度が変化させられている場合において、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲外にあるときに検出された上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とに基づいて、エンジンの制御状態を変更するようになっていることを特徴とする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及びその浄化性能判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンの燃焼室から排気通路に排出される排気ガスには、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＰＭ（大気浮遊物質）等の大気汚染物質が含まれているので、これらの大気汚染物質を浄化するため、排気通路には排気ガス浄化触媒を用いた排気浄化装置が設けられる。そして、かかる排気ガス浄化触媒を用いて、ＨＣ、ＣＯ及びＰＭは酸化により浄化され、ＮＯｘは還元により浄化される、なお、ＮＯｘを還元するには、ＮＯｘから酸素を奪う還元成分（還元剤）が不可欠であるが、自動車用エンジンでは、排気ガス中のＨＣが還元成分として利用される。
【０００３】
ところで、一般に、排気ガス浄化触媒は熱あるいは被毒により次第に劣化し、その活性が低下する。したがって、自動車用エンジンでは、排気ガス浄化触媒の浄化性能ないしは劣化度を適宜把握することが必要である。かくして、特開平８−２８４６４８号公報には、排気ガス浄化触媒下流に設けられたＯ２センサの出力のエンジン始動後における活性化の遅延度合いに基づいて、排気ガス浄化触媒の低温活性の低下を検出し、これに基づいて排気ガス浄化触媒の劣化診断を行うようにした触媒劣化診断装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特開平８−２８４６４８号公報に開示されているような従来の触媒劣化診断装置では、排気ガス浄化触媒の浄化性能ないしは劣化度を精度良く判定することは困難であるといった問題がある。本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、排気ガス浄化触媒の低温における浄化性能ないしは劣化度、容易にかつ精度良く判定することができる手段を提供することを解決すべき課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかるエンジンの排気浄化装置は、（ｉ）エンジンの排気通路に配置され、酸化性能を有する触媒（三元触媒、四元触媒、あるいはＮＯｘトラップ触媒又はＮＯｘ還元触媒を含む貴金属触媒等）と、（ii）触媒上流の排気ガス中のＯ２濃度を検出（又は推定）する上流側Ｏ２濃度検出手段と、（iii）触媒下流の排気ガス中のＯ２濃度を検出（又は推定）する下流側Ｏ２濃度検出手段と、（iv）上流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された上流側Ｏ２濃度と、下流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された下流側Ｏ２濃度とに基づいて触媒の浄化性能（ないしは劣化度）を判定する浄化性能判定手段とを備えたエンジンの排気浄化装置において、（ｖ）触媒温度を検出（又は推定）する触媒温度検出手段と、（vi）触媒上流の排気ガス中の還元成分（還元剤）濃度を、高濃度状態と低濃度状態との間を移行するよう変化させる排気ガス組成変更手段（Ｏ２濃度を変化させて還元成分濃度を変化させるものも含む）とが設けられていて、（vii）浄化性能判定手段は、排気ガス組成変更手段によって還元成分濃度が変化させられている場合において、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲（例えば、触媒の還元成分浄化率が所定値となる触媒温度（ライトオフ温度）より低い所定温度範囲）外にあるときに検出された上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とに基づいて（偏差、変化度合い偏差等）、触媒の浄化性能（ないしは劣化度）を判定するようになっていることを特徴とするものである。
【０００６】
一般に、酸化性能を有するこの種の触媒は、その温度（触媒温度）が低いときには不活性状態にある。そして、触媒温度が上昇してある温度に達したときに活性化され始める（以下、この温度を「活性化開始温度」という。）。さらに、触媒温度が上昇するとこれに伴って活性化度合いが高まり、ある温度以上では完全に活性状態となる（以下、この温度を「活性化完了温度」という。）。ただし、活性化開始温度と活性化完了温度とはさほど大きくは異ならない（例えば、２０℃）。なお、触媒の活性化度合いないしは浄化率が所定値（例えば、５０％）に達する触媒温度は、「ライトオフ温度」と呼ばれる。ここで、活性化開始温度、活性化完了温度及びライトオフ温度は、触媒が劣化すればするほど高くなる（ただし、上限はある）。
【０００７】
他方、触媒上流の還元成分濃度を、高濃度状態から低濃度状態に、あるいは低濃度状態から高濃度状態に移行させた場合、還元成分のＯ２消費量が変わるので、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度はそれぞれ変化する。そして、例えばゼオライト系触媒では、そのライトオフ温度付近で、上流側Ｏ２濃度変化量と下流側Ｏ２濃度変化量との差（以下、「Ｏ２濃度変化量差」という。）が大きくなり、これより低温側及び高温側ではいずれもＯ２濃度変化量差は小さくなる。すなわち、Ｏ２濃度変化量差が最も大きいときの触媒温度が、ほぼ該触媒のライトオフ温度を示すことになる。
また、アルミナ系触媒の場合は、ライトオフ温度に近い温度域では、触媒の活性化度合いが大きくなるほどＯ２濃度変化量差が大きくなる。すなわち、Ｏ２濃度変化量差がある特定値であるときの触媒温度が、ほぼ該触媒のライトオフ温度を示すことになる。
なお、このとき、ゼオライト系触媒触媒にしろ、アルミナ系触媒にしろ、触媒が活性化するのにしたがって、上流側Ｏ２濃度の絶対値に対して、下流側Ｏ２濃度の絶対値は当然ながら平均的に減少する。
【０００８】
したがって、この排気浄化装置においては、触媒の浄化性能を判定すべき上記所定温度範囲を、例えば、未劣化触媒のライトオフ温度よりやや低い温度から、完全に劣化した触媒のライトオフ温度よりやや高い温度までの範囲に設定すれば、Ｏ２濃度変化量差に基づいて該触媒のライトオフ温度を容易にかつ正確に把握することができる。例えば、ゼオライト系触媒の場合は、Ｏ２濃度変化量差が最大となる触媒温度がほぼライトオフ温度である。また、アルミナ系触媒の場合は、Ｏ２濃度変化量差が上記特定値となる触媒温度がほぼライトオフ温度である。そして、このライトオフ温度から、該触媒の低温での浄化性能ないしは劣化度を容易かつ正確に判定することができる。よって、この排気浄化装置によれば、触媒の浄化性能ないしは劣化度を、容易にかつ精度良く判定することができる。
【０００９】
上記排気浄化装置においては、浄化性能判定手段が、還元成分濃度が低濃度状態であるときの上流側Ｏ２濃度の代表値（例えば、ピーク値、平均値等）と高濃度状態であるときの上流側Ｏ２濃度の代表値との差である第１代表値差と、還元成分濃度が低濃度状態であるときの下流側Ｏ２濃度の代表値と高濃度状態であるときの下流側Ｏ２濃度の代表値との差である第２代表値差とに基づいて、触媒の浄化性能を判定するようになっているのが好ましい。このようにすれば、触媒の浄化性能ないしは劣化度の判定精度が向上する。
この場合、浄化性能判定手段が、上記第１代表値差と上記第２代表値差との間の偏差が所定範囲外となるときの触媒温度が、所定温度を超えたときに触媒が劣化していると判定するようになっているのがより好ましい。
【００１０】
上記排気浄化装置において、浄化性能判定手段は、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲にあるときに、触媒の浄化性能を判定するようになっているのが好ましい。  
【００１１】
上記排気浄化装置においては、排気ガス組成変更手段が、触媒温度が所定温度より低い状態と該所定温度より高い状態との間を移行する移行期間内（過渡時）において、所定周期で（例えば、１〜１０ｓ）還元成分濃度を増減（例えば、１０００ｐｐｍの差で）させるようになっているのが好ましい。このようにすれば、触媒の浄化性能ないしは劣化度をより精度良く確実に判定することができる。
【００１２】
上記排気浄化装置においては、排気ガス組成変更手段が、触媒温度が上記所定温度より低い状態であるときに加速が開始された後、所定期間にわたって（例えば、触媒が活性化するまで）還元成分濃度を増減させるようになっているのが好ましい。このようにすれば、触媒の浄化性能ないしは劣化度を、一層精度良く、確実に判定することができる。なお、ディーゼルエンジンでは排気ガス温度が比較的低いが、加速時には排気ガス温度が上昇するので、このようにすれば、触媒の浄化性能ないしは劣化度を確実に判定することができる。
【００１３】
上記排気浄化装置においては、上記移行期間内では、上流側Ｏ２濃度を低減するＯ２濃度低減手段（例えば、ポスト噴射、着火リタード）が設けられているのが好ましい。このようにすれば、触媒の浄化性能ないしは劣化度を、さらに精度良く判定することができる。
【００１４】
本発明にかかるエンジンの排気浄化装置の浄化性能判定方法は、（ｉ）エンジンの排気通路に配置され酸化性能を有する触媒と、触媒上流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する上流側Ｏ２センサと、触媒下流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する下流側Ｏ２センサとを備えたエンジンの排気浄化装置について、（ii）上流側Ｏ２センサによって検出された上流側Ｏ２濃度と、下流側Ｏ２センサによって検出された下流側Ｏ２濃度とに基づいて触媒の浄化性能を判定するようにした浄化性能判定方法において、（iii）触媒上流の排気ガス中の還元成分濃度を、高濃度状態と低濃度状態との間を移行するよう変化させる一方、（iv）還元成分濃度を変化させている場合において、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲外にあるときに、上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とに基づいて触媒の浄化性能を判定するようにしたことを特徴とするものである。
この浄化性能判定方法によれば、前記の排気浄化装置の場合と同様の理由により、触媒の浄化性能ないしは劣化度を、容易にかつ精度良く判定することができる。
【００１５】
本発明にかかるもう１つのエンジンの排気浄化装置（制御装置）は、（ｉ）エンジンの排気通路に配置され、酸化性能を有する触媒と、（ii）触媒上流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する上流側Ｏ２濃度検出手段と、（iii）触媒下流の排気ガス中のＯ２濃度を検出する下流側Ｏ２濃度検出手段と、（iv）上流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された上流側Ｏ２濃度と、下流側Ｏ２濃度検出手段によって検出された下流側Ｏ２濃度とに基づいてエンジンの制御状態を変更する制御状態変更手段とを備えたエンジンの排気浄化装置（制御装置）において、（ｖ）触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、（vi）触媒上流の排気ガス中の還元成分濃度を、高濃度状態と低濃度状態との間を移行するよう変化させる排気ガス組成変更手段とが設けられていて、（vii）制御状態変更手段が、排気ガス組成変更手段によって上記還元成分濃度が変化させられている場合において、触媒温度が触媒の酸化性能が所定度合い以下である所定温度範囲外にあるときに検出された上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とに基づいて、エンジンの制御状態を変更するようになっていることを特徴とするものである。
【００１６】
この排気浄化装置によれば、前記の排気浄化装置の場合と同様の理由により、Ｏ２濃度変化量差に基づいて触媒のライトオフ温度ひいては触媒の浄化性能ないしは劣化度を容易かつ正確に把握することができ、これに応じてエンジンの制御状態を好ましく変更することができる。このため、エンジンの制御性を向上させることができ、かつエミッション性能を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１に示すように、自動車用の多気筒ディーゼルエンジン１（以下、「エンジン１」という。）の各気筒（１つのみ図示）おいては、吸気行程で吸気通路２から燃焼室３内に燃料燃焼用のエアが吸入される。この燃焼室３内のエアは、圧縮行程でピストン４によって圧縮され、高温・高圧状態となる。そして、圧縮行程上死点付近ないし膨張行程で、燃料噴射弁５から燃焼室３内の高温・高圧のエア中に燃料（軽油等）が噴射され、この燃料は自己着火して燃焼する。なお、後で説明するように、燃料噴射は基本噴射（メイン噴射）とポスト噴射とに２分割して行われる。燃料の燃焼によって生じた燃焼ガスすなわち排気ガスは、排気行程で排気通路６に排出される。このような行程が繰り返されてピストン４が往復運動し、このピストン４の往復運動はクランク軸７の回転運動に変換される。
【００１８】
燃料噴射弁５は噴射口が燃焼室３に臨むように配置され、燃焼室３内に直接燃料を噴射する。ここで、燃料噴射弁５は燃料供給通路８に接続されている。燃料供給通路８には、クランク軸７によって駆動される高圧燃料ポンプ９と、各気筒に燃料を分配する燃料分配器１０とが介設されている。高圧燃料ポンプ９は、燃料供給通路８内の燃料圧が所定値以上に保持されるように作動する。
【００１９】
吸気通路２には、該吸気通路２から燃焼室３へのエアの流れを調整する調整弁１１（開閉弁）が設けられている。また、図示していないが、吸気通路２には、エアの流れ方向にみて、上流側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリーナと、エア流量を検出するエアフローセンサとが設けられている。なお、エンジン１には、エンジン水温（エンジン温度）を検出する水温センサ１８が設けられている。
【００２０】
排気通路６には、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化するために、酸化性能（酸化促進機能）及び還元性能（還元促進機能）を有する、ゼオライト系の触媒（以下、単に「触媒」という。）を用いた排気浄化装置１２（触媒コンバータ）が介設され、この排気浄化装置１２には、触媒温度を検出する触媒温度センサ１３が付設されている。そして、排気浄化装置１２（触媒）の上流と下流とには、それぞれ、排気通路６内の排気ガス中のＯ２濃度を検出する上流側O２センサ１４（リニアＯ２センサ）と下流側O２センサ１５（リニアＯ２センサ）とが設けられている。
【００２１】
ここで、触媒の担体（母材）には、多孔性のＭＦＩ（ゼオライト）が用いられている。そして、このＭＦＩは、触媒貴金属としてＰｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｄ（パラジウム）等を担持している。なお、触媒の担体として、ＭＦＩに代えて、多孔性のβ型ゼオライト、あるいは多孔性のＹ型ゼオライトを用いてもよい。ＭＦＩ、βゼオライト、Ｙ型ゼオライト等のゼオライトは、いずれも、所定温度（例えば、２００〜２４０℃）以下ではＨＣをトラップ（吸着）する一方、所定温度を超えるとこのＨＣを放出するといった性質を有している。
【００２２】
また、エンジン１には、排気通路６内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２に還流させるＥＧＲ通路１６が設けられている。このＥＧＲ通路１６には、ＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ制御弁１７が介設されている。これにより、排気通路６内の排気ガスの一部を、ＥＧＲ制御弁１７により流量調節しながら吸気通路２に還流させることができる。したがって、燃焼室３にはエンジン外部から導入されるエア（新気）と、ＥＧＲ制御弁１７を経由するＥＧＲガス（排気ガス）とが吸入される。
【００２３】
さらに、エンジン１には、各種エンジン制御を行うとともに、排気浄化装置１２（触媒）の浄化性能ないしは劣化度の判定（モニタ制御）を行うコントロールユニット２０が設けられている。このコントロールユニット２０は、特許請求の範囲に記載された浄化性能判定手段、排気ガス組成変更手段、Ｏ２濃度低減手段、制御状態変更手段等を含むエンジン１の総合的な制御装置であって、各種制御情報に基づいて、後で説明するモニタ制御、燃料制御等の各種制御を行うようになっている。以下、図２〜図９に示すフローチャートを参照しつつ、コントロールユニット２０によって実行されるモニタ制御及び燃料制御の具体的な制御手法を説明する。
【００２４】
まず、図２〜図３に示すフローチャートを参照しつつ、モニタ制御の制御手法を説明する。
このモニタ制御では、ステップＳ１で、触媒温度センサ１３によって検出される触媒温度Tcat、上流側O２センサ１４によって検出される上流側O２濃度Oxup(n）、下流側O２センサ１５によって検出される下流側O２濃度Oxdn(n)等の各種制御情報（データ）が入力される。
【００２５】
次に、ステップＳ２で、触媒温度Tcatが、第１触媒温度Tcat10より高くかつ第２触媒温度Tcat２0より低い（Tcat10＜Tcat＜Tcat２0）か否かが判定される。
フレッシュ触媒（全く劣化していない触媒）は、触媒温度Tcatが活性化開始温度（例えば、２００℃）より低いときには不活性状態にあり、ＨＣ浄化率はほぼ０であるが、触媒温度Tcatが活性化開始温度以上になると触媒温度Tcatの上昇に伴って触媒活性ないしはＨＣ浄化率が上昇する。そして、触媒は、触媒温度Tcatが活性化完了温度（例えば、２２０℃）以上になると完全に活性状態となり、ＨＣ浄化率はほぼ１００％となる。なお、ＨＣ浄化率が所定値（例えば、５０％）に達するライトオフ温度は、活性化開始温度と活性化完了温度の間となる（例えば、２１０℃）。
【００２６】
そして、触媒が劣化すると、その劣化度が大きくなるほど、活性化開始温度、活性化完了温度及びライトオフ温度が高くなる。例えば、完全に劣化した触媒では、活性化開始温度、活性化完了温度及びライトオフ温度は、フレッシュ触媒に比べて数１０℃（例えば、４０℃）高くなる。なお、劣化触媒では、触媒温度が活性化完了温度以上となっても、ＨＣ浄化率は１００％には達しない。
ここで、第１触媒温度Tcat10は、フレッシュ触媒のライトオフ温度よりやや低い温度に設定され、第２触媒温度Tcat２0は、ほぼ完全に劣化した触媒のライトオフ温度、あるいはこれよりやや高い温度に設定される。
【００２７】
ステップＳ２で、Tcat10＜Tcat＜Tcat２0であると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ３〜Ｓ１４で、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが所定の閾値ΔOxav０を超える場合の触媒温度Tcat(n)を記憶するといったデータ処理が行われる。
まず、ステップＳ３〜Ｓ６では、モニタ制御開始後に第１基準時間ｔ１０が経過するまでの期間（ＨＣ濃度が高濃度状態にある期間）における上流側Ｏ２濃度平均値Oxup１avと下流側Ｏ２濃度平均値Oxdn１avとが算出される。
【００２８】
図１２（ａ）に示すように、モニタ制御が行われているときには、ＨＣ添加制御信号が所定の周期でオン・オフされ、これに伴って触媒上流のＨＣ濃度は、高濃度状態と低濃度状態とを所定の周期で交代させる。ここで、ＨＣ添加制御信号がオンとなり触媒上流のＨＣ濃度が高濃度状態となる時間幅をτ１（例えば、０.５〜５ｓ）とし、ＨＣ添加制御信号がオフとなり触媒上流のＨＣ濃度が低濃度状態となる時間幅をτ２（例えば、０.５〜５ｓ）とすれば、第１基準時間ｔ１０は、時間幅τ１に対応する。なお、後で説明する第２基準時間ｔ２０は、時間幅（τ１＋τ２）に対応する。
【００２９】
具体的には、ステップＳ３で、モニタ制御開始後の経過時間ｔが第１基準時間ｔ１０未満であるか否かが判定され、第１基準時間ｔ１０未満であれば（ＹＥＳ）、第１基準時間ｔ１０に達するまでステップＳ４で繰り返し上流側Ｏ２濃度Oxup(n）と下流側Ｏ２濃度Oxdn(ｎ)とが記憶される。
【００３０】
そして、ステップＳ５で、経過時間ｔが第１基準時間ｔ１０に達したか否かが判定され、第１基準時間ｔ１０に達していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ６で、期間（０〜ｔ１０）すなわちＨＣ濃度が高濃度状態である期間における上流側Ｏ２濃度平均値Oxup１avと下流側Ｏ２濃度平均値Oxdn１avとが算出される（平均化）。
【００３１】
次に、ステップＳ７〜Ｓ１０では、第１基準時間ｔ１０が経過した後、第２基準時間ｔ２０が経過するまでの期間（ＨＣ濃度が低濃度状態にある期間）における上流側Ｏ２濃度平均値Oxup２avと下流側Ｏ２濃度平均値Oxdn２avとが算出される。
具体的には、ステップＳ７で、モニタ制御開始後の経過時間ｔが第１基準時間ｔ１０を超えかつ第２基準時間ｔ２０未満である（ｔ１０＜ｔ＜ｔ２０）か否かが判定され、ｔ１０＜ｔ＜ｔ２０であれば（ＹＥＳ）、第２基準時間ｔ２０に達するまでステップＳ８で繰り返し上流側Ｏ２濃度Oxup(n）と下流側Ｏ２濃度Oxdn(ｎ)とが記憶される。
【００３２】
そして、ステップＳ９で、経過時間ｔが第２基準時間ｔ２０に達したか否かが判定され、第２基準時間ｔ２０に達していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０で、期間（ｔ１０〜ｔ２０）すなわちＨＣ濃度が低濃度状態である期間における上流側Ｏ２濃度平均値Oxup２avと下流側Ｏ２濃度平均値Oxdn２avとが算出される（平均化）。
【００３３】
次に、ステップＳ１１で、次の式１、式２により、ＨＣ濃度が低濃度状態であるときの上流側Ｏ２濃度平均値Oxup２avと高濃度状態であるときの上流側Ｏ２濃度平均値Oxup１avとの差ΔOxup（以下、「上流側Ｏ２濃度差ΔOxup」という。）と、ＨＣ濃度が低濃度状態であるときの下流側Ｏ２濃度平均値Oxdn２avと高濃度状態であるときの下流側Ｏ２濃度平均値Oxdn１avとの差ΔOxdn（以下、「下流側Ｏ２濃度差ΔOxdn」という）とが算出される。
ΔOxup←Oxup２av− Oxup１av…………………………………式１
ΔOxdn←Oxdn２av− Oxdn１av…………………………………式２
【００３４】
続いて、ステップＳ１２で、次の式３により、上流側Ｏ２濃度差ΔOxupと下流側Ｏ２濃度差ΔOxdnとに基づいて、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが算出される。
ΔOx←ΔOxup−ΔOxdn…………………………………………式３
【００３５】
そして、ステップＳ１３で、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが所定の閾値ΔOxav０を超えているか否かが判定され、超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１４で今回の触媒温度Tcat(n）が記憶される。なお、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが閾値ΔOxav０以下であれば、ステップＳ１４をスキップして、ステップＳ１に復帰する。
このように、ステップＳ２〜Ｓ１４では、Tcat１０〜Tcat２０の範囲内で、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが閾値ΔOxav０を超える場合の触媒温度Tcat(n）が記憶され続ける。
【００３６】
ところで、前記ステップＳ２で、触媒温度Tcatが、第１触媒温度Tcat10以下であるか、又は第２触媒温度Tcat２0以上であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ１５〜Ｓ２１で、触媒が劣化しているか否かが判定される。
具体的には、ステップＳ１５でＯ２濃度変化量差ΔOxがリセットされた後、ステップＳ１６で、前回はTcat10＜Tcat＜Tcat２0であったか否かが判定される。そして、前回Tcat10＜Tcat＜Tcat２0であった場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１７〜Ｓ２１で、触媒が劣化しているか否かが判定される。なお、前回Tcat10＜Tcat＜Tcat２0でなかった場合は（ＮＯ）、ステップＳ１に復帰する。
【００３７】
ステップＳ１７では、前記のステップＳ１４で記憶された各触媒温度Tcat(n）が読み出される。続いて、ステップＳ１８で、これらの触媒温度Tcat(n）が平均化されて、触媒温度平均値Tcat(n)avが算出される。そして、ステップＳ１９で、触媒温度平均値Tcat(n)avが所定の閾値Tcat(n)av０より大きいか否かが判定され、Tcat(n)av＞Tcat(n)av０であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２０で触媒は劣化していると判定される。他方、Tcat(n)av≦Tcat(n)av０であれば（ＮＯ）、ステップＳ２１で触媒は正常であると判定される。なお、このように触媒の浄化性能ないしは劣化度の判定が行われた後、このモニタ制御は終了する。つまり、この判定は、１回の走行で１回だけ行われる。触媒はさほど急速に劣化することはないからである。
【００３８】
このように、このモニタ制御では、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが閾値ΔOxav０を超える場合における触媒温度平均値Tcat(n)avが高いときには触媒が劣化していると判定され、低いときには触媒は正常であると判定されるが、その理由はおよそ次のとおりである。
すなわち、前記のとおり、触媒は劣化するとその劣化度に応じてライトオフ温度（活性化開始温度、活性化完了温度も）が高くなる。したがって、ライトオフ温度が所定の閾値より高いか否かにより、触媒が劣化しているか、正常であるかを判定することができる。
【００３９】
他方、ゼオライト系触媒では、そのライトオフ温度付近で、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが大きくなり、これより低温側及び高温側ではいずれもＯ２濃度変化量差ΔOxは小さくなる。したがって、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが最も大きいときの触媒温度は、ほぼ触媒のライトオフ温度を示すことになる。
【００４０】
図１０（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、ゼオライト系のフレッシュ触媒について、触媒上流のＨＣ濃度を図１２（ａ）に示すようなパターンで増減させた場合における、１６０℃付近、２００℃付近及び２４０℃付近での上流側Ｏ２濃度Oxup及び下流側Ｏ２濃度Oxdnの時間に対する変化特性を示す。
なお、図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）〜（ｃ）は、上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度とについて、Ｏ２濃度が低い状態を基準としてそろえて相対比較したものである。つまり、ライトオフ時や活性時には、触媒が活性化しているため、上流側Ｏ２濃度に対する下流側Ｏ２濃度の平均Ｏ２濃度の絶対値は平均的に減少しているので、これを是正してΔＯxの判断が容易となるようにデータに加工処理を施している。
このフレッシュ触媒は、１６０℃付近では不活性状態であり、２００℃付近ではほぼライトオフ状態であり、２４０℃付近では完全な活性状態である。図１０（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、このフレッシュ触媒では、そのライトオフ温度付近（２００℃付近）では、Ｏ２濃度変化量差ΔOx（＝ΔOxup−ΔOxdn）が非常に大きくなっている。また、これより低温側の１６０℃付近及び高温側の２４０℃付近では、いずれもＯ２濃度変化量差ΔOxは小さくなっている。
【００４１】
また、図１１（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、ゼオライト系の劣化触媒について、触媒上流のＨＣ濃度を図１２（ａ）に示すようなパターンで増減させた場合における、２００℃付近、２４０℃付近及び２８０℃付近での上流側Ｏ２濃度Oxup及び下流側Ｏ２濃度Oxdnの時間に対する変化特性を示す。この劣化触媒は、２００℃付近では不活性状態にあり、２４０℃付近ではほぼライトオフ状態にあり、２８０℃付近では完全な活性状態にある。図１１（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、この劣化触媒では、そのライトオフ温度付近（２４０℃付近）では、Ｏ２濃度変化量差ΔOx（＝ΔOxup−ΔOxdn）が非常に大きくなっている。また、これより低温側の２００℃付近及び高温側の２８０℃付近では、いずれもＯ２濃度変化量差ΔOxは小さくなっている。
【００４２】
図１５（ａ）、（ｂ）に、ゼオライト系触媒を用いた場合において、触媒上流のＨＣ濃度を所定の周期で繰り返し増減させた場合における、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の変化特性を示す。なお、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｄ）は、上流側及び下流側のＯ２濃度を、それぞれ、ＨＣ増量時の値を基準としてそろえて、相対比較したものである。ここで、図１５（ａ）はライトオフ時のものであり、図１５（ｂ）は活性時のものである。
また、図１５（ｃ）に、ゼオライト系触媒上流のＨＣ濃度を所定の周期で繰り返し増減させつつ触媒温度を上昇させた場合における、Ｏ２濃度変化量差ΔOxの時間に対する変化特性を示す。
【００４３】
図１５（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、ゼオライト系触媒では、Ｏ２濃度変化量差ΔOxは、そのライトオフ温度付近で最も大きくなり、これより低温側及び高温側では、いずれもＯ２濃度変化量差ΔOxは小さくなっている。このように、Ｏ２濃度変化量差ΔOxがライトオフ温度付近で最大となるのは、必ずしも明らかではないが、およそ次の理由によるものと考えられる。すなわちライトオフ時には、触媒金属（貴金属）は完全には活性化しておらず、ＨＣ増量時にゼオライト上に一時的に取り込まれたＨＣが燃焼せずにたまる。この後ＨＣカットによりＯ２濃度が増加することにより、たまったＨＣが一気にＯ２と反応する。このたまったＨＣが燃焼する分だけ多くＯ２が反応して減少する。
これに対して、活性時は、触媒金属も完全に活性化しており、ＨＣ増量時にゼオライト上にたまるＨＣも少ないので、上流側と下流側とでＯ２濃度に大きな差はなくなるものと考えられる。
【００４４】
図１５（ｄ）に、ライトオフ時において、ゼオライト系触媒上流のＨＣ濃度を低濃度状態から高濃度状態に変化させた後、高濃度状態を継続した場合における、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の変化特性の相対比較を示す。図１５（ｄ）から明らかなとおり、Ｏ２濃度を高濃度状態にした直後からしばらくは下流側Ｏ２濃度は大きく低下している。これは、Ｏ２濃度を高濃度状態にした直後は、ゼオライト触媒の表面に付着していたＨＣの放出により急激な燃焼が起こるからである。しかしながら、この後、時間の経過に伴って下流側Ｏ２濃度は上昇し、最終的には上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度の差はほとんでなくなる。これは、ゼオライト触媒に付着していたＨＣが次第になくなり、Ｏ２消費量が減少するからである。
したがって、ゼオライト触媒のモニタ制御においても、触媒上流のＨＣ濃度を繰り返し増減させることが必要ないしは有効であるといえる。
【００４５】
このように、ゼオライト系触媒では、劣化の有無ないしは度合いにかかわらず、そのライトオフ温度近傍では、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが大きくなる。したがって、劣化の有無ないしは度合いにかかわらず、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが大きくなったときの触媒温度Tcatは、ほぼそのライトオフ温度を示すことになる。
さすれば、ゼオライト系触媒を用いたエンジン１のモニタ制御における触媒温度平均値Tcat(n)avは、ほぼ該触媒のライトオフ温度を示していることになる。したがって、このモニタ制御によれば、触媒のライトオフ温度を容易にかつ正確に把握することができ、その浄化性能ないしは劣化度を、容易にかつ精度良く判定することができる。
【００４６】
以下、図４〜図６に示すフローチャートを参照しつつ、燃料制御の制御手法を説明する。
この燃料制御では、まずステップＳ３１で、触媒温度センサ１３によって検出される触媒温度Tcat、上流側O２センサ１４によって検出される上流側O２濃度Oxup(n）、下流側O２センサ１５によって検出される下流側O２濃度Oxdn(n)、水温センサ１８によって検出されるエンジン水温Tw等の各種制御情報（データ）が入力される。
【００４７】
次に、ステップＳ３２で、アクセル開度（負荷）とエンジン回転数とに応じて、燃料の基本噴射量Qmb（メイン噴射量）と基本噴射時期Imb（メイン噴射時期）とが演算（セット）される。続いて、ステップＳ３３で、燃料のポスト噴射量Qpbとポスト噴射時期Ipbとが演算（セット）される。燃料の基本噴射とポスト噴射とは、０.０５〜１.０ｍｓの休止間隔でもって実行される。ポスト噴射は、高負荷・高回転時におけるスモークの発生を低減するためのフォローアップ噴射として行われ、あるいはＮＯｘ還元触媒に対してＮＯｘ還元用のＨＣを供給するために行われる。なお、燃料を多段噴射してもよく、またポスト噴射を行わない（１段噴射）ようにしてもよい。
【００４８】
そして、ステップＳ３４で、モニタ制御（ライトオフモニタ）が終了したか否かが判定される。モニタ制御が終了していなければ（ＮＯ）、ステップＳ３５で、触媒温度Tcatが、第１触媒温度Tcat10より高くかつ第２触媒温度Tcat２0より低い（Tcat10＜Tcat＜Tcat２0）か否かが判定される。そして、Tcat10＜Tcat＜Tcat２0であれば（ＹＥＳ）、モニタ制御を補助するための燃料制御（以下、「モニタ補助燃料制御」という。）が行われる。つまり、今回の走行（エンジン１の運転）において、モニタ制御がまだ終了しておらず、かつモニタ制御においてステップＳ１〜Ｓ１４が繰り返し実行されているときにのみ、モニタ補助燃料制御が行われる。その他の場合は、ステップＳ３２〜Ｓ３３でセットされた燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づいて、普通の燃料噴射が行われる。
【００４９】
モニタ補助燃料制御が行われる場合は、まず、ステップＳ３６で、前回は触媒温度Tcatが第１触媒温度Tcat10以下であったか否かが判定される。前回触媒温度Tcatが第１触媒温度Tcat10以下であった場合（ＹＥＳ）、すなわち前回はモニタ補助燃料制御がまだ行われていなかった場合は、ステップＳ３７でフラグFcatinに１がセットされた後、ステップＳ３９〜Ｓ４９でモニタ補助燃料制御が実行される。フラグFcatinは、モニタ補助燃料制御が行われているときに１がセットされるフラグである。
【００５０】
ステップＳ３６で、前回触媒温度Tcatが第１触媒温度Tcat10を超えていた場合は（ＮＯ）、ステップＳ３８で、フラグFcatinが１であるか否かが判定される。そして、フラグFcatinが１であれば、ステップＳ３９〜Ｓ４９でモニタ補助燃料制御が実行される。
【００５１】
モニタ補助燃料制御が行われる場合は、まず、ステップＳ３９とステップＳ４０とで、それぞれ、アクセル開度変化量Δαが所定値Δα０１を超えているか否かと、アクセル開度αが所定値α０１を超えているか否かとが判定される。ここで、Δα≦Δα０１でありかつα≦α０１であれば（ステップＳ３９、Ｓ４０ともＮＯ）、すなわち定常状態（非加速状態）でありかつ中・低負荷状態である場合は、触媒の温度上昇速度が小さいので、ステップＳ４１で、ポスト噴射量Qpbが所定値Qpcqだけ増量され、又は基本噴射時期Imbが所定値Imcqだけ遅角させられ、排気ガスないし触媒の温度上昇が促進される。この場合、所定値Qpcqは、排気ガス中のＯ２濃度が低下するよう好ましく設定される。
【００５２】
ここで、ポスト噴射量Qpb又は基本噴射時期Imbを変更するのではなく、基本噴射量Qmbを所定値Qmcqだけ増量し、又は排気ガス温度が上昇する方向にポスト噴射時期Iｐbを所定値Iｐcqだけ遅角又は進角させてもよい（IｐbがATDC１５°CAより進角していれば遅角させ、ATDC１５°CAより遅角していれば進角させる。）。この場合、所定値Qmcqは、排気ガス中のＯ２濃度が低下するよう好ましく設定される。また、ポスト噴射がフォローアップ噴射であれば、基本噴射時期Imbの遅角に合わせてポスト噴射時期Ipbも遅角される。
なお、ＥＧＲ量を増加させ、あるいは調整弁１１（スロットル弁）を開弁して触媒温度上昇を促進してもよい。
【００５３】
他方、ステップＳ３９でΔα＞Δα０１であると判定された場合（ＹＥＳ）、又はステップＳ４０でα＞α０１であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち加速状態又は高負荷状態である場合は、排気ガス温度ないし触媒温度は自然に上昇するので、ステップＳ４１をスキップする。
【００５４】
次に、ステップＳ４２でモニタ制御開始後の経過時間ｔのカウント値が１だけインクリメントされる（ｔ←ｔ＋１）。続いて、ステップＳ４３で、経過時間ｔが第１基準時間ｔ１０を超えているか否かが判定される。経過時間ｔが第１基準時間ｔ１０を超えていなければ（ＮＯ）、ステップＳ４６で、触媒上流の排気ガス中のＨＣ濃度を高めるためにポスト噴射増量値Qpobdに設定値αがセットされ、又は基本噴射時期遅角値Imobdに設定値γがセットされる。なお、ポスト噴射増量値Qpobd又は基本噴射時期遅角値Imobdを用いるのではなく、基本噴射増量値Qmobdに設定値βをセットし、又はポスト噴射時期遅角値Ipobdに設定値δをセットしてもよい。これにより、触媒上流の排気ガス中のＨＣ濃度が高濃度状態にセットされることになる。
【００５５】
ステップＳ４３で、経過時間ｔが第１基準時間ｔ１０を超えていると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ４４で、経過時間ｔが第２基準時間ｔ２０であるか否かが判定される。経過時間ｔが第２基準時間ｔ２０でなければ（ＮＯ）、ステップＳ４７で、触媒上流の排気ガス中のＨＣ濃度を低濃度状態にするため、ポスト噴射増量値Qpobdに０がセットされ、又は基本噴射時期遅角値Imobdに０がセットされる。なお、ポスト噴射増量値Qpobd又は基本噴射時期遅角値Imobdを用いるのではなく、基本噴射増量値Qmobd又はポスト噴射時期遅角値Ipobdを用いる場合は、これらに０がセットされる。
また、ステップＳ４４で、経過時間ｔが第２基準時間ｔ２０あると判定された場合は、ステップＳ４５で経過時間ｔが０にリセットされる（ｔ←０）。
【００５６】
次に、ステップＳ４８で、次の式４〜式７により、最終基本噴射量Qmt、最終基本噴射時期Imt、最終ポスト噴射量Qpt及び最終ポスト噴射時期Iptが設定される。この後、ステップＳ４９で、最終基本噴射量Qmt及び最終基本噴射時期Imtで基本噴射が実行され、最終ポスト噴射量Qpt及び最終ポスト噴射時期Iptでポスト噴射が実行される。
Qmt←Qmb＋Qmobd………………………………………………式４
Qpt←Qpb＋Qpobd…………………………………………………式５
Imt←Imb＋Imobd…………………………………………………式６
Ipt←Ipb＋Ipobd……………………………………………………式７
【００５７】
ところで、前記のステップＳ３８で、フラグFcatinが１でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ５０で、前回は触媒温度Tcatが第２触媒温度Tcat２0以上であったか否かが判定される。前回触媒温度Tcatが第２触媒温度Tcat２0以上であった場合（ＹＥＳ）、すなわち触媒温度Tcatが前回以前に第２基準温度Tcat２0以上となった後、今回再び第２基準温度Tcat２0未満となっている場合は、ステップＳ５１でフラグFcatdeに１がセットされた後、ステップＳ５３〜Ｓ５５で排気ガス温度ないしは触媒温度が低下するよう、燃料噴射量又は燃料噴射時期が補正される。フラグFcatdeは、かかる補正が行われているときに１がセットされるフラグである。
【００５８】
ステップＳ５０で、前回触媒温度Tcatが第２触媒温度Tcat２0未満であった場合は（ＮＯ）、ステップＳ５２で、フラグFcatdeが１であるか否かが判定される。そして、フラグFcatdeが１であれば、ステップＳ５３〜Ｓ５５で、排気ガス温度ないしは触媒温度が低下するよう、燃料噴射量又は燃料噴射時期が補正される。
【００５９】
排気ガス温度ないし触媒温度が低下するよう、燃料噴射量又は燃料噴射時期が補正される場合は、まず、ステップＳ５３とステップＳ５４とで、それぞれ、アクセル開度変化量Δαが所定値Δα０２（負の値）より小さいか否かと、アクセル開度αが所定値α０２より小さいか否かとが判定される。ここで、Δα≧Δα０２でありかつα≧α０２であれば（ステップＳ５３、Ｓ５４ともＮＯ）、すなわち非減速状態でありかつ中・高負荷状態である場合は、触媒の温度低下速度が小さいので、ステップＳ５５でポスト噴射量Qpbが所定値Qpcq’だけ減量され、又は基本噴射時期Imbが所定値Imcq’だけ進角させられ、触媒の温度低下が促進される。
【００６０】
ここで、ポスト噴射量Qpb又は基本噴射時期Imbを変更するのではなく、基本噴射量Qmbを所定値Qmcq’だけ減量し、又は排気ガス温度が低下する方向にポスト噴射時期Iｐbを所定値Iｐcq’だけ遅角又は進角させてもよい。
なお、２次エアを供給又は増加させて、触媒温度の低下を促進してもよい。
【００６１】
また、ステップＳ５３でΔα＜Δα０２であると判定された場合（ＹＥＳ）、又はステップＳ５４でα＜α０２であると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち減速状態又は低負荷状態である場合は、排気ガス温度ないし触媒温度は自然に低下するので、ステップＳ５５をスキップする。
なお、前記のステップＳ５２で、フラグFcatdeが１でないと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ５６でフラグFcatinが０にリセットされ、ステップＳ５３〜Ｓ５５をスキップする。
【００６２】
ところで、図２〜図６に示すモニタ制御及び燃料制御では、触媒の浄化性能ないしは劣化度が判定されるようになっている。しかしながら、この判定に代えて、あるいはこの判定に加えて、モニタ制御により把握される触媒の状態に基づいてエンジン１の制御状態を変更するようにしてもよい。
例えば、図７に示すように、図４に示すフローチャートのステップＳ３３とステップＳ３４との間にステップＴ１〜Ｔ３を挿入し、エンジン１の冷機時には、触媒温度平均値Tcat(n)avに基づいて触媒温度の上昇を促進するといった制御を行ってもよい。
【００６３】
この場合は、ステップＴ１で、エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗ０未満であるか否かが判定され、Ｔｗ＜Ｔｗ０であれば（ＹＥＳ）、すなわち冷機時であれば、ステップＴ２で、触媒温度Tcatが触媒温度平均値Tcat(n)avに所定値ΔTcatを加えた値を超えているか否かが判定される。そして、Tcat≦Tcat(n)av＋ΔTcatであれば（ＮＯ）、ステップＴ３でポスト噴射量Qpbが所定値Qpbcoldだけ増量され、又は基本噴射時期Imbが所定値Imbcoldだけ遅角され、排気ガス温度ひいては触媒温度の上昇が促進される。なお、基本噴射量Qmbを所定値Qmbcoldだけ増量して、排気ガス温度ひいては触媒温度の上昇を促進するようにしてもよい。
【００６４】
なお、ここで、エンジン１の制御状態の変更のみを行い、触媒の浄化性能ないしは劣化度の判定を行わない場合は、図２に示すモニタ制御のステップＳ１９〜Ｓ２２を削除すればよい（両方行う場合は、ステップＳ１９〜Ｓ２２は残す）。
【００６５】
前記の実施の形態では、排気浄化装置１２にゼオライト系触媒が用いられているが、アルミナ系触媒を用いる場合は、ゼオライト系触媒を用いる場合とはモニタ制御の制御手法が若干異なる。そこで、以下では、アルミナ系触媒を用いた場合のモニタ制御を説明する。
【００６６】
前記のとおり、ゼオライト系触媒では、劣化の有無ないしは度合いにかかわらず、そのライトオフ温度近傍ではＯ２濃度変化量差ΔOxが大きくなる。したがって、劣化の有無ないしは度合いにかかわらず、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが大きくなったときの触媒温度Tcatは、ほぼそのライトオフ温度を示すことになる。
これに対して、アルミナ系触媒（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等の貴金属触媒がアルミナ担体に担持された触媒）の場合は、ライトオフ温度付近では、触媒の活性化度合いが大きくなるほどＯ２濃度変化量差ΔOxが大きくなる。すなわち、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが、ライトオフ温度に対応するある特定値（範囲）であるときの触媒温度が、ほぼ該触媒のライトオフ温度を示すことになる。
【００６７】
したがって、アルミナ系触媒を用いた場合のモニタ制御では、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが設定値ΔOx１より大きくかつ設定値ΔOx2より小さいときの触媒温度を記憶すればよい。なお、設定値ΔOx１ないし設定値ΔOx2は、フレッシュ触媒のライトオフ温度に対応する。
具体的には、図９に示すように、アルミナ系触媒を用いた場合のモニタ制御のフローチャートは、図２に示すフローチャートのステップＳ１２を「ΔＯx←ΔＯxdn−ΔＯxup」に変更するとともに、ステップＳ１３を、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが設定値ΔOx１より大きくかつ設定値ΔOx2より小さいか否かを判定するステップＴ２１に取り替えたものとなる。
【００６８】
図１２（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ、アルミナ系触媒上流のＨＣ濃度を所定の周期で増減させた場合において、触媒温度が２００℃、２２０℃及び２５０℃のときの下流側Ｏ２濃度及びＨＣ濃度の経時変化を示す。これらの図も、図１０、図１１の場合と同様に、ΔOxを相対比較しやすいようにデータを加工して示したものである。図１２（ａ）〜（ｃ）から明らかなとおり、アルミナ系触媒の下流側Ｏ２濃度の変化特性は、図１０ないし図１１に示すゼオライト系触媒の変化特性とは大きく異なる。
【００６９】
図１３（ａ）〜（ｃ）に、アルミナ系触媒を用いた場合において、触媒上流のＨＣ濃度を所定の周期で繰り返し増減させた場合における、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の変化特性を示す。なお、図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ｂ）は、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ2濃度を、それぞれＨＣカット時のＯ２濃度値を基準としてそろえて、相対比較したものである。また、図１３（ａ）は不活性時のものであり、図１３（ｂ）はライトオフ時のものであり、図１３（ｃ）は活性時のものである。
また、図１４（ａ）に、触媒上流のＨＣ濃度を所定の周期で繰り返し増減させた場合におけるＯ２濃度変化量差ΔOxの触媒温度に対する変化特性を示す。
【００７０】
図１３（ａ）〜（ｃ）及び図１４（ａ）から明らかなとおり、ライトオフ温度に近い温度域では、触媒温度が高くなるほど、Ｏ２濃度変化量差ΔOxが大きくなっている。なお、図１４（ａ）において触媒温度Ｔ１〜Ｔ２はライトオフ温度範囲であり、設定値ΔOx１及び設定値ΔOx2は、それぞれ、Ｔ１及びＴ２に対応する値である。この理由は明らかではないが、ゼオライトとは異なり、ＨＣを一時的に表面に取り込む能力が劣るアルミナでは、排気ガス中のＨＣと触媒金属とが直接接触しやすく、ライトオフ時には、ＨＣ増量によりＨＣとＯ２とが直接反応してＯ２が減少する一方、活性時には、触媒金属の酸化性がさらに増して、よりＯ２が減少するためであると考えられる。
【００７１】
図１４（ｂ）に、ライトオフ時において、アルミナ系触媒上流のＨＣ濃度を低濃度状態から高濃度状態に変化させた後、高濃度状態を継続した場合における、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の変化特性を示す。図１４（ｂ）から明らかなとおり、ＨＣ濃度を高濃度状態にした直後からしばらく下流側Ｏ２濃度は大きく低下している。これは、ＨＣ濃度を高濃度状態にした直後は、ＨＣの急増により急激な燃焼が起こる（着火する）からである。
【００７２】
しかしながら、この後、時間の経過に伴って下流側Ｏ２濃度は上昇し、最終的には（おおむね６０秒程度）上流側Ｏ２濃度と下流側Ｏ２濃度の差はほとんでなくなる。これは、酸化反応が次第に平衡状態となり、Ｏ２消費量が減少するからである。
したがって、このモニタ制御においては、触媒上流のＨＣ濃度を繰り返し増減させることが必要ないしは有効であるといえる。
【００７３】
また、図８に示すように、排気浄化装置１２に用いられる触媒がＮＯｘトラップ触媒（貴金属とＢa等のアルカリ土類金属、アルカリ金属をアルミナに担持させた触媒）である場合は、図４に示すフローチャートのステップＳ３３とステップＳ３４との間にステップＴ１１〜Ｔ１８を挿入すればよい。
この場合は、まずステップＴ１１で、触媒温度Tcatが触媒温度平均値Tcat(n)avに所定値ΔTcatを加えた値を超えているか否かが判定される。そして、Tcat≦Tcat(n)av＋ΔTcatであれば（ＮＯ）、ステップＴ１２〜Ｔ１８でＮＯｘトラップ制御が行われる。
【００７４】
すなわち、まずステップＴ１２で、ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘトラップ量NOが推定される。続いて、ステップＴ１３で、推定されたＮＯｘトラップ量NOが所定の閾値NO０を超えているか否かが判定される。ここで、NO＞NO０であれば（ＹＥＳ）、ステップＴ１４でカウンタＴＮＯｘのカウントが開始され、ないしは続行される。カウンタＴＮＯｘは、ＮＯｘトラップ触媒にＮＯｘを放出させる際に燃料噴射量を増量すべき期間をカウントするためのカウンタである。
なお、ステップＴ１３で、NO≦NO０であると判定された場合は（ＮＯ）、ステップＴ１５で、カウンタＴＮＯｘがカウント中であるか否かが判定され、カウント中であれば（ＹＥＳ）、ステップＴ１４〜Ｔ１８が実行される。
【００７５】
次に、ステップＴ１６で、カウンタＴＮＯｘのカウント値が設定値ＴＮＯｘ０を超えているか否かが判定される。ここで、カウンタＴＮＯｘのカウント値が設定値ＴＮＯｘ０を超えていなければ（ＮＯ）、ステップＴ１７で、ＮＯｘトラップ触媒にＮＯｘを放出させてこれを浄化するために、基本噴射量Qmb（又はポスト噴射量Qpb）が増量される（リッチとなる）。
【００７６】
他方、ステップＴ１６で、カウンタＴＮＯｘのカウント値が設定値ＴＮＯｘ０を超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＴ１８でカウンタＴＮＯｘのカウント値がリセットされるとともに、ＮＯｘトラップ量NO（推定値）が０にリセットされる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、排気ガス浄化触媒の浄化性能ないしは劣化度を、容易にかつ精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンのシステム構成図である。
【図２】  ゼオライト系触媒を用いた排気浄化装置のモニタ制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図３】  ゼオライト系触媒を用いた排気浄化装置のモニタ制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図４】  燃料制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図５】  燃料制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図６】  燃料制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図７】  燃料制御の制御手法の変形例を示すフローチャートである。
【図８】  燃料制御の制御手法の変形例を示すフローチャートである。
【図９】  アルミナ系触媒を用いた排気浄化装置のモニタ制御の制御手法を示すフローチャートである。
【図１０】  （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、ゼオライト系のフレッシュ触媒を用いた場合における、不活性状態、ライトオフ状態及び活性状態での、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図１１】  （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、ゼオライト系の劣化触媒を用いた場合における、不活性状態、ライトオフ状態及び活性状態での、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図１２】  （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、アルミナ系触媒を用いた場合における、不活性状態、ライトオフ状態及び活性状態での、下流側Ｏ２濃度及び下流側ＨＣ濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図１３】  （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、アルミナ系触媒を用いた場合における、不活性状態、ライトオフ状態及び活性状態での、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図１４】  （ａ）はアルミナ系触媒における、Ｏ２濃度変化量差ΔOxの触媒温度に対する変化特性を示すグラフであり、（ｂ）はＨＣ濃度を繰り返し増減させない場合における、ライトオフ状態での上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフである。
【図１５】  （ａ）〜（ｂ）はそれぞれゼオライト系触媒を用いた場合におけるライトオフ状態及び活性状態での、上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフであり、（ｃ）はゼオライト系触媒におけるＯ２濃度変化量差ΔOxの時間に対する変化特性を示すグラフであり、（ｄ）はＨＣ濃度を繰り返し増減させない場合における、ライトオフ状態での上流側Ｏ２濃度及び下流側Ｏ２濃度の、時間に対する変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…エンジン（ディーゼルエンジン）、２…吸気通路、３…燃焼室、４…ピストン、５…燃料噴射弁、６…排気通路、７…クランク軸、８…燃料供給通路、９…高圧燃料ポンプ、１０…燃料分配器、１１…調整弁、１２…排気浄化装置、１３…触媒温度センサ、１４…上流側Ｏ２センサ、１５…下流側Ｏ２センサ、１６…ＥＧＲ通路、１７…ＥＧＲ制御弁、１８…水温センサ、２０…コントロールユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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